CN106195194A - 一种基于两挡变速器的电驱动桥系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于两挡变速器的电驱动桥系统及其控制方法，电驱动桥系统包括：壳体；电机，其固定在壳体内的一侧，并包括驱动电机轴；两挡变速机构固定在壳体内并连接驱动电机轴，两挡变速机构对输出动力进行变速；差速器，其连接两挡变速机构并固定在所述壳体内的另一侧，包括第一输出轴和第二输出轴，其中，第一输出轴的输出端伸出所述壳体；第二输出轴的输出端伸出壳体，差速器对变速后的输出动力通过第一输出轴和第二输出轴进行等速或差速输出。本发明的电驱动桥系统将电机、两挡变速机构和差速器通过壳体集成为一体式结构，具有零件数量较少，结构紧凑，便于安装，并且传动过程中啮合的齿轮数较少，有效提高传动效率优点。

Description

一种基于两挡变速器的电驱动桥系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及驱动领域，具体涉及一种基于两挡变速器的电驱动桥系统及其控制方法。

背景技术

电动汽车是新型、节能、环保车辆，尤其是在当今空气污染严重的大环境下，具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。电动汽车使用电动机取代了传统汽车的发动机，电动机可带载启动，并且通过合理的配置满足汽车使用要求，这是与发动机的很大区别。在电动车上使用多挡变速器已经不合适，但若取消变速传动装置，则难于兼顾汽车爬坡和高速行驶等要求，特别是中小型汽车，有必要针对电动机的工作特性重新设计电动汽车的动力系统。

目前的电动汽车用电驱动系统越来越受到人们的青睐，与传统的驱动系统相比，电动汽车用电驱动系统有着很大的优点，尤其体现在对环境保护方面。现有电动车两挡变速器的布置形式多采用平行轴式和行星排式，采用平行轴式布置形式的两挡变速器，多通过同步器或离合器来实现挡位的切换，若采用同步器等实现挡位的切换具有如下缺点，就需要单独安装换挡执行机构，使驱动系统体积增大，不便于整车的布置，且换挡过程中存在动力中断的情况；对于采用行星排式布置形式的两挡变速器，多是通过离合器或者制动器组合来实现挡位的切换，但具有如下缺点：换挡执行元件较分散，变速器和差速器的尺寸大，导致驱动系统不够紧凑。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种电驱动桥系统，将电机、两挡变速机构和差速器通过壳体集成为一体式结构，结构紧凑并提高传动效率。

本发明还有一个目的是提供一种两挡变速机构，第一行星排、第二行星排、离合器和制动器进行合理匹配实现两挡变速控制，行星排配合离合器和制动器对输出轴进行增速，从而达到两挡变速的目的。

本发明还有一个目的是驱动电机存在电动机和发电机两种工作模式，当整车处于制动工况时，驱动电机转换为发电机模式，能够回收制动能量和提高整车能量的利用率。

本发明还有一个目的是提供一种基于两挡变速器的电驱动桥系统的升挡控制方法，通过精确控制离合器、制动器和驱动电机，实现快速升挡过程。

本发明还有一个目的是提供一种基于两挡变速器的电驱动桥系统的降挡控制方法，电驱动桥系统通过精确控制油门踏板、驱动电机、制动器和离合器，实现快速降挡过程。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于两挡变速器的电驱动桥系统，包括：

壳体；

电机，其固定在壳体内的一侧，并包括驱动电机轴，所述电机用于输出动力；

两挡变速机构，其连接驱动电机轴并固定在壳体内中部，所述两挡变速机构对输出动力进行变速；

差速器，其连接两挡变速机构并固定在所述壳体内的另一侧，包括第一输出轴和第二输出轴，其中，所述第一输出轴的输出端伸出所述壳体；第二输出轴的输出端伸出所述壳体，所述差速器对变速后的输出动力通过第一输出轴和第二输出轴进行等速或差速输出。

优选的是，所述两挡变速机构包括：

行星排太阳轮，其与驱动电机轴啮合；

第一行星排，其第一行星排行星齿轮与所述行星排太阳轮啮合，其第一行星排内齿圈固定在所述壳体上；

第二行星排，其第二行星排行星齿轮与所述行星排太阳轮啮合，其第二行星排行星架与所述差速器壳啮合；

制动器，其设置在所述壳体和第二行星排内齿圈之间，选择性的使所述壳体与第二行星排内齿圈之间结合和分离；当制动器分离，第二行星排内齿圈转动；当制动器结合，所述第二行星排内齿圈与壳体固定连接；

