CN104534081B - 一种电动车线控换挡控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种电动车线控换挡控制系统，包括ATM控制模块、转把信号模块、换挡信号模块、变速箱模块、主驱动电机模块及主驱动电机控制器模块；所述转把信号模块、换挡信号模块、变速箱模块的信号输出端分别与ATM控制模块的信号输入端连接，所述ATM控制模块的信号输出端通过主驱动电机控制器模块与主驱动电机模块连接。本发明以提高转把切换的平顺性；连续快速拨动换挡开关，换挡电机不予响应，避免驾驶员的误操作；以降低换挡电机的反电势冲击，大大减少电机电磁磨损，提高电机寿命。

Description

一种电动车线控换挡控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种电动车线控换挡控制系统。

背景技术

线控技术源于飞机控制系统，飞机的新型飞行控制系统将飞机驾驶员的操纵命令转换成电信号，利用计算机控制飞机飞行。这种控制方式引入到汽车驾驶上，就是将驾驶员的操作动作经过传感器转变成电信号，通过电信号网络传输到功率放大再推动执行机构。随着汽车电子化的不断深入，线控技术将在汽车上得到普遍应用，笨重、精确度低的机械系统将被精确、敏感的电子传感器和执行元件所替代，汽车传统的操纵机构、操纵方式、执行机构也将会发生根本性的变革。

为了使汽车结构更简单、重量更轻、制造更方便、运行更高效，线控制动、线控转向、线控驱动等技术的目标也很明确。线控技术是行车电脑主动对转向、加速等行为进行调节控制，线控技术虽然已经过多年的持续开发，但消费者仍然认为线控技术还不成熟，没有机械传动可靠，而豪华汽车用户则觉得线控系统的使用感受不如传统机械系统，因此这项技术的普及受到了很大阻碍。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电动车线控换挡控制系统。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种电动车线控换挡控制系统，包括ATM控制模块、转把信号模块、换挡信号模块、变速箱模块、主驱动电机模块及主驱动电机控制器模块；所述转把信号模块、换挡信号模块、变速箱模块的信号输出端分别与ATM控制模块的信号输入端连接，所述ATM控制模块的信号输出端通过主驱动电机控制器模块与主驱动电机模块连接。

所述变速箱模块的输出信号包括换挡电机hall信号和变速箱输出轴hall信号，所述换挡电机hall信号和变速箱输出轴hall信号分别与ATM控制模块的信号输入端连接。

所述主驱动电机模块中还包含主驱动电机hall信号模块，所述主驱动电机hall信号模块的信号输出端与主驱动电机控制器模块的信号输入端连接。

所述主驱动电机hall信号模块的信号输出端还与ATM控制模块的信号输入端连接。

所述ATM控制模块中设置有eeprom存储模块。

所述ATM控制模块由蓄电池通过DC转换器输出电压供电。

一种电动车线控换挡控制系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)系统上电后，系统检测换挡电机圈数，并驱动拨叉进入当前的档位；

(2)进行电流监测：检测过流累计时间是否大于设定的阀值；如果是，则关闭换挡电机；如果不是，则进入下一步骤；

(3)进行电压监测：检测电压是否低于设定的阀值，如果是，则记录下当前换挡电机转动圈数；如果不是，则进入下一步骤；

(4)检测换挡信号；

(5)判断是否是从低档换到高档：若是，则进入下一步骤；若不是，则继续判断当前车速是否小于所设定的阀值，如果车速小于所设定的阀值，则进入下一步骤；如果车速不小于所设定的阀值，则等待至车速小于所设定的阀值，再进入下一步骤；

