電動(dòng)汽車網(wǎng)控電子同步換擋控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車控制領(lǐng)域，具體為一種電動(dòng)汽車網(wǎng)控電子同步自動(dòng)換擋控制方法及系統(tǒng)。電動(dòng)汽車的網(wǎng)控電子同步自動(dòng)換擋控制方法及系統(tǒng)，其特征在于：包括第一CAN和第二CAN，車輛控制器、動(dòng)力總成控制器和電機(jī)控制器，第一CAN用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)力總成控制器與車輛控制器、電池管理系統(tǒng)及其它車載控制器的互連，第二CAN用于動(dòng)力總成控制器與電機(jī)控制器的互連，第一CAN和第二CAN之間的信息傳遞由動(dòng)力總成控制器實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明可以改善網(wǎng)控式電子同步換擋控制的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度，有利于提高換擋平順性及快速性、減少動(dòng)力中斷時(shí)間并降低機(jī)械同步器元件磨損，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車換擋品質(zhì)提升、延長(zhǎng)變速器壽命。
【專利說明】
電動(dòng)汽車網(wǎng)控電子同步換擋控制方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車的控制領(lǐng)域，具體為一種電動(dòng)汽車網(wǎng)控電子同步換擋控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，電動(dòng)汽車由于在技術(shù)原理上具有節(jié)能環(huán)保的突出優(yōu)勢(shì)獲得了快速發(fā)展。電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能和節(jié)能效果直接受制于電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)前電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)大多采用單電機(jī)加減速器的直接驅(qū)動(dòng)型式。盡管相比傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，電機(jī)具有更加靈活的調(diào)速特性和較寬的高效率工作區(qū)域，但為了滿足汽車動(dòng)力性能的需要，采用電機(jī)加減速器的直接驅(qū)動(dòng)型式對(duì)電機(jī)的力矩、轉(zhuǎn)速以及功率能力提出了很高要求，給工程化帶來了技術(shù)上和成本上的挑戰(zhàn)。為了提高驅(qū)動(dòng)效率、改進(jìn)車輛性能，同時(shí)降低對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求，采用電機(jī)加變速器的驅(qū)動(dòng)型式引起了國(guó)內(nèi)外的重視。
[0003]目前驅(qū)動(dòng)電機(jī)加2檔或3檔變速器的動(dòng)力總成方案已經(jīng)成為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的主流趨勢(shì)。與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)通常需要5檔甚至更多檔變速器不同，電機(jī)具有較寬的調(diào)速特性，通常采用2檔或3檔變速器，就可滿足汽車需求。同時(shí)相比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)，由于電機(jī)控制更加靈活、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相對(duì)較小，因此換擋過程中可以通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)預(yù)結(jié)合動(dòng)力輸入軸齒輪與輸出軸齒輪轉(zhuǎn)速的同步即所謂的電子同步，從而可以實(shí)現(xiàn)快速、平穩(wěn)地?fù)Q擋，甚至可以省去離合器以及機(jī)械式同步器。
