บทคัดย่อ: มุ่งเป้าไปที่ปัญหาที่มีคุณภาพไม่ดีและประหยัดเกียร์ต่ำของยานพาหนะไฟฟ้าได้เสนอ AMT ควบคุมแบบอิเล็กทรอนิกส์ชนิดใหม่ การส่งผ่านโครงสร้างและหลักการของ AMT ปกติ มอเตอร์แปรง DC ถูกใช้เป็นมอเตอร์เกียร์กะและมอเตอร์เกียร์ของ AMT ที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้นไมโครคอนโทรลเลอร์ MPC5634 จาก Freescale ได้รับเลือกให้ออกแบบวงจรฮาร์ดแวร์ของตัวควบคุมการส่งสัญญาณและโปรแกรมหลักและโปรแกรมย่อยต่าง ๆ ของคอนโทรลเลอร์ได้รับการออกแบบโดย Relerrinto โหมดการควบคุมพื้นฐานของการควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์ โมดูลการสื่อสารแบบอนุกรมบรรลุข้อมูลการแปล Belyeen ECU และตัวควบคุมของ AMT ที่มีการควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์ถูกเพิ่มเข้ามา การทดสอบบัลลังก์ของการเปลี่ยนรูปแบบของคอนโทรลเลอร์บ่งชี้ว่าการออกแบบของคอนโทรลเลอร์สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพและประสิทธิภาพที่มั่นคง
คำสำคัญ: ยานพาหนะไฟฟ้า: ระบบเกียร์เชิงกลอัตโนมัติ (AMT): การสื่อสารสามารถ: Shift Motor
ในปัจจุบันการส่งสัญญาณที่เหมาะสำหรับยานพาหนะไฟฟ้าได้กลายเป็นหนึ่งในจุดร้อนในการวิจัยรถยนต์ไฟฟ้า ระบบเกียร์อัตโนมัติกลไกไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในยานพาหนะไฟฟ้าเนื่องจากข้อดีของโครงสร้างที่เรียบง่ายและความน่าเชื่อถือที่ดี ในปัจจุบันการวิจัยระหว่างประเทศเกี่ยวกับเทคโนโลยีการควบคุมการเปลี่ยนแปลงของ AMT ของยานพาหนะไฟฟ้าส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่สองด้าน: การควบคุมกระบวนการเปลี่ยนเกียร์และการวิจัยกฎหมายกะ เทคโนโลยีการควบคุมกระบวนการเปลี่ยนเกียร์กำหนดคุณภาพการเปลี่ยนแปลงและการขับขี่ที่ราบรื่นของยานพาหนะไฟฟ้าในระหว่างการขับขี่และเป็นหนึ่งในทิศทางการวิจัยที่สำคัญของการควบคุมการส่งสัญญาณอัตโนมัติเชิงกลและมอเตอร์ Shift คือแหล่งพลังงานการดำเนินการ B Shift ของ AMT ที่มีผลต่อประสิทธิภาพของประสิทธิภาพ คอนโทรลเลอร์ AMT ในการศึกษานี้มีการเสนอระบบเกียร์อัตโนมัติสองสปีดแบบกลไกที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์
วิธีการทำงานของคอนโทรลเลอร์ AMT
AMT เป็นระบบควบคุมวงปิดทั่วไปซึ่งประกอบด้วยสามส่วน: เซ็นเซอร์, แอคทูเอเตอร์และคอนโทรลเลอร์ คอนโทรลเลอร์ AMT มีหน้าที่รับสัญญาณเซ็นเซอร์และส่งคำแนะนำไปยังแอคชูเอเตอร์ในขณะที่รวบรวมกระแสไฟฟ้าของมอเตอร์กะเป็นสัญญาณตอบรับเพื่อควบคุมแรงบิดเอาท์พุทของมอเตอร์กะ ระบบ AMT ทำงานดังแสดงในรูปที่ 1
