本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車變速器擋位切換技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有汽車的變速器大多有離合器，主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率低，本發(fā)明根據(jù)電動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出寬動(dòng)帶大扭矩的基本特性，以控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的通斷來實(shí)現(xiàn)變速箱離合器的功能，可以減化變速器的結(jié)構(gòu)、提高變速器的效率，現(xiàn)有電動(dòng)汽車的自動(dòng)變速器換擋邏輯復(fù)雜，本發(fā)明主要根據(jù)車輛加、減速的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)來確定換擋時(shí)機(jī)，簡(jiǎn)單可靠。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

以控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的通斷來實(shí)現(xiàn)變速箱離合器的功能需解決電機(jī)輕負(fù)載下的失速問題以及電機(jī)突然通斷電對(duì)電機(jī)控制電路的影響等問題，本發(fā)明是通過電機(jī)失速時(shí)的能量回收以及換擋前、后調(diào)速器自動(dòng)回位的方法來解決，由于電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特性不同，離合器對(duì)電動(dòng)機(jī)的重要性遠(yuǎn)小于發(fā)動(dòng)機(jī)，在換擋中只要能消除動(dòng)力系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合時(shí)的相互沖擊力以及換擋結(jié)束時(shí)能保持動(dòng)力及時(shí)、連續(xù)的輸出，離合器就可以從電動(dòng)汽車變速器中取消。

技術(shù)方案如下，本方案以普通手動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，電動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出端直接串聯(lián)不同齒數(shù)的減速齒輪，而手動(dòng)撥擋改為自動(dòng)撥擋,加速踏板系統(tǒng)與調(diào)速器調(diào)速裝置組成一個(gè)可分離的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),接到換擋信號(hào)時(shí)，調(diào)速器調(diào)速裝置從加速踏板系統(tǒng)中脫離自動(dòng)回位到零輸出位置、電動(dòng)機(jī)隨及斷電，斷電時(shí)觸發(fā)撥擋器實(shí)施換擋操作、同時(shí)電機(jī)自動(dòng)切換到能量回收電路,電機(jī)切換到能量回收電路的作用是解決電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)失去負(fù)載的失速問題，換擋結(jié)束時(shí)電機(jī)由能量回收電路自動(dòng)切換回電機(jī)控制電路、同時(shí)電機(jī)控制電路接通，電機(jī)電路接通后調(diào)速器調(diào)速裝置隨即從零輸出位置自動(dòng)聯(lián)回加速踏板系統(tǒng)以保持動(dòng)力及時(shí)、連續(xù)的輸出。在換擋過程中，同步器離開前一個(gè)擋位時(shí)電機(jī)處于斷電狀態(tài)，嚙合齒面的載荷被卸除使嚙合齒面容易分開，同步器接入下一個(gè)擋位時(shí)，電機(jī)已通過能量回收電路的減速、且電機(jī)斷電無電流輸入，就消除了動(dòng)力系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合時(shí)的相互沖擊力。在換擋結(jié)束時(shí)調(diào)速器調(diào)速裝置隨即從零輸出位置自動(dòng)聯(lián)回加速踏板系統(tǒng)相當(dāng)于傳統(tǒng)離合器傳動(dòng)、動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)合的過程。

下面來描述換擋邏輯，以兩擋為例，車輛從起步到最高速中有一個(gè)動(dòng)態(tài)的最佳換擋速度，車輛大多數(shù)時(shí)在平坦的道路中行駛，測(cè)試和計(jì)算得到最佳換擋速度為V，如果以V為換擋點(diǎn)，就可能出現(xiàn)頻繁換擋的狀況[如車輛一直以V速行駛]，我們可以在V速度上下各取一個(gè)臨界點(diǎn)V1、V2，當(dāng)車速低于V1時(shí)車輛必須選擇低擋，當(dāng)車速高于V2時(shí)車輛必須選擇高擋，但V1、V2并不是最佳換擋點(diǎn)，如果只把換擋點(diǎn)選擇在V1、V2再加上換擋的延時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)效率會(huì)大打折扣，最佳換擋點(diǎn)實(shí)際在V1、V2之間，如果把V1、V2選擇的太靠近，在設(shè)計(jì)高、低擋齒比時(shí)的差額就會(huì)受到限制，造成低擋扭矩不夠、高擋速度不夠，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)頻繁換擋的狀況。在V1、V2之間我們可以根據(jù)車輛加、減速的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)來確定動(dòng)態(tài)的換擋速度點(diǎn)。

