一種無離合器AMT控制系統的製作方法

2023-05-24 07:46:51

本實用新型涉及無離合AMT變速器，尤其涉及一種無離合器AMT控制系統。

背景技術：

AMT（Automatic Manual Transmission，電控機械式自動變速箱）是由傳統的手動齒輪機械式變速器改進而來。AMT 融合了AT（自動）和MT（手動）兩種變速裝置的優點，既能實現自動變速功能，又保留了原手動變速器齒輪傳動的效率高、成本低、結構簡單、易於製造等長處。AMT已在傳統商用車上得到廣泛應用。但在現有技術中絕大部分純電動商用車依然採用原始的直驅系統，其爬坡和高速行駛的性能都被削弱。此外，直驅動力系統由於需要採用大扭矩電機，使得動力總成不僅價格高，而且效率低下，制約了純電動商用車的發展。因此，如何精確匹配與調控純電動商用車用AMT裝置，優化其換擋品質，縮短換擋時間，提高換擋穩定性，成為當前亟待解決的技術問題。

專利號為ZL201210510466.7的中國發明專利公開了一種電動汽車控制系統，包括：電機；電機控制器，電機控制器與電機相連，用於對電機進行控制；與電機相連的變速箱；變速箱控制器，變速箱控制器用於對變速箱進行控制以及和電機控制器之間進行通訊；整車控制器，整車控制器分別與電機控制器和變速箱控制器相連，用於向電機控制器和變速箱控制器發送控制指令，並接收來自電機控制器和變速箱控制器的反饋信號。該發明的實施例具有結構簡單、成本低的優點。另外，該控制系統還具有變速箱調速精度高、響應速度快的優點。該發明還提出了一種控制方法。但由於該發明中MCU與TCU之間並不存在連接關係，因此該技術方案中驅動電機模式的切換過程不受TCU控制，換擋過程很大程度上取決於驅動電機的內部控制，極大地制約了換擋品質的進一步提高。

技術實現要素：

為了解決上述現有無離合器AMT控制系統存在的技術缺陷，本實用新型採用的技術方案如下：

一種無離合器AMT控制系統，包括MCU和TCU，所述MCU與所述TCU相連接。

優選的是，包括VCU和BMS，所述VCU分別與所述MCU和所述BMS相連接。

在上述任一方案中優選的是，包括動力電池系統，所述動力電池系統與所述BMS相連接，在所述MCU與所述動力電池系統之間設有高壓配電櫃。

在上述任一方案中優選的是，包括電機和AMT，所述電機分別與所述MCU和所述AMT相連接。

在上述任一方案中優選的是，包括左後輪和右後輪，所述左後輪和右後輪之間通過後橋相連接，所述後橋還與所述AMT相連接。

在上述任一方案中優選的是，包括換擋執行機構。

在上述任一方案中優選的是，所述TCU包括MCU最小系統模塊，所述MCU最小系統模塊設有轉速採集模塊接口，所述轉速採集模塊接口處連接有轉速採集模塊。

在上述任一方案中優選的是，所述轉速採集模塊包括頻率採集子模塊和輸出軸轉速傳感器，所述頻率採集子模塊與所述輸出軸轉速傳感器相連接。

在上述任一方案中優選的是，所述TCU包括位置傳感器採集模塊接口，所述位置傳感器採集模塊接口處連接有位置傳感器採集模塊。

在上述任一方案中優選的是，所述位置傳感器採集模塊包括AD採集子模塊、選檔位置傳感器和換擋位置傳感器，所述AD採集子模塊分別與所述選檔位置傳感器和所述換擋位置傳感器相連接。

在上述任一方案中優選的是，所述TCU包括直流電機驅動模塊接口，所述直流電機驅動模塊接口處連接有直流電機驅動模塊。

在上述任一方案中優選的是，所述直流電機驅動模塊包括第一PWM驅動H橋電路和第二PWM驅動H橋電路、選檔電機和換擋電機，所述第一PWM驅動H橋電路一端與所述直流電機驅動模塊接口相連接，其另一端與所述選檔電機相連接，所述第二PWM驅動H橋電路一端與所述直流電機驅動模塊接口相連接，其另一端與所述換檔電機相連接。

