汽车无级变速器底层驱动系统设计与开发
无级变速器开题报告
本科生毕业设计（论文）开题报告论文题目：无级变速器学院：机械工程学院专业班级：车辆工程1103班学生姓名：***指导教师：开题时间：2015 年 3 月日1.本课题研究的目的、意义无级变速器是汽车理想的传动系统, 自汽车诞生以来, 它一直是人们追求的目标。
无级变速传动(Constant Variable Transmission , 简称CV T)具有普通有级变速传动无法相比的优点, 它可以控制汽车发动机始终运行在最佳目标运行区, 显著提高汽车的经济性, 改善汽车的动力性, 既可减少汽车的换挡冲击, 也可减轻驾驶员的劳动强度。
2.无级变速器的基本原理目前, 广泛应用于轿车的自动变速器是将液力变矩器和行星齿轮系统组合使用, 这种组合方式的传动比不连续, 自动变速器只能在若干段范围内实现无级变速;其次, 为增加变速器挡数, 扩大传动比的变化范围, 必须采用多个执行元件(离合器或制动器)控制行星齿轮系统的动力传递路线, 造成自动变速器零件数量过多及结构复杂, 发生故障的可能性增加, 并给保养和维修带来不便。
除此之外, 由于液力传动效率较低, 不能使自动变速器百分之百发挥效率, 影响汽车的总体工作性能。
为此, 许多汽车制造厂开始研究新的自动变速技术,CV T 就是其中最有发展前景的一种。
CVT 的突出特点是不使用液力变矩器, 而采用传动带和工作直径可变的带轮与普通齿轮式变速器配合传递动力。
由于它一般不采用行星齿轮系统,因此也称为非行星齿轮自动变速器。
CVT 变速动力系统输出的动力传到金属带式无级变速传动装置的主动锥轮, 通过V 形金属带将动力传输到从动锥轮, 之后经减速器与差速器传递到车轮。
带传动装置是其核心部分, 主要由主动锥轮、从动锥轮以及V 形金属带组成。
其主、从动轮均为组合结构, 由活动锥轮和固定锥轮组成。
主动锥轮的活动锥轮和固定锥轮形成的V 形槽与V 形金属带啮合, 实现动力传递。
在工作中,当主、从动锥轮的活动锥轮沿轴向移动时, 可改变金属带在主、从动锥轮上的工作半径, 从而改变无级变速器的传动比。
无级变速器工作原理及制造工艺
名 称 技 术 参 数
床 ）一铣缺 口 （ 卧式铣床 ）一磨 端面 （ 平面磨床 ）一粗精车卡环槽 （ 数
控车 床 ）一精车 外圆 、锥 面 （ 数控车 床 ）一淬火 （ 热处理 ）一磨 内孔 （ 内圆磨 齿 ）一磨外 圆、锥 面 （ 数控端面外 圆磨床 ）一磨Ｊ槽 （ Ｒ 三个滚 珠槽 ，专机）一清洗 一检验 。 （ ）变速 器壳体 铸坯 一飞轮壳面粗加工铣面、钻铰孔 、镗孔 （ ３ 立
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一 中国 汽 车 工 业工 程 公 司机 械 工 业 第 四设 计研 究院 ／ 全 红 苑
无 级 变速器 工作 原 及制 造工 艺
如今 的汽车 已不再是一件奢侈品，已经进入到 了寻常百姓 家，随着汽车的大众化普
及 ，人们 对 汽 车的操 控 性 、舒 适性 和 燃 油经 济性都 提 出 了越 来越 高的要 求 。小排 量 车 中 ，
比。可动锥盘的轴 向移动量 是 由驾驶者根据需 要 ，通过控制 系统调节 主
动轮 、从动轮液压泵液压缸 压力来实现的 。由于主动工作轮和从动 工作 轮 的工作 半径 可以 实现连 续调 节 ，传动 比也就 发生 了变化 ，即改变 主 动轮和 从动轮的有效工作直 径 ，实现传动 系统 和发动机动态 工况 最佳 匹
发 动 机 适 用 １
．
７ ３
５～ ２０ ．
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外 形 尺 寸
／ ｍ ｍ ｍ × ｍ ｍ ｍ Ｘ
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无疑 ，Ｃ Ｔ 一种很 好 的选择 。 Ｖ是
汽车无级变速器设计(doc 42页)
汽车无级变速器设计(doc 42页)摘要人们早就认识到无级变速器是提高汽车性能的理想装置，并一直不懈的努力研究，努力追求实现这一目标。
70年代后期，荷兰VonDoorne’s Transmission 公司研制成功VOT金属传动带并于1982年投放市场，推动CVT技术向实用化迈进了一大步。
1987年美国福特公司首次在市场上小批量推出装有这种VDT带的CVT汽车，此后意大利菲亚特，日本富士重工和德国大众等多家公司也推出了小批量的CVT汽车（如Ford的Fiesta、Scorpio;Fiat的Uon、Ritmo;Sabaru的Ecvt、WV的Golf等）。
各国均视其为自动变速技术的崭新途径，已成为当前国际汽车的研究开发领域的一个热点。
无极传动CVT与其他自动变速器相比较，优点是明显的。
其操纵方便性和乘坐舒适性可与液力变矩器相当，而传动效率却高得多，接近有级机械式自动变速器的水平。
更主要的是，它能最好的协调车辆外界行驶条件与发动机负载，使汽车具有一个不存在“漏洞”的牵引特性，且调速时无需切断动力充分发掘发动机的潜力，从而可显著降低汽车的油耗，提高最大车速和改善超车的性能。
无极传动CVT特别受到非职业驾驶员的欢迎，因为它从根本上简化了操纵，不仅可取消变速、离合器踏板，而且总是按驾驶员意图控制发动机在最佳工作位置工作。
此外，由于工作和控制原理相对简单，CVT传动完全可以做到比有级变速器（AT）传动更紧凑，更轻，成本更低。
对于CVT这种具有广阔使用发展前景的技术，迄今国内研究、应用的很少。
我们在前人研究的基础上，针对广州本田即将生产的经济型轿车设计一种CVT，来替换原来的变速器，为以后CVT的研究和试验打下基础。
关键词：无级变速器结构设计自动压紧1. 绪论1.1 汽车变速器的类型目前汽车变速器按变速特点来分，可分为两大类：一是有级变速器；二是无级变速器。
按执行变速的方式来分，可以分为自动和手动两类。
1. 2 汽车变速器的类型和特点1.2.1 液力变矩器液力变矩器是较早用于汽车传动的无级变速器，成功地用于高档汽车的传动中。
轿车机械无级变速器传动机构设计(任务书)
2.图纸量折合后不少于3张A0，其中，至少包含1张A0总体结构装配图。
四、设计进度安排
2012.11.11-2012.11.30收集资料，查阅文献，撰写开题报告；
