汽车无级变速箱控制器TCU的研究
由CVT和TCU组成的汽车的无级变速系统概要
由CVT和TCU组成的汽车的无级变速系统车辆自动变速是汽车电控技术的一个重要组成部分。
采用计算机和电力电子驱动技术实现车辆自动变速，能消除驾驶员换档技术的差异，减轻驾驶员的劳动强度，提高行车安全性，提高车辆的动力性和经济性。
汽车的无级变速系统一般是由无级变速箱CVT(ContinuouslyVariableTransmission)和无级变速箱控制器TCU(TransmissionControlUnit)组成。
1CVT的基本结构汽车的无级变速系统主要有以下几种形式：(1)液力机械AT—HMT(HydrodynamicMechanic车辆自动变速是汽车电控技术的一个重要组成部分。
采用计算机和电力电子驱动技术实现车辆自动变速，能消除驾驶员换档技术的差异，减轻驾驶员的劳动强度，提高行车安全性，提高车辆的动力性和经济性。
汽车的无级变速系统一般是由无级变速箱CVT(Continuously Variable Transmission) 和无级变速箱控制器TCU(Transmission Control Unit)组成。
1 CVT的基本结构汽车的无级变速系统主要有以下几种形式：(1)液力机械AT—HMT(Hydrodynamic Mechanical Transmission)广泛应用于轿车、公共汽车、重型车辆、商用车和工程车辆上。
(2)机械式AT—AMT(Automa ted Mechanical Transmission)在通常机械式变速器基础上加上微机控制电液伺服操纵自动换档机构组成，目前它应用于部分低档轿车、局部卡车和商用车上。
(3)无级式AT—CVT(Continuously Variable Transmission)是目前在小排气量轿车中使用最多的一种。
它的主要结构和工作原理如图l所示。
图1 无级式AT—CVT主要结构和工作原理CVT技术的发展，已经有了一百多年的历史。
德国奔驰公司是在汽车上采用CVT 技术的鼻祖，早在1886年就将V型橡胶带式CVT安装在该公司生产的汽油机汽车上。
汽车无级变速箱控制器tcu的研究【最新】
汽车无级变速箱控制器TCU的研究来源：中国电源网/王旭东闫维新张仁海樊春梅2006-01-18为了跟踪世界汽车技术，发展我国汽车工业，“九五”期间，汽车电于控制技术被列为科技攻关项目。
车辆自动变速是汽车电控技术的一个重要组成部分。
采用计算机和电力电子驱动技术实现车辆自动变速，能消除驾驶员换档技术的差异，减轻驾驶员的劳动强度，提高行车安全性，提高车辆的动力性和经济性。
汽车的无级变速系统一般是由无级变速箱CVT(Continuously Variable Transmission) 和无级变速箱控制器TCU(Transmission Control Unit)组成。
1 CVT的基本结构汽车的无级变速系统主要有以下几种形式：（1）液力机械AT—HMT(Hydrodynamic Mechanical Transmission)广泛应用于轿车、公共汽车、重型车辆、商用车和工程车辆上。
(2)机械式AT—AMT(Automated Mechanical Transmission)在通常机械式变速器基础上加上微机控制电液伺服操纵自动换档机构组成，目前它应用于部分低档轿车、局部卡车和商用车上。
(3)无级式AT—CVT(Continuously Variable Transmission)是目前在小排气量轿车中使用最多的一种。
它的主要结构和工作原理如图l所示。
图1 无级式AT—CVT主要结构和工作原理CVT技术的发展，已经有了一百多年的历史。
德国奔驰公司是在汽车上采用CVT技术的鼻祖，早在1886年就将V型橡胶带式CVT安装在该公司生产的汽油机汽车上。
但由于结构设计和选材等方面的问题，该传动机构体积过大，传动比过小，无法满足汽车行驶的要求。
