在讲P2混合动力控制之前，有必要简单介绍一下DCT变速箱的工作过程。本文将从DCT工作原理、动力学建模、换档控制策略、Simulink仿真测试四个方面，以一进二动力换档为例，对DCT换档控制实例进行分析。
01
DCT 的工作原理
DCT变速器是在平行轴变速器的基础上发展起来的。发动机动力通过两个离合器传输到两个输入轴。一根轴连接到奇数齿轮，另一根轴连接到偶数齿轮。通过两个离合器的配合工作（一个逐渐分离，另一个逐渐接合），可以实现动力不中断的换档，提高车辆的动力性和舒适性。
从控制对象来看，DCT变速箱的控制内容主要是同步器和离合器的控制。
同步器的控制主要指预选过程：在到达换档点之前，将目标档位的同步器快速从中间位置推至组合位置；换档完成后，前一档同步器分离。这里的换档力主要是通过控制电磁阀的液压推动换档拨叉来实现的。由于这部分比较容易理解，因此不是本文的重点，将以简化的形式进行介绍。
离合器的控制是指离合器油压的精确控制。换档过程中，离合器电磁阀用于控制离合器油压的交替变化，以实现两个离合器传递的扭矩的平滑过渡。离合器油压控制是DCT控制的核心，接下来重点介绍。
离合器特性可以简单理解为：在打滑状态下，离合器传递的实际扭矩仅与油压正相关；在打滑状态下，离合器传递的实际扭矩仅与油压正相关；在压缩状态下，离合器传递的实际扭矩等于实际输入扭矩。
02
车辆动力学建模
为了研究DCT变速器的一合二换档控制，首先需要建立合适的车辆动力学模型。根据动力传递路径，该车辆模型至少需要包括发动机模型、DCT变速箱模型、主减速器和轮胎模型。发动机、主减速器、轮胎型号在之前的文章中已经介绍过很多次了。这里主要讲变速箱建模。
DCT变速箱模型示意图如图所示。根据力学定律，很容易写出各个阶段之间的力与角加速度的关系，进而建立动力学模型。
不过笔者还是习惯使用更简单的simscape方法来构建DCT模型，如下图。 DCT模型架构与上面的示意图基本相同，从输入轴到离合器，到1/2齿轮，到同步器，再到输出轴。这里的同步器使用 DogClutch 代替。
为了减少工作量，仅建立包含两级的DCT模型作为示例。
通过将DCT模型放置在发动机模型之后、主减速器模型之前，就可以得到整个仿真所需的车辆模型。
03
换档控制策略
DCT换挡控制策略的核心是两个离合器的油压控制，一般可以细分为以下六个步骤（以1档和2档动力换档为例）。
1 进 2 换档过程中预期的离合器油压和同步器图如下。
1）同步器同步
车辆在 1 档正常行驶。当即将到达2档换线时，提前启动2档同步器，完成2档预选，即2档对应的离合器从动盘转速将与轮端同步。由于此处的同步器被 DogClutch 取代，因此控制命令是接合 DogClutch。
2）离合器准备
控制离合器C1释放压力，直至刚好能传递发动机扭矩，为下一步释放压力做准备；控制离合器C2注油，到达半接合点附近，为下一步增压做准备。
3）扭矩交换
控制离合器C1逐渐减压至半接合点附近，离合器C2逐渐加压至刚好可以传递发动机扭矩的位置，完成扭矩传递路径的交换。
4）速度同步
由于1档速比大于2档，因此在该阶段开始时，离合器C2主动盘（发动机端）的转速大于从动盘（车轮端）的转速，发动机转速需要被拉下来。通常，这是通过降低发动机扭矩和增加离合器油压来完成的。要实现这一点，脚主只有通过增加油压和滑动摩擦力来实现速度同步。此时，离合器C1油压也从半接合点降至0。
5）离合器压缩
完成速度同步后，需要快速踩下离合器C2，即将离合器C2油压增至锁止油压，并过渡到2档稳态，以提供足够的离合器扭矩传递能力。
