10.16638/jki.1671-7988.2017.13.051
浅析电磁阀dither调试的过程与方法
姚萌，张保良，杨士先
（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）
摘要：在基于电控液动的自动变速箱中，有一项很重要的参数，它的合适与否影响着变速箱控制的精准度，甚至直接影响了整车的驾驶性，这个参数就是电磁阀的dither。文章在大量的测试过程中，总结了dither调试的过程与方法，为dither的研究提供了依据。
关键词：dither；电磁阀；调试；方法
中图分类号：U469.7 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)13-147-03
A brief Analysis on the process and method of the dither debugging
about electromagnetic valve
Yao Meng, Zhang Baoliang, Yang Shixian
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )
Abstract: There is a very important parameter in the automatic transmission based on the electronic control hydraulic fluid, and its suitability affects the control precision of the transmission, even the driving performance of the whole vehicle. Its name is dither. Based on a large number of testing process, this paper summarizes the process and method of the dither debugging about the electromagnetic valve, which provides an important reference for the research of the dither. Keywords: dither; electromagnetic valve; debugging; method
CLC NO.: U469.7 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)13-147-03
前言
随着自动变速箱的发展，各种类型的变速箱百花齐放，各有所长。而在基于电控液动控制的自动变速箱中，液压系统作为电控TCU和终端执行元件的桥梁，其凸显的作用也越来越大。如何精确有效的执行TCU发出的指令，并最终达到所预期的效果，将是液压系统一个长期的研究方向。
电磁阀作为液压模块的核心零部件，承担着将电信号转化为压力信号的重任，它的控制精度决定了整个
液压模块的控制精度。为了提高电磁阀的控制精度，在电磁阀的应用匹配过程中，引入了一个重要的参数，它就是dither 。1 电磁阀dither概述
图1 某电磁阀内部结构简图
电磁阀内部有两个重要的零部件，阀芯和阀套。阀芯在阀套内部运动的过程中，产生的摩擦阻力可分为两种：第一种，阀芯与阀套初始处于相对静止的状态，当电流发生变化时，阀芯需要克服阀芯阀套间的静摩擦力f静，直至阀芯开始运动；第二种，阀芯与阀套初始处于相对运动的状态，阀芯则需要克服阀芯阀套间的滑动摩擦力f滑。很明显f静远大于
作者简介：姚萌，就职于江淮汽车技术中心。
姚萌等：浅析电磁阀dither调试的过程与方法148 2017年第13期
f滑，在第二种状态下，阀芯的响应速度也远大于第一种状态。
为了使电磁阀在工作过程中始终处于第二种状态，我们引入了dither的概念。
Dither，也叫颤振，是指在TCU发出的电流信号中加入的一种周期性变化的信号，使电磁阀在工作过程中，电磁阀的阀芯呈现一种周期性的运动，电磁阀的阀芯与阀套会始终处于相对运动的状态，大大提高电磁阀的响应速度。
图2 dither概念图
Dither信号通常为正弦信号，其他信号也可以，如图1所示。其中chopper是指TCU电流的基频，通常为3000HZ，在基频的基础上，加入一定频率与幅值的dither信号，最终形成的即是TCU发出的实际电流信号。
电磁阀不加dither也可以正常工作，加入dither能够提高电磁阀的性能，其主要意义如下：
■减小摩擦阻力，降低滞环；安徽江淮汽车
■减小产品的启动死区，增大控制范围；
■提高响应速度，同时可以减少电磁阀卡滞。
2 Dither调试的思路
■第一步，dither的初选：基于TCU能够实际发出的dither信号，同时依据dither调试的频率及幅值经验值范围，选取其中多组dither组合；
■第二步，dither的粗调：在各个温度点下，初步排除压力波动大、响应慢的dither组合；
