CANape-Simulink联合仿真的旁通技术在湿式双离合变速器自动化标定中的应用

许健男　易勇　王昊　杨云波　李岩

摘 要：众所周知，双离合器自动变速器（以下简称DCT）TCU软件控制逻辑复杂，标定难度大、周期长，仅仅离合器充油一项标定模块就集成了近300个标定参数。在研究了标定软件Vector CANape、Simulink的使用功能后，探索出一种应用CANape-Simulink的旁通技术自动化执行离合器充油标定的方法，并通过实车验证了该种方法的可行性。

关键词：双离合器;CANape;Simulink;自动化标定

中图分类号：U463.211  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）03-122-04

前言

众所周知，双离合器自动变速器（以下简称DCT）TCU软件控制逻辑复杂，同时液压系统存在明显的温度特性和延迟特性，在实际工作中，DCT标定存在难度大、周期长，标定效果不稳定等客观存在的难点。而CANape提供的仿真旁通功能，能够通过外部软件（如：Simulink）对TCU内部数据进行移出仿真处理，通过系统反复的运行处理，不断的提高数据成熟度。将该技术应用于离合器充油标定，可以将标定参数耦合于Simulink模型当中，结合在Simulink模型中设置的闭环的反馈机制，能够实时计算当前标定结果并在线进行数据修改。对比人工标定的周期长、差异性和不确定性等劣势，该方法在标定时间、标定结果的可靠性以及准确性上具有明显优势。

1 CANape旁通功能實现

1.1 CANape旁通功能原理

CANape是由德国Vector公司开发，能够应用于TCU开发、标定、诊断、数据采集的综合性工具，同时，CANape也是一个高度优化的XCP主设备，能够使用DAQ从TCU中读取信息，然后将该信息作为输入信息发送给模型并使用STIM将模型计算的结果作为输入值返回给TCU，进而实现了真实的TCU和PC上运行的模型算法之间的通讯，其实现的旁通原理如图1所示。

在上述功能的基础之上，基于MATLAB/Simulink创建模型。

1.2 可应用与CANape的模型创建及导入

（1）在Simulink中选择CANape匹配的I/O输出作为模型的输入、输出接口;

（2）具体算法根据需要实现的标定功能进行自定义;

（3）选择cnp.tlc的转换平台，将系统模型生成.Dll文件、A2L文件、INI文件等。

（4）将上述文件导入CANape工程当中，将I/O模块当中的变量与对应的TCU中变量进行关联，设置需要的触发条件及采样频率。

Simulink模型导入CANape后的界面如图2所示：

1.3 自动化标定功能实现

在上述旁通功能的基础之上，将I/O与Simulink的条件选择模块、延时模块联合使用，能够实现1个周期延时的TCU标定量的时时更改，即：输入/输出关联同一个TCU中的参数，利用Switch模块控制触发条件，完成闭环控制。具体实现办法见图3所示。

1.4 小结

上述文字阐述了CANape/Simulink旁通功能实现的原理及过程，其核心价值在于能够将Simulink运算模型旁通入CANape中，从而将TCU中的数据实时进行运算处理。下面以某一款上市车型匹配的7速湿式双离合器变速器为实例，检验其在整车标定过程中具体发挥的作用。

2 自动化标定优化过程

2.1 试验对象

试验对象为某上市的7速湿式双离合器车型，整车的软件、硬件均与实际量产车型技术状态相一致。

2.2 试验方法

2.2.1 编译Simulink控制模型

Simulink控制模型的编译需要以软件控制逻辑为基础，以工程师的整车标定经验为依据，设置合理的计算办法和控制边界条件，进而达到良好的模型计算结果。

2.2.1.1 离合器充油软件控制原理

充油控制过程分为三个阶段：

（1）Boost阶段：离合器控制压力为目标压力与Boost Press压力之和;当离合器实际压力与目标压力之差小于BoostPress Delta时，Boost阶段退出，控制压力等于Initial Press。

（2）Dwell阶段：控制压力以初始Initial Press继续以Fixed Step速度上升，当实际压力与目标压力之差小于BiasPress Delta时，控制压力以实际压力的上升速度开始下降，当控制压力下降至与目标压力差值小于FillBias Pressure时，Dwell阶段退出，控制压力等于目标压力。

（3）Wait阶段：控制压力等于目标压力。

充油过程控制原理如图4所示。

2.2.2 Simulink控制模型编写

根据实际标定经验，编写出的控制模型逻辑如下：

（1）Boost阶段控制逻辑如图5所示;

