一种电动汽车控制系统及控制方法
【专利摘要】本发明提出一种电动汽车控制系统，包括：电机；电机控制器，电机控制器与电机相连，用于对电机进行控制；与电机相连的变速箱；变速箱控制器，变速箱控制器用于对变速箱进行控制以及和电机控制器之间进行通讯；整车控制器，整车控制器分别与电机控制器和变速箱控制器相连，用于向电机控制器和变速箱控制器发送控制指令，并接收来自电机控制器和变速箱控制器的反馈信号。本发明的实施例具有结构简单、成本低的优点。另外，该控制系统还具有变速箱调速精度高、响应速度快的优点。本发明还提出了一种控制方法。
【专利说明】一种电动汽车控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车制造【技术领域】，特别涉及一种电动汽车控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]电动汽车相对常规汽车具有优良的动力性、经济性及排放性，是目前国内外新型汽车动力传动系统研发的重点之一，并得到了用户和市场的广泛关注。在电动乘用车领域，为充分发挥电机高转速性能，目前大多采用单级减速器，但在电动商用车领域，尤其是客车领域，目前大多数仍为手动挡变速箱或带同步器、离合器AMT变速箱，驾驶舒适性较差。
[0003]目前，乘用车多采用单机减速系统，充分利用电机高转速性能，不仅降低了成本，且提高可靠性，但在商用车，尤其是客车领域，因整车需求扭矩相对很大，若仍采用单级减速十分困难，电机及减速器成本将增加很多，甚至因电机功率增大，布置都会出现很大困难，故现在大多仍采用手动挡方案，不仅不能将电动车的优越性充分发挥，甚至会造成效率损失现象，即使有自动挡AMT方案，也为带离合器、同步器方案，或带选、换挡机构，结构复杂，成本高。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
[0005]为此，本发明的一个目的在于提出一种不含离合器、同步器变速箱的电动汽车控制系统，具有结构简单、成本低且变速箱调速精度高、响应速度快的优点。
[0006]本发明的另一目的在于提出一种电动汽车的控制系统的控制方法。
[0007]为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种电动汽车控制系统，包括:电机；电机控制器，所述电机控制器与所述电机相连，用于对所述电机进行控制；与所述电机相连的变速箱；变速箱控制器，所述变速箱控制器用于对所述变速箱进行控制以及和所述电机控制器之间进行通讯；以及整车控制器，所述整车控制器分别与所述电机控制器和所述变速箱控制器相连，用于向所述电机控制器和所述变速箱控制器发送控制指令，并接收来自所述电机控制器和所述变速箱控制器的反馈信号。
[0008]本发明实施例的电动汽车控制系统省去了离合器和同步器，因此具有结构简单、成本低的优点。另外，该控制系统还具有变速箱调速精度高、响应速度快的优点。
[0009]本发明第二方面的实施例提供了一种如上述第一方面实施例所述的控制系统的控制方法，包括以下步骤:s1:变速箱控制器判断车辆状态；S2:如果为行驶状态，则在所述变速箱控制器判断满足换挡条件之后向所述整车控制器发送换挡请求；S3:所述整车控制器在判断允许换挡之后，所述电机控制器控制电机切换至自由模式以便所述变速箱控制器控制变速箱进行摘挡；S4:所述变速箱控制器向所述电机控制器发送转动指令；S5:所述电机控制器控制电机以预设转速转动以在所述电机当前转速与变速箱二轴转速之间满足预定条件时，所述电机控制器控制所述电机切换至所述自由模式；S6:所述变速箱控制器控制所述变速箱进行挂档；S7:在挂档完成之后，所述电机控制器控制所述电机切换至扭矩模式以便所述整车控制器根据驾驶员控制信号对所述电动汽车进行控制；以及S8:如果所述车辆状态为起步状态，则执行所述步骤S4-S7。
[0010]通过本发明实施例的控制方法，由于控制系统的电机和变速箱采用直连的方式进行连接，从而在控制换挡时，具有电机调速快、精度高的优点，可实现快速换挡，扭矩恢复时，电机扭矩输出的连续性强，可减少冲击，提高乘驾的舒适性，提高了整车的灵活性，有利于后续功能拓展。另变速箱去掉了离合器、同步器以及倒档机构，倒档由电机反转实现，结构相对简单，节约了成本。
