CN102765380A - 电动车变速驱动系统及自动变速控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电动车变速驱动系统及自动变速控制方法，包括驱动电机、电机控制器、变档控制器、多档变速器，多档变速器的主轴通过齿轮传动机构与驱动电机的转轴连接，多档变速器的变速毂一端通过档位触点开关与变档控制器电连接，另一端与一变档电机的轴连接，变档控制器与变档电机、驱动电机的转速传感器、档位触点开关、电机控制器电连接。通过在变档控制器程序中预先设定驱动电机工作效率下限η_min，通过计算出驱动电机的实时运行效率η_c与设定的驱动电机最低工作效率η_min作比较，然后控制变档电机驱动变速毂带动变速器完成加、减档动作，实现电动车变速驱动系统的自动变速控制。

Description

电动车变速驱动系统及自动变速控制方法

技术领域

本发明设计电动车变速驱动领域，特别涉及一种电动车变速驱动系统及自动变速控制方法。

背景技术

电动车是一种安全、经济、清洁的绿色交通工具，随着人们对环境和能源问题的重视，电动车作为绿色环保的交通工具，具有其独特的优越性和竞争力，也越来越得到国内国际上的广泛重视。我国也将其发列入了汽车工业的发展重点。电动车要求驱动电机在稳定运行时，电流较小，在满负荷运行情况下要求启动转矩较大。从蓄电池的容量而言，要求驱动电机的比功率、比转矩和效率都尽可能的要高。

目前电动车的驱动方式大致分为以下几种：

一种由驱动电机加一级减速机构组成，为直接驱动方式。这种电动车驱动方式采用的驱动电机等功率可调速度低，对实际使用工况变化范围需要更多的功率储备，功率储备浪费较大。它本身的缺点有：1、上坡时和重载加速时，电流较大，耗电量较大且上坡时动力不足至无法适用，而且上坡时和重载加速时，容易引起电流急剧增大，驱动电机效率低下，且容易烧毁控制器和电机，同时大电流放电还直接影响蓄电池的寿命；2、在各种路况下行驶综合效率较低，续航里程较短；3、依靠调节驱动电机的电流实现调速，加速性能差、爬坡能量较弱。

另一类由驱动电机加离合器加两档变速机构组成，整个系统中设有离合器结构，传动损失较大，系统效率低下，且结构复杂，需定期更换离合器零部件，使用成本高；并且由于两档变速机构的两档间速比相差较大，换挡过程中冲击过大，乘坐舒适性降低；而且需人工操作控制离合器实现换挡，不能实现自动变档。

发明内容

本发明的目的之一是针对现有技术存在的不足，提供一种电动车变速驱动系统。它通过驱动电机、电机控制器、变档控制器、多档变速器的组合，能够实现电动车多档变速，提升电动车的最高行驶车速和满足电动车的最大爬坡能力，增加电动车的续航能力。

本发明的另一目的是针对现有技术存在的不足，提供一种电动车变速驱动系统的自动变速控制方法。通过本控制方法能够通过变档控制器的控制实现自动加档或减档，完成行驶状态下的自动变速，可以降低驾驶者的劳动强度，安全性也得到提高。

本发明电动车变速驱动系统的目的是这样实现的：包括驱动电机、电机控制器、变速器，驱动电机的定子三相绕组引出线与电机控制器电连接，设置一变档控制器，驱动电机的定子三相绕组中有两相绕组引出线分别穿过变档控制器的两个电流传感器，所述变速器为多档变速器，该多档变速器的主轴、副轴通过多对不同档级传动的齿轮副相连，多档变速器的主轴通过齿轮传动机构与驱动电机的转轴连接，副轴用于输出动力，该多档变速器的变速毂分别通过拨叉与主轴和副轴上的换挡齿轮相连，所述变速毂的一端通过档位触点开关与变档控制器电连接，变速毂的另一端与一变档电机的轴连接，该变档电机与变档控制器电连接，所述驱动电机的转轴连接转速传感器，转速传感器与变档控制器电连接，所述电机控制器与变档控制器、行驶状态信号开关、电机输出功率调节器电连接。

所述多档变速器为四档变速器，主、副轴通过四对不同档级传动的齿轮副相连，其中主轴上设有一档花键齿，二档主齿轮、四档主齿轮分别轴向定位空套在主轴上，三档主齿轮位于二档、四档主齿轮之间与主轴花键配合，且可轴向移动与二档或四档主齿轮周向固定连接传递扭矩；副轴上轴向定位空套有一档副齿轮、三档副齿轮，二档副齿轮位于一档、三档副齿轮之间与副轴花键配合，且可轴向移动与一档或三档副齿轮周向固定连接传递扭矩，四档副齿轮周向固定在副轴上，所述一档、二档、三档、四档副齿轮分别与所对应的主齿轮常啮合，三档主齿轮通过第一拨叉与变速毂连接，二档副齿轮通过第二拨叉与变速毂连接。

所述档位触点开关包括一动触头和设有四个档位触点的静触头，档位触点开关的动触头偏心设置在变速毂的端面，转动变速毂能使动触头分别与静触头上的一个档位触点接触，动触头和静触头上的各档位触点与变档控制器电连接。

所述变档控制器包括单片机、电流传感器、驱动电机相电压采样处理模块、倾角传感器模块，电流传感器、倾角传感器模块分别与单片机电连接，单片机通过驱动电机相电压采样处理模块与驱动电机的定子三相绕组中的一相绕组引出线电连接，单片机分别与电机控制器、转速传感器、档位触点开关、变档电机电连接。

由于采用了上述方案，本发明电动车变速驱动系统的优点如下：

采用多档变速器，使多档变速器的主轴通过齿轮传动机构与驱动电机的转轴连接，副轴用于输出动力，而多档变速器的变速毂的一端通过档位触点开关与变档控制器电连接，变速毂的另一端与一变档电机的轴连接，变档电机与变档控制器电连接，驱动电机的转轴上连接的转速传感器与变档控制器电连接，电机控制器与变档控制器、行驶状态信号开关、电机输出功率调节器电连接。由此，在变档控制器的控制下，通过多档变速器能够将驱动电机输出的动力变换成不同档级输出，实现电动车多档变速，提升电动车的最高行驶车速和满足电动车的最大爬坡能力，解决了传统电动车通常采用一档减速驱动装置，在各种路况下行驶综合效率较低、爬坡能力弱、加速性能差的状况，从而导致电动车续航能力较差的现状。

采用变档电机驱动变速毂旋转，使拨叉移位，带动多档变速器完成多级换挡动作，通过变档控制器控制变档电机工作，由此能够实现电动车的自动换挡变速，此结构与传统的两档电动车相比较，不需设置离合器，传动损失减小，传动效率得到提高，并且还有效降低了电动车变速驱动装置的成本。

