CN107061709A - 自动换挡控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动换挡控制装置及方法，自动换挡控制装置包括控制器，所述控制器用于获取电动车的车速和挡位信息，并根据预设的车速信息和挡位信息之间的对应关系，在所述电动车的车速信息和档位信息不对应时，控制所述电动车换挡。本发明提供的自动换挡控制装置，能够根据电动车的车速和挡位信息，自动调节电动车的挡位，以实现自动换挡，能够简化换挡过程，不需要驾驶员手动操作即可换挡，增强了使用的便捷性和舒适性。

Description

自动换挡控制装置及方法

技术领域

本发明涉及电动车技术领域，尤其是涉及一种自动换挡控制装置，以及一种使用该自动换挡控制装置的自动换挡控制方法。

背景技术

随着石油资源的日益减少、大气环境的污染的日益严重，电动车是当前世界各国研究的热点，是解决能源危机和环境污染的重要途径。电动车，即使用电力驱动的车辆，又名电驱车。通常说的电动车是以电池作为能量来源，通过控制器、电机等部件，将电能转化为机械能，进而驱动车辆运动。第一辆电动车于1834年制造出来，它是由直流电机驱动的，时至今日，电动车已发生了巨大变化，类型也多种多样。电动车按用途方式可以分为：电动汽车、电动三轮车以及电动自行车。

目前，现有的电动三轮车，在行驶至爬坡、弯路、下坡等路况时，需要经常变换不同的挡位，例如爬坡的时候，需要使用低速挡以使得电动三轮车或电动汽车获得更大的转矩；在需要高速行驶时，需要使用高速挡以使得电动三轮车获得更高的速度。为了使电动三轮车能够变换挡位，人们常用变速箱来实现换挡。

现有的变速箱为手动换挡，换挡轴伸出至变速的箱体外，驾驶员通过换挡手柄来带动换挡轴转动，进而通过换挡片推动拨叉实现换挡。手动换挡的操作较为复杂，使用较为不便，造成驾驶的过程较为复杂，使用的便捷性和舒适性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动换挡控制装置，以解决现有技术中的手动换挡的便捷性和舒适性较差的技术问题。

本发明提供一种自动换挡控制装置，包括控制器，所述控制器用于获取电动车的车速和挡位信息，并根据预设的车速信息和挡位信息之间的对应关系，在所述电动车的车速信息和档位信息不对应时，控制所述电动车换挡。

进一步地，所述自动换挡控制装置包括车速传感器和挡位传感器；所述车速传感器用于测定电动车的车速信息，并将所测定的车速信息发送给所述控制器；所述挡位传感器用于测定电动车的挡位信息，并将所测定的挡位信息发送给所述控制器。

进一步地，所述自动换挡控制装置还包括换挡电机模块，所述换挡电机模块能够控制所述换挡电机的旋转方向和输出至拨叉轴的转矩。

进一步地，所述自动换挡控制装置还包括角位移传感器，所述角位移传感器用于测定拨叉轴的角位移信息。

进一步地，所述自动换挡控制装置还包括驱动电机模块，所述驱动电机模块能够控制所述驱动电机输出至变速箱的转矩。

进一步地，所述自动换挡控制装置还包括通讯模块，所述通讯模块能够判断车速和挡位信息之间的关系是否与预设的对应关系对应，当不对应时，通讯模块向控制器发出换挡指令。

本发明的目的还在于提供一种自动换挡控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：获取电动车的车速和挡位信息；

步骤S2：判断车速和挡位信息之间的关系是否符合预设的对应关系；

步骤S3：车速和挡位信息之间的关系不符合预设的对应关系时，控制电动车换挡。

进一步地，所述步骤S3包括以下步骤：

步骤S30：控制换挡电机进行摘挡操作；

步骤S31：控制换挡电机进行挂档操作。

进一步地，所述步骤S3还包括以下步骤：

步骤S32：控制驱动电机进行卸载操作；

步骤S33：控制驱动电机进行调速操作；

所述步骤S32设置在步骤S30之前，所述步骤S33设置在步骤S30和步骤S31之间。

进一步地，所述步骤S3还包括步骤S34：控制驱动电机进行加载操作，所述步骤S34设置在步骤S31之后。

本发明提供的自动换挡控制装置，自动换挡控制装置包括控制器，所述控制器用于获取电动车的车速和挡位信息，并根据预设的车速信息和挡位信息之间的对应关系，在所述电动车的车速信息和档位信息不对应时，控制所述电动车换挡。本发明提供的自动换挡控制装置，能够根据电动车的车速和挡位信息，自动调节电动车的挡位，以实现自动换挡，能够简化换挡过程，不需要驾驶员手动操作即可换挡，增强了使用的便捷性和舒适性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的换挡机构的结构示意图；