这些缺点限制了它的应用。
直到1979年，通过结构的改进和特殊钢带的使用，CVT的传动比明显提高，具备了在车辆上广泛应用的前提条件。
从那时起，福特、菲亚特和日产等公司的车型都曾采用过这种变速传动机构。
技术干货：CVT原理及TCU标定全流程！
技术干货：CVT原理及TCU标定全流程！CVT变速器工作原理及TCU标定流程【车界同仁馆导读】CVT ：Continuous Variable Transmission,即无级变速器，它与一般自动变速器的区别在于：通过主从动轮和钢带的工作，使得CVT 的变速比不是间断的点，而是一系列连续的值，从而实现了良好的经济性、驾驶平顺性、排放性能和较低的成本。
一、工作原理：1.基本结构：1.1传动机构· 离合器：前进离合器，倒档离合器· 传动锥轮：主动锥轮，从动锥轮· 行星齿轮组· 钢带1.2执行机构· 油泵· 阀体：压力调节阀1.3核心部分· 传动钢带· 主动锥轮· 从动锥轮CVT 有两组带轮（主动轮与从动轮），每组带轮分为两半部分组成，带轮一侧为固定式，另一侧带轮可以在轴上滑动，两个带轮的内侧是有倾斜角度的锥形面，两侧相对构成V 形槽，V 形槽与传动带的侧面接触（啮合点）。
通过油压控制主动轮与从动轮的夹紧与放松，来改变带轮锥面与传动带啮合点的工作直径，（即一个轮直径增大、另一个轮直径减小）从而改变传动比。
（主动轮直径小、从动轮直径大时为减速状态，用以提高扭矩。
主动轮直径大、从动轮直径小时为增速状态，用来提高车速）。
· 摩擦片、钢片·行星齿轮机构2.工作原理-靠钢带在传动锥轮中的滑动，改变传动半径-轮油缸主动锥轮的位置-动轮油缸控制钢带夹紧力2.1传动路径2.2低速传动2.3高速传动二、标定开发：CVT的电控及标定电控系统组成·电控单元TCU·转速传感器：主动锥轮、从动锥轮·压力传感器：从动锥轮压力传感器·温度传感器：变速器油温传感器·压力调节器：主动锥轮压力调节器，从动锥轮压力调节器，离合器压力调节器1.桌面标定在开发初期，需指定详细的需求表。
自动变速器TCU开发解决方案
自动变速器TCU解决方案摘要：基于RapidECU的自动变速器TCU快速开发解决方案，可以支持液动、气动和电机三种不同执行机构的自动变速器，使用户可以在数周内完成TCU原型样机的开发，实现离合器控制，选换挡操作和发动机接管控制等基本功能，在数月内完成批量产品样件的开发，实现中小批量装车试验，为自动变速器TCU大批量产业化打下良好基础。
概述自动变速器能够实现车辆自动起步，自动换挡，提高驾驶舒适性，减少驾驶员疲劳。
自动变速器还能够提高整车动力性，改善燃油经济性和排放，已经逐渐成为现代汽车的基本配置。
目前市场上常见的自动变速器有机械式自动变速器(AMT)、机械式无级自动变速器(CVT)、液力机械式自动变速器(AT)和双离合器式自动变速器(DCT)四种类型，按照执行机构不同可分为液动、气动和电机三种类型。
自动变速器系统是由TCU、选换挡机构及离合器机构组成，其中TCU采集传感器信息及CAN总线数据，经过运算处理后，控制执行机构动作，实现选换挡、离合器动作及发动机接管控制等，是自动变速器控制系统的核心。
TCU电控单元主要包括控制器硬件和控制器软件，其中的控制器软件又包括基础软件与应用软件。
由于TCU电控系统执行机构的多样性及复杂性，无论是控制器硬件开发，还是基础软件或者应用软件开发都需要花费大量的时间、精力以及昂贵的费用。
如果没有合适的开发工具，TCU的研发和产业化几乎成了难以完成的任务。
使用RapidECU快速原型控制器可以在没有控制器硬件的情况下，提前进行控制算法的开发与验证，尤其适合于自动变速器等复杂系统电控单元的开发研究，快速原型的试验结果还可以为产品硬件设计提供参考。
因此，控制器快速原型在进行软件快速验证的同时，也降低了硬件返工几率，从而缩短开发周期，降低开发成本，提高控制器设计质量。
