面向双状态无级变速器的AMESim-Simulink联合仿真平台研究

        无级变速器(CVT) 可以实现速比的连续调节,能够最大限度地利用发动机功率和提高燃油经济性, 消除换挡冲击, 使车辆加速平稳且可最大程度地提高驾驶舒适性。

        液力变矩器可以使车辆平稳起步并能保持低速稳定行驶, 具有自动增矩变速、减振隔振、无机械磨损等优点, 被公认为最佳的车辆起步装置。

        双状态CVT 是将液力变矩器和CVT 优化匹配组合而成, 并能够充分发挥二者优势的先进变速传动形式。在低速阶段, 利用液力变矩器的变矩作用扩大了动力传动系统的转矩变化范围, 使车辆具有良好的起步性能和低速爬行性能; 在高速阶段, 通过闭锁液力变矩器使CVT 独立实现变速功能, 可有效提高发动机的工作效率, 使整车的动力性和经济性得以最大限度的提升。双状态CVT 是轿车发展的一项先进技术[1]。

        本文应用AMESim 软件构建了装备双状态CVT 的某四轮汽车整车动力学的系统可视化模型,利用MATLAB/Simulink 软件设计了电液控制系统;并通过设置AMESim 和MATLAB/Simulink 的S 函数接口模块搭建了联合仿真平台, 实现了两种软件的优势互补。通过选取典型工况进行离线仿真, 验证了联合仿真平台对双状态CVT 的研究和开发有着良好的实用性。

2 联合仿真平台的建立

2.1 联合仿真平台结构方案设计

        目前对无级变速传动系统进行动力学建模仿真分析普遍利用MATLAB/Simulink 工具, 它的特点是基于数学方程级的建模方式有着很高的精度, 而且具有强大的控制系统设计功能, 但是对于复杂非线性系统的建模存在着模型简化和精度之间的矛盾。

        AMESim 软件提供了定位于工程技术人员使用、基于图形化建模方式、可以实现多学科耦合特性分析的工程系统仿真平台, 而由于模型的扩充和改变都是通过图形用户界面来进行, 免去了繁琐的数学建模和代码编程[2] , 极大简化了复杂建模过程并确保了建模效率, 应用日益广泛, 但是其存在着控制系统建模功能较弱的问题。本文结合二者的各自特点和优势构建的联合仿真平台结构框图如图1 所示。