動力傳動系統

汽車動力傳動系統一體化智能控制的概念

一體化控制思想

汽車動力傳動系統一體化控制是指應用電子技術和自動變速理論_以電子控制單元（ECU）為核心_通過液壓執行機構控制離合器的分離和接合、選換檔操作_並通過電子裝置控制發動機的供油實現起步、換檔的自動操縱.其基本的控制思想是：根據駕駛員的意圖（加速踏板、制動踏板、操縱手柄等）和車輛的狀態（發動機轉速、輸人軸轉速、車速、檔位）_依據適當的控制規律（換檔規律、離合器接合規律等）_借助於相應的執行機構（離合器執行機構、選換檔執行機構）和電子裝置（發動機供油控制電子裝置）對車輛的動力傳動系（發動機、離合器、變速器）進行聯合操縱.

一體化控制方式

動力傳動系統一體化控制方式一般分為3類：

（1）采用兩機或多機通訊的方式.在發動機ECU和變速器ECU之間實現信息共享.這種控制方式充分利用了成熟的發動機和變速器控制技術_對原系統改動較少_易於實現_開發成本較低_但由於布線較多_集成度不高.

（2）采用單一的ECU對發動機和變速器實現整體控制.其優點是集成度高_外圍接線減少_可靠性提高_但對ECU要求較高_開發成本高.豐田雷克薩斯Ls400型轎車上的動力控制系統、四檔帶智能控制系統的自動變速器A341 E和發動機使用同一ECU_裝有微電腦的ECU通過控制自動變速器的換檔、閉鎖時刻、行星齒輪系統中執行機構（離合器、制動器）的油壓以及換檔時發動機轉矩_使換檔品質達到最佳.

（3）采用CAN總線結構進行總體控制.目前在汽車上采用較多的是CAN總線_發動機與變速器兩個控制子系統通過CAN總線進行連接的結構如圖2所示.通過CAN總線_兩個系統之間不僅能傳輸命令、請求和汽車的一些基本狀態（如發動機轉速、車速、冷卻水溫度等）_還能對一些實時性要求強的數據如油量、轉速信號等設定較高的優先級.

2 汽車動力傳動系統一體化控制系統的基本組成

控制系統的功能是依據駕駛員的意圖和車輛行駛環境的變化_自動調節基礎傳動部件的傳動比和工作狀態_以實現傳動系效率的最佳和車輛整體性能的最優.一般來說_車輛控制系統主要由車輛數據采集系統（傳感器部分）、電子控制單元和執行機構三大部分組成.

（1）車輛數據采集系統（傳感器部分）的組成.在整個控制系統中_傳感器的部分作用等於人工操作換檔車輛情況下駕駛員的視覺、聽覺和觸覺系統_將各種換檔所需的參數信號采集並傳送到電子控制單元.

車輛按照駕駛員的意圖行駛和工作_車輛控制系統必須能夠正確識別和實現駕駛員的操縱.駕駛員意圖的識別是通過傳感器對車輛控制機構（例如加速踏板、制動踏板、方向盤轉角等）的變化進行測試_並經過分析獲得.

在汽車上使用的傳感器主要有以下幾種：磁電式傳感器、磁阻式傳感器、光電式傳感器、霍爾式傳感器、熱敏式傳感器、變阻式傳感器、壓電晶體式傳感器等.在動力傳動系統中變速器部分使用的傳感器主要有：發動機轉速傳感器、車速傳感器、節氣門開度傳感器、離合器位移傳感器等.其中發動機轉速傳感器、車速傳感器使用磁電式傳感器和霍爾傳感器等利用磁電信號原理的傳感器_節氣門開度傳感器和離合器位移傳感器均使用變阻式傳感器.

除傳感器以外_其他信號通過開關和控制器或其他方式進行信號傳遞.常用的開關有多功能開關、強制低檔開關等.開關也是很重要的信號輸入手段.

（2）電子控制單元.電子控制單元（ECU）是整個控制系統的核心.其功能是依據駕駛員意圖和車輛的運動狀態參數檢測與提供的信號_進行檔位轉換或工作狀態改變.電子控制單元的主要功能有：信號采集和預處理、駕駛員操縱意圖識別、車輛狀態識別、換檔決策（換檔規律）、換檔品質控制、故障診斷功能、輸出和顯示等功能.

新一代的控制器功能很全面_控制性能也非常好_使用了高性能的16位或32位微處理器_有些甚至使用了定制的微處理器_包含了控制需要的大部分功能_簡化了控制電路而且增強了電路的功能和可靠性.比如日本的JATC Q公司的產品均使用NEC和摩托羅拉16位和32位微處理器；德國的ZF公司使用摩托羅拉32位POWERPC微處理器開發了5檔自動變速器——SHP19的換檔控制器.由於控制器的微處理器更新換代_使換檔控制比較復雜_而且由於處理器的外圍電路擴展_使輸入輸出功能更加強勁.為了使控制性能獲得更大的提高_在這些控制器中不僅使用了控制程序_還使用了嵌入式實時操作系統.

（3）執行機構.控制系統在采樣獲得輸人信號以後_送到控制器進行數據處理_數據處理結束以後_電子控制單元的控制信一號將通過執行機構實現對動力傳動系統工作狀態的改變_保證對車輛性能的控制.同時執行機構保證換檔品質的控制.實現檔位切換的執行機構一般都使用電磁閥.

關鍵詞:電子控制單元ECU