整 車電源供電的整車控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變速控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和直流伺服電機(jī)，所述變速 控制器通過CAN總線與整車控制器連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與整車控制器連接、并通過變速箱的動(dòng) 力輸入軸與變速箱連接，進(jìn)而通過與變速箱連接的驅(qū)動(dòng)橋?yàn)檐囕v提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，直流伺服 電機(jī)1通過伺服驅(qū)動(dòng)器與變速控制器連接、并通過換擋機(jī)構(gòu)與變速箱連接。所述換擋機(jī)構(gòu) 包括與所述直流伺服電機(jī)1連接的傳動(dòng)絲杠2和設(shè)置在該絲杠2上帶螺母的撥叉3,所述 撥叉3通過變速箱內(nèi)的同步器4與變速箱的動(dòng)力輸入軸5連接，變速箱的一擋齒輪和二擋 齒輪設(shè)置在該動(dòng)力輸入軸5上，通過與同步器4嚙合套的嚙合實(shí)現(xiàn)與動(dòng)力輸入軸5的同步 轉(zhuǎn)動(dòng)。所述變速控制器包括微處理器和分別與所述微處理器連接的CAN通信模塊、PWM脈 沖量輸出電路模塊、電壓轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊、故障診斷電路模塊、報(bào)警顯示電路模塊、時(shí)鐘 電路模塊和存儲(chǔ)電路模塊。變速控制器通過CAN通信模塊實(shí)現(xiàn)與整車控制器的數(shù)據(jù)通信， 通過PWM脈沖量輸出電路模塊輸出PWM脈沖，通過電壓轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換， 避免整車電源與變速控制器工作電源的不匹配，使變速控制器工作在一個(gè)穩(wěn)定可行的電壓 下，通過故障診斷電路模塊實(shí)現(xiàn)故障診斷與處理，所述微處理器為具備有64KBSRAM、512KB FLASH、6個(gè)定時(shí)器、3個(gè)SPI、2個(gè)IIC、5個(gè)串口、1個(gè)CAN、3個(gè)12位的ADC、1個(gè)23位DAC、1 個(gè)SDIO接口、1個(gè)FSMC接口以及112個(gè)通用10 口的32位微處理器單片機(jī)，其運(yùn)算速度快， 處理能力強(qiáng)，可有效保障變速控制器快速、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，同時(shí)，有效避免處理器的成本過 尚。
[0025] 所述變速控制器具有智能檢測(cè)換擋間距功能、故障診斷與處理功能。所述智能檢 測(cè)換擋間距功能通過所述PWM脈沖量輸出電路模塊結(jié)合微處理器的內(nèi)置定時(shí)器的計(jì)數(shù)功 能實(shí)現(xiàn)。所述故障診斷與處理功能是由伺服驅(qū)動(dòng)器返回故障信息或由整車控制器發(fā)送車 輛故障信息，并通過故障診斷電路模塊實(shí)現(xiàn)。具體的：換擋前，整車控制器發(fā)送控制信息給 驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使得驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出扭矩為零；換擋時(shí)，整車控制器發(fā)出包括有1擋信息、2擋信 息、自檢測(cè)信息、行車方向擋位信息、電池組故障信息、腳踏板故障信息、電池組電壓信息和 電池組電流信息八個(gè)字節(jié)的換擋信息，1擋信息字節(jié)為1，2擋信息字節(jié)和自檢測(cè)信息字節(jié) 為0時(shí)，表示目標(biāo)擋位為1擋，進(jìn)行掛1擋動(dòng)作；2擋信息字節(jié)為1，1擋信息字節(jié)和自檢測(cè) 信息字節(jié)為〇時(shí)，表示目標(biāo)擋位為2擋，進(jìn)行掛2擋動(dòng)作；自檢測(cè)信息字節(jié)為1，1擋信息字 節(jié)和2擋信息字節(jié)為0時(shí)，表示車輛進(jìn)行自檢測(cè)，進(jìn)行自檢測(cè)動(dòng)作。如表所示
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種純電動(dòng)汽車兩擋機(jī)械式自動(dòng)變速器換擋控制系統(tǒng)，包括整車控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、 變速控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和直流伺服電機(jī)，其特征在于：所述變速控制器通過CAN總線與整 車控制器連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與整車控制器連接、并通過變速箱的動(dòng)力輸入軸與變速箱連接，直 流伺服電機(jī)通過伺服驅(qū)動(dòng)器與變速控制器連接、并通過換擋機(jī)構(gòu)與變速箱連接；所述變速 控制器包括微處理器和分別與所述微處理器連接的CAN通信模塊、PWM脈沖量輸出電路模 塊、電壓轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊、故障診斷電路模塊、報(bào)警顯示電路模塊、時(shí)鐘電路模塊和存儲(chǔ) 電路模塊。