2012.12.1-2012.12.15确定设计方案，进行总体结构设计；
2013.3.3-2013.3.23无级变速机构的设计与校核（金属带、带轮、第一轴）；
2013.3.24-2013.4.13中间减速机构的设计与校核（两级齿轮传动、第二、三轴）；
2013.4.14-2013.5.4绘制、修改总体结构装配图及零件工作图，
2013.5.5-2013.5.22撰写设计说明书，整理材料，准备答辩。
2013.5.23-2013.5.24毕业答辩。
五、主要参考资料
设计意义:
近些年来，汽车技术有了很大发展，汽车的性能不断提高，汽车变速器对汽车的性能有较大的影响。目前，自动变速器技术已经很成熟，但是，现在应用的自动变速器基本上都是有级变速器，对汽车无级变速器还处在研究、实验阶段。
二、设计内容、技术要求
设计内容：
1.金属带式无级变速器总体方案确定；
2.对整个无级变速器的各级传动部分的传动方式进行详细的设计；
[1]程乃士.汽车金属带式无级变速器[M].北京:机械工业出版社，2007
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无级变速器工作原理解析
无级变速器工作原理解析无级变速器（CVT）是一种车辆传动系统，它能够以无级变化的方式调整发动机输出扭矩和车轮转速之间的传动比。
相比传统的固定传动比变速器，无级变速器具有更为灵活和高效的特点。
本文将深入探讨无级变速器的工作原理，帮助读者更好地理解这一关键技术。
1. 介绍和基本原理无级变速器是一种基于滑动带和变径齿轮的设计，它通过改变带和齿轮之间的比例来实现无级变速。
传统的固定传动比变速器使用了多个齿轮组合来实现离散的传动比选择，而无级变速器通过可连续调节的滑动带和可变半径的齿轮实现了平滑的传动比变化。
2. 滑动带和齿轮系统无级变速器中的滑动带和齿轮系统是关键部件。
滑动带由两个相互连接的带片组成，它们分别与发动机轴和驱动轴相连。
带片可以通过调整张紧力来改变带的直径和效果半径，从而改变传动比。
齿轮系统包括两个或多个可变直径齿轮，它们通过能够调整齿轮直径的机构来实现连续变速。
3. 变速过程和优势无级变速器的变速过程是平稳和连续的，无需通过离合器断开动力传输。
当发动机转速增加时，滑动带会自动增大直径，与此同时变径齿轮的半径也会调整，使得传动比可以连续变换。
这种平滑的变速过程带来了许多优势，包括更高的燃油效率、更低的噪音和更舒适的驾驶体验。
4. 控制系统无级变速器需要一个强大而智能的控制系统来实现精确的变速调节。
这个系统通常使用传感器来监测发动机转速、车速和驾驶员的操作，并通过电子控制单元（ECU）来调整滑动带和变径齿轮的位置和张紧力。
现代的无级变速器控制系统已经非常先进，能够根据驾驶条件和需求进行智能的传动调整。
5. 无级变速器的应用和发展趋势无级变速器已经广泛应用于汽车领域，特别是小型和中等车辆中。
它们能够提供更好的燃油经济性和更平滑的驾驶体验。
而随着技术的不断进步，无级变速器也在逐渐扩展到更大型的车辆和混合动力系统中。
一些制造商还开始研发更为先进的电子控制系统和材料，以进一步提高无级变速器的效率和可靠性。
无级变速器的工作原理
无级变速器的工作原理
无级变速器（CVT）是一种车辆传动系统，它主要通过调整发动机和驱动轮之间的传动比例来实现无级的变速效果。
与传统的手动或自动变速器相比，CVT能够实现更顺畅的加速和变速过程。
CVT的工作原理基于两个主要组件：驱动轮和驱动腔。
驱动轮由两个钢带或链条组成，它们分别连接发动机和传动装置。
驱动腔是一个金属壳体，内部有一个推动轴，在推动轴的两端装有多个滑块和活塞。
当发动机运转时，它会通过驱动轮传递动力。
当驱动轮开始运动时，推动轴会开始旋转。
通过改变滑块和活塞的位置，来改变传动轴和驱动轮之间的连接方式。
这种方式可以实现无级变速的效果。
具体来说，通过在驱动腔内增加或减少液体（通常是油），可以改变滑块和活塞的位置和数量。
这个过程是由一个液压系统来控制的，它包括一个油泵、液压阀和液体储存器。
当需要提供更高的功率时，液压系统会增加液体的量，使得驱动腔内产生更多的油压。
这样可以增加推动轴的旋转速度，从而提高车辆的加速度。
而当需要提供更低的功率时，液压系统会减少液体的量，使得推动轴的旋转速度降低。
这样可以实现平稳的变速过程。
总的来说，CVT通过改变滑块和活塞的位置和数量，来调整传动轴和驱动轮之间的连接方式，从而实现无级变速的效果。
它的工作原理基于液压系统的调节，能够提供更顺畅和高效的车辆驱动体验。
小车无级变速器设计
毕业设计任务书
学生姓名
分院
机电工程学院
专业、班级
指导教师姓名
职称
讲师
从事
专业
工程力学
是否外聘
□是□否
题目名称
小车的无级变速器系统设计
一、设计目的、意义
无级变速技术即CVT(Continuosusly Variable Transmission)技术，它采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，最大限度发挥发动机特性，提高燃油经济性，并使车辆的动力性与燃油经济性获得最佳匹配，使汽车具有一个没有漏洞的牵引性能，这些是现有的有级式机械变速器无法相比的
金属带式CVT有着优越的性能，并具有很强的新颖性，虽然目前其市场占有率还很低，但随着人们对轿车操纵方便性的要求的提高，其市场潜力很大。同时，近年来随着材料技术的发展，金属带的承载能力显著提高，使无级变速传动已经不局限于小功率汽车上的应用，在高档轿车上也有了它的踪迹。同时结合电、液自动控制与计算机技术，实现了自动控制无级变速传动，使得汽车的行驶和操作特性大大改善。我国汽车行业正处于发展阶段，有更广阔的汽车市场和发展空间，将具有优异传动性能的金属带式CVT实现国产化则显得非常有必要。无论从无级变速传动技术的发展来看，还是从产业的经济角度来看，攻克金属带式CVT的设计理论和关键技术，对提高国产轿车的自主开发能力，缩短与发达国家的差距具有重要的现实意义。
[8]李贤彬.汽车无级变速技术的发展现状及展望[J].邢台职业学院学报.第22卷第1期.2005年2月：24-26.
[9]胡国良，徐兵，杨华勇.汽车金属带式无级变速传动技术[J].工程设计学报.第10卷第2期.2003.4:89-92.
