Controller för automatisk mekanisk växellåda med två trancher för elfordon

Sammanfattning: Syftet på problemen med dålig kvalitet och låg växellåda för växling av elektriskt fordon föreslogs den nya typen av elektroniskt kontroll-ing AMT. Överföringen baserades på strukturen och principen för normal AMT. DC -borstmotorn användes som en utvalda och växelväxelmotor för elektroniskt styrande AMT. Därför valdes MPC5634-mikrokontroller från Freescale för att designa hårdvarukretsen för transmissionskontrollen, och huvudprogrammet och olika sub-nodulprogram för styrenheten designades av Relerrinto det grundläggande kontrollläget för nomal elektroniskt kontrollerande vid och CAN-kommunikationsmodulen och Seriell kommunikationsmodulesor som uppnådde dataöversättningen Belyeen ECU och kontrollern för den elektroniskt kontrollerande AMT tillsattes. Bänkproverna för geashifting av styrenheten indikerar att designen av styrenheten kan vara en effektiv skiftoperation och en stabil prestanda.
Nyckelord: Elektriskt fordon: Automatisk mekanisk växellåda (AMT): Kan kommunikation: Skiftmotor

För närvarande har överföringar som är lämpliga för elektriska fordon också blivit en av de heta platserna inom elfordon. Elektroniskt kontrollerad elektrisk mekanisk automatisk växellåda har använts i stor utsträckning i elektriska fordon på grund av dess fördelar med enkel struktur och god tillförlitlighet. För närvarande fokuserar den internationella forskningen om AMT -skiftkontrollteknologi för elektriska fordon huvudsakligen på två aspekter: växelprocesskontroll och skiftlagsforskning. Gear Chang Process Control Technology bestämmer skiftkvaliteten och driver jämnheten hos elfordon under körning, och är en av de viktiga forskningsinstruktionerna för mekanisk automatisk transmissionskontroll, och skiftmotorn är B -skiftutförande Kraftkällan för AMT som påverkar prestandan för AMT Controller. I denna studie föreslås en elektroniskt kontrollerad mekanisk två-växlad automatisk växellåda.

Hur AMT -styrenheten fungerar

AMT är ett typiskt kontrollsystem med sluten slinga, som består av tre delar: sensor, ställdon och styrenhet. AMT -styrenheten är ansvarig för att ta emot sensorsignalen och skicka instruktioner till ställdonet, samtidigt som man samlar in strömmotorns ström som en återkopplingssignal för att styra utgångsmomentet för skiftmotorn. AMT -systemet fungerar som visas i figur 1.

Enligt förarens körbeteende utför AMT -styrenheten motsvarande växelförskjutningsoperationer enligt skiftkontrollstrategin när den tar emot acceleratorns signal, motorhastighetssignal, bromspedalsignal, fordonshastighetssignal och växelsignal. Växelpositionssignalen tillhandahålls av den interna hallsensorn för AMT -systemet, fordonets hastighetssignal och motorhastighetssignalen erhålls genom CAN för att minska ockupationen av elektriska resurser för hela fordonet, och den aktuella återkopplingssignalen erhålls av Den nuvarande samplingsmodulen.

2 AMT Controller hårdvaruimplementering
2.1 MPC5634 Funktioner
MPC5634 är ett bilkvit-mikroprocessorchip för bilkvalitet som produceras av Freescale i USA, med 1,5 MB Flash EEPROM-lagringsutrymme och 94 KB RAM-körminne för att uppfylla lagrings- och driftskraven för AMT-kontrollprogram; Den inbyggda faslåsta slinghårdvarumodulen, med intern överklockningsfunktion, påskyndar programvaruhastigheten, minskar elektromagnetisk störning till andra enheter och den övergripande operationen är mer stabil.
2.2 Hårdvaruarkitektur
AMT-styrenhetens strömmodul konverterar ombord 12V-spänningen till 5V och 3,3V för MCU och olika sensorer. MCU tar emot digitala signaler, analoga signaler, pulssignaler, fordonshastighetssignaler från CAN -bussnätverk, motorhastighetssignaler, etc. Samlade från olika sensorer för att realisera MOSFET -drivrutinens utgång två PWM -signaler för att kontrollera ledningen av kontrollchipet. Förarchipet förstärker den svaga elektriska signalen från MCU för att möta den nuvarande som driver MOSFET -röret. Rättning och spänningsreglering består av en H-bridkrets bestående av två fyra P-typ MOSFETS för att driva två borstade DC-motorer för växling. Det aktuella detekteringsläget används för att återföra storleken på skiftmotorströmmen, och återkopplingssignalen levereras till förarchipet för hårdvaruskydd och det andra till MCU för mjukvarusskydd, för att uppfylla de statiska och dynamiska kraven för hela systemet samtidigt.

