一种纯电动汽车vcu换挡策略
阅读说明：本技术 一种纯电动汽车vcu换挡策略 (VCU gear shifting strategy of pure electric vehicle ) 是由 李大明 李少佳 陈建业 汤浩之 于 2020-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种纯电动汽车VCU换挡策略,包括以下步骤：步骤S1：默认情况下,车辆处于无换挡请求状态,即整车停止状态；步骤S2：整车控制器VCU判断是否接收到换挡请求,若接收到换挡请求,则请求电机扭矩清0；步骤S3：当扭矩为0时,判断司机是否挂入空档,当判断为是之后,进行转速调节,转速调主要分两个部分：目标转速计算和目标转速调速；步骤S4：当转速调到目标转速时,控制仪表“提示换挡”指示灯点亮,提示司机进行换挡；步骤S5：驾驶员换挡完成后,控制仪表“提示换挡”指示灯熄灭,完成全部升降档控制。本发明复用传统燃油车变速箱,匹配纯电动汽车的换挡功能,降低纯电动汽车变速箱改装成本,推动新能源汽车行业转型,创造大量经济效益。(The invention provides a VCU gear shifting strategy of a pure electric vehicle, which comprises the following steps: step S1: under the default condition, the vehicle is in a state without gear shifting request, namely the whole vehicle is in a stop state; step S2: the VCU of the vehicle control unit judges whether a gear shifting request is received, and if the gear shifting request is received, the VCU requests the torque of the motor to be clear 0; step S3: when the torque is 0, judging whether a driver is in neutral or not, and after the judgment is yes, carrying out rotation speed regulation which mainly comprises two parts: calculating a target rotating speed and regulating the target rotating speed; step S4: when the rotating speed is adjusted to the target rotating speed, a 'gear shifting prompting' indicator lamp of the control instrument is lightened to prompt a driver to shift gears; step S5: after the driver finishes shifting, the control instrument 'prompting shifting' indicator lamp is turned off to finish all lifting gear control. The invention reuses the traditional fuel vehicle gearbox, matches the gear shifting function of the pure electric vehicle, reduces the refitting cost of the pure electric vehicle gearbox, promotes the transformation of the new energy vehicle industry and creates a great deal of economic benefit.)
技术领域
本发明主要涉及汽车电子领域，尤其涉及一种纯电动汽车VCU换挡策略。
背景技术
世界性的石油紧缺，开发新能源是未来时期广为关注的研究课题。新能源的研发和应用会直接影响到汽车行业的未来命运，率先生产出新能源产品将成为利在当代、功在千秋的伟业。