开发流程开发流程符合国际标准的V型开发模式，基于MATLAB\Simulink\Stateflow\ECUCoder图形化建模方式建立软件工程，完全零手工的一键式全自动代码生成，可以同时完成应用软件和基础软件模型自动代码生成，在开发过程中随时保持模型和代码的同步状态。
amt中tcu控制逻辑
amt中tcu控制逻辑
AMT（Automatic Mechanical Transmission）是电控机械式自动变速系统的简称，是基于传统手动机械式变速箱的电子控制系统。
通俗说就是，在普通的手动变速箱基础上加装一套电控系统（TCU），用电脑来替代人进行换挡。
TCU控制单元的换挡逻辑可能会有些“另类”，且换挡速度慢会带来一些顿挫感。
TCU负责换挡时机的判断，结合发动机转速、车速、负载、坡度、动力请求等多方面因素决定何时换挡，选择合适的档位。
在换档过程中，TCU需要控制发动机的转速和扭矩，完成变速箱输入轴转速和输出轴转速的同步。
具体来说，AMT变速器的目标档位计算方法如下：
1. AMT控制系统会依据车辆重量、车辆车速、发动机油门开度、发动机扭矩、发动机转速以及道路的坡度计算出AMT变速器需要的目标挡位；
2. 仪表会显示将要切换的目标挡位，同时加档箭头闪烁；
3. AMT通过CAN总线完成对发动机的控制；
4. AMT在换档过程中需要控制发动机的转速和扭矩，完成变速箱输入轴转速和输出轴转速的同步；
5. AMT控制系统首先要分离离合器，同时油门不再受司机控制，车辆油门控制权交给AMT控制系统，控制器TCU控制X-Y选换挡执行机构进行选档和换挡动作，控制范围档、差分档进行主副箱切换档动作；
6. AMT挂入目标挡位后，离合器执行结合命令，AMT再把油门控制权交还给发动机控制。
TCU控制单元的换挡逻辑可能会根据不同的车型和品牌而有所不同，以上内容仅供参考。
基于HiL实时联合仿真自动变速器控制系统TCU快速开发研究
性 要求极 高 ， 由此 带来 了其控 制系统 设计 的复杂 性 ： 从 系统架 构 设计 ， 个功 能 的开 发 、 单 测试 ， 软件 集 到 成 、 统测 试与标 定 需要 一个 长 期 的过程 。在 Ｔ Ｕ 系 Ｃ 控 制系统 开发 的早 期 ，一 般靠 大量 的道路试 验来 摸 索控 制规 律 ， 需耗 费 大量 的人 力 、 物力 ， 发周 期也 开
车 辆 Ｔ Ｕ开 发 环 境 。 Ｃ 在此 基 础 上 利 用 Ｂ ｐｓ 技 术 实 现 了 Ｔ Ｕ软 件 快 速 开发 ， ｙ ａｓ Ｃ 并将 Ｔ Ｕ控 制 策 略 应用 到 实 际 车辆 进 Ｃ 行 了道 路试 验 。 自动 变 速器 模 型 实 时 仿 真结 果 和 实 车测 试 结 果 对 比表 明 ， 者 吻 合性 较 好 ， 于 此 快 速 开 发 系统 开 二 基
【 ｂｔ ｃ Ａ ｕ ｍ ｔ ａｓ ｉｉ ｏｅ ｉ ｅ ａｌｈｄａｄｉ ｉ ｅ ａ ｄｔ ｔ ｅｉｅｅｇ ｅｒ ｌ ｔ ｅ Ａ ｓ ａｔ ｎａｔ ａｃｔｎｍｓｏ ｍ ｄｌ ｓ ｓ ｂｓｅ ｎ ｓ ｎ ｇ ｔ ｏ ｈ ｖｈ ｌ ｎｉ ｅ — ｍ ｒ ］ ｏ ｉ ｒ ｓｎ ｔ ｉ ｔｒｅ ｅ ｃ ｎ ａ ｉ
１ 前 言
汽 车 自动变 速器 的构成 涉及机 械 、液压 和 电子
等 跨学科 领域 ， 考虑 到其工 作工况 复杂 ， 再 且对 安全
模 型 ， 后集成 于 车辆发 动机实 时仿 真平 台 Ｌ ｂ ａ— 然 ａ ｃｒ
Ｐ【 Ｔｌ Ｊ 系统 ， 构成 接 近 于实 车 的虚 拟 车辆 Ｔ Ｕ开 发 环 Ｃ 境 ，并 在 此基 础 上利 用 Ｂ ｐ ｓ 技 术实 现 Ｔ Ｕ软 件 ｙ ａｓ Ｃ 快 速开 发 。利 用该 环 境对 控 制逻 辑 进 行 于道路 试验 进行精 调 和验证 ， 从而 在保证 满 足开发 质量要求 的前 提下 ， 大 大缩短 了 Ｔ Ｕ控 制系统 开发 周期 。 Ｃ
tcu控制器 算力要求