(6)ATM控制器模块控制主驱动电机进入自由模式；

(7)ATM控制器模块启动换挡电机正向或反向转动给定圈数后进入空挡，停止旋转；

(8)ATM控制器模块控制主驱动电机降速或升速至目标转速区间；

(9)AMT控制器模块控制主驱动电机进入自由模式，输出零转矩，再次启动换挡电机，正向或反向转动给定圈数后完成进挡；

(10)进档结束后，AMT控制器模块控制输出的转把渐进到实际转把后切换到实际转把控制。

所述步骤(5)中等待至车速小于所设定的阀值过程中动力不中断。

本发明的有益效果在于：AMT控制模块输出的转把渐进到实际转把后切换到实际转把控制，以提高转把切换的平顺性；连续快速拨动换挡开关，换挡电机不予响应，避免驾驶员的误操作；在拨动换挡开关后，换挡电机转动，在没进入挡位前再次拨动换挡开关，换挡电机会停止转矩输出，但不会立即反转，等待换挡电机停止旋转后再反向旋转，以降低换挡电机的反电势冲击，在不影响换挡感觉的情况下，可大大减少电机电磁磨损，提高电机寿命。采用线控技术可以降低部件的复杂性，减少液压与机械控制装置，减轻质量，降低油耗和制造成本，相应也提高了可靠性和安全性，扩大了汽车设计的自由空间。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的控制流程图。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1所示的一种电动车线控换挡控制系统，包括ATM控制模块、转把信号模块、换挡信号模块、变速箱模块、主驱动电机模块及主驱动电机控制器模块；所述转把信号模块、换挡信号模块、变速箱模块的信号输出端分别与ATM控制模块的信号输入端连接，所述ATM控制模块的信号输出端通过主驱动电机控制器模块与主驱动电机模块连接。

所述变速箱模块的输出信号包括换挡电机hall信号和变速箱输出轴hall信号，所述换挡电机hall信号和变速箱输出轴hall信号分别与ATM控制模块的信号输入端连接。

所述主驱动电机模块中还包含主驱动电机hall信号模块，所述主驱动电机hall信号模块的信号输出端与主驱动电机控制器模块的信号输入端连接。

所述主驱动电机hall信号模块的信号输出端还与ATM控制模块的信号输入端连接。

所述ATM控制模块中设置有eeprom存储模块。

一种电动车线控换挡控制系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)系统上电后，系统检测换挡电机圈数，并驱动拨叉进入当前的档位；

(2)进行电流监测：检测过流累计时间是否大于设定的阀值；如果是，则关闭换挡电机；如果不是，则进入下一步骤；

(3)进行电压监测：检测电压是否低于设定的阀值，如果是，则记录下当前换挡电机转动圈数；如果不是，则进入下一步骤；

(4)检测换挡信号；

(5)判断是否是从低档换到高档：若是，则进入下一步骤；若不是，则继续判断当前车速是否小于所设定的阀值，如果车速小于所设定的阀值，则进入下一步骤；如果车速不小于所设定的阀值，则等待至车速小于所设定的阀值，再进入下一步骤；该步骤中等待至车速小于所设定的阀值过程中动力不中断。

(6)ATM控制器模块控制主驱动电机进入自由模式；

(7)ATM控制器模块启动换挡电机正向或反向转动给定圈数后进入空挡，停止旋转；

(8)ATM控制器模块控制主驱动电机降速或升速至目标转速区间；

(9)AMT控制器模块控制主驱动电机进入自由模式，输出零转矩，再次启动换挡电机，正向或反向转动给定圈数后完成进挡；

(10)进档结束后，AMT控制器模块控制输出的转把渐进到实际转把后切换到实际转把控制。

所述ATM控制模块由蓄电池通过DC转换器输出电压供电；由蓄电池通过一个DC转换器输出12V电压来给AMT控制器模块供电，AMT控制器模块和主驱动电机控制器模块工作与否同时由钥匙开关控制。

