CN106608184B - 电动汽车及其自动变速控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车及其自动变速控制系统，其中，所述自动变速控制系统包括坡度传感器、电机(1)、变速器(3)、驱动桥(4)和控制器，所述电机(1)通过所述变速器(3)向所述驱动桥(4)传递动力，所述坡度传感器用于检测所述电动汽车所处道路的坡度值，所述控制器能够根据所述坡度传感器检测到的坡度值控制所述变速器(3)处于不同的挡位。通过上述方案，使得变速器能够自动处在与当前道路坡度相适应的挡位上，即，当前道路坡度较大时，变速器处于传动比较高的挡位上，当前道路坡度较小时，变速器处在传动比较低的挡位上，以此方式，能够提高电动汽车的爬坡性能，克服电动汽车爬坡无力的缺陷。

Description

电动汽车及其自动变速控制系统
技术领域
本发明涉及电动汽车，具体地，涉及一种电动汽车及其自动变速控制系统。
背景技术
电动汽车具有零排放、无污染、能量转换效率高、噪声小等特点，是解决城市化汽车突出问题的重要途径。发展电动汽车将对调整我国产业结构、提高重点领域的创新能力和市场竞争能力，促进经济社会协调发展产生深远影响。电动汽车的价值不仅仅是节能减排，更是一种用能方式的变革及由此带来的能源结构的优化，电动汽车才能从根本上解决石油依赖、环境污染、温室气体排放以及能源安全问题，是发展新能源汽车的最终选择。
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，与发动机有了很大区别。目前电动车基本采用无挡位的减速器装置，变速的工作交给了电机。但根据对电机的特性曲线分析，这种结构的最大缺点是爬坡无力，启动电流大，低速电流大，高速加不上，耗电量过大，甚至会损坏电瓶、电机、控制器等。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车的自动变速控制系统，该自动变速控制系统能够提高电动汽车的爬坡性能，克服电动汽车爬坡无力的缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供一种电动汽车的自动变速控制系统，包括坡度传感器、电机、变速器、驱动桥和控制器，所述电机通过所述变速器向所述驱动桥传递动力，所述坡度传感器用于检测所述电动汽车所处道路的坡度值，所述控制器能够根据所述坡度传感器检测到的坡度值控制所述变速器处于不同的挡位。
优选地，所述变速器具有第一挡位和第二挡位，所述变速器处于所述第二挡位时的传动比大于该变速器处于所述第一挡位时的传动比，当所述坡度传感器检测到的坡度值大于或等于预设坡度值时，所述控制器控制所述变速器从所述第一挡位切换至所述第二挡位；当所述坡度传感器检测到的坡度值小于所述预设坡度值时，所述控制器控制所述变速器从所述第二挡位切换至所述第一挡位。
优选地，所述自动变速控制系统还包括离合器，所述变速器的输入轴通过所述离合器与所述电机相连，所述变速器的输出轴与所述驱动桥相连，所述控制器还用于控制所述离合器接合或分离。
优选地，所述自动变速控制系统还包括车速传感器，当所述坡度传感器检测到的坡度值大于或等于所述预设坡度值，并且所述车速传感器检测到的车速不为零时，所述控制器首先控制所述离合器从接合状态切换至分离状态，然后控制所述变速器进行挡位切换，再控制所述离合器从分离状态切换至接合状态；当所述坡度传感器检测到的坡度值大于或等于所述预设坡度值，并且所述车速传感器检测到的车速为零时，所述控制器直接控制所述变速器进行挡位切换。
优选地，所述第一挡位为所述变速器的直接挡。