■第三步，dither的精调：在各个温度点下，从第二步的结果中调试出压力抖动最小、磁滞最小的dither组合；
■第四步，dither的验证：在各个电流点下，验证第三步的选取的dither在全温度段压力的平稳性，验证无问题则dither调试合格，若存在问题则返回第三步，反复调试验证，直至选出最佳dither组合；
3 Dither调试的原则
经过大量的dither调试过程，发现在调试过程中需要遵循一定的原则，如下所示：
■选取的dither必须是TCU实际能够发出的dither组合；
■选取的dither组合应避免与电磁阀产生共振；
■Dither选取要遵循压力波动小、磁滞小、响应速度快的原则；
■在同一个温度点内，使用相同的频率；
■在全温度段内，各个温度点的频率尽量保持一致，若确实要变动，则需保证频率的连续性，不可使用跳变的频率；而幅值可以作为压力补偿的一种方法；
■最终选取的dither必须增加样本进行验证，保证dither应用的一致性。
4 Dither调试的过程
4.1 Dither初选
TCU所能发出的部分dither如表1所示，幅值与频率并非是连续的值，而是特定的一些值，通过这些不连续的值的组合，TCU实际可以发出几百组dither组合。
表1 TCU的部分dither选取范围
Dither频率的经验值范围：60Hz~150Hz（取决于设备能力），dither幅值的经验值范围：0mA~250mA（取决于设备能力）。结合经验值，初步选出几十组dither组合，如表2所示：
表2 初选的部分
dither
4.2 Dither粗调
粗调时选择step电流控制方式，各个台阶的电流点及保持时间的设置根据电磁阀实际工况决定，如图3所示。
图3 step电流控制方式
按-30℃，-20℃，-10℃，0℃，20℃，30℃，40℃，60℃，90℃，120℃设置温度点，在每个温度点测试初选出的不同dither组合。为了能够提高测试效率，最好能够编成自动测试程序，2-3次测试过完所有的温度点和dither组合。
观察压力变化情况，剔除压力波动大、响应慢的dither 组合，初步筛选出每个温度点下的合适dither组合，判定标准如下：
压力波动：
汽车实用技术
149 2017年第13期
图4 压力波动评价标准
在同电流点下稳定压力的最大、最小压力之差P1＜10 kpa。（时间大于1s）。
4.3 Dither精调
精调时仍然选择step电流控制方式，以粗调时选择的dither组合为基础，进行区域性的修正，具体方法如下：■针对粗调dither组合的表现，进行频率与幅值的修正，修正分两步，粗修及精修；
■粗修：调整±50Hz和±50mA，得到一个压力抖动、磁滞均表现最理想的dither频率和幅值；
■精修，调整±20Hz和±20mA，进一步得到一个压力抖动、磁滞均表现最理想的dither频率和幅值；
■以上两个步骤在不同的温度下，需重复进行。一般情况下温度升高时，主要降低dither幅值，其次升高dither 频率；温度下降，主要降低dither频率，其次升高dither 幅值。
■调试出的dither组合仅作为在对应工况（温度、负载、电流点等）下的最佳dither组合。
精调时的评价标准如下所示：
1）压力抖动：
图5 压力抖动评价标准
在稳定压力下，相邻几个压力采集点最大、最小压力之差P2＜8 kpa。（时间小于100ms内）。
2）磁滞
图6 磁滞评价标准
各电流点下的磁滞小于25kpa。
4.4 Dither验证
验证时仍然采用step电流控制方式，主要验证各个电流点的压力随温度的跳变情况，如图5所示，是某电磁阀的dither验证数据，表中纵坐标是各个温度点相对与40℃的压力补偿值。
图7 某电磁阀的dither验证数据
在每个温度点验证精调时所选出的dither组合，观察同一个电流点下，压力随温度的变化情况，如果压力变化范围在目标范围内，则此组dither即为所需要的dither；如果压力变化范围超出目标范围，则返回第三步，重新精调dither，反复验证，直至调试出最佳dither组合。
dither验证的标准如下所示：
■优：温度补偿值在±5kpa以内
■良：温度补偿值在±10kpa以内
■差：温度补偿值超出±10kpa
Dither调试最终的结果是一组在不同温度点、不同电流点下的dither组合，如表3所示：
表3 某电磁阀部分dither组合表
5 总结
在电磁阀的应用匹配过程中，dither的调试是其中一项不可或缺的一环。选取一组合适的dither，有利于提高电磁阀的控制精度，提高变速箱的性能，乃至提高整车的驾驶性。本文阐述了电磁阀dither的概念及意义，并基于大量的测试及调试过程，总结了电磁阀dither的调试过程与方法，为电磁阀dither的研究提供了重要参考，对于电磁阀的应用具有重要研究意义。
参考文献
[1] 范存德.液压技术手册.［M］.1版.沈阳：辽宁科学技术出版社,
2004.5.
[2] 陆敏恂，李万莉.流体力学与液压传动.［M］.上海：同济大学出版
社, 2006.2.