電気自動車用の2つのトランシェを備えた自動機械伝送用コントローラー

要約：電気自動車のギアシフィの低品質と低経済の問題を目指して、新しいタイプの電子的に制御するAMTが提案されました。トランスミッションは、通常のAMTの構造と原理に基づいていました。 DCブラシモーターは、AMTを電子的に制御するセレクアンドシフトギアモーターとして使用されました。したがって、FreescaleのMPC5634マイクロコントローラーが送信コントローラーのハードウェア回路を設計するために選択され、コントローラーのメインプログラムとさまざまなサブノジュールプログラムは、Relintoによって設計されました。データを達成するシリアル通信モジュールBelyeen ECUと電子制御AMTのコントロールを翻訳することが追加されました。コントローラーのgeashiftingのベンチテストは、コントローラーの設計が効率的なシフト操作であり、安定した性能であることを示しています。
キーワード：電気自動車：自動機械伝送（AMT）：通信缶：シフトモーター

現在、電気自動車に適した送信も、電気自動車の研究のホットスポットの1つになっています。電子制御された電気機械的自動変速機は、単純な構造と良好な信頼性の利点のため、電気自動車で広く使用されています。現在、電気自動車のAMTシフト制御技術に関する国際的な研究は、主にギアシフトプロセス制御とシフト法の研究の2つの側面に焦点を当てています。ギアシフトプロセス制御テクノロジーは、運転中の電気自動車のシフトの品質と駆動の滑らかさを決定し、機械的自動変速制御の重要な研究方向の1つであり、シフトモーターは、のBシフト実行パワーソースです。 AMTコントローラー。この研究では、電子制御された機械的な2速オートマチックトランスミッションが提案されています。

AMTコントローラーの仕組み

AMTは、センサー、アクチュエータ、コントローラーの3つの部分で構成される典型的な閉ループ制御システムです。 AMTコントローラーは、センサー信号を受信し、アクチュエータに命令を送信する責任があり、シフトモーターの電流をシフトモーターの出力トルクを制御するフィードバック信号として収集します。 AMTシステムは、図1に示すように機能します。

ドライバーの運転行動によれば、AMTコントローラーは、アクセラレータ信号、モーター速度信号、ブレーキペダル信号、車両速度信号、ギア信号を受信するときに、シフト制御戦略に従って対応するギアシフト操作を実行します。ギア位置信号は、AMTシステムの内部ホールセンサー、車両速度信号、およびモーター速度信号が缶を介して取得して、車両全体の電気リソースの占有を減らし、現在のフィードバック信号はによって取得されます。現在のサンプリングモジュール。

2 AMTコントローラーハードウェアの実装
2.1 MPC5634機能
MPC5634は、AMT制御プログラムのストレージおよび操作要件を満たすために、1.5 MBのフラッシュEEPROMストレージスペースと94 kBのRAMランニングメモリを備えた、米国のフリースケールによって生成された自動車用グレードの32ビットマイクロプロセッサチップです。内部オーバークロッキング機能を備えた組み込みのフェーズロックループハードウェアモジュール、ソフトウェアの実行速度を高速化し、他のデバイスへの電磁干渉を減らし、全体的な動作がより安定しています。
2.2ハードウェアアーキテクチャ
AMTコントローラーの電源モジュールは、MCUおよびさまざまなセンサーのオンボード12V電圧を5Vと3.3Vに変換します。 MCUは、デジタル信号、アナログ信号、パルス信号、缶バスネットワークから車両速度信号、モーター速度信号などを受信します。さまざまなセンサーから収集され、MOSFETドライバーチップが2つのPWM信号出力を実現し、コントロールチップの伝導を制御します。ドライバーチップは、MCUからの弱い電気信号を増幅して、MOSFETチューブを駆動する現在の電気を満たしています。整流および電圧調節は、ギアシフトのために2つのブラシ付きDCモーターを駆動する2つの4つのP型MOSFETで構成されるHブリッジ回路で構成されています。現在の検出モードは、シフトモーター電流の大きさにフィードバックするために使用され、フィードバック信号はハードウェア保護のためにドライバーチップに提供され、他はソフトウェア保護のためにMCUに提供されます。システム全体が同時に。

AMTコントローラーの機能要件から、この記事で設計されたコントローラーハードウェアアーキテクチャを図2に示します。

2.3 AMTハードウェアモジュール設計
AMTコントローラーには、主に電源モジュール、メインコントローラーモジュール、ドライブ回路モジュール、CAN通信モジュール、SCI通信モジュール、現在のサンプリングモジュール、JTACデバッグモジュール、過電流保護モジュールが含まれます。 2.3.1通信回路
MPC5634マイクロコントローラーには、組み込みのMSCANモジュールがあり、CAN20A/Bプロトコルをサポートしています。 AMTコントローラーのCAN通信回路の概略図を図3に示します。

2.3.2モータードライブ回路設計
電子制御電気AMTシステムは、DCブラシモーターをシフトアクチュエーターの電源として使用し、MOSFETは電子スイッチとして使用されます。ここでは、著者は国際整流器IR会社のAUIRFS8403 MOSFETを電子スイッチとして選択します。電子制御されたAMTオプションカラムモーターのドライブニーズを完全に満たします。さらに、シングルチップマイクロコンピューターのピン端にある電気信号出力がチップを直接動作させることができないことを考慮すると、著者はIRのAWIRS2004S DCモーターH-ブリッジ特別ドライバーを使用して、駆動電流を増幅してから駆動することを提案します。電子スイッチのオンオフスイッチング。ここでは、2つのAUIRS2004Sドライバーチップを使用して、ドライブ回路をレイアウトし、メインコントロールチップを介して2つのPWM波を送信し、DCモーターのH-ブリッジドライブ回路の​​4つのMOSFETの切り替えを実現し、前方回転と逆回転とブレーキを実現します。さらに、メインコントロールチップは、ドライバーチップの作業条件の監視を実現できます。モータードライブ回路の​​概略図を図4に示します。

