CN106499811A - 电动汽车自动换挡的一种方式 - Google Patents

Abstract

电动汽车换挡的一种方式，其特征是电动车换挡时以电动机通、断电的方式模拟离合器的功能，其方法是：接到换挡信号，调速器调速装置从加速踏板系统中脱离、回位到零输出位置，电动机随即断电，换挡结束时电动机立即接通控制电路，调速器调速装置随即从零输出位置联回加速踏板系统。通过高齿比、低齿比、车辆不同速度需求扭矩三维速度扭矩关系平面图来确定两个换挡临界点车速V1、V2，车速低于V1变速器选择低挡位，车速高于V2变速器选择高挡位，车速V1、V2之间挡位的选择由车辆的加减速趋势来确定。

Description

电动汽车自动换挡的一种方式

技术领域

本发明属于电动汽车变速器挡位切换技术领域。

背景技术

现有汽车的变速器大多有离合器，主要缺点是结构复杂、效率低，本发明根据电动机动力输出宽动带大扭矩的基本特性，以控制电机驱动电路的通断来实现变速箱离合器的功能，可以减化变速器的结构、提高变速器的效率，现有电动汽车的自动变速器换挡逻辑复杂，本发明主要根据车辆加、减速的运动趋势来确定换挡时机，简单可靠。

发明内容

以控制电机驱动电路的通断来实现变速箱离合器的功能需解决电机轻负载下的失速问题以及电机突然通断电对电机控制电路的影响等问题，本发明是通过电机失速时的能量回收以及换挡前、后调速器自动回位的方法来解决，由于电动机和发动机的工作特性不同，离合器对电动机的重要性远小于发动机，在换挡中只要能消除动力系统和传动系统结合时的相互冲击力以及换挡结束时能保持动力及时、连续的输出，离合器就可以从电动汽车变速器中取消。

技术方案如下，本方案以普通手动变速器的结构为基础，电动机动力输出端直接串联不同齿数的减速齿轮，而手动拨挡改为自动拨挡,加速踏板系统与调速器调速装置组成一个可分离的系统结构,接到换挡信号时，调速器调速装置从加速踏板系统中脱离自动回位到零输出位置、电动机随及断电，断电时触发拨挡器实施换挡操作、同时电机自动切换到能量回收电路,电机切换到能量回收电路的作用是解决电机转动时失去负载的失速问题，换挡结束时电机由能量回收电路自动切换回电机控制电路、同时电机控制电路接通，电机电路接通后调速器调速装置随即从零输出位置自动联回加速踏板系统以保持动力及时、连续的输出。在换挡过程中，同步器离开前一个挡位时电机处于断电状态，啮合齿面的载荷被卸除使啮合齿面容易分开，同步器接入下一个挡位时，电机已通过能量回收电路的减速、且电机断电无电流输入，就消除了动力系统和传动系统结合时的相互冲击力。在换挡结束时调速器调速装置随即从零输出位置自动联回加速踏板系统相当于传统离合器传动、动力系统结合的过程。

下面来描述换挡逻辑，以两挡为例，车辆从起步到最高速中有一个动态的最佳换挡速度，车辆大多数时在平坦的道路中行驶，测试和计算得到最佳换挡速度为V，如果以V为换挡点，就可能出现频繁换挡的状况[如车辆一直以V速行驶]，我们可以在V速度上下各取一个临界点V1、V2，当车速低于V1时车辆必须选择低挡，当车速高于V2时车辆必须选择高挡，但V1、V2并不是最佳换挡点，如果只把换挡点选择在V1、V2再加上换挡的延时，电机驱动效率会大打折扣，最佳换挡点实际在V1、V2之间，如果把V1、V2选择的太靠近，在设计高、低挡齿比时的差额就会受到限制，造成低挡扭矩不够、高挡速度不够，同时也会出现频繁换挡的状况。在V1、V2之间我们可以根据车辆加、减速的运动趋势来确定动态的换挡速度点。

车辆起动时先挂在低挡，当加速到V1时运动趋势识别电路开启，在一个动态时间段内车速维持一个上升的运动趋势则未到V2时电脑就发出一个换挡信号、低挡换高挡，如果运动趋势一直是一个上下波动的状态则直到了V2时电脑才发出一个换挡信号。当车速从V2以上降下来后运动趋势识别电路开启，在一个动态时间段内车速维持一个下降的运动趋势则未到V1时电脑就发出一个换挡信号、高挡换低挡，如果运动趋势一直是一个上下波动的状态则直到了V1时电脑才发出一个换挡信号。

如果车速一直在V1、V2之间变动，当变速器挂在低挡时，如果车速在一个时间段是一个下降的运动趋势则发出一个低挡位的选择信号、挡位不变，如果车速在一个时间段是一个上升的运动趋势则发出一个高挡位的选择信号则发出一个换挡信号、变速器低挡变高挡。当变速器挂在高挡时，如果车速在一个时间段是一个上升的运动趋势则发出一个高挡的选择信号、挡位不变，如果车速在一个时间段是一个下降的运动趋势则发出一个低挡位的选择信号则发出一个换挡信号、变速器高挡变低挡。如果运动趋势一直是一个上下波动的状态则维持原有的挡位不变。

