集成變速箱控制功能的新能源整車控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成變速箱控制功能的新能源整車控制器，屬于新能源汽車技術(shù)，尤其是新能源汽車電控系統(tǒng)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]新能源汽車尤其是純電動汽車作為未來汽車的主要發(fā)展方向，國家一向給予支持和鼓勵。隨著國家政策的大力支持和關(guān)鍵技術(shù)的逐步突破，新能源汽車行業(yè)前景良好。
[0003]TCU (Transmiss1n Control Unit)即自動變速箱控制單元，常用于 AMT、AT、DCT、CVT等自動變速器。實現(xiàn)自動變速控制，使駕駛更簡單。
[0004]MCU(Motor control unit)即電機控制單元，又稱電機控制器，負責新能源汽車主驅(qū)動電機的控制。
[0005]V⑶(Vehicle control uint)即車輛控制單元，又稱整車控制器，負責新能源汽車整車的控制。
[0006]新能源汽車動力傳遞有固定速比與可變速比兩種方案，對于可變速比新能源汽車，又包括手動變速與自動變速。手動變速不需要專門的變速箱控制單元TCU，自動變速通常需要專門的變速箱控制單元TCU?，F(xiàn)有的自動變速新能源汽車動力系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。該基本結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動電機與自動變速箱相連，自動變速箱與驅(qū)動輪的輪軸連接；驅(qū)動電機與MCU連接，自動變速箱與TCU連接，MCU與TCU通過CAN總線與VCU連接。
[0007]由于變速箱控制單元TCU承擔著自動變速箱控制的作用，功能復(fù)雜、成本較高并且TCU的存在使得原本有限的車內(nèi)空間布置與布線更加困難，更增加了車輛出故障時檢修的工作量與工作難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是減少新能源汽車控制器數(shù)量，從而降低整車電子系統(tǒng)的復(fù)雜程度，使得新能源汽車更加簡單可靠。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為集成變速箱控制功能的新能源整車控制器，該控制器集成變速箱的控制功能，即將原本整車控制的功能與變速箱控制的功能全部集中到整車控制器中實現(xiàn)，從而不再需要專門的變速箱控制單元TCU，本發(fā)明提出的自動變速新能源汽車動力系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0010]具體而言，在自動變速新能源汽車動力系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動電機與自動變速箱相連，自動變速箱與驅(qū)動輪的輪軸連接；驅(qū)動電機與MCU連接，自動變速箱與VCU連接，所述VCU上集成有TCU ;MCU與VCU通過CAN總線連接。
[0011]集成變速箱控制功能的新能源整車控制器電氣結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0012]圖3中電源管理部分負責整車控制器的供電，中央處理器負責運算，通信部分負責與其它控制器通信；模擬量輸入、開關(guān)量輸入與頻率量輸入與各傳感器相連；功率驅(qū)動部分與電機驅(qū)動部分與各類執(zhí)行器相連；上述構(gòu)件在控制器電路板上通過內(nèi)部連線與內(nèi)部總線連接在一起，共同構(gòu)成完整的控制器硬件電路。
[0013]集成變速箱控制功能的新能源整車控制器軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0014]圖4中整車輸入信號處理部分負責處理整車控制專用輸入信號；變速箱輸入信號處理部分負責處理變速箱控制專用輸入信號；通用輸入信號處理部分負責處理整車控制與變速箱控制都需要使用的輸入信號；整車控制輸出部分負責控制整車相關(guān)執(zhí)行器，變速箱控制輸出部分負責控制變速箱相關(guān)執(zhí)行器。集成變速箱控制功能的新能源整車控制器軟件通過整車控制算法與變速箱控制算法實現(xiàn)。
[0015]整車控制算法具體實現(xiàn)如下。
[0016](I)整車驅(qū)動控制，基于扭矩為核心的整車驅(qū)動控制算法根據(jù)駕駛員需求及車輛狀態(tài)向電機控制器發(fā)出控制指令，以滿足車輛的駕駛工況。
[0017](2)整車能量管理，通過對電動汽車的電機驅(qū)動系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)以及其它車載能源動力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和管理，以獲得最佳的能量利用率。
[0018](3)整車狀態(tài)監(jiān)控與顯示，控制器通過傳感器和CAN總線，檢測車輛狀態(tài)及其各子系統(tǒng)狀態(tài)信息，驅(qū)動顯示儀表，將狀態(tài)信息和故障診斷信息經(jīng)過顯示儀表顯示出來。顯示內(nèi)容包括車速、里程、電機的轉(zhuǎn)速、溫度、電池的電量、電壓、電流、故障信息。
