وحدة تحكم في ناقل حركة ميكانيكي أوتوماتيكي مع شريحة للسيارات الكهربائية

الخلاصة: بالهدف من مشاكل رديئة الجودة والاقتصاد المنخفض في تحديث التروس للسيارات الكهربائية ، تم اقتراح النوع الجديد من AMT التحكم إلكترونيًا. كان الإرسال يعتمد على هيكل ومبدأ AMT العادي. تم استخدام محرك فرشاة DC كمحرك مختارة من الترس من AMT يتحكم إلكترونيًا. لذلك ، تم اختيار متحكم MPC5634 من Freescale لتصميم دائرة الأجهزة لوحدة التحكم في الإرسال ، وتم تصميم البرنامج الرئيسي وبرامج مختلفة من وحدة التحكم من قبل Relerrinto وضع التحكم الأساسي للتحكم الإلكتروني في الوحدة النمطية في CAN و CAN CAN تمت إضافة وحدات التواصل التسلسلي التي تحقق ترجمة البيانات Beleeen ECU والمكافحة للسيطرة على AMT إلكترونيًا. تشير اختبارات مقاعد البدلاء ل geashifting من وحدة التحكم إلى أن تصميم وحدة التحكم يمكن أن يكون عملية تحول فعالة وأداء مستقر.
الكلمات الرئيسية: السيارة الكهربائية: ناقل الحركة الميكانيكي الأوتوماتيكي (AMT): هل يمكن الاتصال: محرك Shift

في الوقت الحاضر ، أصبحت عمليات الإرسال المناسبة للسيارات الكهربائية واحدة من النقاط الساخنة في أبحاث المركبات الكهربائية. تم استخدام ناقل الحركة التلقائي الميكانيكي الكهربائي الذي يتم التحكم فيه إلكترونيًا على نطاق واسع في السيارات الكهربائية بسبب مزاياه للهيكل البسيط وموثوقية جيدة. في الوقت الحاضر ، يركز البحث الدولي حول تكنولوجيا التحكم في التحول AMT في السيارات الكهربائية بشكل أساسي على جانبين: التحكم في عملية تحول العتاد وأبحاث قانون التحول. تحدد تقنية التحكم في عملية تحول العتاد جودة التحول وسلاسة القيادة للسيارات الكهربائية أثناء القيادة ، وهي واحدة من الاتجاهات البحثية المهمة للتحكم الميكانيكي في الإرسال التلقائي ، ومحرك التحول هو مصدر طاقة تنفيذ B من AMT الذي يؤثر على أداء وحدة تحكم AMT. في هذه الدراسة ، يتم اقتراح ناقل حركة أوتوماتيكي ميكانيكي مكون من سرعتين.

كيف تعمل وحدة تحكم AMT

AMT هو نظام التحكم في الحلقة المغلقة نموذجي ، يتكون من ثلاثة أجزاء: المستشعر والمشغل ووحدة التحكم. تكون وحدة التحكم AMT مسؤولة عن استلام إشارة المستشعر وإرسال الإرشادات إلى المشغل ، مع جمع تيار محرك التحول كإشارة للتغذية المرتدة للتحكم في عزم الدوران في محرك التحول. يعمل نظام AMT كما هو موضح في الشكل 1.

وفقًا لسلوك قيادة السائق ، تقوم وحدة تحكم AMT بإجراء عمليات تحويل التروس المقابلة وفقًا لاستراتيجية التحكم في التحول عندما تتلقى إشارة المسرع وإشارة سرعة المحرك وإشارة دواسة الفرامل وإشارة سرعة السيارة وإشارة التروس. يتم توفير إشارة موضع التروس بواسطة مستشعر القاعة الداخلي لنظام AMT ، يتم الحصول على إشارة سرعة السيارة وإشارة سرعة المحرك من خلال CAN لتقليل احتلال الموارد الكهربائية للسيارة بأكملها ، ويتم الحصول على إشارة التغذية المرتدة الحالية بواسطة وحدة أخذ العينات الحالية.