tcu控制器算力要求一、TCU控制器概述TCU（Transmission Control Unit）控制器是汽车中的一个重要部件，用于控制和管理车辆的变速器系统。
TCU控制器的算力要求主要指的是其处理和运算能力，它需要快速准确地处理各种输入信号，并能够实时地对变速器进行控制和调整。
二、TCU控制器的算力需求1. 数据处理能力：TCU控制器需要处理大量的传感器数据和控制命令，包括车速、引擎转速、油门位置、制动状态等。
它需要能够快速地采集、解析和处理这些数据，以保证变速器的稳定运行。
2. 实时性要求：TCU控制器需要实时地响应和调整变速器的工作状态，以适应不同的驾驶条件和需求。
因此，它的算力需求也体现在其对实时性的要求上，即需要能够在极短的时间内做出反应和决策。
3. 算法运算能力：TCU控制器还需要具备一定的算法运算能力，以实现一些高级控制功能，例如根据车速和转速等参数进行智能变速控制，实现平顺换挡等。
这就要求TCU控制器具备一定的算法运算能力，能够快速准确地进行计算和判断。
4. 存储能力：TCU控制器还需要存储一些重要的控制参数和数据，以便在需要时进行读取和使用。
因此，它需要具备一定的存储能力，以满足对数据存储和读取的要求。
三、满足TCU控制器算力需求的方案1. 高性能处理器：选择一款性能强劲的处理器作为TCU控制器的核心，以确保其具备足够的数据处理和运算能力。
可以选择一些专门设计用于汽车电子控制系统的处理器，具备高性能和低功耗的特点。
2. 实时操作系统：采用实时操作系统（RTOS）来驱动和管理TCU控制器，以保证其具备良好的实时性能。
实时操作系统能够提供对任务调度和响应时间的精确控制，确保TCU控制器能够及时地处理和响应各种输入信号。
3. 硬件加速器：对于一些需要较高算力的算法运算，可以考虑使用硬件加速器来提升计算速度和效率。
硬件加速器可以通过专门的电路设计和优化来实现对某些特定算法的加速运算，提高TCU控制器的算力。
基于HiL实时联合仿真自动变速器控制系统TCU快速开发研究
基于HiL实时联合仿真自动变速器控制系统TCU快速开发研究随着汽车技术的快速发展，汽车研发领域也在不断的探索新的技术手段，其中 HiL 实时联合仿真技术是一种快速高效的开发手段，对于自动变速器控制系统 TCU 的快速开发有着重要的意义。
HiL 实时联合仿真技术是一种用虚拟仿真系统替代实际控制系统来验证设计和控制算法的技术，其主要原理是通过高级计算机模拟分析实际能量、信号、运动等物理现象，并与实际硬件进行联合仿真，实现对系统的实时控制和数据采集。
因此，HiL 技术能够在系统开发的早期阶段，就对设计方案进行高度的仿真验证，从而避免实际操作中可能出现的风险和成本。
对于自动变速器控制系统TCU，它需要对变速器的传动机构、气动元件、电气元件等多个因素进行全面控制和监控，而这些元件之间的复杂关系和交互作用也给系统的开发和测试带来了很大的困难。
传统的实际测试方法需要在实际车辆上进行，这不仅成本高、周期长，而且跨越实验室测试环境和实际道路使用环境之间的匹配难度也不容忽略。
而 HiL 实时联合仿真技术正是针对这些问题提供的一种有效的解决方案。
HiL 实时联合仿真技术结合可视化界面设计软件，能够为TCU 开发人员提供详细的仿真结果、数据分析和自适应控制的方法。
它能够对 TCU 算法进行快速迭代，缩短产品研发周期，使得开发人员能够在更早的阶段就开始进行自动变速器控制系统的设计和性能优化。
另外，这种技术还能够减少人工交互、避免风险，并大幅度提高整个自动变速器控制系统的测试效率和精度。
总而言之，HiL 实时联合仿真技术是一个可行而有效的自动变速器控制系统 TCU 开发研究方法，它能够帮助开发人员快速验证设计方案、避免成本风险，减少创新周期。
这种技术的日益成熟和普及，将对汽车行业的快速发展起到积极的促进作用。
在实际应用中，HiL 实时联合仿真技术的开发和研究都面临着一些挑战与机遇。
