10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.11.017 DCT润滑台架TCU控制软件研究与应用

王烨，马培义 （安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601） 摘 要：文章简述了一款六速湿式双离合器自动变速箱的工作原理，介绍了TCU控制软件设计过程以及利用Targetlink工具进行定标和自动代码生成的过程，该软件已在DCT润滑台架上成功应用，并拓展应用于DCT变速箱倾斜试验以及静态耐久试验等。 关键词：双离合器自动变速箱；润滑台架；代码生成；变速箱控制单元；软件 中图分类号：U463.6 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)11-48-04

TCU control software research and application On DCT lubrication bench Wang Ye, Ma Peiyi ( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Abstract: This paper briefly describe working principle of a wet six speed dual clutch automatic transmission. And introduce TCU software developing process and use targetlink tool to fix point and generate code automatically. The software have been successfully used in DCT lubrication bench, and also used in DCT tilting test bench and static durability test. Keywords: Double clutch transmission; Lubrication bench; Code generation Transmission control unit; Software CLC NO.: U463.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)11-48-04

1 引言 1.1 背景介绍 双离合器自动变速箱是目前世界上最先进的自动变速箱之一，典型的湿式双离合器自动变速箱主要由油泵、湿式双离合器、电子控制系统、液压系统以及齿轮等硬件组成。湿式双离合器自动变速箱通过油泵旋转建立主油路压力，然后再由电子控制系统判断整车和变速箱当前工作状态，从而控制液压系统中的档位控制相关电磁阀和离合器控制相关电磁阀，实现变速箱的选换档和离合器分离、结合，最终达到良好的整车驾驶性能。 湿式双离合器自动变速箱不仅继承了手动变速箱与AMT

自动变速箱传动效率高、结构紧凑等优点，而且还融合了AT自动变速箱换挡无动力中断的特点。为了保证双离合器自动变速箱的可靠性和高品质，应用于整车前应对DCT进行润滑台架试验，以保证离合器和齿轮的良好冷却性，不致于变速箱运转过热导致离合器或齿轮烧蚀而损坏变速箱。 DCT润滑台架试验需要TCU控制软件按照台架控制系统的要求进行选换挡控制、离合器压力控制、变速箱故障诊断以及故障处理等控制。本文针对润滑台架试验，介绍了一款自主开发的六速湿式DCT润滑台架控制软件的开发方法，该软件采用了基于模型的设计方法，缩短了开发周期，节约产品开发成本。

2 湿式DCT工作原理 某款国产六速湿式DCT由C1、C2两个离合器组成，每个离合器有对应的输入、输出轴，由电子控制系统调节其结合与分离。其中，C1离合器关联1、3、5奇数档，C2离合器关

作者简介：通讯作者：王烨，（1985-），男，汉，云南水富，硕士研究生，就职于安徽江淮汽车股份有限公司电控设计主管。 马培义，（1989-）男，汉，安徽阜阳，本科，就职于安徽江淮汽车股份有限公司。 汽车实用技术 49 2017年第11期

联2、4、6档，R档利用输出轴2上的2档齿轮作为惰轮。机械结构简图如图1所示。 图1 机械结构简图 车辆在行驶过程中，总有一个离合器处于结合状态，另外一个离合器提前切换到下一个目标档位，并处于分离状态。动力传递简图如图2所示，双离合器外壳体与发动机输出曲轴刚性连接，发动机输出动力由离合器外壳传递到变速箱。换挡过程中，在档离合器结合，动力传递至输入轴，此时同步器在拨叉控制下选档，动力传递至对应输出齿轮，输出轴通过输出齿轮将动力传递至差速器，最终动力传递至车轮使车辆行驶。 图2 动力传递简图 3 控制软件设计 控制软件设计按照图3所示的V流程开展，包括需求分析、软件架构设计、软件策略设计与功能实现、代码生成与集成、软件测试、系统集成测试、软件标定。以上工作完成后，用户可以验证软件功能是否满足初始需求。 3.1 需求分析 图3 软件开发V流程 根据台架控制需求，DCT润滑台架TCU控制软件应能根据台架控制系统发送给TCU的控制指令进行拨叉换挡控制、离合器控制、变速箱故障诊断及处理控制。DCT润滑台架系统结构如图4所示。 DCT润滑台架控制系统包括台架控制系统、DCT润滑台架TCU控制软件、驱动电机、DCT变速箱以及变频器等辅助设备。本文阐述的控制软件即DCT润滑台架TCU控制软件。根据试验需求，TCU控制软件应具备以下功能。 1）具备与润滑台架控制系统的信号通讯交互功能。信号通讯基于CAN总线传输，遵循CAN2.0标准。台架控制系统发送请求档位信号、电磁阀驱动电流信号等给TCU，同时TCU将变速箱当前实际档位和变速箱内部传感器信号发送给台架控制系统。