本发明电动车变速驱动系统的自动变速控制方法是这样实现的：在变档控制器程序中预先设定驱动电机工作效率下限η_min，作为用于比较电动车在行驶过程中是否加、减档的参数值。

启动驱动电机，并给定车辆行驶状态信号，电机控制器根据行驶状态信号控制驱动电机工作。

若给定为前进状态信号，驱动电机转轴顺时针旋转，变档控制器采集到档位位触点开关信号i，电动车向前行驶。

电动车在行驶过程中，随着驱动电机的转速不断变化，变档控制器采集档位信号i、驱动电机实时转速n、实时运行相电流I、电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in、电动车行驶的坡度倾角α，并根据实时运行相电流I、相电压U、驱动电机实时运行转速n计算出驱动电机实时输出扭矩T_m-out，根据行驶的坡度倾角α、驱动电机实时运行转速n、采集的档位信号i对应的速比计算出车辆实时所需扭矩T_c-out；再根据计算出的驱动电机实时输出扭矩T_m-out，计算出驱动电机的输出功率P_m-out，根据采集的电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in计算出驱动电机的输入功率P_m-in；然后根据驱动电机的输出功率P_m-out和输入功率P_m-in计算出此时驱动电机的运行效率η_c，并将计算出的驱动电机的运行效率η_c与设定的驱动电机工作效率下限η_min进行比较。

当计算出的实时驱动电机的运行效率η_c＜设定的驱动电机工作效率下限η_min，若驱动电机实时输出扭矩T_m-out＞车辆实时所需扭矩T_c-out，变档控制器控制变档电机顺时针旋转执行加档动作，变速毂在变档电机驱动下顺时针方向旋转，使拨叉移位，将多档变速器从低一级档位转至高一级档位，带动变速器加档，高一级档位触点开关的信号接通，变档控制器检测档位信号i+1接通后，切断变档电机电路，电动车以加档后的档位状态行驶；以后的逐级加档控制与此加档控制过程相同，由此实现电动车变速驱动系统的自动加档控制；

当计算出的实时驱动电机的运行效率η_c＜设定的驱动电机工作效率下限η_min，若驱动电机实时输出扭矩T_m-out≤车辆驱动轮输出扭矩T_c-out，且程序采集档位信号i≠1，变档控制器控制变档电机逆时针旋转执行减档动作，变速毂在变档电机驱动下逆时针方向旋转，使拨叉移位，将多档变速器从高一级档位转至低一级档位，带动变速器减档，低一级档位触点开关的信号接通，变档控制器检测档位信号i-1接通后，切断变档电机电路，电动车以减档后的档位状态行驶；以后的逐级减档控制与此减档控制过程相同，由此实现电动车变速驱动系统的自动减档控制；

若给定为倒车状态信号，变档控制器采集驱动电机实时转速n和实时运行相电流I，当实时转速n=0，电机控制器控制驱动电机转轴逆时针旋转，电动车倒车；

若给定为停车状态信号，电机控制器控制驱动电机停止工作。

当计算出的实时驱动电机的运行效率η_c＜设定的驱动电机工作效率下限η_min，若驱动电机实时输出扭矩T_m-out＞车辆驱动轮输出扭矩T_c-out，或者若驱动电机实时输出扭矩T_m-out≤车辆驱动轮输出扭矩T_c-out，且程序采集档位信号i≠1，电机控制器均降低输出功率至驱动电机，延时0.2S，变档控制器控制变档电机执行加档或减档动作，延时0.2S，检测档位信号是否接通，档位信号接通，变档控制器切断变档电机电路，电机控制器恢复100％输出功率至驱动电机，档位信号未接通，也切断变档电机电路，延时0.1S，变档控制器再次控制变档电机执行加档或减档动作。

驱动电机实时输出扭矩T_m-out，采用如下公式计算

T_m-out＝C_a*K_e*I            式中

Ca为经验系数，I为相电流，Ke为反电势系数，所述经验系数Ca预先设定在变档控制器程序中；

车辆实时所需扭矩T_c-out，采用如下公式计算

$T_{c-\mathrm{out}}=\frac{r}{\mathrm{\η}}(\mathrm{mgf}\cos \mathrm{\α}+\mathrm{mg}\sin \mathrm{\α}+\frac{C_{D}A}{21.45}{(0.377*r*n/i_g)}^2)$ 式中

α为变档控制器实时采集的电动车行驶时的坡度倾角，r为驱动轮滚动半径，η为传动效率，m为整车质量，g为重力加速度，C_D为风阻系数，A为车辆迎风面积，i_g为档位信号i时的传动速比，这些参数均预先设定在变档控制器程序中。

驱动电机输出功率P_m-out采用如下公式计算

P_m-out＝T_m-out*n/9549；

驱动电机输入功率P_m-in采用如下公式计算

P_m-in＝I_in*U_in。

驱动电机的实时运行效率η_c采用如下公式计算

η_c＝P_m-out/P_m-in。

采用上述方案，使本发明自动变速控制方法具有以下优点：

通过在变档控制器程序中预先设定驱动电机工作效率下限η_min，作为用于比较电动车在行驶过程中是否加、减档的参数值。由于电动车行驶过程中驱动电机的转速会因路况、负载、制动等原因不断变化，变档控制器采集档位信号i、驱动电机实时转速n、实时运行相电流I、电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in、电动车行驶的坡度倾角α，并根据实时运行相电流I、相电压U、驱动电机实时运行转速n计算出驱动电机实时输出扭矩T_m-out，根据行驶的坡度倾角α、驱动电机实时运行转速n、采集的档位信号i对应的速比计算出车辆实时所需扭矩T_c-out；；再根据计算出的驱动电机实时输出扭矩T_m-out计算出驱动电机的输出功率P_m-out，根据采集的电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in计算出驱动电机的输入功率P_m-in；然后根据驱动电机的输出功率P_m-out和输入功率P_m-in计算出此时驱动电机的运行效率η_c，并将计算出的驱动电机的运行效率η_c与设定的驱动电机工作效率下限η_min进行比较。当计算出的实时驱动电机的运行效率η_c＜设定的驱动电机工作效率下限η_min，若驱动电机实时输出扭矩T_m-out＞车辆实时所需扭矩T_c-out，变档控制器接通变档电机顺时针旋转电路，控制变档电机顺时针旋转执行加档动作；当计算出的实时驱动电机的运行效率η_c＜设定的驱动电机工作效率下限η_min，若驱动电机实时输出扭矩T_m-out≤车辆实时所需扭矩T_c-out，且程序采集档位信号i≠1，变档控制器接通变档电机逆时针旋转电路，控制变档电机逆时针旋转执行减档动作。由此，能够使电动车在行驶过程中，根据路况的变化，负载的多少，以及采取制动措施等不同情况，在变档控制器的控制下，实现自动逐级加档或逐级减档。既可以降低驾驶者的劳动强度，提高行驶的安全性，又能通过自动加档提升电动车的最高行驶车速，通过自动减档满足电动车的最大爬坡能力，驱动电机始终工作在高效率区间，使电动车的续航能力得到增强。

