基于CAN總線的分布式電動型AMT系統(tǒng)
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電控機(jī)械式自動變速器(AMT) ,是運(yùn)用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)手動變速器的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品。AMT 是在干式摩擦離合器和固定軸式齒輪變速器的基礎(chǔ)上改造的。它結(jié)構(gòu)簡單,保留了干式離合器與手動變速器的絕大部分總成部件,改變了其中手動操縱系統(tǒng)的換檔部分,去掉離合器踏板,去掉加速踏板和油門之間的拉索,改為電子控制裝置自動操縱[1 ] 。通過電子控制單元( ECU) 控制液壓、氣動或電動執(zhí)行機(jī)構(gòu),完成汽車起步、換檔的自動操縱。
特別是對于公交車輛,大功率容量的自動變速器主要依靠進(jìn)口,而且在實(shí)際運(yùn)營中出現(xiàn)了采用自動變速器后整車油耗上升1/ 3 至1/ 2 的現(xiàn)象,以至于有些運(yùn)營單位買得起也養(yǎng)不起[2 ] 。與傳統(tǒng)自動變速器相比,AMT 方案可以在原有的機(jī)械變速器上進(jìn)行改造,生產(chǎn)繼承性好、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、維護(hù)維修成本低適合中國國情。同時AMT 不經(jīng)過液力耦合器,減少了能耗,對整車節(jié)能有重大意義。
1 分布式全電動型AMT 工作原理
按照不同的控制機(jī)構(gòu)來區(qū)分,AMT 系統(tǒng)存在電2液的、電2氣的和全電動的等3 種控制方式[3 ] 。
電2液控制方式:由電控單元發(fā)出指令控制電磁閥,通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動來自動地完成離合器的結(jié)合、分離和變速器的選檔、換檔等動作。
電2氣控制方式:與電2液控制方式原理基本相同,也是電控單元發(fā)出指令控制電磁閥,不同的是控制機(jī)構(gòu)變?yōu)闅鈩酉到y(tǒng)。
電動控制方式:用電機(jī)作為執(zhí)行電控單元指令的機(jī)構(gòu),來實(shí)現(xiàn)檔位和離合器的操縱。
由于啟動電磁閥和氣動作用缸構(gòu)成的氣動執(zhí)行器體積大、笨重、反應(yīng)慢,在AMT 系統(tǒng)的應(yīng)用中,已不再考慮這種方案。然而,使用電動執(zhí)行器或是液壓執(zhí)行器的問題一直存在著爭論。在實(shí)際應(yīng)用中,取舍的焦點(diǎn)是成本、體積、重量和平均功率消耗等。
液壓系統(tǒng)不僅需要執(zhí)行器件,而且需要液壓泵系統(tǒng)和蓄能器硬件。通常,液壓控制系統(tǒng)比電動控制系統(tǒng)具有更高的價格和維修保養(yǎng)成本。電2液型AMT 以電子控制單元ECU 為核心,通過液壓系統(tǒng)控制來取代原來由人工操作完成的離合器的分離與
結(jié)合、變速器的選、換檔動作和發(fā)動機(jī)油門的調(diào)節(jié),以實(shí)現(xiàn)車輛起步、換檔的自動操縱[4 - 5 ] 。ECU 根據(jù)駕駛員的意圖(加速踏板、選檔手柄等) ,按照設(shè)定的控制規(guī)律(換檔規(guī)律、離合器接合規(guī)律等) ,輸出換檔電信號,控制電磁閥的通斷,借助于液壓系統(tǒng)對車輛的動力傳動系統(tǒng)(發(fā)動機(jī)、離合器和變速器) 進(jìn)行協(xié)調(diào)操縱,完成車輛的平穩(wěn)起步和自動換檔。
而對于電動系統(tǒng),它的驅(qū)動媒介為電線,因此所需要考慮的布置空間僅為安裝電機(jī)及其傳動器件的空間。而且它節(jié)約能量,在不需要換擋時系統(tǒng)給電機(jī)斷電,只有當(dāng)需要選換擋時才給電機(jī)供電,另外它結(jié)構(gòu)比較簡單,并隨著新技術(shù)的發(fā)展成本逐漸下降,所以在汽車工業(yè)中,已經(jīng)存在逐漸增多使用電動系統(tǒng)的趨勢[6 ] 。但電動系統(tǒng)仍有一些需要改進(jìn)的問題,如執(zhí)行動作沒有液壓系統(tǒng)精確,特別是因電線布置過長而導(dǎo)致線損增加及傳感器信號容易失真等。
按照如圖1 所示這種集中控制的結(jié)構(gòu)來設(shè)計全電動型AMT 系統(tǒng)實(shí)際上是可行的,只要把執(zhí)行機(jī)構(gòu)與傳動機(jī)構(gòu)更換就可以了。但考慮到驅(qū)動電機(jī)需要較強(qiáng)的電流,存在增加線損和產(chǎn)生電磁干擾等問題,所以控制系統(tǒng)采用分布式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將更加有利。將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制電路從ECU 中分離出來,安裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)附近,與ECU 主部分以CAN 總線相連接,如圖2 所示。這樣將大大縮短了強(qiáng)電流的運(yùn)行路線和從執(zhí)行機(jī)構(gòu)到控制系統(tǒng)反饋線長,有利于減少線損、降低成本和防止反饋信息受干擾。
圖1 集中控制AMT 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
圖2 分布式全電動型AMT 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
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