Resumen: Apunta a los problemas de mala calidad y baja economía del cambio de vehículo eléctrico, se propuso el nuevo tipo de AMT de control electrónico. La transmisión se basó en la estructura y el principio de la AMT normal. El motor de cepillo de CC se utilizó como un motor de engranaje de cambio selecto y de cambio de AMT de control electrónico. Por lo tanto, el microcontrolador MPC5634 de Freescale fue seleccionado para diseñar el circuito de hardware del controlador de transmisión, y el programa principal y varios programas de sub-nódulos del controlador fueron diseñados por Relerrinto el modo de control básico de control de forma electrónica y el módulo de comunicación CAN y la lata comunicante. Se agregaron el módulo de comunicación en serie que logra los datos que traduce la ECU de Belyen y el controlador del AMT de control electrónico. Las pruebas de banco de Geashifting del controlador indican que el diseño del controlador puede ser una operación de cambio eficiente y un rendimiento estable.
Palabras clave: Vehículo eléctrico: transmisión mecánica automática (AMT): Comunicación puede: motor de cambio
En la actualidad, las transmisiones adecuadas para vehículos eléctricos también se han convertido en uno de los puntos calientes en la investigación de vehículos eléctricos. La transmisión automática mecánica eléctrica controlada electrónicamente se ha utilizado ampliamente en vehículos eléctricos debido a sus ventajas de estructura simple y buena confiabilidad. En la actualidad, la investigación internacional sobre la tecnología de control de cambios de AMT de los vehículos eléctricos se centra principalmente en dos aspectos: control de procesos de cambio de engranajes e investigación de leyes de turno. La tecnología de control del proceso de cambio de engranajes determina la calidad del cambio y la suavidad de la conducción de los vehículos eléctricos durante la conducción, y es una de las instrucciones de investigación importantes del control de transmisión automática mecánica, y el motor de cambio es la fuente de alimentación de ejecución de cambio B que afecta el rendimiento de Controlador AMT. En este estudio, se propone una transmisión automática mecánica de dos velocidades controlada electrónicamente.
Cómo funciona el controlador AMT
AMT es un sistema de control de circuito cerrado típico, que consta de tres partes: sensor, actuador y controlador. El controlador AMT es responsable de recibir la señal del sensor y enviar instrucciones al actuador, mientras recoge la corriente del motor de cambio como señal de retroalimentación para controlar el par de salida del motor de cambio. El sistema AMT funciona como se muestra en la Figura 1.
Según el comportamiento de conducción del conductor, el controlador AMT realiza operaciones de cambio de engranaje correspondientes de acuerdo con la estrategia de control de cambios cuando recibe la señal del acelerador, la señal de velocidad del motor, la señal del pedal del freno, la señal de velocidad del vehículo y la señal de engranaje. La señal de posición del engranaje es proporcionada por el sensor de la sala interna del sistema AMT, la señal de velocidad del vehículo y la señal de velocidad del motor se obtienen a través de la lata para reducir la ocupación de los recursos eléctricos de todo el vehículo, y la señal de retroalimentación actual se obtiene por El módulo de muestreo actual.
Implementación de hardware del controlador de 2 AMT
2.1 características MPC5634
MPC5634 es un chip de microprocesador de 32 bits de grado automotriz producido por Freescale en los Estados Unidos, con un espacio de almacenamiento EEPROM Flash de 1,5 MB y 94 kb RAM RMEME Memoria para cumplir con los requisitos de almacenamiento y operación de los programas de control AMT; El módulo de hardware de bucle de fase incorporado, con función de overclocking interna, acelerar la velocidad de ejecución del software, reducir la interferencia electromagnética a otros dispositivos y la operación general es más estable.
2.2 Arquitectura de hardware
El módulo de potencia del controlador AMT convierte el voltaje de 12 V en el tablero a 5V y 3.3V para el MCU y varios sensores. La MCU recibe señales digitales, señales analógicas, señales de pulso, señales de velocidad del vehículo de las redes de bus de bus, señales de velocidad del motor, etc. recolectadas de varios sensores para realizar la salida del chip del controlador MOSFET dos señales PWM para controlar la conducción del chip de control. El chip del controlador amplifica la señal eléctrica débil de la MCU para cumplir con la corriente que conduce el tubo MOSFET. La regulación de rectificación y voltaje consiste en un circuito de puente H que consta de dos cuatro mosfets de tipo P para conducir dos motores de CC cepillados para el cambio de engranaje. El modo de detección actual se utiliza para retroalimentar la magnitud de la corriente del motor de cambio, y la señal de retroalimentación se suministra al chip del controlador para la protección de hardware y el otro al MCU para la protección del software, a fin de cumplir con los requisitos estáticos y dinámicos del sistema completo al mismo tiempo.