图2是图1所示换挡机构的局部放大图；

图3是本发明实施例提供的自动换挡控制方法的控制流程图；

图4是本发明实施例提供的自动换挡控制方法中的步骤S3的控制流程图。

图标：1－换挡电机；2－拨叉轴；21－凹槽；3－拨叉；31－连接环；32－滑块；4－结合环；5－第一换挡齿轮；6－第二换挡齿轮。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种自动换挡控制装置，包括控制器，控制器用于获取电动车的车速和挡位信息，并根据预设的车速信息和挡位信息之间的对应关系，在电动车的车速信息和档位信息不对应时，控制电动车换挡。

本实施例中，自动换挡控制装置用于控制电动车的驱动机构进行自动换挡，该驱动机构包括驱动电机和变速箱，驱动电机的输出轴与变速箱的输入轴固定连接，以将驱动电机的转矩传递至变速箱，变速箱内设有换挡机构，换挡机构包括换挡电机1、拨叉轴2和拨叉3，换挡电机1与拨叉轴2固定连接，以用于驱动拨叉轴2绕该拨叉轴2的轴线转动，拨叉轴2的外表面上具有凹槽21，该凹槽21绕拨叉轴2的轴线呈螺旋状设置，拨叉3包括连接环31，连接环31套设在拨叉轴2的外表面上，且连接环31上设有滑块32，滑块32伸入凹槽21中，并能够沿凹槽21滑动，当拨叉轴2转动时，能够带动拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向作直线运动，变速箱从动轴上设有结合环4，结合环4滑动连接在变速箱从动轴上，且结合环4与所述拨叉3固定连接，当拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向作直线运动时能够带动结合环4沿变速箱从动轴的延伸方向运动，变速箱从动轴上还设有第一换挡齿轮5和第二换挡齿轮6，第一换挡齿轮5和第二换挡齿轮6分别位于结合环4的两侧，且空套在所述变速箱从动轴上，当拨叉3驱动结合环4朝向第一换挡齿轮5运动时，结合环4与第一换挡齿轮5接触后能够卡接，进而能够将变速箱从动轴的转矩传递给第一换挡齿轮5，再经过第一换挡齿轮5传递至输出轴，此时变速箱处于一挡运行状态；当拨叉3驱动结合环4朝向第二换挡齿轮6时，结合环4与第二换挡齿轮6接触后能够卡接，进而能够将变速箱从动轴的转矩传递给第二换挡齿轮6，在经过第二换挡齿轮6传递至输出轴，此时变速箱处于二挡运行状态。

本发明提供的自动换挡控制装置，自动换挡控制装置包括控制器，所述控制器用于获取电动车的车速和挡位信息，并根据预设的车速信息和挡位信息之间的对应关系，在所述电动车的车速信息和档位信息不对应时，控制所述电动车换挡。本发明提供的自动换挡控制装置，能够根据电动车的车速和挡位信息，自动调节电动车的挡位，以实现自动换挡，能够简化换挡过程，不需要驾驶员手动操作即可换挡，增强了使用的便捷性和舒适性。

此外，本发明提供的自动换挡控制装置，能够根据电动车的行驶状态自动调整挡位，能够提高电动车的工作效率，降低电动车的能耗。

具体地，自动换挡控制装置包括车速传感器和挡位传感器；车速传感器用于测定电动车的车速信息，并将所测定的车速信息发送给控制器；挡位传感器用于测定电动车的挡位信息，并将所测定的挡位信息发送给控制器。

