烷基叔丁基醚
何嘉纯白国军闻俊杰梁观胜
(广东省珠海市质量计量监督检测所，广东珠海519000)
摘要:DCT系统加装辅助液泵，可在车辆低速行驶、动力电机转速较低的工况下满足DCT和分离离合器液压系统对压力、流量的需求，达到原DCT系统匹配混合动力车型的目的。作者根据DCT系统的要求，设计无刷直流电机（B L D C M)及无位置传感器控制器，经台架测试、装车试验证实满足DCT系统的功能要求。 关键词:DCT；无刷直流电机；无位置传感器
中图分类号:T B937文献标识码:A国家标准学科分类代码:460.4099gammaproteobacteria
D O I：1Q.15988/jki.1004-6941.2018.08.012
Performance Design of DCT - Assisted Hydraulic Pump Motor and Controller He Jiachun Bai Guojun Wen Junjie Liang Guansheng
Abstract：the DCT system is equipped with an auxiliary liquid pump,which can meet the pressure and flow requirements of the DCT and the disengaging clutch hydraulic system under the condition of low-speed driving of the vehicle and low speed of the power motor,and achieve the purpose of matching the original DCT system with the hybrid vehicle.According to the requirements of the DCT system,the author designed the BLDCM brushless dc motor(BLDCM)and the controller without position sensor,which were proved to meet the functional requirements of the DCT system through bench test and loading test.
Keywords ：DCT；brushless dc motor；no position sensor
1开发背景
1.1项目背景
插电式混合动力（PHEV)为前置后驱并联式强混合动力系统，主要由发动机、离合器耦合电机模块(CCM)、双离合器自动变速箱（DCT)、动力电池和整车控制器等部件组成，如图1所示。其中，离合器耦合电机模块由分离离合器和驱动电机组成，发动机与离合器耦合电机模块连接、电机输出端与DCT 输人端连接、D CT输出端与后桥驱动轴连接。
在车辆行驶过呈中，通过各部件之间的协调控制，实现各种混合动力功能。纯电动里程可达30km，以满 足多数用户的日常行驶需求，如需行驶更长距离，则车辆自动切换成混合动力模式。
为使原有D C T系统匹配在混合动力车型，根据D C T系统的工作模式要求，需要在原有D C T机械泵基础上，加装辅助液泵系统。在车辆低速行驶、动力电机转速较低时，辅助液泵工作，给D C T和分离离合器液压系统提供足够的压力和流量。
1.2无刷直流电机（BLDCM)无位置传感器控制技术发展
无刷直流电机同传统的直流电机相比，取消了机械换向器和电刷；与电励磁电机相比，具有结构简 单、运行可靠；体积小、重量轻；损耗小、效率高；电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点。无刷直流电机控制系统一般需要在转子轴上安装机械式传感器，测量电机的速度和位置，以实现高性能的转速和
收稿日期：018-05-1
4
何嘉纯等：DCT辅助液泵电机及控制器的性能设针43
位置闭环控制。高精度、高分辨率的位置传感器价格昂贵，不仅提高了伺服系统的成本，而且在安装时 可能出现同心度问题，还增加系统的控制接口和接线。另外，传感器性能会受到环境因素的影响从而限制了伺服驱动驱动装置在恶劣环境下的应用。运用无位置传感器控制技术，可以在线估计电动机的速度和位置，从而省去了位置传感器。