A partir de los requisitos funcionales del controlador AMT, la arquitectura de hardware del controlador diseñada en este artículo se muestra en la Figura 2.
2.3 diseño de módulos de hardware AMT
Los controladores AMT incluyen principalmente el módulo de fuente de alimentación, el módulo del controlador principal, el módulo de circuito de accionamiento, el módulo de comunicación CAN, el módulo de comunicación SCI, el módulo de muestreo de corriente, el módulo de depuración JTAC y el módulo de protección contra sobrecorriente. 2.3.1 CUIRO DE COMUNICACIÓN CAN CAN
El microcontrolador MPC5634 tiene un módulo MSCAN incorporado y admite el protocolo Can20a/B. El esquema del circuito de comunicación CAN del controlador AMT se muestra en la Figura 3.
2.3.2 Diseño del circuito de accionamiento del motor
El sistema AMT eléctrico controlado electrónicamente utiliza el motor de cepillo de CC como fuente de alimentación del actuador de cambio, y el MOSFET se usa como interruptor electrónico, aquí el autor elige el AUIRFS8403 MOSFET de la compañía internacional Rectifier IR como el interruptor electrónico, que puede el interruptor electrónico, que puede satisfacer completamente las necesidades de accionamiento del motor de columna opcional AMT controlado electrónicamente. Además, teniendo en cuenta que la salida de la señal eléctrica en el extremo del pasador del microcomputador de un solo chip no puede conducir directamente el chip a funcionar, el autor propone utilizar el controlador especial de puente H-puente de CC de IR para amplificar la corriente de conducción y luego conducir el Inmisión de encendido del interruptor electrónico. Aquí se usan dos chips de controlador AuIRS2004S para diseñar el circuito de transmisión, enviar dos ondas PWM a través del chip de control principal, darse cuenta de la conmutación de cuatro MOSFETS del circuito de accionamiento de puente H del motor DC, realice la rotación hacia adelante y hacia atrás y frené hacia atrás del motor, y también tiene funciones de protección de sobrecarga, subtensión y sobrecorriente ". Además, el chip de control principal puede realizar el monitoreo de la condición de trabajo del chip del controlador. El esquema del circuito de accionamiento del motor se muestra en la Figura 4.
2.3.3 Diseño de circuito de muestreo de corriente
El motor de cambio del sistema AMT tiene una potencia nominal de 60W, un voltaje nominal de 12V, una resistencia de muestreo de 0.005Ω, una caída de voltaje de resistencia de muestreo de 0.025V, un factor de aumento de 100 veces y una señal de voltaje correspondiente a la La corriente máxima se convierte en el rango de conversión A/D del microcomputador de un solo chip dentro de 5V. LM358 se selecciona como un amplificador operativo, la señal de voltaje se amplifica y se ingresa al puerto AN16 y al puerto AN17 del microcomputador de chips de una sola bicicleta, y el circuito de muestreo y liberación de corriente es un circuito analógico, y la tierra analógica y la tierra digital están aislados con una resistencia de 0Ω para mejorar la precisión del muestreo y evitar la interferencia de fase. El diagrama esquemático del circuito de muestreo de corriente se puede ver en la Figura 5, la amplificación de voltaje depende de la relación de las resistencias R51 y R50, y los condensadores C48 ~ C50 se utilizan para filtrar señales de ruido de alta frecuencia y mejorar la precisión del muestreo.
2.3.4 Circuito de placa del sistema central
La placa del sistema central es una placa PCB relativamente independiente, que se compone principalmente de la parte de la fuente de alimentación, circuito del oscilador de cristal, circuito de reinicio, circuito JTAG y otras partes. El circuito de placa del sistema de núcleo se muestra en la Figura 6.
Implementación del software del controlador AMT
Combinado con los objetivos de control del controlador AMT, determine el modo de control del controlador AMT.