优选地，所述变速器的输入轴和输出轴上分别固定有第一齿轮和第二齿轮，该第一齿轮和第二齿轮之间设置有用于使该两个齿轮同步转动的第一接合套，所述变速箱具有第一中间轴和第二中间轴，该第一中间轴和第二中间轴上分别固定有第三齿轮和第四齿轮，该第三齿轮和第四齿轮之间设置有用于使该两个齿轮同步转动的第二接合套，所述第一齿轮与第三齿轮常啮合，所述第二齿轮与第四齿轮常啮合，当所述变速器处于所述第一挡位时，所述第一齿轮和第二齿轮同步转动；当所述变速器处于所述第二挡位时，所述第三齿轮和第四齿轮同步转动。
优选地，所述变速器的输入轴和输出轴上分别固定有第一齿轮和第二齿轮，该第一齿轮和第二齿轮之间设置有用于使该两个齿轮同步转动的第一接合套，所述变速箱具有中间轴、第三齿轮和第四齿轮，所述第三齿轮通过轴承空套在所述中间轴上，所述第四齿轮固定在所述中间轴上，所述第三齿轮和第四齿轮之间设置有用于使该两个齿轮同步转动的第二接合套，所述第一齿轮与第三齿轮常啮合，所述第二齿轮与第四齿轮常啮合，当所述变速器处于所述第一挡位时，所述第一齿轮和第二齿轮同步转动；当所述变速器处于所述第二挡位时，所述第三齿轮和第四齿轮同步转动。
优选地，所述第一齿轮和第四齿轮的齿数均为16，所述第二齿轮和第三齿轮的齿数均为37，所述变速器处于所述第二挡位时的传动比为5.35。
本发明还提供一种电动汽车，包括如上所述的自动变速控制系统。
优选地，所述电动汽车的仪表板上设置有第一指示灯和第二指示灯，当所述坡度传感器检测到的坡度值大于或等于所述预设坡度值时，所述控制器控制所述第一指示灯关闭，并且所述第二指示灯开启；当所述坡度传感器检测到的坡度值小于所述预设坡度值时，所述控制器控制所述第一指示灯开启，并且所述第二指示灯关闭。
通过上述方案，使得变速器能够自动处在与当前道路坡度相适应的挡位上，即，当前道路坡度较大时，变速器处于传动比较高的挡位上，当前道路坡度较小时，变速器处在传动比较低的挡位上，以此方式，能够提高电动汽车的爬坡性能，克服电动汽车爬坡无力的缺陷。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明的一种实施方式的自动变速控制系统的结构简图；
图2是自动变速控制系统中，变速器的另一种实施方式的结构简图；
图3是根据本发明的一种实施方式的自动变速控制系统的控制方法流程图。
附图标记说明
1 电机
2 离合器
3 变速器
4 驱动桥
31a 输入轴 31b 输出轴 31c第一中间轴
31d 第二中间轴 31e 中间轴
32a 第一齿轮 32b第二齿轮 32c第三齿轮 32d第四齿轮
33a 第一接合套 33b第二接合套
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1所示，根据本发明的一个方面，提供一种电动汽车的自动变速控制系统，包括坡度传感器(未示出)、电机1、变速器3、驱动桥4和控制器(未示出)，电机1通过变速器3向驱动桥4传递动力，坡度传感器用于检测汽车所处道路的坡度值，控制器能够根据坡度传感器检测到的坡度值控制变速器3处于不同的挡位。
通过上述方案，使得变速器3能够自动处在与当前道路坡度相适应的挡位上，即，当前道路坡度较大时，变速器3处于传动比较高的挡位上，当前道路坡度较小时，变速器3处在传动比较低的挡位上，以此方式，能够提高电动汽车的爬坡性能，克服电动汽车爬坡无力的缺陷。
具体地，在本发明的自动变速控制系统中，变速器3可以为具有第一挡位和第二挡位的两级变速器，并且变速器3处于第二挡位时的传动比大于该变速器3处于第一挡位时的传动比，当坡度传感器检测到的坡度值大于或等于预设坡度值时，控制器控制变速器3从第一挡位切换至第二挡位，汽车进入爬坡模式；当坡度传感器检测到的坡度值小于预设坡度值时，控制器控制变速器3从第二挡位切换至第一挡位，汽车回到正常模式。这里，预设坡度值的大小可以根据具体情况进行标定，例如可以在10％到30％之间。
