集成变速箱控制功能的新能源整车控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成变速箱控制功能的新能源整车控制器，属于新能源汽车技术，尤其是新能源汽车电控系统技术。
【背景技术】
[0002]新能源汽车尤其是纯电动汽车作为未来汽车的主要发展方向，国家一向给予支持和鼓励。随着国家政策的大力支持和关键技术的逐步突破，新能源汽车行业前景良好。
[0003]TCU (Transmiss1n Control Unit)即自动变速箱控制单元，常用于 AMT、AT、DCT、CVT等自动变速器。实现自动变速控制，使驾驶更简单。
[0004]MCU(Motor control unit)即电机控制单元，又称电机控制器，负责新能源汽车主驱动电机的控制。
[0005]V⑶(Vehicle control uint)即车辆控制单元，又称整车控制器，负责新能源汽车整车的控制。
[0006]新能源汽车动力传递有固定速比与可变速比两种方案，对于可变速比新能源汽车，又包括手动变速与自动变速。手动变速不需要专门的变速箱控制单元TCU，自动变速通常需要专门的变速箱控制单元TCU。现有的自动变速新能源汽车动力系统基本结构如图1所示。该基本结构中，驱动电机与自动变速箱相连，自动变速箱与驱动轮的轮轴连接；驱动电机与MCU连接，自动变速箱与TCU连接，MCU与TCU通过CAN总线与VCU连接。
[0007]由于变速箱控制单元TCU承担着自动变速箱控制的作用，功能复杂、成本较高并且TCU的存在使得原本有限的车内空间布置与布线更加困难，更增加了车辆出故障时检修的工作量与工作难度。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是减少新能源汽车控制器数量，从而降低整车电子系统的复杂程度，使得新能源汽车更加简单可靠。
[0009]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为集成变速箱控制功能的新能源整车控制器，该控制器集成变速箱的控制功能，即将原本整车控制的功能与变速箱控制的功能全部集中到整车控制器中实现，从而不再需要专门的变速箱控制单元TCU，本发明提出的自动变速新能源汽车动力系统基本结构如图2所示。
[0010]具体而言，在自动变速新能源汽车动力系统基本结构中，驱动电机与自动变速箱相连，自动变速箱与驱动轮的轮轴连接；驱动电机与MCU连接，自动变速箱与VCU连接，所述VCU上集成有TCU ;MCU与VCU通过CAN总线连接。
[0011]集成变速箱控制功能的新能源整车控制器电气结构如图3所示。
[0012]图3中电源管理部分负责整车控制器的供电，中央处理器负责运算，通信部分负责与其它控制器通信；模拟量输入、开关量输入与频率量输入与各传感器相连；功率驱动部分与电机驱动部分与各类执行器相连；上述构件在控制器电路板上通过内部连线与内部总线连接在一起，共同构成完整的控制器硬件电路。
[0013]集成变速箱控制功能的新能源整车控制器软件结构如图4所示。
[0014]图4中整车输入信号处理部分负责处理整车控制专用输入信号；变速箱输入信号处理部分负责处理变速箱控制专用输入信号；通用输入信号处理部分负责处理整车控制与变速箱控制都需要使用的输入信号；整车控制输出部分负责控制整车相关执行器，变速箱控制输出部分负责控制变速箱相关执行器。集成变速箱控制功能的新能源整车控制器软件通过整车控制算法与变速箱控制算法实现。
[0015]整车控制算法具体实现如下。
[0016](I)整车驱动控制，基于扭矩为核心的整车驱动控制算法根据驾驶员需求及车辆状态向电机控制器发出控制指令，以满足车辆的驾驶工况。
[0017](2)整车能量管理，通过对电动汽车的电机驱动系统、电池管理系统、传动系统以及其它车载能源动力系统的协调和管理，以获得最佳的能量利用率。
[0018](3)整车状态监控与显示，控制器通过传感器和CAN总线，检测车辆状态及其各子系统状态信息，驱动显示仪表，将状态信息和故障诊断信息经过显示仪表显示出来。显示内容包括车速、里程、电机的转速、温度、电池的电量、电压、电流、故障信息。