本发明在实际工作过程中，将主驱动电机Hall信号模块的三根信号线中的任意一根接入AMT控制器模块，AMT控制器模块根据主驱动电机Hall信号模块的信号计算出当前主驱动电机的转速。换挡电机hall信号是通过在与换挡电机相连的蜗杆上装一个磁石，并在附近放置一个霍尔采集电路板，当磁石靠近其相应的霍尔元件时产生一个脉冲信号，利用该脉冲信号来对换挡电机转动圈数进行累计。变速箱输出轴hall信号是通过在变速箱输出轴上装一个磁石，当磁石靠近其相应的霍尔元件时就会产生一个脉冲信号，利用该脉冲信号来计算出当前车辆的行驶速度。

主驱动电机目标转速是假想车辆行进过程中车速保持不变，根据换挡后齿轮的传动比计算出齿轮啮合时电机的转速，电机目标转速区间比啮合时电机转速稍大以提高换挡成功率。

本发明的整车换挡控制流程如图2所示，在电动车辆上电后，AMT控制器模块接管主驱动电机转把，并输出零转矩，AMT控制器模块读取上次掉电时存入eeprom模块的换挡电机转动圈数，即当前拨叉所在位置，并检测当前高低挡开关位置，如果没在挡位上则启动换挡电机转动给定圈数驱动拨叉进入当前所在挡位，进入挡位后由实际转把控制主驱动电机。

换挡信号模块的换挡开关信号转换成电信号送入AMT控制器模块，通过多次检测并滤去干扰信号，AMT控制器模块根据当前换挡电机转动圈数即拨叉位置与换挡开关位置进行比较，如果不一致则进入换挡条件检测。

车辆档位由低挡换到高挡：在检测到换挡开关信号时，AMT控制器模块接管主驱动电机转把，控制主驱动电机进入自由模式，输出零转矩，AMT控制器模块启动变速箱内的换挡电机正向转动给定圈数进入空挡后停止旋转，AMT控制器模块驱动主驱动电机调速(一般为降速)至目标转速区间，此时AMT控制器模块控制主驱动电机进入自由模式，输出零转矩，再次启动变速箱内的换挡电机，正向转动给定圈数后进挡完成。AMT控制器模块控制输出的转把渐进到实际转把后切换到实际转把控制，以提高转把切换的平顺性，整个换挡动作完成。

车辆档位由高挡换到低挡：在检测到换挡信号时，AMT控制器模块检测当前车速，根据当前车速计算出主驱动电机的目标转速，如果主驱动电机目标转速大于电机实际输出最大转速，则不进入换挡操作，此时车辆不失去动力，直至车速满足换挡条件。如果车速满足换挡条件，则AMT控制器模块接管主驱动电机转把，控制主驱动电机进入自由模式，输出零转矩，AMT控制器模块启动变速箱内的换挡电机反向转动给定圈数进入空挡后停止旋转，AMT控制器模块驱动主驱动电机调速(一般为升速)至目标转速区间，此时AMT控制器模块控制主驱动电机进入自由模式，输出零转矩，再次启动变速箱内的换挡电机，反向转动给定圈数后进挡完成。AMT控制器模块控制输出的转把渐进到实际转把后切换到实际转把控制，以提高转把切换的平顺性，整个换挡完成。

连续快速拨动换挡开关，换挡电机不予响应，而是检测到换挡开关置于同一换挡开关位置400毫秒后，换挡电机才会予以响应，由此避免驾驶员的误操作。

在拨动换挡信号模块的换挡开关后，AMT控制器模块根据接收到的换挡信号控制换挡电机转动，在没进入挡位前再次拨动换挡开关，换挡电机会停止转矩输出，但不会立即反转，以降低换挡电机的反电势冲击，等待换挡电机停止旋转后再反向旋转，等待时间大约为50毫秒，在不影响换挡感觉的情况下，可大大减少电机电磁磨损，提高电机寿命。任何时候在检测到换挡信号后换挡响应时间均在100毫秒以内。

