專利名稱：一種混合動力整車控制以及amt集成式控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種整車控制系統(tǒng)以及AMT集成式控制器尤其是一種混合動力整車控制系統(tǒng)以及AMT集成式控制器。
背景技術(shù)：
整車控制系統(tǒng)是整車的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，它是圍繞CAN總線網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)。整車控制器通過CAN總線網(wǎng)絡(luò)分別與輔助動力單元電子控制器(APU-ECU)、電機控制器(MCU)、信息顯示數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAQ)相連，構(gòu)成分布式控制網(wǎng)絡(luò)。整車控制器(VMS， vehicle management Syetem)，即動力總成控制器。是整個汽車的核心控制部件，它采集加速踏板信號、制動踏板信號及其他部件信號，并做出相應(yīng)判斷后，控制下層的各部件控制器的動作，驅(qū)動汽車正常行駛。作為汽車的指揮管理中心，動力總成控制器主要功能包括 驅(qū)動力矩控制、制動能量的優(yōu)化控制、整車的能量管理、CAN網(wǎng)絡(luò)的維護和管理、故障的診斷和處理、車輛狀態(tài)監(jiān)視等，它起著控制車輛運行的作用。因此VMS的優(yōu)劣直接影響著整車性能。電動汽車整車控制器(Vehicle Controller)是電動汽車整車控制系統(tǒng)的核心部件，它對汽車的正常行駛，再生能量回收，網(wǎng)絡(luò)管理，故障診斷與處理，車輛的狀態(tài)與監(jiān)視等功能起著關(guān)鍵的作用。與各部件控制器的動態(tài)控制相比，整車控制器屬于管理協(xié)調(diào)型控制。 整個車輛系統(tǒng)采用一體化集成控制與分布式處理的車輛控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，各部件都有獨立的控制器，整車控制器對整個系統(tǒng)進行能量管理及各部件的協(xié)調(diào)控制。為滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換量大，實時性、可靠性要求高的特點，整個分布式控制系統(tǒng)之間采用CAN總線進行通訊。AMT手自一體式變速器與AT變速器有著本質(zhì)的不同，它沒有采用復(fù)雜的行星齒輪組，它的變速齒輪組與手動變速器的一樣，采用的是常咬合斜齒齒輪組的形式。它相當于在手動變速器的基礎(chǔ)上，增加了一套電控離合器系統(tǒng)來解決擋位切換的問題，實現(xiàn)自動換擋的所有功能。從結(jié)構(gòu)可以看出，它的傳動效率是與手動變速器一樣的，遠高于AT變速器，因此它的經(jīng)濟性要比常規(guī)AT變速器高很多。由于換擋的智能化，AMT手自一體式變速器的經(jīng)濟性優(yōu)于手動變速器。手動變速器是完全人為操作的，經(jīng)濟性的好壞，與駕駛技術(shù)關(guān)系重大。除了真正的高手，普通駕駛員很難將操作做到最精準。而AMT手自一體式變速器的擋位切換是電控的，ECU會根據(jù)最合理的工況切換擋位，從而實現(xiàn)比大多數(shù)人開手動擋車型更省油。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種混合動力整車控制以及AMT集成式控制系統(tǒng)，所述的整車控制以及AMT集成式控制系統(tǒng)是指將整車的控制管理系統(tǒng)VMS與AMT控制器集成在一個模塊上，即在一塊控制器硬件上實現(xiàn)二者的控制功能。三電機式AMT控制器為混合動力系統(tǒng)的能量分配執(zhí)行機構(gòu)，所以把這個一體化硬件單元仍然稱之為整車控制單元VCU?；旌蟿恿ο到y(tǒng)是指前輪驅(qū)動采用發(fā)動機+手自一體變速器(AMT)作為驅(qū)動，后輪驅(qū)動采用了后輪驅(qū)動電機和減速/差速器構(gòu)成的電動后橋，前后輪共同組成了全輪驅(qū)動混合動力系統(tǒng)?；旌蟿恿ο到y(tǒng)的電子控制系統(tǒng)有4個電子控制單元組成，它們分別是發(fā)動機管理系統(tǒng) (EMS) E⑶，后橋驅(qū)動電機控制器MCU，監(jiān)控動力電池狀態(tài)的電池管理單元BMS，和負責(zé)協(xié)調(diào)各部件控制單元的整車電控單元VCU。各控制器組成分布式的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，通過CAN總線傳遞信息，實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。整車管理系統(tǒng)VMS處于分布式控制網(wǎng)絡(luò)的核心，將各個部件的信息匯總，結(jié)合司機操作指令和駕駛意圖，執(zhí)行相應(yīng)的算法后生成控制命令，通過CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)布到各個子部件和子系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對各個子部件和子系統(tǒng)的控制。它不面向?qū)嵨锊考?，而是以各部件控制器為控制對象，屬于上層控制；VCU通過CAN與各部件控制器間進行實時的信息交換，同時還接受來自司機的各種操作命令。因此整車控制器軟件控制算法需要具備以下功能
