一種驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)及換擋控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)及換擋控制方法，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、輸入軸、扭轉(zhuǎn)減震器、自動(dòng)變速器、傳動(dòng)軸、主減速器和集成控制單元；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與扭轉(zhuǎn)減震器的一端通過(guò)花鍵連接，所述扭轉(zhuǎn)減震器的另一端與自動(dòng)變速器的輸入軸通過(guò)花鍵連接；所述自動(dòng)變速器的輸出軸通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸的一端連接，所述傳動(dòng)軸的另一端通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與主減速器連接；本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)扭轉(zhuǎn)減震器直接跟自動(dòng)變速箱連接，減輕了換擋過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸帶來(lái)?yè)p傷，同時(shí)減少因換擋沖擊帶來(lái)的換擋失敗率。本發(fā)明縮短換擋時(shí)間，消除了動(dòng)力沖劑和換擋不暢的現(xiàn)象，降低設(shè)備的磨損，提高了電動(dòng)汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和平順性。
【專利說(shuō)明】
一種驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)及換擋控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于汽車動(dòng)力傳動(dòng)研究領(lǐng)域，具體涉及驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成 系統(tǒng)及換擋控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國(guó)內(nèi)電動(dòng)車輛傳動(dòng)系統(tǒng)多采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的方式，很多上市的純電動(dòng) 公交車采用了大功率大轉(zhuǎn)矩的直驅(qū)電機(jī)。采用這種驅(qū)動(dòng)方式雖然降低了對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)匹配設(shè) 計(jì)的難度，但是卻極大提高了對(duì)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的投入，在這種場(chǎng)合應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)存在體積 大、重量重、利用效率低、驅(qū)動(dòng)控制器有效容量利用率低等種種弊端，浪費(fèi)能源嚴(yán)重影響了 電動(dòng)車輛的推廣應(yīng)用。再者現(xiàn)有電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分析和應(yīng)用表明，在配置AMT變速箱系統(tǒng) 的電動(dòng)汽車上，如果繼續(xù)采用與采用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛類似的換擋規(guī)律，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般存 在換擋不順暢、同步器磨損過(guò)快、動(dòng)力沖擊較大的不良現(xiàn)象。
[0003] 從國(guó)際研發(fā)的方向來(lái)看，受到車輛空間限制和使用環(huán)境的約束，汽車要求電機(jī)驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)有更高的性能，體積重量比密度更高，耐受環(huán)境溫度范圍更高(冷卻液入口溫度>105 °C)，能經(jīng)受高強(qiáng)度的振動(dòng)以及成本更低等。為滿足以上嚴(yán)格甚至苛刻的要求，車用電機(jī)驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可以歸納為永磁化、數(shù)字化和集成化。
[0004] 純電動(dòng)客車傳動(dòng)系統(tǒng)中采用了永磁同步電機(jī)PMSM加機(jī)械式自動(dòng)變速箱AMT組成的 一體化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，不僅降低了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)優(yōu)化了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力利用效率，使得動(dòng) 力系統(tǒng)匹配更加合理，特別是高速性，爬坡性得到提高，從而使整車效率利用率提高，加速 時(shí)間縮短。采用PMSM+AMT-體化驅(qū)動(dòng)方式和使用傳統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)方式相比，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于 電機(jī)總體效率利用率的情況，配置了一體化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，對(duì)于電機(jī)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)特性 形成了連續(xù)高效區(qū)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 雖然異步電機(jī)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)新能源車輛上還有較多的應(yīng)用，但是永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 的比例已經(jīng)很高，從歷年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的比重從59%下降到了 25%，而 永磁電機(jī)的比例是從2011年的37 %穩(wěn)步增長(zhǎng)到了2013年的74% (PMSM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更是從11 % 增長(zhǎng)到49% )，其增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯。在國(guó)外電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占有絕對(duì) 的優(yōu)勢(shì)，比例高達(dá)達(dá)到87 %。由此可見(jiàn)，永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要 發(fā)展趨。
[0006] PMSM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的全域效率優(yōu)化和動(dòng)態(tài)響應(yīng)是影響電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題，是目 前國(guó)外研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，永磁電機(jī)具有效率高、比功率大等優(yōu)點(diǎn)，采用矢量控制的變頻調(diào)速 系統(tǒng)，可使其具有寬廣的調(diào)速范圍。近年來(lái)，各大廠商除了在PMSM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行深入 研究之外，對(duì)于電動(dòng)汽車用PMSM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制研究也進(jìn)行了廣泛研究。但對(duì)PMSM+AMT研 究幾乎是空白的。
[0007] 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于PMSM+AMT-體化電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的需求量極大，但由于缺乏自主知 識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)，高效高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的PMSM+AMT-體化控制技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展電動(dòng)汽車的 瓶頸。
[0008] 由于PMSM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具備低速恒轉(zhuǎn)矩，高速恒功率的特性，而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和功率曲 線隨著轉(zhuǎn)速的變化是拋物線式的，所以在PMSM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與ΑΜ? 1配合上，必須進(jìn)一步研究電機(jī) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與AMT變速器的換擋規(guī)律與換擋方法，發(fā)揮PMSM優(yōu)勢(shì)，縮短換擋時(shí)間，消除動(dòng)力沖 擊和換擋不暢現(xiàn)象，降低同步器磨損情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題提供一種驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng) 及換擋控制方法。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)電 機(jī)、輸入軸、扭轉(zhuǎn)減震器、自動(dòng)變速器、傳動(dòng)軸、主減速器和集成控制單元；
