Controller voor automatische mechanische transmissie met twee tranches voor elektrisch voertuig

Samenvatting: gericht op de problemen van slechte kwaliteit en lage economie van uitrusting die van elektrisch voertuig verschuift, werd het nieuwe type elektronisch controle AMT voorgesteld. De transmissie was gebaseerd op de structuur en het principe van normale AMT. De DC -borstelmotor werd gebruikt als een select- en schakelwielmotor van elektronisch regelende AMT. Daarom werd MPC5634 MicroController uit Freescale geselecteerd om het hardwarecircuit van de transmissiecontroller te ontwerpen, en het hoofdprogramma en verschillende subnodule-programma's van de controller zijn ontworpen door Relerrinto de basisbesturingsmodus van nomaal elektronisch controleren op en de blikcommunicerende module en Seriële communicatiemodulesor die de gegevens die Belyeen ECU en de controler van de elektronisch regelende AMT behaalde, werden toegevoegd. De bench -tests van geeashifting van de controller geven aan dat het ontwerp van de controller een efficiënte verschuivingsbewerking en een stabiele prestatie kan zijn.
Sleutelwoorden: Elektrisch voertuig: Automatische mechanische transmissie (AMT): Kan communicatie: schakelmotor

Op dit moment zijn transmissies die geschikt zijn voor elektrische voertuigen ook een van de hotspots geworden in onderzoek naar elektrisch voertuig. Elektronisch gecontroleerde elektrische mechanische automatische transmissie is veel gebruikt in elektrische voertuigen vanwege de voordelen van eenvoudige structuur en goede betrouwbaarheid. Momenteel richt het internationale onderzoek naar AMT Shift Control Technology van elektrische voertuigen zich voornamelijk op twee aspecten: versnellingsprocescontrole en onderzoeksrechtenonderzoek. Versnellingsverschuivingsprocescontroletechnologie bepaalt de schakelkwaliteit en het stimuleren van soepelheid van elektrische voertuigen tijdens het rijden, en is een van de belangrijke onderzoeksrichtingen van mechanische automatische transmissiebeheersing, en de schakelmotor is de bakboursbron van de B -shift -uitvoering van AMT die de prestaties van beïnvloedt van AMT -controller. In deze studie wordt een elektronisch gecontroleerde mechanische automatische transmissie met twee versnellingen voorgesteld.

Hoe de AMT -controller werkt

AMT is een typisch gesloten-luscontrolesysteem, dat uit drie delen bestaat: sensor, actuator en controller. De AMT -controller is verantwoordelijk voor het ontvangen van het sensorsignaal en het verzenden van instructies naar de actuator, terwijl de stroom van de schakelmotor wordt verzameld als een feedbacksignaal om het uitgangskoppel van de schakelmotor te regelen. Het AMT -systeem werkt zoals weergegeven in figuur 1.

Volgens het rijgedrag van de bestuurder voert de AMT -controller overeenkomstige versnellingsverschuivingsbewerkingen uit volgens de schakelregelingsstrategie wanneer het het versneldignaal, het motorsnelheidsignaal, het rempedaalsignaal, het voertuigsnelheidsignaal en het tandwielsignaal ontvangt. Het tandwielpositiesignaal wordt geleverd door de interne halsensor van het AMT -systeem, het voertuigsnelheidsignaal en het motorsnelheidsignaal worden verkregen door CAN om de bezetting van de elektrische middelen van het hele voertuig te verminderen, en het huidige feedbacksignaal wordt verkregen door de huidige bemonsteringsmodule.

2 AMT controller hardware -implementatie
2.1 MPC5634 functies
MPC5634 is een 32-bit microprocessorchip van Automotive-grade geproduceerd door Freescale in de Verenigde Staten, met 1,5 MB Flash EEPROM-opslagruimte en 94 kb RAM-runnen geheugen om te voldoen aan de opslag- en werkingsvereisten van AMT-besturingsprogramma's; De ingebouwde fase-vergrendelde lushardwaremodule, met interne overklokfunctie, versnelling van software loopsnelheid, verminderen elektromagnetische interferentie naar andere apparaten, en de algehele bewerking is stabieler.
2.2 Hardware -architectuur
De vermogensmodule van de AMT-controller converteert de ingebouwde 12V-spanning naar 5V en 3.3V voor de MCU en verschillende sensoren. De MCU ontvangt digitale signalen, analoge signalen, pulsignalen, voertuigsnelheidsignalen van CAN -busnetwerken, motorsnelheidsignalen, enz. Gezameld van verschillende sensoren om de MOSFET -bestuurder -chipuitvoer twee PWM -signalen te realiseren om de geleiding van de besturingschip te regelen. De bestuurder Chip versterkt het zwakke elektrische signaal van de MCU om te voldoen aan de stroom die de MOSFET -buis bestuurt. Rectificatie en spanningsregeling bestaan ​​uit een H-Bridge-circuit bestaande uit twee vier P-type MOSFET's om twee geborstelde DC-motoren aan te drijven voor versnellingsverschuiving. De huidige detectiemodus wordt gebruikt om de grootte van de schakelmotorstroom te feedback en het feedbacksignaal wordt geleverd aan de chip van de bestuurder voor hardwarebescherming en de andere aan de MCU voor softwarebescherming, om te voldoen aan de statische en dynamische vereisten van de hele systeem tegelijkertijd.