因此，发展新能源汽车成为世界汽车发展的必然选择。由于石油价格的不断飙升，新能源汽车显示出使用成本低的优势，各大汽车制造厂商也看到了新能源汽车的发展空间，开始加大研发和推广的力度。
纯电动汽车由于电机控制技术技术成熟，零排放零污染，电力能源成本低等优势，在新能源汽车的市场占有率处于统领地位。为了便于电动汽车的推广使用与电机性能的高效运转，往往也加入了变速箱系统来控制电机旋转方向与转速调整。
考虑到传统燃油汽车与纯电动汽车的机械结构，控制机理存在大量区别，导致众多车企，整车厂在从传统燃油车开发生产到电动车开发生产的产业转型中，存在改装技术困难与成本高昂的问题。
已公开中国发明专利，申请号CN201710248410.1，专利名称：一种用于多挡位电动车轮驱动车辆的换挡控制方法，申请日：2017-04-14，本发明涉及一种用于多挡位电动车轮驱动车辆的换挡控制方法；该方法包括：对于采用多挡位电动车轮驱动的n轴车辆，当控制算法根据车辆行驶状态和驾驶员操作判断需要换挡时，首先给第1轴的两侧电动车轮发送换挡指令，并在第1轴的电动车轮换挡过程中将整车需求转矩在第2至第n轴的电动车轮之中进行重新分配；第1轴的电动车轮完成换挡之后，再对第2轴的电动车轮进行同样的换挡操作；依次重复上述过程，直至n个车轴上的电动车轮全部完成换挡。该换挡控制方法能够保证多挡位电动车轮驱动的车辆在行驶过程中各个车轮的协调换挡，有效缓解换挡过程中的车辆动力中断状况，并保证换挡的平顺性。
发明内容
本发明提供一种纯电动汽车VCU换挡策略，针对现有技术的上述缺陷，提供一种纯电动汽车VCU换挡策略，包括以下步骤：
步骤S1：默认情况下，车辆处于无换挡请求状态，即整车停止状态；
步骤S2：整车控制器VCU判断是否接收到换挡请求，若接收到换挡请求，则请求电机扭矩清0；
步骤S3：当扭矩为0时，判断司机是否挂入空档，当判断为是之后，进行转速调节，转速调主要分两个部分：目标转速计算和目标转速调速；
步骤S4：当转速调到目标转速时，控制仪表“提示换挡”指示灯点亮，提示司机进行换挡；
步骤S5：驾驶员换挡完成后，控制仪表“提示换挡”指示灯熄灭，完成全部升降档控制；
步骤S6：步骤S2到步骤S5之间一旦存在故障车辆就返回至无换挡请求状态。
在本实施中优选的，步骤S3中目标转速计算根据下列公式计算得到：V×I1×I2＝0.377×r×N，即
在本实施中优选的，步骤S3中目标转速调速在电机控制器MCU中处理实现，通过整车控制器VCU与电机控制器MCU之间的控制器局域网络CAN通讯协议，将计算得到的目标转速，以报文的形式发送给MCU，并在MCU中进行目标转速的调节。
在本实施中优选的，在步骤S2至步骤S5的换挡过程中，每个状态中都会进行故障诊断，若存在故障将会导致此状态超时，任一状态下超时都返回无换挡请求状态。
在本实施中优选的，整车控制器VCU获取驾驶员需求输入和当前车辆状态信息，包括油门踏板开度、刹车踏板开度、手刹开关、当前档位状态，当前实际车速信息。
在本实施中优选的，驾驶员换挡前后整车状态包括整车停止状态、整车驻车状态、整车倒挡状态和整车前进状态。
在本实施中优选的，进入整车驻车状态需满足：驾驶员将档位杆拨至P挡；
退出整车驻车状态跳转入整车停止状态需满足：档位杆退出P挡；
跳转入整车倒挡状态需满足：未挂入N挡，驾驶员没有拉紧手刹，刹车未踩下，不满足则保持整车停止状态；
退出整车倒挡状态跳转入整车停止状态需满足：当前车速为0，油门踏板未踩下，不满足则保持整车倒车状态；
退出整车停止状态跳转入整车前进状态需满足：驾驶员将档位杆拨至D挡，未挂入N挡或者R挡，驾驶员没有拉紧手刹，刹车未踩下，不满足则保持整车停止状态；
退出整车前进状态跳转入整车停止状态需满足：当前车速为0，油门踏板未踩下，不满足则整车前进状态。
本发明的有益效果：复用传统燃油车变速箱，或者仅需少量改装，即可匹配纯电动汽车的换挡功能，降低纯电动汽车变速箱改装成本，推动新能源汽车行业转型，创造大量经济效益。
附图说明
图1为本发明的换挡策略的状态跳转示意图；
图2为本发明的策略流程图；
具体实施方式
如图1-2所示可知，本发明包括以下步骤：
步骤S1：默认情况下，车辆处于无换挡请求状态，即整车停止状态；
步骤S2：整车控制器VCU判断是否接收到换挡请求，若接收到换挡请求，则请求电机扭矩清0；
步骤S3：当扭矩为0时，判断司机是否挂入空档，当判断为是之后，进行转速调节，转速调主要分两个部分：目标转速计算和目标转速调速；
