新能源汽车自动变速器动力换挡控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了新能源汽车自动变速器动力换挡控制系统及控制方法，属于新能源汽车领域，控制系统包括信号输入模块、变速箱控制器TCU、信号输出模块、电机控制器MCU及整车控制器VCU；信号输入模块将采集的驾驶员的意图、当前车辆行驶情况传送给变速箱控制器TCU，变速箱控制器TCU根据接收的信号决定当前的换挡策略，并控制汽车的换挡；换挡过程控制包括换挡请求、降钮控制、摘挡、调速控制、挂挡、扭矩控制、完成换挡。本发明专利技术以整车功率需求理论为指导，通过采用自动变速器，能很好地控制电机转速、电机扭矩，实现合理的换挡规律及速比分配，实现整车在行驶过程中的动力性、经济性及平顺性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新能源汽车领域,具体涉及新能源汽车自动变速器动力换挡控制系统及控制方法。
技术介绍
随着能源枯竭和环境污染问题日益严重，世界各国积极寻求开发低排放、高效率的新能源交通工具，新能源汽车被视为解决上述问题的重要途径之一得到广泛关注。纯电动汽车(PEV)作为新能源汽车的重要组成部分，近些年来越来越受到国家以及各整车厂的重视，是我国七大战略性新兴产业之一。纯电动汽车对变速器的采用对车辆的整体性能有着显著的作用；电机的运行曲线对于传统发动机来说有着明显的优势。动力换挡过程具有更优的换挡品质，其控制过程较非动力换挡过程更为复杂，电机转速同步过程要求电机调速快速、准确、稳定，电机的调速性能直接影响换挡时间及换挡的平顺性；变速箱摘挡和挂挡过程要求电机绝对零扭矩输出；换挡规律和变速箱速比分配是否合理直接关系到整车动力性、经济性及平顺性。电动车自动变速系统在结构上最大的特点是取消了离合器和同步器，依靠电机的调速功能实现换挡过程中电机转速与下一挡位齿轮转速的同步。换档规律是自动变速器控制策略最为核心的技术，它决定了动力传动系统最优性能的发挥，如何选择理想的换档时机和合适的档位对车辆的动力性、经济性及舒适性影响很大。电动汽车的永磁驱动电机与发动机的巨大差异，使得在制定换档规律时也有明显的不同。本专利技术以纯电动车的最佳动力性和经济性换档规律以及相关的负载识别技术为基础制定出自动变速器的综合换档规律。
技术实现思路
本专利技术是通过以下技术方案实现上述技术目的的。新能源汽车自动变速器动力换挡控制系统，其特征在于,包括信号输入模块、变速箱控制器TCU、信号输出模块、电机控制器MCU及整车控制器VCU；所述信号输入模块包括换挡机构传感器、手柄、转速传感器、制动踩踏板及钥匙开关，所述换挡机构传感器采集手柄换挡位置并传输给变速箱控制器TCU，所述转速传感器采集车速并传输给变速箱控制器TCU，所述制动踩踏板控制车速并通过传感器传输给变速箱控制器TCU，所述钥匙开关控制车辆的启停并通过传感器传输给变速箱控制器TCU；所述信号输出模块包括显示仪表、电机及继电器，所述显示仪表与变速箱控制器TCU之间通过CAN或LIN通信，所述电机通过PWM输出，所述继电器用于开关量输出；所述电机控制器MCU、变速箱控制器TCU及整车控制器VCU依靠CAN总线实现各控制器间控制信息、控制指令的通讯。新能源汽车自动变速器动力换挡控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)，变速箱控制器TCU中运行控制软件，所述控制软件分为BDI层和ACS层，所述BDI层负责TCU的初始化、设备驱动等工作，所述ACS层负责上层控制策略，完成档位决策、起步、换档等功能；步骤(2)，控制软件通过车载传感器和CAN总线获取整车状态，进而识别驾驶员的操作意图；步骤(3)，变速箱控制器TCU根据驾驶员的操作意图及整车状态计算纯电动汽车的最佳动力性和最佳经济性换档规律，确定整车最合理状态和最佳档位；步骤(4)，在合适的时机变速箱控制器TCU会根据情况提出换挡请求，换挡策略会根据实际情况进行判定；步骤(5)，若可以换挡，变速箱控制器TCU采用CAN总线通信方式向电机控制器MCU发出指令，电机降低扭矩，换挡机构挂空挡；步骤(6)，直到电机转速与变速箱转速一致时，换挡机构挂档，换挡完成，电机再恢复扭矩。进一步，步骤(1)中所述ACS层包括输入模块Sensor、决策模块Strategy、执行机构控制模块Actuator组成，分别完成信号转换、决策控制、执行机构控制等功能。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过信号输入模块将采集的驾驶员的意图、当前车辆行驶情况传送给变速箱控制器TCU，变速箱控制器TCU根据接收的信号决定当前的换挡策略，并控制汽车的换挡，TCU向电机控制器MCU发出换挡指令能很好地控制电机转速、电机扭矩，实现合理的换挡规律及速比分配，实现整车在行驶过程中的动力性、经济性及平顺性。附图说明图1为新能源汽车自动变速器动力换挡控制系统硬件结构图；图2为新能源汽车自动变速器动力换挡控制方法的换挡控制原理图；图3为新能源汽车自动变速器动力换挡控制方法的软件结构简图；图4为新能源汽车自动变速器动力换挡控制方法的模块组成框图；图5为本专利技术AMT调度模块组成框图；图6为新能源汽车自动变速器动力换挡控制方法的换挡进步过程图。