CN104613135A - 双拨叉纯电动汽车两档变速箱及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双拨叉纯电动汽车两档变速箱及其控制方法，其特征在于：所述变速箱包括有箱体、设在箱体内的由主电机驱动的输入轴、输出轴和中间轴，所述输出轴端部套接在输入轴的端部上，在输入轴与输出轴上分别固定设有第一齿轮和第四齿轮，所述中间轴上固定设有第三齿轮和套接有第二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮常啮合，第三齿轮与第四齿轮常啮合，在第一齿轮与第四齿轮之间设有以利该两齿轮同步转动的同步齿和第一结合套，本发明变速箱可增加整车的动力性能，增强其爬坡能力，增加动力电池的续航里程，可减少充电次数，以及避免电机长时间超载运行，使电机尽可能工作在高效区，从而减低电耗，延长电机的使用寿命。

Description

双拨叉纯电动汽车两档变速箱及其控制方法

技术领域：

本发明涉及一种双拨叉纯电动汽车两档变速箱及其控制方法。

背景技术：

纯电动汽车，它是完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。纯电动汽车具有环境污染小、噪音小、效率高、结构简单，使用维修方便等特点，但目前的纯电动车还存在爬坡能力弱，续航里程不足的缺陷，以及电机容易在长时间超载运行中出故障或缩短使用寿命。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种双拨叉纯电动汽车两档变速箱及其控制方法，该双拨叉纯电动汽车两档变速箱结构简单、设计合理，有利于增加整车的动力性能，增强其爬坡能力，以及电池的续航里程和避免电机长时间超载运行，延长使用寿命。

本发明的技术方案如下：

本发明双拨叉纯电动汽车两档变速箱，其特征在于：所述变速箱包括有箱体、设在箱体内的由主电机驱动的输入轴、输出轴和中间轴，所述输出轴端部套接在输入轴的端部上，在输入轴与输出轴上分别固定设有第一齿轮和第四齿轮，所述中间轴上固定设有第三齿轮和套接有第二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮常啮合，第三齿轮与第四齿轮常啮合，在第一齿轮与第四齿轮之间设有以利该两齿轮同步转动的同步齿和第一结合套，在第二齿轮与第三齿轮之间设有以利该两齿轮同步转动的同步齿和第二结合套，所述第一、第二结合套上分别设有驱动其移动的第一、第二拨叉，所述第一、第二拨叉的驱动端分别设有第一、第二气缸，所述第一、第二气缸上分别通入有第3、4进排气口和第1、2进排气口，所述第一、第二气缸分别连接第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀和第二电磁阀分别连接单向阀后连接供气源。

进一步，上述箱体上位于中间轴的外围上设有转速传感器。

进一步，上述转速传感器的采集信号接口、第一电磁阀的控制信号接口、第二电磁阀的控制信号接口、以及第一电磁阀的反馈信号接口、第二电磁阀的反馈信号接口分别连接在控制器上。

本发明双拨叉纯电动汽车两档变速箱的控制方法，其特征在于：所述双拨叉纯电动汽车两档变速箱包括有箱体、设在箱体内的由主电机驱动的输入轴、输出轴和中间轴，所述输出轴端部套接在输入轴的端部上，在输入轴与输出轴上分别固定设有第一齿轮和第四齿轮，所述中间轴上固定设有第三齿轮和套接有第二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮常啮合，第三齿轮与第四齿轮常啮合，在第一齿轮与第四齿轮之间设有以利该两齿轮同步转动的同步齿和第一结合套，在第二齿轮与第三齿轮之间设有以利该两齿轮同步转动的同步齿和第二结合套，所述第一、第二结合套上分别设有驱动其移动的第一、第二拨叉，所述第一、第二拨叉的驱动端分别设有第一、第二气缸，所述第一、第二气缸上分别通入有第3、4进排气口和第1、2进排气口，所述第一、第二气缸分别连接第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀和第二电磁阀分别连接单向阀后连接供气源；处于停车状态，使第一电磁阀和第二电磁阀均处于失电状态，第一、二结合套均处于右极限位置，变速箱处于空挡；起步状态，第二电磁阀得电，供气源通过第二电磁阀输高压气到第二进排气口，第二气缸的活塞推出带动第二拨叉和第二结合套向左移动，此时第一电磁阀不能得电，供气源通过第一电磁阀输高压气到第四进排气口，使第一结合套始终处于右端，变速箱挂低速档起步；当车速达到一定时，第二电磁阀失电，供气源通过第二电磁阀输高压气到第一进排气口，第二气缸的活塞带动第二拨叉和第二结合套向右移动，此时处于空挡，同时，第一电磁阀得电，供气源通过第一电磁阀输高压气到第三进排气口，第一气缸的活塞带动第一拨叉和第一结合套向左移动，此时挂直接档运行；正常行驶遇到爬坡时，第一电磁阀失电，供气源通过第一电磁阀输高压气到第四进排气口，第一气缸的活塞回位带动第一拨叉和第一结合套向右移动，此时变速箱挂到空挡，第二电磁阀得电，供气源通过第二电磁阀输高压气到第二进排气口，第二气缸的活塞带动第二拨叉和第二结合套向左移动，此时整车气源通过第一电磁阀输高压气到第四进排气口，使第一结合套始终处于右端，此时变速箱挂低速档运行。