离合器，其设置在所述第二行星排内齿圈和第一行星排行星架之间，选择性的使所述第二行星排内齿圈和第二行星排行星架结合或分离；

一挡时，制动器结合、离合器分离；二挡时，制动器分离、离合器结合。

优选的是，所述差速器包括：

差速器壳，其与第二行星排行星架连接，用于将第二行星排行星架的动力传输至差速器内；

差速器行星齿轮轴，其与所述差速器壳连接，所述差速器行星齿轮轴用于带动差速器行星齿轮进行公转和自转；

第一差速器锥齿轮，其与所述差速器行星齿轮啮合并固定连接第一输出轴，所述第一差速器锥齿轮用于带动第一输出轴转动；

第二差速器锥齿轮，其与所述差速器行星齿轮啮合并固定连接第二输出轴，所述第二差速器锥齿轮用于带动第二输出轴转动；

当差速器锥齿轮轴带动差速器行星齿轮进行公转，第一输出轴和第二输出轴进行等速输出；当差速器锥齿轮轴带动差速器行星齿轮进行公转和自转，第二输出轴和第二输出轴进行差速输出。

优选的是，所述电机包括：

转子，其固定连接驱动电机轴；

定子，其与所述壳体固定连接。

优选的是，所述电机包括电动机模式和发电机模式，在车制动时电机切换成发电机模式。

优选的是，倒挡时，制动器结合、离合器分离，所述电机的反转动力通过两挡变速机构传递至差速器，差速器实现动力输出。

本发明的目的还可通过一种基于两挡变速器的电驱动桥系统的升挡控制方法来实现，包括：

制动器压力以第一预设变化率下降，离合器压力以第二预设变化率上升；

当驱动电机轴的转速下降时，分离制动器，第二行星排内齿圈转动，离合器的滑差转速下降，同时电机转矩减小了第一转矩预设值；

当离合器滑差转速下降至第一离合滑差转速预设值，降低离合器滑差转速的变化率；

当离合器滑差转速小于第一离合结合阈值，电机转矩增加了第一转矩预设值。

本发明的目的还可通过一种基于两挡变速器的电驱动桥系统的降挡控制方法来实现，包括：

当油门踏板开度不小于第一开度预设值，执行第一降挡过程；当油门踏板开度小于第一开度预设值，判断驱动电机转矩是否小于第二转矩预设值；

当驱动电机转矩不小于第二转矩预设值，执行第一降挡过程；当驱动电机转矩小于第二转矩预设值，判断油门踏板开度变化率是否小于第二开度预设值；

当油门踏板开度变化率不小于第二开度预设值，执行第一降挡过程；当油门踏板开度变化率小于第二开度预设值，执行第二降挡过程。

优选的是，第二降挡过程包括：

离合器压力以第三预设变化率下降，制动压力以第四预设变化率上升；

当驱动电机轴转速上升时，分离离合器，制动器滑差转速下降，同时电机转矩增加了第三转矩预设值；

当制动器滑差转速降至第一制动滑差转速预设值，制动器滑差转速的变化率减小；

当制动器滑差转速小于第一制动结合阈值，电机转矩减少了第三转矩预设值。

优选的是，第一降挡过程包括：

减小离合器压力，增大驱动电机轴转速，同时驱动电机转矩增加了第三转矩预设值；

当驱动电机轴转速与一挡速比和输出轴转速的乘积的差值小于第一电机轴转速预设值，继续减小离合器压力，降低驱动电机轴转速的变化率；

当驱动电机轴转速与一挡速比和输出轴转速的乘积的差值小于第二电机轴转速预设值时，制动器压力以第五预设变化率上升，离合器压力以第六预设变化率下降；

当离合器分离，同时制动器滑差转速小于第二制动结合阈值，驱动电机转矩减小了第三转矩预设值。

本发明至少包括以下有益效果：1、电驱动系统由驱动电机，一套双行星轮行星排、离合器、制动器和差速器组成，零件数量较少，结构紧凑，便于安装，并且传动过程中啮合的齿轮数较少，有效提高传动效率。2、采用永磁同步驱动电机、两挡变速器集和差速器成为一体，减少原材料的使用量，有效降低电驱动系统的成本，也降低了对电机的性能要求，减少了控制系统的复杂程度，提高了电机运行效率，增加了电动车的续驶里程。3、驱动电机可以实现反转，所以通过电机反转来实现倒挡，取消了倒挡的换挡执行机构，结构更加紧凑，且倒挡控制简单，易实现。4、驱动电机存在电动机和发电机两种工作模式，当整车处于制动工况时，驱动电机转换为发电机模式，起到制动能量回收，提高整车能量的利用率，达到节约能源的效果。5、电驱动桥系统的升挡控制方法可以实现快速升挡过程和快速降挡过程。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明的基于两挡变速器的电驱动桥系统的一种实现结构示意图。