步骤S4：当转速调到目标转速时，控制仪表“提示换挡”指示灯点亮，提示司机进行换挡；
步骤S5：驾驶员换挡完成后，控制仪表“提示换挡”指示灯熄灭，完成全部升降档控制；
步骤S6：步骤S2到步骤S5之间一旦存在故障车辆就返回至无换挡请求状态。
使用中，复用传统燃油车变速箱，或者仅需少量改装，即可匹配纯电动汽车的换挡功能，降低纯电动汽车变速箱改装成本，推动新能源汽车行业转型，创造大量经济效益；
本控制策略根据驾驶员拨动档位杆至相应档位，通过传感器获取档位信息，判断驾驶员的目标需求，处于对汽车机械部件的保护与对驾驶员安全性的考虑，判断当前行车状态是否能够满足驾驶员需求的实现，在一定程度上实现智能诊断，减少由于驾驶员误操作导致的安全隐患与额外的机械耐久损耗。
在本实施中优选的，步骤S3中目标转速计算根据下列公式计算得到：V×I1×I2＝0.377×r×N，即
其中，V是车速(km/h)，r为轮胎半径(m)，N为转速(rpm)，和是速比和变速箱档位比。由于发动机转速r的单位是转/分，车轮半径和直径之间的关系有个2pi，车速的单位是km/h，中间有几个常数：2pi，转/分与转/秒的换算，m/s与km/h的换算，计算就出来个0.377(近似值)。
在本实施中优选的，步骤S3中目标转速调速在电机控制器MCU中处理实现，通过整车控制器VCU与电机控制器MCU之间的控制器局域网络CAN通讯协议，将计算得到的目标转速，以报文的形式发送给MCU，并在MCU中进行目标转速的调节。
在本实施中优选的，在步骤S2至步骤S5的换挡过程中，每个状态中都会进行故障诊断，若存在故障将会导致此状态超时，任一状态下超时都返回无换挡请求状态。
在本实施中优选的，整车控制器VCU获取驾驶员需求输入和当前车辆状态信息，包括油门踏板开度、刹车踏板开度、手刹开关、当前档位状态，当前实际车速信息。
在本实施中优选的，驾驶员换挡前后整车状态包括整车停止状态、整车驻车状态、整车倒挡状态和整车前进状态。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
通过整车传感器获取驾驶员需求输入和当前车辆状态信息，包括油门踏板开度、刹车踏板开度、手刹开关、当前档位状态，当前实际车速信息。本控制策略根据驾驶员拨动档位杆至相应档位，通过传感器获取档位信息，判断驾驶员的目标需求，处于对汽车机械部件的保护与对驾驶员安全性的考虑，判断当前行车状态是否能够满足驾驶员需求的实现，在一定程度上实现智能诊断，减少由于驾驶员误操作导致的安全隐患与额外的机械耐久损耗。
图1是换挡策略的状态跳转示意图，当整车控制单元上电时，车辆进入默认状态，即“整车停止状态”。换挡时要求根据档位信息，以及当前行车条件判断是否允许换挡。
如果驾驶员将档位杆拨至P挡，直接跳转入“整车驻车状态”；
当档位杆退出P挡后，直接退出“整车驻车状态”，跳转入“整车停止状态”；
如果驾驶员将档位杆拨至R挡，需要判断是否同时满足3个允许倒车条件：1.未挂入N挡，2.驾驶员没有拉紧手刹，3.刹车未踩下。若这3个条件中有任何一个不满足，则不进入“整车倒挡状态”，继续保持“整车停止状态”。
如果当前已经处于“整车倒车状态”，需要判断是否同时满足2个退出倒车条件：1.当前车速为0，2.油门踏板未踩下。若这2个条件中有任何一个不满足，则不跳转入“整车停止状态”，继续保持“整车倒车状态”。
如果驾驶员将档位杆拨至D挡，需要判断是否同时满足3个允许倒车条件：1.未挂入N挡或者R挡，2.驾驶员没有拉紧手刹，3.刹车未踩下。若这3个条件中有任何一个不满足，则不进入“整车前进状态”，继续保持“整车停止状态”。
如果当前已经处于“整车前进状态”，需要判断是否同时满足2个退出倒车条件：1.当前车速为0，2.油门踏板未踩下。若这2个条件中有任何一个不满足，则不跳转入“整车停止状态”，继续保持“整车前进状态”。
其中“整车前进状态”中，有低速挡和高速挡两个状态，这两个状态的变化，即升降档控制，高低档换挡时，需要进行电机调到合适转速进行换挡，当车速较低时挂入低档或者车速较高时挂入高档。
上述实施例仅例示性说明本专利申请的原理及其功效，而非用于限制本专利申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本专利申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利请的权利要求所涵盖。
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