换挡电机采用0.1Ω的采样电阻进行电流采样，采样电阻功耗非常小，同时达到电流保护功能。AMT控制器模块对采样电流进行处理，当采样电流过流累计时间大于阈值，则认为当前换挡阻力过大，停止换挡，指定时间后重新启动变速箱内的换挡电机，如果多次检测过流累计时间大于阈值则认为电机堵死，此时AMT控制器模块关断换挡电机。采用多次检测和重新启动方式可以减少因为某些特殊可恢复条件造成的换挡阻力过大导致电机旋转缓慢或者不旋转的情况，以提高AMT控制器模块适应各种特殊复杂换挡工况的能力。例如：在下长坡时，车速上升较快，容易车辆反拖电机旋转，正压力导致脱挡阻力较大，换挡电机旋转缓慢或者不旋转。

AMT控制器模块同时检测换挡电机旋转信号，当程序要求换挡电机旋转而长时间没有检测到换挡电机旋转信号时，同时认为换挡电机堵死，AMT控制器模块关断换挡电机。在换挡电机堵死的情况下，主驱动电机直接由转把信号模块控制，车辆仍然可以正常行驶。驾驶员需重新上电才能恢复AMT控制器模块控制换挡电机。

车辆在任何时候断电，AMT控制器模块中的eeprom存储模块都会记下当前换挡电机旋转的圈数即拨叉位置。如果在换挡过程中断电，AMT控制器模块控制换挡电机停止旋转，并记下当前位置，待重新上电后，AMT控制器模块会根据当前换挡开关位置驱动拨叉进入相应挡位。

Claims (1)

1.一种电动车线控换挡控制系统的控制方法，其控制系统包括AMT控制模块、转把信号模块、换挡信号模块、变速箱模块、主驱动电机模块及主驱动电机控制器模块，其特征在于：所述转把信号模块、换挡信号模块、变速箱模块的信号输出端分别与AMT控制模块的信号输入端连接，所述AMT控制模块的信号输出端通过主驱动电机控制器模块与主驱动电机模块连接；所述变速箱模块的输出信号包括换挡电机hall信号和变速箱输出轴hall信号，所述换挡电机hall信号和变速箱输出轴hall信号分别与AMT控制模块的信号输入端连接；所述主驱动电机模块中还包含主驱动电机hall信号模块，所述主驱动电机hall信号模块的信号输出端与主驱动电机控制器模块的信号输入端连接；所述主驱动电机hall信号模块的信号输出端还与AMT控制模块的信号输入端连接；所述AMT控制模块中设置有eeprom存储模块；所述AMT控制模块由蓄电池通过DC转换器输出电压供电；其控制方法步骤如下：

(1)系统上电后，系统检测换挡电机圈数，并驱动拨叉进入当前的档位；

(2)进行电流监测：检测过流累计时间是否大于设定的阀值；如果是，则关闭换挡电机；如果不是，则进入下一步骤；

(3)进行电压监测：检测电压是否低于设定的阀值，如果是，则记录下当前换挡电机转动圈数；如果不是，则进入下一步骤；

(4)检测换挡信号；

(5)判断是否是从低档换到高档：若是，则进入下一步骤；若不是，则继续判断当前车速是否小于所设定的阀值，如果车速小于所设定的阀值，则进入下一步骤；如果车速不小于所设定的阀值，则等待至车速小于所设定的阀值，再进入下一步骤；该步骤中等待至车速小于所设定的阀值过程中动力不中断；

(6)AMT控制器模块控制主驱动电机进入自由模式；

(7)AMT控制器模块启动换挡电机正向或反向转动给定圈数后进入空挡，停止旋转；

(8)AMT控制器模块控制主驱动电机降速或升速至目标转速区间；

(9)AMT控制器模块控制主驱动电机进入自由模式，输出零转矩，再次启动换挡电机，正向或反向转动给定圈数后完成进挡；

(10)进档结束后，AMT控制器模块控制输出的转把渐进到实际转把后切换到实际转把控制。