图2是本发明的基于两挡变速器的电驱动桥系统的另一种实现结构示意图。

图3是本发明的电驱动桥系统的升挡控制策略流程图。

图4是本发明的电驱动桥系统的降挡控制策略流程图。

图5是本发明的电驱动桥系统的第二降挡控制策略流程图。

图6是本发明的电驱动桥系统的第一降挡控制策略流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1

如图1所示的基于两挡变速器的电驱动桥系统包括：壳体100、电机200、两挡变速机构300、差速器400。电机200、两挡变速机构300和差速器400合理且结构紧凑的布设在所述壳体100内，电机200的输出动力经两挡变速机构300进行动力变速后传输至差速器400，所述两挡变速机构300实现一挡、二挡、倒挡和空挡变速，所述差速器400将动力实现两轴输出并实现差速效果。

壳体100内壁固定电机200、两挡变速机构300和差速器400，其中，所述壳体100上开设通孔，用于差速器400的两轴的输出端从通孔穿过实现输出。

电机200包括：驱动电机定子210、驱动电机转子220和驱动电机轴230，其中，驱动电机定子210通过过盈配合与壳体100连接，驱动电机转子220通过过盈配合与驱动电机轴230连接，驱动电机轴230为空心轴，电机200的动力通过驱动电机轴230输出。

两挡变速机构300包括行星排太阳轮310、第一行星排320、第二行星排330、制动器340、离合器350，所述两挡变速机构300用于对电机输出动力进行变速，即实现一挡、二挡、倒挡和空挡变速。第一行星排320包括第一行星排行星齿轮321，第一行星排内齿圈322和第一行星排行星架323；第二行星排330包括：第二行星排内齿圈331，第二行星排行星齿轮332和第二行星排行星架333。

如图1所示，驱动电机轴230与行星排太阳轮310啮合，行星排太阳轮310同时与第一行星排320和第二行星排330啮合传动，即行星排太阳轮310同时与第一行星排行星齿轮321和第二行星排行星齿轮332啮合，将动力传递至第一行星排320和第二行星排330，第一行星排行星齿轮321啮合第一行星排内齿圈322，第一行星排内齿圈322固定在壳体100上，第一行星排行星架323一端固定连接第一行星排行星齿轮321，另一端固定连接离合器350(常开)的离合器盘。第二行星排行星齿轮332与第二行星排内齿圈331啮合，第一行星排行星架323一端固定连接第二行星排行星齿轮332，另一端连接差速器壳体410。

制动器340包括制动器盘和制动毂，如图1所示，制动器340的制动器盘与壳体100连接，制动毂选择性连接第二行星排内齿圈331连接；当制动器340分离式，其制动器盘和制动毂分离，第二行星排内齿圈331能够转动；当制动器340结合时，制动器盘和制动毂结合，第二行星排内齿圈331通过制动器340与壳体100连接，即第二行星排内齿圈331制动。

离合器350包括离合器盘和从动盘，所述离合器盘与第二行星排内齿圈331固定连接，从动盘和第一行星排行星架323连接。离合器350处于常开状态，离合器盘和从动盘分离，第二行星排内齿圈331和第一行星排行星架323分离；当离合器350结合，离合器盘和从动盘结合，第二行星排内齿圈331和第一行星排行星架323结合，即同步运动。