在这种情况下，优选地，可以在电动汽车的仪表板上设置用于指示汽车处于正常模式的第一指示灯和用于指示汽车处于爬坡模式的第二指示灯。具体地，当所述坡度传感器检测到的坡度值大于或等于所述预设坡度值时，所述控制器控制所述第一指示灯关闭，并且所述第二指示灯开启；当所述坡度传感器检测到的坡度值小于所述预设坡度值时，所述控制器控制所述第一指示灯开启，并且所述第二指示灯关闭。
第一挡位的传动比可以为任意大小，优选地，第一挡位的传动比可以为1，即第一挡位为变速器3的直接挡。在这种情况下，当需要爬坡时，变速器3切换至传动比较大的第二挡位，减轻电机和电流的负担，使得电动车有更好的动力表现；而在不需要爬坡时，电动车将自动切换回无挡位工作模式，利用电机本身的优良特性，让转速达到最佳，同时转化效率也达到最高。这样就解决了无变速箱的电动车在爬坡时无力的问题。
作为本发明的优选实施方式，如图1所示，本发明的自动变速控制系统还可以包括离合器2，变速器3的输入轴31a通过离合器2与电机1相连，变速器2的输出轴31b与驱动桥4相连，控制器还用于控制离合器2接合或分离。离合器2可以在变速器3换挡前切断电机1与变速器3之间的动力传动，以方便变速器3换挡；待换挡完成后，离合器2回到接合状态，以传递动力。
在本发明的自动变速控制系统中，离合器2可以为各种适当类型的离合器，例如电磁离合器、液力离合器。具体地，在离合器2为液力离合器的情况下，本发明的自动变速控制系统还可以包括用于向所述离合器供油的液压油泵，控制器通过控制液压油泵将油液注入离合器，以分离离合器；通过控制离合器卸除油压，以接合离合器。
优选地，如图3所示，当坡度传感器检测到的坡度值大于或等于预设坡度值并且车速传感器检测到的车速不为零时，即，汽车正常行驶遇到爬坡时，控制器首先控制离合器2从接合状态切换至分离状态，然后控制变速器3进行挡位切换，再控制离合器3从分离状态切换至接合状态。当坡度传感器检测到的坡度值大于或等于预设坡度值，并且车速传感器检测到的车速为零时，即，汽车坡道起步时，由于变速器3中的各个齿轮还未发生转动，因此控制器可以直接控制变速器3进行挡位切换，而无需先控制离合器2分离，以此方式，能够减小离合器2的动作频率，降低能耗。
在本发明的自动变速控制系统中，变速器3可以具有各种适当的结构。作为一种实施方式，如图1所示(图示为变速器处于第二挡位)，变速器3的输入轴31a和输出轴31b上分别固定有第一齿轮32a和第二齿轮32b，第一齿轮32a和第二齿轮32b上分别设置有接合齿圈，第一齿轮32a和第二齿轮32b之间设置有用于使该两个齿轮同步转动的第一接合套33a，变速箱3还具有第一中间轴31c和第二中间轴31d，该第一中间轴31c和第二中间轴31d上分别固定有第三齿轮32c和第四齿轮32d，第三齿轮32c和第四齿轮32d上分别设置有接合齿圈，第三齿轮32c和第四齿轮32d之间设置有用于使该两个齿轮同步转动的第二接合套33b，第一齿轮32a与第三齿轮32c常啮合，第二齿轮32b与第四齿轮32d常啮合。
在上述实施方式中，当坡度传感器检测到的坡度值大于或等于预设坡度值时，控制器控制第一接合套33a动作，使第一齿轮32a和第二齿轮32b解除同步，此时变速器处于空挡，再控制第二接合套33b动作，以使第三齿轮32c和第四齿轮32d同步转动，此时变速器处于第二挡位，输入轴31a和输出轴31b处于断开状态，第一中间轴31c和第二中间轴31d处于接合状态，电机1传来的动力通过第一齿轮32a和第三齿轮32c啮合，第四齿轮32d和第二齿轮32b啮合，最后作用于驱动桥4，此时变速器3既传递扭矩又增大了扭矩，扩大了电机的高效区间，减少了电能的损耗。当坡度传感器检测到的坡度值小于预设坡度值时，控制器控制第二接合套33b动作，使第三齿轮32c和第四齿轮32d解除同步，此时变速器处于空挡，再控制第一接合套33a动作，使第一齿轮32a和第二齿轮32b同步转动，此时变速器处于第一挡位，输入轴31a和输出轴31b处于接合状态，第一中间轴31c和第二中间轴31d处于断开状态，电机1传来的动力通过输入轴31a和输出轴31b直接作用于驱动桥4。
