[发明专利]基于无离合器两挡自动变速器的纯电动汽车换挡控制系统

权利要求书

1.一种基于无离合器两挡自动变速器的纯电动汽车换挡控制系统，包括车辆控制器VCU(01)、电池管理系统BMS(02)、电机控制单元MCU(03)、变速器控制单元TCU(04)、动力蓄电池(05)、驱动电机(06)、两挡自动变速器(07)、主减速器(08)、差速器(09)和车轮(10)，其特征在于，所述的车辆控制器VCU(01)根据车辆当前运行工况决策是否换挡，所述的电池管理系统BMS(02)对动力蓄电池(05)进行控制和检测，所述的电机控制单元MCU(03)对驱动电机(06)进行控制，所述的变速器控制单元TCU(04)对两挡自动变速器的换挡执行电机(11)进行控制，所述的驱动电机(06)依次通过两挡自动变速器(07)、主减速器(08)、差速器(09)最后作用于车轮(10)进而驱动车辆；

所述的车辆控制器VCU(01)，接收车辆运行速度、当前挡位、运行模式、加速踏板信号和制动踏板信号的车辆状态信息和驾驶员操作信息，判断驾驶员驾驶意图，决策车辆的换挡请求和驾驶员需求转矩，并发送到CAN总线上；

所述的电池管理系统BMS(02)，负责动力蓄电池(05)的上下电控制，并实时监测动力蓄电池(05)的状态，并将动力蓄电池(05)的状态和故障信息发送到CAN总线上；

所述的电机控制单元MCU(03)，接收总线上驱动电机转矩或转速请求、以及电池管理系统BMS(02)发出的动力蓄电池信息，控制驱动电机(06)的控制模式完成转速或转矩控制，并将驱动电机(06)的运行状态和故障信息反馈到CAN总线上；

所述的变速器控制单元TCU(04)，接收换挡拨叉(14)位置信号以及同步器(15)两端速度信号，控制换挡执行电机(11)完成位置伺服和换挡力控制；

所述的变速器控制单元TCU(04)换挡信号来自于车辆控制器VCU(01)根据车辆当前运行状态的换挡决策，换挡过程需要对驱动电机(06)及换挡执行电机(11)进行协调控制，同时还考虑动力蓄电池(05)的工作状态，因而换挡过程需要车辆控制器VCU(01)、电池管理系统BMS(02)、电机控制单元MCU(03)和变速器控制单元TCU(04)的介入，所述的控制系统的换挡过程采用分段控制方法，在每个阶段都设计不同的控制算法和控制参数，从接收换挡指令开始到换挡完成，整个换挡过程分为如下几个步骤：

1)驱动电机转矩调零；2)变速器摘挡；3)驱动电机调速；4)驱动电机转矩再次调零；5)消除同步器空行程；6)同步器两端转速同步控制；7)变速器进挡；8)驱动电机转矩恢复。

2.根据权利要求1所述的一种基于无离合器两挡自动变速器的纯电动汽车换挡控制系统，其特征在于，所述的1)驱动电机转矩调零具体为：

当车辆控制器VCU(01)决策出换挡请求时，控制系统从在挡运行工况进入换挡工况，为降低车辆的冲击、减小换挡阻力，在执行机构摘挡前，经电机控制单元MCU(03)控制将驱动电机转矩调零，考虑到传感器噪声、驱动电机(06)转矩波动以及换挡时间要求设计控制算法切换到下一阶段的条件：驱动电机(06)转矩小于设定的阈值T1。

3.根据权利要求1所述的一种基于无离合器两挡自动变速器的纯电动汽车换挡控制系统，其特征在于，所述的2)变速器摘挡具体为：

所述的驱动电机转矩调零结束之后，所述的变速器控制单元TCU(04)控制换挡执行电机(11)进行摘挡，控制目标为换挡拨叉(14)的位移，设计控制算法切换到下一阶段的条件：换挡拨叉(14)实际位移与目标位移的差值小于设定的阈值e_S1。

4.根据权利要求1所述的一种基于无离合器两挡自动变速器的纯电动汽车换挡控制系统，其特征在于，所述的3)驱动电机调速具体为：

该阶段驱动电机(06)进入转速控制模式经电机控制单元MCU(03)控制将驱动电机(06)转速调制到目标转速，考虑到驱动电机(06)调速能力和精度以及换挡时间要求，设计控制算法切换到下一阶段的条件：同步器两端转速差小于设定的阈值e_n。