专利名称：一种混合动力整车控制以及amt集成式控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种整车控制系统以及AMT集成式控制器尤其是一种混合动力整车控制系统以及AMT集成式控制器。
背景技术：
整车控制系统是整车的中枢神经系统，它是围绕CAN总线网络所构成的分布式控制系统。整车控制器通过CAN总线网络分别与辅助动力单元电子控制器(APU-ECU)、电机控制器(MCU)、信息显示数据采集系统(DAQ)相连，构成分布式控制网络。整车控制器(VMS， vehicle management Syetem)，即动力总成控制器。是整个汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动汽车正常行驶。作为汽车的指挥管理中心，动力总成控制器主要功能包括 驱动力矩控制、制动能量的优化控制、整车的能量管理、CAN网络的维护和管理、故障的诊断和处理、车辆状态监视等，它起着控制车辆运行的作用。因此VMS的优劣直接影响着整车性能。电动汽车整车控制器(Vehicle Controller)是电动汽车整车控制系统的核心部件，它对汽车的正常行驶，再生能量回收，网络管理，故障诊断与处理，车辆的状态与监视等功能起着关键的作用。与各部件控制器的动态控制相比，整车控制器属于管理协调型控制。 整个车辆系统采用一体化集成控制与分布式处理的车辆控制系统的体系结构，各部件都有独立的控制器，整车控制器对整个系统进行能量管理及各部件的协调控制。为满足系统数据交换量大，实时性、可靠性要求高的特点，整个分布式控制系统之间采用CAN总线进行通讯。AMT手自一体式变速器与AT变速器有着本质的不同，它没有采用复杂的行星齿轮组，它的变速齿轮组与手动变速器的一样，采用的是常咬合斜齿齿轮组的形式。它相当于在手动变速器的基础上，增加了一套电控离合器系统来解决挡位切换的问题，实现自动换挡的所有功能。从结构可以看出，它的传动效率是与手动变速器一样的，远高于AT变速器，因此它的经济性要比常规AT变速器高很多。由于换挡的智能化，AMT手自一体式变速器的经济性优于手动变速器。手动变速器是完全人为操作的，经济性的好坏，与驾驶技术关系重大。除了真正的高手，普通驾驶员很难将操作做到最精准。而AMT手自一体式变速器的挡位切换是电控的，ECU会根据最合理的工况切换挡位，从而实现比大多数人开手动挡车型更省油。
发明内容
本发明的目的是，提供一种混合动力整车控制以及AMT集成式控制系统，所述的整车控制以及AMT集成式控制系统是指将整车的控制管理系统VMS与AMT控制器集成在一个模块上，即在一块控制器硬件上实现二者的控制功能。三电机式AMT控制器为混合动力系统的能量分配执行机构，所以把这个一体化硬件单元仍然称之为整车控制单元VCU。混合动力系统是指前轮驱动采用发动机+手自一体变速器(AMT)作为驱动，后轮驱动采用了后轮驱动电机和减速/差速器构成的电动后桥，前后轮共同组成了全轮驱动混合动力系统。混合动力系统的电子控制系统有4个电子控制单元组成，它们分别是发动机管理系统 (EMS) E⑶，后桥驱动电机控制器MCU，监控动力电池状态的电池管理单元BMS，和负责协调各部件控制单元的整车电控单元VCU。各控制器组成分布式的CAN总线网络，通过CAN总线传递信息，实现协调控制。整车管理系统VMS处于分布式控制网络的核心，将各个部件的信息汇总，结合司机操作指令和驾驶意图，执行相应的算法后生成控制命令，通过CAN网络发布到各个子部件和子系统，从而实现对各个子部件和子系统的控制。它不面向实物部件，而是以各部件控制器为控制对象，属于上层控制；VCU通过CAN与各部件控制器间进行实时的信息交换，同时还接受来自司机的各种操作命令。因此整车控制器软件控制算法需要具备以下功能
(一)司机驾驶意图的识别；
(二)整车工作模式判断；
(三)整车能量管理、混合动力多动力源的功率分配；
(四)整车网络通讯管理以及故障诊断、仪表驱动；
(五)三电机式AMT控制。a)司机驾驶意图的识别
混合动力系统控制器根据司机的各种驾驶指令和各部件状态信息进行驾驶意图的识别，从而给定车辆驱动转矩要求。根据车速或驱动轴转速和油门踏板的位置，查MAP图，得到司机对动力系统的扭矩需求。b)整车工作模式判断
整车控制系统VCU需对各动力系统工作模式进行判断，并在条件满足时进行模式间的平滑转换，保证系统安全可靠的运行。c)整车能量管理、混合动力多动力源的功率分配
包括在混合动力系统各种工作模式下，通过CAN网络向子部件控制系统发送控制指令，以及控制动力切换和分配装置执行器，分配和控制发动机、蓄电池、电动机、发电机的输出功率。其控制目标是达到车辆大部分运行工况下，整车动力性、发动机的经济性和排放性、蓄电池SOC和使用寿命、动力系统能量转换效率、动力总成部件的可靠性综合达到最优。d)整车网络通讯管理以及故障诊断、仪表驱动
VCU根据采集的各种信号以及通过CAN获取的各个控制器的工作状态，进行故障诊断并进行故障处理。当V⑶检测电机、蓄电池等各部件的电流、温度等状态发生异常，整车控制器做故障处理，采取保护措施，进入跛行状态等。e)三电机式AMT控制