ตามพฤติกรรมการขับขี่ของคนขับรถคอนโทรลเลอร์ AMT ดำเนินการเปลี่ยนเกียร์ที่สอดคล้องกันตามกลยุทธ์การควบคุมการเปลี่ยนแปลงเมื่อได้รับสัญญาณเร่งความเร็วสัญญาณความเร็วมอเตอร์สัญญาณแป้นเบรกสัญญาณความเร็วยานพาหนะและสัญญาณเกียร์ สัญญาณตำแหน่งเกียร์นั้นจัดทำโดยเซ็นเซอร์ฮอลล์ภายในของระบบ AMT สัญญาณความเร็วยานพาหนะและสัญญาณความเร็วมอเตอร์ได้รับผ่าน CAN เพื่อลดการทำงานของทรัพยากรไฟฟ้าของยานพาหนะทั้งหมด โมดูลการสุ่มตัวอย่างปัจจุบัน
การใช้งานฮาร์ดแวร์คอนโทรลเลอร์ 2 AMT 2
2.1 mpc5634 คุณสมบัติ
MPC5634 เป็นชิปไมโครโปรเซสเซอร์ขนาด 32 บิตยานยนต์ที่ผลิตโดย Freescale ในสหรัฐอเมริกาโดยมีพื้นที่เก็บข้อมูล Flash EEPROM 1.5 MB และหน่วยความจำ RAM 94 KB RAM เพื่อตอบสนองความต้องการการจัดเก็บและการดำเนินงานของโปรแกรมควบคุม AMT; โมดูลฮาร์ดแวร์ลูปแบบล็อคเฟสในตัวพร้อมฟังก์ชั่นการโอเวอร์คล็อกภายในความเร็วในการทำงานของซอฟต์แวร์ความเร็วลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าไปยังอุปกรณ์อื่น ๆ และการทำงานโดยรวมมีความเสถียรมากขึ้น
2.2 สถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์
โมดูลพลังงานของคอนโทรลเลอร์ AMT จะแปลงแรงดันไฟฟ้า 12V ออนบอร์ดเป็น 5V และ 3.3V สำหรับ MCU และเซ็นเซอร์ต่างๆ MCU ได้รับสัญญาณดิจิตอลสัญญาณอะนาล็อกสัญญาณชีพจรสัญญาณความเร็วยานพาหนะจากเครือข่ายบัส CAN สัญญาณความเร็วมอเตอร์ ฯลฯ ที่รวบรวมจากเซ็นเซอร์ต่าง ๆ เพื่อตระหนักถึงชิปไดรเวอร์ MOSFET สองสัญญาณ PWM เพื่อควบคุมการนำชิปควบคุม ชิปคนขับขยายสัญญาณไฟฟ้าที่อ่อนแอจาก MCU เพื่อให้ตรงกับการขับรถปัจจุบันท่อ MOSFET การแก้ไขและการควบคุมแรงดันไฟฟ้าประกอบด้วยวงจร H-bridge ซึ่งประกอบด้วย mosfets p-type สองตัวสองตัวเพื่อขับมอเตอร์ DC สองแปรงสำหรับการเปลี่ยนเกียร์ โหมดการตรวจจับปัจจุบันใช้เพื่อตอบกลับขนาดของกระแสมอเตอร์ Shift และสัญญาณความคิดเห็นจะถูกส่งไปยังชิปไดรเวอร์สำหรับการป้องกันฮาร์ดแวร์และอีกอันไปยัง MCU สำหรับการป้องกันซอฟต์แวร์เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดคงที่และแบบไดนามิกของ ระบบทั้งหมดในเวลาเดียวกัน
เริ่มต้นจากข้อกำหนดการทำงานของคอนโทรลเลอร์ AMT สถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์คอนโทรลเลอร์ที่ออกแบบไว้ในบทความนี้แสดงในรูปที่ 2
2.3 การออกแบบโมดูลฮาร์ดแวร์ AMT
