前言

自動變速箱通過離合器（CVT是帶輪）的脫開和壓緊，實現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行。眾所周知，TCU（變速箱控制器）作為換擋過程的發起者，自身并不輸出液壓力。那誰來貫徹執行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，任你布陣多么縝密、進攻策略多么華麗，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。因此要求前鋒借傳要穩、盤帶要快、射門要準。當然在足球比賽中，中鋒、后衛甚至守門員都可以去射門。但是在變速箱控制系統中，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”。電磁閥深知自己責任重大，給自己制定了很多KPI（關鍵性能指標）。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”。

“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中，電磁閥的響應快慢尤為重要。評價電磁閥”快”的KPI主要有兩個：Phase Shift（響應相位差）和Kisspoint（離合器結合點響應時間）。

Phase Shift，這是一個反映系統輸出與輸入相位差的指標，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。該指標主要受系統慣性、摩擦和阻尼影響，是電磁閥可控性較為綜合的評價指標。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雜，有興趣的同學可以閱讀小T往期文章“沒有最好，只有最適合——變速箱電磁閥方案”，來詳細了解kisspoint的含義。這里我們就當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，充油響應時間最長的就是kisspoint響應時間的KPI值，如下圖所示。

指哪打哪

“快”有了，下面我們談“準”。作為一個比例電磁閥，給我多少電流就輸出多少壓力，這點節操還是有的。但是無奈工況復雜、環境多變，很多變量都會導致控制的實際值偏離目標值。因此有必要針對各個變量來制定精度的KPI，精度KPI體現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，去漠河和海南標定的同事們關于這點應該深有體會。液壓油可謂是稠時粘如蜜，稀時滑如水，壓力難控準。一定的溫度變化導致的控制壓力變化比率即為溫度敏感性KPI。

零件尺寸公差

電磁閥是由很多機加工的零部件裝配成的，零部件關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然會有偏差。該KPI考察的就是批產零件公差導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象。其實它的響應很快，均值精度也不低，但它太“浪”了，“浪”到根本無法使用。這就是液壓系統的歷史難題——振蕩。曾經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）的KPI包含了電磁閥穩定性的考核。如下圖所示dt5即為控制壓力從目標的90％壓力到穩定至目標壓力±5％的波動范圍內所需要的時間，指標越小越好。當系統發生振蕩時，壓力將不會保持在±5％的波動范圍內，即dt5＝∞。

總結

以上簡單介紹了幾個電磁閥的KPI的定義及其重要性。當然，電磁閥還有很多KPI限于篇幅未在本文介紹。不以規矩，不成方圓，KPI就是我們度量產品好壞的標準。知道我們自己的水平，并量化差距，才是優化產品并做出好的設計的基礎。