Beginnend met de functionele vereisten van de AMT -controller, wordt de in dit artikel ontworpen controllerhardware -architectuur weergegeven in figuur 2.

2.3 AMT Hardwaremodule Design
AMT -controllers omvatten voornamelijk de voedingsmodule, hoofdcontroller -module, aandrijfcircuitmodule, CAN -communicatiemodule, SCI -communicatiemodule, huidige bemonsteringsmodule, JTAC -foutopsporingsmodule en overstroombeveiligingsmodule. 2.3.1 Kan communicatiecircuit
De MPC5634-microcontroller heeft een ingebouwde MSCAN-module en ondersteunt het CAN20A/B-protocol. Het schema van het CAN -communicatiecircuit van de AMT -controller wordt weergegeven in figuur 3.

2.3.2 Ontwerp van het motoraandrijving
Het elektronisch gecontroleerde elektrische AMT -systeem gebruikt de DC -borstelmotor als de stroombron van de schuifactuator, en de MOSFET wordt gebruikt als de elektronische schakelaar, hier kiest de auteur de AUIRFS8403 MOSFET van de internationale gelijkrichter IR Company als de elektronische schakelaar, die kan, die kan, die kan, die kan, die kan, die kan, die kan, die kan, die kan, die kan, die kan, die kan, die kan Voltooi volledig aan de aandrijfbehoeften van de elektronisch gecontroleerde AMT -optionele kolommotor. Bovendien, gezien het feit dat de elektrische signaaluitgang aan het pin-uiteinde van de microcomputer met één chip de chip niet rechtstreeks naar het werk kan sturen, stelt de auteur voor om IR's AWIRS2004S DC Motor H-Bridge Special Driver te gebruiken om de rijstroom te versterken en vervolgens de drivingstroom te versterken en vervolgens de rijstroom te versterken en vervolgens de rijstroom te versterken. aan-uit schakeling van de elektronische schakelaar. Twee AUIRS2004S Driver-chips worden hier gebruikt om het aandrijfcircuit te lay-out, stuur twee PWM-golven door de hoofdbesturingschip, realiseer je het schakelen van vier MOSFET's van het H-Bridge-aandrijfcircuit van de DC van de motor, en hebben ook een overspanning, onderspanning en overstroombeveiligingsfuncties. "Bovendien kan de hoofdbesturingschip de monitoring van de werkconditie van de chip van de bestuurder realiseren. Het schema van het motoraandrijvingscircuit wordt weergegeven in figuur 4.

2.3.3 Ontwerp van het huidige bemonsteringscircuit
De verschuivingsmotor van het AMT -systeem heeft een nominaal vermogen van 60 W, een nominale spanning van 12V, een bemonsteringsweerstand van 0,005Ω, een bemonsteringsweerstandspanningsval van 0,025V, een vergrotingsfactor van 100 keer en een spanningssignaal dat overeenkomt met de Maximale stroom wordt omgezet in het A/D-conversiebereik van de single-chip microcomputer binnen 5V. LM358 wordt geselecteerd als een operationele versterker, het spanningssignaal wordt versterkt en ingang voor de AN16-poort en AN17-poort van de single-chip microcomputer, en het huidige bemonstering en vrijgevende circuit is een analoog circuit, en de analoge grond en digitale grond zijn geïsoleerd met een 0Ω weerstand om de bemonsteringsnauwkeurigheid te verbeteren en fase -interferentie te voorkomen. Het schematische diagram van het huidige bemonsteringscircuit is te zien in figuur 5, de spanningsamplificatie hangt af van de verhouding van weerstanden R51 en R50, en condensatoren C48 ~ C50 worden gebruikt om hoogfrequente ruissignalen te filteren en de naam van de steekproef te verbeteren.

2.3.4 Core System Board Circuit
Het kernsysteembord is een relatief onafhankelijke PCB -kaart, die voornamelijk is samengesteld uit voedingsonderdeel, kristaloscillatorcircuit, resetcircuit, JTAG -circuit en andere onderdelen. Het kernsysteembordcircuit wordt weergegeven in figuur 6.

