CN104950776B - 一种并联混合动力amt控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种并联混合动力AMT控制系统，包括驱动层和应用层；其中，驱动层包括CAN通信模块、基础模块及故障处理模块；CAN通信模块用于完成基于CAN2.0B、CCP以及UDS协议的通信协议栈；基础模块用于完成基础算法库、电机控制与保护及离合器控制与保护；故障处理模块用于完成故障分析与故障处理功能；应用层用于负责实现系统业务逻辑层面的各项功能，包括信号处理模块与应用功能模块。相比传统AMT控制系统，本发明提供的并联混合动力AMT控制系统引入了HCU、电机、电池及其控制系统等，TCU将与HCU协同控制整个动力与传动系统。

Description

一种并联混合动力AMT控制系统
技术领域：
本发明涉及一种AMT控制系统，具体涉及一种并联混合动力AMT控制系统。
背景技术：
伴随经济的飞速发展，国内外环境、能源等问题日益突出，中国国家政策从宏观上导向汽车行业向新能源方向发展，中央与地方政府分别出台了相关的补贴政策。新能源技术在政策刺激下发展日新月异，相关关键零部件技术，如电机及其控制技术、电池与BMS系统等也都得到了长足的进步，但是混合动力商用车的AMT技术却由于各种原因发展迟滞。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种并联混合动力AMT控制系统。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：
一种并联混合动力AMT控制系统，包括驱动层和应用层；其中，
驱动层包括CAN通信模块、基础模块及故障处理模块；
CAN通信模块用于完成基于CAN2.0B、CCP以及UDS协议的通信协议栈；
基础模块用于完成基础算法库、电机控制与保护及离合器控制与保护；
故障处理模块用于完成故障分析与故障处理功能；
应用层用于负责实现系统业务逻辑层面的各项功能，包括信号处理模块与应用功能模块。
本发明进一步的改进在于，CAN通信模块能够进行单帧、多帧报文的收发。
本发明进一步的改进在于，基础算法库包括基础的控制、滤波算法；电机控制与保护用于完成底层的控制与电机过流、过热；离合器控制与保护用于完成气动离合器执行机构的分离结合控制、离合器滑磨保护及电磁阀保护。
本发明进一步的改进在于，故障分析根据系统运行时系统硬件、通信及运行逻辑方面的反馈与阈值指标进行故障自分析；故障处理完成对应故障的分级处理。
本发明进一步的改进在于，信号处理模块用于CAN报文处理、输入信号处理及输出信号处理。
本发明进一步的改进在于，CAN报文处理根据J1939协议以及HCU与TCU接口通信协议完成对单帧、多帧报文的解包、封包、时序控制以及心跳包的发生与侦测；输入信号处理完成对各输入信号的接收、数字滤波以及定标；输出信号处理完成对各输出信号的饱和处理。
本发明进一步的改进在于，应用功能模块用于自检、自学习、运行模式识别、选换挡控制与同步器保护、离合器控制、降功能控制、发动机与电机保护。
本发明进一步的改进在于，自检用于上电硬件自检、系统初始化及空挡检测；
自学习用于离合器与选换挡自学习；
运行模式识别通过对整车、发动机、HCU、TCU、ABS、刹车油门信号以及混动工作模式的综合评判分析当前的运行模式；
选换挡控制与同步器保护根据HCU指令完成摘挡、选档、换挡操作，如果主箱带同步器，同时根据各档位同步器的同步容量对同步器进行保护；
离合器控制根据HCU指令完成离合器在选换挡期间的接合、分离动作；
降功能控制在系统发生严重故障时对AMT相关功能进行限制，保证最低状态运行；
发动机与电机保护根据当前车辆各项状态、混动模式及HCU选换挡指令要求，综合评判是否会引起发动机超速的问题，通过限制执行完成对发动机与电机的保护。
本发明进一步的改进在于，运行模式分为操作模式、自学习模式与诊断模式。
相对于现有技术，本发明具有如下的优点：
相比传统AMT控制系统，本发明提供的并联混合动力AMT控制系统引入了HCU、电机、电池及其控制系统等，TCU将与HCU协同控制整个动力与传动系统。根据系统的具体情况，首先需要分解控制任务，然后设计TCU与HCU的协同控制接口，最后实现AMT系统承担的控制任务。由于混合动力系统复杂度的提高，系统按不同层级与模块进行设计，同时，系统可靠性与故障处理进行了全面的考虑。
总之，本发明由HCU完成混合动力主逻辑控制，通过CAN对AMT集中控制，由AMT完成相应的控制命令，这样可以提供整体系统的控制可靠性，也为故障追溯和售后服务带来便利性。
附图说明：
图1为本发明并联混合动力AMT控制系统的结构框图。
图2为本发明AMT控制系统的主逻辑结构框图。
图3为本发明AMT控制系统的主任务程序逻辑结构框图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明进行详细描述。
采用本发明并联混合动力AMT控制系统的执行结构选型包括换挡系统、离合器执行机构及AMT机械箱。
其中，换挡系统中考虑选换挡执行效率，AMT选换挡执行机构选用电控电机方案。离合器执行机构考虑技术成熟度，选用气动离合器执行机构。AMT机械箱根据不同的应用工况，可选型单中间轴、双中间轴形式；考虑电机调速调扭性能与转动惯量，可选择同步器或滑套式变速箱。
以下结合实施例对本发明做如下具体说明。
第一步，选型并联混合动力AMT所使用的电控电动选换挡机构、气动离合器执行机构以及AMT机械箱。
第二步，根据附图1建立AMT控制系统的驱动层。
其中，按如下步骤来设计驱动层：1)根据CAN2.0B建立CAN底层驱动系统；2)根据CCP协议建立底层标定系统；3)根据UDS协议建立底层故障诊断系统；4)将系统所使用的控制、滤波、排序等算法按统一接口集成为算法库供其他程序调用；5)根据电控电动选换挡机构的电机性能、机械接口等实现电机基础控制功能，可以使用位移、速度、使能信号对电机进行控制，同时根据相关反馈对电机进行保护；6)根据电控气动离合器执行机构的具体情况实现基础离合器控制功能，可以使用位移、速度、使能信号对离合器进行控制，同时根据相关信号间接实现对高速开关电磁阀的保护。
第三步，根据附图1至3建立AMT控制系统的应用层。
其中，按如下步骤设计应用层：1)系统上电后根据硬件系统的反馈信号进行自检及初始化；2)如果系统进行了断电处理或者K15断电5000ms以上，进行系统关闭处理；3)如果K15上电则进入系统主任务程序处理系统事务；3)进入主任务程序后首先完成主任务初始化；4)调用驱动层算法库对输入信号进行滤波处理，同时对信号进行定标；3)根据J1939完成相关J1939报文的接收处理；4)根据HCU与TCU的接口协议完成相关报文的接收处理，完成HCU心跳包的侦测；5)通过对整车、发动机、HCU、TCU、ABS、刹车油门等信号以及混动工作模式的综合评判分析当前的运行模式。主要工作模式分为操作模式、自学习模式与故障诊断模式；6)操作模式分为N档、R档、D档、故障、缺省模式，可根据HCU指令完成摘挡、选档、换挡、离合器控制等操作，故障模式则会在故障发生时根据DTC列表产生相应的SPN与FMI，同时对故障进行必要的处理，操作模式调用驱动层电机控制与保护功能完成相关选换挡控制，同时如果选用带同步器变速箱，根据同步器性能完成同步器保护，调用驱动层离合器控制与保护功能完成离合器控制，同时根据自学习结果完成离合器滑磨保护控制；7)自学习模式分为自学习、选换挡、故障及缺省模式，离合器自学习模式可根据HCU指令完成离合器完全结合点、滑磨区间、半结合点、完全分离点、空行程区间的学习，选换挡自学习模式可以完成空挡、各选档与挂档位置的学习，故障模式则会在故障发生时根据DTC列表产生相应的SPN与FMI，同时对故障进行必要的处理；8)诊断模式分为诊断处理器、故障与缺省模式，诊断处理器根据UDS协议完成各项诊断命令的处理，故障模式则会在故障发生时根据DTC列表产生相应的SPN与FMI，同时对故障进行必要的处理；9)故障处理器根据故障队列逐条进行处理，并组合可用于DM1报文的故障数组。10)根据执行机构的具体情况对输出控制信号进行饱和输出等处理；11)根据J1939、UDS协议完成相关报文的发送处理；12)完成TCU心跳包的产生，根据HCU与TCU的接口协议完成相关报文的发送处理。

