AMT控制技术：稳定控制离合器起步过程

在第5章已详细介绍了离合器的控制，在起步过程中，离合器的控制质量对起步的稳定性、舒适性至关重要。离合器控制得不好，可能会导致熄火、冲击、抖动、甚至不能起步。所以，这里有必要再重点讲一下在起步过程中离合器的控制问题。

对于自动起步，离合器的控制一般有三种方式：方法一是假设发动机恒定在某个速度，那么起步控制只需要控制离合器位置即可。离合器可以按预定的接合速度或预定的轨迹进行离合器位置闭环控制；方法二是按预定的车速进行闭环控制；方法三是按预定的车辆加速度进行闭环控制。当然，起步时发动机转速为恒定只是一个假设，实际上负载的变化使得发动机转速有所波动，冷机起动和热机起动时的发动机的怠速设置有很大不同。另外，踩加速踏板起步时，发动机的转速就可能不再是怠速。所以在离合器的控制上可以采用离合器滑差控制、离合器加速踏板控制、离合器输出转矩控制等方法。

每一种方法都有其优缺点，其中按车速来控制较为常用。起步的车速变化是起步舒适性、安全性的综合表现方式，它可以弥补发动机怠速变化、整车重量变化、路面变化、离合器位置变化、摩擦力变化、发动机变化等的影响而使起步性能接近一致。踩加速踏板起步和不踩加速踏板自动起步可以通过改变理想车速轨迹的斜率来实现。这样，怠速控制就可以归结为理想车速轨迹的确定和通过离合器位置控制跟踪理想车速两大问题。理想车速轨迹的确定要考虑到滑摩的影响、冲击的影响、驾驶人的感受等。速度变化越快，滑摩时间越短，损耗越小，但冲击可能较大，驾驶人感觉也不舒服。相应，慢速变化，滑摩时间长，损耗大，但冲击可能较小，驾驶人也可能因为反应太慢而感觉不适。这没有一个标准的最佳点，找到一个大多数人能接受的方式就是成功的起步车速轨迹。

如果有很好的起步车速目标轨迹，但控制器不能很好地跟踪该车速目标轨迹，则也会前功尽弃。尤其是车辆从静止到最开始移动的阶段，离合器的控制十分重要。离合器接合太快会引起冲击，不但影响舒适性，还会导致器件过度磨损或破坏，甚至导致危险。但如果离合器的接合速度太慢，几秒钟车辆才开始移动，驾驶人显然会不耐烦。

通过理想的车速轨迹和实际车速的比较，可找到速度的差别。通过这个速度的差别可确定下一步离合器应该接合的位置。如前所说，如果离合器接合“过头”了，就会造成起步冲击和撞击声，甚至熄火。这个“过头”，有时在信号曲线上看不出来，因为这些信号是经过滤波的。总之，离合器位置的变化率是有限制的，不能太快，也不能太慢，首先要满足的条件是离合器尽快到达滑摩点以减少等待时间。

另外，控制不好，还会引起起步车辆抖动。下面图9-4是离合器接合深度抖动造成离合器传递的转矩急剧变化而抖动的实例。离合器控制系统的不稳定造成离合器位置振荡，从而导致起步振荡。

另外，发动机输出转矩不足也会造成起步振荡。发动机在怠速情况下输出转矩的大小取决于发动机控制器的控制特性。怠速控制性能包括怠速变化范围的大小、怠速的抗扰动能力（如突加负载时怠速的变化情况）及最大怠速出力等。怠速运行时发动机输出转矩的极限确定了车辆能平顺自动起步的路面坡度，超过这个转矩怠速就不能维持了，车辆就会抖动、振荡。对于有CAN总线的系统，可能会有TCU转矩控制或转速控制，这对自动起步的图9-5可看出，汽车在93s处松开制动踏板，1.4s之后开始移动，这显然太慢了。

图9-5 自动起步（开关式制动信号）(https://www.xing528.com)

图9-6记录的起步时间不到1s。

图9-6 快速自动起步

图9-7是起步蠕动过程中踩/松制动踏板的一组数据，离合器的平滑控制决定了蠕动的平滑程度。在松、踩制动踏板的处理上，离合器变化越慢，驾驶人感觉就越舒服。但是如果反应太慢，那就不一定能满足紧急制动情况下发动机不熄火的基本要求。当然如果有制动力信号，那么就可以根据制动力的大小决定分离离合器的速度，制动熄火的问题也就能得到妥善解决。如果没有制动力信号，则只能兼顾舒适和防熄火二者的需求。

图9-7 起步蠕动过程中的数据

开关式制动踏板信号有很大的局限性，这个信号体现不出驾驶人的制动力度，也就体现不出驾驶人制动的紧急程度。而模拟量的制动位置信号就可以及时反映驾驶人制动的紧急程度。TCU根据驾驶人制动的紧急程度就能更好地控制离合器的分离和接合速度。这一方面可以帮助防止紧急制动时熄火，另一方面可以调整自动起步的反应速度。如果和坡度信号接合，还能有效进行上坡起步辅助，防止溜坡。尤其是不要求驾驶人在陡坡上快速全松制动踏板，驾驶人可以慢慢松制动踏板，离合器可以慢慢接合而不倒溜。这符合大部分驾驶人的需求。对于快速全松制动踏板的情况，用模拟或开关式传感器不会有什么大的区别，只是模拟量传感器能知道这是否为快速松制动踏板，从而可以进行特殊处理。

在使用模拟量制动传感器时，可以通过标定将模拟信号转换为传统的数字开关信号。0点和1点的阈值不一定相同，可有缓冲区。通过坡度和制动踏板位置确定离合器位置目标，一旦要接合离合器，就要接合到能使车辆起步行驶的位置，使离合器能传递足够大的转矩。如果此时驾驶人不想行驶就要用较大的力踩制动踏板，离合器分离。这样就不会长期保持车辆不动而磨损离合器摩擦片。当然这些都可以通过标定实现。