而且，变档电机在变档控制器的控制下工作，驱动变速毂转动一个档级，接通该档级的档位触点开关信号，并带动变速器自动完成换挡动作，实现加档或减档，当一个档级的档位触点开关接通信号后，变档控制器就会切断变档电机电路，使变档电机停止工作。这样，在变档电机进行加档或减档过程中，既可以防止换挡过程冲击过大的现象发生，还能避免电动车在重载爬坡或加速行驶时电流突然急剧增大的现象发生，防止电机控制器和驱动电机被烧坏，同时还能防止蓄电池因大电流放电而缩短使用寿命。

而且，当计算出的实时驱动电机的运行效率η_c＜设定的驱动电机工作效率下限η_min，若驱动电机实时输出扭矩T_m-out＞车辆实时所需扭矩T_c-out，或者若驱动电机实时输出扭矩T_m-out≤车辆实时所需扭矩T_c-out，且程序采集档位信号i≠1，电机控制器均降低输出功率至驱动电机，延时0.2S，变档控制器控制变档电机执行加档或减档动作，延时0.2S，检测档位信号是否接通，档位信号接通，变档控制器切断变档电机电路，电机控制器恢复100％输出功率至驱动电机；档位信号未接通，也切断变档电机电路，延时0.1S，变档控制器再次控制变档电机执行加档或减档动作。这种在执行变档动作过程中，短时间降低输出功率和延时，有利于变档过程顺利完成，并且使信号检测也更加精准，变档控制更加准确。

本发明能够实现电动车在行驶过程中多档自动变速，与现有的不能换挡变速的一级减速电动车和现有的通过人工操作进行两档变速的电动车相比，既能使电动车在多档变速状态下行驶，其最高行驶车速得到提高，其最大爬坡能力得到增强，并且使电动车的续航里程增大，又能在电动车变速驱动系统的机械结构中省去离合器，降低制作成本。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明电动车变速驱动系统的结构示意图；

图2为本发明变速驱动系统结构的一种实施例；

图3为本发明的变速器的结构图；

图4为本发明的变档控制器的电路原理图；

图5为本发明控制方法的流程图；

图6为本发明控制方法的效率取值示意图。

附图中，1为调节器，2为前进信号开关，3为倒退信号开关，4为停车信号开关，5为档位触点开关，6为多档变速器，7为动触头，8为四档副齿轮，9为三档副齿轮，10为二档副齿轮，11为一档副齿轮，12为副轴，13为二档主齿轮，14为主轴，15为三档主齿轮，16为四档主齿轮，17为初级从动齿轮，18为初级主动齿轮，19为驱动电机，20为一档花键齿，23为变档控制器壳体，24为静触头，26为左端盖，27为右边盖，28为右端盖，30为转速传感器，33为第一拨叉，34为变档控制器，35为电流传感器，36为三相绕组，37为相电压采样处理模块，38为转子，39为定子组件，40为电机控制器，41为倾角传感器模块，42为单片机，43为电机轴，47为第二拨叉，50为行驶状态信号开关，51为DC/DC转换器，52为电池组，57为变速毂，71为变档电机。

具体实施方式

参见图1至图4，本发明电动车变速驱动系统的一种实施例。

电动车变速驱动系统，包括驱动电机19、电机控制器40、多档变速器6、变档控制器34等。驱动电机19的定子三相绕组36引出线与电机控制器40电连接。所述多档变速器6包括主轴14、副轴12、变速毂57以及多对变速齿轮副。所述多档变速器6的主轴14通过齿轮传动机构与驱动电机19的转轴连接，驱动电机19的转轴上安装初级主动齿轮18，多档变速器的主轴14上安装初级从动齿轮17，初级从动齿轮17与初级主动齿轮18常啮合，多档变速器6的副轴12用于输出动力。所述主轴14、副轴12上各有齿轮与变速毂57通过拨叉连接。本实施例的多档变速器6为四档变速机构，主轴14、副轴12通过四对不同档级传动的齿轮副相连，其中主轴14上设有一档花键齿20，一档花键齿20与主轴14为一体结构，通过加工成型在主轴上，二档主齿轮13、四档主齿轮16分别轴向定位空套在主轴14上，二档主齿轮13、四档主齿轮16分别通过垫圈和卡簧限位形成轴向定位，三档主齿轮15位于二档主齿轮13、四档主齿轮16之间与主轴14花键配合，且可轴向移动与二档或四档主齿轮周向固定连接传递扭矩；副轴12上轴向定位空套有一档副齿轮11、三档副齿轮9，一档副齿轮11、三档副齿轮9分别通过垫圈和卡簧限位形成轴向定位，二档副齿轮10位于一档、三档副齿轮之间与副轴12花键配合，且可轴向移动与一档或三档副齿轮周向固定连接传递扭矩，四档副齿轮8通过花键或单键周向固定在副轴12上，四档副齿轮8与三档副齿轮9设有垫圈，所述一档、二档、三档、四档副齿轮分别与所对应的主齿轮常啮合。该多档变速器6的变速毂57分别通过拨叉与主轴14和副轴12上的换挡齿轮相连，其中，变速毂57通过第一拨叉33与三档主齿轮15连接，第一拨叉33的叉头卡在三档主齿轮15的环形槽中形成间隙配合，第一拨叉33的叉尾空套在变速毂57上，通过导向销插入变速毂57的凸轮槽中形成滑动配合；变速毂57通过第二拨叉47与二档副齿轮10连接，第二拨叉47的叉头卡在二档副齿轮10的环形槽中形成间隙配合，第二拨叉47的叉尾空套在变速毂57上，通过导向销插入变速毂57的凸轮槽中形成滑动配合。所述变速毂57的一端通过档位触点开关5与变档控制器34电连接。所述档位触点开关5包括一动触头7和设有四个档位触点的静触头24，档位触点开关5的动触头7偏心设置在变速毂57的端面，静触头24安装在支撑变速毂的箱体上，转动变速毂57能使动触头7分别与静触头24上的一个档位触点接触，动触头7和静触头24上的各档位触点与变档控制器34电连接。变速毂57的另一端与一变档电机71的轴通过一对齿轮副相啮合，该变档电机71与变档控制器34电连接，变档电机71在变档控制器34的控制下开始工作或停止工作，工作时进行顺时针旋转或逆时针旋转，驱动变速毂57随之转动带动多档变速器6执行加档或减档。所述驱动电机19的转轴连接转速传感器30，转速传感器30与变档控制器34电连接，通过转速传感器30检测、采集驱动电机19的实时转速，为变档控制器34控制变档提供数据。所述变档控制器34包括单片机42、电流传感器35、驱动电机相电压采样处理模块37、倾角传感器模块41等。电流传感器35、倾角传感器41分别与单片机42电连接；单片机42通过驱动电机相电压采样处理模块37与驱动电机19的定子三相绕组36中的一相绕组引出线电连接，用于采集驱动电机19的实时运行相电压。驱动电机19的定子三相绕组36中有两相绕组引出线分别穿过变档控制器34的两个电流传感器35后与电机控制器40电连接，两个电流传感器35用于采集驱动电机19的实时运行相电流，为变档控制器34控制变档提供数据。所述单片机42分别与电机控制器40、转速传感器30、档位触点开关5、变档电机71电连接。电动车的电池组52通过DC/DC转换器51与单片机42电连接。所述单片机42可采用cpu或mcu类型的单片机。所述电机控制器40与电动车的电池组52电连接，电池组52的负极接地，电池组52的正极通过空气开关电连接DC/DC转换器51和电机控制器40。电机控制器40还分别与行驶状态信号开关50、电机输出功率调节器1电连接，所述的行驶状态信号开关50包括前进信号开关2、倒车信号开关3、停车信号开关4。

