CN110696630B - 兼容自动挡和手动挡电动汽车的控制系统及方法 - Google Patents

兼容自动挡和手动挡电动汽车的控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种兼容自动挡和手动挡电动汽车的控制系统及方法。它利用一套整车控制器VCU分别实现手动挡电动汽车和自动挡电动汽车的控制。上电后，检测是否连接自动挡档位操纵机构信号，手动挡档位操纵机构，判断车辆的驾驶模式；在确定车辆的驾驶模式后，以相应的驾驶模式控制车辆运行；所述车辆驾驶模式是手动挡操控驾驶模式或自动挡操控驾驶模式。在进行车辆改装时，只要换装对应离合及档位操纵机构，系统能进行自动识别，按相应工作模式控制，无需更新VCU软、硬件，实现便捷换装。

Description

兼容自动挡和手动挡电动汽车的控制系统及方法
技术领域
本发明属于车辆控制技术，具体涉及一种自动挡和手动挡电动汽车的控制系统，特别是一种兼容自动挡电动汽车和手动挡电动教练车的控制技术。
背景技术
为了节能减排，有文献介绍了一种基于电动汽车的驾校教练车及其控制方法[专利号：2018110115315]。将自动挡电动汽车改造为手动挡操纵的电动汽车，用在驾校教练车上。其方法是将自动挡换档操纵机构(器)更换为手动挡档位操纵机构(器)，加装含传感器的离合踏板，VCU可根据不同档位和离合行程信息，模拟手动挡的扭矩输出。
现有的自动挡电动汽车改造为手动挡教练车时，通常在换装换档操纵机构的同时更换VCU控制系统，这样需要两套不同VCU控制系统，更换成本高，另外现有自动挡电动汽车改造为手动挡电动汽车后，用户也可能需求恢复为自动挡，在两套不同VCU控制系统之间的更换，操作复杂，成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车的控制装置及方法，利用一套控制系统实现对自动挡电动汽车控制系统和手动挡电动汽车的控制系统的兼容，及其控制方法。
本发明的技术方案之一：一种兼容自动挡和手动挡电动汽车的装置及方法，它包括：
整车控制器VCU，用于接收手动挡驾驶信号，自动驾驶信号，判断车辆的驾驶模式；发出控制信号，在确定车辆的驾驶模式，以相应的驾驶模式控制车辆行驶；
和，具有传感器的离合踏板：向整车控制器发送手动离合器的踏板信号；
和，手动挡档位操纵机构：向整车控制器发送手动挡档位信号；
或，自动挡档位操纵机构：向整车控制器发送自动挡档位信号；
所述车辆驾驶模式是手动挡驾驶模式或自动挡驾驶模式，
所述整车控制器的I/O接口包括离合踏板传感器信号接口，手动挡档位操纵机构信号接口和自动挡档位操纵机构信号接口。
利用一套整车控制器VCU及软件，实现在不同的自动挡和手动挡电动车辆上的应用。
进一步优选技术特征是：整车控制器VCU，还用于在确定车辆的驾驶模式后，检测并诊断相应驾驶模式的故障。
整车控制器VCU的故障诊断一方面可以减少更换时间，线路连接的缺陷，同时保证行车的安全。
进一步优选技术特征是：它还包括：
高压电池控制系统：用于接收整车控制器的指令，启动或停止高压电池控制系统；
电机控制系统：用于接收整车控制器的指令，启动或停止电机控制系统。
该系统特别是用于自动挡电动车与手动挡电动车，特别是手动挡电动教练车。
本发明的技术方案之二：一种兼容自动挡和手动档电动汽车的控制方法，上电后，检测是否连接自动挡档位操纵机构信号，手动挡档位操纵机构，确定车辆的判断车辆的驾驶模式；发出控制信号，在确定车辆的驾驶模式，以相应的驾驶模式控制车辆行驶；所述车辆驾驶模式是手动挡驾驶模式或自动挡驾驶模式。
进一步优选技术特征是：上电后，检测是否连接自动挡档位操纵机构信号，如检测到连接自动挡档位操纵机构信号，则进入自动挡驾驶模式；
如没有检测到自动挡档位操纵机构信号，检测是否连接手动挡档位操纵机构信号，如检测到连接手动挡档位操纵机构信号，则进入手动挡驾驶模式，
进一步优选技术特征是：在进入自动挡驾驶模式之前，检测是否存在自动挡档位操纵机构信号故障，如检测没有自动挡档位操纵机构信号故障，则进入自动挡驾驶模式ready状态；如检测存在自动挡档位操纵机构信号故障，则进入自动挡驾驶模式非ready状态。
进一步优选技术特征是：在进入手动挡驾驶模式之前，检测是否存在手动挡档位操纵机构信号故障，如检测没有手动挡档位操纵机构信号故障，则进入手动挡驾驶模式ready状态；如检测存在手动挡档位操纵机构信号故障，则进入手动挡驾驶模式非ready状态。
该控制系统可以兼容手动挡电动教练车和自动挡电动汽车操纵控制需求，降低车辆在自动挡、手动挡技术改造时的成本和时间,实现一车两用。
