CN102840282A - 一种电动车两档自动变速系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种电动车两档自动变速系统，包括变速器及通过光电耦合方式控制该变速器的控制器，信息采集模块与系统控制模块形成反馈回路；系统控制模块与执行模块连接；变速器还包括两个离合器以及与输入轴平行的中间轴；所述两个离合器均穿设在输入轴上，分别为高速档离合器和低速档离合器；所述两个离合器分别连接有输入轴高速齿轮、输入轴低速齿轮；所述中间轴上分别设有与输入轴高速齿轮、输入轴低速齿轮啮合的中间轴高速齿轮、中间轴低速齿轮。本发明提供的一种电动车两档自动变速系统，所需部件少，结构简单，尺寸小、重量轻，成本低廉；解决负载和速度矛盾的问题；通过对高低离合器的控制，减小换档过程中的冲击力，提高换档舒适性。

Description

一种电动车两档自动变速系统

技术领域

本发明涉及电动车变速器领域，特别是一种电动车两档自动变速系统。 

背景技术

电动车已成为当今世界各国的重要交通工具。变速器是影响电动车性能的重要器件。现在的电动车变速器主要有单机减速器、两挡手动变速器、两档自动变速器和两档机械式自动变速器。 

单机减速器的速比为定值，不能满足电动车最大爬坡度、最高车速以及在电机工作效率匹配的问题；两挡手动变速器尺寸和重量大且需要手动换挡；类似于传统自动变速器的两档自动变速器零件、工艺复杂、成本高，在换挡的过程中存在动力中断，影响使用效果。 

目前电动车在控制速度时一般以调速手柄控制控制器输出不同大小的电流来调节电机转速，电机通过变速器带动轮毂实现电机速度控制，这种模式结构虽简单；但在使用工程中需停车换挡，操作繁琐，而且手动档变速箱因换挡冲击力较大，档位之间的速差比不能太大，这样就造成电动车在速度与载重方面的矛盾：在爬坡时需要较大的载重，而在平地时需要较大的速度。虽然目前有人设计出了一些电动车自动变速器，但大都结构复杂，尺寸、重量较大。 

发明内容

本发明提供的一种电动车两档自动变速系统，结构简单、使用方便，使变速过程平稳，解决电动车负载和速度矛盾的问题。 

本发明的技术方案是这样实现的：一种电动车两档自动变速系统，包括变速器及通过光电耦合方式控制该变速器的控制器，控制器包括系统控制模块、执行模块、信息采集模块；变速器包括控制器、输入轴及输出部件； 

所述信息采集模块与系统控制模块形成反馈回路；系统控制模块与执行模块连接；

变速器还包括两个离合器以及与输入轴平行的中间轴；所述两个离合器均穿设在输入轴上，其中一个离合器为高速档离合器，另一个为低速档离合器；所述两个离合器分别连接有输入轴高速齿轮、输入轴低速齿轮；所述中间轴上分别设有与输入轴高速齿轮、输入轴低速齿轮啮合的中间轴高速齿轮、中间轴低速齿轮；所述中间轴上还设有与输出部件连接的中间轴齿轮。 

系统控制模块包括信息整合模块和判断模块；所述信息采集模块的信息通过信息整合模块整合后传递给判断模块。 

执行模块包括恒流控制模块、离合器控制模块；恒流控制模块通过电流控制离合器控制模块。 

信息采集模块包括电流采集模块和速度采集模块。 

所述离合器控制模块包括离合器开合控制模块和离合器分离过程控制模块。 

所述恒流控制模块包括采样电阻和脉宽调制模块。 

所述系统控制模块和执行模块是单片机。 

所述单片机是STC12C5410AD单片机。 

两个离合器均通过螺钉分别与输入轴高速齿轮、输入轴低速齿轮连接；所述两个离合器之间的输入轴上设有一套筒。 

所述两个离合器均为电磁离合器。 

本发明提供的一种电动车两档自动变速系统，通过两个单片机分别进行信息采集整合和信息判断并进行控制，实现高速档离合器和低速档离合器的自动控制，降低操作难度、成本低廉；通过控制离合电流恒定，使输出扭矩恒定，解决负载和速度矛盾的问题；本发明的所需部件少，结构简单，尺寸小、重量轻，通过对高低离合器的控制，减小换档过程中的冲击力，提高换档舒适性。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1：本发明结构示意图； 