Från de funktionella kraven i AMT -kontrollen visas styrenhetens hårdvaruarkitektur utformad i denna artikel i figur 2.

2.3 AMT Hårdvarumoduldesign
AMT -styrenheter inkluderar huvudsakligen strömförsörjningsmodul, huvudkontrollmodul, drivkretsmodul, CAN -kommunikationsmodul, SCI -kommunikationsmodul, aktuell provtagningsmodul, JTAC -felsökningsmodul och överströmsskyddsmodul. 2.3.1 Kan kommunikationskrets
MPC5634 Microcontroller har en inbyggd MSCAN-modul och stöder CAN20A/B-protokollet. Schemat för CAN -kommunikationskretsen för AMT -styrenheten visas i figur 3.

2.3.2 Motor Drive Circuit Design
The electronically controlled electric AMT system uses the DC brush motor as the power source of the shift actuator, and the MOSFET is used as the electronic switch, here the author chooses the AUIRFS8403 MOSFET of the international rectifier IR company as the electronic switch, which can Möta fullthetsbehovet hos den elektroniskt styrda AMT -kolonnmotorns valmotor. Med tanke på att den elektriska signalutgången vid stiftänden av en-chip-mikrodatoren inte direkt kan driva chipet för att fungera, föreslår författaren att använda IR: s AWIRS2004S DC Motor H-Bridge Special Driver för att förstärka körströmmen och sedan driva On-off-omkoppling av den elektroniska omkopplaren. Två AUIRS2004S-driverchips används här för att lägga ut drivkretsen, skicka två PWM-vågor genom huvudkontrollchipet, inse växlingen av fyra MOSFET: er i H-Bridge Drive Circuit of the DC Motor, förverkliga framåt och omvänd rotation och bromsning tillbaka av motorn och har också överspänning, undervolering och överströmsskyddsfunktioner. "Dessutom kan huvudkontrollchipet förverkliga övervakningen av förarens chip. Schemat för motordrivkretsen visas i figur 4.

2.3.3 Aktuell provtagningskretsdesign
AMT -systemets skiftmotor har en nominell effekt på 60W, en nominell spänning på 12V, ett provtagningsmotstånd på 0,005Ω, en provtagningsspänningsfall på 0,025V, en förstoringsfaktor på 100 gånger och en spänningssignal motsvarande Maximal ström omvandlas till A/D-omvandlingsområdet för enkelchip-mikrodatorn inom 5V. LM358 väljs som en operativ förstärkare, spänningssignalen förstärks och ingång till AN16-porten och AN17-porten i enkelchip-mikrodatorn, och den nuvarande provtagning och frisläppande kretsen är en analog krets, och den analoga marken och den digitala marken isoleras isolerade med ett 0Ω -motstånd för att förbättra provtagningsnoggrannheten och undvika fasstörningar. Det schematiska diagrammet för den aktuella provtagningskretsen kan ses i figur 5, spänningsförstärkningen beror på förhållandet mellan motstånd R51 och R50, och kondensatorer C48 ~ C50 används för att filtrera högfrekvensbullsignaler och förbättra provtagningsnoggrannheten.

2.3.4 Kärnsystemets styrelsekrets
Core System Board är ett relativt oberoende PCB -kort, som huvudsakligen består av strömförsörjningsdel, Crystal Oscillator Circuit, Reset Circuit, JTAG Circuit och andra delar. Kärnsystemets kortkrets visas i figur 6.