在上述任一方案中優選的是，包括電源，所述電源分別與MCU最小系統模塊、第一PWM驅動H橋電路和第二PWM驅動H橋電路相連接。

在上述任一方案中優選的是，所述電源採用24V直流電源。

在上述任一方案中優選的是，所述TCU包括CAN通信模塊接口，所述CAN通信模塊接口處裝有第一CAN通信模塊。

在上述任一方案中優選的是，包括驅動電機，所述驅動電機與所述第一CAN通信模塊相連接。

在上述任一方案中優選的是，所述CAN通信模塊接口處裝有第二CAN通信模塊。

在上述任一方案中優選的是，所述第二CAN通信模塊與所述VCU相連接。

本實用新型與現有技術相比的有益效果是：本實用新型通過將MCU與TCU之間建立連接關係，解決了現有技術中因驅動電機模式的切換過程不受TCU控制而制約換擋品質進一步提高的技術缺陷，使所述無離合器AMT控制系統在進入換擋過程後，由TCU接管驅動電機控制權，使得驅動電機始終處於扭矩控制模式，TCU將根據換擋過程各階段的邏輯綜合控制驅動電機、選擋電機和換擋電機，實現了優化換擋品質、縮短換擋時間、提高換擋穩定性的技術效果。

附圖說明

圖1為本實用新型的無離合器AMT控制系統的優選實施例的結構框架示意圖；

圖2為本實用新型的無離合器AMT控制系統中的TCU硬體接口布置示意圖。

附圖標記說明：

AMT電控機械式自動變速箱；MCU電機控制器；TCU自動變速箱換擋控制器；VCU整車控制器；BMS電池管理系統；PWM脈衝寬度調製；CAN控制器區域網路。

具體實施方式

為了更好地理解本實用新型，下面結合具體實施例對本實用新型作了詳細說明，但是，顯然可對本實用新型進行不同的變型和改型而不超出後附權利要求限定的本實用新型更寬的精神和範圍。因此，以下實施例是具有示例性的而沒有限制的含義。

本實用新型的無離合器AMT控制系統採用的是無離合器有同步器的AMT構型，變速箱與傳統的MT基本相同，取消了倒擋齒輪，增加了換擋執行機構和TCU，下面結合圖1、2詳細描述所述控制系統的技術方案：

一種無離合器AMT控制系統，包括MCU和TCU，所述MCU與所述TCU相連接。包括VCU和BMS，所述VCU分別與所述MCU和所述BMS相連接。包括動力電池系統，所述動力電池系統與所述BMS相連接，在所述MCU與所述動力電池系統之間設有高壓配電櫃。包括電機和AMT，所述電機分別與所述MCU和所述AMT相連接。包括左後輪和右後輪，所述左後輪和右後輪之間通過後橋相連接，所述後橋還與所述AMT相連接。包括換擋執行機構。所述TCU包括MCU最小系統模塊，所述MCU最小系統模塊設有轉速採集模塊接口，所述轉速採集模塊接口處連接有轉速採集模塊。所述轉速採集模塊包括頻率採集子模塊和輸出軸轉速傳感器，所述頻率採集子模塊與所述輸出軸轉速傳感器相連接。所述TCU包括位置傳感器採集模塊接口，所述位置傳感器採集模塊接口處連接有位置傳感器採集模塊。所述位置傳感器採集模塊包括AD採集子模塊、選檔位置傳感器和換擋位置傳感器，所述AD採集子模塊分別與所述選檔位置傳感器和所述換擋位置傳感器相連接。所述TCU包括直流電機驅動模塊接口，所述直流電機驅動模塊接口處連接有直流電機驅動模塊。所述直流電機驅動模塊包括第一PWM驅動H橋電路和第二PWM驅動H橋電路、選檔電機和換擋電機，所述第一PWM驅動H橋電路一端與所述直流電機驅動模塊接口相連接，其另一端與所述選檔電機相連接，所述第二PWM驅動H橋電路一端與所述直流電機驅動模塊接口相連接，其另一端與所述換檔電機相連接。包括電源，所述電源分別與MCU最小系統模塊、第一PWM驅動H橋電路和第二PWM驅動H橋電路相連接，所述電源採用24V直流電源。所述TCU包括CAN通信模塊接口，所述CAN通信模塊接口處裝有第一CAN通信模塊。包括驅動電機，所述驅動電機與所述第一CAN通信模塊相連接。所述CAN通信模塊接口處裝有第二CAN通信模塊，所述第二CAN通信模塊與所述VCU相連接。