[0004]Chyuan-Yow Tseng等在文南犬(Advanced shifting control of synchronizermechanisms for clutchless automatic manual transmiss1n in an electricvehicle)中詳細(xì)介紹了一種無離合器電子同步換擋控制技術(shù)，指出電子同步換擋可以有效提高換擋的平順性、快速性，降低機(jī)械同步器元件磨損。但該文獻(xiàn)中電子同步換擋控制的實(shí)現(xiàn)采用了傳統(tǒng)的集中式控制方法及系統(tǒng)，即通過一個(gè)集中控制器直接實(shí)現(xiàn)電機(jī)與變速器的集成控制。這種集中式控制系統(tǒng)具有較差的開放性及配置靈活性，不利于模塊化開發(fā)與并行設(shè)計(jì)，難以滿足現(xiàn)代化電動(dòng)汽車開發(fā)及工程化的需要。
[0005]針對(duì)集中式控制的問題，Xiaoyuan Zhu等在文獻(xiàn)(Speed synchronizat1ncontrol for integrated automotive motor-transmiss1n powertrain system withrandom delays)中研究了使用車載網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)現(xiàn)的電機(jī)加變速器電子同步換擋控制技術(shù)，即網(wǎng)控電子同步換擋控制技術(shù)。由于采用了基于標(biāo)準(zhǔn)車載網(wǎng)絡(luò)接口的獨(dú)立電機(jī)控制器和自動(dòng)變速控制器，極大地提高了控制系統(tǒng)的模塊化開發(fā)與并行設(shè)計(jì)能力。但該文獻(xiàn)采用了使用一條CAN實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制器、變速控制器、車輛控制器以及電池管理系統(tǒng)控制器互連的常規(guī)總線式拓?fù)浞桨?，從而?dǎo)致電子同步控制因網(wǎng)絡(luò)資源競(jìng)爭(zhēng)誘導(dǎo)的隨機(jī)延時(shí)問題失去穩(wěn)定性。該文獻(xiàn)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)的影響又進(jìn)一步提出了魯棒控制方法，改善了電子同步控制的穩(wěn)定性。但由于網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)延時(shí)具有較強(qiáng)的隨機(jī)性，所提魯棒控制具有較大保守性，電子同步控制的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度問題并未有效改善，嚴(yán)重降低了換擋品質(zhì)、加重了機(jī)械同步器元件磨損。
[0006]綜上分析，在電子同步換擋控制方面，現(xiàn)有控制方法及系統(tǒng)，無論是集中式控制模式，還是常規(guī)總線式拓?fù)渚W(wǎng)控式控制模式，都不能有效滿足電動(dòng)汽車應(yīng)用的需求。
[0007]而現(xiàn)有的其它改善電子同步換擋控制的方法，還有通過采用更高性能網(wǎng)絡(luò)如FlexRay等的技術(shù)方案，但都不能很好的解決動(dòng)力總成與車輛其它控制系統(tǒng)的集成問題。
[0008]綜上，現(xiàn)有電動(dòng)汽車網(wǎng)控電子同步換擋控制方法及系統(tǒng)都具有一定局限性，無法滿足電動(dòng)汽車工程化的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種電動(dòng)汽車用網(wǎng)控電子同步換擋控制方法及系統(tǒng)，該發(fā)明綜合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓倪M(jìn)、不均勻采樣和反饋式動(dòng)態(tài)調(diào)度與控制協(xié)同方法多種手段，可以綜合提高電子同步換擋的品質(zhì)以及動(dòng)力總成與車輛系統(tǒng)集成的能力。
[0010]具體的技術(shù)方案為:
[0011]電動(dòng)汽車的網(wǎng)控電子同步自動(dòng)換擋控制方法及系統(tǒng)，其特征在于:包括第一CAN和第二 CAN，車輛控制器、動(dòng)力總成控制器和電機(jī)控制器，第一 CAN用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)力總成控制器與車輛控制器、電池管理系統(tǒng)及其它車載控制器的互連，第二 CAN用于動(dòng)力總成控制器與電機(jī)控制器的互連，第一 CAN和第二 CAN之間的信息傳遞由動(dòng)力總成控制器實(shí)現(xiàn)。
[0012]車輛控制器，負(fù)責(zé)收集處理駕駛員指令和整車狀態(tài)信息，并實(shí)現(xiàn)駕駛需求識(shí)別。
[0013]動(dòng)力總成控制器，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力總成系統(tǒng)的管理和自動(dòng)換擋過程控制，并實(shí)現(xiàn)動(dòng)力總成系統(tǒng)與車輛其它系統(tǒng)的集成，包括動(dòng)力總成管理模塊和換擋過程控制模塊，其中動(dòng)力總成管理模塊包括換擋決策模塊和不均勻采樣模塊；