2 تطبيق أجهزة وحدة التحكم AMT
2.1 ميزات MPC5634
MPC5634 هي رقاقة معالجات دقيقة 32 بت من فئة السيارات التي تنتجها Freescale في الولايات المتحدة ، مع مساحة تخزين EEPROM من فلاش 1.5 ميجا بايت وذاكرة وصول عشوائي 94 كيلو بايت للذاكرة لتلبية متطلبات التخزين والتشغيل لبرامج التحكم في AMT ؛ وحدة أجهزة الحلقة المدمجة في الطور ، مع وظيفة رفع تردد التشغيل الداخلية ، تسريع سرعة تشغيل البرنامج ، تقليل التداخل الكهرومغناطيسي إلى الأجهزة الأخرى ، والعملية الكلية أكثر استقرارًا.
2.2 هندسة الأجهزة
تقوم وحدة طاقة وحدة التحكم AMT بتحويل الجهد 12 فولت على متن الطائرة إلى 5V و 3.3V لـ MCU وأجهزة الاستشعار المختلفة. يتلقى MCU الإشارات الرقمية ، والإشارات التناظرية ، وإشارات النبض ، وإشارات سرعة السيارة من شبكات الحافلات CAN ، وإشارات سرعة المحرك ، وما إلى ذلك. تم جمعها من أجهزة استشعار مختلفة لتحقيق رقاقة برنامج تشغيل MOSFET لإشارات PWM للتحكم في توصيل شريحة التحكم. تضخّم شريحة السائق الإشارة الكهربائية الضعيفة من MCU لتلبية التيار الذي يقود أنبوب MOSFET. يتكون تنظيم التصحيح والجهد من دائرة H-bridge التي تتكون من اثنين من أربعة mosfets من النوع P لقيادة محركين DC المصقول لتحويل التروس. يتم استخدام وضع الاكتشاف الحالي لتغذية الراجعة لحجم تيار محرك التحول ، ويتم توفير إشارة التغذية المرتدة إلى شريحة برنامج التشغيل لحماية الأجهزة والآخر إلى MCU لحماية البرمجيات ، وذلك لتلبية المتطلبات الثابتة والديناميكية لل نظام كامل في نفس الوقت.

بدءًا من المتطلبات الوظيفية لوحدة التحكم في AMT ، يوضح الشكل 2 بنية أجهزة وحدة التحكم المصممة في هذه المقالة.

2.3 تصميم وحدة أجهزة AMT
تتضمن وحدات التحكم AMT بشكل أساسي وحدة إمداد الطاقة ، وحدة التحكم الرئيسية ، وحدة دائرة محرك الأقراص ، وحدة الاتصال ، وحدة الاتصال SCI ، وحدة أخذ العينات الحالية ، وحدة تصحيح JTAC ووحدة الحماية الزائدة. 2.3.1 دائرة الاتصال
يحتوي متحكم MPC5634 على وحدة MSCAN مدمجة ويدعم بروتوكول CAN20A/B. يظهر الشكل 3 تخطيطي لدائرة الاتصال CAN لوحدة التحكم AMT.

2.3.2 تصميم دائرة محرك السيارات
يستخدم نظام AMT الكهربائي الذي يتم التحكم فيه إلكترونيًا محرك فرشاة DC كمصدر للطاقة لمشغل التحول ، ويتم استخدام MOSFET كمفتاح إلكتروني ، هنا يختار المؤلف AUIRFS8403 MOSFET لشركة IR الدولية على أنها المفتاح الإلكتروني ، والتي يمكن تلبية بالكامل احتياجات محرك الأقراص لمحرك العمود الاختياري AMT الذي يتم التحكم فيه إلكترونيًا. بالإضافة إلى ذلك ، بالنظر إلى أن إخراج الإشارة الكهربائية في نهاية الحواسيب الدقيقة أحادية الرقمية لا يمكن أن يقود الشريحة مباشرة إلى العمل ، يقترح المؤلف استخدام برنامج تشغيل AWIRS2004S DC Motor الخاص بـ IR لتضخيم تيار القيادة ثم قيادة السيارة تشغيل التبديل من المفتاح الإلكتروني. يتم استخدام رقائق برنامج تشغيل اثنين من AUIRS2004S هنا لتخطيط دائرة محرك الأقراص ، وإرسال موجتين PWM من خلال شريحة التحكم الرئيسية ، وإدراك أن تبديل أربعة mosfets من دائرة محرك H-bridge في محرك DC ، أدرك التناوب الأمامي والعكس وظهر الفرامل مرة أخرى من المحرك ، وأيضًا وظائف حماية الجهد والإفراط في الجهد. "بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لشريحة التحكم الرئيسية أن تدرك مراقبة حالة عمل شريحة السائق. يظهر تخطيطي دائرة محرك المحرك في الشكل 4.