合理和充分的利用车辆资源。本发明的控制系统在检测到加装含传感器的机械离合踏板和含传感器的手动换档操纵器时，可以实现手动挡操纵控制模式，同样在检测到自动挡操纵器时，可以实现自动挡操纵控制模式。在手动挡操纵模式下，对离合和手动换档操纵器进行诊断，并处理故障，且自动屏蔽自动换档操纵器故障。在自动挡操纵模式下，对自动换档操纵器故障进行诊断，并处理故障，且自动屏蔽离合和手动换挡操纵机构故障。对用户来说，只要换装对应离合及档位操纵机构，系统能进行自动识别控制，按相应工作模式控制，无需更新VCU软、硬件，实现便捷换装。
附图说明
图1自动档时VCU连接外部系统示意图。
图2手动档时VCU连接外部系统示意图。
图3系统的控制流程图。
图4手动挡模式ready后系统控制流程图。
图5自动挡模式ready后的系统控制流程图。
具体实施方式
本实施例的控制系统是针对自动挡电动车与手动挡电动教练车控制系统的具体实施方式。
如图1，2所示，整车控制器VCU100包括通信接口101(串行接口)，通过CAN与高压电池控制系统200，及电机控制系统300，仪表系统400之间实现通信信号传输；VCU的硬件I/O接口102以及电源接口103,包括离合踏板传感器信号接口1021，手动挡档位操纵机构信号接口1022和自动挡档位操纵机构信号接口1023；具体的，VCU接口中有3个针脚分别为12V正极、接地、5V信号接口可与含传感器的机械离合相连接，有9个针脚分别为12V正极、接地、“N”“R”“1”“2”“3”“4”“5”7个5V信号接口可与手动挡档位操纵机构的传感器相连接，有5个针脚分别为12V正极、接地、“N”“R”“D”3个5V信号接口可与自动挡档位操纵机构的传感器相连接。
在进行车辆改装时，更换换挡操作机构后，依据自动挡或手挡车辆的换挡操作机构传感器的电连接关系相应与整车控制器VCU的I/O接口连接，完成硬件的连接，实现一套整车控制器VCU不同的车辆的应用。
如图3所示，驾驶员启动车辆控制过程如下：
上电后，检测是否连接自动挡档位操纵机构信号，手动挡档位操纵机构，确定车辆的判断车辆的驾驶模式；发出控制信号，在确定车辆的驾驶模式，以相应的驾驶模式控制车辆行驶；所述车辆驾驶模式是手动挡驾驶模式或自动挡驾驶模式。
车辆上电后，VCU检测到连接了自动挡档位操纵器时，按自动挡方式运行故障诊断，且不显示、不处理手动挡操纵机构和离合器诊断故障。若检测存在自动挡档位操纵器信号故障，则系统车辆置于非ready状态，显示自动挡操纵器故障；若不存在，则按自动挡操纵模式运行车辆。
上电后，检测是否连接自动挡档位操纵机构信号，如检测到连接自动挡档位操纵机构信号，则进入自动挡驾驶模式；
如没有检测到自动挡档位操纵机构信号，检测是否连接手动挡档位操纵机构信号，如检测到连接手动挡档位操纵机构信号，则进入手动挡驾驶模式。
VCU检测到连接了手动挡档位操纵器时，按手动挡方式运行故障诊断，且不显示、不处理自动挡操纵机构诊断故障。若检测存在手动挡档位操纵器信号故障中时，车辆置于非ready状态，显示手动挡操纵器故障。若不存在，则按手动挡操纵模式运行车辆。
当确认完车辆按手动或自动挡方式运行模式后，有ready请求且检测高压电池包控制系统及电机控制系统的ready授权后，进入ready。
车辆上电后，VCU若均未检测到自动挡档位操纵器和手动挡档位操纵器连接时，则车辆置于非ready状态，向仪表发送信息时其显示“未检测到档位操纵器”。
上述上电后，VCU的检测诊断可以避免硬件更换时，连线的错误包括是否检测到手动挡的档位信号及离合器信号，自动挡的档位信号。
自动挡档位操纵机构、手动挡档位操纵机构、机械离合踏板传感器信号线可与VCU的硬件I/O接口分别连接，三者的正、负极供电线连接VCU的供电接口。这些传感器信号I/O接口不可共用，以便VCU可以针对这上述三种装置进行连接检测(检测到信号)、信号故障检测(信号电压异常、信号丢失)。(注：检测到信号与信号丢失区别在于前者只要在一定时间检测到信号即可，后者为检测到信号后，出现连续或不连续丢失。)
行驶过车中车辆控制方法：
如图4所示，当车辆在手动挡运行模式下ready后，检测手动挡档位操纵器信号故障。如果手动挡档位操纵器存在故障，则请求下高压电，并且显示手动换挡操纵机构故障。在收到下高压电请求后，如果高压电池和电机控制控制系统均许可，则系统结束ready状态；否则等待1分钟后，结束ready状态。
如果手动挡档位操纵器无故障，继续检测离合器是否连接和信号故障。如果未检测离合器信号或信号故障，则车辆处于限速运行状态，并显示离合器故障。
如果无手动挡档位操纵器和离合器相关故障，则车辆依据离合和档位信息输出驱动控制扭矩。
如图5所示，当车辆在自动挡运行模式下ready后，检测自动挡档位操纵器信号故障，如果存在故障，则请求下高压电，并且显示手动换挡操纵机构故障。在收到下高压电请求后，如果高压电池和电机控制系统均许可，则系统结束ready状态；否则等待1分钟后，结束ready状态。
如果无自动挡档位操纵器相关故障，则车辆依据自动挡档位信息输出驱动控制扭矩。
需要说明的是本发明不仅仅适用于电动教练车，也适用于其他的自动挡和手动挡的电动车辆。