本实施例的多档变速器6和驱动电机19共同设置在一个箱体的密封腔内，该密封腔内用于灌注润滑多档变速器的机油。所述多档变速器的主轴14、副轴12、变速毂57和驱动电机的电机轴43可转动地支撑于箱体的左端盖26、右端盖28，主轴14、副轴12、电机轴43的两端分别通过轴承与左端盖26、右端盖28配合，副轴12和电机轴43与左端盖26之间的间隙用油封密封，变速毂57两端直接与左、右端盖滑动配合。所述驱动电机的定子组件39固定于左、右端盖，左端盖26、右端盖28上设有止口，定子组件39通过止口定位并用螺栓固定，定子组件的三相绕组36的三相引出线伸出左端盖26连接电机控制器40和变档控制器34。驱动电机的转子38固定在电机轴43上，转子38和电机轴43可用平键周向固定，也可用花键周向固定，还可采用过盈配合或焊接固定。所述电机轴43和主轴14的右端分别延伸过右端盖28位于箱体的右边盖27内，电机轴43的延伸端上安装初级主动齿轮18，主轴14的延伸端上安装初级从动齿轮17，初级主动齿轮18与初级从动齿轮17啮合，将驱动电机输出的扭矩传递给多档变速器的主轴14，主轴14通过齿轮副将扭矩传递给副轴12，副轴12的左端外伸出箱体的左端盖26用于输出动力。电机轴43左端伸出左端盖26安装转速传感器30，本实施例的转速传感器30采用光电编码器，光电编码器的码盘安装在电机轴43上随电机轴旋转，光电编码器的信号检测装置安装在左端盖26上用于与变档控制器34电连接；或者转速传感器30采用磁电编码器也可达到同样效果。所述变速毂57的左端安装档位触点开关，档位触点开关的动触头7偏心设置在变速毂57的左端面，静触头24固定在左端盖26上，与变速毂57的左端面对应，静触头24与左端盖26之间的间隙用密封圈密封，动触头7和静触头24上的各档位触点与变档控制器34电连接。所述变档电机71安装固定在箱体上，变档电机71输出轴与变速毂57的右端通过齿轮传动连接。所述变档控制器34通过螺栓固定在箱体上，并用变档控制器壳体23罩住。这样将驱动电机19、多档变速器6组合装配在一个箱体中，并将变档电机71、变档控制器34分别安装固定在该箱体上，由此构成一体化整体结构的电动车变速驱动系统，有利于本电动车变速驱动系统在电动车上的安装。

本电动车变速驱动系统不仅仅局限于上述实施例，其驱动电机、电机控制器、多档变速器、变档控制器、变档电机也可以分别安装在电动车上，驱动电机和多档变速器通过齿轮传动连接，变档电机与多档变速器通过齿轮传动连接，驱动电机、电机控制器、变档电机、多档变速器的变速毂的档位触点开关分别与变档控制器电连接。

参见图5，本发明电动车变速驱动系统的自动变速控制方法如下：

在变档控制器程序中预先设定驱动电机工作效率下限η_min，作为用于比较电动车在行驶过程中是否加、减档的参数值。设定驱动电机工作效率下限η_min的效率取值，是根据驱动电机效率η和转速n的特性曲线，以该特性曲线最高峰值的90％左右设定驱动电机工作效率下限η_min（如图6所示）。

启动驱动电机，并通过行驶状态信号开关给定车辆行驶状态信号，电机控制器根据行驶状态信号控制驱动电机工作。

若给定为前进状态信号，电机控制器控制驱动电机转轴顺时针旋转，变档控制器采集到档位触点开关的一档信号，三档主齿轮不与二档主齿轮和四档主齿轮啮合，二档副齿轮与一档副齿轮啮合，驱动电机动力经过初级主动齿轮、初级从动齿轮，主轴、一档花键齿、一档副齿轮、二档副齿轮传递给副轴，副轴输出一档动力。电动车向前行驶。

电动车在行驶过程中，随着驱动电机的转速不断变化，变档控制器采集档位信号i、驱动电机实时转速n、实时运行相电流I、电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in、电动车行驶的坡度倾角α，并根据实时运行相电流I、相电压U、驱动电机实时运行转速n计算出驱动电机实时输出扭矩T_m-out，根据行驶的坡度倾角α、驱动电机实时运行转速n、采集的档位信号i对应的速比计算出车辆实时所需扭矩T_c-out；再根据计算出的驱动电机实时输出扭矩T_m-out，计算出驱动电机的输出功率P_m-out，根据采集的电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in计算出驱动电机的输入功率P_m-in；然后根据驱动电机的输出功率P_m-out和输入功率P_m-in计算出此时驱动电机的运行效率η_c，并将计算出的驱动电机的运行效率η_c与设定的驱动电机工作效率下限η_min进行比较。

