高级、低成本机械式自动变速器系统与全功能模块化变速器控制_图文

1、 高级、低成本机械式自动变速器系统与全功能模块化变速器控制软件集成Tony ONeill传动系和变速系项目主管1915年成立并独立运作 2011-12财年销售额1.97亿英镑2012年11月8日从AEA 欧洲获得额外的销售额3910万英镑员工超过2300人,其中有2000人以上的技术、科学和工程人员21家代表处遍布全球我们的业务Ricardo UKMidlands Technical CentreRicardo UKCambridge Technical CentreRicardo UKShoreham Technical CentreRicardo USChicago Technical C

2、entreRicardo USDetroit Technical CentreRicardo GermanySchwäbisch GmündRicardo Czech RepublicPragueRicardo IndiaDelhiRicardo in ItalyTurinRicardo JapanYokohamaRicardo in KoreaSeoulRicardo in MalaysiaKuala LumpurRicardo in RussiaMoscowRicardo ChinaShanghaiRicardo - AEAGlengarnockRicardo - AE

3、ALondonRicardo AEA HarwellRicardo AEA Cardiff分布在全球各处的2300名优秀的员工可以交付世界级的产品与服务并继续建设我们悠久的传承我们的传承90年以上的在多个市场领域的成功项目交付记录1915自1915年起一直在为国际汽车工业提供技术、产品革新、工程解决和战略咨询里卡多是一家国际的、世界级、跨行业的咨询企业,为各类工程、技术、项目革新与战略规划提供服务。2013各种类型的变速箱交付经验动力和传动系统 DCT , AT , AMT , CVT 模块控制软件和演算基于飞轮的能量捕获和储存为干式离合器的高效和温度变化性能提供先进的解决方案水力学模块的设计

4、和开发增强风力涡轮机子系统耐久性和效率扭矩矢量控制和AWD全球交付机械学,水力学,电子学和软件 室内样机生产和组装以及小批量生产供应提供小批量生产 全室内实验能力 混合动力传动系统 对标与设定目标用于齿轮组设计和换挡质量的先进工具组品牌属性开发 产品量产化增加效率并降低排放通过模块解决和提前开发IP 来压缩时间 降低消耗和重量全面的动力总成解决方案 科技路线图为全球行业的目标解决方案能力进阶的产品6,7,8速自动 DCT AMT 混合动力 电动车 CVT 手动 摩托车先进的动力传动系统分动箱设计与分析生产组装测试全球化的“一站式”能力,为动力与传动系统提供从概念到投产的服务。设计,样机,测试和

5、认证以及小批量生产。介绍机械化的手动变速器为最佳油耗与便捷的自动换挡相结合提供了不错的前景。但是其扭矩中断的换挡特性限制了它的接受度,并且因为不良的系统工程和控制使得客户对这些系统的接受度和满意度进一步减少。无论换挡方式如何,在小型车领域仍有这类将低耗AMT和好的且始终如一的换挡和启动质量想结合的需求。里卡多的eMAT正是为了满足这一市场需求而被开发出来的,其特色就是可以通过特殊的方法驱动那些使用已知并被熟知的生产工艺在中国制造且不需要进行过分紧密的控制生产公差的部件。为了进一步提高其稳定性和质量,它现在使用新的里卡多模块化传动系统软件。这是一套完全特定的软件模块,被设计成用来为所有类型的自动

6、变速器(A/T、AMT、DCT、CVT、HEV等提供出色的性能,全面的特性与功能以及一致性和稳定性。这个软件可以轻松的适用于所有的这些变速器,并且不受起步系统、驱动系统和既定比率的限制。同时它还是基于最新的国际汽车软件标准ISO026262所设计开发并经过验证的。使用低耗的驱动系统和先进的模块化传动系统软件相结合,提供了一个稳定的,低风险的方法来交付出色的油耗和客户满意度。通过使用经过验证的模块化传动系统软件也为开发可以轻松的适用于其他变速箱类型,比如多档A/T和DCT的高质量的产品软件提供了低风险的方式,并且为全部的变速箱产品组合提供了一个共同的平台。 缺点自动换挡时可感觉到扭矩中断导致的延

