一種用于濕式雙離合器變速器的離合器溫度診斷和處理方法

馬培義，朱成，王祺明

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

一種用于濕式雙離合器變速器的離合器溫度診斷和處理方法

馬培義，朱成，王祺明

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章首先對開發背景和V型開發流程進行了簡單介紹，在此基礎上，按照離合器溫度診斷和處理要求，分析了雙離合器自動變速箱離合器溫度診斷和處理系統應該具備的功能，并設計了實現這些功能的控制策略，基于此在Matlab/simulink環境中建立了離合器溫度診斷和處理系統模型，并利用Targetlink工具進行模型轉化、定標、自動代碼生成，并將生成的代碼與底層接口函數進行集成、編譯、刷寫到TCU中，并用CANape標定工具對控制程序進行調試和測試，經對測試結果的分析，驗證了該離合器診斷和處理程序功能正確，滿足要求，可以應用。

雙離合器自動變速箱；溫度診斷；V流程；代碼生成

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.11.051

CLC NO.: U72.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)11-136-05

引言

1、背景介紹

典型的濕式雙離合器變速器傳遞動力流為：發動機輸出扭矩->變速器輸入軸->雙離合器->變速器輸出軸->車輪，在整個動力流的傳遞過程中，雙離合器會根據軟件的控制命令進行結合、釋放，從而達到動力傳遞的開關控制。

在動力傳遞控制過程中，雙離合器會根據不同檔位的結合進行不斷的結合、釋放，雙離合器溫度會不斷的上升，因此離合器溫度有可能會高于安全設定值，此時，如果再繼續控制離合器結合、釋放，那么離合器有可能會因為溫度過高而燒蝕。

溫度傳感器的作用是能夠實時采集離合器溫度，將溫度反饋到軟件模型中，然后在軟件中對采集到的溫度進行診斷，防止離合器因為過熱而燒蝕，從而導致變速箱不能正常工作。

1.2V型開發流程簡介

（1）需求分析（僅TCU功能軟件）：根據用戶需求，對軟件開發的功能接口、軟件功能進行定義。

（2）軟件架構設計：根據軟件組件級功能需求，按照一定的功能劃分和邏輯結構，對軟件主體框架進行初步劃分，可以分為多個層級，每個層級下包含了子層級，并且需要初步建立各個層級間的數據流方向。

圖1　V型開發模式

（3）軟件策略設計：根據軟件組件級需求，對每個需求的控制策略和控制邏輯以流程圖、圖表等形式等具體表示出來，能夠直接指導設計人員搭建軟件模型。

（4）功能實現：根據軟件功能組件級需求、軟件架構、軟件功能邏輯設計說明書，在matlab/simulink中進行模型搭建。

（5）軟件組件測試：根據需求編制測試用例，對單個軟件功能模塊進行MIL、SIL測試。

（6）軟件集成測試：將單元模塊進行集成后進行MIL、SIL測試。

（7）系統集成測試：將上層應用軟件生成代碼，并和底層軟件進行代碼集成、編譯，最終生成可執行文件下載到TCU控制器，在臺架或整車上進行測試。

（8）標定：在臺架或整車上進行標定工作，使臺架或整車在性能上達到預期要求。

以上工作完成后，用戶可以驗證軟件功能是否滿足初始需求。

1.3本文研究內容

本文基于V型開發流程開發一個適用于DCT離合器溫度診斷方法及處理方法，指導判斷雙離合器自動變速器離合器溫度故障的依據以及針對相應故障的處理措施，確保雙離合器自動變速器的正常工作，提高安全性能。

2、控制系統設計

2.1需求分析

離合器溫度診斷及處理需求分析：

表1　離合器溫度診斷及處理需求

根據上述需求，可以概括出離合器診斷及處理方法如下所述：

1）離合器溫度傳感器正常工作的電壓范圍是200mV-2150mV；

2）當離合器溫度傳感器電壓值范圍是0mV-200mV之間，且在50ms內一直維持在這一范圍時，需要輸出離合器溫度傳感器對地短路故障；

3）當離合器溫度傳感器電壓值范圍是2150mV-2300mV之間，且在50ms內一直維持在這一范圍時，輸出離合器溫度高于第一限值故障；

4）當離合器溫度傳感器電壓值范圍是2300mV-4800mV之間，且在50ms內一直維持在這一范圍時，輸出離合器溫度高于第二限值故障；

5）當離合器溫度傳感器電壓值范圍是4800mV-5000mV之間，且在50ms內一直維持在這一范圍時，輸出離合器溫度傳感器對電短路故障。

2.2軟件架構設計

按照上述的功能需求，設計軟件架構如下圖2所示，包括：1）輸入接口：模擬量輸入（撥叉位置、離合器壓力信號、離合器和變速箱溫度信號、反饋電流信號），頻率量輸入（轉速信號）；2）信號處理：對采集的各種信號進行處理，轉化為控制軟件信號，包括：離合器相對壓力、撥叉位置、離合器狀態和對信號診斷；3）離合器溫度診斷：對離合器溫度進行實時診斷，根據離合器溫度診斷需求設定診斷閾值；4）故障處理：對檢測到的離合器溫度故障，根據離合器溫度診斷及處理需求進行處理；5）輸出接口：根據診斷和故障處理結果，控制變速箱按照既定的狀態進行運行。

