電磁閥的KPI的定義及其重要性

前言

自動變速箱通過離合器（CVT是帶輪）的脫開和壓緊，實現(xiàn)速比和傳動比的切換，完成一次換擋過程。脫開和壓緊動作一般由液壓力來執(zhí)行。眾所周知，TCU（變速箱控制器）作為換擋過程的發(fā)起者，自身并不輸出液壓力。那誰來貫徹執(zhí)行TCU的指令、控制液壓這股洪荒之力呢？我們的主角電磁閥閃亮登場！

世界杯剛過，讓小T蹭下熱點，以足球舉例。一支球隊猶如一整套變速箱控制系統(tǒng)，任你布陣多么縝密、進(jìn)攻策略多么華麗，最終還是要把球傳到前鋒腳下，由前鋒完成射門的終極目標(biāo)。因此要求前鋒借傳要穩(wěn)、盤帶要快、射門要準(zhǔn)。當(dāng)然在足球比賽中，中鋒、后衛(wèi)甚至守門員都可以去射門。但是在變速箱控制系統(tǒng)中，只有電磁閥能hold住液壓之力，因此這個“門”也只有電磁閥能去“射”。電磁閥深知自己責(zé)任重大，給自己制定了很多KPI（關(guān)鍵性能指標(biāo)）。下面我們就通過這些KPI，來了解電磁閥這個“前鋒”需要具備哪些“素質(zhì)”。

“你們對速度一無所知”

這是喵星人戲弄完眼鏡蛇后，對人類甩下的一句嘲諷。誠然天下武功，唯快不破！在變速箱這種以毫秒為單位的控制系統(tǒng)中，電磁閥的響應(yīng)快慢尤為重要。評價電磁閥”快”的KPI主要有兩個：Phase Shift（響應(yīng)相位差）和Kisspoint（離合器結(jié)合點響應(yīng)時間）。

Phase Shift，這是一個反映系統(tǒng)輸出與輸入相位差的指標(biāo)，翻譯成普通話就是，我在你后面喊出你的名字，你過多久能回頭。該指標(biāo)主要受系統(tǒng)慣性、摩擦和阻尼影響，是電磁閥可控性較為綜合的評價指標(biāo)。電磁閥的輸入是電流，輸出是控制油液壓力，如下圖所示φmax和φmin之和即為該KPI值。

Kisspoint，這個物理過程比較復(fù)雜，有興趣的同學(xué)可以閱讀小T往期文章“沒有最好，只有最適合——變速箱電磁閥方案”，來詳細(xì)了解kisspoint的含義。這里我們就當(dāng)它是油液充滿控制對象容腔的最長時間。這個時間是換擋所需的最短時間，自然也是電磁閥動態(tài)性能的重要KPI。得到該KPI的方法簡單粗暴，各種控制電流試一遍，充油響應(yīng)時間最長的就是kisspoint響應(yīng)時間的KPI值，如下圖所示。

指哪打哪

“快”有了，下面我們談“準(zhǔn)”。作為一個比例電磁閥，給我多少電流就輸出多少壓力，這點節(jié)操還是有的。但是無奈工況復(fù)雜、環(huán)境多變，很多變量都會導(dǎo)致控制的實際值偏離目標(biāo)值。因此有必要針對各個變量來制定精度的KPI，精度KPI體現(xiàn)了電磁閥抗外界干擾的魯棒性。

輸入壓力敏感性

電磁閥不產(chǎn)生能量，電磁閥只是液壓能量的搬運工。因此除了電流，電磁閥還有一個額外的輸入，就是高壓油液。輸入壓力的變化比率對應(yīng)控制壓力的變化比率即為輸入壓力敏感性的KPI。

溫度敏感性

電磁閥的控制對象是液壓油，液壓油的密度、粘度和彈性模量都會隨溫度而變化。而恰巧整車變速箱就有可能在溫差很大的工況下工作，去漠河和海南標(biāo)定的同事們關(guān)于這點應(yīng)該深有體會。液壓油可謂是稠時粘如蜜，稀時滑如水，壓力難控準(zhǔn)。一定的溫度變化導(dǎo)致的控制壓力變化比率即為溫度敏感性KPI。

零件尺寸公差

電磁閥是由很多機(jī)加工的零部件裝配成的，零部件關(guān)鍵尺寸都有公差限制且很難做到完全一致。因此世界上沒有兩個電磁閥是完全一樣的，不同的電磁閥的控制壓力當(dāng)然會有偏差。該KPI考察的就是批產(chǎn)零件公差導(dǎo)致實際性能的公差帶大小，如下圖所示。

“這波不要浪！”

做電磁閥試驗最怕碰到下面圖中的現(xiàn)象。其實它的響應(yīng)很快，均值精度也不低，但它太“浪”了，“浪”到根本無法使用。這就是液壓系統(tǒng)的歷史難題——振蕩。曾經(jīng)有位德高望重的液壓方向教授，在給我們同事做講座時談到：“液壓系統(tǒng)的根本問題就是消振！”同事們重重地點頭，感同身受。

因此有個Step Response（階段響應(yīng)）的KPI包含了電磁閥穩(wěn)定性的考核。如下圖所示dt5即為控制壓力從目標(biāo)的90％壓力到穩(wěn)定至目標(biāo)壓力±5％的波動范圍內(nèi)所需要的時間，指標(biāo)越小越好。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，壓力將不會保持在±5％的波動范圍內(nèi)，即dt5＝∞。

總結(jié)

以上簡單介紹了幾個電磁閥的KPI的定義及其重要性。當(dāng)然，電磁閥還有很多KPI限于篇幅未在本文介紹。不以規(guī)矩，不成方圓，KPI就是我們度量產(chǎn)品好壞的標(biāo)準(zhǔn)。知道我們自己的水平，并量化差距，才是優(yōu)化產(chǎn)品并做出好的設(shè)計的基礎(chǔ)。