差速器包括差速器壳体410、2个差速器行星齿轮轴420、2个差速器行星锥齿轮430、第一差速器锥齿轮440、第二差速器锥齿轮450、第一输出轴460、第二输出轴470，差速器壳体410内侧面布设锥形齿圈，第二行星排行星架333与锥形齿圈啮合，带动差速器壳体410转动；差速器壳体410两端面上对称开设中心通孔，所述中心通孔用于穿过第一输出轴460和第二输出轴470，差速器壳体410相对于锥形齿圈的内圈上、下面对称固定2个支撑架，支撑架上开设通孔，一个差速器行星齿轮轴420上端通过通孔与一个支撑架旋转连接，下端与一个差速器行星锥齿轮430固定连接，使差速器壳体410通过支撑架带动差速器行星锥齿轮430和差速器行星齿轮轴420进行公转，并且差速器行星齿轮轴420能够带动第一差速器锥齿轮440进行自转；同时，另一支撑架与另一个差速器行星齿轮轴420上端旋转连接，差速器行星齿轮轴420的下端与另一个差速器行星锥齿轮430固定连接，使差速器壳体410通过支撑架带动差速器行星锥齿轮430和差速器行星齿轮轴420进行公转，并且差速器行星齿轮轴420能够带动差速器行星锥齿轮430进行自转。其中，2个差速器行星锥齿轮430对称设置并且齿轮端指向差速器壳体410的中心通孔，第一输出轴460的一端与第一差速器锥齿轮440连接，另一端通过差速器壳体410的中心通孔穿出至外部，第二输出轴470的一端与第二差速器锥齿轮450连接，另一端通过差速器壳体410的中心通孔穿出至外部，其中，第一差速器锥齿轮440和第二差速器锥齿轮450同时与2个差速器行星锥齿轮430啮合；当动力从差速器壳体410穿入，其带动差速器行星齿轮轴420同步转动，从而带动与差速器行星齿轮轴420连接的差速器行星锥齿轮430转动，差速器行星锥齿轮430带动与其啮合的第一差速器锥齿轮440、第二差速器锥齿轮450转动，使第一差速器锥齿轮440带动与其连接的第一输出轴460转动，使第二差速器锥齿轮450带动与其连接的第二输出轴470转动，从而实现差速器双轴等速输出；当车辆进行转弯时，第一差速器锥齿轮440和第二差速器锥齿轮450进行公转的同时进行自转，从而使第一输出轴460、第二输出轴470的输出速度不同，从而实现差速效果。

在另一实施例中，所述电机200包括电动机模式和发电机模式，驱动时，驱动电机处于电动机模式，在车制动时电机切换成发电机模式。

电驱动桥系统的挡位切换由两挡变速机构300内的制动器340、离合器350的分离和结合来实现，电驱动桥系统的换挡执行元件按照表一进行。

表一电驱动桥系统的挡位切换表

其中，“○”表示分离，“●”表示结合,B表示制动器340，Cl表示离合器350(常开)。

当选择一挡时，电机200正转(实现整车前进的电机转动方向为正转方向)，制动器340结合、离合器350分离。制动器340结合使第二行星排内齿圈331的制动，离合器350分离第二行星排内齿圈331和第一行星排行星架323分离。驱动电机轴230将动力传递至行星排太阳轮310，行星排太阳轮310同时将动力传递至第一行星排行星齿轮321和第二行星排行星齿轮332，第一行星排320的第一行星排内齿圈322固定不动，行星排太阳轮310带动第一行星排行星齿轮321绕第一行星排内齿圈322公转，从而带动第一行星排行星架323公转，但由于第二行星排内齿圈331和第一行星排行星架323分离，使动力不能传递至第二行星排330，第一行星排320空转；同时，第二行星排内齿圈331制动，行星排太阳轮310带动第二行星排行星齿轮332公转，从而带动第二行星排行星架333同步转动，从而将动力传递至差速器壳体410，差速器壳体410带动差速器行星齿轮轴420同步转动，差速器行星齿轮轴420带动第一差速器锥齿轮440和第二差速器锥齿轮450公转，从而实现与其啮合的第一输出轴460和第二输出轴470转动，从而实现第一输出轴460和第二输出轴470等速输出，当第一差速器锥齿轮440和第二差速器锥齿轮450自转时，第一输出轴460和第二输出轴470实现差速输出。