AMT Controller Software Implementatie
Gecombineerd met de besturingsdoelstellingen van de AMT -controller, bepaalt u de besturingsmodus van de AMT -controller.
3.1 Algemeen ontwerp van het AMT -softwaregedeelt
Het softwaregedeelte van het elektronisch gecontroleerde elektrische AMT -besturingssysteem neemt modulaire programmering aan en het hoofdprogramma van het elektronisch gecontroleerde AMT -besturingssysteem wordt weergegeven in figuur 7.

De EV -toets wordt ingevoegd, de aan versnellingsschakelaar is ingeschakeld en het besturingssysteem is geactiveerd. Eerst wordt de interrupt gesloten en de hoofdbesturingschip I/0 -poort, A/D -module, CAN -busmodule, PWM -module, klokmodule EEPROM en seriële communicatiemodule worden geïnitialiseerd en de interrupt wordt ingeschakeld na voltooiing. De automatische transmissie -besturingseenheid presteert om te detecteren of het subsysteem van elke module zich in de normale vlaggenpositie bevindt, meld een foutmelding als het systeem abnormaal is en wacht op het startsignaal van de ontstekingsschakelaar als het normaal is.
Nadat de bestuurder de ontstekingsschakelaar heeft ingeschakeld, leest de TCU eerst het positie -signaal van de schakelhendel, volgens welke de bedieningsintentie van de bestuurder wordt beoordeeld, en verkrijgt vervolgens de snelheid, voertuigsnelheid, gasopeningssignaal, enz. Kan bus, en voert versnellingsbak uit volgens de vooraf geformuleerde verschuivende wet. Na het voltooien van de versnellingswijziging en het voldoen aan de voorwaarden voor het verzenden van CAN -berichten, wordt het huidige tandwielsignaal naar de voertuigbesturingsschraper verzonden via CAN -communicatie.
3.2 Ontwerp van het besturingsalgoritme
Het systeem hanteert een elektronisch gecontroleerde elektrische shift -actuator als de Shift Drive -modus, dus er is een situatie waarin de positioneringsnauwkeurigheid laag is. Om te zorgen voor de nauwkeurige realisatie van versnellingsverschuiving en versnellingselselectieacties, soepele en snelle versnellingsschakelen, wordt het klassieke proportionele differentiële (PD) besturingsalgoritme aangenomen voor de shiftmotor om de gesloten-luscontrolekast van de schakelpositiesensor te realiseren en de feedbacksignaalstroom van de positiesensor
De controle van de AMT -actuator op basis van het PD -algoritme wordt weergegeven in figuur 8.

4. Analyse van experimentele resultaten
In dit artikel wordt de zelf ontworpen AMT-controller getest op een bank en wordt de werking van de schakelmotor onder werkelijke werkomstandigheden getoond in figuur (9 ~ 11).

Ten slotte, wanneer de PWM -duty -cyclus 90%is, is de werkconditie van de geselecteerde schakelmotor het meest ideaal en wordt de huidige snelheid gemeten door de motorsnelheidstester als 22rad/min. Uit de motorstroomkarakteristieke kromme in de figuur kan worden gevonden dat er een licht glitch -fenomeen is veroorzaakt door de motorachter -EMF aan de bovenkant van de aandrijfsignaalgolfvorm.
Na de bovengenoemde banktest voerde de auteur vervolgens een voertuigwegtest uit. Vanwege de beperkingen van de testomstandigheden wordt hier een subjectief oordeel gebruikt om de soepelheid en het comfort van het verschuivende proces te bevestigen.

Via de voertuigwegtest worden de testresultaten van het AMT -besturingssysteem verkregen, zoals weergegeven in tabel 1.

In het geval van geen belasting, verifieert deze studie dat het AMT -besturingssysteem de shift -actuator kan drijven om de schakelbewerking uit te voeren volgens de uitgegeven instructies. De verschuivende gladheid is beter en de verschuivingsimpact is relatief klein.

5. Conclusie

In deze studie werd een mechanische automatische transmissiecontroller met twee versnellingen voor elektrische voertuigen ontworpen op basis van de MPC5634-hoofdcontrolecchip van Freescale en werd de communicatiefunctie toegevoegd. Nadat de banktest verifieert, laten de resultaten zien dat de controller -software en hardware normaal werken, de schuifmotor naar voren en achteruit loopt en in realtime in realtime wordt geactiveerd voor het ingangssignaal. In de voertuigtest kan het elektrische voertuig snel en nauwkeurig de verschuivende actie tijdens het rijden realiseren, wat effectief de verschuiving van de AMT -transmissie verlaagt en het rijcomfort van het elektrische voertuig verbetert. De resultaten van dit onderzoek kunnen zich realiseren dat de efficiëntere werking van het elektrische voertuigaandrijfsysteem, dat een bepaalde technische praktische waarde heeft.