汽车无级变速器底层驱动系统设计与开发
第９期孙贤安，等：汽车无级变速器底层驱动系统设计与开发表３ＣＡＮ协议ｆ在ＣＶＴＲ状态下）Ｔａｂ．３ＣＡＮｐｒｏｔｏｃｏｌ（ｉｎｔｈｅｓｔａｔｅｏｆＣＶＴ＿Ｒ）在Ｃｖ，ｒ－Ｔ状态下ＣＡＮ协议如表２所示．汽车正常行驶时，驾驶员通过改变换挡手柄位置，确定选挡开关状态，进入ＧＩＵ中．因此，在ＣＡＮ协议中定义了ＰＲＮＤＭ选挡开关状态位来标定挡位状态．Ｃ心协议中定义的Ｐ／Ｎ起动开关状态位代表着汽车必须在Ｐ或者Ｎ挡状态下才能正常起步．对于ＰＩ淝Ｍ选挡开关，以及Ｐ／Ｎ起动开关等信号而言，可以通过定义类似于“开”和“关”的“０”和“１”状态，实现对其信号状态的判断．在控制步进电机时需要获得电机的移动位置信号，因此定义了电机相应的状态信号．此外，还定义了离合器电磁阀和夹紧力电磁阀的实际占空比和故障代码等信号．在ＣＶＴ－Ｒ状态下ＣＡＮ协议如表３所示．ＧＩＵ将步进电机，夹紧力电磁阀和离合器电磁阀的实际控制信号（步进电机移动位置、速度和电磁阀占空比）作为反馈变量输出到ＥＭＳ中，ＥＭＳ根据此时的车速以及节气门开度、制动踏板等驾驶员意图信号，通过控制策略计算得出当前这些执行元件各控制信号的目标值，输出到ＧＩＵ中，得到下一个瞬间的动作，ＧＩＵ根据这些目标值驱动执行元件，如此循环．因此，汽车行驶时，步进电机移动位置、速度，夹紧力电磁阀和离合器电磁阀占空比等信号都是实时变化的．４硬件在环仿真实时仿真系统代替实车ＥＭＳ．硬件在环仿真平台的主要硬件有：仿真笔记本电脑，ＭｉｃｒｏＡｕｏｔｏｂｏｘ（具有强大的原型硬件功能，可以完全替代产品的电子控制单元），外围硬件电路，ＧＩＵ，执行元件，＋１２Ｖ电源等．硬件在环仿真示意图如图４所示．硬件方面ＧＩＵ与ＭｉｃｒｏＡｕｏｔｏｂｏｘ连接，通过ＣＡＮ进行通信；外围硬件电路为ＧＩＵ提供Ｐｍ四Ｍ选挡开关和Ｐ／Ｎ起动开关信号．软件方面在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ／Ｓｉｍｄｒｉｖｅｌｉｎｅ软件环境中建立整车仿真模型Ｈ‘５］，利用软件实时工作间（ＲＴＷ）将仿真模型转化为实时代码，同时采用实时接口（ＲＴＩ）建立ｄＳＰＡＣＥ和Ｍａｔｌａｂ的连接，代码编译后下载到处理器板中运行，模型仿真时给ＧＩＵ提供相关控制信号，从而驱动步进电机和电磁阀等执行元件．图４硬件在环仿真示意图Ｆｉｇ．４Ｈａｒｄｗａｒｅ－ｉｎ．ｔｈｅ－ｌｏｏｐｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｃｈｅｍａｔｉｃ４．２硬件在环仿真结果在测试软件ＣｏｎｔｒｏｌＤｅｓｋ环境下建立数据显示界面（如图５所示）［６］，实时观测到步进电机位置信号，离合器电磁阀和夹紧力电磁阀占空比信号，以及节气门开度和制动踏板信号，车速和发动机转速信号等，并采用数据捕捉（Ｄａｔａｃａｐｔｕｒｅｓ）模块（如图５中左下方的框图），实时保存ＣＡＮ协议中各信息．通过更改仿真模型的参数，验证ＬＤＳ的精确性，以便后续控制策略的开发．４．１硬件在环仿真原理ｄＳＰＡＣＥ实时仿真系统是德国ｄＳＰＡＣＥ公司开发的一套基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件的工作平台，它用于控制系统的开发及测试，实现了和Ｍａｔｌａｂ／图５ＣｏｎｔｒｏｌＤｅｓｋ中建立的数据显示界面Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件的完全无缝连接．Ｆｉｇ．５ＤａｔａｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｕｉｌｔｉｎＣｏｎｔｒｏｌＤｅｓｋｉｎｔｅｒｆａｃｅ为了更加方便快捷地开发ＬＤＳ，采用ｄＳＰＡＣＥ（下转第１２４５页）。
电动车辆无级变速驱动系统、变速控制系统及方法与设计方案
一种电动车辆技术领域的电动车辆无级变速驱动系统、变速控制系统及方法，包括：第一驱动电机、行星轮系、第二驱动电机和第三输出机构，其中，行星轮系设有齿圈、行星支架、太阳轮和若干行星齿轮，行星齿轮周向均布在行星支架上，行星支架和齿圈之一与第二驱动电机的输出轴啮合、另一与第三输出机构啮合，齿圈与行星齿轮啮合，太阳轮与第一驱动电机输出端连接并与行星齿轮啮合。
本技术采用行星减速机构，通过第二驱动电机带动行星支架或者齿圈的转动达到所需要的减速比，完成电动车的无级变速，实现换挡自动化。
技术要求1.一种电动车辆无级变速驱动系统，其特征在于，包括：第一驱动电机、行星轮系、第二驱动电机和第三输出机构，其中：行星轮系设有齿圈、行星支架、太阳轮和若干行星齿轮，行星齿轮周向均布在行星支架上，行星支架和齿圈之一与第二驱动电机的输出轴啮合、另一与第三输出机构啮合，齿圈与行星齿轮啮合，太阳轮与第一驱动电机输出端连接并与行星齿轮啮合。
2.根据权利要求1所述的电动车辆无级变速驱动系统，其特征是，所述的齿圈、行星支架和太阳轮均套设在主轴上。
3.根据权利要求1所述的电动车辆无级变速驱动系统，其特征是，所述第三输出机构设有轮轴，所述的轮轴与电动车辆的驱动轴固定连接。
4.根据权利要求2所述的电动车辆无级变速驱动系统，其特征是，所述的第一驱动电机包括转子总成和绕线定子，其中，转子总成设有转子内衬套，转子内衬套一端固定有太阳轮。
5.根据权利要求2所述的电动车辆无级变速驱动系统，其特征是，所述第一驱动电机的输出端与太阳轮通过减速机构相连，所述的减速机构为皮带、链条、齿轮传动机构中任意一种。
6.一种应用于上述任一权利要求所述电动车辆无级变速驱动系统的变速控制系统，其特征在于，包括：行车电脑、制动传感器、变速传感器、第一驱动电机控制单元、第二驱动电机控制单元、第一转速传感器和第二转速传感器，其中，制动传感器与行车电脑相连并输出制动信号；变速传感器与行车电脑相连并输出加速信号或减速信号；行车电脑与第一驱动电机控制单元、第二驱动电机控制单元相连并传输两驱动电机的控制信息；第一转速传感器与行车电脑相连并输出第一驱动电机转速信息；第二转速传感器与行车电脑相连并输出第二驱动电机转速信息。
汽车无级变速器设计
汽车无级变速器设计引言随着汽车技术的不断发展，无级变速器（CVT）作为一种先进的变速装置，受到了越来越多汽车制造商的青睐。
与传统的手动变速器和自动变速器相比，CVT在车辆的燃油经济性、驾驶舒适性和动力输出上具有显著的优势。
本文将介绍汽车无级变速器的设计原理和相关技术。
无级变速器的工作原理传统的变速器通常是通过一系列固定的齿轮比来实现不同档位的变速。
而无级变速器则采用了一种不同的工作原理。
它通过调整两个带有张紧装置的松紧带或链条的位置来实现无级变速。
具体来说，汽车无级变速器由两个主要部分组成：输入装置和输出装置。
输入装置通常由发动机驱动，而输出装置则传输力量到驱动轴。
中间的传动装置调整输入和输出装置之间的连通性，从而实现不同的变速比。
在CVT中，两个松紧带或链条之间的张力调整可以通过液压装置、链轮直径改变或锥形带来实现。
这样，无级变速器可以根据车辆的需求和实际驾驶条件来实时调整变速比，以提供最佳的性能和燃油经济性。
汽车无级变速器的优势与传统的手动变速器和自动变速器相比，汽车无级变速器具有以下几个显著的优势：1.更高的燃油经济性：由于无级变速器可以实时调整变速比，使发动机在最佳工作范围内运转，从而提供更高的燃油效率。
2.更平顺的驾驶体验：传统的变速器在档位切换时常常伴随着顿挫感，而CVT可以实现连续平稳的变速，使驾驶体验更加舒适。
3.更大的动力输出范围：无级变速器可以实现更宽的变速比范围，从而提供更高的动力输出。
4.更简单的操作：相比于手动变速器，CVT不需要驾驶员进行繁琐的档位操作，只需踩下油门即可获得适当的动力输出。