其中，最显著的挑战就是如何建立准确的仿真模型，尤其是在 TCU 控制算法方面。
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汽车无级变速箱控制器TCU的研究
来源：中国电源网/王旭东闫维新张仁海樊春梅2006-01-18
为了跟踪世界汽车技术，发展我国汽车工业，“九五”期间，汽车电于控制技术被列为科技攻关项目。
车辆自动变速是汽车电控技术的一个重要组成部分。
采用计算机和电力电子驱动技术实现车辆自动变速，能消除驾驶员换档技术的差异，减轻驾驶员的劳动强度，提高行车安全性，提高车辆的动力性和经济性。
汽车的无级变速系统一般是由无级变速箱
CVT(Continuously Variable Transmission) 和无级变速箱控制器
TCU(Transmission Control Unit)组成。
1 CVT的基本结构
汽车的无级变速系统主要有以下几种形式：（1）液力机械AT—HMT(Hydrodynamic Mechanical Transmission)广泛应用于轿车、公共汽车、重型车辆、商用车和工程车辆上。
(2)机械式AT—AMT(Automated Mechanical Transmission)在通常机械式变速器基础上加上微机控制电液伺服操纵自动换档机构组成，目前它应用于部分低档轿车、局部卡车和商用车上。
(3)无级式AT—CVT(Continuously Variable Transmission)是目前在小排气量轿车中使用最多的一种。
它的主要结构和工作原理如图l所示。
图1 无级式AT—CVT主要结构和工作原理
CVT技术的发展，已经有了一百多年的历史。
德国奔驰公司是在汽车上采用CVT技术的鼻祖，早在1886年就将V型橡胶带式CVT安装在该公司生产的汽油机汽车上。
但由于结构设计和选材等方面的问题，该传动机构体积过大，传动比过小，无法满足汽车行驶的要求。
这些缺点限制了它的应用。
直到1979年，通过结构的改进和特殊钢带的使用，CVT的传动比明显提高，具备了在车辆上广泛应用的前提条件。
从那时起，福特、菲亚特和日产等公司的车型都曾采用过这种变速传动机构。
CVT采用的V形承推钢带由安装在挠性马氏体时效钢圈上的多片楔形钢片构成。
它的动力从主动轮输入，经过V形钢带，由从动轮输出。
带轮由可以相对滑动的两部分构成。
钢带位于这两部分间的凹槽内。
当带轮两部分靠紧时，凹槽较窄，钢带位于带轮外缘，此时带轮的工作直径最大。
随着这两部分间的相对滑动，凹槽越来越宽，钢带逐渐靠近带轮中心，即工作直径最小的地方。
汽车刚刚起动车速较低时，主动轮工作直径较小，变速器可得到较大的传动比，使汽车获得足够动力克服行驶阻力。
随着车速的升高，主动轮工作直径逐渐增大，从动轮工作直径越来越小，变速器传动比也相应减小。
由于带轮工作直径可连续变化，因此这种变速器的传动比也是无级、连续变化的，传递动力更平稳，其动力性和经济性远远
高于行星齿轮式自动变速器。
汽车在实际运行中变速箱变比的控制是由TCU控制直流电动机自动完成的。
2 TCU的基本结构
TCU的基本结构如图2所示，它由单片机、检测电路、驱动电路、电源电路以及通讯电路等部分组成。
图2 TCU的基本结构
单片机是采用美国Microchip公司2002年3月推出的单片PIC18F452，它在功能上可以满足TCU的要求，在性能上它具有低功耗、工作温度范围宽，并且可在较低的电压下正常工作，特别适用于汽车电器。
检测电路分为脉冲检测、开关量检测以及模拟量检测。
脉冲检测又分为脉冲计数和脉冲宽度检测。
如发动转速、输入、输出轴转速的测量是采用脉冲计数方式。
节气门开度则是采用脉冲宽度测量的方式。
模拟量的测量主要由滤波电路、放大电路组成。
A/D转换是采用单片机内自带的10位A/D转换器。
变速箱的变比控制是由直流电动机驱动的。
