基于CANape与LabVIEW搭建DCT数据采集系统

李向兵

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

基于CANape与LabVIEW搭建DCT数据采集系统

李向兵

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

本文以某国产自主湿式双离合自动变速箱（Wet Dual Cluth Transmission，WDCT）为研究对象，结合LabVIEW与CANape搭建DCT数据采集系统，为DCT产品开发和性能测试提供数据参考。

双离合自动变速箱；DCT；LabVIEW；CANape；数采系统

引言

随着汽车在人们生活中的日益普及，人们对汽车的驾驶及乘坐舒适性的要求越来越苛刻。手动变速箱因为制作成本而占有的优势将随着人们对驾驶舒适性要求的提高以及非专业驾驶者的增加而逐渐被蚕食。而CVT则由于传动带的限制，不能承受较大的载荷。AMT可实现手动和自动两种模式选择，但在档位切换过程中仍需切断动力并伴随换挡冲击。为了弥补传统手动以及自动变速器的不足，并克服AMT换挡中断动力传递的缺点，DCT应运而生。它基于平行轴式手动变速箱研发，既继承了手动变速箱传动效率高、结构紧凑、质量轻等优点的同时，也具有自动变速箱在起步以及换挡品质优良的特性，同时可传递扭矩范围广（最大500N· m以上）、动力性好、燃油经济性高，在国内具有很好的发展前景。

基于变速箱在整车运行中的重要性以及目前已投入市场的DCT出现的问题而言，DCT能否在实际工作中持续保证功能性及耐久可靠性能是至关重要的，这就要求DCT在进入市场前通过各项全面而又苛刻（部分工况超出实际正常工作需求）的试验测试。本文以某国产自主WDCT（以下简称DCT）开发过程中必须进行的同步器换挡性能试验为例，结合CANape与LabVIEW提出了一种搭建DCT数据采集监控系统的方法。

1、试验理论分析

1.1 试验任务需求

DCT的基本运行机理为：由输入转速带动油泵输出高压油，通过TCU控制液压模块中对应电磁阀的开关来引导控制调节油压、流量、走向，动力传递由高压油推动拨叉移动及压紧离合器片来实现。DCT保持持续动力输出的关键在于换挡之际，内部实际上是有两个档位在档，通过两个相对应的离合器片的同步交替分离与接合，保证扭矩的传递。同步器性能试验主要需要采集拨叉位移量、实际换挡力、换挡时间以及换挡过程表现出来的其它性能（噪声、振动等）。

1.2 CANape

现场总线是自动化领域技术发展的热点之一，被称为自动化领域的计算机局域网。Controller Area Network（控制器局域网络），即CAN属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。CAN通过ISO11898及ISO11519进行了标准化。它在汽车领域的应用是最广泛的，世界上的一些著名的汽车制造厂商都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。CANape是一个基于ASAP标准（如CAN标定协议CCP和通用标定协议XCP）的车载控制器匹配、标定系统，它可以组建标准的自动化测量系统，通过对应的TCU（Transmission controll Unit，变速箱控制单元）A2L文件并配置数据记录仪（CANlog和CANcaseXL log）对DCT进行CCP、XCP测量和控制。

式中,Qe为有载品质因数,Mnn+1为主耦合系数,Z1为端口阻抗,Z2为端口与谐振器之间的阻抗,Z3为谐振器之间的阻抗。Sqrt是平方根。电路搭建完成后,设置分析频段为4 GHz～10 GHz,Step=1 MHz,运行得到图4中蓝色响应曲线。

1.3 LabVIEW

虚拟仪器（Laboratory Virtual Instruments Engineering Workbench：LabVIEW）是美国国家仪器（National Instruments：NI）公司开发的一种基于图形开发、调试和运行程序的集成化开发环境，应用范围十分广阔。

由于CANape支持的测量设备包括NI公司的模拟和数字测量硬件，所以可以借用CANape及LabVIEW搭建起针对DCT的数据采集监控系统。在该系统中，CANape作为载体，负责采集TCU发出的CAN信息，通过LabVIEW采用NI的模拟量采集模块创建可集成于CANape中的工程任务，达到同步采集监控DCT运行情况的目的。