(一)司機駕駛意圖的識別；
(二)整車工作模式判斷；
(三)整車能量管理、混合動力多動力源的功率分配；
(四)整車網(wǎng)絡(luò)通訊管理以及故障診斷、儀表驅(qū)動；
(五)三電機式AMT控制。a)司機駕駛意圖的識別
混合動力系統(tǒng)控制器根據(jù)司機的各種駕駛指令和各部件狀態(tài)信息進行駕駛意圖的識別，從而給定車輛驅(qū)動轉(zhuǎn)矩要求。根據(jù)車速或驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速和油門踏板的位置，查MAP圖，得到司機對動力系統(tǒng)的扭矩需求。b)整車工作模式判斷
整車控制系統(tǒng)VCU需對各動力系統(tǒng)工作模式進行判斷，并在條件滿足時進行模式間的平滑轉(zhuǎn)換，保證系統(tǒng)安全可靠的運行。c)整車能量管理、混合動力多動力源的功率分配
包括在混合動力系統(tǒng)各種工作模式下，通過CAN網(wǎng)絡(luò)向子部件控制系統(tǒng)發(fā)送控制指令，以及控制動力切換和分配裝置執(zhí)行器，分配和控制發(fā)動機、蓄電池、電動機、發(fā)電機的輸出功率。其控制目標是達到車輛大部分運行工況下，整車動力性、發(fā)動機的經(jīng)濟性和排放性、蓄電池SOC和使用壽命、動力系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率、動力總成部件的可靠性綜合達到最優(yōu)。d)整車網(wǎng)絡(luò)通訊管理以及故障診斷、儀表驅(qū)動
VCU根據(jù)采集的各種信號以及通過CAN獲取的各個控制器的工作狀態(tài)，進行故障診斷并進行故障處理。當V⑶檢測電機、蓄電池等各部件的電流、溫度等狀態(tài)發(fā)生異常，整車控制器做故障處理，采取保護措施，進入跛行狀態(tài)等。e)三電機式AMT控制
VMS根據(jù)混合動力系統(tǒng)的工作模式，控制三電機式AMT的離合器的分離或接合動作，控制換檔器處于低檔位或高檔位，包括控制包括選當器、離合器到達目標位置判斷，換擋時機判定，AMT電機動作序列按動作時序解碼，離合器位置過渡控制模塊。


圖1混合動力整車控制以及AMT集成式控制系統(tǒng)的模塊示意圖。
具體實施例方式實施例一
停車及起步停車時，發(fā)動機及后輪驅(qū)動電機均處于停止工作狀態(tài)。如果有起動車輛意愿，則混合動力整車控制器VCU根據(jù)電池管理系統(tǒng)BCM的狀態(tài)，如果電池電量水平低于某限值(該限值通過行車標定確定最終合理值)則混合動力整車控制器VCU控制發(fā)動機控制器 ECU起動發(fā)動機，發(fā)動機將動力傳遞給AMT，VCU控制AMT選擇合適的檔位，將動力傳遞給前輪半軸，驅(qū)動前輪帶動車輛前進或者后退；如果電池SOC在某限值以上(實驗標定確定)，則 VCU控制電機控制器MCU，驅(qū)動電機，將電機動力傳遞給后輪減速差速器，然后再傳遞給后輪半軸驅(qū)動后輪，從而車輛前進或者倒退。因此當電池電量正常時，該車使用電動車起步， 不僅充分利用了電機的低速范圍好的扭矩特性，而且大大方便了駕駛操作和起動平順性。實施例二
低速電機驅(qū)動v⑶檢測到車速低于某一設(shè)定車速(如30km/h)且電池電量水平正常， 則VCU控制ECU停止發(fā)動機，控制MCU驅(qū)動電機，使用電機動力驅(qū)動后輪；若電池虧電，則 VCU控制ECU和使發(fā)動機工作和同時控制AMT，使用前驅(qū)模式。實施例三
高速發(fā)動機驅(qū)動當VCU檢測到車速高于某一設(shè)定車速，起動發(fā)動機，待發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后VCU根據(jù)當前車速及工況選擇合適的檔位，之后VCU控制MCU逐漸減小電機輸出功率直至為零，實現(xiàn)有低速電驅(qū)動到高速發(fā)動機驅(qū)動的平順過渡。之后則采用發(fā)動機驅(qū)動車輛高速行駛，發(fā)揮了發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速范圍較好的輸出扭矩特性。實施例四
