控制策略对CVT车型性能影响研究

李小坚，钟磊，邢国雨

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

引言

CVT变速器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区域，显著提高汽车的经济性，改善汽车的动力性；同时，既可以减少汽车的换挡冲击，也可以减轻驾驶员的驾驶强度。

本文以某配置CVT变速器车型为例，对CVT控制策略进行分析，主要包括CVT车型动力性经济性仿真模型的搭建以及离合器和变速器控制策略的研究。目的在于提高 CVT模型的仿真精度，具备CVT控制策略编制和优化的能力。

1 技术路线

图1 总体技术方案

围绕工作目标的达成，制定了技术实施方案，通过搭建仿真模型并结合验证分析，确认仿真精度；基于标定确认的仿真模型开展控制策略研究，提出优化建议，总结优化方法。

2 模型搭建

基于车辆实际物理结构与能量传递路径，创建仿真模型单体元件，并定义了机械连接与能量连接，经过多轮调整，完成总体仿真模型的初步建立。根据不同仿真任务分层搭建对应模型，重点定义了动力传动系统模型、车辆及驾驶员模型、变速箱与离合器控制模型、附件系统模型的相关仿真关键参数。

3 试验校核

3.1 试验验证与模型标定

针对初版模型，结合试验完成验证对比分析。动力性方面大部分工况均满足仿真精度要求，0-30km/h全负荷加速仿真精度较差，并且加速过程趋势偏差较大，从加速全过程来看，起步初期离合器滑磨阶段，仿真分析过程与试验过程偏差较大；离合器完全结合之后，仿真分析过程与试验过程趋势基本一致。经济性方面，冷机和热机NEDC油耗均满足仿真精度要求。从瞬时油耗来看，仿真计算过程与试验过程趋势基本保持一致，个别等速工况油耗吻合度一般。

图2 初版仿真模型

针对前期建模与分析过程中识别的问题进行了基于试验验证的模型标定，主要进行了离合器控制模块、驾驶员模块、发动机模块和传动系模块的标定工作。以驾驶员模块为例：结合发动机摩擦功曲线，对驾驶员模块油门开度为0时的需求扭矩值进行了修正，保证仿真模型合理调用相应曲线；同时对换挡规律在低速局部区域进行了校正。

3.2 仿真优化与确认

通过对仿真模型的多种方案尝试，以及结合试验数据进行标定，最终调教确认了最终模型。总体来看，模型优化后动力性经济性仿真结果与过程吻合度均较高。

表1 优化模型分析结果

4 控制策略研究与优化

图3 换挡MAP优化策略

基于上述工作针对车辆性能现状开展控制策略相关研究，寻求动力性经济性的最佳平衡。CVT控制策略的优化原则：动力性方面，优化 100%负荷状态下的换挡线，提升对应车型下的换挡转速；经济性方面，基于发动机工况点落在最优燃油消耗率区域，对部分负荷换挡线进行调整，优化整车经济性。需同步考虑发动机最小、最大速比限制线，NVH限制转速线对发动机NEDC工况点限制设定，如图3所示。

调整后的换挡线，需要同步考虑离合器接合模块，以使发动机转速、车速与整车实际运行工作状态基本一致，优化前后换挡MAP如图4所示。

图4 优化前后换挡MAP对比

根据理论分析来看，换挡策略优化后，理论上动力性经济性均有不同程度的提升，如下表所示。

表2 换挡策略优化后分析结果

5 总结

本文阐述了一种通过控制策略的优化提升 CVT车型动力性经济性的工作过程。首先搭建了完整的动力性经济性仿真模型，然后经过与试验数据的对比和不断的模型调校后模型仿真精度达到95%以上，最后进行了控制策略的研究与优化，有效提升了所用CVT车型的性能指标，也为其他CVT车型的优化提供了依据和指导。

图5

[1] 刘小永.CVT起步离合器的特性研究[M].湖南:湖南大学,2012.

[2] 方艺平.基于 CVT的混合动力汽车能量管理与控制策略的研究[M].湖南:湖南大学,2011.

[3] 吴保玉.金属带式CVT电控系统控制策略研究[M].湖北:武汉理工大学,2009.