[0011] 所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與扭轉(zhuǎn)減震器的一端通過(guò)花鍵連接，所述扭轉(zhuǎn)減震器的另 一端與自動(dòng)變速器的輸入軸通過(guò)花鍵連接;所述自動(dòng)變速器的輸出軸通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸 的一端連接，所述傳動(dòng)軸的另一端通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與主減速器連接；
[0012] 所述集成控制單元包括整車控制器VCU、一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)ID⑶、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制 器MCU和變速器控制器TCU;
[0013] 所述整車控制器VCU用于綜合車輛的能源部件和車輛狀態(tài)判斷車輛的行駛性能， 整車控制器VCU分別與加速踏板、制動(dòng)踏板、汽車檔位和電源系統(tǒng)電連接，并將車輛行駛狀 態(tài)、車速、目標(biāo)需求驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力和保護(hù)狀態(tài)信息，通過(guò)CAN總線廣播或者定向發(fā)送給一體 化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU;
[0014]所述一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)ID⑶分別與整車控制器VCU、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU和變速 器控制器TCU電連接，用于綜合來(lái)自整車控制器VCU、變速器控制器TCU和驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器 MCU的信息，并對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU和變速器控制器TCU的工作進(jìn)行協(xié)調(diào)控制；
[0015] 所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU與驅(qū)動(dòng)電機(jī)電連接，用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作；
[0016] 所述變速器控制器T⑶與自動(dòng)變速器電連接，用于控制自動(dòng)變速器的工作。
[0017] 上述方案中，所述自動(dòng)變速器包括輸入軸、輸出軸、第一換擋齒輪、第二換擋齒輪、 第三換擋齒輪、一檔嚙合套、二三檔嚙合套、一檔齒輪中間軸、二檔齒輪中間軸和三檔齒輪 中間軸；
[0018] 所述第三換擋齒輪與輸入軸固定連接，所述第一換擋齒輪、第二換擋齒輪和第三 換擋齒輪通過(guò)軸承配合套在所述輸出軸上;所述第一換擋齒輪的下方與一檔齒輪中間軸嚙 合，所述一檔齒輪中間軸、二檔齒輪中間軸、三檔齒輪中間軸同軸固定連接，所述第二換擋 齒輪與二檔齒輪中間軸嚙合，所述第三換擋齒輪與三檔齒輪中間軸嚙合；
[0019] 所述一檔嚙合套安裝在所述第一換擋齒輪和第二換擋齒輪之間，一檔嚙合套通過(guò) 花鍵與輸出軸移動(dòng)副連接，所述二三檔嚙合套安裝在所述第二換擋齒輪和第三換擋齒輪之 間，二三檔嚙合套通過(guò)花鍵與輸出軸移動(dòng)副連接。
[0020] 上述方案中，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為永磁同步電機(jī)。
[0021] -種根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)的換擋控制方法，包括摘擋 準(zhǔn)備模式、無(wú)載荷摘擋模式、主動(dòng)跟隨同步模式、無(wú)載荷掛擋模式和驅(qū)動(dòng)力恢復(fù)加載模式； [0022]所述摘擋準(zhǔn)備模式的過(guò)程主要是通過(guò)一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；當(dāng)準(zhǔn)備 換擋工作結(jié)束之后，集成系統(tǒng)進(jìn)行所述無(wú)載荷摘擋模式，所述無(wú)載荷摘擋模式的動(dòng)作是在 一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU與整車控制器VCU協(xié)調(diào)指揮下，具體由驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU和變速 器控制器TCU執(zhí)行;摘擋過(guò)程完成之后進(jìn)行主動(dòng)跟隨同步模式，所述主動(dòng)跟隨同步模式對(duì)驅(qū) 動(dòng)電機(jī)PMSM進(jìn)行目標(biāo)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使得新?lián)Q檔位的嚙合齒輪轉(zhuǎn)速能夠盡快達(dá)到同步狀態(tài);所 述無(wú)載荷掛擋模式用于輸出電機(jī)零慣量模式指令和電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)掛擋模式 選通指令和；當(dāng)掛擋完成之后進(jìn)入所述驅(qū)動(dòng)力恢復(fù)加載模式，所述驅(qū)動(dòng)力恢復(fù)加載模式是 通過(guò)對(duì)PMSM轉(zhuǎn)矩的控制來(lái)完成。
[0023] 上述方案中，所述摘擋準(zhǔn)備模式具體為:所述摘擋準(zhǔn)備模式的過(guò)程主要是通過(guò)一 體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU實(shí)現(xiàn)，一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU輸入為整車控制器VCU的駕駛員踏 板信號(hào)、方向盤信號(hào)、車速信號(hào)和S0C信號(hào)，變速器控制器TCU的換擋準(zhǔn)備信號(hào)、當(dāng)前擋位信 號(hào)、目標(biāo)擋位信號(hào)和換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和電機(jī)溫度信 號(hào)，通過(guò)這些信息的匯總，一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)ID⑶與整車控制器VCU進(jìn)行信息預(yù)置，為換 擋提供有效條件準(zhǔn)備，同時(shí)一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU的無(wú)載荷轉(zhuǎn) 矩指令值進(jìn)行計(jì)算并存儲(chǔ)，將變速器控制器TCU摘擋命令進(jìn)行預(yù)置。
[0024] 上述方案中，所述無(wú)載荷摘擋模式具體為：
[0025] 一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)ID⑶將摘擋信息同時(shí)發(fā)送到整車控制器VCU，使整車控制器 VCU獲知當(dāng)前驅(qū)動(dòng)模式為摘擋模式，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU將會(huì)直接響應(yīng)一體化動(dòng)力控制系統(tǒng) IDCU的調(diào)節(jié)指令;一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU將提前計(jì)算的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU無(wú)載荷目標(biāo) 轉(zhuǎn)矩發(fā)送到驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU，使得驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器Μ⑶立即向零慣量轉(zhuǎn)矩目標(biāo)逼近;一 體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU將換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)摘擋模式指令預(yù)置指令發(fā)送到變速器控制器TCU， 等待驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU的驅(qū)動(dòng)電機(jī)慣量模擬轉(zhuǎn)矩調(diào)整到位；
[0026]驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU系統(tǒng)接受到一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU發(fā)送的卸載轉(zhuǎn)矩指令之 后，按照預(yù)定的控制算法進(jìn)行轉(zhuǎn)矩的調(diào)整。
[0027] 上述方案中，所述主動(dòng)跟隨同步模式具體為：