3.1 Diseño general de la parte del software AMT
La parte del software del sistema de control AMT eléctrico controlado electrónicamente adopta una programación modular, y el programa principal del sistema de control AMT controlado electrónicamente se muestra en la Figura 7.
Se inserta la tecla EV, el interruptor de engranaje encendido se enciende y el sistema de control se activa. Primero, la interrupción está cerrada, y el puerto I/0 del chip de control principal, el módulo A/D, el módulo de bus CAN, el módulo PWM, el módulo de reloj EEPROM y el módulo de comunicación serie se inicializan, y la interrupción se enciende después de la finalización. La unidad de control de transmisión automática funciona para detectar si el subsistema de cada módulo está en la posición normal del indicador, informa un mensaje de error si el sistema es anormal y espere la señal de inicio del interruptor de encendido si es normal.
Después de que el conductor enciende el interruptor de encendido, la TCU primero lee la señal de posición de la palanca de cambio, según la cual se juzga la intención de operación del conductor, y luego obtiene la velocidad, la velocidad del vehículo, la señal de apertura del acelerador, etc. del motor de alimentación a través del motor Can Bus, y lleva a cabo el control del cambio de marcha de acuerdo con la ley de cambio preformulada. Después de completar el cambio de engranaje y cumplir con las condiciones para enviar mensajes de lata, la señal de engranaje actual se envía al raspador de control del vehículo a través de la comunicación de la lata.
3.2 Diseño de algoritmo de control
El sistema adopta un actuador de desplazamiento eléctrico controlado electrónicamente como el modo de transmisión de cambio, por lo que existe una situación en la que la precisión de posicionamiento es baja. Para garantizar la realización precisa de las acciones de cambio de engranaje y selección de engranajes, se adopta el algoritmo de control de engranaje suave y rápido, se adopta el algoritmo de control clásico de diferencial proporcional (PD) para que el motor de cambio de circuito cerrado del sensor de posición de cambio y la corriente de retroalimentación del sensor de posición
El control del actuador AMT basado en el algoritmo PD se muestra en la Figura 8.
4. Análisis de resultados experimentales
En este documento, el controlador AMT autodesignado se prueba en un banco, y la operación del motor de cambio en las condiciones de trabajo reales se muestra en la Figura (9 ~ 11).
Finalmente, cuando el ciclo de trabajo PWM es del 90%, la condición de trabajo del motor de cambio seleccionado es la más ideal, y el probador de velocidad del motor mide la velocidad de corriente para que sea 22RAD/min. A partir de la curva característica de la corriente del motor en la figura, se puede encontrar que hay un ligero fenómeno de falla causado por el EMF del motor en la parte superior de la forma de onda de la señal de accionamiento.
Después de la prueba de banco mencionada anteriormente, el autor realizó a continuación una prueba de carretera de vehículos. Debido a las limitaciones de las condiciones de prueba, el juicio subjetivo se usa aquí para confirmar la suavidad y la comodidad del proceso de cambio.
A través de la prueba de carretera del vehículo, se obtienen los resultados de la prueba del sistema de control AMT, como se muestra en la Tabla 1.
En el caso de No carga, este estudio verifica que el sistema de control AMT puede impulsar el actuador de cambio para realizar la operación de cambio de acuerdo con las instrucciones emitidas. La suavidad del cambio es mejor, y el impacto del cambio es relativamente pequeño.
5. Conclusión
En este estudio, se diseñó un controlador de transmisión automático mecánico de dos velocidades para vehículos eléctricos en base al chip de control principal MPC5634 de Freescale, y se agregó la función de comunicación. Después de que la prueba de banco verifica, los resultados muestran que el software del controlador y el hardware funcionan normalmente, el motor de cambio se ejecuta hacia adelante y hacia atrás, y puede realizar la operación de cambio para la señal de entrada en tiempo real. En la prueba del vehículo, el vehículo eléctrico puede darse cuenta de manera rápida y precisa de la acción de cambio durante la conducción, lo que reduce efectivamente el impacto de cambio de la transmisión AMT y mejora la comodidad de conducción del vehículo eléctrico. Los resultados de esta investigación pueden realizar la operación más eficiente del sistema de accionamiento de vehículos eléctricos, que tiene cierto valor práctico de ingeniería.