AMT Controller Software Implementation
Kombinerat med kontrollmålen för AMT -styrenheten, bestäm kontrollläget för AMT -styrenheten.
3.1 Övergripande design av AMT -programvarudelen
Programvarudelen av det elektroniskt kontrollerade elektriska AMT -kontrollsystemet antar modulär programmering, och huvudprogrammet för det elektroniskt kontrollerade AMT -styrsystemet visas i figur 7.

EV -tangenten sätts in, på växelomkopplaren är påslagen och styrsystemet är aktiverat. Först är avbrottet stängt, och huvudkontrollchipet I/0 -porten, A/D -modulen, kan bussmodul, PWM -modul, klockmodul EEPROM och seriekommunikationsmodul initialiseras och avbrottet slås på efter avslutad. Den automatiska transmissionskontrollenheten presterar för att upptäcka om delsystemet för varje modul är i det normala flaggläget, rapportera ett felmeddelande om systemet är onormalt och vänta på startsignalen för tändningsomkopplaren om det är normalt.
När drivrutinen har tänt på tändningsomkopplaren läser TCU först skiftspakens positionssignal, enligt vilken förarens driftsintention bedöms och får sedan hastighet, fordonshastighet, gasreglagsignal etc. Kan buss och utföra växelskiftkontroll enligt den förformulerade skiftlagen. Efter att ha slutfört växeländringen och uppfyllt villkoren för att skicka CAN -meddelanden skickas den aktuella växelsignalen till fordonskontrollskrapan genom CAN -kommunikation.
3.2 Kontrollalgoritmdesign
Systemet antar en elektroniskt kontrollerad elektrisk skiftmanöverdon som skiftdrivläge, så det finns en situation där positioneringsnoggrannheten är låg. För att säkerställa det exakta realiseringen av växling och växling av växlar, smidig och snabb växelförskjutning, används det klassiska proportionella-differentiella (PD) kontrollalgoritmen för att skiftmotorn för att realisera skiftets skåp i skiftpositionens sensor och positionssensoråterkopplingssignalströmmen
Kontrollen av AMT -ställdonet baserat på PD -algoritmen visas i figur 8.

4. Analys av experimentella resultat
I detta dokument testas den självdesignade AMT-styrenheten på en bänk, och driften av skiftmotorn under faktiska arbetsförhållanden visas i figur (9 ~ 11).

Slutligen, när PWM -arbetscykeln är 90%, är arbetsförhållandet för den valda skiftmotorn den mest idealiska, och den nuvarande hastigheten mäts av motorhastighetstestaren till 22rad/min. Från den motoriska karakteristiska kurvan i figuren kan det konstateras att det finns ett litet felfenomen orsakat av motorens rygg EMF högst upp på drivsignalvågformen.
Efter det ovannämnda bänkprovet genomförde författaren därefter ett fordonsvägstest. På grund av testvillkorens begränsningar används subjektiv bedömning här för att bekräfta smidigheten och komforten i skiftningsprocessen.

Genom fordonsvägstestet erhålls testresultaten från AMT -kontrollsystemet, såsom visas i tabell 1.

När det gäller ingen belastning, verifierar denna studie att AMT -kontrollsystemet kan driva skiftmanöverdonet för att utföra skiftoperationen enligt de utfärdade instruktionerna. Den skiftande jämnheten är bättre och skiftpåverkan är relativt liten.

5. Sammanfattning

I denna studie designades en två-växlad mekanisk automatisk växellåda för elektriska fordon baserat på Freescales MPC5634 huvudkontrollchip och kan kommunikationsfunktion tillkom. Efter att bänkprovet verifierar visar resultaten att styrprogramvaran och hårdvaruarbetet normalt, skiftmotorn går framåt och bakåt och kan utföra skiftoperation för insignalen i realtid. I fordonstestet kan det elektriska fordonet snabbt och exakt förverkliga den skiftande åtgärden under körningen, vilket effektivt minskar växlingens effekt av AMT -överföringen och förbättrar elektriska fordonets ridkomfort. Resultaten av denna forskning kan realisera den effektivare driften av det elektriska fordonsdrivningssystemet, som har visst tekniskt praktiskt värde.