作为一种替换实施方式，如图2所示(图示为变速器处于第二挡位)，变速器3的输入轴31a和输出轴31b上分别固定有第一齿轮32a和第二齿轮32b，第一齿轮32a和第二齿轮32b上分别设置有接合齿圈，第一齿轮32a和第二齿轮32b之间设置有用于使该两个齿轮同步转动的第一接合套33a，变速箱3具有中间轴31e、第三齿轮32c和第四齿轮32d，第三齿轮32c通过轴承34空套在中间轴31e上，第四齿轮32d固定在中间轴31e上，第三齿轮32c和第四齿轮32d上分别设置有接合齿圈，第三齿轮32c和第四齿轮32d之间设置有用于使该两个齿轮同步转动的第二接合套33b，第一齿轮32a与第三齿轮32c常啮合，第二齿轮32b与第四齿轮32d常啮合，当变速器3处于第一挡位时，第一齿轮32a和第二齿轮32b同步转动；当变速器3处于第二挡位时，第三齿轮32c和第四齿轮32d同步转动。
在上述替换实施方式中，当坡度传感器检测到的坡度值大于或等于预设坡度值时，控制器控制第一接合套33a动作，使第一齿轮32a和第二齿轮32b解除同步，此时变速器处于空挡，再控制第二接合套33b动作，使第三齿轮32c和第四齿轮32d同步转动，此时变速器处于第二挡位，输入轴31a和输出轴31b处于断开状态，电机1传来的动力通过第一齿轮32a和第三齿轮32c啮合，第四齿轮32d和第二齿轮32b啮合，最后作用于驱动桥4，此时变速器3既传递扭矩又增大了扭矩，扩大了电机的高效区间，减少了电能的损耗。当坡度传感器检测到的坡度值小于预设坡度值时，控制器控制第二接合套33b动作，使第三齿轮32c和第四齿轮32d解除同步，此时变速器处于空挡，再控制第一接合套33a动作，使第一齿轮32a和第二齿轮32b同步转动，此时变速器处于第一挡位，输入轴31a和输出轴31b处于接合状态，第一中间轴31c和第二中间轴31d处于断开状态，电机1传来的动力通过输入轴31a和输出轴31b直接作用于驱动桥4。
在上述两种实施方式中，为了使接合套33a和33b与待啮合的齿圈迅速同步，简化换挡过程，优选地，第一齿轮32a和第二齿轮32b之间设置有第一同步器，第三齿轮32c和第四齿轮32d之间设置有第二同步器。在这种情况下，第一接合套33a即为所述第一同步器的接合套，第二接合套33b即为所述第二同步器的接合套，如图1所示。
在上述两种实施方式中，各个齿轮可以分别具有适当的齿数。作为一种实施方式，第一齿轮32a的齿数Za和第四齿轮32d的齿数Zd的可以均为16，第二齿轮32b的齿数Zb和第三齿轮32c的齿数Zc可以均为37，此时，变速器3处于第二挡位时的传动比为：
根据本发明的另一方面，提供一种电动汽车，该电动汽车具有本发明提供的自动变速控制系统。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (7)

1.一种电动汽车的自动变速控制系统，其特征在于，包括坡度传感器、电机(1)、变速器(3)、驱动桥(4)和控制器，所述电机(1)通过所述变速器(3)向所述驱动桥(4)传递动力，所述坡度传感器用于检测所述电动汽车所处道路的坡度值，所述控制器能够根据所述坡度传感器检测到的坡度值控制所述变速器(3)处于不同的挡位，所述变速器(3)具有第一挡位和第二挡位，所述变速器(3)处于所述第二挡位时的传动比大于该变速器(3)处于所述第一挡位时的传动比，当所述坡度传感器检测到的坡度值大于或等于预设坡度值时，所述控制器控制所述变速器(3)从所述第一挡位切换至所述第二挡位；当所述坡度传感器检测到的坡度值小于所述预设坡度值时，所述控制器控制所述变速器(3)从所述第二挡位切换至所述第一挡位，所述自动变速控制系统还包括离合器(2)，所述变速器(3)的输入轴(31a)通过所述离合器(2)与所述电机(1)相连，所述变速器(2)的输出轴(31b)与所述驱动桥(4)相连，所述控制器还用于控制所述离合器(2)接合或分离，