汽车无级变速器的设计考虑因素在设计汽车无级变速器时，需要考虑以下几个因素：1.承受的扭矩和功率：无级变速器需要能够承受发动机输出的扭矩和功率，并将其传递到驱动轴上。
2.效率和寿命：无级变速器的设计应该尽可能地提高传动效率，同时保证足够的使用寿命。
3.变速比范围：设计应该考虑到车辆在不同驾驶场景下的变速需求，并提供足够的变速比范围。
无级变速的工作原理及应用
无级变速的工作原理及应用引言随着汽车工业的发展，无级变速技术逐渐得到了广泛应用。
本文将介绍无级变速器的工作原理以及在汽车行业中的应用。
工作原理无级变速器，即无级自动变速器（CVT），是一种可以连续自动调整传动比的变速器。
传统的机械变速器需要通过离合器或者齿轮来改变传动比，而无级变速器则是通过降低或提高传动比来实现连续变速。
无级变速器通常由两个主要部分组成：主驱动轮和传动带。
主驱动轮是由汽车发动机直接驱动的，而传动带连接着主驱动轮和输出轮（也称为驱动轴）。
当发动机转速变化时，无级变速器会自动调整主驱动轮和输出轮之间的传动比，以匹配此时的需求。
无级变速器通过使用可变的拉力来调整传动比。
传动带由一系列可调节的金属带和齿轮组成，这些带和齿轮可以根据需要靠近或拉开。
当带和齿轮接触时，主驱动轮的转动力传递到输出轮上。
通过改变带和齿轮的位置，传动比可以随着发动机转速的变化而逐渐调整。
优点无级变速器相比传统的机械变速器具有多个优点：1.平顺性：由于无级变速器可以根据实际需求调整传动比，因此在加速和减速过程中可以实现更平顺的驾驶体验。
2.高效性：在某些情况下，无级变速器可以比传统变速器提供更高的传动效率，从而使汽车的燃油经济性更好。
3.高速性：无级变速器可以提供更大的传动比范围，因此在高速公路等需要稳定高速运行的场景中更加有效。
4.无间断变速：与机械变速器相比，无级变速器可以实现无间断的变速，使驾驶过程更加顺畅。
应用无级变速器在各种汽车类型中都有广泛的应用。
下面是一些常见的应用场景：1.小型乘用车：无级变速器在小型乘用车中使用较为普遍。
汽车制造商通过使用无级变速器，可以提高小型乘用车的燃油经济性和驾驶舒适性。
2.运动型汽车：在一些高性能汽车中，无级变速器也得到了应用。
无级变速器可以提供更大的传动比范围，使运动型汽车在高速运动中更加灵活。
3.混合动力车辆：无级变速器在混合动力车辆中的应用也越来越普遍。
通过无级变速器，发动机和电动机可以更好地协同工作，提高燃油效率和动力性能。
汽车无级变速器设计
摘要无级变速器特点是采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合传递动力。
由于无级变速器可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性和动力性，改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性，所以它是理想的汽车传动装置。
无级变速系统主要包括主动轮组、从动轮组、金属带（关键所在）和液压泵等基本部件。
主动轮组和从动轮组都由可动盘和固定盘组成，与油缸结合的一侧带轮轴向滑动，另一侧则固定。
可动盘与固定盘都是锥面结构，它们的锥面形成V型槽与V型金属带啮合。
发动机输出轴输出的动力首先传递到无级变速器的主动轮，然后通过V型传动带传递到从动轮，最后经减速器、差速器传递给驱动轮。
工作时通过主动轮与从动轮的可动盘作轴向移动来改变主动轮、从动轮锥面与V型传动带啮合的工作半径，从而改变传动比。
可动盘的轴向移动量是由驾驶者根据需要通过控制系统调节主动轮、从动轮液压泵油缸压力来实现的。
本设计旨在通过对金属带式无极变速器的研究，找到可循的改良方案。
关键词无级变速器；金属带式无极变速器；无级变速器设计AbstractCharacteristics of continuously variable transmission belts and work with a diameter of variable from the wheel fit transfer of power. Due to the continuous change of continuously variable transmission can implement the ratio in order to get the best match of transmission and engine condition, improving vehicle fuel economy and power, improve the operating convenience of drivers and passengers riding comfort, it is an ideal vehicle transmission device. Continuously variable transmission system which includes round group, from the wheel group, the metal with the key and basic components of hydraulic pump. Active Wheel Group and passive Wheel Group is composed of movable and fixed disk, and combine cylinder side with Axial sliding and the other side is fixed. Movable and fixed cone structure, they cone Form V type slot with V - type metal belt mesh. Engine output shaft of output power first delivered to continuously variable transmission for driving wheels, and then by V - belt transmission wheel, the final reducer and differential pass driving wheels. Work by driving wheels with gear of movable to move to change the driving wheels, from the work of V - belt mesh and gear cone radius, thus changing the ratio. Movable plate under Axial movement, which was driven by needs through the control system of active round, from the wheel Hydraulic Pump cylinder pressure to achieve. This is designed by the study of metal V - belt type non - polar transmission, found through improvement scheme.Key words ：CVT ；Metal Belt Continuously Variable Transmission；Continuously Variable Transmission目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (5)1.1 