关键词:
湿式离合器
摩擦副
NFC
无线供电
温度测试
摘要:
双离合自动变速器(Dual Clutch Transmission,DCT)因其传递转矩大、换挡平顺、传动效率高等优点而被广泛应用于各类汽车,而湿式离合器作为双离合自动变速器的关键部件,其性能优劣对双离合变速器的安全可靠性具有重要影响。湿式离合器通过摩擦副的摩擦转矩来完成动力系统的传输,但钢片和摩擦片的滑摩将会导致温度升高,引起离合器发生热失效,从而影响整车的性能。本文以湿式离合器为研究对象,采用近场通信(Near Field Communication,NFC)技术,探究天线传输效率的影响因素,并以在研的某型号湿式离合器为研究平台,设计了对离合器的摩擦副实现无源温度测试的低功耗非接触式数据采集系统。主要研究内容如下:
首先,湿式离合器摩擦副有限元建模及温度分析。对湿式离合器的工作原理和结构进行了分析,针对湿式离合器滑摩升温导致离合器失效的问题,建立湿式离合器摩擦副有限元模型,分析摩擦副滑摩过程表面温度特性,确定湿式离合器温度无线测试系统的采集方案。
其次,基于射频传输的天线设计及影响因素研究。结合射频传输中天线的设计要求,建立射频传输的NFC环形天线模型,讨论了天线的结构参数对天线性能的影响,提出了电阻、电感与电容的RLC电路对天线电感的影响,研究了耦合传输效率随天线距离的关系,确定最佳耦合距离并提高天线的品质因数。最终结合相关理论设计出符合要求的天线,并设计了该天线的串联匹配电路。
再次,搭建湿式离合器温度无线测试系统。基于NFC技术实现温度信号的连续采集功能,通过天线收集能量为小型无源器件或低功耗MCU供电。其中硬件系统包括温度处理电路、射频传输电路、无线供能电路等模块,并针对测试要求对系统进行软件程序的设计,设计了ST25射频芯片的低压差线型稳压器(low dropout regulator,LDO)电路,实现无源采集温度数据的功能,保证了STM32主控芯片的运行稳定。
最后,结合湿式离合器摩擦副温度场分布规律,确定温度传感器埋入钢片的具体位置,最大程度监测离合器实时温度情况。将设计好的无源温度测试系统装在离合器内部,制订典型实验工况并开展离合器测温试验,将热电偶采集到的温度数据与计算值进行对比,验证系统运行的可靠性与稳定性。