（2）Dwell阶段控制逻辑如图6所示;

（3）Wait阶段控制逻辑如图7所示。

2.2.3 充油对比试验

对以下两种方案分别进行充油试验，并对比试验结果。

方案A：以量产的标定数据进行100次充油操作，对充油结果进行数据统计分析;

方案B：将Simulink控制模型导入CANape中，进行100次充油操作，对充油结果进行数据统计分析。

2.3 试验结果

2.3.1 方案B标定数据修正结果

方案B在Simulink控制模型时时修正标定参数状态下运行结果如图8所示。

上图可以发现，随着充油的反复操作，4个标定参数根据Simulink设置的规则按照设定的步长自动调节，并且最终稳定下来，整个过程系统自动运行，无需人工干预。以运行稳定后的方案B对比方案A，充油标定参数自动化修正结果如表1所示。

2.3.2 充油结果对比

（1）目测对比结果

在实际标定过程中，通常采用目测充油效果的方式来评估充油标定是否合理、准确。将多次的充油结果进行做图统计，统计结果如图9所示：方案A测试结果见左图;方案B测试结果见右图。

结果分析：

1）压力过充：方案B对比方案A压力过充（实际压力超过命令压力）值更小，见图9红色实心点处;

2）压力稳定性：方案B对比方案A在反复充油过程中压力运行一致性更优，见图9红色圆圈。

3）充油完成度：方案B对比方案A在Dwell阶段后期以及充油完成时目标压力与实际压力的偏差值更低，充油完成度更高，见图9红色矩形。

4）充油时间：方案B为13个周期左右，方案A为14个周期左右，方案B更加快速。

（2）量化对比结果

对方案A、方案B多次的充油结果进行数据统计：

1）平均过充峰值：计算Boost阶段结束点实际压力与控制压力的差值，取多次试验的平均值。该值大于0时，越小说明压力控制的越精准;

2）平均欠充度：计算整个Dwell阶段的实际压力与控制压力的差值的积分，取多次试验的平均值;该值越小，说明实际压力越贴近控制压力，充油效果越好;

3）平均充油完成时间：计算每次充油完成的总时间，取多次试验的平均值。该值越小越好，说明充油完成的时间越短。

兩个方案统计结果见表2所示。

综上，不论在目测的充油效果上，还是实际的数据统计分析，方案B得到了更为良好的充油结果，可以作为更优的充油标定方案。

3 结束语

通过上文所述，CANape-Simulink联合仿真的旁通技术能够实现一定程度上的自动化标定功能，并充分的应用于双离合器变速器的整车标定当中，在完成成熟的自动化标定模型后，能够在短时间内准确达到、甚至超越人工标定的预期结果。因此具备以下优点：

3.1 节约成本

该技术能够实现自动化运行、标定功能，只需要在指定的工况反复运行，就可以最终输出准确的标定方案。因此，

能够在一定程度上缩短标定周期，节约人工、时间成本。

3.2 提升标定质量

该旁通功能受Simulink模型控制，是完全以实际车辆执行结果为导向的标定手段，因此，其标定精度将远超过人眼目视达到的合格状态，能够达到更高标准的标定质量。

3.3 促进TCU软件优化

自动标定软件也可以理解为一种自学习软件，如果控制目标明确、单一，可以将相关控制逻辑直接写入TCU内部，成为一种自学习逻辑，省掉标定的流程。

但是这条路也并不是畅通无阻的，以目前的技术成熟度来讲，基于CANape、Simulink的自动化标定功能的实现，存在以下难点：

（1）自动化标定软件逻辑合理、功能完善。没有完好的软件，自动运行的结果一定不是非常可信的，这就需要标定工程师熟知TCU控制策略，并且具备成熟的标定经验，熟练使用相关软件;

（2）TCU软件成熟可靠。TCU软件的成熟度不用过多赘述，这是标定成功与否的决定性因素;再者软件的改动会生成新的.A2L文件，标定量的物理地址随之也发生了改变，此时需要重新设置、匹配，增大了没有意义的工作量。

（3）软件调试、配置过程复杂。以目前国内外技术发展程度来看，以整车为平台的自动化标定功能还鲜有人做，CANape作为一个人工在线的标定软件在自动化标定方面的开发程度不高，可应用接口数量很少，因而在与Simulink模型进行接口的时候需要很多繁琐的配置。

参考文献

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