[0011]另外，根据本发明上述实施例的控制方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0012]在一些示例中，在所述步骤S3之前还包括:所述整车控制器判断是否满足换挡条件；以及如果判断满足换挡条件，则所述整车控制器判断允许换挡。
[0013]在一些示例中，所述步骤SI进一步包括:所述变速箱控制器获取档位信息、车速信息和油门踏板开度；如果判断所述档位为空挡且车速为零则判断所述车辆状态为起步状态，否则判断所述车辆状态为行驶状态。
[0014]在一些示例中，在所述变速箱控制器控制变速箱进行摘挡以后，还包括:所述变速箱控制器将所述变速箱的状态信息发送给所述整车控制器。
[0015]在一些示例中，在所述变速箱控制器向所述电机控制器发送转动指令之前，还包括:所述变速箱控制器向所述电机控制器发送响应信号；在所述整车控制器根据驾驶员控制信号对所述电动汽车进行控制之前，还包括:所述整车控制器向所述电机控制器发送响应信号，其中，所述响应信号中具有标志位。
[0016]进一步地，当所述标志位为O时，所述响应信号用于响应所述整车控制器的请求，当所述标志位为I时，所述响应信号用于响应所述变速箱控制器的请求。
[0017]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0019]图1是根据本发明一个实施例的控制系统的结构图；
[0020]图2是根据本发明一个实施例的控制系统的变速箱的结构图；
[0021]图3是根据本发明一个实施例的控制系统的控制器之间的通讯原理图；
[0022]图4是根据本发明一个实施例的电动汽车的控制系统的控制方法的流程图；以及
[0023]图5是根据本发明一个实施例的控制方法的换挡过程的时序图。
【具体实施方式】
[0024]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0025]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0026]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0027]以下结合附图描述根据本发明实施例的电动汽车的控制系统及控制方法。
[0028]图1是根据本发明一个实施例的电动汽车的控制系统的结构图。
[0029]如图1所示，根据本发明一个实施例的电动汽车的控制系统，包括电机110、电机控制器MCU、变速箱120、变速箱控制器TCU和整车控制器VMS。当然，本发明实施例的控制系统还包括如图1所示的其它部件，如:车轮、差速器、ABS、仪表、整车CAN总线、方向盘、DC/DC、动力电池等。
[0030]其中，电机控制器MCU与电机相连110，用于对电机110进行控制。变速箱120与电机110相连。变速箱控制器TCU用于对变速箱120进行控制以及和电机控制器TCU之间进行通讯。整车控制器VMS分别与电机控制器MCU和变速箱控制器T⑶相连，用于向电机控制器MCU和变速箱控制器TCU发送控制指令，并接收来自电机控制器MCU和变速箱控制器T⑶的反馈信号。具体地，电机110和变速箱120以直连的方式进行连接，变速箱120带空挡，变速箱执行机构为气动执行机构，如图2所示，以四档为例的变速箱120进行说明，可直接采用电动汽车上的气源，换挡时充分发挥电机调速快、精度高的特点，可实现快速换挡；在扭矩恢复时，电机扭矩输出连续性强，可减少冲击，提高乘坐舒适性。另外，变速箱120省去了离合器、同步器以及倒档机构，因此，倒档由电机110反转实现，具有结构简单，成本低的优点。
[0031]对于变速箱控制器T⑶和电机控制器T⑶之间进行通讯、以及整车控制器VMS向电机控制器MCU和变速箱控制器TCU发送控制指令，并接收来自电机控制器MCU和变速箱控制器TCU的反馈信号。作为本发明的一个具体示例，如图3所示，示出了本发明一个实施例的整车控制器VMS与变速箱控制器TCU、电机控制器MCU、ABS、档位输入、油门踏板、制动踏板、仪表灯之间的通讯与控制关系。
[0032]本发明的进一步实施例提出了一种电动汽车的控制系统的控制方法，包括以下步骤:S1:变速箱控制器判断车辆状态；S2:如果为行驶状态，则在所述变速箱控制器判断满足换挡条件之后向所述整车控制器发送换挡请求；S3:所述整车控制器在判断允许换挡之后，所述电机控制器控制电机切换至自由模式以便所述变速箱控制器控制变速箱进行摘挡；S4:所述变速箱控制器向所述电机控制器发送转动指令；S5:所述电机控制器控制电机以预设转速转动以在所述电机当前转速与变速箱二轴转速之间满足预定条件时，所述电机控制器控制所述电机切换至所述自由模式；S6:所述变速箱控制器控制所述变速箱进行挂档；S7:在挂档完成之后，所述电机控制器控制所述电机切换至扭矩模式以便所述整车控制器根据驾驶员控制信号对所述电动汽车进行控制；以及S8:如果所述车辆状态为起步状态，则执行所述步骤S4-S7。