进一步的，在第一电磁阀得电驱动第一气缸活塞移动至左侧结合状态时，第二电磁阀不能得电使第二气缸活塞移动至左侧结合；其通过第一电磁阀的反馈信号接口、第二电磁阀的反馈信号接口反馈给控制器来确定是否给电。

本发明双拨叉纯电动汽车两档变速箱的工作原理，通过第一、第二电磁阀对第一、第二气缸的驱动作用，使拨叉带动结合套让输入轴与输出轴结合或使输入轴与中间轴结合，在起步、爬坡时自动切换变速箱到低速档，保证电机不会超载运行，从而使本发明可用于纯电动的小车、商务车和乘用车等，使用本发明变速箱可增加整车的动力性能，增强其爬坡能力，有种于电机实现精确调速控制换档，延长变速箱的使用寿命，增加动力电池的续航里程，可减少充电次数，以及避免电机长时间超载运行，使电机尽可能工作在高效区，从而减低电耗，延长电机的使用寿命。

附图说明：

图1是本发明变速箱的结构示意图；

图2是本发明变速箱气路控制原理图；

图3是本发明控制器连接原理示意图；

图4是本发明转速传感器采集信号电路图；

图5是本发明第一电磁阀的控制电路图；

图6是本发明第二电磁阀的控制电路图。

具体实施方式：

本发明双拨叉纯电动汽车两档变速箱，所述变速箱包括有箱体1、设在箱体内的由主电机驱动的输入轴2、输出轴3和中间轴4，所述输出轴端部套接在输入轴的端部上，在输入轴与输出轴上分别固定设有第一齿轮5和第四齿轮6，所述中间轴4上固定设有第三齿轮7和套接有第二齿轮8，所述第一齿轮5与第二齿轮8常啮合，第三齿轮7与第四齿轮6常啮合，在第一齿轮5与第四齿轮6之间设有以利该两齿轮同步转动的同步齿和第一结合套9，在第二齿轮与第三齿轮之间设有以利该两齿轮同步转动的同步齿和第二结合套10，所述第一、第二结合套上分别设有驱动其移动的第一、第二拨叉11、12，所述第一、第二拨叉的驱动端分别设有第一、第二气缸13、14，所述第一、第二气缸上分别通入有第3、4进排气口17、18和第1、2进排气口15、16，所述第一、第二气缸13、14分别连接第一电磁阀19和第二电磁阀20，所述第一电磁阀和第二电磁阀分别连接单向阀21后连接供气源22。在第一结合套结合入同步齿，第二结合套未结合入同步齿时，输出轴与输入轴同步转动，该状态为高速档；当第二结合套结合入同步齿，第一结合套未结合入同步齿时，第二齿轮啮合与第三齿轮同步转动，输入轴通过第一齿轮与第二齿轮啮合，以及第三齿轮与第四齿轮的啮合，该状态为低速档。

上述第一电磁阀19和第二电磁阀20均为两位五通电磁阀，两位五通电磁阀即开、关两工位，五通即是有五个通道通气，其中1个与气源连接，两个与双作用气缸的外部气室的进出气口连接，两个与内部气室的进出气口接连。

进一步，为了便于采集中间轴转速，上述箱体上位于中间轴的外围上设有转速传感器23，该转速传感器23以及反馈给控制器，从而有利于给电机调速的参考。

进一步，上述转速传感器的采集信号接口、第一电磁阀的控制信号接口、第二电磁阀的控制信号接口、以及第一电磁阀的反馈信号接口、第二电磁阀的反馈信号接口分别连接在控制器24上。

使用时，在第一、第二结合套挂入同步齿前，主电机主动调速，通过电机端的旋转变压器与速度传感器的速度比较，当两者速度接近的时候，在它们转速接近时第一、第二结合套挂入同步齿，才不会发生滑齿现象，从而提高挂档的顺畅性。