选择二挡时，制动器340分离、离合器350结合。使第二行星排内齿圈331转动，第二行星排内齿圈331和第一行星排行星架323结合。驱动电机轴230将动力传递至行星排太阳轮310，行星排太阳轮310同时将动力传递至第一行星排行星齿轮321和第二行星排行星齿轮332，第一行星排320的第一行星排内齿圈322固定不动，行星排太阳轮310带动第一行星排行星齿轮321绕第一行星排内齿圈322公转，从而带动第一行星排行星架323公转，离合器350结合使第二行星排内齿圈331和第一行星排行星架323同步转动，从而使第一行星排320将动力传递至第二行星排330的第二行星排内齿圈331，起到增速的作用。同时，行星排太阳轮310带动第二行星排行星齿轮332公转，从而带动第二行星排行星架333同步转动，第二行星排内齿圈331的转动对第二行星排行星架333进行增速，从而将第一行星排320和第二行星排330的动力传递至至差速器壳体410，差速器壳体410带动差速器行星齿轮轴420同步转动，差速器行星齿轮轴420带动第一差速器锥齿轮440和第二差速器锥齿轮450公转，从而实现与其啮合的第一输出轴460和第二输出轴470转动，从而实现第一输出轴460和第二输出轴470等速输出，当第一差速器锥齿轮440和第二差速器锥齿轮450自转时，第一输出轴460和第二输出轴470实现差速输出。

一挡升二挡时，通过换挡控制单元实现制动器340由结合切换到分离状态，离合器350(常开)由分离状态切换到结合状态。电机200的动力通过驱动电机轴230传递到行星排太阳轮310，再经第二行星排行星齿轮332传递到第二行星排行星架333，差速器壳410随第二行星排行星架333转动，转动的差速器壳410带动与其连接的差速器行星齿轮轴420转动，差速器行星齿轮轴420带动差速器行星锥齿轮430旋转，差速器行星锥齿轮430带动与之啮合的第一差速器锥齿轮440和第二差速器锥齿轮450旋转，并且随左右半轴转速不同发生自转，起到差速效果，第一差速器锥齿轮440的动力从第一输出轴460输出，第二差速器锥齿轮450的动力从第二输出轴470输出，实现动力的传递。

二挡降一挡过程，通过换挡控制单元实现9制动器由不工作状态切换到工作状态，10离合器(常开)由不工作状态切换到工作状态。驱动电机的动力通过驱动电机轴230传递到行星排太阳轮310，再经第二行星排行星齿轮332传递到第二行星排行星架333，由于第二行星排行星架333与差速器壳410连接，差速器壳410随第二行星排行星架333转动，转动的差速器壳410带动与其连接的差速器行星齿轮轴420转动，差速器行星齿轮轴420带动差速器行星锥齿轮430旋转，差速器行星锥齿轮430带动与之啮合的第一差速器锥齿轮440和第二差速器锥齿轮450旋转，并且随左右半轴转速不同发生自转，起到差速效果，第一差速器锥齿轮440的动力从第一输出轴460输出，第二差速器锥齿轮450的动力从第二输出轴470输出，实现动力的传递。

倒挡时，电机200反转(与正转方向相反)，离合器350(常开)分离，即保持常开状态，12第一行星排行星架与第二行星排内齿圈331分离，制动器340工作，起到制动作用，第二行星排内齿圈331固定不动，第一行星排320不工作，只有第二行星排330参与工作，电机200的动力通过驱动电机轴230传递到行星排太阳轮310，再经第二行星排行星齿轮332传递到第二行星排行星架333，差速器壳410随第二行星排行星架333转动，转动的差速器壳410带动与其连接的差速器行星齿轮轴420转动，差速器行星齿轮轴420带动差速器行星锥齿轮430旋转，差速器行星锥齿轮430带动与之啮合的第一差速器锥齿轮440和第二差速器锥齿轮450旋转，并且随左右半轴转速不同发生自转，起到差速效果，第一差速器锥齿轮440的动力从第一输出轴460输出，第二差速器锥齿轮450的动力从第二输出轴470输出，实现动力的传递，使整车倒向行驶。

