전기 자동차 용 두 개의 트랜치로 자동 기계적 변속기 컨트롤러

초록 : 품질이 좋지 않은 문제와 낮은 경제의 기어 변화를 목표로 전자 자동차의 새로운 유형의 전자 제어 AMT가 제안되었습니다. 전송은 정상 AMT의 구조와 원리에 기초했습니다. DC 브러시 모터는 전자 제어 AMT의 선택 및 시프트 기어 모터로 사용되었습니다. 따라서 Freescale의 MPC5634 마이크로 컨트롤러가 전송 컨트롤러의 하드웨어 회로를 설계하기 위해 선택되었으며, 컨트롤러의 주요 프로그램 및 다양한 하위 노드 프로그램은 Relerrinto에 의해 명목상 전자 제어 및 CAN 통신 모듈 및 CAN 통신 모듈의 기본 제어 모드를 설계했습니다. 직렬 통신 모듈링 데이터 변환 Belyeen ECU 및 전자 제어 AMT의 컨트롤을 달성했습니다. 컨트롤러의 geashifting에 대한 벤치 테스트는 컨트롤러의 설계가 효율적인 이동 작업 및 안정적인 성능이 될 수 있음을 나타냅니다.
키워드 : 전기 차량 : 자동 기계적 변속기 (AMT) : CAN COMMUNIC : 시프트 모터

현재 전기 자동차에 적합한 전송은 전기 자동차 연구의 핫스팟 중 하나가되었습니다. 전자 제어 전기 기계적 자동 변속기는 간단한 구조의 장점과 우수한 신뢰성으로 인해 전기 자동차에 널리 사용되었습니다. 현재 전기 자동차의 AMT 시프트 제어 기술에 대한 국제 연구는 주로 기어 시프트 프로세스 제어 및 시프트 법률 연구의 두 가지 측면에 중점을 둡니다. 기어 시프트 프로세스 제어 기술은 운전 중 전기 자동차의 시프트 품질과 구동 원활성을 결정하며 기계적 자동 변속기 제어의 중요한 연구 방향 중 하나이며 시프트 모터는 AMT의 B 시프트 실행 전원 공급원입니다. AMT 컨트롤러. 이 연구에서는 전자 제어 기계식 2 단 자동 변속기가 제안됩니다.

AMT 컨트롤러 작동 방식

AMT는 센서, 액추에이터 및 컨트롤러의 세 부분으로 구성된 일반적인 폐쇄 루프 제어 시스템입니다. AMT 컨트롤러는 센서 신호를 수신하고 액추에이터에 지침을 보내는 동시에 시프트 모터의 전류를 피드백 신호로 수집하여 시프트 모터의 출력 토크를 제어합니다. AMT 시스템은 그림 1과 같이 작동합니다.

운전자의 운전 동작에 따르면 AMT 컨트롤러는 가속기 신호, 모터 속도 신호, 브레이크 페달 신호, 차량 속도 신호 및 기어 신호를 수신 할 때 시프트 제어 전략에 따라 해당 기어 이동 작업을 수행합니다. 기어 위치 신호는 AMT 시스템의 내부 홀 센서에 의해 제공되며, 차량 속도 신호 및 모터 속도 신호는 전체 차량의 전기 자원의 직업을 줄이기 위해 캔을 통해 얻어지며 현재 피드백 신호는 현재 샘플링 모듈.

2 AMT 컨트롤러 하드웨어 구현
2.1 MPC5634 기능
MPC5634는 AMT 제어 프로그램의 저장 및 작동 요구 사항을 충족하기 위해 1.5MB Flash EEPROM 저장 공간과 94KB RAM 달리기 메모리를 갖춘 미국의 Freescale에서 생산하는 자동차 등급 32 비트 마이크로 프로세서 칩입니다. 내부 오버 클로킹 기능을 갖춘 내장 단계 잠금 루프 하드웨어 모듈, 소프트웨어 실행 속도를 높이고 다른 장치에 대한 전자기 간섭을 줄이며 전체 작동이 더 안정적입니다.
2.2 하드웨어 아키텍처
AMT 컨트롤러의 전원 모듈은 MCU 및 다양한 센서의 경우 온보드 12V 전압을 5V 및 3.3V로 변환합니다. MCU는 디지털 신호, 아날로그 신호, 펄스 신호, CAN 버스 네트워크의 차량 속도 신호, 모터 속도 신호 등을 수신하여 다양한 센서에서 수집하여 MOSFET 드라이버 칩 출력 2 개의 PWM 신호를 실현하여 제어 칩의 전도를 제어합니다. 드라이버 칩은 MOSFET 튜브를 구동하는 전류를 충족시키기 위해 MCU의 약한 전기 신호를 증폭시킵니다. 정류 및 전압 조절은 기어 변화를위한 2 개의 브러시 된 DC 모터를 구동하기 위해 4 개의 P 형 MOSFET으로 구성된 H- 브리지 회로로 구성됩니다. 현재 탐지 모드는 시프트 모터 전류의 크기를 피드백하는 데 사용되며 피드백 신호는 하드웨어 보호를 위해 드라이버 칩에 공급되고 다른 하나는 소프트웨어 보호를 위해 MCU에 공급됩니다. 동시에 전체 시스템.

