干式雙離合器電機控制器的設計

吳士超 徐雷

（長安福特汽車有限公司，重慶 401122）

福特六檔干式雙離合自動變速器結構簡圖如圖1所示，雙離合器式自動變速器（Dual Clutch Transmission，DCT）具有響應速度快、環保、運動性強等優點，可實現整車良好的動力性、經濟性和換擋平順性。然而干式雙離合器通過摩擦片來傳遞扭矩，當在各檔之間反復切換時，由于摩擦片存在滑磨，容易導致摩擦片發熱和磨損，磨損到一定程度后需要更換摩擦片。維修時換上新的摩擦片后，需要通過臺架試驗抽檢摩擦片的發熱及磨損情況。本文通過控制離合器電機接合過程參數，即控制離合器的結合程度和結合時間來調整摩擦片正壓力從而改變摩擦片的發熱及磨損狀況，以便確定摩擦片是否符合要求[1]。

圖1 福特六檔干式雙離合自動變速器結構簡圖

1.控制器硬件電路設計

控制器硬件電路如圖2所示。硬件部分主要包括電源模塊設計，驅動模塊設計，485通訊模塊設計。

圖2 控制系統總體硬件原理圖

離合器電機的供電電源為12V，而控制系統單片機以及部分電子元器件的供電電源為5V，因此需要設計電源電路，將12V降至穩定的5V電壓輸出。LM7805為穩壓芯片，為了避免由于電源正負極接反而造成的元器件損毀現象，在電源與LM7805之間串聯了一個二極管。為了達到良好的濾波效果，在極性電容旁邊并聯一個電容值較小的非極性電容[2]。

離合器電機為帶有霍爾傳感器的三相無刷電機，單片機RC2引腳作為邏輯控制引腳。當RC2輸出為邏輯低，則INLA，INHB，INLB全為高，此時為驅動芯片align模式，驅動器使電機兩相同時通電，達到恒流，使離合器電機接合時傳遞足夠大的扭矩；當RC2輸出為邏輯高，則INLA，INHB，INLB為霍爾信號真實值，驅動芯片控制電機轉動，控制離合器電機接合[3]。

485通訊模塊是將App中設置的數據傳給單片機，使其控制電機接合程度，接合時間及接合次數設置。

2.軟件程序設計

福特DPS6變速箱離合器電機控制器的主要功能有離合器電機轉速設置、離合器電機結合時間設置、離合器電機恒流控制等。控制系統上電后，主程序首先對單片機PIC18F23K22進行初始化，初始化后的每次次主程序循環都要清看門狗WDT。接下來主程序檢測數據是否更新，如果數據沒更新就一直檢測等待數據更新；當數據更新，調用數據接收子程序和數據處理子程序，新子程序[4]。之后調用參數設置子程序，將更新的數據用于參數設置，參數設置完成將允許INT2外部中斷和TMR0內部中斷，以檢測離合器電機的行程和轉速。然后主程序調用離合器電機正轉子程序，控制系統獲得設置的轉速參數，將使能PWM模塊，使離合器電機保持驅動狀態，當設置的行程完成之后，關掉單片機的PWM模塊并調用剎車子程序，使電機停轉。接下來單片機調用恒流控制子程序，此時INLA，INHB，INLB輸入到驅動芯片DRV8343全為高，使離合器電機兩相同時通電，達到離合器結合且不在壓力的作用下轉動，驅動控制系統將通過調節PWM的占空比，來實現恒流大小的調節。到達結合時間之后，將調用離合器電機反轉子程序，使離合器電機回到初始位置。之后再調用一次剎車程序，達到續流保護的作用。之后進入下一個主程序循環[5]。

3.Matlab App Designer開發控制App

通過Matlab App Designer開發一個App，用于離合器電機1、2的轉速、轉動圈數和結合時間設置，并且可以在這個設置基礎上進行循環測試。App界面如圖3所示。

圖3 App界面顯示

設置參數后，反饋數據如圖4所示。

圖4 參數設置及反饋

4.試驗結果與分析

試驗數據表入表1所示。設置不同PWM占空比，恒流大小的試驗數據[6]。

表1 恒流試驗數據表

當恒流大小滿足10A后就能達到不打滑，所以在離合器電機結合時，設置PWM占空比為30%，使結合完全穩定。

5.結論

福特DPS6雙離合變速箱離合器電機在恒流大小為10A時可以不打滑，在轉動圈數在12圈時能達到結合完全，結合時間和循環次數對應試驗標準，檢測溫升，符合PV實驗標準即可出廠。通過此控制器保證快速、準確地檢測不合格的離合器摩擦片。