汽车无级变速器的类型和特点 (6)1.1.1 宽V形胶带式无级变速器 (6)1.1.2 环盘滚轮式无级变速器 (6)1.1.3 摆销链式无级变速器 (6)1.1.4 金属带式无级变速器 (7)1.1.5 CVT汽车能节油的原理 (9)1.1.6 无级变速器使用的注意事项 (9)1.1.7 CVT未来的发展趋势 (10)1.2 本章小结 (11)第2章金属带式无极变速器基本工作原理 (11)2.1 金属带式无极变速器基本组成 (13)2.2 金属带式无极变速器的几何关系和基本参数 (15)2.3 金属带式无极变速器传动参数设计 (19)2.3.1 输入轴参数设计 (19)2.3.2 金属带轮参数设计 (20)2.4 本章小结 (22)第3章金属带式无极变速器传动和承载能力校核 (23)3.1 摩擦传动原理和摩擦因数 (23)3.1.1 摩擦传动原理 (23)3.1.2 摩擦因数 (24)3.2 金属带传动的力分析 (24)3.2.1 金属带上的作用力即各力的关系 (24)3.3 带环的强度计算 (28)3.3.1 带环的静强度计算 (28)3.2.2带环的疲劳强度计算 (29)3.4 本章小结 (30)第4章金属带式无级变速器的匹配设计 (31)4.1 汽车传动系的结构组成与任务 (31)4.2 无级变速器运动参数设计 (31)4.2.1 变速比错误!未找到引用源。
电动汽车无级变速器的设计与优化
电动汽车无级变速器的设计与优化随着环境保护意识的增强和能源危机的不断加剧，电动汽车在近年来逐渐成为主流出行方式。
相较于传统的燃油汽车，电动汽车具有零排放、低噪音、高效率等优势。
然而，电动汽车在行驶过程中对动力输出的需求却与燃油汽车存在差异。
传统的机械变速器无法满足电动汽车高效能、平稳性和动力输出的需求，因此研发电动汽车无级变速器成为当今的热点课题。
1. 无级变速器的基本原理无级变速器（Continuously Variable Transmission，CVT）是一种能够实现连续调整传动比的变速装置。
与传统机械变速器相比，无级变速器采用了不同的工作原理。
它通过调整输入和输出轴之间的离心式变比副来实现传输功率的调整，提供了更加平顺的动力输出。
无级变速器的主要组成部分包括变速带和两个锥形滑盘，通过改变滑盘之间的接触点来调整传动比。
2. 电动汽车无级变速器的设计在设计电动汽车无级变速器时，需要考虑到电动驱动技术的特点以及电机的特性，以实现高效能、平稳性和动力输出。
以下是设计无级变速器的关键要点：2.1 功率匹配无级变速器应根据电机的转速和扭矩特性以及车辆行驶工况，进行功率匹配。
既要确保电动汽车在不同速度下有足够的动力输出，又要保证电机运行在有效工作范围内，以提高整车的能效。
2.2 变速比范围电动汽车无级变速器的变速比范围应当尽量大，以满足不同驾驶工况下的需求。
变速比的选择应结合电动汽车的功率需求、电机的响应特性以及节能要求进行综合考虑。
2.3 传动效率传动效率是衡量无级变速器性能的重要指标之一。
在设计无级变速器时，应采用低摩擦、高效益的技术手段，并考虑到能量传输的损失，以提高整个传动系统的能量转化效率。
2.4 相关控制策略无级变速器的设计需要与电动汽车的整车控制策略进行协同。
通过合理的控制算法和传感器反馈，实现变速比的实时调整和优化，以提供更舒适的驾驶体验和更高的能量利用率。
3. 电动汽车无级变速器的优化为了进一步提高电动汽车无级变速器的性能，可以采取以下的优化措施：3.1 优化功率输出通过调整电动机的控制策略和无级变速器的变速比范围，实现电机功率输出的最佳匹配，以提高整车的加速性能和行驶效率。
汽车用无级变速器结构设计
汽车用无级变速器结构设计摘要本文介绍了汽车用无级变速器的结构设计。
首先，介绍了无级变速器的作用和优势。
其次，详细描述了无级变速器的组成部分，包括液力变矩器、主减速器、行星齿轮装置等。
然后，讨论了不同种类无级变速器的结构设计特点和应用场景。
最后，指出了无级变速器结构设计中的一些重要考虑因素，如功率传递效率、可靠性和可维护性。
通过深入了解无级变速器结构设计，可以提高汽车性能和驾驶体验。
1. 引言汽车用无级变速器作为一种先进的传动装置，在汽车工业中扮演着重要角色。
无级变速器通过连续调整传动比，使发动机可以在各种速度和负载条件下运行在最佳工作点，从而提高燃油经济性和驾驶舒适性。
2. 无级变速器的组成部分汽车用无级变速器由多个组成部分组成，下面介绍其中的几个重要部分。
2.1 液力变矩器液力变矩器是无级变速器的核心部件之一，它通过液体的动能转换实现动力传递。
液力变矩器具有起动平稳、传动效率高等优点，在汽车起步和低速行驶时起着重要作用。
2.2 主减速器主减速器是无级变速系统的组成部分，其主要功能是降低发动机转速并增大扭矩。
主减速器通常采用齿轮传动方式，可根据需要调整传动比。
2.3 行星齿轮装置行星齿轮装置是无级变速器的关键组成部分之一。
它由太阳齿轮、行星齿轮和环形齿轮构成，通过改变行星齿轮的位置实现不同传动比。
行星齿轮装置具有简单紧凑、传动效率高等优点，被广泛应用于无级变速器中。
3. 不同种类无级变速器的结构设计特点和应用场景不同种类的无级变速器在结构设计上存在一些差异，下面介绍两种常见的无级变速器。
3.1 带式无级变速器带式无级变速器采用带传动的方式实现传动比的连续调整。
它具有结构简单、成本较低的特点，适用于小型车辆的应用。
3.2 可变液压无级变速器可变液压无级变速器通过调整液压系统中的压力来改变传动比。
它具有调节范围广、调节速度快的特点，适用于中大型车辆和高功率发动机的应用。
4. 无级变速器结构设计的考虑因素在进行无级变速器结构设计时，需考虑以下因素。
无级变速器工作原理
无级变速器工作原理
无级变速器（CVT）是一种能够无级变换传动比的变速器，它的
工作原理基于一对圆锥形带轮和一根带的运转。
CVT的工作原理可
以通过以下几个方面来解释。
首先，CVT由两个主要部件组成，驱动轴和驱动带。
驱动轴由
两个圆锥形的带轮组成，其中一个是驱动带轮，另一个是从动带轮。
这两个带轮之间通过一根带连接。
带轮的直径可以根据需要调整，
以实现不同的传动比。
驱动带则是连接到发动机输出轴和传动轴的
带子。
其次，CVT的工作原理基于带轮的变化。
当发动机转速增加时，驱动带轮和从动带轮之间的带子会被挤压，使得带子在带轮上的位
置发生变化。
这个变化会导致从动带轮的直径发生变化，从而改变
传动比。
这样，CVT可以实现无级变速，使发动机的转速和车辆速
度之间的关系保持在最佳状态。
第三，CVT的工作原理还可以通过液压系统来解释。
在一些CVT
系统中，液压系统被用来控制带轮的位置和压力，从而实现传动比
的调整。
当需要改变传动比时，液压系统会调整带轮的位置和压力，
以实现无级变速。
最后，CVT的工作原理还可以通过电子控制系统来解释。
一些CVT系统配备了电子控制单元，通过传感器监测发动机转速、车速、油门位置等参数，以实现对带轮位置和压力的精确控制，从而实现
最佳的传动比。
总的来说，无级变速器的工作原理基于带轮的变化、液压系统
和电子控制系统的配合，通过调整带轮的位置和压力来实现无级变速。
这种设计使得CVT能够在各种工况下实现最佳的传动比，从而
提高燃油经济性和行驶性能。
汽车无级自动变速系统设计
汽车无级自动变速系统设计为了跟踪世界汽车技术，发展我国汽车工业，“九五”期间，汽车电于控制技术被列为科技攻关项目。
车辆自动变速是汽车电控技术的一个重要组成部分。
采用计算机和电力电子驱动技术实现车辆自动变速，能消除驾驶员换档技术的差异，减轻驾驶员的劳动强度，提高行车安全性，提高车辆的动力性和经济性。