ตัวควบคุม AMT ส่วนใหญ่รวมถึงโมดูลแหล่งจ่ายไฟ, โมดูลคอนโทรลเลอร์หลัก, โมดูลวงจรไดรฟ์, โมดูลการสื่อสาร CAN, โมดูลการสื่อสาร SCI, โมดูลการสุ่มตัวอย่างปัจจุบัน, โมดูลดีบัก JTAC และโมดูลการป้องกันกระแสเกิน 2.3.1 วงจรการสื่อสารสามารถ
ไมโครคอนโทรลเลอร์ MPC5634 มีโมดูล MSCAN ในตัวและสนับสนุนโปรโตคอล CAN20A/B แผนผังของวงจรการสื่อสาร CAN ของคอนโทรลเลอร์ AMT แสดงในรูปที่ 3
2.3.2 การออกแบบวงจรมอเตอร์ไดรฟ์
ระบบ AMT ไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ใช้มอเตอร์แปรง DC เป็นแหล่งพลังงานของแอคทูเอเตอร์แบบกะและใช้ MOSFET เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ที่นี่ผู้เขียนเลือก AUIRFS8403 MOSFET ของ บริษัท วงจรเรียงกระแสอินเตอร์เนชั่นแนลเป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ ตอบสนองความต้องการไดรฟ์ของมอเตอร์คอลัมน์เสริม AMT ที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างเต็มที่ นอกจากนี้เมื่อพิจารณาว่าเอาต์พุตสัญญาณไฟฟ้าที่ปลายพินของไมโครคอมพิวเตอร์ชิปเดี่ยวไม่สามารถขับชิปไปทำงานได้โดยตรงผู้เขียนเสนอให้ใช้ไดรเวอร์พิเศษของมอเตอร์ H-Bridge H-Bridge ของ IR เพื่อขยายกระแสการขับขี่ การสลับสวิตช์เปิดปิดของสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ ชิปไดรเวอร์ AUIRS2004S สองตัวใช้ที่นี่เพื่อจัดวางวงจรไดรฟ์ส่งคลื่น PWM สองตัวผ่านชิปควบคุมหลักตระหนักถึงการสลับการสลับของวงจรไดรฟ์ H-bridge สี่ตัวของมอเตอร์ DC ตระหนักถึงการหมุนไปข้างหน้าและย้อนกลับและเบรกกลับ ของมอเตอร์และยังมีแรงดันไฟฟ้าเกินแรงดันต่ำและฟังก์ชั่นการป้องกันกระแสเกิน "นอกจากนี้ชิปควบคุมหลักยังสามารถตระหนักถึงการตรวจสอบสภาพการทำงานของชิปไดรเวอร์แผนผังของวงจรมอเตอร์ไดรฟ์แสดงในรูปที่ 4 
2.3.3 การออกแบบวงจรการสุ่มตัวอย่างปัจจุบัน
มอเตอร์ Shift ของระบบ AMT มีกำลังไฟ 60W ซึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้า 12V, ตัวต้านทานการสุ่มตัวอย่าง0.005Ω, แรงดันไฟฟ้าต้านทานการสุ่มตัวอย่างลดลง 0.025V, ปัจจัยการขยาย 100 ครั้งและสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกับ กระแสสูงสุดจะถูกแปลงเป็นช่วงการแปลง A/D ของไมโครคอมพิวเตอร์ชิปเดี่ยวภายใน 5V LM358 ถูกเลือกเป็นเครื่องขยายเสียงการทำงานสัญญาณแรงดันไฟฟ้าจะถูกขยายและอินพุตไปยังพอร์ต AN16 และพอร์ต AN17 ของไมโครคอมพิวเตอร์ชิปเดี่ยวและการสุ่มตัวอย่างในปัจจุบันและวงจรปล่อยเป็นวงจรอะนาล็อก