[0014]換擋決策模塊，負(fù)責(zé)根據(jù)駕駛需求和動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)以及換擋控制策略，實(shí)現(xiàn)換擋決策管理。
[0015]不均勻采樣模塊，負(fù)責(zé)管理第一CAN和第二 CAN之間的相關(guān)信息傳遞。
[0016]換擋過程控制模塊，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)變速器系統(tǒng)與電機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)換擋過程控制，換擋過程采用電子同步技術(shù)，電子同步技術(shù)的實(shí)現(xiàn)采用反饋式動(dòng)態(tài)調(diào)度與控制協(xié)同方法；
[0017]電機(jī)控制器負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制和狀態(tài)反饋，電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制包括轉(zhuǎn)速控制和力矩控制兩種模式。
[0018]第一CAN和第二 CAN之間的信息傳遞由動(dòng)力總成控制器采用不均勻采樣模塊實(shí)現(xiàn)，其中不均勻采樣技術(shù)原理如公式(I)所示:
[0019]公式(I)
[0020]其中為接收信息的采樣周期，為發(fā)送信息的采樣周期，η表示整倍數(shù)關(guān)系。
[0021]換擋過程中電子同步的實(shí)現(xiàn)采用反饋式動(dòng)態(tài)調(diào)度與控制協(xié)同方法，換擋過程中電子同步的實(shí)現(xiàn)采用反饋式動(dòng)態(tài)調(diào)度與控制協(xié)同方法，其原理為:由換擋過程控制模塊負(fù)責(zé)收集處理狀態(tài)反饋信息、監(jiān)測(cè)電子同步的性能狀態(tài)，并依據(jù)該性能狀態(tài)計(jì)算產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的調(diào)度與控制命令，通過第二CAN發(fā)送給電機(jī)控制器；電機(jī)控制器則接收并執(zhí)行調(diào)度和控制命令，并通過第二 CAN向動(dòng)力總成控制器反饋狀態(tài)數(shù)據(jù)，由此形成調(diào)度與控制協(xié)同的電子同步換擋過程閉環(huán)控制回路。
[0022]換擋過程控制模塊中包括比較模塊、控制器模塊、調(diào)度器模塊和綜合模塊:比較模塊用于處理狀態(tài)反饋參數(shù)與目標(biāo)參數(shù)差值;控制器模塊則依據(jù)預(yù)置的控制策略計(jì)算產(chǎn)生相應(yīng)的控制命令;調(diào)度器模塊則依據(jù)預(yù)置的調(diào)度策略計(jì)算產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)度命令;綜合模塊用于實(shí)現(xiàn)控制命令和調(diào)度命令的綜合，并將該命令信息發(fā)送給電機(jī)控制器。
[0023]本發(fā)明采用兩條CAN通過動(dòng)力總成控制器互連的拓?fù)浞桨?，同時(shí)綜合采用不均勻采樣技術(shù)、反饋式動(dòng)態(tài)調(diào)度與控制協(xié)同方法，綜合解決網(wǎng)控電子同步換擋品質(zhì)的優(yōu)化以及動(dòng)力總成與車輛其它控制系統(tǒng)的集成問題。該發(fā)明可以有效改善網(wǎng)控式電子同步換擋控制的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度，有利于提高換擋平順性及快速性、減少動(dòng)力中斷時(shí)間，并降低機(jī)械同步器元件磨損，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車換擋品質(zhì)的提升、延長(zhǎng)變速器壽命。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)與控制功能示意圖；
[0025]圖2為實(shí)施例動(dòng)力總成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0026]圖3為實(shí)施例換擋決策簡(jiǎn)略示意圖；
[0027]圖4為實(shí)施例換擋過程控制示意圖；
[0028]圖5為實(shí)施例電子同步控制不意圖；
[0029]圖6為實(shí)施例不均勻采樣和動(dòng)態(tài)網(wǎng)控執(zhí)行過程解析圖；