2. 如權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)汽車兩擋機(jī)械式自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)，其特征在于：整 車控制器發(fā)出包括有1擋信息、2擋信息、自檢測(cè)信息、行車方向擋位信息、電池組故障信 息、腳踏板故障信息、電池組電壓信息和電池組電流信息八個(gè)字節(jié)的換擋信息，變速控制器 獲取所述換擋信息，并根據(jù)所述換擋信息通過伺服驅(qū)動(dòng)器控制所述直流伺服電機(jī)調(diào)整擋 位，換擋成功后，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)變速箱按照與換擋后的擋位相匹配的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
3. 如權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)汽車兩擋機(jī)械式自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)，其特征在于：所 述微處理器為具備有64KBSRAM、512KBFLASH、6個(gè)定時(shí)器、3個(gè)SPI、2個(gè)IIC、5個(gè)串口、1 個(gè)CAN、3個(gè)12位的ADCU個(gè)23位DACU個(gè)SDIO接口、1個(gè)FSMC接口以及112個(gè)通用IO 口的32位微處理器。
4. 如權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)汽車兩擋機(jī)械式自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)，其特征在于：所 述變速控制器具有智能檢測(cè)換擋間距功能、故障診斷與處理功能；所述智能檢測(cè)換擋間距 功能通過所述PWM脈沖量輸出電路模塊結(jié)合微處理器的內(nèi)置定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能實(shí)現(xiàn)；所述 故障診斷與處理功能是由伺服驅(qū)動(dòng)器返回故障信息或由整車控制器發(fā)送車輛故障信息，并 通過故障診斷電路模塊實(shí)現(xiàn)。
5. 如權(quán)利要求1~4任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的純電動(dòng)汽車兩擋機(jī)械式自動(dòng)變速器控制 系統(tǒng)，其特征在于：所述變速控制器還連接有急停按鍵和恢復(fù)按鍵。
6. 如權(quán)利要求1~4任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的純電動(dòng)汽車兩擋機(jī)械式自動(dòng)變速器控制 系統(tǒng)，其特征在于：所述換擋機(jī)構(gòu)包括與所述直流伺服電機(jī)連接的傳動(dòng)絲杠和設(shè)置在該絲 杠上帶螺母的撥叉，所述撥叉通過變速箱內(nèi)的同步器與變速箱的動(dòng)力輸入軸連接，變速箱 的一擋齒輪和二擋齒輪設(shè)置在該動(dòng)力輸入軸上。
7. -種純電動(dòng)汽車兩擋機(jī)械式自動(dòng)變速器換擋控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：它 包括如下步驟： 一、車輛啟動(dòng)時(shí)自檢測(cè)： 整車控制器向變速控制器發(fā)出自檢測(cè)指令，變速控制器通過PWM脈沖量輸出電路模塊 向伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出正向PWM脈沖，控制直流伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)，直到直流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)到堵轉(zhuǎn)的 臨界點(diǎn)，伺服驅(qū)動(dòng)器反饋回堵轉(zhuǎn)報(bào)警信息至變速控制器，變速控制器通過內(nèi)置定時(shí)器的計(jì) 數(shù)功能得到伺服驅(qū)動(dòng)器在驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)過程中接受到的脈沖數(shù)，記為第一次脈沖數(shù)， 接著，變速控制器的單片機(jī)再次通過PWM脈沖量輸出電路模塊由IO口向伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā) 出逆向PWM脈沖，并通過單片機(jī)的內(nèi)置定時(shí)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，使直流伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，再次達(dá)到堵 轉(zhuǎn)的臨界點(diǎn)，伺服驅(qū)動(dòng)器再次發(fā)出堵轉(zhuǎn)報(bào)警信息，單片機(jī)接收到堵轉(zhuǎn)報(bào)警信息，記錄第二次 