通过比较，当计算出的实时驱动电机的运行效率η_c＜设定的驱动电机工作效率下限η_min，且驱动电机实时输出扭矩T_m-out＞车辆实时所需扭矩T_c-out时，电机控制器降低输出功率至驱动电机，变档控制器控制变档电机顺时针旋转执行加档动作，变速毂在变档电机驱动下顺时针方向旋转，使拨叉移位，将多档变速器从低一级档位转至高一级档位，带动变速器加档，高一级档位触点开关的信号接通，变档控制器检测档位信号i+1接通后，切断变档电机电路，电动车以加档后的档位状态行驶；以后的逐级加档控制与此加档控制过程相同，由此实现电动车变速驱动系统的自动加档控制。

通过比较，当计算出的实时驱动电机的运行效率η_c＜设定的驱动电机工作效率下限η_min，若驱动电机实时输出扭矩T_m-out≤车辆实时所需扭矩T_c-out，且程序采集档位信号i≠1时，电机控制器降低输出功率至驱动电机，变档控制器控制变档电机逆时针旋转执行减档动作，变速毂在变档电机驱动下逆时针方向旋转，使拨叉移位，将多档变速器从高一级档位转至低一级档位，带动变速器减档，低一级档位触点开关的信号接通，变档控制器检测档位信号i-1接通后，切断变档电机电路，电动车以减档后的档位状态行驶；以后的逐级减档控制与此减档控制过程相同，由此实现电动车变速驱动系统的自动减档控制。

本发明方法的逐级自动加档的具体过程如下：

电动车在一档状态下行驶过程中，由于路况好，驱动电机的转速不断升高，在电动车行驶过程中，随着驱动电机的转速不断升高，变档控制器采集档位信号i=1、驱动电机实时转速n、实时运行相电流I、电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in、电动车行驶的坡度倾角α。并根据实时运行相电流I、相电压U、驱动电机实时运行转速n计算出驱动电机实时输出扭矩T_m-out，根据行驶的坡度倾角α、驱动电机实时运行转速n、采集的档位信号i对应的速比计算出车辆实时所需扭矩T_c-out；再根据计算出的驱动电机实时输出扭矩T_m-out，计算出驱动电机的输出功率P_m-out，根据采集的电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in计算出驱动电机的输入功率P_m-in；然后根据驱动电机的输出功率P_m-out和输入功率P_m-in计算出此时驱动电机的运行效率η_c。变档控制器将计算出的驱动电机的运行效率η_c与设定的驱动电机工作效率下限η_min进行比较。通过比较，如果计算出的此时驱动电机的运行效率η_c≥设定的驱动电机工作效率下限η_min，变档控制器继续采集数据并计算；当计算出的实时驱动电机的运行效率η_c＜设定的驱动电机工作效率下限η_min，且驱动电机实时输出扭矩T_m-out＞车辆实时所需扭矩T_c-out时，变档控制器向电机控制器发出信号，电机控制器降低20～40％的输出功率至驱动电机，延时0.2S，变档控制器接通变档电机顺时针旋转电路，控制变档电机顺时针旋转执行加档动作。变速毂在变档电机驱动下顺时针方向旋转，使拨叉移位，将多档变速器从一档位转至二档位，变速毂转动，拨动变速器的三档主齿轮移动与二档主齿轮啮合，拨动二档副齿轮移动到不与一档副齿轮和三档副齿轮啮合的位置，变速器从一档变为二档，驱动电机动力经过初级主动齿轮、初级从动齿轮，主轴、三档主齿轮、二档主齿轮、二档副齿轮传递给副轴，副轴输出二档动力。档位触点开关的一档信号断开，延时0.2S，检测二档信号是否接通。若二档信号未接通，变档控制器切断变档电机电路，变档电机停止工作，延时0.1S，变档控制器再次控制变档电机执行加档动作；若二档信号接通，变档控制器采集档位信号i=2，变档控制器切断变档电机电路，变档电机停止工作，电机控制器恢复100％输出功率至驱动电机，驱动电机的动力经变速器二档状态输出，驱动电动车以二档向前行驶，电动车行驶速度加快，由此实现电动车变速驱动系统的自动加档控制。由于电动车行驶速度加快是因变速器以二档状态输出转速，故电动车行驶速度加快后，驱动电机的工作电流和耗电量都不会增大太多，能够保证驱动电机和变档控制器在正常状态下工作，避免驱动电机和变档控制器烧坏的现象发生。

随着电动车在二档状态下继续行驶，如因路况好，驱动电机的转速不断升高，在电动车行驶过程中，随着驱动电机的转速不断升高，变档控制器采集档位信号i=2、驱动电机实时转速n、实时运行相电流I、电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in、电动车行驶的坡度倾角α。并根据实时运行相电流I、相电压U、驱动电机实时运行转速n计算出驱动电机实时输出扭矩T_m-out，根据行驶的坡度倾角α、驱动电机实时运行转速n、采集的档位信号i对应的速比计算出车辆实时所需扭矩T_c-out；再根据计算出的驱动电机实时输出扭矩T_m-out，计算出驱动电机的输出功率P_m-out，根据采集的电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in计算出驱动电机的输入功率P_m-in；然后根据驱动电机的输出功率P_m-out和输入功率P_m-in计算出此时驱动电机的运行效率η_c。变档控制器将计算出的驱动电机的运行效率η_c与设定的驱动电机工作效率下限η_min进行比较。通过比较，如果计算出的此时驱动电机的运行效率η_c≥设定的驱动电机工作效率下限η_min，变档控制器继续采集数据并计算；当计算出的实时驱动电机的运行效率η_c＜设定的驱动电机工作效率下限η_min，且驱动电机实时输出扭矩T_m-out＞车辆实时所需扭矩T_c-out时，变档控制器向电机控制器发出信号，电机控制器降低20～40％的输出功率至驱动电机，延时0.2S，变档控制器接通变档电机顺时针旋转电路，控制变档电机顺时针旋转执行加档动作。变速毂在变档电机驱动下顺时针方向旋转，使拨叉移位，将多档变速器从二档位转至三档位，变速毂转动，拨动三档主齿轮移动到不与二档主齿轮和四档主齿轮啮合的位置，拨动二档副齿轮移动与三档副齿轮啮合，驱动电机动力经过初级主动齿轮、初级从动齿轮，主轴、三档主齿轮、三档副齿轮、二档副齿轮传递给副轴，副轴输出三档动力。档位触点开关的二档信号断开，延时0.2S，检测三档信号是否接通。若三档信号未接通，变档控制器切断变档电机电路，变档电机停止工作，延时0.1S，变档控制器再次控制变档电机执行加档动作；若三档信号接通，变档控制器采集档位信号i=3，变档控制器切断变档电机电路，变档电机停止工作，电机控制器恢复100％输出功率至驱动电机，驱动电机的动力经变速器三档状态输出，驱动电动车以三档向前行驶。同样，电动车行驶速度加快后，驱动电机的工作电流和耗电量都不会增大太多，能够保证驱动电机和变档控制器在正常状态下工作，避免驱动电机和变档控制器烧坏的现象发生。