[0028] 首先從變速器控制器T⑶得到下一步的換擋速比，從而給出驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器Μ⑶驅(qū) 動(dòng)電機(jī)PMSM的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU通過(guò)上一步的車速和此時(shí)的車速計(jì)算車 輛行駛狀態(tài)，根據(jù)變速器控制器TCU計(jì)算的目標(biāo)轉(zhuǎn)速、目標(biāo)擋位結(jié)合驅(qū)動(dòng)電機(jī)PMSM系統(tǒng)的動(dòng) 力輸出特性對(duì)目標(biāo)擋位進(jìn)行修正獲得最終的擋位輸出，從而修正驅(qū)動(dòng)電機(jī)PMSM的目標(biāo)轉(zhuǎn) 速，并將最終的擋位發(fā)送到變速器控制器TCU，PMSM的目標(biāo)轉(zhuǎn)速發(fā)送到驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU， 驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU在此前已經(jīng)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)速控制，并以變速器控制器TCU給定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn) 行調(diào)整，獲得一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU的目標(biāo)轉(zhuǎn)速之后，結(jié)合車速反饋進(jìn)一步進(jìn)行修正從 而迅速達(dá)到理想的同步轉(zhuǎn)速條件。
[0029] 上述方案中，所述無(wú)載荷掛擋模式具體為：
[0030]當(dāng)一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU檢測(cè)到PMSM的轉(zhuǎn)速值調(diào)節(jié)誤差達(dá)到預(yù)設(shè)范圍時(shí)，首先 根據(jù)前一步的預(yù)置無(wú)載荷平衡轉(zhuǎn)矩對(duì)PMSM進(jìn)行轉(zhuǎn)矩調(diào)整，并觸發(fā)模式切換指令，使驅(qū)動(dòng)電 機(jī)由轉(zhuǎn)速閉環(huán)模式切換到零慣量轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制模式;驅(qū)動(dòng)電機(jī)接收到指令以后，切換到轉(zhuǎn) 矩閉環(huán)模式控制模式，要求切換過(guò)程中系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定，而且切換結(jié)束以后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)仍 保持調(diào)速結(jié)束時(shí)的轉(zhuǎn)速值;與此同時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)根據(jù)車速、當(dāng)前擋位的反饋對(duì)慣量轉(zhuǎn)矩 進(jìn)行微調(diào)，TCU接收到IDCU的換擋指令之后，根據(jù)換擋要求選題換擋伺服電機(jī)并開通相應(yīng)的 擋位繼電器進(jìn)行換擋，同時(shí)對(duì)掛擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)，待達(dá)到目標(biāo)位置后進(jìn)入到保 持模式。
[0031 ]上述方案中，所述驅(qū)動(dòng)力恢復(fù)加載模式具體為：
[0032] 一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU根據(jù)當(dāng)前車速和整車控制器VCU要求的參考輸出轉(zhuǎn)矩設(shè) 定最終轉(zhuǎn)矩輸出值，同時(shí)根據(jù)當(dāng)前自動(dòng)變速器AMT的速比和電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩確定PMSM的輸出 轉(zhuǎn)矩的恢復(fù)曲線，并發(fā)送到MCU系統(tǒng)，PMSM接收到目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令和加載變化率之后，在原來(lái) 的空載轉(zhuǎn)矩基礎(chǔ)上進(jìn)行加載，達(dá)到VCU指定輸出轉(zhuǎn)矩之后，MCU的輸出就直接過(guò)渡到整車行 駛模式，在這期間TCU系統(tǒng)保持狀態(tài)不變。
[0033]上述方案中，還包括對(duì)最佳動(dòng)力性換擋規(guī)律和最佳經(jīng)濟(jì)性換檔規(guī)律的計(jì)算；
[0034]最佳動(dòng)力性換擋規(guī)律的計(jì)算如下：
[0035]欲保證動(dòng)態(tài)狀態(tài)下最佳的動(dòng)力性能，應(yīng)該以相鄰兩檔加速度曲線交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車速 作為動(dòng)力性換檔點(diǎn)，即需要滿足：
1)
[0037]式中，u-電動(dòng)汽車最高車速，t_電動(dòng)汽車加速時(shí)間；
[0038]根據(jù)汽車行駛方程式，在η檔時(shí)有：
2)·
[0040]聯(lián)立式(1)和式(2)便可求得最佳動(dòng)力性換檔點(diǎn)Ua;
[0041 ]式中，δη-傳動(dòng)系統(tǒng)回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，m-電動(dòng)汽車的總質(zhì)量，Tq-發(fā)動(dòng)機(jī)特性，i。-主減速器速比，i gn_變速器η檔的傳動(dòng)比，tit-傳動(dòng)系統(tǒng)效率，r-車輪的滾動(dòng)半徑，g-重力加速 度，Cd_空氣阻力系數(shù)，滾動(dòng)阻力系數(shù)，A-迎風(fēng)面積，ua-最佳動(dòng)力性換檔點(diǎn)；
[0042]最佳經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律：
[0043] 純電動(dòng)汽車的所有能量均來(lái)自于動(dòng)力電池，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能以 驅(qū)動(dòng)車輛。從能量的消耗角度分析，汽車行駛過(guò)程中電池的能量主要用來(lái)消除汽車的行駛 阻力以及熱量的耗散，若電池儲(chǔ)存的總的能量為W，則有：
[0044] W · qb · % · Πτ= EF · L 3)
[0045] 式中，EF-一汽車行駛過(guò)程中受到的所有外界阻力之和；
[0046] L一一電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程；
[0047] nb一一動(dòng)力電池組的效率；
[0048] ne一一驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器的效率；
[0049] ητ--傳動(dòng)系統(tǒng)效率。
[0050] 本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)扭轉(zhuǎn)減震器直接跟 自動(dòng)變速箱連接，減少驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸跟自動(dòng)變速箱輸入軸的直接連接，緩沖了在生產(chǎn)過(guò) 程或裝配過(guò)程中產(chǎn)生的誤差，避免了讓驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸與自動(dòng)變速箱輸入軸產(chǎn)生直接的硬性 鏈接，從而保護(hù)了驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸跟自動(dòng)變速箱輸入軸，減輕了驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸與自動(dòng)變速箱輸 入軸裝配過(guò)程產(chǎn)生的同軸度誤差，造成自動(dòng)變速箱噪音大的原因，同時(shí)減輕了換擋過(guò)程中 產(chǎn)生的沖擊對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸帶來(lái)?yè)p傷，同時(shí)減少因換擋沖擊帶來(lái)的換擋失敗率。本發(fā)明采用 一體化集成設(shè)計(jì)，配合永磁同步電機(jī)精確轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩控制方法和先進(jìn)的整車控制策略，實(shí)現(xiàn) 了國(guó)內(nèi)最為先進(jìn)的PMSM+AMT-體化驅(qū)動(dòng)方式，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明高效高動(dòng)態(tài)響應(yīng)，縮 短換擋時(shí)間，消除了動(dòng)力沖劑和換擋不暢的現(xiàn)象，降低設(shè)備的磨損，提高了電動(dòng)汽車動(dòng)力 性、經(jīng)濟(jì)性和平順性。
【附圖說(shuō)明】
[0051] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0052] 圖2為本發(fā)明一實(shí)施方式所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)整體框架示 意圖；
[0053] 圖3為本發(fā)明一實(shí)施方式所述無(wú)載荷摘擋模式控制框架示意圖；
[0054]圖4為本發(fā)明一實(shí)施方式所述主動(dòng)跟隨同步模式控制框架示意圖；
[0055] 圖5為本發(fā)明一實(shí)施方式所述無(wú)載荷掛擋模式控制框架示意圖；
[0056] 圖6為本發(fā)明一實(shí)施方式所述驅(qū)動(dòng)力恢復(fù)加載模式控制框架示意圖。 圖7為根據(jù)式2)繪制出的百分之百油門下的各檔加速度一一車速曲線圖； 圖8為的上半部分是電機(jī)效率特性圖，下半部分為相同轉(zhuǎn)速下不同檔位對(duì)應(yīng)的車速關(guān) 系圖。
[0057] 圖中：1、驅(qū)動(dòng)電機(jī);2、電機(jī)輸出軸;3、扭轉(zhuǎn)減震器;4、自動(dòng)變速器;5、傳動(dòng)軸;6;主 減速器;7、車輪;8、輸入軸;9、輸出軸；10、第一換擋齒輪;11、第二換擋齒輪;12、第三換擋齒 輪；13、一檔嚙合套；14、二三檔嚙合套；15、一檔齒輪中間軸；16、二檔齒輪中間軸；17、三檔 齒輪中間軸。
