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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 自動(dòng)離合器電子控制單元
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本產(chǎn)品在原有機(jī)械變速器基本結(jié)構(gòu)不變的情況下，通過加裝微機(jī)控制的自動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)，取代原來由駕駛員人工完成的離合器分離與結(jié)合操作，從而實(shí)現(xiàn)離合的自動(dòng)化。
- 詳細(xì)介紹：
- 傳統(tǒng)的機(jī)械式變速器具有很高的駕駛強(qiáng)度，特別是在交通運(yùn)輸繁忙的市區(qū)中，需要頻繁的進(jìn)行離合操作，本產(chǎn)品在原有機(jī)械變速器基本結(jié)構(gòu)不變的情況下，通過加裝微機(jī)控制的自動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)，取代原來由駕駛員人工完成的離合器分離與結(jié)合操作，從而實(shí)現(xiàn)離合的自動(dòng)化。磁粉自動(dòng)離合器解決了傳統(tǒng)機(jī)械變速器起步和換檔時(shí)離合器繁重的操縱問題，同時(shí)磁粉自動(dòng)離合器作為汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制的研究范圍，涉及車輛工程與電力電子、控制理論與應(yīng)用等多學(xué)科的交叉，因此其研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用前景。 磁粉離合器是根據(jù)電磁原理和利用磁粉傳遞轉(zhuǎn)矩的機(jī)電產(chǎn)品。磁粉離合器具有激磁電流和傳遞轉(zhuǎn)矩基本成線性關(guān)系。磁粉離合器在同滑差無關(guān)的情況下能夠傳遞一定的轉(zhuǎn)矩，具有響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無污染、無噪音、無沖擊振動(dòng)節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。磁粉離合器是一種多用途、性能優(yōu)越的自動(dòng)控制元件。廣泛應(yīng)用于造紙、印刷、 塑料、橡膠、紡織、印染、電線電纜、冶金以及其他有關(guān)卷取加工行業(yè)中的放卷和收卷張力控制。以磁粉離合器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)自動(dòng)離合器電子控制單元的硬件電路和控制算法，在保證車輛起步平順性的同時(shí)，有效減小離合器的滑磨功。 本產(chǎn)品與現(xiàn)有技術(shù)相比，突出的實(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)為采用磁粉離合器作為離合器的操縱機(jī)構(gòu)，采用開關(guān)電源技術(shù)對(duì)磁粉離合器進(jìn)行勵(lì)磁電流的控制，能夠達(dá)到近于AT液力變矩器的柔性動(dòng)力傳輸效果。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)、發(fā)明目的：傳統(tǒng)的機(jī)械式變速器具有很高的駕駛強(qiáng)度，特別是在交通運(yùn)輸繁忙的市區(qū)中，需要頻繁的進(jìn)行離合操作，本作品在原有機(jī)械變速器基本結(jié)構(gòu)不變的情況下，通過加裝微機(jī)控制的自動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)，取代原來由駕駛員人工完成的離合器分離與結(jié)合操作，從而實(shí)現(xiàn)離合的自動(dòng)化。 基本思路：以磁粉離合器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)自動(dòng)離合器電子控制單元的硬件電路和控制算法，在保證車輛起步平順性的同時(shí)，有效減小離合器的滑磨功。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1．以磁粉離合器作為離合器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，避免了傳統(tǒng)液壓或電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜的缺點(diǎn)； 2．在自動(dòng)離合器的控制策略上采用現(xiàn)代控制理論與Map圖相結(jié)合的控制策略。目的在于使控制器具有很快的響應(yīng)速度和控制精度，又避免了過大的程序量。 技術(shù)關(guān)鍵： 1．自動(dòng)離合器電子控制單元硬件電路的設(shè)計(jì)及相關(guān)環(huán)境實(shí)驗(yàn)； 2．自動(dòng)離合器數(shù)學(xué)模型及控制策略的研究。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1.電控單元工作環(huán)境溫度： －40℃≤T≤＋125℃ 2.電控單元相對(duì)濕度： HR≤95％ 3.電控單元工作時(shí)大氣壓：60KPa≤PA≤110 KPa 4.能保證正常工作的電源系統(tǒng)工作電壓范圍： 9V≤U≤18V 5.電控單元硬件：采用16位單片機(jī)，接插件引腳≥30針； AI通道≥10，AO≥2，DI≥10，DO≥10，PWM≥2，CAN≥2。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 采用磁粉離合器作為離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以近似的實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的柔性傳遞，在減小起步離合器滑磨功的同時(shí)，可以通過優(yōu)化算法減小汽車起步的沖擊度，提高車輛行駛的平順性。 該作品除可以單獨(dú)作為產(chǎn)品外，還可作為電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的一部分，將其離合器操控的成熟技術(shù)應(yīng)用在變速器的控制當(dāng)中。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 參加哈理工大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”項(xiàng)目評(píng)選并入圍。