車輛起動(dòng)時(shí)先掛在低擋，當(dāng)加速到V1時(shí)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)識(shí)別電路開啟，在一個(gè)動(dòng)態(tài)時(shí)間段內(nèi)車速維持一個(gè)上升的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)則未到V2時(shí)電腦就發(fā)出一個(gè)換擋信號(hào)、低擋換高擋，如果運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)一直是一個(gè)上下波動(dòng)的狀態(tài)則直到了V2時(shí)電腦才發(fā)出一個(gè)換擋信號(hào)。當(dāng)車速從V2以上降下來后運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)識(shí)別電路開啟，在一個(gè)動(dòng)態(tài)時(shí)間段內(nèi)車速維持一個(gè)下降的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)則未到V1時(shí)電腦就發(fā)出一個(gè)換擋信號(hào)、高擋換低擋，如果運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)一直是一個(gè)上下波動(dòng)的狀態(tài)則直到了V1時(shí)電腦才發(fā)出一個(gè)換擋信號(hào)。

如果車速一直在V1、V2之間變動(dòng)，當(dāng)變速器掛在低擋時(shí)，如果車速在一個(gè)時(shí)間段是一個(gè)下降的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)則發(fā)出一個(gè)低擋位的選擇信號(hào)、擋位不變，如果車速在一個(gè)時(shí)間段是一個(gè)上升的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)則發(fā)出一個(gè)高擋位的選擇信號(hào)則發(fā)出一個(gè)換擋信號(hào)、變速器低擋變高擋。當(dāng)變速器掛在高擋時(shí)，如果車速在一個(gè)時(shí)間段是一個(gè)上升的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)則發(fā)出一個(gè)高擋的選擇信號(hào)、擋位不變，如果車速在一個(gè)時(shí)間段是一個(gè)下降的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)則發(fā)出一個(gè)低擋位的選擇信號(hào)則發(fā)出一個(gè)換擋信號(hào)、變速器高擋變低擋。如果運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)一直是一個(gè)上下波動(dòng)的狀態(tài)則維持原有的擋位不變。

附圖說明

圖1是高齒比、低齒比、車輛不同速度需求扭矩三維速度扭矩關(guān)系平面圖。

圖2是調(diào)速器調(diào)速裝置結(jié)構(gòu)圖；1是調(diào)速桿，2是調(diào)速桿上可上下滑動(dòng)的磁鐵，3是調(diào)速桿上的彈簧。

圖3是加速踏板系統(tǒng)與調(diào)速器調(diào)速裝置組成一個(gè)可分離的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；1是復(fù)位彈簧，2是1號(hào)磁力發(fā)生器，3是2號(hào)磁力發(fā)生器，4是調(diào)速器調(diào)速裝置。

具體實(shí)施方式如下

V1、V2的選擇方法如下，根據(jù)圖1，車輛不同速度需求扭矩的曲線與低齒比速度扭矩曲線交會(huì)于VI和另一個(gè)高速點(diǎn)V3，VI以內(nèi)的速度低齒比扭矩小于車輛行駛需求的扭矩所以必須選擇高齒比。車輛不同速度需求扭矩的曲線與高齒比速度扭矩曲線交會(huì)于零速和V2，V2以上的速度高齒比扭矩小于車輛行駛需求的扭矩所以必須選擇低齒比。在V1、V2之間，高齒比、低齒比的扭矩都大與車輛行駛所需求的扭矩，V是最佳換擋點(diǎn)，V1、V之間高齒比扭矩大于低齒比扭矩，車輛選擇高齒比電動(dòng)機(jī)的效率更高，同理V、V2之間低齒比扭矩大于高齒比扭矩，車輛選擇低齒比電動(dòng)機(jī)的效率更高，V3是車輛可以行駛的最大速度。

運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)識(shí)別電路的設(shè)計(jì)方法如下，電路中含一對(duì)計(jì)數(shù)器即A計(jì)數(shù)器和B計(jì)數(shù)器，電腦每隔一段時(shí)間采樣一次車輪轉(zhuǎn)速，每次采樣值再與前一次的采樣值對(duì)比，比值大于前值則A計(jì)數(shù)器加1、比值小于前值A(chǔ)計(jì)數(shù)器歸零，同時(shí)比值小于前值則B計(jì)數(shù)器加1、比值大于前值B計(jì)數(shù)器歸零，當(dāng)A計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到一個(gè)設(shè)定值則電腦發(fā)出一個(gè)高擋位的選擇信號(hào)，當(dāng)B計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到一個(gè)設(shè)定值則電腦發(fā)出一個(gè)低擋位的選擇信號(hào)。擋位的選擇信號(hào)如果和現(xiàn)處的變速器擋位相同則電腦不發(fā)出換擋信號(hào)，擋位的選擇信號(hào)如果和現(xiàn)處的變速器擋位不同則電腦發(fā)出換擋信號(hào)。

