基本信息
- 项目名称：
- 自动离合器电子控制单元
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本产品在原有机械变速器基本结构不变的情况下，通过加装微机控制的自动操纵机构，取代原来由驾驶员人工完成的离合器分离与结合操作，从而实现离合的自动化。
- 详细介绍：
- 传统的机械式变速器具有很高的驾驶强度，特别是在交通运输繁忙的市区中，需要频繁的进行离合操作，本产品在原有机械变速器基本结构不变的情况下，通过加装微机控制的自动操纵机构，取代原来由驾驶员人工完成的离合器分离与结合操作，从而实现离合的自动化。磁粉自动离合器解决了传统机械变速器起步和换档时离合器繁重的操纵问题，同时磁粉自动离合器作为汽车动力传动系统控制的研究范围，涉及车辆工程与电力电子、控制理论与应用等多学科的交叉，因此其研究具有重要的学术价值和应用前景。 磁粉离合器是根据电磁原理和利用磁粉传递转矩的机电产品。磁粉离合器具有激磁电流和传递转矩基本成线性关系。磁粉离合器在同滑差无关的情况下能够传递一定的转矩，具有响应速度快、结构简单、无污染、无噪音、无冲击振动节约能源等优点。磁粉离合器是一种多用途、性能优越的自动控制元件。广泛应用于造纸、印刷、 塑料、橡胶、纺织、印染、电线电缆、冶金以及其他有关卷取加工行业中的放卷和收卷张力控制。以磁粉离合器作为执行机构，设计自动离合器电子控制单元的硬件电路和控制算法，在保证车辆起步平顺性的同时，有效减小离合器的滑磨功。 本产品与现有技术相比，突出的实质性技术特点为采用磁粉离合器作为离合器的操纵机构，采用开关电源技术对磁粉离合器进行励磁电流的控制，能够达到近于AT液力变矩器的柔性动力传输效果。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明目的：传统的机械式变速器具有很高的驾驶强度，特别是在交通运输繁忙的市区中，需要频繁的进行离合操作，本作品在原有机械变速器基本结构不变的情况下，通过加装微机控制的自动操纵机构，取代原来由驾驶员人工完成的离合器分离与结合操作，从而实现离合的自动化。 基本思路：以磁粉离合器作为执行机构，设计自动离合器电子控制单元的硬件电路和控制算法，在保证车辆起步平顺性的同时，有效减小离合器的滑磨功。 创新点： 1．以磁粉离合器作为离合器的执行机构，避免了传统液压或电机驱动执行机构设计复杂的缺点； 2．在自动离合器的控制策略上采用现代控制理论与Map图相结合的控制策略。目的在于使控制器具有很快的响应速度和控制精度，又避免了过大的程序量。 技术关键： 1．自动离合器电子控制单元硬件电路的设计及相关环境实验； 2．自动离合器数学模型及控制策略的研究。 主要技术指标： 1.电控单元工作环境温度： －40℃≤T≤＋125℃ 2.电控单元相对湿度： HR≤95％ 3.电控单元工作时大气压：60KPa≤PA≤110 KPa 4.能保证正常工作的电源系统工作电压范围： 9V≤U≤18V 5.电控单元硬件：采用16位单片机，接插件引脚≥30针； AI通道≥10，AO≥2，DI≥10，DO≥10，PWM≥2，CAN≥2。
科学性、先进性
- 采用磁粉离合器作为离合器执行机构，可以近似的实现动力的柔性传递，在减小起步离合器滑磨功的同时，可以通过优化算法减小汽车起步的冲击度，提高车辆行驶的平顺性。 该作品除可以单独作为产品外，还可作为电控机械式自动变速器的一部分，将其离合器操控的成熟技术应用在变速器的控制当中。
获奖情况及鉴定结果
- 参加哈理工大学生“挑战杯”项目评选并入围。
作品所处阶段
- 试验阶段。
技术转让方式
- 专利转让。
作品可展示的形式
- 作品简介、照片、实物。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 所设计的自动离合器电子控制单元可以在对传统机械自动变速器进行小部分改装的基础上，对离合器进行自动控制，驾驶员可以不必在起步和换档时对离合器进行操纵，大大减少了驾驶的劳动强度。 中国加入WTO后，随着中国经济的持续发展和国际化的要求，汽车越来越多地进入普通家庭，中国已经进入家庭汽车的高速增长期，加上中国目前已经拥有的六千多万部汽车，这将形成一个庞大的汽车消费品市场。我国目前汽车电子及与电子技术相关产品平均在整车成本中所占比例已上升到30%，其中变速器控制单元近几年的发展速度增长率已升至20%。因此自动离合器控制技术具有广阔的市场。
同类课题研究水平概述
- 近年来随着电子技术和计算机技术的发展和应用，使AMT技术得到了快速发展，在国外已实现了商品化。奔驰公司开发的SprintShift机械式自动变速器主要应用在奔驰Sprinter商用车上，德国用户对这款AMT非常欢迎，自从2000年这种变速器批量生产以来，选装这种AMT的车辆数量在长途客车中占50％，在商用车中占25％。AMT-7机械式自动变速器1999年由TTC公司推向市场，用于中型商用车上。这种变速器取消离合器踏板并自动实现换挡，同时具有手动换挡的功能。通过和发动机ECU之间通讯，实现最优换挡性能和最优的燃油经济性。ZF Meritor Automotive和Sachs公司共同开发了ZF-AS Tronic机械式自动变速器。并于1997年开始批量生产，首先在IVECO车上装备。2000年欧洲在重型载货汽车上推出12挡和16挡AMT。Luk、Valeo、GETRAG、Marelli等公司也研制开发了AMT产品。 在AMT的控制策略研究方面，主要包括离合器和选换档的的控制技术两个方面。其中离合器的控制技术是AMT变速器控制的难点，主要包括离合器控制策略问题和离合器执行机构跟踪品质问题。国内外相关学者对离合器的自动控制技术进行了大量研究。 在离合器控制策略方面，比例控制是目前广泛采用的自动离合器控制策略，在接合过程中，接合压力随发动机转速比例增加，当离合器的主从动摩擦片的滑转消失后，离合器的压力应迅速提高到额定值，以保证离合器可靠地传递发动机的转矩。采用比例控制时，有两个主要控制量影响离合器起步过程：即初始起步压力和接合过程的压力变化率。由于汽车行驶条件复杂多变，对初始压力以及压力增长率的要求都有所不同。因此，比例控制并不能很好地满足离合器接合品质要求。 以上分析可见，目前对离合器的控制中如何方便地综合考虑接合品质的两种因素的研究还不多，多采用“快一慢一快”接合规律和模糊控制技术，由于模糊控制在其参数模糊化过程中，受人为因素的影响较大，控制规则中参数特性与控制目标关系不明确，不易于参数的自适应调整，较难获得最优的控制参数。而自适应控制等智能控制方法由于系统的稳定性、鲁棒性等方面的理论尚不完整，不易得到良好的控制效果。此外，对离合器执行机构的跟踪控制方面，目前的研究主要是针对单片干式离合器，对于磁粉离合器的控制的研究还比较少。