所述AMT是電控機械自動變速箱的簡稱，它是在齒輪變速器基礎上加裝微機控制的自動變速系統。其工作原理是在機械變速箱（手動檔）原有基礎上進行改造，主要改變手動換檔操縱部分。即在總體傳動結構不變的情況下通過加裝微機控制的自動操縱系統來實現換檔的自動化。因此AMT實際上是由一個電腦來控制一個機器人系統來完成選檔動作。AMT的核心技術是微機控制，電子技術及質量將直接決定AMT的性能與運行質量。

所述MCU電機控制器為微控制單元，又稱單片微型計算機(Single Chip Microcomputer )或者單片機，是把中央處理器(Central Process Unit；CPU)的頻率與規格做適當縮減，並將內存(memory)、計數器(Timer)、USB、A/D轉換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅動電路都整合在單一晶片上，形成晶片級的計算機，為不同的應用場合做不同組合控制。諸如手機、PC外圍、遙控器，至汽車電子、工業上的步進馬達、機器手臂的控制等，都可見到MCU的身影。

所述TCU自動變速箱換擋控制器能夠實現車輛自動變速，所述車輛自動變速是汽車電控技術的一個重要組成部分，採用計算機和電力電子驅動技術實現車輛自動變速，能消除駕駛員換檔技術的差異，減輕駕駛員的勞動強度，提高行車安全性，提高車輛的動力性和經濟性。汽車的無級變速系統一般是由無級變速箱CVT(Continuously Variable Transmission)和無級變速箱控制器TCU(Transmission Control Unit)組成。所述TCU的主要功能包括：1）目標檔位(速比)決策：基於駕駛環境和駕駛員識別的策略使車輛經濟型更加，舒適性也得到提高；2）執行機構控制；3）故障診斷；4）故障處理。

所述VCU整車控制器是實現整車控制決策的核心電子控制單元，一般僅新能源汽車配備、傳統燃油車無需該裝置。所述VCU通過採集油門踏板、擋位、剎車踏板等信號來判斷駕駛員的駕駛意圖；通過監測車輛狀態(車速、溫度等)信息，由VCU判斷處理後，向動力系統、動力電池系統發送車輛的運行狀態控制指令，同時控制車載附件電力系統的工作模式；VCU具有整車系統故障診斷保護與存儲功能。

所述BMS電池管理系統是電池與用戶之間的紐帶，主要對象是二次電池，二次電池存在下面的一些缺點，如存儲能量少、壽命短、串並聯使用問題、使用安全性、電池電量估算困難等。電池的性能是很複雜的，不同類型的電池特性亦相差很大。所述電池管理系統（BMS）主要就是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現過度充電和過度放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態。

所述PWM脈衝寬度調製是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。脈衝寬度調製是一種模擬控制方式，其根據相應載荷的變化來調製電晶體基極或MOS管柵極的偏置，來實現電晶體或MOS管導通時間的改變，從而實現開關穩壓電源輸出的改變。這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恆定，是利用微處理器的數位訊號對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術。PWM控制技術以其控制簡單，靈活和動態響應好的優點而成為電力電子技術最廣泛應用的控制方式。