以后的三档变四档的过程，同样通过变档控制器采集档位信号i=3、驱动电机实时转速n、实时运行相电流I、电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in、电动车行驶的坡度倾角α。并根据实时运行相电流I、相电压U、驱动电机实时运行转速n计算出驱动电机实时输出扭矩T_m-out，根据行驶的坡度倾角α、驱动电机实时运行转速n、采集的档位信号i对应的速比计算出车辆实时所需扭矩T_c-out；再根据计算出的驱动电机实时输出扭矩T_m-out，计算出驱动电机的输出功率P_m-out，根据采集的电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in计算出驱动电机的输入功率P_m-in；然后根据驱动电机的输出功率P_m-out和输入功率P_m-in计算出此时驱动电机的运行效率η_c。变档控制器将计算出的驱动电机的运行效率η_c与设定的驱动电机工作效率下限η_min进行比较。通过比较，如果计算出的此时驱动电机的运行效率η_c≥设定的驱动电机工作效率下限η_min，变档控制器继续采集数据并计算；当计算出的实时驱动电机的运行效率η_c＜设定的驱动电机工作效率下限η_min，且驱动电机实时输出扭矩T_m-out＞车辆实时所需扭矩T_c-out时，变档控制器向电机控制器发出信号，电机控制器降低20～40％的输出功率至驱动电机，延时0.2S，变档控制器接通变档电机顺时针旋转电路，控制变档电机顺时针旋转执行加档动作。变速毂在变档电机驱动下顺时针方向旋转，使拨叉移位，将多档变速器从三档位转至四档位，变速毂转动，拨动三档主齿轮与四档主齿轮啮合，二档副齿轮不与一档副齿轮和三档副齿轮啮合，驱动电机动力经过初级主动齿轮、初级从动齿轮，主轴、三档主齿轮、四档主齿轮、四档副齿轮传递给副轴，副轴输出四档动力。档位触点开关的三档信号断开，延时0.2S，检测四档信号是否接通。若四档信号未接通，变档控制器切断变档电机电路，变档电机停止工作，延时0.1S，变档控制器再次控制变档电机执行加档动作；若四档信号接通，变档控制器采集档位信号i=4，变档控制器切断变档电机电路，变档电机停止工作，电机控制器恢复100％输出功率至驱动电机，驱动电机的动力经变速器四档状态输出，驱动电动车以四档向前行驶。同样，电动车行驶速度加快后，驱动电机的工作电流和耗电量都不会增大太多，能够保证驱动电机和变档控制器在正常状态下工作，避免驱动电机和变档控制器烧坏的现象发生。

由于本发明以四档变速器为实施例，故上述仅以从一档变至四档的变档控制过程进行说明，如变速器的档位还有增加，仅需改变变速器的档位结构，同样通过变档控制器采集档位信号i、驱动电机实时转速n、实时运行相电流I、电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in、电动车行驶的坡度倾角α。在此过程中变档控制器根据实时运行相电流I、相电压U、驱动电机实时运行转速n计算出驱动电机实时输出扭矩T_m-out，根据行驶的坡度倾角α、驱动电机实时运行转速n、采集的档位信号i对应的速比计算出车辆实时所需扭矩T_c-out；再根据计算出的驱动电机实时输出扭矩T_m-out，计算出驱动电机的输出功率P_m-out，根据采集的电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in计算出驱动电机的输入功率P_m-in；然后根据驱动电机的输出功率P_m-out和输入功率P_m-in计算出此时驱动电机的运行效率η_c。变档控制器将计算出的驱动电机的运行效率η_c与设定的驱动电机工作效率下限η_min进行比较。通过比较，如果计算出的此时驱动电机的运行效率η_c≥设定的驱动电机工作效率下限η_min，变档控制器继续采集数据并计算；当计算出的实时驱动电机的运行效率η_c＜设定的驱动电机工作效率下限η_min，且驱动电机实时输出扭矩T_m-out＞车辆实时所需扭矩T_c-out时，变档控制器向电机控制器发出信号，电机控制器降低20～40％的输出功率至驱动电机，延时0.2S，变档控制器接通变档电机顺时针旋转电路，控制变档电机顺时针旋转顺时针方向旋转，使拨叉移位，多档变速器执行加档动作，实现逐级加档变速，完成电动车变速驱动系统的自动加档控制，在此不再赘述。

本发明方法的逐级自动减档的具体过程如下：

在电动车档级逐级升高后的行驶过程中，如因路况不好、爬坡或采取制动措施等情况，导致行驶速度降低，随着驱动电机转速变化，变档控制器采集档位信号i＞1、驱动电机实时转速n、实时运行相电流I、电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in、电动车行驶的坡度倾角α。在此过程中变档控制器根据实时运行相电流I、相电压U、驱动电机实时运行转速n计算出驱动电机实时输出扭矩T_m-out，根据行驶的坡度倾角α、驱动电机实时运行转速n、采集的档位信号i对应的速比计算出车辆实时所需扭矩T_c-out；再根据计算出的驱动电机实时输出扭矩T_m-out，计算出驱动电机的输出功率P_m-out，根据采集的电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in计算出驱动电机的输入功率P_m-in；然后根据驱动电机的输出功率P_m-out和输入功率P_m-in计算出此时驱动电机的运行效率η_c。变档控制器将计算出的驱动电机的运行效率η_c与设定的驱动电机工作效率下限η_min进行比较。通过比较，如果计算出此时驱动电机的运行效率η_c≥设定的驱动电机工作效率下限η_min，变档控制器继续采集数据并计算；当计算出的实时驱动电机的运行效率η_c＜设定的驱动电机工作效率下限η_min，若驱动电机实时输出扭矩T_m-out≤车辆实时所需扭矩T_c-out，且程序采集档位信号i≠1时，变档控制器向电机控制器发出信号，电机控制器降低输出功率至驱动电机，延时0.2S，变档控制器接通变档电机逆时针旋转电路，控制变档电机逆时针旋转执行减档动作。变速毂在变档电机驱动下逆时针方向旋转，使拨叉移位，将多档变速器从高一级档位转至低一级档位，带动变速器减档，检测低一级档位触点开关的档位信号i-1是否接通，若未接通，变档控制器切断变档电机电路，变档电机停止工作，延时0.1S，变档控制器再次控制变档电机执行减档动作；变档控制器检测档位信号i-1接通后，变档控制器切断变档电机电路，变档电机停止工作，电机控制器恢复100％输出功率至驱动电机，电动车以减档后的档位状态行驶。以后的逐级减档控制与此减档控制过程相同，由此实现电动车变速驱动系统的自动减档控制。在减档后电动车行驶过程中，驱动电机的工作电流和耗电量同样不会增大（反而会减小），能够保证驱动电机和变档控制器在正常状态下工作，避免驱动电机和变档控制器烧坏的现象发生。