[0019](4)制动优先，对于驾驶员需求指令的处理，汽车制动需求优先于加速需求，即制动踏板位置信号处理优先级高于加速踏板位置信号处理优先级，以保证安全性。
[0020](5)制动能量回收，电动汽车制动能量回收要求实现提高整车的能量回收率以及优化驾驶员感受，为回收尽可能多的动能，必须控制牵引电动机产生特定量的制动力，同时要控制机械制动系统满足由驾驶员发出的需求制动力，基本上，有三种制动控制策略:最佳驾驶员体验的串联制动、最佳能量回收率的串联制动和并联制动。
[0021](6)整车故障诊断，故障诊断是整车控制器实时系统的关键性安全保护措施。检测故障，进行故障处理，进而执行车辆动力系统的降级、跛行以及关断操作模式。
[0022](7)车辆附件控制，包括真空泵控制、D⑶C控制、空调控制、冷却风扇控制、冷却水泵控制，以实现完整的车辆附件控制功能。
[0023](8)车辆起步控制，通过优化起步控制算法得到合适的起步扭矩，实现车辆平地、上坡、下坡路况下平稳起步。
[0024](9)车速限制，为保证车速不超过安全限值，当车速超过一定值时限制电机的输出扭矩，在特殊工况下利用电机制动来进一步限制车速。
[0025](10)电机转速限制，保证电机转速不超过安全限值，当电机转速超过一定值时限制电机的输出扭矩。
[0026]变速箱控制算法具体实现如下。
[0027](I)离合器控制，离合器的工作过程包括分离和结合两种不同的过程，离合器的分离过程比较简单，控制过程中对车辆的性能的影响很小，总的原则是越快越好，离合器的结合过程分为三个阶段:a、分离状态，此时主被动摩擦片之间存在间隙，无扭矩输出；b、滑摩状态，此时离合器处于半结合状态，随着离合器压紧力的不断增长，扭矩输出也随之增长；C、完全结合状态，此时离合器完全结合，滑摩消失，主被动摩擦片同步旋转无转速差，作为一个整体传递扭矩。通过控制离合器执行机构来实现离合器快速平稳的结合。
[0028](2)选换挡操作，选挡和换挡通过选换挡执行机构控制，将执行机构动作转换成相互独立的选换挡动作所需的运动，同时实现较大减速比，获得适当的速度和足够的选换挡力，完全模拟手动变速器换挡机构的功能。选换挡执行机构的控制主要是基于位置的闭环控制，接收从协调层发来的目标档位等信息，完成档位的变换。
[0029](3)电机接管控制，在离合器分离和结合过程中，需要对电机的转速和扭矩进行精确控制，为了实现良好的驾驶性能，电机MCU允许自动变速器暂时接管电机的转矩或转速的控制。根据升档和降档工况的需求，当低档位升高档位时，转速差为负，要求电机转速降低；当高档位降低档位时，转速差为正，要求电机转速升高；为了改善换挡品质，通过控制电机转速进行精准控制，即换入新档位后，通过控制电机转速，尽可能减小离合器主、从动盘之间的转速差，以加快离合器结合，缩短换挡时间，减少动力中断，延长离合器寿命，减小换挡冲击。
[0030](4)油压控制，为保证变速箱执行机构的可靠动作，需要一定的油压，通过油压传感器与电磁阀闭环控制油压在一个合理的范围内。
[0031](5)油温控制，变速箱需要在设定的温度范围内才能正常工作，通过油温传感器与冷却机构闭环控制油温在设定的范围内。
[0032]与现有技术对比，本发明所具有如下有益效果。
[0033]1.提高可靠性；减少了控制器数量，简化了整车线束，从而降低整车电子系统的复杂程度，使得系统更简单，更可靠；
[0034]2.缩短开发周期；更少的控制器减少了控制器开发测试的工作量，相应地减少了各个控制器之间协调匹配的工作量，从而缩短整个开发周期；
[0035]3.降低成本；除了缩短开发周期降低开发成本之外，减少了控制器以及配套连接器、线束等汽车零部件，降低了零部件采购的成本；
[0036]4.方便布置；更少的控制器与线束降低了对布置空间的要求，从而方便整车布置，使得车辆内部更加简洁与美观；
[0037]5.方便检修；将原本有可能发生在多个控制器的