[0019](4)制動優(yōu)先，對于駕駛員需求指令的處理，汽車制動需求優(yōu)先于加速需求，即制動踏板位置信號處理優(yōu)先級高于加速踏板位置信號處理優(yōu)先級，以保證安全性。
[0020](5)制動能量回收，電動汽車制動能量回收要求實現(xiàn)提高整車的能量回收率以及優(yōu)化駕駛員感受，為回收盡可能多的動能，必須控制牽引電動機產(chǎn)生特定量的制動力，同時要控制機械制動系統(tǒng)滿足由駕駛員發(fā)出的需求制動力，基本上，有三種制動控制策略:最佳駕駛員體驗的串聯(lián)制動、最佳能量回收率的串聯(lián)制動和并聯(lián)制動。
[0021](6)整車故障診斷，故障診斷是整車控制器實時系統(tǒng)的關(guān)鍵性安全保護措施。檢測故障，進行故障處理，進而執(zhí)行車輛動力系統(tǒng)的降級、跛行以及關(guān)斷操作模式。
[0022](7)車輛附件控制，包括真空泵控制、D⑶C控制、空調(diào)控制、冷卻風(fēng)扇控制、冷卻水泵控制，以實現(xiàn)完整的車輛附件控制功能。
[0023](8)車輛起步控制，通過優(yōu)化起步控制算法得到合適的起步扭矩，實現(xiàn)車輛平地、上坡、下坡路況下平穩(wěn)起步。
[0024](9)車速限制，為保證車速不超過安全限值，當車速超過一定值時限制電機的輸出扭矩，在特殊工況下利用電機制動來進一步限制車速。
[0025](10)電機轉(zhuǎn)速限制，保證電機轉(zhuǎn)速不超過安全限值，當電機轉(zhuǎn)速超過一定值時限制電機的輸出扭矩。
[0026]變速箱控制算法具體實現(xiàn)如下。
[0027](I)離合器控制，離合器的工作過程包括分離和結(jié)合兩種不同的過程，離合器的分離過程比較簡單，控制過程中對車輛的性能的影響很小，總的原則是越快越好，離合器的結(jié)合過程分為三個階段:a、分離狀態(tài)，此時主被動摩擦片之間存在間隙，無扭矩輸出；b、滑摩狀態(tài)，此時離合器處于半結(jié)合狀態(tài)，隨著離合器壓緊力的不斷增長，扭矩輸出也隨之增長；C、完全結(jié)合狀態(tài)，此時離合器完全結(jié)合，滑摩消失，主被動摩擦片同步旋轉(zhuǎn)無轉(zhuǎn)速差，作為一個整體傳遞扭矩。通過控制離合器執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)離合器快速平穩(wěn)的結(jié)合。
[0028](2)選換擋操作，選擋和換擋通過選換擋執(zhí)行機構(gòu)控制，將執(zhí)行機構(gòu)動作轉(zhuǎn)換成相互獨立的選換擋動作所需的運動，同時實現(xiàn)較大減速比，獲得適當?shù)乃俣群妥銐虻倪x換擋力，完全模擬手動變速器換擋機構(gòu)的功能。選換擋執(zhí)行機構(gòu)的控制主要是基于位置的閉環(huán)控制，接收從協(xié)調(diào)層發(fā)來的目標檔位等信息，完成檔位的變換。
[0029](3)電機接管控制，在離合器分離和結(jié)合過程中，需要對電機的轉(zhuǎn)速和扭矩進行精確控制，為了實現(xiàn)良好的駕駛性能，電機MCU允許自動變速器暫時接管電機的轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速的控制。根據(jù)升檔和降檔工況的需求，當?shù)蜋n位升高檔位時，轉(zhuǎn)速差為負，要求電機轉(zhuǎn)速降低；當高檔位降低檔位時，轉(zhuǎn)速差為正，要求電機轉(zhuǎn)速升高；為了改善換擋品質(zhì)，通過控制電機轉(zhuǎn)速進行精準控制，即換入新檔位后，通過控制電機轉(zhuǎn)速，盡可能減小離合器主、從動盤之間的轉(zhuǎn)速差，以加快離合器結(jié)合，縮短換擋時間，減少動力中斷，延長離合器壽命，減小換擋沖擊。
[0030](4)油壓控制，為保證變速箱執(zhí)行機構(gòu)的可靠動作，需要一定的油壓，通過油壓傳感器與電磁閥閉環(huán)控制油壓在一個合理的范圍內(nèi)。
[0031](5)油溫控制，變速箱需要在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)才能正常工作，通過油溫傳感器與冷卻機構(gòu)閉環(huán)控制油溫在設(shè)定的范圍內(nèi)。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)對比，本發(fā)明所具有如下有益效果。
[0033]1.提高可靠性；減少了控制器數(shù)量，簡化了整車線束，從而降低整車電子系統(tǒng)的復(fù)雜程度，使得系統(tǒng)更簡單，更可靠；
[0034]2.縮短開發(fā)周期；更少的控制器減少了控制器開發(fā)測試的工作量，相應(yīng)地減少了各個控制器之間協(xié)調(diào)匹配的工作量，從而縮短整個開發(fā)周期；
[0035]3.降低成本；除了縮短開發(fā)周期降低開發(fā)成本之外，減少了控制器以及配套連接器、線束等汽車零部件，降低了零部件采購的成本；
[0036]4.方便布置；更少的控制器與線束降低了對布置空間的要求，從而方便整車布置，使得車輛內(nèi)部更加簡潔與美觀；
[0037]5.方便檢修；將原本有可能發(fā)生在多個控制器的