空挡时，制动器340不工作，离合器350(常开)工作，使得驱动电机轴230与第一输出轴460和第二输出轴470处于分离状态，切断了动力的传递。

当整车以一挡行驶需制动时，电机200由电动机模式切换到发电机模式，对传动系统起到拖动作用，将整车的行驶动能转换为电能。

当整车以二挡行驶需制动时，驱动电机由电动机模式切换到发电机模式，制动器340工作，离合器350(常开)工作，对传动系统起到拖动作用，提高制动能量的回收效率。

实施例2

如图2所示，本发明还提供了基于两挡变速器的电驱动桥系统的另一种实现形式，包括：壳体500、电机600、两挡变速机构700、差速器800。

此种实现形式与实施例1中的电桥驱动系统的布设方式大体相同。电机600包括：驱动电机轴630，驱动电机定子610和驱动电机转子620，两挡变速机构700包括：行星排太阳轮710、第一行星排720、第二行星排730、制动器740、离合器750，其中，第一行星排720包括：第一行星排行星齿轮721、第一行星排内齿圈722和第一行星排行星架723；第二行星排730包括：第二行星排内齿圈731、第二行星排行星齿轮732和第二行星排行星架733；差速器800包括：差速器壳体810、差速器行星齿轮轴820、差速器行星锥齿轮830、第一差速器锥齿轮840、第二差速器锥齿轮850、第一输出轴860、第二输出轴870、第一传动齿轮880、第二传动齿轮890。

不同之处在于，所述壳体500分为两个腔室，其主体腔室的一侧固定电机600，电机驱动轴630连接两挡变速机构700，两挡变速机构700将电机600的动力实现变速后，其第二行星排行星架733的输出端从主体腔室伸出至第二腔室510，并通过第一传动齿轮880和第二传动齿轮890将动力传递至差速器壳810，第二腔室510用于固定差速器800，第二腔室510的相对两面上开设通孔，第一输出轴860、第二输出轴870从通孔穿出实现动力传输。

本实施例中两挡变速器的电驱动桥系统与实施例1中的电驱动桥系统的控制方法形同，能够实现一挡、二挡、倒挡和空挡变速，其变速过程与实施例1相同。

本发明还提供一种基于两挡变速器的电驱动桥系统的升挡控制方法，包括：

如图3所示，一挡升二挡的过程分为五个阶段：预充油阶段、制动器B和离合器C1转矩交换阶段、滑差转速控制阶段、滑差转速变化率控制阶段和离合器C1同步阶段。

预充油阶段：对离合器C1进行预充油控制，同时减小制动器B的控制压力，使制动器B进入微滑摩状态。当离合器充油完成，则进入制动器B和离合器C1转矩交换阶段。

转矩交换阶段：控制制动器B的压力以第一预设变化率0.8～1.2bar/s下降，离合器C1的压力以第二预设变化率0.8～1.2bar/s上升，即进行制动器B和离合器C1的转矩交换。在转矩交换阶段，通过驱动电机轴的转速传感器判断转速是否下降，当转速传感器检测到驱动电机轴的转速下降时，迅速分离制动器B并进入滑差转速控制阶段。

滑差转速控制阶段：在此阶段通过控制离合器C1的压力使滑差转速较快地下降，同时通过CAN通信向驱动电机发送转矩降低的请求，将驱动电机转矩减小了第一转矩预设值，当滑差转速下降到第一离合滑差转速预设值50rpm以内后，则进入滑差转速变化率控制阶段。

其中，第一转矩预设值＝换挡前的转矩×(一挡速比-二挡速比)；

其中，滑差转速＝驱动电机轴转速－输出轴转速×二挡速比；

滑差转速变化率控制阶段：在此阶段控制离合器C1的压力使滑差转速的变化率快速下降，直到C1离合器主从动端的转速同步，即滑差转速接近第一离合结合阈值10rpm以内，此时进入离合器C1转矩交换阶段。

离合器C1同步阶段：离合器主从动端转速同步时，将驱动电机转矩迅速恢复到换挡前的转矩，并将离合器C1完全结合。

如图4所示，两挡变速器的电驱动桥系统的降挡过程包括：

步骤一：判断油门踏板开度是否小于第一开度预设值30％，当油门踏板开度小于第一开度预设值则进入下一步；当油门踏板开度不小于第一开度预设值则进入第一降挡过程(Power-on降挡过程)；

步骤二：判断驱动电机转矩是否小于第二转矩预设值100Nm，当驱动电机转矩小于第二转矩预设值则进入下一步；当驱动电机转矩不小于第二转矩预设值则进入第一降挡过程(Power-on降挡过程)；

步骤三：判断油门踏板开度变化率是否小于第二开度预设值；当油门踏板开度变化率小于第二开度预设值，则进入第二降挡过程(Power-off降挡过程)；当油门踏板开度变化率不小于第二开度预设值，则进入第一降挡过程(Power-on降挡过程)。

其中，油门踏板开度变化率＝当前采样时间油门开度-上一采样时间油门开度；第二开度预设值为15％。

第二降挡过程(Power-off降挡过程)