2.3.3 تصميم دائرة أخذ العينات الحالية
يحتوي محرك التحول في نظام AMT على طاقة مصنفة 60 واط ، وجهد مقدر من 12 فولت ، ومقاوم أخذ العينات يبلغ 0.005Ω ، وانخفاض جهد مقاومة أخذ العينات 0.025 فولت ، وعامل تضخم قدره 100 مرة ، وإشارة جهد تتوافق مع يتم تحويل الحد الأقصى للتيار إلى نطاق تحويل A/D للحاسوب الدقيقة أحادية الرقاقة ضمن 5V. يتم تحديد LM358 كمكبر للصوت التشغيلي ، ويتم تضخيم إشارة الجهد وإدخالها إلى منفذ AN16 ومنفذ AN17 من الحواسيب الدقيقة ذات الشريحة الواحدة ، ودائرة أخذ العينات والإطلاق الحالية هي دائرة تمثيلية ، والأرض التناظرية والأرضية الرقمية معزولة مع المقاوم 0Ω لتحسين دقة أخذ العينات وتجنب تداخل الطور. يمكن رؤية الرسم التخطيطي لدائرة أخذ العينات الحالية في الشكل 5 ، ويعتمد تضخيم الجهد على نسبة المقاومات R51 و R50 ، وتستخدم المكثفات C48 ~ C50 لتصفية إشارات الضوضاء عالية التردد وتحسين دقة أخذ العينات.

2.3.4 دائرة لوحة النظام الأساسية
لوحة النظام الأساسية هي لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور مستقلة نسبيا ، والتي تتكون أساسا من جزء تزويد الطاقة ، دائرة مذبذب الكريستال ، دائرة إعادة تعيين ، دائرة JTAG وأجزاء أخرى. يوضح الشكل 6 دائرة لوحة النظام الأساسية.

تطبيق برنامج AMT Controller
جنبا إلى جنب مع أهداف التحكم في وحدة التحكم AMT ، حدد وضع التحكم في وحدة تحكم AMT.
3.1 التصميم العام لجزء برنامج AMT
يتبنى جزء البرنامج من نظام التحكم في AMT الكهربائي الذي يتم التحكم فيه إلكترونيًا برمجة معيارية ، ويظهر البرنامج الرئيسي لنظام التحكم AMT الذي يتم التحكم فيه إلكترونيًا في الشكل 7.