具体实施方式下面将结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的阐述，但本专利技术的保护范围并不限于此。如图1所示，新能源汽车自动变速器动力换挡控制系统，包括信号输入模块、变速箱控制器TCU、信号输出模块、电机控制器MCU及整车控制器VCU；信号输入模块包括换挡机构传感器、手柄、转速传感器、制动踩踏板及钥匙开关，换挡机构传感器采集手柄换挡位置并传输给变速箱控制器TCU，转速传感器采集车速并传输给变速箱控制器TCU，制动踩踏板控制车速并通过传感器传输给变速箱控制器TCU，钥匙开关控制车辆的启停并通过传感器传输给变速箱控制器TCU；信号输出模块包括显示仪表、电机及继电器，显示仪表与变速箱控制器TCU之间通过CAN或LIN通信，电机通过PWM输出，继电器用于保护整个控制系统；电机控制器MCU、变速箱控制器TCU及整车控制器VCU依靠CAN总线实现各控制器间控制信息、控制指令的通讯。自动变速箱控制器TCU包括开关量输入电路、模拟量输入电路、脉冲量输入电路、电源电路、中央处理器、晶振电路、CAN通信电路、开关量输出电路及PWM输出电路；自动变速箱控制器TCU接收的信息包括加速踏板位置，电机转速，电机当前扭矩，电机、电池状态信息及整车相关控制模式标志位、故障信息；自动变速箱控制器TCU接收的信息包括电机转速请求，电机扭矩请求，电机控制模式，手柄、档位信息及AMT相关控制模式标志位、故障信息，以计算最佳的换挡时刻，控制换挡执行机构完成自动换挡。整车控制器VCU综合车辆各个能源部件和车辆状态判断车辆的行驶性能，包括了电源系统可以供给的能量、车辆行驶状态(前进、后退或者驻车)、车速、目标需求驱动力和制动力等，并将这些信息通过CAN总线广播或者定向发送。新能源汽车自动变速器动力换挡控制方法的控制原理如图2所示。新能源汽车自动变速器动力换挡控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)，变速箱控制器TCU中运行控制软件，控制软件分为BDI层和ACS层，如图3所示，BDI层负责TCU的初始化、设备驱动等工作，ACS层负责上层控制策略，完成档位决策、起步、换档等功能；BDI层和ACS层之间采用固定的API接口进行通信，方便ACS层在其他环境下的移植；ACS层包括输入模块(Sensor)、决策模块(Strategy)、执行机构控制模块(Actuator)，分别负责信息输入、决策控制、执行机构控制。Sensor模块对从BDI层获得的原始信息做如下处理：①滤波：将信息输入过程中的干扰噪声滤除，获得有用信息；②标度转换：将信息转换为程序内部能够识别的单位一致的信息，方便主模块进行处理；③故障识别：排除信息输入过程中的由于过度干扰或传感器失效引起的故障。Strategy模块是程序的核心，各种控制策略在此实现。模块由各个子模块组成，如图4所示。各个子模块的作用分别如下，整车控制策略模块：整车上电后初始化、自检、AMT调度模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
新能源汽车自动变速器动力换挡控制系统，其特征在于,包括信号输入模块、变速箱控制器TCU、信号输出模块、电机控制器MCU及整车控制器VCU；所述信号输入模块包括换挡机构传感器、手柄、转速传感器、制动踩踏板及钥匙开关，所述换挡机构传感器采集手柄换挡位置并传输给变速箱控制器TCU，所述转速传感器采集车速并传输给变速箱控制器TCU，所述制动踩踏板控制车速并通过传感器传输给变速箱控制器TCU，所述钥匙开关控制车辆的启停并通过传感器传输给变速箱控制器TCU；所述信号输出模块包括显示仪表、电机及继电器，所述显示仪表与变速箱控制器TCU之间通过CAN或LIN通信，所述电机通过PWM输出，所述继电器用于开关量输出；所述电机控制器MCU、变速箱控制器TCU及整车控制器VCU依靠CAN总线实现各控制器间控制信息、控制指令的通讯。

【技术特征摘要】
1.新能源汽车自动变速器动力换挡控制系统，其特征在于,包括信号输入模块、变速箱控制器TCU、信号输出模块、电机控制器MCU及整车控制器VCU；所述信号输入模块包括换挡机构传感器、手柄、转速传感器、制动踩踏板及钥匙开关，所述换挡机构传感器采集手柄换挡位置并传输给变速箱控制器TCU，所述转速传感器采集车速并传输给变速箱控制器TCU，所述制动踩踏板控制车速并通过传感器传输给变速箱控制器TCU，所述钥匙开关控制车辆的启停并通过传感器传输给变速箱控制器TCU；所述信号输出模块包括显示仪表、电机及继电器，所述显示仪表与变速箱控制器TCU之间通过CAN或LIN通信，所述电机通过PWM输出，所述继电器用于开关量输出；所述电机控制器MCU、变速箱控制器TCU及整车控制器VCU依靠CAN总线实现各控制器间控制信息、控制指令的通讯。2.新能源汽车自动变速器动力换挡控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)，变速箱控制器TCU中运行控制软件，所述控制软件分为BDI层和ACS层，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐海滨，雷雨龙，王军，王志福，卢晓辉，邱露琴，陈加红，顾欢乐，
申请(专利权)人：泰州市海博汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32