本发明双拨叉纯电动汽车两档变速箱的控制方法，所述双拨叉纯电动汽车两档变速箱有箱体1、设在箱体内的由主电机驱动的输入轴2、输出轴3和中间轴4，所述输出轴端部套接在输入轴的端部上，在输入轴与输出轴上分别固定设有第一齿轮5和第四齿轮6，所述中间轴4上固定设有第三齿轮7和套接有第二齿轮8，所述第一齿轮5与第二齿轮8常啮合，第三齿轮7与第四齿轮6常啮合，在第一齿轮5与第四齿轮6之间设有以利该两齿轮同步转动的同步齿和第一结合套9，在第二齿轮与第三齿轮之间设有以利该两齿轮同步转动的同步齿和第二结合套10，所述第一、第二结合套上分别设有驱动其移动的第一、第二拨叉11、12，所述第一、第二拨叉的驱动端分别设有第一、第二气缸13、14，所述第一、第二气缸上分别通入有第3、4进排气口17、18和第1、2进排气口15、16，所述第一、第二气缸13、14分别连接第一电磁阀19和第二电磁阀20，所述第一电磁阀和第二电磁阀分别连接单向阀21后连接供气源22；处于停车状态，使第一电磁阀19和第二电磁阀20均处于失电状态，第一、二结合套9、10均处于右极限位置，变速箱处于空挡；起步状态，第二电磁阀20得电，供气源通过第二电磁阀20输高压气到第二进排气口16，第二气缸的活塞推出带动第二拨叉12和第二结合套10向左移动，此时第一电磁阀19不能得电，供气源22通过第一电磁阀19输高压气到第四进排气口18，使第一结合套始终处于右端，变速箱挂低速档起步；当车速达到一定时，第二电磁阀20失电，供气源通过第二电磁阀输高压气到第一进排气口15，第二气缸的活塞带动第二拨叉12和第二结合套10向右移动，此时处于空挡，同时，第一电磁阀19得电，供气源22通过第一电磁阀19输高压气到第三进排气口17，第一气缸的活塞带动第一拨叉11和第一结合套9向左移动，此时挂直接档运行；正常行驶遇到爬坡时，第一电磁阀19失电，供气源22通过第一电磁阀19输高压气到第四进排气口18，第一气缸13的活塞回位带动第一拨叉11和第一结合套9向右移动，此时变速箱挂到空挡，第二电磁阀得电，供气源通过第二电磁阀20输高压气到第二进排气口16，第二气缸的活塞带动第二拨叉12和第二结合套10向左移动，此时整车气源通过第一电磁阀19输高压气到第四进排气口18，使第一结合套始终处于右端，此时变速箱挂低速档运行。

进一步的，在第一电磁阀得电驱动第一气缸活塞移动至左侧结合状态时，第二电磁阀不能得电使第二气缸活塞移动至左侧结合；其通过第一电磁阀的反馈信号接口、第二电磁阀的反馈信号接口反馈给控制器来确定是否给电。该具体电路控制原理如下：

1、起步到正常车速：（低速档挂到高速档）

起步的时候，通过控制器信号K1高电平，使继电器K1吸合，同时锁定K2不能吸合，KZ2信号接地，第二电磁阀得电工作，反馈信号FB1信号变为高电平反馈给控制器，确保控制电路正常工作。当速度达到预定值的时候，K1信号变为低电平，K1继电器断开，同时解除K2继电器不吸合硬件锁定，反馈信号FB1变为低电平，KZ2信号变为悬空，第二电磁阀停止工作，两档箱空挡，主电机主动调速，通过电机端的旋转变压器与速度传感器的速度比较，当两者速度接近的时候，K2信号变为高电平，K2继电器吸合，第一电磁阀得电吸合开始工作，同时继电器K1被锁定断开，以及反馈信号FB2变为高电平给控制器，确保控制电路正常工作。

2、正常车速到爬坡：（直接档挂到低速档）

正常行驶遇到爬坡时，K2信号变为低电平，K2继电器断开，KZ1信号变为悬空，第一电磁阀失电断开，同时解除K2继电器不吸合锁定，反馈信号FB2变为高电平给控制器，确保控制电路工作正常，此时变速箱处于空挡状态，电机进行主动调速，通过转速传感器和电机控制器配合，使输入轴与输出轴转速接近，当两边速度达到预定值，K1信号变为高电平，K1继电器吸合，同时锁定K2继电器不能吸合，KZ2信号接地，电磁阀得电工作且反馈信号FB1变为高电平反馈给控制器，保证电路正常工作。