图4 DCT润滑台架系统结构图 2）具备换挡控制和离合器控制功能。根据润滑台架系统要求，台架系统分为手动控制模式和自动控制模式两种，手动模式可通过台架给TCU发送电磁阀驱动电流信号，直接驱动执行器工作，从而控制变速箱的选换挡及离合器结合分离；自动控制模式指台架的自动循环工况，的，能够根据台架发送信息及变速箱传感器采集信号进行自动选换挡。 3）具备自学习功能。台架可以通过TCU开放的控制接口，发送档位自学习、离合器PI自学习和离合器kisspoint自学习等控制命令控制变速箱进行自学习操作，以使得软件数据能够匹配相应的变速箱。 4）具备故障诊断及处理功能。可以判断变速箱故障类型，并且根据故障做出相应的处理。 3.2 软件架构设计及软件建模

图5 TCU控制软件整体架构图 图5是TCU控制软件整体架构图，输入部分负责处理传感器采集信号和润滑台架控制系统发送的CAN信号。输出部分负责处理电磁阀驱动信号，并将台架需求信息通过CAN信号形式发送出去。控制模块根据接收的传感器信号和CAN信号来进行换挡控制和离合器控制。控制模块包括选换挡控制模块和故障诊断与处理模块，其中选换挡控制模块由四个王烨 等：DCT润滑台架TCU控制软件研究与应用 50 2017年第11期

部分组成，分别为台架控制模式识别、档位判断、选换挡控制和离合器控制。台架控制模式通过TCU与台架定义的CAN接口进行模式识别，档位判断根据输入部分接收的传感器信号进行判断，并发出选换挡控制命令。 若为挂挡命令，则通过对电磁阀控制执行挂挡动作；若为摘挡命令，则首先控制电磁阀打开离合器，再通过电磁阀控制执行摘挡动作。 离合器控制部分根据输入信号控制离合器的分离、结合和交替控制。其中离合器交替控制分为四种情况：1是一个离合器结合，另一个离合器脱开；2是一个离合器结合，另一个离合器滑摩；3是两个离合器都处于滑摩；4是一个离合器滑摩，另一个离合器脱开。这四种情况分别对应在挡运行相、扭矩相、惯性相和滑摩相。需要注意的是离合器结合前，变速箱挡位必须挂上。离合器传递扭矩要满足公式（1）： Tc1+Tc2=Tmot-Tc2 J×α （1） 其中， Tc1=（2/3）·μS1·n1·s1·RZ1PC1 Tc2=（2/3）·μS2·n2·s2·RZ2PC2 式中，Tc1是离合器1传递扭矩，Tc2是离合器2传递扭矩，Tmot为电机有效扭矩，J为电机转动惯量，α为电机角加速度，PC1是离合器1压力，PC2是离合器2压力，μS1和μS2分别是离合器1和离合器2主动盘与从动盘的静摩擦系数，s1和s2分别是离合器1和离合器2的有效摩擦面积，RZ1 和RZ2分别是离合器1和离合器2的有效摩擦半径。 冷却润滑控制模块主要根据输入模块信号，如台架控制信号、离合器温度信号、变速箱油温信号等，通过电磁阀控制冷却润滑油路的流量，对离合器温度进行控制以及对变速箱齿轴系统进行润滑。 模型建模遵循MAAB规范，具备良好的可读性和可维护性。 3.3 软件代码生成与集成 图6 TCU软件代码生成流程 目前市场上的控制器芯片按照数据类型处理能力分为浮点运算型和定点运算型两种。浮点运算型的控制器可以支持浮点运算，不需要定标，而定标运算型控制器则必须定标。该DCT润滑台架使用的TCU是定点运算型的，因此需要对软件模型进行定标处理。当前主流的代码生成工具是Targe -tlink，因此前期在软件建模时可以直接使用Targetlink模型进行建模，而避免采用Simulink模型建模造成的模型转换工作，减少工作量，缩短开发周期。 如图6所示，软件代码生成流程主要包括模型及参数定标、模型的MIL（Model in the loop）测试、模型的SIL（Software in the loop）测试、自动代码生成和A2L文件生成。 参数定标需要考虑代码执行速度和定标精度，因此可以定标方法可以按照图7所示方法进行定标选择。

图7 基于执行速度和定标禁锢的的定标方法 图中，F为变量，offset为偏移量。定标完成后，首先对模型进行MIL测试，验证模型功能是否满足需求；MIL测试通过后，再进行SIL测试，目的在于验证代码功能与模型功能的一致性，以及定标是否存在精度异常、数据溢出等问题。以上两者都通过后，最终进行系统模型的代码生成。 将生成的代码与TCU底层代码进行集成，利用C代码编译工具对集成代码进行编译，生成可供TCU运行的可执行文件。同时，通过Targetlink工具的DD文件生成模型描述文件A2L，以便工程师进行软件调试和标定。

4 DCT润滑台架试验 如图8所示为DCT润滑台架，将TCU控制软件下载到变速箱控制器中，并将TCU安装到台架上。

图8 DCT润滑台架 通过试验台架的实际控制发现，润滑台架TCU控制软件是可以正常运行的，并且能够很好的满足既定需求。图9所示为DCT润滑台架试验中的PI自学习。