VMS根据混合动力系统的工作模式，控制三电机式AMT的离合器的分离或接合动作，控制换档器处于低档位或高档位，包括控制包括选当器、离合器到达目标位置判断，换挡时机判定，AMT电机动作序列按动作时序解码，离合器位置过渡控制模块。
图1混合动力整车控制以及AMT集成式控制系统的模块示意图。
具体实施例方式实施例一
停车及起步停车时，发动机及后轮驱动电机均处于停止工作状态。如果有起动车辆意愿，则混合动力整车控制器VCU根据电池管理系统BCM的状态，如果电池电量水平低于某限值(该限值通过行车标定确定最终合理值)则混合动力整车控制器VCU控制发动机控制器 ECU起动发动机，发动机将动力传递给AMT，VCU控制AMT选择合适的档位，将动力传递给前轮半轴，驱动前轮带动车辆前进或者后退；如果电池SOC在某限值以上(实验标定确定)，则 VCU控制电机控制器MCU，驱动电机，将电机动力传递给后轮减速差速器，然后再传递给后轮半轴驱动后轮，从而车辆前进或者倒退。因此当电池电量正常时，该车使用电动车起步， 不仅充分利用了电机的低速范围好的扭矩特性，而且大大方便了驾驶操作和起动平顺性。实施例二
低速电机驱动v⑶检测到车速低于某一设定车速(如30km/h)且电池电量水平正常， 则VCU控制ECU停止发动机，控制MCU驱动电机，使用电机动力驱动后轮；若电池亏电，则 VCU控制ECU和使发动机工作和同时控制AMT，使用前驱模式。实施例三
高速发动机驱动当VCU检测到车速高于某一设定车速，起动发动机，待发动机转速稳定后VCU根据当前车速及工况选择合适的档位，之后VCU控制MCU逐渐减小电机输出功率直至为零，实现有低速电驱动到高速发动机驱动的平顺过渡。之后则采用发动机驱动车辆高速行驶，发挥了发动机在高转速范围较好的输出扭矩特性。实施例四
低速四轮驱动模式当驾驶员通过操作手柄选择四驱模式时，VCU会检测当前工况，如果满足进入四轮驱动模式的条件，则进入四驱模式。在低速四轮驱动模式下，VCU控制起动发动机，同时向MCU发送命令使电机工作，实现前轮发动机+AMT和后轮电机的四轮驱动。实施例五
高速充电模式当车辆高速行驶而蓄电池组SOC较低时，控制AMT状态为离合器接合， 换档器挂高档，电动机不供电驱动车辆，发动机除单独驱动车辆外，带动励磁发电机发电， 向蓄电池组充电。实施例六
再生制动当踩下刹车踏板，汽车处于再生制动模式，VCU控制电机处于发电模式，将车辆的机械能转换为电能存储到动力电池回收。实施例七
电驱动系统故障跛行模式当发电机、电动机、蓄电池组等电驱动系统部件发生故障时，车辆可单独由发动机驱动。三电机式AMT控制系统根据行驶工况，自动实现高低档换档行驶。
权利要求
1.一种混合动力整车控制以及AMT集成式控制系统，其特征是整车控制以及AMT集成式控制系统是指将整车的控制管理系统VMS与AMT集成在一个模块上，即在一块控制器硬件上实现二者的控制功能，混合动力系统是指前轮驱动采用发动机+手自一体变速器 (AMT)作为驱动，后轮驱动采用了后轮驱动电机和减速/差速器构成的电动后桥，前后轮共同组成了全轮驱动混合动力系统。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力整车控制以及AMT集成式控制系统，其特征是混合动力系统的电子控制系统有4个电子控制单元组成，它们分别是发动机管理系统 (EMS) E⑶，后桥驱动电机控制器MCU，监控动力电池状态的电池管理单元BMS，和负责协调各部件控制单元的整车电控单元V⑶，各控制器组成分布式的CAN总线网络，通过CAN总线传递信息，实现协调控制。
3.根据权利要求1所述的一种混合动力整车控制以及AMT集成式控制系统，其特征是 VCU通过CAN与各部件控制器间进行实时的信息交换，同时还接受来自司机的各种操作命令，VCU由下列功能模块组成司机驾驶意图的识别；整车工作模式判断；整车能量管理、混合动力多动力源的功率分配；整车网络通讯管理以及故障诊断、仪表驱动；三电机式AMT控制包括选当器、离合器到达目标位置判断，换挡时机判定，AMT电机动作序列按动作时序解码，离合器位置过渡控制模块。
4.根据权利要求1所述的一种混合动力整车控制以及AMT集成式控制系统，其特征是 通过CAN网络向子部件控制系统发送控制指令，以及控制动力切换和分配装置执行器，分配和控制发动机、蓄电池、电动机、发电机的输出功率，其控制目标是达到车辆大部分运行工况下，整车动力性、发动机的经济性和排放性、蓄电池SOC和使用寿命、动力系统能量转换效率、动力总成部件的可靠性综合达到最优。
全文摘要
一种混合动力整车控制以及AMT集成式控制系统是将整车的控制管理系统VMS与AMT控制系统集成在一个模块上，即在一块控制器硬件上实现二者的控制功能。混合动力系统的电子控制系统有4个电子控制单元组成，它们分别是发动机管理系统(EMS)ECU，后桥驱动电机控制器MCU，监控动力电池状态的电池管理单元BMS，和负责协调各部件控制单元的整车电控单元VCU。各控制器组成分布式的CAN总线网络，通过CAN总线传递信息，实现协调控制。
文档编号B60W20/00GK102259647SQ20111013431
公开日2011年11月30日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者张虹, 杨国伟, 陈超 申请人:深圳市海博瑞德汽车技术有限公司