圖2　離合器溫度診斷及處理軟件架構

2.3 功能策略開發

本文主要對離合器溫度診斷及處理關鍵控制策略進行介紹。

2.3.1離合器溫度傳感器電氣故障診斷

在變速箱系統正常工作時，檢測雙離合器的溫度傳感器采集的溫度信號，在限定時間內，檢測雙離合器溫度傳感器的故障，并根據檢測到的雙離合器溫度傳感器狀態，將雙離合器的溫度傳感器對應的故障報出。

1）離合器溫度傳感器對電短路故障診斷

當檢測到離合器溫度傳感器電壓值大于閾值1時，認為此時離合器溫度傳感器有對電短路的可能，在限定的時間內，持續檢測離合器溫度傳感器是否大于閾值1。如果離合器溫度傳感器大于閾值1，那么輸出對電短路；如果在限定時間內，沒有檢測到對電短路故障，那么輸出無故障；如果在限定時間內檢測到離合器溫度傳感器出現對地短路的可能，那么需要進入到離合器溫度傳感器對地短路的檢測邏輯中；如圖3所示。

2）離合器溫度傳感器對地短路故障診斷

當檢測到離合器溫度傳感器電壓值小于閾值2時，認為此時離合器溫度傳感器有對地短路的可能，在限定的時間內，持續檢測離合器溫度傳感器是否小于閾值2。如果離合器溫度傳感器小于閾值2，那么輸出對電短路；如果在限定時間內，沒有檢測到對地短路故障，那么輸出無故障；如果在限定時間內檢測到離合器溫度傳感器出現對電短路的可能，那么需要進入到離合器溫度傳感器對電短路的檢測邏輯中；如圖3所示。

3）無故障診斷

當檢測到離合器溫度傳感器電壓值小于閾值1，且大于閾值2時，輸出無故障；其他的無故障輸出，參考離合器溫度傳感器對電/對地短路故障診斷，如圖3所示。

圖3　離合器溫度診斷

2.3.2離合器溫度安全限值1診斷

在變速箱系統正常工作時，在軟件中實時檢測雙離合器的溫度是否高于安全限值1，當檢測到雙離合器溫度高于安全限值1時，通過對檢測的離合器溫度狀態進行計數和計時處理，來確定雙離合器溫度是否高于安全限值1。

1）如果檢測到離合器溫度高于溫度安全限值1，通過計時和計數處理后，檢測到計數和計時均超過了定義的次數和時間后，報出雙離合器溫度梯度變化故障。如圖4所示；

2）如果檢測到離合器溫度高于溫度安全限值1，通過計時和計數處理后，檢測到計時/計數沒有超過定義的時間后，繼續對離合器溫度進行檢測，如果沒有檢測到離合器溫度高于安全限值1，那么不輸出故障。如圖4所示；

3）如果沒有檢測到離合器溫度高于安全限值1，那么不輸出故障。如圖4所示：

圖4　離合器溫度安全限值1診斷

2.3.3離合器溫度安全限值2診斷

在變速箱系統正常工作時，如果已經檢測到雙離合器溫度高于溫度限值1，此時需要檢測雙離合器的溫度是否高于安全限值2。

1）如果雙離合器溫度高于安全限值2，在設定時間內，檢查雙離合器溫度是否持續高于安全限值2，如果雙離合器溫度持續高于安全限值2，報出雙離合器的溫度高于安全限值2的故障。如圖5所示；

圖5　離合器溫度安全限值1診斷

2）如果雙離合器溫度高于安全限值2，在設定時間內，檢查雙離合器溫度是否持續高于安全限值2，如果雙離合器溫度不是持續高于安全限值2，那么不報出雙離合器溫度高

于安全限值2的故障，但是需要檢查雙離合器是否高于安全限值1的故障，診斷措施參考2.3.2。

2.4功能實現及軟件測試

根據2.2中設計的軟件架構和2.3中的功能策略，在Matlab/Simulink環境中完成模型設計，同時根據前期的需求分析編制相應的測試用例，并完成MIL測試，如果仿真結果滿足需求，則利用Targetlink工具進行上述模型的轉化, 將Simulink模型轉化為可定標的Targetlink模型，如圖6所示。

圖6　Targetlink模型

2.5代碼生成集成

在Targetlink模型中進行定標工作，在定標結束后進行自動代碼生成，并完成A2L文件的編輯。

代碼生成后，需要將其與底層接口函數進行集成，并在編譯環境下進行編譯，形成可執行S19文件，并將參量地址編輯到A2L文件中，為標定做準備。然后，利用刷寫工具將S19文件刷寫入TCU中，最后整車上進行調試。