2、试验系统搭建

借助于A2L文件，换挡拨叉位移信号及其它一些基本诸如转速档位等信号可由CANape通过CAN总线读取，换挡力信号与振动信号需要在变速箱上加装传感器，通过NI的模拟量采集模块采集模拟量信号，由LabVIEW创建为工程任务，添加到CANape的采集任务中。

由于DCT油道被加工在壳体之中，所以对换挡力信号的采集需要对液压模块及油底壳进行改制。在液压模块上阀体档位对应油道开孔并加工特制管径与特制油底壳相连，通过在油底壳上加装压力传感器来达到采集换挡压力的目的。震动信号可直接在壳体平面出加装震动传感器来采集。压力传感器采用I2S-VSP1630型号，采集压力范围0-60Bar。震动传感器采用KISTLER-8762B500BB，采集范围为±500g。

采集系统框架示意图如下：

其中，CANape采集监控界面如图2所示：

3、试验数据

试验设置工况点强度较实际工作高。压力2.0Bar对应换挡力为最低换挡力，试验要求换挡力为3倍最低换挡力，以考察换挡系统的耐久性能。试验内容为结合第N档及对应离合器，然后另一套轴系依次按设置好的换挡力重复预挂N-1和N+1档。截取4档在档，预结合3/5档的工况点部分试验数据为例，数据图依次如下图所示（红色为拨叉位移，单位mm；绿色为换挡压力，单位为Bar；蓝色为震动加速度，单位为g）：

由图中试验数据可知：

拨叉由开始移动至移动到位耗时即档位结合时间小于300ms，满足技术要求；

预挂档换挡力都达到了6Bar甚至超过了6Bar，实际换挡力满足3倍于最低换挡力的要求；

由图3可知，整个试验过程中，最高振动度为0.75g；

4、总结

目前国内有多个汽车厂家及主机厂家在进行DCT变速箱的研发，而CAN技术在整车的应用更是比比皆是。本文旨在通过在DCT上加装传感器并结合CANape及LabVIEW搭建起DCT数采系统为例，阐述一种同时监测应用CAN技术的整车或整机的方法。该方法可根据试验对象及采集信号的变化，快速构建起测试系统，简单快捷，CAN信息与模拟量信息同步采集，结果便于分析比对，在产品正向开发及标杆对象性能摸底测试中可以起到相当大的作用。

[1] 葛宗强，王科，翟青泉.WDCT冷却系统测试与探究[C].合肥工业大学出版社.2010.

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[3] 马永富，彭忆强.基于CAN总线与虚拟仪器的AMT选换挡监测系统研制[J].西华大学学报.2012.3.

[4] CANape快速入门.

其中：H为刚度，ΔF为力差值，ΔL为行程差值。

3.2 动态测试结果分析

取任意一个档位的动态换挡曲线，可以得到类似图8的换挡过程曲线图。其记录了从上一个档位摘挡开始，到完全进入目标档位的全部过程数据。其中动态换挡力取同步阶段内的力的峰值；二次冲击力取二次冲击阶段内力的峰值；并以多次测量的平均值最为最终的结果。

4、结论

利用GSQA设备进行的换挡性能测试，能够很好的了解换挡过程中换挡力的变化情况及相应车辆行驶状态信息，结合主观评价结果，能够对换挡过程中的问题进行针对性的分析，大大降低了问题解决的难度。

参考文献

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[4] 赵世琴，黄宗益，陈明等，同步器换挡接合过程的数学模型[J]．同济大学学报，1999，26(6)：676—680.

CANape and LabVIEW-based data acquisition system built DCT

Li Xiangbing
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

The paper took a domestic Wet Dual Cluth Transmission as research object and aimed to build a DCT data acquisition system based on CANape and LabVIEW to provide data reference for DCT product development and performance test.

Dual Cluth Transmission; DCT; LabVIEW; CANape; Data Acquisition Systems

U467.3

A

1671-7988(2015)06-88-03

李向兵，就职于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心。