[0033]在本发明的一个实施例中，步骤SI进一步包括:
[0034]Sll:变速箱控制器TCU获取档位信息、车速信息和油门踏板开度。
[0035]S12:如果判断档位为空挡且车速为零则判断车辆状态为起步状态，否则判断车辆状态为行驶状态。其中，起步状态指:车速为零且当为在空挡，行驶状态指档位位于行驶档位上，如前进挡D，或者在车况正常情况下车速不为零的状态。
[0036]进一步地，作为一个具体例子，如图4所示并结合图2和图5，其中，图5为上述实施例的起步状态的挂档及行驶状态的换挡的时序图。当变速箱控制器TCU判断车辆状态为行驶状态以后，换挡过程包括以下步骤:
[0037]步骤S401:变速箱控制器T⑶根据换挡map图，向整车控制器VMS发送换挡请求。在该实例中，换挡map图指换挡表格，即变速箱控制器TCU可根据该换挡表格查询AMT变速箱合适需要换挡，该换挡map也可为一种换挡策略，根据该换挡策略判断AMT变速箱合适进行换挡。
[0038]步骤S402:整车控制器判断是否满足换挡条件，如果判断满足换挡条件，则所述整车控制器判断允许换挡，具体地，整车控制器VMS根据采集到的电机状态、动力电池状态、档位信息、车速信息、ABS等对整车当前状态进行判断，若状态允许，则向变速箱控制器TCU发送允许换挡指令；若状态不允许，则提示车辆存在故障。需要说明的，整车控制器判断是否满足换挡条件，如果判断满足换挡条件，则整车控制器判断允许换挡是步骤:整车控制器在判断允许换挡之后，电机控制器控制电机切换至自由模式以便变速箱控制器控制变速箱进行摘挡之前完成。
[0039]步骤S403:变速箱控制器T⑶收到允许换挡指令之后，向电机控制器MCU发送优先级指令，以取得对电机控制器MCU的优先控制权。接着向电机控制器MCU发送模式切换指令，电机控制器MCU控制电机110由扭矩模式向自由模式切换。
[0040]步骤S404 =MCU完成模式切换，并将当前模式发送给T⑶。
[0041]步骤S405:T⑶收到MCU当前模式为自由模式之后，对变速箱120进行摘挡动作，在本发明的一个实施例中，在变速箱控制器TCU控制变速箱进行摘挡以后还包括将变速箱120当前状态发送VMS，即变速箱控制器T⑶将变速箱120的状态信息发送给整车控制器VMS0
[0042]步骤S406:T⑶摘挡完成，向MCU发送模式切换指令，控制电机110由自由模式切换至转速模式，并将变速箱120当前状态发送VMS。
[0043]步骤S407 =TCU收到电机转速模式指令，向MCU发送目标转速指令，并将变速箱当前状态发送VMS。
[0044]步骤S408:MCU进入调速阶段，并将电机110的当前转速实时发送给T⑶，T⑶根据变速箱120的二轴转速变化，实时对目标转速进行微调。
[0045]步骤S409:电机110转速与变速箱120 二轴转速进入允许误差范围内，T⑶向MCU发送模式切换指令，控制电机由转速模式切换至自由模式，并将变速箱当前状态发送VMS。
[0046]步骤S410:T⑶收到电机进入自由模式状态指令，进行挂档动作，并将变速箱120当前状态发送VMS。
[0047]步骤S411:T⑶挂档完成，向VMS发送挂档完成指令，同时向MCU发送优先级指令，降低TCU控制优先级。
[0048]步骤S412:MCU进行模式切换，切换至扭矩模式，响应VMS扭矩指令，进入扭矩恢复模式。
[0049]作为一个具体例子，如图4所示并结合图2，当变速箱控制器TCU判断车辆状态为起步状态以后，当档位由空挡至前进以后，变速箱控制器T⑶向电机控制器MCU发送优先级指令，以取得对电机控制器MCU的优先控制权。接着执行上述步骤S407至步骤S412以完成起步。
[0050]本发明实施例的控制方法在控制电动汽车进行倒车时，即档位为倒档R，本发明实施例的控制方法中倒车为控制电机110反转实现。