3、離合器溫度診斷及處理調試

為了驗證上述模型的控制策略，利用CANape標定工具，建立調試環境，對離合器溫度診斷即處理程序在整車上進行調試。

3.1調試環境建立

在CANape工具中添加Database，將生成的A2L文件導入，形成配置環境。并新建調試界面，將所需要檢測的信號以圖表或數字形式顯示，包括：離合器壓力、離合器溫度、實際檔位、各轉速信號和故障信息。將相關標定參數調出，包括：檔位控制指令參數、離合器控制指令參數、電磁閥控制參數等，最終形成如下圖7所示調試界面：3.2 調試結果

圖7　調試界面

離合器溫度診斷及處理程序的調試，主要是驗證離合器溫度及診斷功能是否滿足需求，因此，需要根據離合器溫度診斷和處理需求，對離合器溫度診斷和處理邏輯進行測試。

1）對離合器溫度傳感器對地短路故障進行測試：

在診斷盒中，制造離合器溫度傳感器對地短路故障，通過觀察CANape中采集到的診斷結果，判斷軟件邏輯是否滿足需求。下圖8為離合器溫度傳感器對地短路診斷測試結果。

圖8　離合器溫度傳感器對地短路診斷及處理結果

ErrcodExt=1003表示離合器溫度傳感器對地短路，從上述測試結果分析來看，該控制程序能夠根據軟件需求，對離合器溫度溫度傳感器對地短路診斷和處理進行控制，滿足軟件功能需求。

2）對離合器溫度傳感器對電短路故障進行測試：

在診斷盒中，制造離合器溫度傳感器對電短路故障，通過觀察CANape中采集到的診斷結果，判斷軟件邏輯是否滿足需求。下圖9為離合器溫度傳感器對電短路診斷測試結果。

圖9　離合器溫度傳感器對電短路診斷及處理結果

ErrcodExt=1004表示離合器溫度傳感器對電短路，從上述測試結果分析來看，該控制程序能夠根據軟件需求，對離合器溫度傳感器對電短路診斷和處理進行控制，滿足軟件功能需求。

3）對離合器溫度高于安全限值1故障進行測試：

圖10　離合器溫度高于第一限值診斷及處理結果

在CANape中，通過對安全限值1和安全限值2進行標定，檢測當離合器溫度高于安全限值1時，對CANape中采集到的數據進行分析，判斷軟件邏輯是否滿足需求。下圖10為離合器溫度高于安全限值1的故障診斷測試結果。

ErrcodExt=19005表示離合器溫度超過第一限值，從上述測試結果分析來看，該控制程序能夠根據軟件需求，對離合器溫度高于第一限值診斷和處理進行控制，滿足軟件功能需求。

4）對離合器溫度高于安全限值2故障進行測試：

在CANape中，通過對安全限值1和安全限值2進行標定，檢測當離合器溫度高于安全限值2時，對CANape中采集到的數據進行分析，判斷軟件邏輯是否滿足需求。下圖11為離合器溫度高于安全限值2的故障診斷測試結果。

圖11　離合器溫度高于第二限值診斷及處理結果

ErrcodExt=19005表示離合器溫度超過第二限值，從上述測試結果分析來看，該控制程序能夠根據軟件需求，對離合器溫度高于第二限值診斷和處理進行控制，滿足軟件功能需求。

4、結論

本論文通過對離合器溫度診斷和處理的要求，分析滿足該要求控制程序需要滿足的功能，并設計相應的控制策略，依據此功能策略基于Matlab/Simulink建立同步器控制策略模型，并利用Targetlink工具進行模型轉化、定標、自動代碼生成，并將生成的代碼與底層接口函數進行集成、編譯、刷寫到TCU中，同時開放標定參數，用CANape標定工具對控制程序進行調試，并進行整車試驗測試，經對測試結果的分析，驗證該離合器溫度診斷和處理程序功能正確，能夠滿足軟件功能要求，可以應用到整車軟件功能中。

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DCT Clutch Temperature Diagnosis and Management Method

Ma Peiyi, Zhu Cheng, Wang Qiming
( Anhui Jianghuai Automobile CO., LTD. Technical Center, Anhui Hefei 230601 )

This paper firstly gives a rough instruction about the background of software development and V mode software developing process. Then according to the requests of clutch temperature diagnostic and error manage, do analysis of the function requirements for this DCT clutch temperature diagnostic and error manage with system. And base on the functions, to design responding control strategy, and then build control system model using Matlab/Simulink. Then using Targetlink to convert models, scaling, generate c# code, and do code integration with the interface of basic software, and then compile the code to S19 file and using flashing tool to download into TCU. Then use CANape to do the calibration and testing, finally analyze the results and get the conclusion that this control software has correct function and meet the requests, can be used in DCT system.

Double clutch; transmission; temperature diagnosis; V flow path; Code generation

U472.4

A

1671-7988(2016)11-136-05

馬培義（1989-），男，電控設計工程師就職于安徽江淮汽車股份有限公司。