車輛行駛中路況及油門的大小是不斷變化的，平路及下坡中加大油門則V1加速到V所用時(shí)間就會(huì)變短，爬坡時(shí)加大油門V2降到V的時(shí)間就會(huì)變長，所以可把油門開度分成許多段、同時(shí)對(duì)應(yīng)的增加許多對(duì)計(jì)數(shù)器。以兩段油門開度為例，油門深踩下的一段為高開度，油門淺踩下的一段為低開度，同時(shí)對(duì)應(yīng)A、B和C、D兩對(duì)計(jì)數(shù)器，A、C為高擋位的選擇計(jì)數(shù)器，B、D為低擋位的選擇計(jì)數(shù)器，A、B、C、D的計(jì)數(shù)設(shè)定值各不相同，A、C的計(jì)數(shù)設(shè)定值其計(jì)算依據(jù)為平坦道路上各油門開度下V1加速到V所用時(shí)間及電腦采樣車輪轉(zhuǎn)速的間隔時(shí)間，B、D的計(jì)數(shù)設(shè)定值其計(jì)算依據(jù)為車輛最大爬坡度時(shí)各油門開度下V2降到V所用的時(shí)間及電腦采樣車輪轉(zhuǎn)速的間隔時(shí)間。在不同的路況時(shí)可以加入車輛傾斜角這個(gè)參數(shù)，總之計(jì)數(shù)器選的越多，就越能模擬出不同的駕駛特性和路況。油門在不同的開度只觸發(fā)對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器，當(dāng)油門上下大幅變動(dòng)時(shí)A、B、C、D計(jì)數(shù)器都被觸發(fā)，則率先完成計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器發(fā)出擋位的選擇信號(hào)，當(dāng)路況和油門瘋狂變化的電腦無法模擬時(shí)由V1、V2兩個(gè)點(diǎn)來把守最后的換擋關(guān)口。平路及下坡中出現(xiàn)減速電動(dòng)機(jī)是不工作的、所以不需要考慮換擋問題。

下面來解決變擋問題，如圖3、加速踏板系統(tǒng)與調(diào)速器調(diào)速裝置通過磁力相連，1號(hào)磁力發(fā)生器裝在加速踏板系統(tǒng)上、通電時(shí)產(chǎn)生磁力吸住調(diào)速器調(diào)速裝置調(diào)速桿上可上下滑動(dòng)的磁鐵。當(dāng)電腦輸出一個(gè)換擋信號(hào)時(shí)，1號(hào)磁力發(fā)生器斷電同時(shí)2號(hào)磁力發(fā)生器通電，調(diào)速器調(diào)速裝置調(diào)速桿與加速踏板系統(tǒng)脫離、被2號(hào)磁力發(fā)生器吸到零輸出位置，2號(hào)磁力發(fā)生器上裝門磁感應(yīng)電路、調(diào)速桿到零輸出位置處門磁電路發(fā)出高電平門磁信號(hào)，門磁信號(hào)分兩路輸出，一路通過繼電器使電動(dòng)機(jī)斷電、另一路觸發(fā)撥擋器工作。撥擋器在兩個(gè)擋位處各裝一個(gè)切換開關(guān)和觸發(fā)開關(guān)，撥擋器離開擋位處開關(guān)被斷開、撥擋器掛在擋位處開關(guān)被接通，開關(guān)被斷開時(shí)通過繼電器使電動(dòng)機(jī)切換到能量回收電路，開關(guān)接通時(shí)使電動(dòng)機(jī)由能量回收電路切換回電機(jī)控制電路，撥擋器從一個(gè)擋位撥到另一個(gè)擋位通過觸發(fā)開關(guān)連續(xù)兩次觸發(fā)行車電腦則電腦發(fā)出信號(hào)使2號(hào)磁力發(fā)生器斷電同時(shí)使1號(hào)磁力發(fā)生器通電、調(diào)速桿離開2號(hào)磁力發(fā)生器則門磁信號(hào)消除，則電動(dòng)機(jī)與控制電路接通、同時(shí)調(diào)速桿被1號(hào)磁力發(fā)生器吸到加速踏板系統(tǒng)上。1號(hào)磁力發(fā)生器上裝一個(gè)開關(guān)、調(diào)速桿被吸到1號(hào)磁力發(fā)生器時(shí)開關(guān)斷開、調(diào)速桿脫離1號(hào)磁力發(fā)生器時(shí)開關(guān)接通，此開關(guān)控制著門磁信號(hào)的通路，加速踏板系統(tǒng)上的調(diào)速器正常工作時(shí)此開關(guān)斷開、則門磁信號(hào)被斷開。