[0051]另外，整车控制器VMS或变速箱控制器TCU取得对电机控制器MCU的优先控制权还可以采用如下方式，具体地，例如:对于变速箱控制器TCU而言，在变速箱控制器TCU向电机控制器MCU发送转动指令之前，变速箱控制器TCU向电机控制器MCU发送响应信号(即优先级指令)，对于整车控制器VMS而言，在整车控制器VMS根据驾驶员控制信号对电动汽车进行控制之前，整车控制器VMS向电机控制器MCU发送响应信号，其中，响应信号中具有标志位。进一步地，当标志位为O时，响应信号用于响应整车控制器VMS的请求，当标志位为I时，响应信号用于响应变速箱控制器TCU的请求。
[0052]通过本发明实施例的控制方法，由于控制系统的电机和变速箱采用直连的方式进行连接，从而在控制换挡时，具有电机调速快、精度高的优点，可实现快速换挡，扭矩恢复时，电机扭矩输出的连续性强，可减少冲击，提高乘驾的舒适性，提高了整车的灵活性，有利于后续功能拓展。另变速箱去掉了离合器、同步器以及倒档机构，倒档由电机反转实现，结构相对简单，节约了成本。
[0053]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0054]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。
【权利要求】
1.一种电动汽车控制系统,其特征在于,包括: 电机； 电机控制器，所述电机控制器与所述电机相连，用于对所述电机进行控制； 与所述电机相连的变速箱； 变速箱控制器，所述变速箱控制器用于对所述变速箱进行控制以及和所述电机控制器之间进行通讯；以及 整车控制器，所述整车控制器分别与所述电机控制器和所述变速箱控制器相连，用于向所述电机控制器和所述变速箱控制器发送控制指令，并接收来自所述电机控制器和所述变速箱控制器的反馈信号。
2.一种如权利要求1所述的控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: S1:变速箱控制器判断车辆状态； S2:如果为行驶状态，则在所述变速箱控制器判断满足换挡条件之后向所述整车控制器发送换挡请求； s3:所述整车控制器在判断允许换挡之后，所述电机控制器控制电机切换至自由模式以便所述变速箱控制器控制变速箱进行摘挡； S4:所述变速箱控制器向所述电机控制器发送转动指令； S5:所述电机控制器控制电机以预设转速转动以在所述电机当前转速与变速箱二轴转速之间满足预定条件时，所述 电机控制器控制所述电机切换至所述自由模式； S6:所述变速箱控制器控制所述变速箱进行挂档； S7:在挂档完成之后，所述电机控制器控制所述电机切换至扭矩模式以便所述整车控制器根据驾驶员控制信号对所述电动汽车进行控制；以及 S8:如果所述车辆状态为起步状态，则执行所述步骤S4-S7。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤S3之前还包括: 所述整车控制器判断是否满足换挡条件；以及 如果判断满足换挡条件，则所述整车控制器判断允许换挡。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤SI进一步包括: 所述变速箱控制器获取档位信息、车速信息和油门踏板开度； 如果判断所述档位为空挡且车速为零则判断所述车辆状态为起步状态，否则判断所述车辆状态为行驶状态。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述变速箱控制器控制变速箱进行摘挡以后，还包括: 所述变速箱控制器将所述变速箱的状态信息发送给所述整车控制器。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于， 在所述变速箱控制器向所述电机控制器发送转动指令之前，还包括:所述变速箱控制器向所述电机控制器发送响应信号； 在所述整车控制器根据驾驶员控制信号对所述电动汽车进行控制之前，还包括:所述整车控制器向所述电机控制器发送响应信号， 其中，所述响应信号中具有标志位。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，其中，当所述标志位为O时，所述响应信号用于响应所述整车控制器的请求，当所述标志位为I时，所述响应信号用于响应所述变速箱控制器的请求 。
【文档编号】B60L15/00GK103847534SQ201210510466
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年12月3日 优先权日:2012年12月3日
【发明者】靳旭 申请人:北汽福田汽车股份有限公司