附图说明

图1是高齿比、低齿比、车辆不同速度需求扭矩三维速度扭矩关系平面图。

图2是调速器调速装置结构图；1是调速杆，2是调速杆上可上下滑动的磁铁，3是调速杆上的弹簧。

图3是加速踏板系统与调速器调速装置组成一个可分离的系统结构图；1是复位弹簧，2是1号磁力发生器，3是2号磁力发生器，4是调速器调速装置。

具体实施方式如下

V1、V2的选择方法如下，根据图1，车辆不同速度需求扭矩的曲线与低齿比速度扭矩曲线交会于VI和另一个高速点V3，VI以内的速度低齿比扭矩小于车辆行驶需求的扭矩所以必须选择高齿比。车辆不同速度需求扭矩的曲线与高齿比速度扭矩曲线交会于零速和V2，V2以上的速度高齿比扭矩小于车辆行驶需求的扭矩所以必须选择低齿比。在V1、V2之间，高齿比、低齿比的扭矩都大与车辆行驶所需求的扭矩，V是最佳换挡点，V1、V之间高齿比扭矩大于低齿比扭矩，车辆选择高齿比电动机的效率更高，同理V、V2之间低齿比扭矩大于高齿比扭矩，车辆选择低齿比电动机的效率更高，V3是车辆可以行驶的最大速度。

运动趋势识别电路的设计方法如下，电路中含一对计数器即A计数器和B计数器，电脑每隔一段时间采样一次车轮转速，每次采样值再与前一次的采样值对比，比值大于前值则A计数器加1、比值小于前值A计数器归零，同时比值小于前值则B计数器加1、比值大于前值B计数器归零，当A计数器计数到一个设定值则电脑发出一个高挡位的选择信号，当B计数器计数到一个设定值则电脑发出一个低挡位的选择信号。挡位的选择信号如果和现处的变速器挡位相同则电脑不发出换挡信号，挡位的选择信号如果和现处的变速器挡位不同则电脑发出换挡信号。

车辆行驶中路况及油门的大小是不断变化的，平路及下坡中加大油门则V1加速到V所用时间就会变短，爬坡时加大油门V2降到V的时间就会变长，所以可把油门开度分成许多段、同时对应的增加许多对计数器。以两段油门开度为例，油门深踩下的一段为高开度，油门浅踩下的一段为低开度，同时对应A、B和C、D两对计数器，A、C为高挡位的选择计数器，B、D为低挡位的选择计数器，A、B、C、D的计数设定值各不相同，A、C的计数设定值其计算依据为平坦道路上各油门开度下V1加速到V所用时间及电脑采样车轮转速的间隔时间，B、D的计数设定值其计算依据为车辆最大爬坡度时各油门开度下V2降到V所用的时间及电脑采样车轮转速的间隔时间。在不同的路况时可以加入车辆倾斜角这个参数，总之计数器选的越多，就越能模拟出不同的驾驶特性和路况。油门在不同的开度只触发对应的计数器，当油门上下大幅变动时A、B、C、D计数器都被触发，则率先完成计数的计数器发出挡位的选择信号，当路况和油门疯狂变化的电脑无法模拟时由V1、V2两个点来把守最后的换挡关口。平路及下坡中出现减速电动机是不工作的、所以不需要考虑换挡问题。

下面来解决变挡问题，如图3、加速踏板系统与调速器调速装置通过磁力相连，1号磁力发生器装在加速踏板系统上、通电时产生磁力吸住调速器调速装置调速杆上可上下滑动的磁铁。当电脑输出一个换挡信号时，1号磁力发生器断电同时2号磁力发生器通电，调速器调速装置调速杆与加速踏板系统脱离、被2号磁力发生器吸到零输出位置，2号磁力发生器上装门磁感应电路、调速杆到零输出位置处门磁电路发出高电平门磁信号，门磁信号分两路输出，一路通过继电器使电动机断电、另一路触发拨挡器工作。拨挡器在两个挡位处各装一个切换开关和触发开关，拨挡器离开挡位处开关被断开、拨挡器挂在挡位处开关被接通，开关被断开时通过继电器使电动机切换到能量回收电路，开关接通时使电动机由能量回收电路切换回电机控制电路，拨挡器从一个挡位拨到另一个挡位通过触发开关连续两次触发行车电脑则电脑发出信号使2号磁力发生器断电同时使1号磁力发生器通电、调速杆离开2号磁力发生器则门磁信号消除，则电动机与控制电路接通、同时调速杆被1号磁力发生器吸到加速踏板系统上。1号磁力发生器上装一个开关、调速杆被吸到1号磁力发生器时开关断开、调速杆脱离1号磁力发生器时开关接通，此开关控制着门磁信号的通路，加速踏板系统上的调速器正常工作时此开关断开、则门磁信号被断开。

Claims (4)

1. 一种电动车加速踏板调速装置，其特征是：加速踏板系统与调速器调速装置通过磁力相连组成一个可分离的系统结构, 调速器调速杆上装一个可上下滑动的磁铁，加速踏板系统上靠近调速器调速杆的磁铁处装一个磁力发生器，调速器调速杆零输出位置处的车体上装一个磁力发生器。

2.电动车换挡时以电动机通、断电的方式模拟离合器的功能其特征是：接到换挡信号，调速器调速装置从加速踏板系统中脱离、回位到零输出位置，电动机随即断电，换挡结束时电动机立即接通控制电路，调速器调速装置随即从零输出位置联回加速踏板系统。

3.电动车变速器挡位变换的选择依据，其特征是：通过高齿比、低齿比、车辆不同速度需求扭矩三维速度扭矩关系平面图来确定两个换挡临界点车速V1、V2，车速低于V1变速器选择低挡位，车速高于V2变速器选择高挡位，车速V1、V2之间挡位的选择由车辆的加减速趋势来确定。

4.车辆的加减速趋势的确定方法，其特征是：电路中含一对计数器即A计数器和B计数器，电脑每隔一固定段时间采样一次车轮转速，每次采样值再与前一次的采样值对比，比值大于前值则A计数器加1、比值小于前值A计数器归零，同时比值小于前值则B计数器加1、比值大于前值B计数器归零，当A计数器计数到一个设定值则车辆的加速趋势确定，当B计数器计数到一个设定值则车辆的减速趋势确定。