所述自动变速控制系统还包括车速传感器，当所述坡度传感器检测到的坡度值大于或等于所述预设坡度值，并且所述车速传感器检测到的车速不为零时，所述控制器首先控制所述离合器(2)从接合状态切换至分离状态，然后控制所述变速器(3)进行挡位切换，再控制所述离合器(2)从分离状态切换至接合状态；当所述坡度传感器检测到的坡度值大于或等于所述预设坡度值，并且所述车速传感器检测到的车速为零时，所述控制器直接控制所述变速器(3)进行挡位切换。
2.根据权利要求1所述的自动变速控制系统，其特征在于，所述第一挡位为所述变速器(3)的直接挡。
3.根据权利要求2所述的自动变速控制系统，其特征在于，所述变速器(3)的输入轴(31a)和输出轴(31b)上分别固定有第一齿轮(32a)和第二齿轮(32b)，该第一齿轮(32a)和第二齿轮(32b)之间设置有用于使该两个齿轮同步转动的第一接合套(33a)，所述变速箱(3)具有第一中间轴(31c)和第二中间轴(31d)，该第一中间轴(31c)和第二中间轴(31d)上分别固定有第三齿轮(32c)和第四齿轮(32d)，该第三齿轮(32c)和第四齿轮(32d)之间设置有用于使该两个齿轮同步转动的第二接合套(33b)，所述第一齿轮(32a)与第三齿轮(32c)常啮合，所述第二齿轮(32b)与第四齿轮(32d)常啮合，当所述变速器(3)处于所述第一挡位时，所述第一齿轮(32a)和第二齿轮(32b)同步转动；当所述变速器(3)处于所述第二挡位时，所述第三齿轮(32c)和第四齿轮(32d)同步转动。
4.根据权利要求2所述的自动变速控制系统，其特征在于，所述变速器(3)的输入轴(31a)和输出轴(31b)上分别固定有第一齿轮(32a)和第二齿轮(32b)，该第一齿轮(32a)和第二齿轮(32b)之间设置有用于使该两个齿轮同步转动的第一接合套(33a)，所述变速箱(3)具有中间轴(31e)、第三齿轮(32c)和第四齿轮(32d)，所述第三齿轮(32c)通过轴承(34)空套在所述中间轴(31e)上，所述第四齿轮(32d)固定在所述中间轴(31e)上，所述第三齿轮(32c)和第四齿轮(32d)之间设置有用于使该两个齿轮同步转动的第二接合套(33b)，所述第一齿轮(32a)与第三齿轮(32c)常啮合，所述第二齿轮(32b)与第四齿轮(32d)常啮合，当所述变速器(3)处于所述第一挡位时，所述第一齿轮(32a)和第二齿轮(32b)同步转动；当所述变速器(3)处于所述第二挡位时，所述第三齿轮(32c)和第四齿轮(32d)同步转动。
5.根据权利要求3或4所述的自动变速控制系统，其特征在于，所述第一齿轮(32a)和第四齿轮(32d)的齿数均为16，所述第二齿轮(32b)和第三齿轮(32c)的齿数均为37，所述变速器(3)处于所述第二挡位时的传动比为5.35。
6.一种电动汽车，其特征在于，包括根据权利要求1至5中任意一项所述的自动变速控制系统。
7.根据权利要求6所述的电动汽车，其特征在于，所述电动汽车的仪表板上设置有第一指示灯和第二指示灯，当所述坡度传感器检测到的坡度值大于或等于所述预设坡度值时，所述控制器控制所述第一指示灯关闭，并且所述第二指示灯开启；当所述坡度传感器检测到的坡度值小于所述预设坡度值时，所述控制器控制所述第一指示灯开启，并且所述第二指示灯关闭。
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