2.3.3現在のサンプリング回路設計
AMTシステムのシフトモーターは、60Wの定格電力、12Vの定格電圧、0.005Ωのサンプリング抵抗、0.025Vのサンプリング抵抗電圧低下、100倍の倍率係数、および電圧信号に対応する電圧信号があります。最大電流は、5V以内のシングルチップマイクロコンピューターのA/D変換範囲に変換されます。 LM358は動作増幅器として選択され、電圧信号が増幅され、シングルチップマイクロコンピューターのAN16ポートとAN17ポートに入力され、現在のサンプリングおよび放出回路はアナログ回路であり、アナロググラウンドとデジタルグラウンドは分離されていますサンプリングの精度を向上させ、位相干渉を回避するために、0Ωの抵抗器を使用してください。現在のサンプリング回路の概略図を図5に、電圧増幅は抵抗R51とR50の比に依存し、コンデンサC48〜C50は高周波ノイズ信号をフィルタリングし、サンプリングの精度を改善するために使用されます。

2.3.4コアシステムボード回路
コアシステムボードは比較的独立したPCBボードで、主に電源部品、クリスタルオシレーター回路、リセット回路、JTAG回路、その他の部品で構成されています。コアシステムボード回路を図6に示します。

AMTコントローラーソフトウェアの実装
AMTコントローラーの制御目標と組み合わせて、AMTコントローラーの制御モードを決定します。
3.1 AMTソフトウェアパーツの全体的な設計
電子制御された電気AMT制御システムのソフトウェア部分はモジュラープログラミングを採用しており、電子制御されたAMT制御システムの主要なプログラムを図7に示します。

EVキーが挿入され、オンギアスイッチがオンになり、制御システムがアクティブになります。まず、割り込みが閉じられ、メインコントロールチップI/0ポート、A/Dモジュール、缶バスモジュール、PWMモジュール、クロックモジュールEEPROM、シリアル通信モジュールが初期化され、完了後に割り込みがオンになります。自動トランスミッションコントロールユニットは、各モジュールのサブシステムが通常のフラグ位置にあるかどうかを検出するために実行され、システムが異常である場合はエラーメッセージを報告し、イグニッションスイッチの開始信号が正常である場合は待機します。
ドライバーがイグニッションスイッチをオンにした後、TCUは最初にシフトレバー位置信号を読み取り、ドライバーの操作の意図が判断され、次にパワーモーターの速度、車両速度、スロットル開口信号などを取得します。バスをかけることができ、事前に形成されたシフト法に従ってギアシフトコントロールを実行します。ギアの変更を完了し、缶のメッセージを送信する条件を満たした後、現在のギア信号は車両制御スクレーパーに送信され、通信が通信されます。
3.2コントロールアルゴリズム設計
システムは、電子制御された電気シフトアクチュエーターをシフトドライブモードとして採用するため、位置決めの精度が低い状況があります。ギアシフトとギアの選択アクション、スムーズで高速のギアシフトの正確な実現を確実にするために、シフトモーターに古典的な比例違い（PD）制御アルゴリズムが採用され、シフト位置センサーの閉ループ制御キャビネットが実現されます。位置センサーフィードバック信号電流
PDアルゴリズムに基づくAMTアクチュエータの制御を図8に示します。

4.実験結果の分析
この論文では、自己設計のAMTコントローラーをベンチでテストし、実際の作業条件下でのシフトモーターの動作を図（9〜11）に示します。

最後に、PWMデューティサイクルが90％の場合、選択されたシフトモーターの作業条件が最も理想的であり、現在の速度はモーター速度テスターに​​よって22ラッド/分で測定されます。図のモーター電流特性曲線から、ドライブ信号波形の上部にモーターバックEMFによって引き起こされるわずかなグリッチ現象があることがわかります。
上記のベンチテストの後、著者は車両の道路試験を実施しました。テスト条件の制限により、ここでは主観的な判断が使用され、シフトプロセスの滑らかさと快適さを確認します。

車両道路テストを通じて、表1に示すように、AMT制御システムのテスト結果が得られます。

無負荷の場合、この調査では、AMT制御システムがシフトアクチュエーターを駆動して、発行された指示に従ってシフト操作を実行できることを確認します。シフトの滑らかさはより優れており、シフトの影響は比較的小さくなります。

5。結論

この研究では、FreescaleのMPC5634メインコントロールチップに基づいて、電気自動車用の2速機械自動トランスミッションコントローラーが設計され、通信機能が追加されました。ベンチテストが検証された後、結果は、コントローラーソフトウェアとハ​​ードウェアが正常に機能することを示しています。シフトモーターは前方と逆に走行し、入力信号のシフト操作をリアルタイムで実行できることを示しています。車両テストでは、電気自動車は運転中にシフトする動作を迅速かつ正確に実現できます。これにより、AMTトランスミッションのシフトへの影響が効果的に減少し、電気自動車のライディング快適性が向上します。この研究の結果は、特定のエンジニアリングの実用的な価値を持つ電気自動車駆動システムのより効率的な動作を実現できます。