例如电动车以二档状态行驶，变档控制器采集档位信号i=2、驱动电机实时转速n、实时运行相电流I、电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in、电动车行驶的坡度倾角α。如因路况不好、爬坡或采取制动措施等情况，导致行驶速度降低，在此过程中变档控制器根据实时运行相电流I、相电压U、驱动电机实时运行转速n计算出驱动电机实时输出扭矩T_m-out，根据行驶的坡度倾角α、驱动电机实时运行转速n、采集的档位信号i对应的速比计算出车辆实时所需扭矩T_c-out；计算出驱动电机的输出功率P_m-out，根据采集的电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in计算出驱动电机的输入功率P_m-in；然后根据驱动电机的输出功率P_m-out和输入功率P_m-in计算出此时驱动电机的运行效率η_c。变档控制器将计算出的驱动电机的运行效率η_c与设定的驱动电机工作效率下限η_min进行比较。通过比较，如果计算出此时驱动电机的运行效率η_c≥设定的驱动电机工作效率下限η_min，变档控制器继续采集数据并计算；当计算出的实时驱动电机的运行效率η_c＜设定的驱动电机工作效率下限η_min，若驱动电机实时输出扭矩T_m-out≤车辆实时所需扭矩T_c-out，且程序采集档位信号i=2，变档控制器向电机控制器发出信号，电机控制器降低20～40％的输出功率至驱动电机，延时0.2S，变档控制器接通变档电机逆时针旋转电路，控制变档电机逆时针旋转执行减档动作。变速毂在变档电机驱动下逆时针方向旋转，使拨叉移位，将多档变速器从二档位转至一档位，变速毂转动，拨动变速器的三档主齿轮移动到不与二档主齿轮和四档主齿轮啮合的位置，拨动二档副齿轮与一档副齿轮啮合，变速器从二档变为一档，驱动电机动力经过初级主动齿轮、初级从动齿轮、主轴、一档花键齿、一档副齿轮、二档副齿轮传递给副轴，副轴输出一档动力。档位触点开关的二档信号断开，延时0.2S，检测一档信号是否接通。若一档信号未接通，变档控制器切断变档电机电路，变档电机停止工作，延时0.1S，变档控制器再次控制变档电机执行加档动作；若一档信号接通，变档控制器采集档位信号i=1，变档控制器切断变档电机电路，变档电机停止工作，电机控制器恢复100％输出功率至驱动电机，驱动电机的动力经变速器一档状态输出，驱动电动车以一档状态向前行驶，实现自动减档变速。电动车从四档变三档，从三档变二档的过程与二档变一档的过程相同，仅是采集的档位信号不同和变速器齿轮移动的位置不同而已，在此不赘述。

若给定为倒车状态信号，变档控制器采集驱动电机实时转速n和实时运行相电流I，当采集的实时转速n=0，电机控制器控制驱动电机转轴逆时针旋转，电动车在驱动电机动力驱动下倒车。车辆倒车时，变速器的三档主齿轮不与二档主齿轮和四档主齿轮啮合，二档副齿轮与一档副齿轮啮合，驱动电机逆时针旋转，动力经过初级主动齿轮、初级从动齿轮，主轴、一档花键齿、一档副齿轮、二档副齿轮传递给副轴，副轴输出动力使电动车倒车。

若给定为停车状态信号，变档控制器控制驱动电机停止工作。

本方法中，计算驱动电机输出扭矩采用如下公式计算

T_m-out＝C_a*K_e*I           式中

Ca为经验系数，I为相电流，Ke为反电势系数，所述经验系数Ca预先设定在变档控制器程序中。其中反电势系数

式中

U为相电压，I为相电流，Ra为驱动电机的电枢电阻，n为电机转速，所述驱动电机的电枢电阻Ra为从电动车选用的驱动电机测出的电枢电阻值，并将该电枢电阻值预先设定在变档控制器程序中。这样，能够根据所选用的不同生产商制造的驱动电机，测出驱动电机的电枢电阻值和不同电动车辆的基本参数设定在变档控制器计算程序中，用于计算驱动电机实时运行效率。能够更加准确地计算出驱动电机实时运行效率和各项比较参数。

本方法中，车辆实时所需扭矩（不考虑车辆加速阻力）T_c-out，采用如下公式计算

$T_{c-\mathrm{out}}=\frac{r}{\mathrm{\η}}(\mathrm{mgf}\cos \mathrm{\α}+\mathrm{mg}\sin \mathrm{\α}+\frac{C_{D}A}{21.45}{(0.377*r*n/i_g)}^2)$ 式中

α为变档控制器实时采集的电动车行驶时的坡度倾角。r为驱动轮滚动半径，η为传动效率，m为整车质量，g为重力加速度（通常取值9.8m/s²），C_D为风阻系数，A为车辆迎风面积，i_g为档位信号i时的传动速比，这些车辆基本参数均预先设定在变档控制器程序中。

本方法中，驱动电机输出功率P_m-out采用如下公式计算

P_m-out＝T_m-out*n/9549。

驱动电机输入功率P_m-in采用如下公式计算

P_m-in＝I_in*U_in。

驱动电机的实时运行效率η_c采用如下公式计算

η_c＝P_m-out/P_m-in。

Claims (10)

1.一种电动车变速驱动系统，包括驱动电机、电机控制器、变速器，驱动电机的定子三相绕组引出线与电机控制器电连接，其特征在于：设置一变档控制器，驱动电机的定子三相绕组中有两相绕组引出线分别穿过变档控制器的两个电流传感器，所述变速器为多档变速器，该多档变速器的主轴、副轴通过多对不同档级传动的齿轮副相连，多档变速器的主轴通过齿轮传动机构与驱动电机的转轴连接，副轴用于输出动力，该多档变速器的变速毂分别通过拨叉与主轴和副轴上的换挡齿轮相连，所述变速毂的一端通过档位触点开关与变档控制器电连接，变速毂的另一端与一变档电机的轴连接，该变档电机与变档控制器电连接，所述驱动电机的转轴连接转速传感器，转速传感器与变档控制器电连接，所述电机控制器与变档控制器、行驶状态信号开关、电机输出功率调节器电连接。