AMT 컨트롤러의 기능적 요구 사항에서 시작 하여이 기사에서 설계된 컨트롤러 하드웨어 아키텍처는 그림 2에 나와 있습니다.

2.3 AMT 하드웨어 모듈 설계
AMT 컨트롤러에는 주로 전원 공급 장치 모듈, 주 컨트롤러 모듈, 드라이브 회로 모듈, CAN 통신 모듈, SCI 통신 모듈, 현재 샘플링 모듈, JTAC 디버그 모듈 및 과전류 보호 모듈이 포함됩니다. 2.3.1 캔 통신 회로
MPC5634 마이크로 컨트롤러에는 내장 MSCAN 모듈이 있으며 Can20A/B 프로토콜을 지원합니다. AMT 컨트롤러의 CAN 통신 회로의 개략도가 그림 3에 나와 있습니다.

2.3.2 모터 드라이브 회로 설계
전자 제어 전기 AMT 시스템은 DC 브러시 모터를 시프트 액추에이터의 전원으로 사용하고 MOSFET은 전자 스위치로 사용됩니다. 여기서 저자는 국제 정류기 IR 회사의 AUIRFS8403 MOSFET을 전자 스위치로 선택합니다. 전자 제어 AMT 옵션 열 모터의 구동 요구를 완전히 충족하십시오. 또한 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 핀 끝에서 전기 신호 출력이 칩을 직접 운전할 수 없다는 점을 고려할 때 저자는 IR의 AWIRS2004S DC Motor H-Bridge 특수 드라이버를 사용하여 구동 전류를 증폭시킨 다음 운전할 것을 제안합니다. 전자 스위치의 온 오프 스위칭. 두 개의 AUIRS2004S 드라이버 칩이 드라이브 회로를 레이아웃하고 메인 제어 칩을 통해 2 개의 PWM 파를 보내고 DC 모터의 H- 브리지 드라이브 회로의 4 개의 MOSFETS를 실현하고 앞으로 회전하고 반전 회전 및 제동을 실현합니다. 모터의 및 과전압, 저전압 및 과전류 보호 기능이 있습니다. "또한 주 제어 칩은 드라이버 칩의 작동 조건 모니터링을 실현할 수 있습니다. 모터 드라이브 회로의 개략도는 그림 4에 나와 있습니다.

2.3.3 현재 샘플링 회로 설계
AMT 시스템의 시프트 모터는 정격 전력, 12V의 정격 전압, 0.005Ω의 샘플링 저항, 0.025V의 샘플링 저항 전압 강하, 확대 계수 100 배 및 전압 신호를 갖는다. 최대 전류는 5V 내의 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 A/D 변환 범위로 변환됩니다. LM358은 작동 증폭기로 선택되며, 전압 신호가 증폭되고 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 AN16 포트 및 AN17 포트에 입력되며, 현재 샘플링 및 방출 회로는 아날로그 회로이며 아날로그 접지 및 디지털 접지는 분리됩니다. 샘플링 정확도를 향상시키고 위상 간섭을 피하기 위해 0Ω 저항으로. 현재 샘플링 회로의 개략도는도 5에서 볼 수 있고, 전압 증폭은 저항 R51 및 R50의 비율에 따라 다르며, 커패시터 C48 ~ C50은 고주파 소음 신호를 필터링하고 샘플링 정확도를 향상시키는 데 사용됩니다.

2.3.4 핵심 시스템 보드 회로
핵심 시스템 보드는 비교적 독립적 인 PCB 보드로, 주로 전원 공급 장치 부품, 크리스탈 오실레이터 회로, 재설정 회로, JTAG 회로 및 기타 부품으로 구성됩니다. 핵심 시스템 보드 회로는 그림 6에 나와 있습니다.