7、迟 换挡质量是大问题 齿轮啮合噪音是大问题由于缺乏换挡时间标准定义,导致很多误导性宣传优点利用手动变速器较高的机械效率为(相似容量最低成本形式的自动变速器 可实现较高燃油经济性,降低CO 2排放手动变速器型式采用通用动力系安装结构 如果齿轮啮合系统支持,可实现快速换挡 机械式自动变速器已经应用于:小型、经济型车轿车重型卡车运动车辆F1赛车这些应用将继续使用机械式自动变速器下一阶段机械式自动变速器的应用增长主要来自发展中国家(特别是中国、巴西以及在较低程度上印度小型、经济型轿车产量的增加对于这些市场来说,如果机械式自动变速器能提供较高级别的换挡质量和精度,则低成本的机械式自动变速器系统拥有一定市

8、场成功AMT低成本自动化可靠耐用换挡和起步质量机械式自动变速器关键成功因素如果任何关键因素不成功 则机械式自动变速器不会成功= 低成本自动化需要新的途径里卡多途径采用了里卡多线性执行机构市场上已经实现了技术和自动化方法的结合 当前系统生产成本未降到最低,这是因为: 每个系统中有多个大力的执行装置 零部件很多,公差很小液压系统需要零件和组装区域非常清洁 当前的自动化系统通常具有如下问题 零部件磨损 变形或卡死 泄漏提供的力不足以实现所需的换挡性能 可控性不足以实现所需的换挡品质、起步品质和结合噪音低成本自动化成功 AMT低成本自动化可靠耐用换挡和起步质量里卡多电磁执行机构齿轮 离合器复合(齿轮和

9、离合器相对于电机驱动概念的优势:气隙大,结构简单 消除了机械齿轮结构: 降低了机械滞后 降低了背隙 零部件数量少提高了耐用性 降低了成本 改善了动态响应性电气原理 单相每装置4个场效应管(H 桥典型BLDC 为6个场效应管 1kHz 切换频率线性执行机构(样机1 峰值力: 1000N 行程: 16mm环境温度90°C - 最高150°C 负载: 5%转动执行机构(样机1 峰值扭矩 2Nm 行程: 60°环境温度90°C -最高150°C 负载:5%里卡多线性执行机构Armature Bi-directional Stator Armature

10、rotational motionRotary actuatorCoilscorePermanent magnetsthrust forcescorescoreBi-directional Actuator interface plateShift fingercasingMounting boss 6-speed manual transmissionand sensor housing Linear actuatorRotary actuatorSelector rails 齿轮空档面离合器执行面下面是5档-2档换挡示例>>>>离合器脱离位置离合器结合位置R 21

11、43 5执行机构指离合器爪离合器永磁电磁阀拨叉导轨门永久磁场复合执行机构和门布置 已选择5档。离合器处于结合状态。执行机构针对离合器爪的位置进行控制。R21 43 55档到2档换档次序 在档位中行驶,离合器结合 R21 43 55档到2档换档次序离合器脱离并闭锁离合器脱离:执行机构控制离合器爪到达闭锁位置。 永磁闭锁固定离合器爪,使离合器保持脱离状态。 R21 43 55档到2档换档次序 过渡到齿轮啮合状态执行机构过渡到齿轮啮合状态。执行机构垂直移动,到达目标齿轮面。 5R21 43 5档到2档换档次序 过渡到齿轮啮合位置执行机构过渡到齿轮啮合位置。执行机构水平移动到目标齿轮位置。 5R 21

12、 43 5档到2档换档次序 齿轮脱离已从5档脱出。 21 R 43 55档到2档换档次序 轨道选择执行机构从第5档变速轨移动到第1/2档变速轨上。 21 R43 55档到2档换档次序 齿轮结合第2档齿轮处于结合位置。 2R43 51 5档到2档换档次序 过渡到离合器脱离位置执行机构过渡到离合器脱离位置。 43 521 R离合器结合:闭锁电磁阀加电,抵消永久磁场作用,释放离合器爪,使离合器结合。 执行机构针对离合器爪的动作控制离合器结合。5档到2档换档次序 离合器解除闭锁并结合43 521 R5档到2档换档次序 离合器解除闭锁并结合离合器结合:闭锁电磁阀加电,抵消永久磁场作用,释放离合器爪,使离