脈沖數(shù)，將兩次的脈沖數(shù)作為以后每次換擋的標(biāo)定 換擋： 首先，整車控制器發(fā)送信息控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出扭矩為零； 變速控制器獲取整車控制器發(fā)出的換擋信息，并反饋一個(gè)確認(rèn)信息給整車控制器表示 已接收到換擋信息； 變速控制器根據(jù)上述標(biāo)定通過PWM脈沖量輸出電路模塊向伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出一定量的PWM脈沖，使伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)輸出一定扭矩，直流伺服電機(jī)帶動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)的傳 動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)一定扭矩，使撥叉將同步器撥動(dòng)至目標(biāo)擋位，伺服驅(qū)動(dòng)器在換擋完成時(shí)向變速 控制器發(fā)出到位信息，提示變速控制器換擋成功； 變速控制器向整車控制器發(fā)出換擋成功信息，整車控制器發(fā)送信息控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 變速箱按照相應(yīng)擋位和與擋位相匹配的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)。
8. 如權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于：在換擋的步驟3)中，當(dāng)同步器與變速 箱主軸上的擋位齒輪發(fā)生干涉時(shí)，直流伺服電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)，同時(shí)伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出堵轉(zhuǎn)警報(bào) 信息至變速控制器，變速控制器記錄下當(dāng)前PWM脈沖量輸出電路模塊向伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出的 PWM脈沖數(shù)，并將程序中該脈沖數(shù)作為全局變量，在以后的每次換擋中將該全局變量作為換 擋所需距離的依據(jù)。
9.如權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于：在自檢測(cè)的步驟1)、步驟2)和換擋的 步驟3)中，直流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，若按下與變速控制器連接的急停按鍵，則直流伺服電 機(jī)停轉(zhuǎn)；當(dāng)直流伺服電機(jī)停轉(zhuǎn)后，若按下與變速控制器連接的恢復(fù)按鍵，則直流伺服電機(jī)恢 復(fù)到上一個(gè)狀態(tài)的位置。
10. 如權(quán)利要求7-9任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的控制方法，其特征在于：所述換擋步驟 2)~4)動(dòng)作在1秒內(nèi)完成。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種純電動(dòng)汽車兩擋機(jī)械式自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)包括整車控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變速控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和直流伺服電機(jī)，通過PWM脈沖數(shù)控制換擋間距，換擋快速、精確、一步到位，有效避免了傳統(tǒng)方法中采用位移傳感器容易受變速箱空間位置制約缺陷；換擋機(jī)構(gòu)采用傳動(dòng)絲杠和帶螺母的撥叉結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單、換擋精確，并且具有自鎖功能；換擋動(dòng)作在1秒內(nèi)完成，換擋時(shí)間短，脈沖定矩，換擋準(zhǔn)確、到位、沖擊小，有效實(shí)現(xiàn)快速、平穩(wěn)地?fù)Q擋；通過更新全局變量的脈沖數(shù)，實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)換擋間距，保障每次換擋的精確性和快速性，解決了換擋機(jī)構(gòu)和變速箱等機(jī)械結(jié)構(gòu)制造誤差所引起的換擋精度不足的問題。
【IPC分類】F16H61-32, F16H61-22, F16H61-12, F16H63-30, F16H61-04
【公開號(hào)】CN104776214
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510153725
【發(fā)明人】鄭紅梅, 丁曙光, 孫俊, 呂旭林, 閆平海, 賈淑敏, 梁超倫, 王薄
【申請(qǐng)人】河南承信齒輪傳動(dòng)有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月2日