低速四輪驅(qū)動模式當駕駛員通過操作手柄選擇四驅(qū)模式時，VCU會檢測當前工況，如果滿足進入四輪驅(qū)動模式的條件，則進入四驅(qū)模式。在低速四輪驅(qū)動模式下，VCU控制起動發(fā)動機，同時向MCU發(fā)送命令使電機工作，實現(xiàn)前輪發(fā)動機+AMT和后輪電機的四輪驅(qū)動。實施例五
高速充電模式當車輛高速行駛而蓄電池組SOC較低時，控制AMT狀態(tài)為離合器接合， 換檔器掛高檔，電動機不供電驅(qū)動車輛，發(fā)動機除單獨驅(qū)動車輛外，帶動勵磁發(fā)電機發(fā)電， 向蓄電池組充電。實施例六
再生制動當踩下剎車踏板，汽車處于再生制動模式，VCU控制電機處于發(fā)電模式，將車輛的機械能轉(zhuǎn)換為電能存儲到動力電池回收。實施例七
電驅(qū)動系統(tǒng)故障跛行模式當發(fā)電機、電動機、蓄電池組等電驅(qū)動系統(tǒng)部件發(fā)生故障時，車輛可單獨由發(fā)動機驅(qū)動。三電機式AMT控制系統(tǒng)根據(jù)行駛工況，自動實現(xiàn)高低檔換檔行駛。
權(quán)利要求
1.一種混合動力整車控制以及AMT集成式控制系統(tǒng)，其特征是整車控制以及AMT集成式控制系統(tǒng)是指將整車的控制管理系統(tǒng)VMS與AMT集成在一個模塊上，即在一塊控制器硬件上實現(xiàn)二者的控制功能，混合動力系統(tǒng)是指前輪驅(qū)動采用發(fā)動機+手自一體變速器 (AMT)作為驅(qū)動，后輪驅(qū)動采用了后輪驅(qū)動電機和減速/差速器構(gòu)成的電動后橋，前后輪共同組成了全輪驅(qū)動混合動力系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合動力整車控制以及AMT集成式控制系統(tǒng)，其特征是混合動力系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)有4個電子控制單元組成，它們分別是發(fā)動機管理系統(tǒng) (EMS) E⑶，后橋驅(qū)動電機控制器MCU，監(jiān)控動力電池狀態(tài)的電池管理單元BMS，和負責(zé)協(xié)調(diào)各部件控制單元的整車電控單元V⑶，各控制器組成分布式的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，通過CAN總線傳遞信息，實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合動力整車控制以及AMT集成式控制系統(tǒng)，其特征是 VCU通過CAN與各部件控制器間進行實時的信息交換，同時還接受來自司機的各種操作命令，VCU由下列功能模塊組成司機駕駛意圖的識別；整車工作模式判斷；整車能量管理、混合動力多動力源的功率分配；整車網(wǎng)絡(luò)通訊管理以及故障診斷、儀表驅(qū)動；三電機式AMT控制包括選當器、離合器到達目標位置判斷，換擋時機判定，AMT電機動作序列按動作時序解碼，離合器位置過渡控制模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合動力整車控制以及AMT集成式控制系統(tǒng)，其特征是 通過CAN網(wǎng)絡(luò)向子部件控制系統(tǒng)發(fā)送控制指令，以及控制動力切換和分配裝置執(zhí)行器，分配和控制發(fā)動機、蓄電池、電動機、發(fā)電機的輸出功率，其控制目標是達到車輛大部分運行工況下，整車動力性、發(fā)動機的經(jīng)濟性和排放性、蓄電池SOC和使用壽命、動力系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率、動力總成部件的可靠性綜合達到最優(yōu)。
全文摘要
一種混合動力整車控制以及AMT集成式控制系統(tǒng)是將整車的控制管理系統(tǒng)VMS與AMT控制系統(tǒng)集成在一個模塊上，即在一塊控制器硬件上實現(xiàn)二者的控制功能?；旌蟿恿ο到y(tǒng)的電子控制系統(tǒng)有4個電子控制單元組成，它們分別是發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS)ECU，后橋驅(qū)動電機控制器MCU，監(jiān)控動力電池狀態(tài)的電池管理單元BMS，和負責(zé)協(xié)調(diào)各部件控制單元的整車電控單元VCU。各控制器組成分布式的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，通過CAN總線傳遞信息，實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。
文檔編號B60W20/00GK102259647SQ20111013431
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者張虹, 楊國偉, 陳超 申請人:深圳市海博瑞德汽車技術(shù)有限公司