【具體實(shí)施方式】
[0058]為了對(duì)發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照【附圖說(shuō)明】本發(fā)明 的【具體實(shí)施方式】，在各圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同或相似的部分。附圖僅用于說(shuō)明本發(fā)明，不 代表本發(fā)明的實(shí)際結(jié)構(gòu)和真實(shí)比例。
[0059] 圖1所示為本發(fā)明所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)的一種實(shí)施方式， 所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、輸入軸2、扭轉(zhuǎn)減震器3、自動(dòng) 變速器4、傳動(dòng)軸5、主減速器6和集成控制單元。
[0060] 所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)1的電機(jī)輸出軸2與扭轉(zhuǎn)減震器3的一端通過(guò)花鍵連接，所述扭轉(zhuǎn)減 震器3的另一端與自動(dòng)變速器4的輸入軸8通過(guò)花鍵連接;所述自動(dòng)變速器4的輸出軸9通過(guò) 萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸5的一端連接，所述傳動(dòng)軸5的另一端通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與主減速器6連接，自動(dòng)變 速器4轉(zhuǎn)速通過(guò)傳動(dòng)軸5將動(dòng)力傳輸?shù)街鳒p速器6,主減速器6在將動(dòng)力分配到兩個(gè)車輪7上。 [0061 ]本實(shí)施例中，所述自動(dòng)變速器4為三檔箱，所述自動(dòng)變速器4包括輸入軸8、輸出軸 9、第一換擋齒輪10、第二換擋齒輪11、第三換擋齒輪12、一檔嚙合套13、二三檔嚙合套14、一 檔齒輪中間軸15、二檔齒輪中間軸16和三檔齒輪中間軸17。
[0062]所述第三換擋齒輪12與輸入軸8固定連接，所述第一換擋齒輪10、第二換擋齒輪11 和第三換擋齒輪12通過(guò)軸承配合套在所述輸出軸9上;所述第一換擋齒輪10的下方與一檔 齒輪中間軸15嚙合，所述一檔齒輪中間軸15、二檔齒輪中間軸16、三檔齒輪中間軸17同軸 固定連接，所述第二換擋齒輪11與二檔齒輪中間軸16嚙合，所述第三換擋齒輪12與三檔齒 輪中間軸17嚙合。所述一檔嚙合套13安裝在所述第一換擋齒輪10和第二換擋齒輪11之間， 一檔嚙合套13通過(guò)花鍵與輸出軸9移動(dòng)副連接，所述二三檔嚙合套14安裝在所述第二換擋 齒輪11和第三換擋齒輪12之間，二三檔嚙合套14通過(guò)花鍵與輸出軸9移動(dòng)副連接。
[0063 ]本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電機(jī)1通過(guò)扭轉(zhuǎn)減震器3直接跟自動(dòng)變速箱4連接，減少驅(qū)動(dòng)電機(jī)1輸出 軸跟自動(dòng)變速箱4輸入軸的直接連接，緩沖了在生產(chǎn)過(guò)程或裝配過(guò)程中產(chǎn)生的誤差，避免了 讓驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸與自動(dòng)變速箱4輸入軸產(chǎn)生直接的硬性鏈接，從而保護(hù)了驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸跟自 動(dòng)變速箱4輸入軸，減輕了驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸與自動(dòng)變速箱輸入軸裝配過(guò)程產(chǎn)生的同軸度誤差， 造成自動(dòng)變速箱噪音大的原因，同時(shí)減輕了換擋過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸帶來(lái)?yè)p 傷，同時(shí)減少因換擋沖擊帶來(lái)的換擋失敗率。
[0064] 圖2所示為所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)整體框架示意圖，所述集 成控制單元包括整車控制器VCU、一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)ID⑶、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器Μ⑶和變速器 控制器TCU。所述整車控制器VCU用于綜合車輛的能源部件和車輛狀態(tài)判斷車輛的行駛性 能，整車控制器VCU分別與加速踏板、制動(dòng)踏板、汽車檔位和電源系統(tǒng)電連接，包括電源系統(tǒng) 可以供給的能量、并將車輛行駛狀態(tài)前進(jìn)、后退或者駐車、車速、目標(biāo)需求驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力和 保護(hù)狀態(tài)等，通過(guò)CAN總線廣播或者定向發(fā)送給一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU。所述一體化動(dòng)力 控制系統(tǒng)ID⑶分別與整車控制器VCU、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU和變速器控制器T⑶電連接，用于 綜合來(lái)自整車控制器VCU、變速器控制器TCU和驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU的信息，并對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控 制器mj和變速器控制器TCU的工作進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器mj與驅(qū)動(dòng)電機(jī)1電 連接，用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)1的按照設(shè)定的方向、速度、角度和響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行工作。所述變速器 控制器T⑶與自動(dòng)變速器4電連接，用于控制自動(dòng)變速器4的工作。
[0065] 圖2中Tf是由VCU通過(guò)加速踏板或者制動(dòng)踏板確定的PMSM的驅(qū)動(dòng)力或者制動(dòng)力;< 是MCU系統(tǒng)的主動(dòng)同步目標(biāo)轉(zhuǎn)速；是在PMSM轉(zhuǎn)速控制下的目標(biāo)轉(zhuǎn)速;If是驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控 制下的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩;？^是卸載目標(biāo)轉(zhuǎn)矩和€是加載目標(biāo)轉(zhuǎn)矩;€是經(jīng)過(guò)PMSM轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)給定的 目標(biāo)轉(zhuǎn)矩;n e是當(dāng)前PMSM轉(zhuǎn)速;Te是當(dāng)前PMSM轉(zhuǎn)矩;Me是PMSM的其他工作信息，包括了 PMSM系 統(tǒng)的工作溫度、故障狀態(tài)等信息;MT和AT分別指定AMT的強(qiáng)制機(jī)械式工作和自動(dòng)換擋工作模 式；i g是當(dāng)前擋位是目標(biāo)擋位；if是經(jīng)過(guò)ID⑶修正后的最終目標(biāo)擋位；W是由AMT系統(tǒng)決 定驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作狀態(tài)命令。
[0066] 本發(fā)明還提供一種根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)的換擋控制 方法，包括摘擋準(zhǔn)備模式、無(wú)載荷摘擋模式、主動(dòng)跟隨同步模式、無(wú)載荷掛擋模式和驅(qū)動(dòng)力 恢復(fù)加載模式。所述摘擋準(zhǔn)備模式的過(guò)程主要是通過(guò)一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)； 當(dāng)準(zhǔn)備換擋工作結(jié)束之后，集成系統(tǒng)進(jìn)行所述無(wú)載荷摘擋模式，所述無(wú)載荷摘擋模式的動(dòng) 作是在一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU與整車控制器VCU協(xié)調(diào)指揮下，具體由驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU 和變速器控制器TCU執(zhí)行;摘擋過(guò)程完成之后進(jìn)行主動(dòng)跟隨同步模式，所述主動(dòng)跟隨同步模 式對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)PMSM進(jìn)行目標(biāo)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使得新?lián)Q檔位的嚙合齒輪轉(zhuǎn)速能夠盡快達(dá)到同步狀 態(tài);所述無(wú)載荷掛擋模式用于輸出電機(jī)零慣量模式指令和電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)掛 擋模式選通指令和；當(dāng)掛擋完成之后進(jìn)入所述驅(qū)動(dòng)力恢復(fù)加載模式，所述驅(qū)動(dòng)力恢復(fù)加載 模式是通過(guò)對(duì)PMSM轉(zhuǎn)矩的控制來(lái)完成。
[0067]從圖2中可以看出，對(duì)于不同的工作需求，各個(gè)子系統(tǒng)的工作各不相同，必須根據(jù) 具體的工作模式對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)，尤其是PMSM系統(tǒng)的工作模式進(jìn)行界定，才能更好地實(shí)現(xiàn)PMSM-AMT系統(tǒng)的綜合功能。