Claims (7)

1.一种并联混合动力AMT控制系统，其特征在于，包括驱动层和应用层；其中，
驱动层包括CAN通信模块、基础模块及故障处理模块；
CAN通信模块用于完成基于CAN2.0B、CCP以及UDS协议的通信协议栈；
基础模块用于完成基础算法库、电机控制与保护及离合器控制与保护；
故障处理模块用于完成故障分析与故障处理功能；
应用层用于负责实现系统业务逻辑层面的各项功能，包括信号处理模块与应用功能模块；
应用功能模块用于自检、自学习、运行模式识别、选换挡控制与同步器保护、离合器控制、降功能控制、发动机与电机保护；
其中，自检用于上电硬件自检、系统初始化及空挡检测；
自学习用于离合器与选换挡自学习；
运行模式识别通过对整车、发动机、HCU、TCU、ABS、刹车油门信号以及混动工作模式的综合评判分析当前的运行模式；
选换挡控制与同步器保护根据HCU指令完成摘挡、选档、换挡操作，如果主箱带同步器，同时根据各档位同步器的同步容量对同步器进行保护；
离合器控制根据HCU指令完成离合器在选换挡期间的接合、分离动作；
降功能控制在系统发生严重故障时对AMT相关功能进行限制，保证最低状态运行；
发动机与电机保护根据当前车辆各项状态、混动模式及HCU选换挡指令要求，综合评判是否会引起发动机超速的问题，通过限制执行完成对发动机与电机的保护。
2.根据权利要求1所述的一种并联混合动力AMT控制系统，其特征在于，CAN通信模块能够进行单帧、多帧报文的收发。
3.根据权利要求1所述的一种并联混合动力AMT控制系统，其特征在于，基础算法库包括基础的控制、滤波算法；电机控制与保护用于完成底层的控制，避免电机出现过流、过热；离合器控制与保护用于完成气动离合器执行机构的分离结合控制、离合器滑磨保护及电磁阀保护。
4.根据权利要求1所述的一种并联混合动力AMT控制系统，其特征在于，故障分析根据系统运行时系统硬件、通信及运行逻辑方面的反馈与阈值指标进行故障自分析；故障处理完成对应故障的分级处理。
5.根据权利要求1所述的一种并联混合动力AMT控制系统，其特征在于，信号处理模块用于CAN报文处理、输入信号处理及输出信号处理。
6.根据权利要求5所述的一种并联混合动力AMT控制系统，其特征在于，CAN报文处理根据J1939协议以及HCU与TCU接口通信协议完成对单帧、多帧报文的解包、封包、时序控制以及心跳包的发生与侦测；输入信号处理完成对各输入信号的接收、数字滤波以及定标；输出信号处理完成对各输出信号的饱和处理。
7.根据权利要求1所述的一种并联混合动力AMT控制系统，其特征在于，运行模式分为操作模式、自学习模式与诊断模式。
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