AMT 컨트롤러 소프트웨어 구현
AMT 컨트롤러의 제어 목표와 결합하여 AMT 컨트롤러의 제어 모드를 결정하십시오.
3.1 AMT 소프트웨어 부품의 전반적인 설계
전자 제어 전기 AMT 제어 시스템의 소프트웨어 부분은 모듈 식 프로그래밍을 채택하며 전자 제어 AMT 제어 시스템의 주요 프로그램이 그림 7에 나와 있습니다.

EV 키가 삽입되고 ON 기어 스위치가 켜지고 제어 시스템이 활성화됩니다. 먼저 인터럽트가 닫히고 메인 제어 칩 I/0 포트, A/D 모듈, CAN 버스 모듈, PWM 모듈, 클럭 모듈 EEPROM 및 직렬 통신 모듈이 초기화되고 완료 후 인터럽트가 켜집니다. 자동 변속기 제어 장치는 각 모듈의 서브 시스템이 일반 플래그 위치에 있는지 여부를 감지하고 시스템이 비정상적이면 오류 메시지를보고하고 점화 스위치의 시작 신호가 정상인 경우 대기합니다.
드라이버가 점화 스위치를 켜면 TCU는 먼저 운전 레버 위치 신호를 읽고, 운전자의 조작 의도가 판단 된 다음, 전력 모터의 속도, 차량 속도, 스로틀 개구 신호 등을 얻습니다. 사전 형성 된 시프트 법에 따라 버스를 만들고 기어 변속 제어를 수행합니다. 기어 변경을 완료하고 캔 메시지 전송 조건을 충족 한 후 현재 기어 신호는 CAN 통신을 통해 차량 제어 스크레이퍼로 전송됩니다.
3.2 제어 알고리즘 설계
이 시스템은 전자 제어 전기 시프트 액추에이터를 시프트 드라이브 모드로 채택하므로 위치 정확도가 낮은 상황이 있습니다. 기어 이동 및 기어 선택 동작, 부드럽고 빠른 기어 이동의 정확한 실현을 보장하기 위해 시프트 모터의 폐쇄 루프 제어 캐비닛을 실현하기 위해 고전적인 비례-수위 (PD) 제어 알고리즘이 채택됩니다. 위치 센서 피드백 신호 전류
PD 알고리즘에 기초한 AMT 액추에이터의 제어가도 8에 도시되어있다.

4. 실험 결과 분석
이 논문에서는 자체 디자인 된 AMT 컨트롤러가 벤치에서 테스트되며 실제 작업 조건 하에서 시프트 모터의 작동은 그림 (9 ~ 11)에 나와 있습니다.

마지막으로, PWM 듀티 사이클이 90%인 경우, 선택된 시프트 모터의 작동 조건이 가장 이상적이며 현재 속도는 모터 속도 테스터에 의해 22rad/min으로 측정됩니다. 그림의 모터 전류 특성 곡선에서, 드라이브 신호 파형의 상단에 모터 백 EMF에 의해 발생하는 약간의 글리치 현상이 있음을 알 수 있습니다.
위에서 언급 한 벤치 테스트 후, 다음으로 저자는 차량 도로 테스트를 수행했습니다. 테스트 조건의 한계로 인해 여기에서 주관적인 판단이 사용됩니다.

차량 도로 테스트를 통해, AMT 제어 시스템의 테스트 결과는 표 1에 도시 된 바와 같이 얻어진다.

부하가없는 경우,이 연구는 AMT 제어 시스템이 시프트 액추에이터를 구동하여 발행 된 지침에 따라 시프트 조작을 수행 할 수 있음을 확인합니다. 변화하는 부드러움이 더 좋으며 이동 영향은 비교적 작습니다.

5. 결론

이 연구에서 전기 자동차를위한 2 단 자동 자동 변속기 컨트롤러는 Freescale의 MPC5634 주요 제어 칩을 기반으로 설계되었으며 통신 기능이 추가되었습니다. 벤치 테스트가 확인 된 후 결과는 컨트롤러 소프트웨어와 하드웨어가 정상적으로 작동하고 Shift 모터가 전진하고 역전되며 입력 신호에 대한 시프트 작동을 실시간으로 수행 할 수 있음을 보여줍니다. 차량 테스트에서 전기 자동차는 운전 중 이동 조치를 빠르고 정확하게 인식하여 AMT 전송의 이동 영향을 효과적으로 줄이고 전기 자동차의 라이딩 편의를 향상시킵니다. 이 연구의 결과는 특정 엔지니어링 실질적인 가치를 가진 전기 자동차 구동 시스템의보다 효율적인 운영을 실현할 수 있습니다.