[0030]圖7為實(shí)施例反饋式動(dòng)態(tài)調(diào)度和控制協(xié)同方法實(shí)施示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明【具體實(shí)施方式】。
[0032]如圖1和圖2所示，某電動(dòng)汽車配置了無離合器式電機(jī)和2檔自動(dòng)變速器的集成動(dòng)力系統(tǒng)，采用電子同步技術(shù)實(shí)現(xiàn)換擋控制。如圖1所示，該電動(dòng)汽車的動(dòng)力總成相關(guān)控制系統(tǒng)包括兩條CAN，即第一CAN I和第二CAN 2，車輛控制器4、動(dòng)力總成控制器3和電機(jī)控制器7以及相關(guān)傳感器開關(guān)等，其中車輛控制器4負(fù)責(zé)收集駕駛員操作指令和來自CAN的整車狀態(tài)信息，識(shí)別駕駛意識(shí)并計(jì)算產(chǎn)生控制命令，如綜合電池狀態(tài)和加速踏板變化以及當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速、車速和擋位信息，計(jì)算產(chǎn)生電機(jī)轉(zhuǎn)矩，或者在巡航開光閉合后，根據(jù)巡航需求計(jì)算產(chǎn)生電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩及電能回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩命令等。動(dòng)力總成控制器3則根據(jù)車輛控制器命令和驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速、車速以及擋位等信息，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)換擋決策和自動(dòng)換擋過程控制。電機(jī)控制器7則根據(jù)動(dòng)力總成控制器命令負(fù)責(zé)電機(jī)力矩的控制，并反饋電機(jī)轉(zhuǎn)速信息。傳統(tǒng)的CAN互連方案中，通常通過一條CAN將車輛控制器、動(dòng)力總成控制器、電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)控制器以及其它底盤車載控制器如EPS等互連，組成底盤動(dòng)力CAN系統(tǒng)。此種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?dǎo)致兩個(gè)方面的問題:I)電子同步控制動(dòng)態(tài)性能下降及失穩(wěn)問題:在動(dòng)力總成控制器和電機(jī)控制器執(zhí)行電子同步換擋過程中，控制回路將不可避免地受到網(wǎng)絡(luò)中其它大量信息傳輸誘導(dǎo)延時(shí)的影響，從而導(dǎo)致電子同步控制動(dòng)態(tài)性能下降甚至失穩(wěn);2)電子同步控制難以實(shí)現(xiàn)高頻率控制問題:在換擋過程中的電子同步期間，車輛處于空擋，此時(shí)電機(jī)及傳動(dòng)系的負(fù)載及慣性都遠(yuǎn)小于非空擋正常行駛時(shí)，可以通過更高頻率的采樣及反饋控制有效縮短換擋時(shí)間、減少動(dòng)力中斷間隔，提高換擋品質(zhì)，但提高采樣與控制頻率會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)信息暴增，產(chǎn)生更加嚴(yán)重的通信競(jìng)爭(zhēng)行為，甚至造成網(wǎng)絡(luò)阻塞，因此傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜茈y實(shí)現(xiàn)這種變頻率控制。為此，本方案采用了改進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?用一條CAN互連車輛控制器4、動(dòng)力總成控制器3、電池管理控制器5以及其它底盤車載控制器6等，另一條CAN僅用于動(dòng)力總成控制器3與電機(jī)控制器7的連接，兩條CAN之間的信息傳遞由動(dòng)力總成控制器3實(shí)現(xiàn)。如圖1所示，本發(fā)明采用了改進(jìn)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞桨?，使電子同步換擋過程控制使用專用的第二CAN 2實(shí)現(xiàn)，一方面避免了第一CAN I中其它信息通信行為對(duì)電子同步控制的影響，另一方面通過采用反饋式動(dòng)態(tài)調(diào)度與控制協(xié)同方法并結(jié)合不均勻采樣技術(shù)，既可實(shí)現(xiàn)電子同步換擋的變頻率控制，又可避免信息暴增對(duì)第一CAN I通信行為及其互連控制系統(tǒng)性能的影響。