图2：本发明控制器结构框图。 

其中： 

1—中间轴低速齿轮、2—输出部件、3—中间轴齿轮、4—中间轴高速齿轮、5—高速档离合器、6—输入轴、7—螺钉、8—输入轴高速齿轮、9—低速档离合器、10—输入轴低速齿轮、11—套筒； 

100—系统控制模块、110—信息整合模块、120—判断模块、200—执行模块、210—离合器控制模块、220—恒流控制模块、211—离合器开合控制模块、212—离合器分离过程控制模块、221—采样电阻、222—脉宽调制模块、300—信息采集模块、310—电流采集模块、320—速度采集模块。 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

本发明提供的一种电动车两档自动变速系统，包括变速器及通过光电耦合方式控制该变速器的控制器，控制器包括系统控制模块100、执行模块200、信息采集模块300；变速器包括控制器、输入轴及输出部件，所述信息采集模块300与系统控制模块100形成反馈回路；系统控制模块100与执行模块200连接；变速器还包括两个离合器以及与输入轴平行的中间轴；所述两个离合器均穿设在输入轴上，其中一个离合器为高速档离合器，另一个为低速档离合器；所述两个离合器分别连接有输入轴高速齿轮、输入轴低速齿轮；所述中间轴上分别设有与输入轴高速齿轮、输入轴低速齿轮啮合的中间轴高速齿轮、中间轴低速齿轮；所述中间轴上还设有与输出部件连接的中间轴齿轮。 

系统控制模块100包括信息整合模块110和判断模块120；所述信息采集模块300的信息通过信息整合模块110整合后传递给判断模块120。执行模块200包括恒流控制模块210、离合器控制模块220；恒流控制模块210通过电流控制离合器控制模块220，通过恒流控制使离合器的平稳控制。信息采集模块300包括电流采集模块310和速度采集模块320。进一步的，所述离合器控制模块210包括离合器开合控制模块211和离合器分离过程控制模块212。进一步的，所述恒流控制模块220包括采样电阻221和脉宽调制模块222。所述系统控制模块100和执行模块200是单片机。所述单片机是STC12C5410AD单片机。 

所述两个离合器均通过螺钉7分别与输入轴高速齿轮8、输入轴低速齿轮10连接。所述两个离合器之间的输入轴6上设有一套筒11。所述两个离合器均为电磁离合器。 

本装置的结构简单、功能实用，控制器根据特定信号，如路况，再通过离合器分离过程控制模块212控制两个离合器中的一个进行动作，当高速档离合器5工作时，输入轴高速齿轮8与高速档离合器5一起转动，此时电机输入的扭矩可以传递到输入轴高速齿轮8上，从而将扭矩传动到中间轴高速齿轮4上，带动中间轴齿轮3转动，通过中间轴齿轮3带动输出部件2输出动力，带动电动车做高速运动。当低速档离合器9工作时，输入轴低速齿轮10与低速档离合器9一起转动，此时电机输入的扭矩可以传递到输入轴低速齿轮10上，从而将扭矩传动到中间轴低速齿轮1上，带动中间轴齿轮3转动，通过中间轴齿轮3带动输出部件2输出动力，带动电动车低速运动，但是可获得较大的载重。 

系统控制模块100和执行模块200采用的STC12C5410AD单片机价格低廉，降低电动车的成本。 

系统控制模块200运行于整个电动车电源系统中，通常为48v，系统控制模块100运行于电动车12V电源系统中。 

系统控制模块100与信息采集模块300形成反馈电路，电流采集模块310将采集到的离合器的电流信息、速度采集模块320将采集到的电动车速度信息，传递给系统控制模块100中的信息整合模块110，判断模块120根据信息整合模块110的数据进行判断电流是否恒定，以及电动车的即时速度与设定的临界速度的大小。 