6) 同步器分离
离合器C1已停止工作，1档同步器迅速分离。
动力换档的一些步骤也可以组合。例如，步骤1中的同步器同步和步骤2中的离合器准备可以合并为一个序列。步骤5中的离合器压下和步骤6中的同步器脱开也可以合并为一个序列。执行。本文后续的控制策略结合了步骤5和步骤6。
基于以上六个换档步骤，软件可按换档线计算、换档模式控制、执行器控制三部分进行设计。换档线计算主要根据油门和车速计算1/2档之间的换档速度；换档模式控制包括一档、二档以及它们之间切换的过渡状态；执行器控制主要根据不同的模式控制相应的离合器。 ，同步器动作。
其中，模式控制软件可以如下图所示。当车速大于1进2换挡阈值时，进入过渡模式。过渡模式1-5分别对应上述步骤1/2/3/4/5&6。模式之间的切换条件应该是离合器油压、离合器主从盘转速差等条件。这改为延时逻辑。
这样就可以在Simulink中建立一个简化的换档控制策略，然后与之前建立的车辆模型结合起来，形成一个仿真测试软件，如下所示。
需要说明的是，考虑到建模时间和工作量，这里的控制策略仅作为示例展示从1档换到2档的换档控制思想。如果想做完整的6DCT控制策略仿真，可以基于这个模型进行扩展。其他档位之间的切换策略与本例基本相同，但建议重新调整软件架构。
04
Simulink仿真测试
基于上述仿真模型，下面对DCT变速箱进行一合二动力换挡试验，重点关注同步器状态、离合器油压、离合器传动扭矩、离合器从动盘和发动机转速等指标，评估转变策略。
模拟工况：车辆初始速度为0，初始档位为1，油门为15%，车辆匀加速起步。
模拟结果：
1）同步器状态控制量
从下图可以看出，模式1时2档同步器同步，模式5时1档同步器分离，符合上述换档控制策略的预期。
2）离合器油压控制量
从下图可以看出，离合器在模式2下完成油压准备，在模式3下，一个压力释放，另一个压力增压。模式4下，离合器C2通过先增压后泄压的方式完成速度同步。在模式 5 中，离合器 C2 加压至锁止。油压符合上述换档控制策略的预期。
3）离合器实际传递扭矩
从下图可以看出，离合器实际传递的扭矩也符合预期。在模式3的扭矩交换阶段，离合器C1的扭矩逐渐下降至0，离合器C2逐渐增大，在不中断动力的情况下完成扭矩交换过程。
这里简单解释一下图中三个箭头所表示的扭矩突变。从左到右第一个箭头是由于2档同步器的介入干扰了离合器C1的扭矩（由于这里同步器简化为硬接合爪式离合器，所以实际中不会发生）；在第二个箭头处，离合器 C1 接近半接合点，可能位于轮端。产生了微小的负面力量，在实践中也会出现这种情况；在第三个箭头处，由于离合器C2主、从盘转速接近相同，离合器传动扭矩特性发生变化，从离合器油压对应的扭矩值变为离合器输入扭矩值（即发动机扭矩）实践中也时有发生。
4) 离合器从动盘和发动机转速
从下图可以看出，在模式4速度同步阶段，发动机转速从1档速度下降到2档速度比较平稳，整个车辆过程中的车速也比较平稳（离合器C2从动盘速度与车速线性相关）。
以上，我们简单介绍了DCT的工作原理、车辆动力学建模、换档控制策略、Simulink仿真测试等，并以1档至2档动力换档为例，演示了实际的建模和控制思想。仿真测试结果表明，整体换挡控制较为平顺，符合预期。
当然，也存在一些不足之处。由于时间限制，无法建立完整的DCT模型和完整的换档控制策略架构。对部分环节进行了简化，未开发关键的离合器液压特性。这些省略的内容就留给大家继续探索了。更多的控制细节需要结合实车去发现、总结、完善。