[0033]本實(shí)施中動(dòng)力總成系統(tǒng)的組成如圖2所示，其機(jī)械系統(tǒng)部分主要包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)8、2擋變速齒輪箱9、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10以及驅(qū)動(dòng)車輪11;其控制系統(tǒng)部分主要包括電機(jī)控制器7、動(dòng)力總成控制器3、換擋電機(jī)、換擋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械同步器以及輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器、輸出軸傳感器等。工程中，可以使用電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器代替輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器，電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器信息由電機(jī)控制器處理;輸出軸傳感器通常也被稱為車數(shù)傳感器，可由動(dòng)力總成控制器3直接采集，也可以使用專門的控制器處理。
[0034]換擋決策由動(dòng)力總成控制器3中的換擋決策模塊完成，換擋決策模塊綜合車輛控制器命令、電機(jī)轉(zhuǎn)速、車速及檔位信息等，基于預(yù)置的策略如經(jīng)濟(jì)性優(yōu)先或者動(dòng)力性優(yōu)先等，計(jì)算產(chǎn)生換擋策略，如圖3所示，實(shí)線表示升擋策略，虛線表示降擋，本方案中僅給出簡(jiǎn)略的換擋策略。
[0035]換擋過程控制由動(dòng)力總成控制器3中的換擋過程控制模塊完成，換擋過程控制如圖4所示，從控制決策模塊發(fā)出換擋請(qǐng)求，整個(gè)換擋過程將經(jīng)歷8個(gè)階段:接收換擋請(qǐng)求一一命令驅(qū)動(dòng)電機(jī)力矩為零，命令換擋電機(jī)分離當(dāng)前齒輪組一一位于空擋時(shí)，命令選擋電機(jī)選擋(在多于2擋的變速器中還配置有選擋電機(jī))一一命令驅(qū)動(dòng)電機(jī)執(zhí)行電子同步一一命令驅(qū)動(dòng)電機(jī)力矩為零，命令換擋電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械同步器工作一一命令換擋電機(jī)執(zhí)行換擋，實(shí)現(xiàn)齒輪組結(jié)合一一命令驅(qū)動(dòng)電機(jī)恢復(fù)力矩加載一一完成換擋過程。對(duì)于無離合器式電機(jī)+自動(dòng)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)，換擋過程中的電子同步是影響換檔平順性、快速性以及機(jī)械同步器元件磨損的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，電子同步控制的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性和快速性，直接決定換擋品質(zhì)與變速器壽命，因此需要深入開展相關(guān)優(yōu)化控制技術(shù)研究。
[0036]電子同步控制由動(dòng)力總成控制器3中的換擋過程控制模塊聯(lián)合電機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)，其控制回路結(jié)構(gòu)如圖5所示。電子同步控制的具體功能為:如圖2和圖3所示，以升擋控制為例，為了分析方面，此處暫不考慮傳動(dòng)系中齒輪的傳動(dòng)效率影響，并定義I擋和2擋時(shí)電機(jī)輸出軸到變速器輸出軸的傳動(dòng)比分別為和，且，電機(jī)轉(zhuǎn)速定義為，輸出軸轉(zhuǎn)速(車速傳感器信號(hào))定義為。電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出軸轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，如公式(2)所示。當(dāng)車輛從I擋預(yù)升入2擋時(shí)，換擋時(shí)間通常較短，由于車輛本身具有很大的質(zhì)量慣性，車速在很短時(shí)間內(nèi)的變化很小，可以假定車速不變。由公式(2)可知，在升擋過程中，傳動(dòng)比從變?yōu)榱?，且，因此電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)從降為才能保證2擋預(yù)結(jié)合齒輪組的轉(zhuǎn)速同步，因此，此時(shí)電子同步問題就轉(zhuǎn)化為如圖5所示的以為目標(biāo)值的網(wǎng)絡(luò)化控制電機(jī)調(diào)速問題，且。