يتم إدخال مفتاح EV ، ويتم تشغيل مفتاح التروس ، ويتم تنشيط نظام التحكم. أولاً ، يتم إغلاق المقاطعة ، ويتم تهيئة وحدة التحكم في رقاقة التحكم الرئيسية ، وحدة A/D ، وحدة النقل ، وحدة PWM ، وحدة الساعة EEPROM ووحدة الاتصال التسلسلية ، ويتم تشغيل المقاطعة بعد الانتهاء. تؤدي وحدة التحكم التلقائية في النقل لاكتشاف ما إذا كان النظام الفرعي لكل وحدة في موضع العلامة العادي ، والإبلاغ عن رسالة خطأ إذا كان النظام غير طبيعي ، وانتظر إشارة البدء لمفتاح الإشعال إذا كان طبيعيًا.
بعد تشغيل السائق على مفتاح الإشعال ، يقرأ TCU أولاً إشارة موضع رافعة التحول ، والتي بموجبها يتم الحكم على نية تشغيل السائق ، ثم تحصل على السرعة ، وسرعة السيارة ، وإشارة فتح الخانق ، وما إلى ذلك. يمكن للحافلة ، وتجري التحكم في تحول العتاد وفقًا لقانون التحول المسبق مسبقًا. بعد الانتهاء من تغيير الترس وتلبية شروط إرسال الرسائل ، يتم إرسال إشارة التروس الحالية إلى مكشطة التحكم في السيارة من خلال الاتصالات العلبة.
3.2 تصميم خوارزمية التحكم
يتبنى النظام مشغل تحول كهربائي يتم التحكم فيه إلكترونيًا باعتباره وضع محرك التحول ، لذلك هناك موقف تكون فيه دقة تحديد المواقع منخفضة. من أجل ضمان الإدراك الدقيق لتغيير التروس وتصرفات العتاد ، وتحويل العتاد السلس والسريع ، يتم اعتماد خوارزمية التحكم الكلاسيكية النسبية (PD) لمحرك التحول لتحقيق خزانة التحكم في الحلقة المغلقة لمستشعر موضع التحول وإشارة ملاحظات مستشعر الموضع الحالي
يوضح الشكل 8 التحكم في مشغل AMT استنادًا إلى خوارزمية PD.

4. تحليل النتائج التجريبية
في هذه الورقة ، يتم اختبار وحدة تحكم AMT المصممة ذاتيا على مقعد ، ويظهر تشغيل محرك التحول في ظل ظروف العمل الفعلية (9 ~ 11).

أخيرًا ، عندما تكون دورة عمل PWM 90 ٪ ، تكون حالة عمل محرك التحول المحدد هي الأكثر مثالية ، ويتم قياس السرعة الحالية بواسطة اختبار سرعة المحرك 22Rad/دقيقة. من منحنى مميز تيار المحرك في الشكل ، يمكن العثور على وجود ظاهرة خلل طفيفة ناتجة عن EMF الخلفي في الجزء العلوي من شكل موجة إشارة محرك.
بعد اختبار المقعد المذكور أعلاه ، أجرى المؤلف بعد ذلك اختبار طريق السيارة. نظرًا لقيود شروط الاختبار ، يتم استخدام الحكم الذاتي هنا لتأكيد نعومة وراحة عملية التحول.

من خلال اختبار طريق السيارة ، يتم الحصول على نتائج اختبار نظام التحكم AMT ، كما هو موضح في الجدول 1.

في حالة عدم وجود حمولة ، تتحقق هذه الدراسة من أن نظام التحكم AMT يمكنه دفع مشغل Shift لإجراء عملية التحول وفقًا للتعليمات الصادرة. نعومة تحول أفضل ، وتأثير التحول صغير نسبيا.

5. الخلاصة

في هذه الدراسة ، تم تصميم وحدة تحكم تلقائية ميكانيكية أوتوماتيكية للسيارات الكهربائية استنادًا إلى رقاقة التحكم الرئيسية في MPC5634 من Freescale ، وتم إضافة وظيفة الاتصال Can. بعد التحقق من اختبار مقاعد البدلاء ، تُظهر النتائج أن برنامج وحدة التحكم والأجهزة يعمل بشكل طبيعي ، يتم تشغيل محرك Shift إلى الأمام وعكس ، ويمكنه إجراء عملية التحول لإشارة الدخل في الوقت الفعلي. في اختبار السيارة ، يمكن للسيارة الكهربائية أن تدرك بسرعة وبدقة الإجراء المتغير أثناء القيادة ، مما يقلل بشكل فعال من تأثير التحول في انتقال AMT ويحسن راحة السيارة الكهربائية. يمكن أن تدرك نتائج هذا البحث التشغيل الأكثر فعالية لنظام محرك السيارات الكهربائي ، والذي يتمتع ببعض قيمة هندسية عملية.