ด้วยตัวต้านทาน0Ωเพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการสุ่มตัวอย่างและหลีกเลี่ยงการรบกวนเฟส แผนผังไดอะแกรมของวงจรการสุ่มตัวอย่างปัจจุบันสามารถดูได้ในรูปที่ 5 การขยายแรงดันไฟฟ้าขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของตัวต้านทาน R51 และ R50 และตัวเก็บประจุ C48 ~ C50 ใช้เพื่อกรองสัญญาณเสียงรบกวนความถี่สูงและปรับปรุงความแม่นยำในการสุ่มตัวอย่าง
2.3.4 วงจรบอร์ดระบบหลัก
บอร์ดระบบหลักเป็นบอร์ด PCB ที่ค่อนข้างอิสระซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยชิ้นส่วนแหล่งจ่ายไฟวงจรคริสตัลออสซิลเลเตอร์วงจรรีเซ็ตวงจร JTAG และส่วนอื่น ๆ วงจรบอร์ดระบบหลักแสดงในรูปที่ 6
การใช้งานซอฟต์แวร์คอนโทรลเลอร์ AMT
เมื่อรวมกับวัตถุประสงค์การควบคุมของคอนโทรลเลอร์ AMT กำหนดโหมดควบคุมของคอนโทรลเลอร์ AMT
3.1 การออกแบบโดยรวมของส่วนซอฟต์แวร์ AMT
ส่วนซอฟต์แวร์ของระบบควบคุม Electric AMT ที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ใช้การเขียนโปรแกรมแบบแยกส่วนและโปรแกรมหลักของระบบควบคุม AMT ที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์แสดงในรูปที่ 7
คีย์ EV ถูกแทรกสวิตช์เปิดเกียร์เปิดอยู่และเปิดใช้งานระบบควบคุม ขั้นแรกการขัดจังหวะจะถูกปิดและพอร์ตการควบคุมหลัก I/0, โมดูล A/D, โมดูลบัส CAN, โมดูล PWM, โมดูลนาฬิกา EEPROM และโมดูลการสื่อสารอนุกรมจะเริ่มต้นและการขัดจังหวะจะเปิดขึ้นหลังจากเสร็จสิ้น ชุดควบคุมการส่งสัญญาณอัตโนมัติดำเนินการเพื่อตรวจสอบว่าระบบย่อยของแต่ละโมดูลอยู่ในตำแหน่งธงปกติรายงานข้อความแสดงข้อผิดพลาดหากระบบผิดปกติหรือไม่และรอสัญญาณเริ่มต้นของสวิตช์จุดระเบิดหากเป็นเรื่องปกติ
หลังจากที่คนขับเปิดสวิตช์จุดระเบิด TCU ก่อนอ่านสัญญาณตำแหน่งคันโยกกะทันหันตามความตั้งใจในการดำเนินการของผู้ขับขี่และจากนั้นได้รับความเร็วความเร็วยานพาหนะสัญญาณการเปิดเค้น สามารถบัสและดำเนินการควบคุมการเปลี่ยนเกียร์ตามกฎหมายการเปลี่ยนรูปแบบล่วงหน้า หลังจากเสร็จสิ้นการเปลี่ยนเกียร์และตรงตามเงื่อนไขสำหรับการส่งข้อความ CAN สัญญาณเฟืองปัจจุบันจะถูกส่งไปยังเครื่องตรวจควบคุมยานพาหนะผ่านการสื่อสาร CAN
3.2 การออกแบบอัลกอริทึมการควบคุม
