[发明专利]一种电液式无级变速器速比最优控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种电液式无级变速器速比最优控制系统，适用于机械领域。

背景技术

无级变速器(CVT)与发动机的理想匹配，使车辆的动力输出和燃油消耗能够达到最佳值。在简化驾驶员变速操作过程的同时，满足车辆动力性、经济性、平顺性、低排放的要求。按照一定的规律调节速比连续变化是CVT的主要任务之一，最初的CVT速比控制系统采用机液式控制系统，存在控制精度低、通用性差等缺点，逐渐被电液式控制系统所取代。传统电液式控制系统只能接受电压或电流的连续信号，必须进行数膜转换，系统结构复杂且可靠性低。

发明内容

本发明提出了一种电液式无级变速器速比最优控制系统，采用结构简单、控制灵活的PWM高速开关数字阀取代传统电液式控制系统中的比例阀，应用最优控制理论设计了CVT速比最优控制系统。

本发明所采用的技术方案是。

所述控制系统的速比控制阀和夹紧力控制阀均采用PWM高速开关数字阀。液压泵的动力来自CVT输入轴传递的发动机转矩，从液压泵流出的工作液经夹紧力控制阀调压后，供给被动轮液压缸进行夹紧力控制，同时供给速比控制阀。

所述速比控制阀控制进入或流出主动轮液压缸的工作液流量和压力，其进油口与夹紧力控制阀出油口连接，其出油口与主动轮液压缸连接，其泄油口连接油箱。

所述电控单元(ECU)采用PWM信号对夹紧力控制阀和速比控制阀的各阀口的开关进行控制。

所述速比控制阀和夹紧力控制阀均采用两位三通PWM高速开关数字阀。高速开关阀相对传统比例阀具有不需AID转换、抗污染、结构简单、功耗小、控制灵活等优点。对高速开关阀采用脉宽调制（PWM）信号控制，控制参数为占空比。

本发明的有益效果是：该控制系统采用PWM高速开关阀，使CVT速比电液控制系统结构得到简化，提高了控制的灵活性；基于离散系统二次型最优控制理论设计的最优控制器优化了CVT速比液压系统的控制参数。采用PWM高速开关数字阀与最优控制器相结合的CVT速比电液控制系统能够满足速比控制的实际要求。

附图说明

图1是本发明的电液式CVT速比控制系统结构示意图。

图2是本发明的CVT阀控缸模型示意图。

图3是本发明的CVT速比最优控制系统框图

图中：1.液压泵；2.主动轮液压缸；3.主动轮；4.金属带；5.被动轮；6.被动轮液压缸；7.夹紧力控制阀；8.电控单元；9.速比控制阀；10.液压缸左腔；11.活塞；12.液压缸右腔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，控制系统的速比控制阀和夹紧力控制阀均采用PWM高速开关数字阀。液压泵的动力来自CVT输入轴传递的发动机转矩，从液压泵流出的工作液经夹紧力控制阀调压后，供给被动轮液压缸进行夹紧力控制，同时供给速比控制阀。

速比控制阀控制进入或流出主动轮液压缸的工作液流量和压力，其进油口与夹紧力控制阀出油口连接，其出油口与主动轮液压缸连接，其泄油口连接油箱。

电控单元(ECU)采用PWM信号对夹紧力控制阀和速比控制阀的各阀口的开关进行控制。

速比控制阀和夹紧力控制阀均采用两位三通PWM高速开关数字阀。高速开关阀相对传统比例阀具有不需AID转换、抗污染、结构简单、功耗小、控制灵活等优点。对高速开关阀采用脉宽调制（PWM）信号控制，控制参数为占空比。

如图2，CVT速比液压系统采用主从式单压力液压回路，即主动轮液压缸与被动论液压缸不等面积间。假设两轮的液压缸分别为一个液压缸的左右两腔。

如图3，由PWM高速开关阀数学模型、阀控缸数学模型、最优控制器数学模型和文献网建立的CVT传动系统数学模型，建立CVT速比最优控制系统。

试验初始参数为：CVT最大目标速比2.44，最小目标速比0.41，节气门开度10%。起步阶段，前3S发动机节气门开度由10%，增加到50%，第(3~10)S节气门开度保持50%不变；CVT目标速比以最大速比开始调节，在第3S开始逐渐减小，直到第5s达到最小目标速比;实际速比由于系统惯性先增大，随后跟随目标速比逐渐减小到最小值。加速阶段，第(10~12)s，节气门开度由50%，增加到80%，第(12~20)。保持80%不变；CVT实际速比跟随目标速比先增大后减小，直到汽车驱动力与行驶阻力平衡。减速阶段，第20s节气门开度开始减小，直到第2s，由80%减小到10%；CVT实际速比跟随目标速比先减小后增大，直到汽车驱动力与行驶阻力平衡。