汽车的无级变速系统一般是由无级变速箱CVT(Continuously Variable Transmission) 和无级变速箱控制器TCU(Transmission Control Unit)组成。
1 CVT 的基本结构汽车的无级变速系统主要有以下几种形式：（1）液力机械AT—HMT(Hydrodynamic Mechanical Transmission)广泛应用于轿车、公共汽车、重型车辆、商用车和工程车辆上。
(2)机械式AT—AMT(Automa ted Mechanical Transmission)在通常机械式变速器基础上加上微机控制电液伺服操纵自动换档机构组成，目前它应用于部分低档轿车、局部卡车和商用车上。
(3)无级式AT—CVT(Continuously Variable Transmission)是目前在小排气量轿车中使用最多的一种。
它的主要结构和工作原理如图l 所示。
图1 无级式AT—CVT 主要结构和工作原理CVT 技术的发展，已经有了一百多年的历史。
德国奔驰公司是在汽车上采用CVT 技术的鼻祖，早在1886 年就将V 型橡胶带式CVT 安装在该公司生产的汽油机汽车上。
但由于结构设计和选材等方面的问题，该传动机构体积过大，传动比过小，无法满足汽车行驶的要求。
这些缺点限制了它的应用。
直到1979 年，通过结构的改进和特殊钢带的使用，CVT 的传动比明显提高，具备了在车辆上广泛应用的前提条件。
从那时起，福特、菲亚特和日产等公司的车型都曾采用过这种变速传动机构。
汽车无级变速器底层驱动系统设计与开发
汽车无级变速器底层驱动系统设计与开发
孙贤安;吴光强;贺林
【期刊名称】《同济大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2009(037)009
【摘要】提出用于驱动步进电机和高速数字开关阀的无级变速器底层驱动系统.详细介绍此系统的底层驱动原理和系统中使用的电子元器件,设计了关键元器件的驱动原理图,以及变速箱接口单元与发动机管理系统之间的控制器局域网通信协议.进行硬件在环仿真,成功驱动步进电机和高速数字开关阀,精确快速地实现速比控制,夹紧力控制和离合器控制,验证了无级变速器底层驱动系统.
【总页数】5页(P1232-1235,1245)
【作者】孙贤安;吴光强;贺林
【作者单位】同济大学,汽车学院,上海,201804;同济大学,汽车学院,上海,201804;同济大学,汽车学院,上海,201804
【正文语种】中文
【中图分类】U463.212
【相关文献】
1.大发新开发的微型汽车用无级变速器 [J], 杨妙梁
2.电液式无级变速器速比最优控制系统设计 [J], 王成;李冰怡
3.功率分流式无级变速器电子控制系统设计与试验研究 [J], 张兰春;贝绍轶;马友君
4.机械液压无级传动变速器液压系统设计与分析 [J], 陆军;姜明亮;孙保群;何龙
5.大扭矩无级变速器实验箱的液压系统设计及仿真 [J], 李彦;翟彦春;张镭
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第37卷第9期2009年9月同济大学学报(自然科学版)JOURNAL OF TONGJ I UNIVERSI TY (NATURAL SCIENCE )Vol.37No.9 Sep.2009文章编号:02532374X (2009)0921232204DOI :10.3969/j.issn.02532374x.2009.09.018收稿日期:2008-05-19作者简介:孙贤安(1984—),男,博士生,主要研究方向为汽车设计及理论.E 2mail :sunyoung123@ 吴光强(1965—),男,教授,工学博士,博士生导师,主要研究方向为汽车设计及理论.E 2mail :wuguangqiang @ 汽车无级变速器底层驱动系统设计与开发孙贤安,吴光强,贺 林(同济大学汽车学院,上海201804)摘要:提出用于驱动步进电机和高速数字开关阀的无级变速器底层驱动系统.详细介绍此系统的底层驱动原理和系统中使用的电子元器件,设计了关键元器件的驱动原理图,以及变速箱接口单元与发动机管理系统之间的控制器局域网通信协议.进行硬件在环仿真,成功驱动步进电机和高速数字开关阀,精确快速地实现速比控制,夹紧力控制和离合器控制,验证了无级变速器底层驱动系统.关键词:无级变速器;底层驱动系统;变速箱接口单元;控制器局域网协议;硬件在环仿真中图分类号:U 463.212 文献标识码:ADesign a nd Develop ment on L ow 2level Drive S ys te mofA ut omotiveConti n uouslyVa ria ble Tr a ns missionSUN Xia na n ,WU Gua ngqia ng ,HE Li n(School of Automotive Engineering ,Tongji University ,Shanghai201804,China )Abs t r act :A low 2level drive system (LDS )of continuously variable t ransmission (CV T )which is used to drive stepper motor and high 2speed digital on 2off valves is developed.The low 2level drive p rinciple and elect ronic elements used in the system are given.Drive circuits and cont roller area network (CAN )p rotocol between gearbox interface unit (GIU )and engine management system are given.Hardware 2in 2the 2loop simulation is operated ,finally stepper motor and high 2speed digital on 2off valves succeed to be driven.Ratio cont rol ,clamping force cont rol and clutch cont rol are achieved rapidly and accurately ,and the low 2level drive system is validated.Key w or ds :continuously variable t ransmission ;low 2level drive system ;gearbox interface unit ;cont roller area network p rotocol ;hardware 2in 2the 2loop simulation 二十一世纪能源的日益趋紧,节能减排问题不断地提上人们的议案,各种变速器不断地冲击着人们的视野.无级变速器(continuously variable t ransmission ,CV T ),具有传动比连续、传递动力平稳、操纵方便等特点,真正实现了无级变速,充分发挥了发动机的潜力,提高了整车的燃油经济性,使汽车具有一个理想的动力性能[1-2].因此,CV T 又被称为绿色变速器.经预测,到2010年,无级变速器年产量会达到480万台[3].底层驱动系统(low 2level drive system ,LDS )是CV T 开发的关键技术之一,精确快速地控制步进电机,夹紧力电磁阀和离合器电磁阀是LDS 的主要目标.