判断模块120将判断的结果以光电通信的形式传给执行模块200，恒流控制 模块220中的脉宽调试模块使用PID软件调节脉宽调制的占空比，实现离合器电流恒定，以保证离合器的输出扭矩恒定，从而解决负载和速度矛盾的问题。 

离合器控制模块210根据判断的结果，判断高速档离合器5和低速档离合器9的切换；电动车运行过程中，低速档离合器9进行启动，当电动车的即时速度大于临界速度时，离合器开合控制模块211执行低速档离合器9分离，低速档离合器9摩擦力减小的同时，高速档离合器5摩擦力逐步增大；当即时速度小于临界速度时，离合器开合控制模块211执行高速档离合器5分离，高速档离合器5摩擦力减小的同时，低速档离合器9摩擦力逐步增大，从而减小动力中断，使得在换档过程中的冲击较小，换档舒适性高。两挡之间的速比差可以很大，电动汽车速度快，载重大。 

其中，电流采集模块310是采样电阻，速度采集模块320是速度传感器和信号发生器，系统控制模块100将通过反馈回路得到的信息，通过三极管进行选择，以控制离合器。控制器通过光电耦合的方式控制变速器。 

本发明提供的一种电动车两档自动变速系统，通过两个单片机分别进行信息采集整合和信息判断并进行控制，实现高速档离合器5和低速档离合器9的自动控制，降低操作难度、成本低廉；通过控制离合电流恒定，使输出扭矩恒定，解决负载和速度矛盾的问题；本发明的所需部件少，结构简单，尺寸小、重量轻，通过对高低离合器的控制，减小换档过程中的冲击力，提高换档舒适性。 

当然，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员应该可以根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (10)

1.一种电动车两档自动变速系统，包括变速器及通过光电耦合方式控制该变速器的控制器，控制器包括系统控制模块、执行模块、信息采集模块；变速器包括控制器、输入轴及输出部件，其特征在于：

所述信息采集模块与系统控制模块形成反馈回路；系统控制模块与执行模块连接；

变速器还包括两个离合器以及与输入轴平行的中间轴；所述两个离合器均穿设在输入轴上，其中一个离合器为高速档离合器，另一个为低速档离合器；所述两个离合器分别连接有输入轴高速齿轮、输入轴低速齿轮；所述中间轴上分别设有与输入轴高速齿轮、输入轴低速齿轮啮合的中间轴高速齿轮、中间轴低速齿轮；所述中间轴上还设有与输出部件连接的中间轴齿轮。

2.据权利要求1所述的一种电动车两档自动变速系统，其特征在于：系统控制模块包括信息整合模块和判断模块；所述信息采集模块的信息通过信息整合模块整合后传递给判断模块。

3.根据权利要求1所述的一种电动车两档自动变速系统，其特征在于：执行模块包括恒流控制模块、离合器控制模块；恒流控制模块通过电流控制离合器控制模块。

4.根据权利要求1所述的一种电动车两档自动变速系统，其特征在于：信息采集模块包括电流采集模块和速度采集模块。

5.根据权利要求3所述的一种电动车两档自动变速系统，其特征在于：所述离合器控制模块包括离合器开合控制模块和离合器分离过程控制模块。

6.根据权利要求3所述的一种电动车两档自动变速系统，其特征在于：所述恒流控制模块包括采样电阻和脉宽调制模块。

7.据权利要求1所述的一种电动车两档自动变速系统，其特征在于：所述系统控制模块和执行模块是单片机。

8.据权利要求7所述的一种电动车两档自动变速系统，其特征在于：所述单片机是STC12C5410AD单片机。

9.根据权利要求1所述的一种电动车两档自动变速系统，其特征在于：所述两个离合器均通过螺钉分别与输入轴高速齿轮、输入轴低速齿轮连接；所述两个离合器之间的输入轴上设有一套筒。

10.根据权利要求9所述的一种电动车两档自动变速系统，其特征在于：所述两个离合器均为电磁离合器。

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