无位置传感器控制驱动无刷直流电动的基本特点是：在电机运转的过程中，作为逆变桥功率器件换 向导通时序的转子位置信号仍然是需要的，只是转 子位置信号号通过对已的磁参麵行理而得到的，不再由额外安装的位置传感器来提供。无位置传感器控制方法大体可以分为三类：一类是基于电机理想模型的开环计算方法；一类是基于各种观 测器模型的闭环算法；最后是以高频注人法为典型代表的基于电机非理想特性的算法。这些方法各有优缺点，适用于不同的应用场合。较为成熟的算法包括反电动势过零检测法、反电动势积分法、续流二极管法等开环算法和状态观测器法，其他方法或因实现难度较大，或因应用条件苛刻，或因检测误差太大等缘故，应用都不是很广泛。
2边界条件
2.1工作环境
辅助液泵电机浸在D C T变速器内牌号为CAS-TROL BOT351C4润滑油中长期运行，且要求辅助液泵电机瞒子室中不应渗人该润滑油。
润滑油液温度范围为-30°C~140°C。
2.2布置位置
图2辅助液电机安装位置的示意图
辅助液泵电机布置在D C T变速器的油底壳内，内部用两个固定点安装辅助液泵电机，如图2所示。辅助液泵电机控制器要求布置在前机舱，与辅助液泵电机之间的线束尽可能短一些，有利于减少线路压降和能量损耗。
2.3接口定义
辅助液泵电机的输出轴与辅助液泵相连接，将 动力传递给辅助液泵。
由于辅助液泵电机与辅助液泵电机控制器之间需要通过电线束连接，故需要在D C T变速器的油底壳的侧壁打孔用于穿壁插接件的安装。鉴于辅助液泵电机与辅助液泵电机控制器之间需要通过的额定电流为30A，该穿壁件不同于其他小电流的连接器选择，没有完全适合的产品供选择。
辅助液泵电机控制器需有整车低压电源供电，并与整车C A N网络连接以实现同整车控制器HCU之间的通信。辅助液泵电气系统构成详见图3所示。
图3辅助液泵电气系统构成
3辅助液泵电机的性能设计
根据D CT液压系统提供的对于辅助液泵电机输出能力的需求，整理数据见表1。
表1DCT系统的需求工作点
转速(r p m)转矩(N.m)输出功率(W)最长工作时间(m s) A点6420.138.7不限
B点38070.561223.5250
C点29210.561171.5不限
D点22470.864203.2<30000
E点16050.691116.1不限
F点19870.691143.71000
糖化锅
G点19230.864173.91000根据A点〜G点的转速、转矩麵，根据公式⑴可分别计算得出各自工作点的输出功率。经计算可知，B点的输出功率最高为223.6W。输出最高转矩为0.864N•m，输出最高转速3807r/min，则可先选 定电机的额定功率为200W，额定转速5000r/mi n，额定电压为12V。从而可以根据电机的额定参数指标对电机的主要尺寸进行估算。
防辐射屏
P0=T x(〇=T x n(1)
60
根据选定的电机额定电压、额定转速、额定功率等基础性能参数，然后就可以使用磁路法对电机本体进行了电磁设计，再使用Maxwell2D有限元等仿真软件对设计结果进行了仿真分析以验证磁路法设计的反电势、磁密分布及电磁转矩等指标。
电磁转矩和感应电动势是永磁直流电动机实现 能量转换不可分割的两个重要方面。
Ea=60^n=Ce^n⑶
式中:p-极对数；一电枢绕组总导体数一电枢绕组的并联支路对数；小-每极气隙磁通;/a—电枢 电流;n—转子转速;CV—转矩常数;Ce—电动势常数
。
44《针量与测试技术》2018年第45卷第8期
对于已制成的电机来说，转矩常数和电动势常数 是个常数，他们实际是一个麵，两者相差常数倍。在设计电机时，想要增大转矩常数以减小电流时，电动势 常数也增大，从而使电压升高，否则转速下降。
♦=X10—4(4)
〇
式中人…一永磁体负载工作点;^一剩余磁密；七一7減体供每磁麵积;；一气息长度。
4辅助液泵电机控制器的性能设计
4.1控制策略的选择
汽车用霍尔传感器可承受的最高环境温度为 125°C，不能承受D CT变速箱内部温度高达140°C的润滑油液。使用位置传感器是BLDCM矢量控制的基础，不仅BLDCM转矩控制需要转子位置信息来 实现有
效的定子电流控制，BLDCM转速控制也需要速度信号。为此，采用间接矢量控制技术即无传感器控制技术。
4.2电机控制器的功能设计