在TCU中是由4支MOSFET组成的H型电路实现对电动机的正反转PWM控制。
电磁离合器的电流也是通过MOSFET驱动的。
在驱动电路中除主开关元件、续流二极管外还有保护电路和电流检测电路。
通讯接口的作用主要是观测TCU的工作状态，对检测传感器的故障分析以及传感器资源的共享。
3 TCU控制系统程序框图
TCU控制系统主程序框图如图3所示。
程序首先对内部RAM进行分配，然后对各功能模块如Administrator/D转换器、定时器、PWM波形发生器等进行初始化。
变速箱的变比在汽车每次时应处于最小变比的位置，因此在每次停车时应将变速箱归位，汽车起动后首先检测各参数，如档位开关、发动机转速、节气门开度、变速箱输入、输出轴转速等。
这些参数是控制电磁离合器电流和电动机状态的依据。
当需要增加变速箱的变比时，TCU控制电机正转，反之控制电机反转。
电磁离合器的控制采用电流增量控制方式。
它的控制好坏，直接影响汽车运行的平稳性和经济性。
图3 TCU控制系统主程序框图
4 运行结果
图4和图5为汽车实际运行时电磁离合器电流和变速箱变比的关系曲线。
其中图4为汽车速度从零急加速到120KM/H，到120KM/H后松开油门减速到零时的电磁离合器电流与发动机转速、节气门开度和输入轴转速之间的曲线图。
由图可以看出节气门急加到最大后保持一段时间，电磁离合器电流同步紧跟着加，当加到峰值时，继续保持不变，发动机转速也加到一个值保持不变，从图中还可看出电磁离合器电流在增加的过程中，不断在抖动，可知在上升过程中电磁离合器在不断在打滑，在此段时间内发动机转速与输入轴转速不成比例，直到电磁离合器到一个稳定的值后才保持一定的比例关系。
当节气门全松开后，电磁离合器电流随之下降到一个小值后保持不变，直到车速达到使变速箱处于由齿轮变速为主时，电磁离合器电流继续减小，当车速为零时，电磁离合器电流随之减小到零。
由图4可知，当车速在从零加到120KM/H，电磁离合器电流为零，输入轴转速也慢慢减为零。
在整个过程中，我们可看到，节气门开度变化率代表了驾驶员的意图，电磁离合器电流主要由节气门开度来决定。
电磁离合器的打滑程度决定了发动机转速和输入轴转速的之间的传输比例关系。
注：深蓝—输入轴转速，黄—节气门开度，紫红—发动机转速，浅蓝—电磁离合器电流
图4 电机加速时的电磁离合器电流关系曲线
图5为汽车速度从零加到120KM/H后又由120KM/H减到零时，位置传感器与输入轴转速、输出轴转速和电机电压之间的关系曲线。
由图可知，当汽车速度在从零加到120KM/H 过程中，位置传感器变比由最大开始下调直到变为最小，此时对应电机反转。
当车速由120KM/H开始下降时位置传感器先保持不变，此时电机不转，同时输入轴转速和输出转速成比例的下降，当车速达到一定的值时位置传感器速比由最小开始上调直到为最大值，此时电机反转（因测试时采用的电流传感器为单方向的，所以图中没有反映出反向电流）。
输入轴转速和输出轴转速不成比例的下降直至为零。
从图5可以看到车速在上升时，位置传感器速比的测试值不断地减小（对应的转速比增大）。
反之，车速在下降的过程中，当车速小于某一值时测试值增加。
从而实现了变速箱变比的自动调整。
注：黄—位置传感器，深蓝—输入轴转速，紫红—输出轴转速，浅蓝—电机电压
图5 汽车减速时的变速箱变比——转速曲线
通过运行结果可以看出所设计的TCU可以实现电磁离合器转矩和变速箱变比的自动控制。
从实际运行感觉看，起动和停止以及加减速过程平稳。
并且具有较好的经济性。
参考文献：
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[2] 秦贵和．机械式自动变速器控制技术的研究与系统开发：[博土学位论文] ．长春：吉林工业大学，1997
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