如图5所示分为五个阶段：预充油阶段、制动器B和离合器C1转矩交换阶段、滑差转速控制阶段、滑差转速变化率控制阶段和制动器B同步阶段。

预充油阶段：对制动器B进行预充油控制，同时减小离合器C1的控制压力，使离合器C1进入微滑摩状态。当制动器充油完成进入下一步

制动器B和离合器C1转矩交换阶段：控制离合器C1的压力以第三预设变化率0.8-1.2bar/s下降，制动器B的压力以第四预设变化率0.8-1.2bar/s上升，即进行制动器B和离合器C1的转矩交换。在此阶段，通过驱动电机轴的转速传感器判断转速是否上升。当转速传感器检测到驱动电机轴的转速上升时，迅速分离制动器C1并进入滑差转速控制阶段。

滑差转速控制阶段：通过控制制动器B的压力使滑差转速较快地下降，同时通过CAN通信向驱动电机发送转矩降低的请求，将驱动电机转矩增加了一个第三转矩预设值。当滑差转速下降到第一制动滑差转速预设值50rpm后，进入滑差转速变化率控制阶段。

其中，第三转矩预设值＝换挡前的转矩×(一挡速比-二挡速比)；

滑差转速变化率控制阶段：控制制动器B的压力使滑差转速的变化率快速下降，直到制动器B主从动端的转速同步，即滑差转速接近第一制动结合阈值10rpm，进入制动器B同步阶段。

制动器B同步阶段：将驱动电机转矩迅速恢复到换挡前的转矩，并将制动器B完全结合。

第一降挡过程(Power-on降挡过程)

如图6所示，分为五个阶段，制动器B预充油阶段、驱动电机轴转速快速上升阶段、驱动电机轴转速变化率快速下降阶段、制动器B和离合器C1转矩交换阶段和制动器B同步阶段。

制动器B预充油阶段：对制动器B进行预充油控制，同时减小离合器C1的控制压力，使离合器C1进入微滑摩状态。当制动器充油完成进入驱动电机轴转速快速上升阶段；

驱动电机轴转速快速上升阶段：通过减小离合器C1的控制压力，减小驱动电机的载荷，使驱动电机轴的转速迅速增加，同时通过CAN通信向驱动电机发送转矩增加的请求，将驱动电机转矩增加了第三转矩预设值。当驱动电机轴转速与一挡速比和输出轴转速的乘积的差值小于第一电机轴转速预设值后，则进入驱动电机轴转速变化率快速下降阶段，其中第一电机轴转速预设值等于50rpm。

驱动电机轴转速变化率快速下降阶段：控制离合器C1的压力继续减小，使驱动电机轴转速的变化率快速下降。当驱驱动电机轴转速与一挡速比和输出轴转速的乘积的差值小于第二电机轴转速预设值时，进入制动器B和离合器C1转矩交换阶段，其中第二电机轴转速预设值等于10rpm。

制动器B和离合器C1转矩交换阶段：控制制动器B的压力以第五预设变化率上升，离合器C1的压力以第六预设变化率下降，即进行制动器B和离合器C1的转矩交换；其中，第五预设变化率在0.8-1.2bar/s之间，第六预设变化率在0.8-1.2bar/s之间。当离合器C1分离时，进入制动器B同步阶段。

制动器B同步阶段：当制动器滑差转速小于第二制动结合阈值，将驱动电机转矩迅速恢复到换挡前的转矩，并将制动器B完全结合；其中第二制动结合阈值为10rpm。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种基于两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，包括：

壳体；

电机，其固定在壳体内的一侧，并包括驱动电机轴，所述电机用于输出动力；

两挡变速机构，其连接驱动电机轴并固定在壳体内中部，所述两挡变速机构对输出动力进行变速；

差速器，其连接两挡变速机构并固定在所述壳体内的另一侧，包括第一输出轴和第二输出轴，其中，所述第一输出轴的输出端伸出所述壳体；第二输出轴的输出端伸出所述壳体，所述差速器对变速后的输出动力通过第一输出轴和第二输出轴进行等速或差速输出。

2.如权利要求1所述的基于两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，所述两挡变速机构包括：

行星排太阳轮，其与驱动电机轴啮合；

第一行星排，第一行星排行星齿轮与所述行星排太阳轮啮合，第一行星排内齿圈固定在所述壳体上；

第二行星排，第二行星排行星齿轮与所述行星排太阳轮啮合，第二行星排行星架与所述差速器壳啮合；

制动器，其设置在所述壳体和第二行星排内齿圈之间，选择性的使所述壳体与第二行星排内齿圈之间结合和分离；当制动器分离，第二行星排内齿圈转动；当制动器结合，所述第二行星排内齿圈与壳体固定连接；