[0068]所述摘擋準(zhǔn)備模式具體為：
[0069]因?yàn)镸CU的狀態(tài)輸出受不同的控制單元影響，一般來(lái)說(shuō)其工作狀態(tài)是由VCU控制 的，但是在換擋過(guò)程中由于要配合AMT動(dòng)作，其工作狀態(tài)在這些工作過(guò)程中又必須取決于 AMT系統(tǒng)，如果PMSM直接來(lái)響應(yīng)這兩個(gè)系統(tǒng)的指令，勢(shì)必在PMSM控制策略中進(jìn)行邏輯的多方 判斷，因此在此增加了一個(gè)一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU來(lái)綜合管理協(xié)調(diào)，使得MCU直接響應(yīng) IDCU的指令。因?yàn)樵谡獡踹^(guò)程中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩將會(huì)按照設(shè)定的轉(zhuǎn)矩曲線下降，從而不可 避免地使得車輛驅(qū)動(dòng)力小于阻力，從而使車輛速度下降，所以如果摘擋時(shí)間持續(xù)過(guò)長(zhǎng)，將會(huì) 導(dǎo)致車輛速度的嚴(yán)重降低，從而影響車輛的行駛性能。因此需要的車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)摘擋之前 進(jìn)行摘擋準(zhǔn)備的過(guò)程，所述摘擋準(zhǔn)備模式的過(guò)程主要是通過(guò)一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU實(shí) 現(xiàn)，一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU輸入為整車控制器VCU的駕駛員踏板信號(hào)、方向盤信號(hào)、車速 信號(hào)和S0C信號(hào)等，變速器控制器TCU的換擋準(zhǔn)備信號(hào)、當(dāng)前擋位信號(hào)、目標(biāo)擋位信號(hào)和換擋 執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和電機(jī)溫度信號(hào)，通過(guò)這些信息的匯 總，一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU與整車控制器VCU進(jìn)行信息預(yù)置，為換擋提供有效條件準(zhǔn)備， 同時(shí)一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU的無(wú)載荷轉(zhuǎn)矩指令值進(jìn)行計(jì)算并存 儲(chǔ)，將變速器控制器TCU摘擋命令進(jìn)行預(yù)置。
[0070]所述無(wú)載荷摘擋模式具體為：
[0071 ]如圖3所示，一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)ID⑶將摘擋信息同時(shí)發(fā)送到整車控制器VCU，使 整車控制器VCU獲知當(dāng)前驅(qū)動(dòng)模式為摘擋模式，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU將會(huì)直接響應(yīng)一體化動(dòng) 力控制系統(tǒng)IDCU的調(diào)節(jié)指令;一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU將提前計(jì)算的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU 無(wú)載荷目標(biāo)轉(zhuǎn)矩發(fā)送到驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU，使得驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU立即向零慣量轉(zhuǎn)矩目 標(biāo)逼近;一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU將換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)摘擋模式指令預(yù)置指令發(fā)送到變速器控 制器T⑶，等待驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU的驅(qū)動(dòng)電機(jī)慣量模擬轉(zhuǎn)矩調(diào)整到位。
[0072]驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU系統(tǒng)接受到一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU發(fā)送的卸載轉(zhuǎn)矩指令之 后，按照預(yù)定的控制算法進(jìn)行轉(zhuǎn)矩的調(diào)整。尤其應(yīng)該考慮到PMSM實(shí)際的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量將發(fā)送由 巨大到微小的跳變，如何能夠維持控制算法的穩(wěn)定，保證輸出慣量模擬平衡轉(zhuǎn)矩能夠滿足 平衡電機(jī)轉(zhuǎn)子隨著車速下降的慣性力矩，并且能夠根據(jù)相應(yīng)車速、電機(jī)轉(zhuǎn)速以及當(dāng)前擋位 作為調(diào)整參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，才能確保變速器嚙合齒輪之間達(dá)到無(wú)載荷狀態(tài)，從而能夠?qū)?現(xiàn)順利摘擋是此模式的關(guān)鍵。如果簡(jiǎn)單將MCU控制輸出轉(zhuǎn)矩設(shè)置為零，那么PMSM在車輛慣性 運(yùn)行的帶動(dòng)下因?yàn)樽陨淼膽T量會(huì)產(chǎn)生方向的轉(zhuǎn)矩施加到嚙合齒輪上，從而為摘擋帶來(lái)麻 煩，所以必須根據(jù)車輛的行駛速度和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的相應(yīng)慣量設(shè)置慣量轉(zhuǎn)矩來(lái)消除慣量轉(zhuǎn)矩的 影響;但是如果設(shè)置的平衡轉(zhuǎn)矩過(guò)大，也會(huì)造成嚙合齒輪作用面的接觸力過(guò)大的問(wèn)題，使得 車輛仍然處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，不僅會(huì)造成摘擋困難，嚴(yán)重時(shí)可能造成齒輪嚙合面的劃傷。因此要 選擇合適的PMSM平衡轉(zhuǎn)矩，才會(huì)使得進(jìn)行摘擋時(shí)嚙合齒輪之間基本處于無(wú)載荷狀態(tài)。要使 得系統(tǒng)滿足這些性能要求，關(guān)鍵是要保證電機(jī)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)的快速、穩(wěn)定以及準(zhǔn)確等性能。同時(shí) 在摘擋過(guò)程中，平衡轉(zhuǎn)矩的輸出以換擋伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為反饋量，進(jìn)一步優(yōu)化平衡轉(zhuǎn) 矩的數(shù)值，以確保齒輪無(wú)應(yīng)力的產(chǎn)生。
[0073]所述主動(dòng)跟隨同步模式具體為：
[0074]如圖4所示，摘擋過(guò)程完成之后，PMSM輸出轉(zhuǎn)矩不再作用于電動(dòng)車輛，車輛將在其 慣性作用下運(yùn)動(dòng)，為了盡快回復(fù)車輛驅(qū)動(dòng)力、減少換擋沖擊、增強(qiáng)車輛行駛平順性，需要MCU 系統(tǒng)盡快與AMT系統(tǒng)結(jié)合，因此必須立即對(duì)PMSM進(jìn)行目標(biāo)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使得新?lián)Q檔位的嚙合齒 輪轉(zhuǎn)速能夠盡快達(dá)到同步狀態(tài)。為了能夠較快實(shí)現(xiàn)換擋齒輪的同步運(yùn)行，必須將驅(qū)動(dòng)電機(jī) 的控制方式調(diào)整為轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，以換擋的目標(biāo)轉(zhuǎn)速為調(diào)整目標(biāo)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，在轉(zhuǎn)速 閉環(huán)的條件下對(duì)變速器輸入軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，既保證同步轉(zhuǎn)速誤差小，減輕同步器的 磨損，縮短掛擋時(shí)間，又保證掛擋時(shí)轉(zhuǎn)矩能夠與空載轉(zhuǎn)矩相平衡，不會(huì)產(chǎn)生沖擊問(wèn)題。為了 實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，需要轉(zhuǎn)速響應(yīng)滿足超調(diào)小和誤差小的要求，并要考慮車載環(huán)境和換擋動(dòng) 態(tài)過(guò)程的影響；同時(shí)閉環(huán)控制方式之間的切換需要滿足穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能的要求。