作品所處階段
- 試驗(yàn)階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利轉(zhuǎn)讓。
作品可展示的形式
- 作品簡(jiǎn)介、照片、實(shí)物。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 所設(shè)計(jì)的自動(dòng)離合器電子控制單元可以在對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)變速器進(jìn)行小部分改裝的基礎(chǔ)上，對(duì)離合器進(jìn)行自動(dòng)控制，駕駛員可以不必在起步和換檔時(shí)對(duì)離合器進(jìn)行操縱，大大減少了駕駛的勞動(dòng)強(qiáng)度。 中國(guó)加入WTO后，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和國(guó)際化的要求，汽車越來越多地進(jìn)入普通家庭，中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入家庭汽車的高速增長(zhǎng)期，加上中國(guó)目前已經(jīng)擁有的六千多萬部汽車，這將形成一個(gè)龐大的汽車消費(fèi)品市場(chǎng)。我國(guó)目前汽車電子及與電子技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品平均在整車成本中所占比例已上升到30%，其中變速器控制單元近幾年的發(fā)展速度增長(zhǎng)率已升至20%。因此自動(dòng)離合器控制技術(shù)具有廣闊的市場(chǎng)。
同類課題研究水平概述
- 近年來隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使AMT技術(shù)得到了快速發(fā)展，在國(guó)外已實(shí)現(xiàn)了商品化。奔馳公司開發(fā)的SprintShift機(jī)械式自動(dòng)變速器主要應(yīng)用在奔馳Sprinter商用車上，德國(guó)用戶對(duì)這款A(yù)MT非常歡迎，自從2000年這種變速器批量生產(chǎn)以來，選裝這種AMT的車輛數(shù)量在長(zhǎng)途客車中占50％，在商用車中占25％。AMT-7機(jī)械式自動(dòng)變速器1999年由TTC公司推向市場(chǎng)，用于中型商用車上。這種變速器取消離合器踏板并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)換擋，同時(shí)具有手動(dòng)換擋的功能。通過和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU之間通訊，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)換擋性能和最優(yōu)的燃油經(jīng)濟(jì)性。ZF Meritor Automotive和Sachs公司共同開發(fā)了ZF-AS Tronic機(jī)械式自動(dòng)變速器。并于1997年開始批量生產(chǎn)，首先在IVECO車上裝備。2000年歐洲在重型載貨汽車上推出12擋和16擋AMT。Luk、Valeo、GETRAG、Marelli等公司也研制開發(fā)了AMT產(chǎn)品。 在AMT的控制策略研究方面，主要包括離合器和選換檔的的控制技術(shù)兩個(gè)方面。其中離合器的控制技術(shù)是AMT變速器控制的難點(diǎn)，主要包括離合器控制策略問題和離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)跟蹤品質(zhì)問題。國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對(duì)離合器的自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行了大量研究。 在離合器控制策略方面，比例控制是目前廣泛采用的自動(dòng)離合器控制策略，在接合過程中，接合壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速比例增加，當(dāng)離合器的主從動(dòng)摩擦片的滑轉(zhuǎn)消失后，離合器的壓力應(yīng)迅速提高到額定值，以保證離合器可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。采用比例控制時(shí)，有兩個(gè)主要控制量影響離合器起步過程：即初始起步壓力和接合過程的壓力變化率。由于汽車行駛條件復(fù)雜多變，對(duì)初始?jí)毫σ约皦毫υ鲩L(zhǎng)率的要求都有所不同。因此，比例控制并不能很好地滿足離合器接合品質(zhì)要求。 以上分析可見，目前對(duì)離合器的控制中如何方便地綜合考慮接合品質(zhì)的兩種因素的研究還不多，多采用“快一慢一快”接合規(guī)律和模糊控制技術(shù)，由于模糊控制在其參數(shù)模糊化過程中，受人為因素的影響較大，控制規(guī)則中參數(shù)特性與控制目標(biāo)關(guān)系不明確，不易于參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整，較難獲得最優(yōu)的控制參數(shù)。而自適應(yīng)控制等智能控制方法由于系統(tǒng)的穩(wěn)定性、魯棒性等方面的理論尚不完整，不易得到良好的控制效果。此外，對(duì)離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的跟蹤控制方面，目前的研究主要是針對(duì)單片干式離合器，對(duì)于磁粉離合器的控制的研究還比較少。