整车在E V模式低速运行时，辅助液泵电机按预定模式工作，拖动辅助液泵给D C T液压系统供油，当动力电机转速达到要求或发动机工作时，主油泵已经有能力给D C T液压系统供油，辅助液泵电机停止工作。
辅助液泵电机控制器总成需适用于驱动额定电压为14V、额定电流为30A、转速范围在0r/min~ 6000r/m in的无刷直流电机。
辅助液泵电机控制器可通过CAN获取工作指令，执行规定工作，并将当前的工作状态发送到C A N网络 中。采用开环控制方式，即电机控制器只根据CAN 指令，通过改变三相输出的相位顺序、频率来启动电机，并使电机的运行速度达到目标值。电机控制器所发出的电机速度信号，是根据电机控制器输出的频率计算获得。电机控制器不再采集辅助液泵电机的当前速度。
整个辅助液泵电机制雜的硬牛麵如图4所示，由控制级、信号隔离级、驱动级、功率级和位置信号反馈几部分组成。
图4辅助液泵电机控制器的硬件框图
辅助液泵电机控制器需具有系统诊断功能，当电机控制器总成以及所控制的电机总成、油泵出现 故障时，能够将故障信息反馈到C A N网络中。辅助液泵电机控制器通过检测电流，判断电机的工作状 态，即正常运行、堵转。出现堵转状态后（2s或3个周期，先到为准），则电机控制器重新启动模式，并将故障信息通过C A N发送。重新启动3次后报故障，如不重新上电则不再飾启动。
内六角螺栓5穿壁插接件
经过与TYCO、安费诺、住友等多家连接器厂家的沟通，现有的产品均不满足其对于电流、尺寸、耐温等参数的要求，故设计开发穿壁插接件用于产品方案以满足该系统要求（见图5、图6)。
图6-对安费诺4芯穿壁件
为了保证辅助液泵电机及电机控制器的开发进 度，选择了安费诺的4芯穿壁插接件进行线束的连 接。但是由于该插接件与导线连接采用的是焊接工艺，仅可在试验验证、产品试制过程中适用，故并不适合产品车方案。
6台架测试
6.1试验样件
图7辅助液泵电机控制器的A样件
(下转第49页
1-甲基环戊醇)
徐兵等：夹心式压电换能器外形结构对其振动性能的影响49
⑵工艺倒角底边长的増加不影响初始换能器
的位移节点，而开设装配凹槽使得换能器的位移节
点向换能器的左端面移动，但凹槽宽度的増加不改
变位移节点的位置。
(3)装配凹槽宽度和工艺倒角底边长的増加对
换能器的前后振比影响较小，其中开有凹槽的换能
器前后振比相对开有倒角换能器的前后振比较大，
在某种程度上有助于减小压电晶堆附近的应力，其
介电损耗较小，在相同条件下振动效果更明显。
参考文献
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作者简介：徐兵，男，硕士研究生。工作单位：上海大学机电工程与自
动化学院。
李阿杰，李李峰，张建华（通讯作者）上海大学机电工程与自动
化学院（上海200072)。
(上接第44页）
经与厂家的多次技术讨论和边界条件确定，最终试 制出辅助液泵电机及电机控制器的A样件。辅助液泵电机的外形尺寸为少76X85mm，总重量为 2.0kg。辅助液泵电机控制器的外形尺寸为糊x 36.5mm，总重量为0.3kg(见图7、图8)。
图8辅助液泵电机的A样件
6.2台架测试
首先将辅助液泵电机的裸线与安费诺的穿壁插接件用焊接工艺进行连接，提供给试制部用于DCT 变速箱的组装。然后将辅助液泵电机控制器的输出端裸线与安费诺的穿壁插接件进行连接，用于后续 试验。务必保证穿壁件的在完成组装的D C T变速箱安装到系统调试台架后，将辅助液泵电机与电机控制器通过穿壁件连接，单独给辅助液泵电机控制器提供低压电源，通过CANoe实现电脑与辅助液泵
电机控制器的C A N通讯。
7结论
辅助液泵电机及控制器的开发对于原D C T系
统匹配混合动力车型具有重要意义。作者记录了辅
助液泵电机及电机控制器从最初的边界条件定义、
系统要求指标确定、电机及控制器的性能设计、试制
样机、台架测试等一系列的产品开发过程。通过台
架测试、装车试验证实，辅助液泵电机及控制器的A
样件可基本满足D C T系统的需要。
参考文献
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作者简介：何嘉纯，男，助理工程师。工作单位：广东省珠海市质量计
量监督检测所。
白国军，闻俊杰，梁观胜，广东省珠海市质量计量监督检测所
(珠海519000)
。
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