[0075] 首先從變速器控制器T⑶得到下一步的換擋速比，從而給出驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器Μ⑶驅(qū) 動(dòng)電機(jī)PMSM的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU通過(guò)上一步的車速和此時(shí)的車速計(jì)算車 輛行駛狀態(tài)，根據(jù)變速器控制器TCU計(jì)算的目標(biāo)轉(zhuǎn)速、目標(biāo)擋位結(jié)合驅(qū)動(dòng)電機(jī)PMSM系統(tǒng)的 動(dòng)力輸出特性對(duì)目標(biāo)擋位進(jìn)行修正獲得最終的擋位輸出，從而修正驅(qū)動(dòng)電機(jī)PMSM的目標(biāo)轉(zhuǎn) 速，并將最終的擋位發(fā)送到變速器控制器TCU，PMSM的目標(biāo)轉(zhuǎn)速發(fā)送到驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU， 驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU在此前已經(jīng)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)速控制，并以變速器控制器TCU給定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn) 行調(diào)整，獲得一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU的目標(biāo)轉(zhuǎn)速之后，結(jié)合車速反饋進(jìn)一步進(jìn)行修正從 而迅速達(dá)到理想的同步轉(zhuǎn)速條件。所述主動(dòng)跟隨同步模式要求MCU的轉(zhuǎn)矩工作模式到轉(zhuǎn)速 工作模式轉(zhuǎn)換要迅速平滑，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)響應(yīng)快并且靜態(tài)誤差小，并能夠?qū)崟r(shí)根據(jù)車速的變動(dòng) 而進(jìn)行控制。
[0076]所述無(wú)載荷掛擋模式具體為：
[0077]如圖5所示，無(wú)載荷掛擋模式與所述無(wú)載荷摘擋模式類似，無(wú)載荷掛擋模式的輸入 為當(dāng)前擋位、溫度傳感器信號(hào)、電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置信號(hào)，輸出為電機(jī) 零慣量模式指令和電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)掛擋模式選通指令和。當(dāng)一體化動(dòng)力控制 系統(tǒng)IDCU檢測(cè)到PMSM的轉(zhuǎn)速值調(diào)節(jié)誤差達(dá)到預(yù)設(shè)范圍時(shí)，首先根據(jù)前一步的預(yù)置無(wú)載荷平 衡轉(zhuǎn)矩對(duì)PMSM進(jìn)行轉(zhuǎn)矩調(diào)整，并觸發(fā)模式切換指令，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)由轉(zhuǎn)速閉環(huán)模式切換到零 慣量轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制模式;驅(qū)動(dòng)電機(jī)接收到指令以后，切換到轉(zhuǎn)矩閉環(huán)模式控制模式，要求切 換過(guò)程中系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定，而且切換結(jié)束以后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)仍保持調(diào)速結(jié)束時(shí)的轉(zhuǎn)速值;與 此同時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)根據(jù)車速、當(dāng)前擋位的反饋對(duì)慣量轉(zhuǎn)矩進(jìn)行微調(diào)，TCU接收到IDCU的 換擋指令之后，根據(jù)換擋要求選題換擋伺服電機(jī)并開通相應(yīng)的擋位繼電器進(jìn)行換擋，同時(shí) 對(duì)掛擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)，待達(dá)到目標(biāo)位置后進(jìn)入到保持模式。
[0078]所述驅(qū)動(dòng)力恢復(fù)加載模式具體為：
[0079]如圖6所示，由于沒(méi)有離合器的滑磨，當(dāng)掛擋完成之后，驅(qū)動(dòng)力的恢復(fù)加載過(guò)程也 是通過(guò)對(duì)PMSM轉(zhuǎn)矩的控制來(lái)完成。如果以舒適性為唯一目標(biāo)，則要求轉(zhuǎn)矩恢復(fù)相對(duì)較緩，時(shí) 間相對(duì)較長(zhǎng)，但這樣會(huì)造成換擋過(guò)程的動(dòng)力損失加大，造成車輛的明顯失速;如果以動(dòng)力性 為唯一目標(biāo)，則要求轉(zhuǎn)矩恢復(fù)的時(shí)間越短越好，但是這容易造成較大的換擋沖擊，影響車輛 的平順性。因此在進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制時(shí)，需要在兩者之間找到平衡點(diǎn)，在保證車輛乘坐舒適 性的條件下，盡快恢復(fù)車輛的動(dòng)力。同樣，為了滿足這些要求，需要同時(shí)保證電機(jī)轉(zhuǎn)矩響應(yīng) 的快速性和穩(wěn)定性。
[0080] 一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU根據(jù)當(dāng)前車速和整車控制器VCU要求的參考輸出轉(zhuǎn)矩設(shè) 定最終轉(zhuǎn)矩輸出值，同時(shí)根據(jù)當(dāng)前自動(dòng)變速器AMT的速比和電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩確定PMSM的輸出 轉(zhuǎn)矩的恢復(fù)曲線，并發(fā)送到MCU系統(tǒng)，PMSM接收到目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令和加載變化率之后，在原來(lái) 的空載轉(zhuǎn)矩基礎(chǔ)上進(jìn)行加載，達(dá)到VCU指定輸出轉(zhuǎn)矩之后，MCU的輸出就直接過(guò)渡到整車行 駛模式，在這期間TCU系統(tǒng)保持狀態(tài)不變。
[0081] 所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)的換擋控制方法還包括對(duì)最佳動(dòng)力 性換擋規(guī)律和最佳經(jīng)濟(jì)性換檔規(guī)律的計(jì)算。
[0082]最佳動(dòng)力性換擋規(guī)律：
[0083]傳統(tǒng)情況下，為體現(xiàn)最大的動(dòng)力輸出，一般以相同油門下相鄰兩檔的驅(qū)動(dòng)力曲線 交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車速作為動(dòng)力性換檔點(diǎn)，然而這種方法是在車輛穩(wěn)態(tài)條件下計(jì)算的，汽車的加 速換檔是個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，需要考慮加速阻力的變化。
[0084] 欲保證動(dòng)態(tài)狀態(tài)下最佳的動(dòng)力性能，應(yīng)該以相鄰兩檔加速度曲線交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車速 作為動(dòng)力性換檔點(diǎn)，即需要滿足： du _ da
[0085] ---- dt dl , 〇 " "+1
[0086] 式中，u_電動(dòng)汽車最高車速，t_電動(dòng)汽車加速時(shí)間；
[0087] 根據(jù)汽車行駛方程式，在η檔時(shí)有：
[0088] ^ du TqiJ^]T CdA 2 n dtn r y 21.15 " 2)
[0089] 聯(lián)立式1)和式2)便可求得最佳動(dòng)力性換檔點(diǎn)ua。
[0090] 其中，δη-傳動(dòng)系統(tǒng)回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，m-電動(dòng)汽車的總質(zhì)量(kg)，Tq_發(fā)動(dòng)機(jī)特 性，i。-主減速器速比，i gn_變速器η檔的傳動(dòng)比，riT-傳動(dòng)系統(tǒng)效率，r-車輪的滾動(dòng)半徑(m)， g-重力加速度(m/s2)，C D-空氣阻力系數(shù)，f-滾動(dòng)阻力系數(shù)，A-迎風(fēng)面積(m2)，ua-最佳動(dòng)力性 換檔點(diǎn)；
[0091] 圖7為根據(jù)式2)繪制出的百分之百油門下的各檔加速度一一車速曲線，1檔與2檔 加速度曲線交點(diǎn)A對(duì)應(yīng)車速即為該油門下1檔換2檔的最佳動(dòng)力性升檔點(diǎn)，2檔與3檔曲線交 點(diǎn)B對(duì)應(yīng)車速為2檔換3檔的最佳動(dòng)力性升檔點(diǎn)。按照上訴方法，求出不同油門下的各檔加速 度曲線的交點(diǎn)，將各交點(diǎn)相連即得到不同油門對(duì)應(yīng)的最佳動(dòng)力性升檔曲線。
[0092]最佳經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律：
[0093] 純電動(dòng)汽車的所有能量均來(lái)自于動(dòng)力電池，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能以 驅(qū)動(dòng)車輛。從能量的消耗角度分析，汽車行駛過(guò)程中電池的能量主要用來(lái)消除汽車的行駛 阻力以及熱量的耗散，若電池儲(chǔ)存的總的能量為W，則有：
[0094] W · nb · ne · %=EF · L 3)
[0095] 式中，EF--汽車行駛過(guò)程中受到的所有外界阻力之和；
[0096] L--電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程；
[0097] nb一一動(dòng)力電池組的效率；
[0098] ne一一驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器的效率；
[0099] ητ一一傳動(dòng)系統(tǒng)效率。