[0037]公式(2)
[0038]由上述分析可知，在非換擋期間正常行駛情況下，由于汽車具有很大的質(zhì)量慣性，對(duì)電機(jī)無法也沒有必要采用過高頻率的采樣及反饋控制干預(yù)，工程中一般將此階段的電機(jī)采樣及控制周期設(shè)置為20ms即可滿足需要。而在換擋過程中的電子同步期間，車輛處于空擋狀態(tài)，此時(shí)可通過提高采樣及控制頻率的方法優(yōu)化電子同步的控制性能、節(jié)省電子同步的時(shí)間，本實(shí)施例中將此階段的電子同步的采樣及控制周期設(shè)置為更小的1ms和5ms，且采樣及控制頻率根據(jù)電子同步控制的動(dòng)態(tài)性能參數(shù)反饋式動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。同時(shí)由于采樣頻率的提高將導(dǎo)致采樣數(shù)據(jù)暴增，為了避免采樣數(shù)據(jù)通過動(dòng)力總成控制器3向第一CAN I傳遞時(shí)影響甚至阻塞第一CAN I系統(tǒng)，本發(fā)明采用不均勻采樣技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力總成系統(tǒng)采樣數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)間傳遞。具體的網(wǎng)控執(zhí)行過程如圖6所示，電子同步換擋過程從時(shí)刻啟動(dòng)，至?xí)r刻結(jié)束，整個(gè)過程以傳感器采樣周期劃分，具體為:5個(gè)20ms周期一一10個(gè)1ms周期一一80個(gè)5ms周期 1個(gè)I Oms周期 I個(gè)20ms周期，總歷時(shí)720ms。如圖6所不，在[，]期間，電子同步尚未開始，此時(shí)系統(tǒng)的采樣與控制周期以及網(wǎng)絡(luò)間傳遞周期仍采用20ms，此階段的控制延時(shí)和控制周期分別為，其中約為20ms，同時(shí)由于第二CAN 2中僅有動(dòng)力系統(tǒng)控制信息故值很小，對(duì)系統(tǒng)的影響可以忽略;在[，]期間，此時(shí)系統(tǒng)的采樣及控制周期采用10ms，但網(wǎng)絡(luò)間傳遞周期仍保留為20ms即，此階段的控制延時(shí)和控制周期分別為和，其中約為10ms，同理值很小，對(duì)系統(tǒng)的影響可以忽略，此期間電子同步控制的處理頻率變快，控制性能得到優(yōu)化和提速;在[，]期間，此時(shí)系統(tǒng)的采樣及控制周期采用5ms，但網(wǎng)絡(luò)間傳遞周期仍保留為20ms即，此階段的控制延時(shí)和控制周期分別為和，其中約為5ms，同理值很小，對(duì)系統(tǒng)的影響可以忽略，此期間電子同步控制的處理頻率提到最高，控制性能可進(jìn)一步優(yōu)化和提速，從而可以進(jìn)一步減少機(jī)械同步器的摩擦同步時(shí)間，在提高換擋快速性的同時(shí)降低了機(jī)械磨損;在[，]期間，系統(tǒng)的采樣及控制周期又變回為10ms，網(wǎng)絡(luò)間傳遞周期仍保留為20ms即，此期間電子同步已經(jīng)完成，開啟機(jī)械同步;在[，]期間，系統(tǒng)的采樣及控制周期又恢復(fù)為20ms，網(wǎng)絡(luò)間傳遞周期仍為20ms即，此時(shí)換擋控制已經(jīng)完成，并實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的重新加載。綜上可見反饋式動(dòng)態(tài)調(diào)度與控制協(xié)同方法結(jié)合不均勻采樣技術(shù)，既提高了電子同步換擋的品質(zhì)，又避免了信息增加對(duì)其它系統(tǒng)的影響?？梢姳景l(fā)明所提方法及系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)換擋品質(zhì)、同步器壽命提升以及集成能力的綜合優(yōu)化。
[0039]為了實(shí)現(xiàn)基于控制性能反饋的動(dòng)態(tài)調(diào)度和控制協(xié)同方法，可以基于經(jīng)驗(yàn)查表或者模糊推理等思想，分別設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速控制策略及算法以及周期調(diào)度策略及算法。反饋式動(dòng)態(tài)調(diào)度與控制協(xié)同方法的具體實(shí)現(xiàn)參見圖7。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例，本發(fā)明不僅僅局限于上述實(shí)現(xiàn)實(shí)施例，凡在本發(fā)明的精神和原則上所做的局部性改動(dòng)、等同替換、改進(jìn)等均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.