离合器，其设置在所述第二行星排内齿圈和第一行星排行星架之间，选择性的使所述第二行星排内齿圈和第二行星排行星架结合或分离；

一挡时，制动器结合、离合器分离；二挡时，制动器分离、离合器结合。

3.如权利要求2所述的基于两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，所述差速器包括：

差速器壳，其与第二行星排行星架连接，用于将第二行星排行星架的动力传输至差速器内；

差速器行星齿轮轴，其与所述差速器壳连接，所述差速器行星齿轮轴用于带动差速器行星齿轮进行公转和自转；

第一差速器锥齿轮，其与所述差速器行星齿轮啮合并固定连接第一输出轴，所述第一差速器锥齿轮用于带动第一输出轴转动；

第二差速器锥齿轮，其与所述差速器行星齿轮啮合并固定连接第二输出轴，所述第二差速器锥齿轮用于带动第二输出轴转动；

当差速器锥齿轮轴带动差速器行星齿轮进行公转，第一输出轴和第二输出轴进行等速输出；当差速器锥齿轮轴带动差速器行星齿轮进行公转和自转，第二输出轴和第二输出轴进行差速输出。

4.如权利要求2或3所述的基于两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，所述电机包括：

转子，其固定连接驱动电机轴；

定子，其与所述壳体固定连接。

5.如权利要求4所述的基于两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，所述电机包括电动机模式和发电机模式，在车制动时电机切换成发电机模式。

6.如权利要求5所述的基于两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，倒挡时，制动器结合、离合器分离，所述电机的反转动力通过两挡变速机构传递至差速器，差速器实现动力输出。

7.一种基于两挡变速器的电驱动桥系统的升挡控制方法，其特征在于，

制动器压力以第一预设变化率下降，离合器压力以第二预设变化率上升；

当驱动电机轴的转速下降时，分离制动器，第二行星排内齿圈转动，离合器的滑差转速下降，同时电机转矩减小了第一转矩预设值；

当离合器滑差转速下降至第一离合滑差转速预设值，降低离合器滑差转速的变化率；

当离合器滑差转速小于第一离合结合阈值，电机转矩增加了第一转矩预设值。

8.一种基于两挡变速器的电驱动桥系统的降挡控制方法，使用如权利要求1-6所述的基于两挡变速器的电驱动桥系统，其特征在于，

当油门踏板开度不小于第一开度预设值，执行第一降挡过程；当油门踏板开度小于第一开度预设值，判断驱动电机转矩是否小于第二转矩预设值；

当驱动电机转矩不小于第二转矩预设值，执行第一降挡过程；当驱动电机转矩小于第二转矩预设值，判断油门踏板开度变化率是否小于第二开度预设值；

当油门踏板开度变化率不小于第二开度预设值，执行第一降挡过程；当油门踏板开度变化率小于第二开度预设值，执行第二降挡过程。

9.如权利要求8所述的基于两挡变速器的电驱动桥系统的降挡控制方法，其特征在于，第二降挡过程包括：

离合器压力以第三预设变化率下降，制动压力以第四预设变化率上升；

当驱动电机轴转速上升时，分离离合器，制动器滑差转速下降，同时电机转矩增加了第三转矩预设值；

当制动器滑差转速降至第一制动滑差转速预设值，制动器滑差转速的变化率减小；

当制动器滑差转速小于第一制动结合阈值，电机转矩减少了第三转矩预设值。

10.如权利要求8或9所述的基于两挡变速器的电驱动桥系统的降挡控制方法，其特征在于，第一降挡过程包括：

减小离合器压力，增大驱动电机轴转速，同时驱动电机转矩增加了第三转矩预设值；

当驱动电机轴转速与一挡速比和输出轴转速的乘积的差值小于第一电机轴转速预设值，继续减小离合器压力，降低驱动电机轴转速的变化率；

当驱动电机轴转速与一挡速比和输出轴转速的乘积的差值小于第二电机轴转速预设值时，制动器压力以第五预设变化率上升，离合器压力以第六预设变化率下降；

当离合器分离，同时制动器滑差转速小于第二制动结合阈值，驱动电机转矩减小了第三转矩预设值。