[0100] 從式3)可以看出，在動(dòng)力電池和傳動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)確定的情況下，其各自的效率基本 不變，唯一影響行駛里程的就是驅(qū)動(dòng)電機(jī)和其控制器的效率(下簡(jiǎn)稱電機(jī)效率）。純電動(dòng)汽 車的經(jīng)濟(jì)性換檔規(guī)律的制定是以電機(jī)的傳動(dòng)效率為依據(jù)，保證電機(jī)始終工作在可能的最高 效區(qū)。以某一油門下相鄰兩檔的電機(jī)效率最大為原則，即如果當(dāng)前檔位的電機(jī)效率低于下 一檔位的效率，那么此時(shí)車速就是最佳經(jīng)濟(jì)性換檔點(diǎn)，其設(shè)計(jì)原理如圖8所示。
[0101] 圖8的上半部分是電機(jī)效率特性圖，下半部分為相同轉(zhuǎn)速下不同檔位對(duì)應(yīng)的車速 關(guān)系。以某一油門開度為例，某車速下對(duì)應(yīng)1檔的電機(jī)工作點(diǎn)為Ci，2檔的工作點(diǎn)為Di，將Q、 Di投射到上面電機(jī)效率特性圖對(duì)應(yīng)的電機(jī)工作扭矩曲線上得到C2、D2,對(duì)比C2、D 2電機(jī)效率， 若(：2點(diǎn)效率低于換檔后的02點(diǎn)，并且隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加效率將繼續(xù)降低，所以此時(shí)應(yīng)該由 1檔換入2檔;反之，若C2點(diǎn)效率高于換檔后的出點(diǎn)，說(shuō)明以該檔位繼續(xù)運(yùn)行依舊處在最佳經(jīng) 濟(jì)性的狀態(tài)，需要維持當(dāng)前檔位。因此，使C 2點(diǎn)效率高于出點(diǎn)的臨界點(diǎn)即為經(jīng)濟(jì)性換檔點(diǎn)。根 據(jù)上述原理可以求出純電動(dòng)車的最佳經(jīng)濟(jì)性換檔規(guī)律。
[0102] 應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書是按照各個(gè)實(shí)施例描述的，但并非每個(gè)實(shí)施例僅包含一 個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō) 明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以 理解的其他實(shí)施方式。
[0103] 上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施例的具體說(shuō)明， 它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施例或變更 均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)，其特征在于，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)（1)、電機(jī) 輸出軸(2)、扭轉(zhuǎn)減震器(3)、自動(dòng)變速器(4)、傳動(dòng)軸(5)、主減速器(6)和集成控制單元； 所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)（1)的電機(jī)輸出軸（2)與扭轉(zhuǎn)減震器(3)的一端通過(guò)花鍵連接，所述扭轉(zhuǎn) 減震器(3)的另一端與自動(dòng)變速器(4)的輸入軸(8)通過(guò)花鍵連接;所述自動(dòng)變速器(4)的輸 出軸(9)通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸(5)的一端連接，所述傳動(dòng)軸(5)的另一端通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與主減 速器(6)連接； 所述集成控制單元包括整車控制器VCU、一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器 MCU和變速器控制器TCU; 所述整車控制器VCU用于綜合車輛的能源部件和車輛狀態(tài)判斷車輛的行駛性能，整車 控制器VCU分別與加速踏板、制動(dòng)踏板、汽車檔位和電源系統(tǒng)電連接，并將車輛行駛狀態(tài)、車 速、目標(biāo)需求驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力和保護(hù)狀態(tài)信息，通過(guò)CAN總線廣播或者定向發(fā)送給一體化動(dòng) 力控制系統(tǒng)IDCU; 所述一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU分別與整車控制器VCU、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU和變速器控 制器TCU電連接，用于綜合來(lái)自整車控制器VCU、變速器控制器TCU和驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU的 信息，并對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU和變速器控制器TCU的工作進(jìn)行協(xié)調(diào)控制； 所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU與驅(qū)動(dòng)電機(jī)(1)電連接，用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)(1)的工作； 所述變速器控制器TCU與自動(dòng)變速器(4)電連接，用于控制自動(dòng)變速器(4)的工作。2. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)，其特征在于，所 述自動(dòng)變速器(4)包括輸入軸(8)、輸出軸(9)、第一換擋齒輪(10)、第二換擋齒輪(11)、第Ξ 換擋齒輪（12)、一檔曬合套（13)、二Ξ檔曬合套（14)、一檔齒輪中間軸（15)、二檔齒輪中間 軸(16)和Ξ檔齒輪中間軸(17); 所述第Ξ換擋齒輪（12)與輸入軸(8)固定連接，所述第一換擋齒輪（10)、第二換擋齒輪 (11)和第Ξ換擋齒輪（12)通過(guò)軸承配合套在所述輸出軸(9)上;所述第一換擋齒輪（10)的 下方與一檔齒輪中間軸（15)曬合，所述一檔齒輪中間軸（15)、二檔齒輪中間軸（16)、Ξ檔齒 輪中間軸（17)同軸固定連接，所述第二換擋齒輪（11)與二檔齒輪中間軸（16)曬合，所述第 Ξ換擋齒輪(12)與Ξ檔齒輪中間軸(17)曬合； 所述一檔曬合套（13)安裝在所述第一換擋齒輪(10)和第二換擋齒輪（11)之間，一檔曬 合套（13)通過(guò)花鍵與輸出軸(9)移動(dòng)副連接，所述二Ξ檔曬合套（14)安裝在所述第二換擋 齒輪(11)和第Ξ換擋齒輪(12)之間，二Ξ檔曬合套（14)通過(guò)花鍵與輸出軸(9)移動(dòng)副連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū) 動(dòng)電機(jī)(1)為永磁同步電機(jī)。4. 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)的換擋控制方法， 其特征在于，包括摘擋準(zhǔn)備模式、無(wú)載荷摘擋模式、主動(dòng)跟隨同步模式、無(wú)載荷掛擋模式和 驅(qū)動(dòng)力恢復(fù)加載模式； 所述摘擋準(zhǔn)備模式的過(guò)程主要是通過(guò)一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；當(dāng)準(zhǔn)備換擋 工作結(jié)束之后，集成系統(tǒng)進(jìn)行所述無(wú)載荷摘擋模式，所述無(wú)載荷摘擋模式的動(dòng)作是在一體 化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU與整車控制器VCU協(xié)調(diào)指揮下，具體由驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU和變速器控 制器TCU執(zhí)行;摘擋過(guò)程完成之后進(jìn)行主動(dòng)跟隨同步模式，所述主動(dòng)跟隨同步模式對(duì)驅(qū)動(dòng)電 機(jī)PMSM進(jìn)行目標(biāo)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使得新?lián)Q檔位的曬合齒輪轉(zhuǎn)速能夠盡快達(dá)到同步狀態(tài);所述無(wú) 載荷掛擋模式用于輸出電機(jī)零慣量模式指令和電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)掛擋模式選通 指令和；當(dāng)掛擋完成之后進(jìn)入所述驅(qū)動(dòng)力恢復(fù)加載模式，所述驅(qū)動(dòng)力恢復(fù)加載模式是通過(guò) 對(duì)PMSM轉(zhuǎn)矩的控制來(lái)完成。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)的換擋控制方法，其特 征在于，所述摘擋準(zhǔn)備模式具體為:所述摘擋準(zhǔn)備模式的過(guò)程主要是通過(guò)一體化動(dòng)力控制 系統(tǒng)IDCU實(shí)現(xiàn)，一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU輸入為整車控制器VCU的駕駛員踏板信號(hào)、方向盤 信號(hào)、車速信號(hào)和SOC信號(hào)，變速器控制器TCU的換擋準(zhǔn)備信號(hào)、當(dāng)前擋位信號(hào)、目標(biāo)擋位信 號(hào)和換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和電機(jī)溫度信號(hào)，通過(guò)運(yùn)些信 息的匯總，一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU與整車控制器VCU進(jìn)行信息預(yù)置，為換擋提供有效條件 準(zhǔn)備，同時(shí)一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU的無(wú)載荷轉(zhuǎn)矩指令值進(jìn)行計(jì) 算并存儲(chǔ)，將變速器控制器TCU摘擋命令進(jìn)行預(yù)置。