本发明双拨叉纯电动汽车两档变速箱的工作原理，通过第一、第二电磁阀对第一、第二气缸的驱动作用，使拨叉带动结合套让输入轴与输出轴结合或使输入轴与中间轴结合，在起步、爬坡时自动切换变速箱到低速档，保证电机不会超载运行，从而使本发明可用于纯电动的小车、商务车和乘用车等，使用本发明变速箱可增加整车的动力性能，增强其爬坡能力，增加动力电池的续航里程，可减少充电次数，以及避免电机长时间超载运行，使电机尽可能工作在高效区，从而减低电耗，延长电机的使用寿命。

Claims (5)

1.一种双拨叉纯电动汽车两档变速箱，其特征在于：所述变速箱包括有箱体、设在箱体内的由主电机驱动的输入轴、输出轴和中间轴，所述输出轴端部套接在输入轴的端部上，在输入轴与输出轴上分别固定设有第一齿轮和第四齿轮，所述中间轴上固定设有第三齿轮和套接有第二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮常啮合，第三齿轮与第四齿轮常啮合，在第一齿轮与第四齿轮之间设有以利该两齿轮同步转动的同步齿和第一结合套，在第二齿轮与第三齿轮之间设有以利该两齿轮同步转动的同步齿和第二结合套，所述第一、第二结合套上分别设有驱动其移动的第一、第二拨叉，所述第一、第二拨叉的驱动端分别设有第一、第二气缸，所述第一、第二气缸上分别通入有第3、4进排气口和第1、2进排气口，所述第一、第二气缸分别连接第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀和第二电磁阀分别连接单向阀后连接供气源。

2.根据权利要求1所述的双拨叉纯电动汽车两档变速箱，其特征在于：所述箱体上位于中间轴的外围上设有转速传感器。

3.根据权利要求2所述的双拨叉纯电动汽车两档变速箱，其特征在于：所述转速传感器的采集信号接口、第一电磁阀的控制信号接口、第二电磁阀的控制信号接口、以及第一电磁阀的反馈信号接口、第二电磁阀的反馈信号接口分别连接在控制器上。

4.一种如权利要求1、2或3所述双拨叉纯电动汽车两档变速箱的控制方法，其特征在于：所述双拨叉纯电动汽车两档变速箱包括有箱体、设在箱体内的由主电机驱动的输入轴、输出轴和中间轴，所述输出轴端部套接在输入轴的端部上，在输入轴与输出轴上分别固定设有第一齿轮和第四齿轮，所述中间轴上固定设有第三齿轮和套接有第二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮常啮合，第三齿轮与第四齿轮常啮合，在第一齿轮与第四齿轮之间设有以利该两齿轮同步转动的同步齿和第一结合套，在第二齿轮与第三齿轮之间设有以利该两齿轮同步转动的同步齿和第二结合套，所述第一、第二结合套上分别设有驱动其移动的第一、第二拨叉，所述第一、第二拨叉的驱动端分别设有第一、第二气缸，所述第一、第二气缸上分别通入有第3、4进排气口和第1、2进排气口，所述第一、第二气缸分别连接第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀和第二电磁阀分别连接单向阀后连接供气源；处于停车状态，使第一电磁阀和第二电磁阀均处于失电状态，第一、二结合套均处于右极限位置，变速箱处于空挡；起步状态，第二电磁阀得电，供气源通过第二电磁阀输高压气到第二进排气口，第二气缸的活塞推出带动第二拨叉和第二结合套向左移动，此时第一电磁阀不能得电，供气源通过第一电磁阀输高压气到第四进排气口，使第一结合套始终处于右端，变速箱挂低速档起步；当车速达到一定时，第二电磁阀失电，供气源通过第二电磁阀输高压气到第一进排气口，第二气缸的活塞带动第二拨叉和第二结合套向右移动，此时处于空挡，同时，第一电磁阀得电，供气源通过第一电磁阀输高压气到第三进排气口，第一气缸的活塞带动第一拨叉和第一结合套向左移动，此时挂直接档运行；正常行驶遇到爬坡时，第一电磁阀失电，供气源通过第一电磁阀输高压气到第四进排气口，第一气缸的活塞回位带动第一拨叉和第一结合套向右移动，此时变速箱挂到空挡，第二电磁阀得电，供气源通过第二电磁阀输高压气到第二进排气口，第二气缸的活塞带动第二拨叉和第二结合套向左移动，此时整车气源通过第一电磁阀输高压气到第四进排气口，使第一结合套始终处于右端，此时变速箱挂低速档运行。

5.根据权利要求4所述双拨叉纯电动汽车两档变速箱的控制方法，其特征在于：在第一电磁阀得电驱动第一气缸活塞移动至左侧结合状态时，第二电磁阀不能得电使第二气缸活塞移动至左侧结合；其通过第一电磁阀的反馈信号接口、第二电磁阀的反馈信号接口反馈给控制器来确定是否给电。