目前,市场上CV T 大多是采用比例阀或者伺服阀控制液压回路压力,但是由于是节流控制,必然有能量损失,往往不能精确快速地完成控制工作;脉宽调制(PWM )高速数字开关阀价格低廉、抗污染、抗干扰性能好,可以取代目前比例阀或伺服阀.本文旨在开发一种无级变速器LDS ,用来驱动控制主动带轮油缸压力的步进电机,以及控制主油路回路压力和离合器回路压力的夹紧力电磁阀和离合器电磁阀.采用先进开发模式,建立整车仿真模型,进行硬件在环仿真,验证底层驱动系统硬件和控制器局域网(controller area network ,CAN )协议.1 无级变速器LDS1.1 无级变速器LDS 架构无级变速器电控系统架构如图1所示.发动机管理系统(engine management system ,EMS )中,一部分信号用于CV T 的控制,其余部分则用于整车其他系统的控制,譬如防抱死制动系统等.LDS ,包括变速箱接口单元(gearbox interface unit ,GIU ),步进电机,夹 第9期孙贤安,等:汽车无级变速器底层驱动系统设计与开发 紧力电磁阀,离合器电磁阀,驻车挡、倒车挡、空挡、前进挡、手动挡(PRNDM )选挡开关以及驻车挡/空挡(P/N 挡)起动开关等.PRNDM 选挡开关发光二极管(L ED )显示该时刻的挡位状态.步进电机,夹紧力电磁阀和离合器电磁阀是LDS 的主要执行元件.电磁阀采用了PWM 高速数字开关阀.图1 无级变速器电控系统架构Fig.1 CV T elect r o 2cont r ol s ys te m s t r uct u re1.2 无级变速器LDS 原理EMS 集成了整车控制策略,通过采集节气门开度、转速、变速箱油温等输入信号,获知汽车的当前运行状态,负责计算包括步进电机目标位置,夹紧力电磁阀和离合器电磁阀目标占空比在内的控制信号,将控制信号输出至LDS 中,再由GIU 驱动步进电机,夹紧力电磁阀和离合器电磁阀,实现无级变速的综合控制.夹紧力电磁阀调节夹紧力阀的阀芯位置,进而调整夹紧力阀的出油口油量,控制主油路的油液压力,以稳定整个系统压力平衡,其压力直接供给从动带轮油缸,满足CV T 所需传递扭矩的夹紧力.步进电机调节速比阀的阀芯位置,进而调整速比阀的出油口油量,这部分油液进入主动带轮油缸,调整主动带轮可动部分的位置,控制了主动带轮夹紧力.在和从动带轮夹紧力共同作用下,控制速比大小(i =R DN /R DR ,其中,i 为CV T 速比;R DN 为从动带轮节圆半径;R DR 为主动带轮节圆半径).离合器电磁阀调节离合器阀的阀芯位置,进而调整离合器阀的出油口油量,这部分油液进入多片湿式离合器油缸,控制离合器压力.2 GIU 硬件设计2.1 GIU 硬件架构EMS 将控制信号输出到GIU 中,GIU 中微控制器根据这些控制信号,驱动执行元件,如图1中GIU 的框图部分.2.2 微控制器的选型在控制系统中,采用飞思卡尔的8位微控制器MC68HC908AZ60作为GIU 的微控制器(MCU ).该款微控制器可以实现60k 字节闪速(Flash )存储器,1k 字节电可擦可编程只读存储器(EEPROM ),2k 字节随机存取存储器(RAM );异步串行口(SCI )、串行外设接口(SPI );支持CAN2.0A/B 协议;15路8位模拟/数字(A/D );16位6通道定时接口模块(TIMA )和16位2通道定时接口模块(TIMB );周期中断定时器模块(PIT )等功能.MC68HC908AZ60微控制器丰富的硬件资源使得控制系统的开发比较简便,同时也提高了系统的可靠性.2.3 电源模块的选型GIU 系统需要对微控制器和其他模块进行分别供电.由稳压电源产生+12V 电压,供给步进电机和电磁阀驱动模块.同时将+12V 电压经过稳压芯片L4947PD 进行转换,产生+5V 电压供给微控制器和CAN 收发器.2.4 输入信号的处理PRNDM 选挡开关信号和P/N 起动开关信号输入时,采用MC74HC14A ,对其按键力量大小进行处理,便于消除按键干扰,更好地传递真实的挡位信号.2.5 CAN 收发器采用PCA82C251处理微控制器的CAN 信号.由于微控制器无法直接识别或处理CAN 总线信号,必须用收发器在互补式金氧半导体(CMOS )电平与差分电压之间实现信号形式的转换.CAN 物理层是高速3321 同济大学学报(自然科学版)第37卷 的,因此选用PHIL IPS 的PCA82C251作为CAN 收发器.微控制器的输出信号CAN_接收(CAN_R )、CAN_发送(CAN _T ),经过PCA82C251的处理,转化为CAN_高(CAN_H )、CAN_低(CAN_L )的信号,进而与外部正常通信.其电路原理简图如图2所示.图2 CAN 收电器电路图Fig.2 CAN t r a ns mit te r ci rc uit2.6 步进电机的驱动采用电机驱动芯片L9935驱动两相步进电机.L9935芯片的四个输出端口(A1,A2,B1,B2)与两相步进电机的四个输入端口相连,当系统需要步进电机工作时,GIU 会提供幅值为+12V 的两路PWM 信号给两相步进电机,实现电机的位置与速度控制,驱动电路如图3所示.图3 步进电机驱动电路原理图Fig.3 S teppe r m ot or drive ci rcuit sc he m atic2.7 电磁阀的驱动采用VNB20N07大功率金氧半场效晶体管(MOSFET 管)驱动夹紧力电磁阀.由微控制器提供控制信号给VNB20N07,通过调节电磁阀PWM 信号的占空比,从而调节夹紧力控制阀的阀心位置.离合器电磁阀驱动原理与夹紧力电磁阀相同.2.8 PRN DM 选挡开关L E D 的驱动采用MC1413BD 达林顿晶体管驱动PRNDM 选挡开关L ED ,便于直观地观测出PRNDM 选挡开关当前状态.3 GIU 软件设计定义GIU 发送消息和接收消息的CAN 协议,建立GIU 与EMS (在硬件在环仿真过程中EMS 由dSPACE 系统代替)之间的CAN 通信.CAN 协议中信号传输采用短帧结构,每一帧的有效字节数为8个,波特率是500bp s (每秒比特数).对于GIU 和EMS 这两个控制单元而言,在不同的CAN 节点下,它们所处的状态是不同的,如表1所示.规定在CV T_T 状态下,GIU 作为发送者,发送CAN 消息,而EMS 作为接收者,接收GIU 发送的CAN 消息;在CV T_R 状态下,恰恰相反,EMS 发送CAN 消息,GIU 接收CAN 消息.表1 信息帧定义Ta b.1 CAN mess a ge def i nitionCAN 节点控制单元状态CV T_T GIU发送者EMS (dSPACE 系统)接收者CV T_RGIU接收者EMS (dSPACE 系统)发送者在CV T 后续控制策略开发过程中,需要步进电机实际和目标移动位置,夹紧力电磁阀和离合器电磁阀实际和目标占空比,PRNDM 选挡开关状态,P/N 挡起动开关状态,L ED 状态及故障代码等信号.根据这些所需信号,分别定义了在CV T_T 和CV T_R 状态下的CAN 协议,如表2,表3所示.