ระบบใช้แอคชูเอเตอร์แบบกะไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์เป็นโหมด Shift Drive ดังนั้นจึงมีสถานการณ์ที่ความแม่นยำในการวางตำแหน่งต่ำ เพื่อให้แน่ใจว่าการรับรู้ที่แม่นยำของการเปลี่ยนเกียร์และการเลือกการเลือกเกียร์การขยับเกียร์ที่ราบรื่นและรวดเร็วอัลกอริทึมการควบคุมสัดส่วนสัดส่วน (PD) แบบคลาสสิกจะถูกนำมาใช้สำหรับมอเตอร์ Shift เพื่อรับรู้ตู้ควบคุมวงปิดของเซ็นเซอร์ตำแหน่งกะ และสัญญาณตอบรับเซ็นเซอร์ตำแหน่งปัจจุบัน
การควบคุมแอคทูเอเตอร์ AMT ที่ใช้อัลกอริทึม PD แสดงในรูปที่ 8
4. การวิเคราะห์ผลการทดลอง
ในบทความนี้คอนโทรลเลอร์ AMT ที่ออกแบบมาเองจะถูกทดสอบบนม้านั่งและการทำงานของมอเตอร์กะภายใต้สภาพการทำงานจริงจะแสดงในรูปที่ (9 ~ 11)
ในที่สุดเมื่อรอบการทำงานของ PWM คือ 90%สภาพการทำงานของมอเตอร์กะที่เลือกนั้นเหมาะที่สุดและความเร็วปัจจุบันถูกวัดโดยเครื่องทดสอบความเร็วมอเตอร์เป็น 22Rad/นาที จากเส้นโค้งลักษณะปัจจุบันของมอเตอร์ในรูปจะพบได้ว่ามีปรากฏการณ์ความผิดพลาดเล็กน้อยที่เกิดจากมอเตอร์ด้านหลัง EMF ที่ด้านบนของรูปคลื่นสัญญาณไดรฟ์
หลังจากการทดสอบบัลลังก์ดังกล่าวข้างต้นผู้เขียนคนต่อไปได้ทำการทดสอบถนนยานพาหนะ เนื่องจากข้อ จำกัด ของเงื่อนไขการทดสอบจึงใช้การตัดสินแบบอัตนัยที่นี่เพื่อยืนยันความราบรื่นและความสะดวกสบายของกระบวนการเปลี่ยน
ผ่านการทดสอบถนนยานพาหนะจะได้รับผลการทดสอบของระบบควบคุม AMT ดังแสดงในตารางที่ 1
ในกรณีที่ไม่มีภาระการศึกษานี้ตรวจสอบว่าระบบควบคุม AMT สามารถผลักดันตัวกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงเพื่อดำเนินการกะตามคำแนะนำที่ออก ความราบรื่นที่เปลี่ยนไปนั้นดีกว่าและผลกระทบการเปลี่ยนแปลงนั้นค่อนข้างเล็ก
5. สรุป
ในการศึกษานี้ตัวควบคุมการส่งสัญญาณอัตโนมัติกลไกสองสปีดสำหรับยานพาหนะไฟฟ้าได้รับการออกแบบตามชิปควบคุมหลัก MPC5634 ของ Freescale และเพิ่มฟังก์ชั่นการสื่อสาร หลังจากการทดสอบผู้พิพากษาตรวจสอบผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าซอฟต์แวร์คอนโทรลเลอร์และฮาร์ดแวร์ทำงานได้ตามปกติมอเตอร์กะจะทำงานไปข้างหน้าและย้อนกลับและสามารถดำเนินการกะสำหรับสัญญาณอินพุตแบบเรียลไทม์ ในการทดสอบยานพาหนะยานพาหนะไฟฟ้าสามารถตระหนักถึงการดำเนินการขยับระหว่างการขับขี่อย่างรวดเร็วและแม่นยำซึ่งช่วยลดผลกระทบการเปลี่ยนแปลงของการส่งผ่าน AMT ได้อย่างมีประสิทธิภาพและปรับปรุงความสะดวกสบายในการขับขี่ของยานพาหนะไฟฟ้า ผลลัพธ์ของการวิจัยนี้สามารถตระหนักถึงการทำงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นของระบบขับเคลื่อนยานพาหนะไฟฟ้าซึ่งมีคุณค่าทางวิศวกรรมบางอย่าง