電動(dòng)汽車的網(wǎng)控電子同步自動(dòng)換擋控制方法及系統(tǒng)，其特征在于:包括第一CAN和第二 CAN、車輛控制器、動(dòng)力總成控制器和電機(jī)控制器:動(dòng)力總成控制器通過第一 CAN與車輛控制器、電池管理系統(tǒng)控制器和其它底盤車載控制器連接;動(dòng)力總成控制器通過第二 CAN與電機(jī)控制器連接，第一 CAN和第二 CAN之間的信息傳遞由動(dòng)力總成控制器實(shí)現(xiàn)； 車輛控制器，負(fù)責(zé)收集處理駕駛員指令和整車狀態(tài)信息，并實(shí)現(xiàn)駕駛需求識(shí)別； 動(dòng)力總成控制器，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力總成系統(tǒng)的管理和自動(dòng)換擋過程控制，并實(shí)現(xiàn)動(dòng)力總成系統(tǒng)與車輛其它系統(tǒng)的集成，包括動(dòng)力總成管理模塊和換擋過程控制模塊； 其中動(dòng)力總成管理模塊包括換擋決策模塊和不均勻采樣模塊;換擋決策模塊，負(fù)責(zé)根據(jù)駕駛需求和動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)以及換擋控制策略，實(shí)現(xiàn)換擋決策管理;不均勻采樣模塊，負(fù)責(zé)管理第一 CAN和第二 CAN之間的相關(guān)信息傳遞； 換擋過程控制模塊，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)變速器系統(tǒng)與電機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)換擋過程控制，換擋過程采用電子同步技術(shù)，電子同步技術(shù)的實(shí)現(xiàn)采用反饋式動(dòng)態(tài)調(diào)度與控制協(xié)同方法； 電機(jī)控制器負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制和狀態(tài)反饋，電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制包括轉(zhuǎn)速控制和力矩控制兩種模式。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車網(wǎng)控電子同步換擋控制方法及系統(tǒng)，其特征在于:第一 CAN和第二 CAN之間的信息傳遞由動(dòng)力總成控制器采用不均勻采樣模塊實(shí)現(xiàn)，其中不均勻采樣技術(shù)原理如下公式所示: 其中為接收信息的采樣周期，為發(fā)送信息的采樣周期，η表示整倍數(shù)關(guān)系。3.根據(jù)權(quán)利I所述的電動(dòng)汽車網(wǎng)控電子同步換擋控制方法及系統(tǒng)，其特征在于:換擋過程中電子同步的實(shí)現(xiàn)采用反饋式動(dòng)態(tài)調(diào)度與控制協(xié)同方法，其原理為:由換擋過程控制模塊負(fù)責(zé)收集處理狀態(tài)反饋信息、監(jiān)測(cè)電子同步的性能狀態(tài)，并依據(jù)該性能狀態(tài)計(jì)算產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的調(diào)度與控制命令，通過第二CAN發(fā)送給電機(jī)控制器;電機(jī)控制器則接收并執(zhí)行調(diào)度和控制命令，并通過第二 CAN向動(dòng)力總成控制器反饋狀態(tài)數(shù)據(jù)，由此形成調(diào)度與控制協(xié)同的電子同步換擋過程閉環(huán)控制回路，其中換擋過程控制模塊中包括比較模塊、控制器模塊、調(diào)度器模塊和綜合模塊:比較模塊用于處理狀態(tài)反饋參數(shù)與目標(biāo)參數(shù)差值;控制器模塊則依據(jù)預(yù)置的控制策略計(jì)算產(chǎn)生相應(yīng)的控制命令;調(diào)度器模塊則依據(jù)預(yù)置的調(diào)度策略計(jì)算產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)度命令;綜合模塊用于實(shí)現(xiàn)控制命令和調(diào)度命令的綜合，并將該命令信息發(fā)送給電機(jī)控制器。
【文檔編號(hào)】B60W10/08GK105835872SQ201610279049
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】曹萬科, 林程, 宋強(qiáng)
【申請(qǐng)人】北京理工大學(xué)