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)的換擋控制方法，其特 征在于，所述無(wú)載荷摘擋模式具體為： 一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU將摘擋信息同時(shí)發(fā)送到整車控制器VCU，使整車控制器VCU獲 知當(dāng)前驅(qū)動(dòng)模式為摘擋模式，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MOJ將會(huì)直接響應(yīng)一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU 的調(diào)節(jié)指令;一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDOJ將提前計(jì)算的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU無(wú)載荷目標(biāo)轉(zhuǎn)矩 發(fā)送到驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU，使得驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU立即向零慣量轉(zhuǎn)矩目標(biāo)逼近;一體化 動(dòng)力控制系統(tǒng)IDOJ將換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)摘擋模式指令預(yù)置指令發(fā)送到變速器控制器TCU，等待 驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU的驅(qū)動(dòng)電機(jī)慣量模擬轉(zhuǎn)矩調(diào)整到位； 驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU系統(tǒng)接受到一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU發(fā)送的卸載轉(zhuǎn)矩指令之后， 按照預(yù)定的控制算法進(jìn)行轉(zhuǎn)矩的調(diào)整。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)的換擋控制方法，其特 征在于，所述主動(dòng)跟隨同步模式具體為： 首先從變速器控制器TCU得到下一步的換擋速比，從而給出驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU驅(qū)動(dòng)電 機(jī)PMSM的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU通過(guò)上一步的車速和此時(shí)的車速計(jì)算車輛行 駛狀態(tài)，根據(jù)變速器控制器TOJ計(jì)算的目標(biāo)轉(zhuǎn)速、目標(biāo)擋位結(jié)合驅(qū)動(dòng)電機(jī)PMSM系統(tǒng)的動(dòng)力輸 出特性對(duì)目標(biāo)擋位進(jìn)行修正獲得最終的擋位輸出，從而修正驅(qū)動(dòng)電機(jī)PMSM的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并 將最終的擋位發(fā)送到變速器控制器TCU，PMSM的目標(biāo)轉(zhuǎn)速發(fā)送到驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器MCU，驅(qū)動(dòng) 電機(jī)控制器MCU在此前已經(jīng)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)速控制，并W變速器控制器TCU給定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào) 整，獲得一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU的目標(biāo)轉(zhuǎn)速之后，結(jié)合車速反饋進(jìn)一步進(jìn)行修正從而迅 速達(dá)到理想的同步轉(zhuǎn)速條件。8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)的換擋控制方法，其特 征在于，所述無(wú)載荷掛擋模式具體為： 當(dāng)一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDCU檢測(cè)到PMSM的轉(zhuǎn)速值調(diào)節(jié)誤差達(dá)到預(yù)設(shè)范圍時(shí)，首先根據(jù) 前一步的預(yù)置無(wú)載荷平衡轉(zhuǎn)矩對(duì)PMSM進(jìn)行轉(zhuǎn)矩調(diào)整，并觸發(fā)模式切換指令，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)由 轉(zhuǎn)速閉環(huán)模式切換到零慣量轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制模式;驅(qū)動(dòng)電機(jī)接收到指令W后，切換到轉(zhuǎn)矩閉 環(huán)模式控制模式，要求切換過(guò)程中系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定，而且切換結(jié)束W后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)仍保持 調(diào)速結(jié)束時(shí)的轉(zhuǎn)速值;與此同時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)根據(jù)車速、當(dāng)前擋位的反饋對(duì)慣量轉(zhuǎn)矩進(jìn)行 微調(diào)，TCU接收到IDCU的換擋指令之后，根據(jù)換擋要求選題換擋伺服電機(jī)并開通相應(yīng)的擋位 繼電器進(jìn)行換擋，同時(shí)對(duì)掛擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)，待達(dá)到目標(biāo)位置后進(jìn)入到保持模 式。9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)的換擋控制方法，其特 征在于，所述驅(qū)動(dòng)力恢復(fù)加載模式具體為： 一體化動(dòng)力控制系統(tǒng)IDOJ根據(jù)當(dāng)前車速和整車控制器VCU要求的參考輸出轉(zhuǎn)矩設(shè)定最 終轉(zhuǎn)矩輸出值，同時(shí)根據(jù)當(dāng)前自動(dòng)變速器AMT的速比和電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩確定PMSM的輸出轉(zhuǎn)矩 的恢復(fù)曲線，并發(fā)送到MCU系統(tǒng)，PMSM接收到目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令和加載變化率之后，在原來(lái)的空 載轉(zhuǎn)矩基礎(chǔ)上進(jìn)行加載，達(dá)到VCU指定輸出轉(zhuǎn)矩之后，MCU的輸出就直接過(guò)渡到整車行駛模 式，在運(yùn)期間TCU系統(tǒng)保持狀態(tài)不變。10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與自動(dòng)變速器的優(yōu)化集成系統(tǒng)的換擋控制方法，其特 征在于，還包括對(duì)最佳動(dòng)力性換擋規(guī)律和最佳經(jīng)濟(jì)性換檔規(guī)律的計(jì)算； 最佳動(dòng)力性換擋規(guī)律的計(jì)算如下： 欲保證動(dòng)態(tài)狀態(tài)下最佳的動(dòng)力性能，應(yīng)該W相鄰兩檔加速度曲線交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車速作為 動(dòng)力性換檔點(diǎn)，即需要滿足：1) 式中，U-電動(dòng)汽車最高車速，t-電動(dòng)汽車加速時(shí)間； 根據(jù)汽車行駛方程式，在η檔時(shí)有：巧 聯(lián)立式1)和式2)便可求得最佳動(dòng)力性換檔點(diǎn)Ua; 式中，S廠傳動(dòng)系統(tǒng)回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，m-電動(dòng)汽車的總質(zhì)量，Tq-發(fā)動(dòng)機(jī)特性，io-主減 速器速比，ig廠變速器η檔的傳動(dòng)比，ητ-傳動(dòng)系統(tǒng)效率，r-車輪的滾動(dòng)半徑，g-重力加速度， Cd-空氣阻力系數(shù)，f-滾動(dòng)阻力系數(shù)，A-迎風(fēng)面積，Ua-最佳動(dòng)力性換檔點(diǎn)； 最佳經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律： 純電動(dòng)汽車的所有能量均來(lái)自于動(dòng)力電池，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能W驅(qū)動(dòng) 車輛。從能量的消耗角度分析，汽車行駛過(guò)程中電池的能量主要用來(lái)消除汽車的行駛阻力 W及熱量的耗散，若電池儲(chǔ)存的總的能量為W，則有： W ·化· rie · %= EF · L 3) 式中，EF-一汽車行駛過(guò)程中受到的所有外界阻力之和； L一一電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程； 化--動(dòng)力電池組的效率； ne--驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器的效率； %--傳動(dòng)系統(tǒng)效率。
【文檔編號(hào)】B60K17/12GK106080155SQ201610488438
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】唐海濱, 王志福, 雷雨龍, 王軍, 盧曉輝, 邱露琴, 陳加紅, 顧歡樂(lè)
【申請(qǐng)人】泰州市海博汽車科技有限公司