13、合器结合。 执行机构针对离合器爪的动作控制离合器结合。复合执行机构 eAMT 系统第1台车辆样机 成功AMT低成本自动化可靠耐用换挡和起步质量目标是在执行机构技术用于双离合器变速器之前对其进行测试已经实现 线性执行机构运行在车辆应用环境下复合技术是在机械式自动变速器系统中节约资金的可行途径 优良的换挡品质和有竞争力的换挡速度已经吸引了多家厂商的兴趣 制造研究表明它相对于竞争性系统来说具有成本优势 主动就技术许可问题与几家公司进行了讨论eAMT 结果成功 AMT低成本自动化可靠耐用换挡和起步质量门定义度动运性线转动动作度eAMT 示例控制记录 (N-爬行-起步 eAMT 结果eAMT 示例控制记

14、录熄火减档从3档 2档完整换挡时间,包括发动机扭矩断开和重新加载 1100毫秒传动系开放1000毫秒换挡时复合中断 600毫秒档位选择包括轨道选择380毫秒= 可靠性和耐用性需要从一开始就体现在设计中里卡多的途径基于成熟的设计指导原则,包括设计、分析和验证步骤当前生产的很多机械式自动变速器可靠性和耐用性不好。原因有很多,包括: 发动机室环境下有刷电机的耐久性问题 与发动机控制系统集成程度不高控制策略不充分 软件质量差 电气连接故障里卡多结合了执行机构,消除磨损和其他耐久性问题。 通过正确的安装设计、线束制造商质量控制和车辆组装质量控制可修复电气连接故障 软件缺乏可靠性和耐用性问题通常在生产之前

15、不易发现,通常由缺乏构架、未进行正确验证所致可靠耐用成功AMT低成本自动化可靠耐用换挡和起步质量在危险分析之后,现代汽车软件质量标准(MISRA 、ISO26262对定义SIL 或ASIL 评级所需的试验和验证级别提供了指南 软件故障导致的潜在后果越严重,需要的文件编制、试验和验证就越多 现在很多国家希望新的汽车系统符合ISO26262 ISO26262等标准的符合性后来不能增加,必须从一开始就实施旧的非结构化的软件(面条式代码永远不会符合ISO26262这样的标准软件风险 软件成本在软件开发中实现风险和成本平衡里卡多此前已经成功设计、开发和验证了机械式自动变速器、双离合变速器、无级变速器和自

16、动变速器的生产软件 对于每种类型的变速器,很多软件的控制原理都是相同的 里卡多已经投资开发模块化变速器控制软件,该软件已经按照ISO26262标准进行验证 现在,该模块化软件用在自动变速器、双离合器变速器和机械式自动变速器的生产项目中 里卡多的投资和软件模块的共享降低了您的变速器软件开发成本和风险里卡多通用模块化变速器控制软件成功 AMT低成本自动化可靠耐用换挡和起步质量典型的变速器软件结构概述TSTCCCGC TILPFHAM ODIP OP 平台软件应用软件TCU 硬件传感器阀门执行机构动力/地面点火驾驶员输入驾驶员显示CAN通信外部I/O RX TX应用软件。指里卡多开发的变速器控制软件

17、策略平台软件。指TCU的低级别软件。这相当于笔记本电脑或台式机上运行的Windows操作系统。 TCU供应商通常开发和提供该软件TCU硬件。指TCU的电子设备硬件。相当于笔记本电脑或台式机,微控制器执行命令,从存储器读取数据并把数据写入存储器,处理外部输入和输出设备指令外部输入/输出(I/O。指TCU的所有外部接口。 TCU从变速器接收信息,向执行机构/阀门发出一个(控制信号,从而实现一次换挡典型的变速器软件结构 哪部分是通用软件 应用软件 不通用 通用 应用软件。指里卡多开发的 变速器控制软件策略 TS 平台软件。指TCU的低级别软件 。这相当于笔记本电脑或台式机上 运行的Windows操作

18、系统。 TCU 供应商通常开发和提供该软件 TC IP LP RX AM FH OD GC CC TI TX OP 平台软件 TCU硬件。指TCU的电子设备硬 件。相当于笔记本电脑或台式机， 微控制器执行命令，从存储器读取 数据并把数据写入存储器，处理外 部输入和输出设备指令 TCU 硬件 外部输入/输出(I/O。指TCU的所 有外部接口。 TCU从变速器接收 信息，向执行机构/阀门发出一个 （控制）信号，从而实现一次换挡 外部I/O 传感器 阀门 执行机构 动力/ 地面 点火 驾驶员输入 驾驶员显示 CAN 通信 Unclassified - Public Domain January 2013 © Ri