Claims (7)

1.兼容自动挡和手动挡电动汽车的控制系统，其特征在于它包括：
整车控制器，用于接收手动挡驾驶信号，自动挡驾驶信号，判断车辆的驾驶模式；发出控制信号，在确定车辆的驾驶模式，以相应的驾驶模式控制车辆行驶；
和，具有传感器的离合踏板：向整车控制器发送离合器的踏板信号；
和，手动挡档位操纵机构：向整车控制器发送手动挡档位信号；
或，自动挡档位操纵机构：向整车控制器发送自动挡档位信号；
所述车辆驾驶模式是手动挡驾驶模式或自动挡驾驶模式；
所述整车控制器的I/O接口包括离合踏板传感器信号接口，手动挡档位操纵机构信号接口和自动挡档位操纵机构信号接口；
在进行车辆改装时，更换换挡操作机构后，依据自动挡或手挡车辆的换挡操作机构传感器的电连接关系相应与整车控制器VCU的I/O接口连接，包括自动挡档位操纵机构、手动挡档位操纵机构、机械离合踏板传感器信号线与整车控制器的硬件I/O接口分别连接；完成硬件的连接，实现一套整车控制器VCU不同的车辆的应用。
2.如权利要求1所述一种兼容自动挡和手动挡电动汽车的控制系统，其特征在于：
整车控制器，还用于在确定车辆的驾驶模式后，检测并诊断相应驾驶模式的故障；车辆上电后，VCU检测到连接了自动挡档位操纵器时，按自动挡方式运行故障诊断，且不显示、不处理手动挡操纵机构和离合器诊断故障；VCU检测到连接了手动挡档位操纵器时，按手动挡方式运行故障诊断，且不显示、不处理自动挡操纵机构诊断故障。
3.如权利要求1所述一种兼容自动挡和手动挡电动汽车的控制系统，其特征在于：它还包括：
高压电池控制系统：用于接收整车控制器的指令，启动或停止高压电池控制系统；
电机控制系统：用于接收整车控制器的指令，启动或停止电机控制系统。
4.一种基于权利要求1所述兼容自动挡和手动挡电动汽车的控制系统的控制方法，其特征是：
上电后，检测是否连接自动挡档位操纵机构，手动挡档位操纵机构，判断车辆的驾驶模式，发出控制信号；确定车辆的驾驶模式，以相应的驾驶模式控制车辆行驶；所述车辆驾驶模式是手动挡操纵驾驶模式或自动挡操纵驾驶模式。
5.如权利要求4所述一种兼容自动挡和手动挡电动汽车的控制方法，其特征是：
上电后，检测是否连接自动挡档位操纵机构信号，如检测到连接自动挡档位操纵机构信号，则进入自动挡驾驶模式；
如没有检测到自动挡档位操纵机构信号，检测是否连接手动挡档位操纵机构信号，如检测到连接手动挡档位操纵机构信号，则进入手动挡驾驶模式。
6.如权利要求5所述兼容自动挡和手动挡电动汽车的控制方法，其特征是：在进入自动挡驾驶模式之前，检测是否存在自动挡档位操纵机构信号故障，如检测没有自动挡档位操纵机构信号故障，则进入自动挡驾驶模式ready状态；如检测存在自动挡档位操纵机构信号故障，则进入自动挡驾驶模式非ready状态。
7.如权利要求5所述兼容自动挡和手动挡电动汽车的控制方法，其特征是：在进入手动挡驾驶模式之前，检测是否存在手动挡档位操纵机构信号故障，如检测没有手动挡档位操纵机构信号故障，则进入手动挡驾驶模式ready状态；如检测存在手动挡档位操纵机构信号故障，则进入手动挡驾驶模式非ready状态。
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