2.根据权利要求1所述的电动车变速驱动系统，其特征在于：所述多档变速器为四档变速器，主、副轴通过四对不同档级传动的齿轮副相连，其中主轴上设有一档花键齿，二档主齿轮、四档主齿轮分别轴向定位空套在主轴上，三档主齿轮位于二档、四档主齿轮之间与主轴花键配合，且可轴向移动与二档或四档主齿轮周向固定连接传递扭矩；副轴上轴向定位空套有一档副齿轮、三档副齿轮，二档副齿轮位于一档、三档副齿轮之间与副轴花键配合，且可轴向移动与一档或三档副齿轮周向固定连接传递扭矩，四档副齿轮周向固定在副轴上，所述一档、二档、三档、四档副齿轮分别与所对应的主齿轮常啮合，三档主齿轮通过第一拨叉与变速毂连接，二档副齿轮通过第二拨叉与变速毂连接。

3.根据权利要求1所述的电动车变速驱动系统，其特征在于：所述档位触点开关包括一动触头和设有四个档位触点的静触头，档位触点开关的动触头偏心设置在变速毂的端面，转动变速毂能使动触头分别与静触头上的一个档位触点接触，动触头和静触头上的各档位触点与变档控制器电连接。

4.根据权利要求1所述的电动车变速驱动系统，其特征在于：所述变档控制器包括单片机、电流传感器、驱动电机相电压采样处理模块、倾角传感器模块及其辅助电路，电流传感器、倾角传感器模块分别与单片机电连接，单片机通过驱动电机相电压采样处理模块与驱动电机的定子三相绕组中的一相绕组引出线电连接，单片机分别与电机控制器、转速传感器、档位触点开关、变档电机电连接。

5.一种电动车变速驱动系统的自动变速控制方法，其特征在于自动变速控制方法如下：

在变档控制器程序中预先设定驱动电机工作效率下限η_min，作为用于比较电动车在行驶过程中是否加、减档的参数值；

启动驱动电机，并给定车辆行驶状态信号，电机控制器根据行驶状态信号控制驱动电机工作；

若给定为前进状态信号，驱动电机转轴顺时针旋转，变档控制器采集到档位信号i，电动车向前行驶；

电动车在行驶过程中，随着驱动电机的转速不断变化，变档控制器采集档位信号i、驱动电机实时转速n、实时运行相电流I、电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in、电动车行驶的坡度倾角α，并根据实时运行相电流I、相电压U、驱动电机实时运行转速n计算出驱动电机实时输出扭矩T_m-out，根据行驶的坡度倾角α、驱动电机实时运行转速n、采集的档位信号i对应的速比计算出车辆实时所需扭矩T_c-out；再根据计算出的驱动电机实时输出扭矩T_m-out，计算出驱动电机的输出功率P_m-out，根据采集的电机控制器输入电流I_in和输入电压U_in计算出驱动电机的输入功率P_m-in；然后根据驱动电机的输出功率P_m-out和输入功率P_m-in计算出此时驱动电机的运行效率η_c，并将计算出的驱动电机的运行效率η_c与设定的驱动电机工作效率下限η_min进行比较；

当计算出的实时驱动电机的运行效率η_c＜设定的驱动电机工作效率下限η_min，若驱动电机实时输出扭矩T_m-out＞车辆实时所需扭矩T_c-out，变档控制器控制变档电机顺时针旋转执行加档动作，变速毂在变档电机驱动下顺时针方向旋转，使拨叉移位，将多档变速器从低一级档位转至高一级档位，带动变速器加档，高一级档位触点开关的信号接通，变档控制器检测档位信号i+1接通后，切断变档电机电路，电动车以加档后的档位状态行驶；以后的逐级加档控制与此加档控制过程相同，由此实现电动车变速驱动系统的自动加档控制；

当计算出的实时驱动电机的运行效率η_c＜设定的驱动电机工作效率下限η_min，若驱动电机实时输出扭矩T_m-out≤车辆实时所需扭矩T_c-out，且程序采集档位信号i≠1，变档控制器控制变档电机逆时针旋转执行减档动作，变速毂在变档电机驱动下逆时针方向旋转，使拨叉移位，将多档变速器从高一级档位转至低一级档位，带动变速器减档，低一级档位触点开关的信号接通，变档控制器检测档位信号i-1接通后，切断变档电机电路，电动车以减档后的档位状态行驶；以后的逐级减档控制与此减档控制过程相同，由此实现电动车变速驱动系统的自动减档控制；

若给定为倒车状态信号，变档控制器采集驱动电机实时转速n和实时运行相电流I，当实时转速n=0，电机控制器控制驱动电机转轴逆时针旋转，电动车倒车；

若给定为停车状态信号，电机控制器控制驱动电机停止工作。

6.根据权利要求5所述的自动变速控制方法，其特征在于：当计算出的实时驱动电机的运行效率η_c＜设定的驱动电机工作效率下限η_min，若驱动电机实时输出扭矩T_m-out＞车辆实时所需扭矩T_c-out，或者若驱动电机实时输出扭矩T_m-out≤车辆实时所需扭矩T_c-out，且程序采集档位信号i≠1，电机控制器均降低输出功率至驱动电机，延时处理，变档控制器控制变档电机执行加档或减档动作，延时处理，检测变档后的档位信号是否接通，变档后的档位信号接通，变档控制器切断变档电机电路，电机控制器恢复100％输出功率至驱动电机，档位信号未接通，也切断变档电机电路，延时处理，变档控制器再次控制变档电机执行加档或减档动作。

7.根据权利要求5所述的自动变速控制方法，其特征在于：驱动电机实时输出扭矩T_m-out，采用如下公式计算

T_m-out＝C_a*K_e*I            式中

Ca为经验系数，I为相电流，Ke为反电势系数，所述经验系数Ca预先设定在变档控制器程序中。

8.根据权利要求5所述的自动变速控制方法，其特征在于：车辆实时所需扭矩T_c-out，采用如下公式计算

$T_{c-\mathrm{out}}=\frac{r}{\mathrm{\η}}(\mathrm{mgf}\cos \mathrm{\α}+\mathrm{mg}\sin \mathrm{\α}+\frac{C_{D}A}{21.45}{(0.377*r*n/i_g)}^2)$ 式中

α为变档控制器实时采集的电动车行驶时的坡度倾角，r为驱动轮滚动半径，η为传动效率，m为整车质量，g为重力加速度，C_D为风阻系数，A为车辆迎风面积，i_g为档位信号i时的传动速比，这些参数均预先设定在变档控制器程序中。

9.根据权利要求5所述的自动变速控制方法，其特征在于：

驱动电机输出功率P_m-out采用如下公式计算

P_m-out＝T_m-out*n/9549；

驱动电机输入功率P_m-in采用如下公式计算

P_m-in＝I_in*U_in。

10.根据权利要求5所述的自动变速控制方法，其特征在于：驱动电机的实时运行效率η_c采用如下公式计算

η_c＝P_m-out/_Pm-in。

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