表2 CAN 协议(在CV T_T 状态下)Ta b.2 CAN p r ot ocol (i n t he s t ate of CV T_T )CAN 信号功能十六进制范围物理范围驻车(P )挡开关状态0/10/1倒车(R )挡开关状态0/10/1空(N )挡开关状态0/10/1前进(D )挡开关状态0/10/1手动(M )挡开关状态0/10/1驻车挡/空挡(P/N )起动开关状态0/10/1GIU 状态位0/10/1GIU 控制无效0/10/1GIU 软件版本0～F H 0～15选挡开关L ED 运行状态0～5H 0～5选挡开关L ED 故障状态0～3H 0～3步进电机实际移动位置0～1FEH 0～255步步进电机故障代码0～5H 0～5夹紧力电磁阀实际占空比0～1FEH 0～100%夹紧力电磁阀故障代码0～4H 0～4离合器电磁阀实际占空比0～1FEH 0～100%离合器电磁阀故障代码0～4H0～44321 第9期孙贤安,等:汽车无级变速器底层驱动系统设计与开发 表3 CAN协议(在CV T_R状态下)Ta b.3 CAN p r ot ocol(i n t he s t a te of CV T_R) CAN信号功能十六进制范围物理范围换挡有效0/1H0/1换挡装置显示0～F H0～15换挡模式0～7H0～7紧急情况状态0～3H0～3步进电机目标移动位置0～1FEH0～255步步进电机目标移动方式0～5H0～5步进电机目标移动速度0～7H0～7夹紧力电磁阀目标占空比0～1FEH0～100%夹紧力电磁阀目标控制0/1H0/1离合器电磁阀目标占空比0～1FEH0～100%离合器电磁阀目标控制0/1H0/1进气歧管绝对压力/kPa0～FEH-100～154在CV T_T状态下CAN协议如表2所示.汽车正常行驶时,驾驶员通过改变换挡手柄位置,确定选挡开关状态,进入GIU中.因此,在CAN协议中定义了PRNDM选挡开关状态位来标定挡位状态.CAN 协议中定义的P/N起动开关状态位代表着汽车必须在P或者N挡状态下才能正常起步.对于PRNDM 选挡开关,以及P/N起动开关等信号而言,可以通过定义类似于“开”和“关”的“0”和“1”状态,实现对其信号状态的判断.在控制步进电机时需要获得电机的移动位置信号,因此定义了电机相应的状态信号.此外,还定义了离合器电磁阀和夹紧力电磁阀的实际占空比和故障代码等信号.在CV T_R状态下CAN协议如表3所示.GIU 将步进电机,夹紧力电磁阀和离合器电磁阀的实际控制信号(步进电机移动位置、速度和电磁阀占空比)作为反馈变量输出到EMS中,EMS根据此时的车速以及节气门开度、制动踏板等驾驶员意图信号,通过控制策略计算得出当前这些执行元件各控制信号的目标值,输出到GIU中,得到下一个瞬间的动作,GIU根据这些目标值驱动执行元件,如此循环.因此,汽车行驶时,步进电机移动位置、速度,夹紧力电磁阀和离合器电磁阀占空比等信号都是实时变化的.4 硬件在环仿真4.1 硬件在环仿真原理dSPACE实时仿真系统是德国dSPACE公司开发的一套基于Matlab/Simulink软件的工作平台,它用于控制系统的开发及测试,实现了和Matlab/ Simulink软件的完全无缝连接.为了更加方便快捷地开发LDS,采用dSPACE 实时仿真系统代替实车EMS.硬件在环仿真平台的主要硬件有:仿真笔记本电脑,Micro Auotobox(具有强大的原型硬件功能,可以完全替代产品的电子控制单元),外围硬件电路,GIU,执行元件,+12V 电源等.硬件在环仿真示意图如图4所示.硬件方面GIU与Micro Auotobox连接,通过CAN进行通信;外围硬件电路为GIU提供PRNDM选挡开关和P/ N起动开关信号.软件方面在Matlab/Simulink/ Simdriveline软件环境中建立整车仿真模型[4-5],利用软件实时工作间(R TW)将仿真模型转化为实时代码,同时采用实时接口(R TI)建立dSPACE和Matlab的连接,代码编译后下载到处理器板中运行,模型仿真时给GIU提供相关控制信号,从而驱动步进电机和电磁阀等执行元件.图4 硬件在环仿真示意图Fig.4 Ha r dw a re2i n2t he2loop si m ula tion schem a tic4.2 硬件在环仿真结果在测试软件Cont rolDesk环境下建立数据显示界面(如图5所示)[6],实时观测到步进电机位置信号,离合器电磁阀和夹紧力电磁阀占空比信号,以及节气门开度和制动踏板信号,车速和发动机转速信号等,并采用数据捕捉(Data capt ures)模块(如图5中左下方的框图),实时保存CAN协议中各信息.通过更改仿真模型的参数,验证LDS的精确性,以便后续控制策略的开发.图5 Cont r olDes k中建立的数据显示界面Fig.5 Da t a i nte rf ace built i n Cont r olDes k i nterf ace(下转第1245页)5321 第9期杨元喜,等:基于严密Helmert方差分量估计的动态Kalman滤波 analysis of variance and covariance component s[J].Journal ofGeodesy,2007,81:593.[12] 胡丛玮,刘大杰.基于方差分量估计原理的自适应Kalman滤波及其应用[J].测绘学院学报,2002,19(1):15.HU Congwei,L IU Dajie.Adaptive Kalman filtering and it sapplication Based on variance component estimation[J].Journal of Institute of Surveying and Mapping,2002,19(1):15.[13] 刘长建,马高峰.抗差Helmert方差分量估计及其应用[J].北京测绘,2002,1:16.L IU Changjian,MA Gaofeng.Robust Helmert variancecomponent estimates and application[J].Beijing Surveying andMapping,2002,1:16.[14] Grafarend E W,Schaffrin B.Variance2covariance2componentestimation of Helmert type[J].Surveying and Mapping,1979,1:28.[15] YAN G Yuanxi,XU Tianhe.An adaptive Kalman filter basedon sage 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[3] Robert Bosch Gmb H.Continuously variable transmission:benchmark,status&potentials[R].Stuttgart:Bosch Gmb H, 2007.[4] Shafai E,Simons M,Neff U,et al.Model of a continuouslyvariable transmission[J].Vehicle System Dynamics,1995,24(1):26.[5] SUN Xianan,WU Guangqiang,H E Lin,et al.Hardware2in2t he2loop simulation for electro2control system of continuously variable transmission based on DSPACE[C]∥2008IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference.Harbin:IEEE, 2008:336.[6] dSPACE.Controldesk experiment guide(version4.2)[M].Paderborn:dSPACE Gmb H Press,2005.5421。