进一步地，自动换挡控制装置还包括换挡电机模块，换挡电机模块能够控制换挡电机的旋转方向和输出至拨叉轴的转矩。

换挡电机模块能够控制换挡电机1以完成更换挡位的过程，例如在需要挂一挡时，换挡电机模块控制换挡电机1启动，并控制换挡电机1正转，直到拨叉3运动至能够拨动结合环4与第一换挡齿轮5卡接的位置时，换挡电机模块控制换挡电机1停止转动，即可实现一挡运行；需要换至二挡时，换挡电机模块控制控制模块控制换挡电机1启动，并控制换挡电机1反转，直到拨叉3运动至能够拨动结合环4与第二换挡齿轮6卡接的位置时，换挡电机模块控制换挡电机1停止转动，即可实现二挡运行。

进一步地，自动换挡控制装置还包括角位移传感器，角位移传感器用于测定拨叉轴的角位移信息。

控制器通过角位移传感器获取拨叉轴的角位移信息，能够根据该角位移信息能够计算出拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向作直线运动的距离，从而可以计算出拨叉3运动至需要的位置，拨叉轴2所需要转动的角度，进而能够较为准确的控制拨叉3运动至需要的位置，增强换挡的准确性，提高控制的精度。

具体地，例如需要挂一挡时，换挡电机模块控制换挡电机1启动，并控制换挡电机1正转，控制器不断接收拔叉轴的角位移信息，并且根据该角位移信息能够计算出拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向作直线运动的距离，直到拨叉3运动至能够拨动结合环4与第一换挡齿轮5卡接的位置时，换挡电机模块控制换挡电机1停止转动，即可实现一挡运行。

此后，再需要挂二挡时，驱动电机模块控制驱动电机停止转动，换挡电机模块控制换挡电机1启动，并控制换挡电机1反转，控制器不断接收拔叉轴的角位移信息，并且根据该角位移信息能够计算出拨叉3沿拨叉轴2的延伸方向运动的距离，直到拨叉3运动至能够拨动结合环4与第二换挡齿轮6卡接的位置时，换挡电机模块控制换挡电机1停止转动，即可实现二挡运行。

进一步地，自动换挡控制装置还包括驱动电机模块，驱动电机模块能够控制驱动电机输出至变速箱的转矩。

在自动换挡的过程中，驱动电机模块能够控制换挡电机1，以完成结合环4与第一换挡齿轮5或第二换挡齿轮6同步的操作，例如，此时电动车处于一挡运行状态，需要自动换挡至二挡运行状态时，驱动电机模块控制驱动电机停止转动，将驱动电机输出至变速箱的转矩调整为零，换挡电机模块控制换挡电机1启动，并控制换挡电机1反转，直到拨叉3驱动结合环4运动至空档位置，换挡电机模块控制换挡电机1停止转动，驱动电机模块控制驱动电机输出至变速箱的转矩，调节变速箱从动轴的转速，使结合环4与第二换挡齿轮6的转速相差50－200转/分钟后，即完成调速操作，随后换挡电机模块控制换挡电机1启动并反转，直至拨叉3运动至能够拨动结合环4与第二换挡齿轮6卡接的位置时，换挡电机模块控制换挡电机1停止转动，即完成自动更换二档的操作。

其中，第二换挡齿轮6的转速可以根据车速信息和变速比进行计算。

换挡电机模块和驱动电机模块能够协调控制换挡电机1和驱动电机，能够使变速箱内的结合环4进行调速，在结合环4与第一换挡齿轮5或第二换挡齿轮6的转速相差50－200转/分钟后，再执行挂挡操作。使结合环4与第一换挡齿轮5或第二换挡齿轮6的转速相差50－200转/分钟，能够使结合环4的端面上的凸起能够较为顺利地滑入第二换挡齿轮6的端面上的凹槽中；使第一换挡齿轮5的端面上的凸起能够较为顺利地滑入结合环4的端面上的凹槽中，从而使结合环4较为顺利地与第一换挡齿轮5或第二换挡齿轮6卡接，提高使用的可靠性，同时还可以缓冲换挡过程中的振动，使自动换挡过程较为平滑，降低了换挡过程中的噪声，能够简化换挡过程，不需要驾驶员手动操作即可换挡，增强了使用的便捷性和舒适性。

进一步地，自动换挡控制装置还包括通讯模块，通讯模块能够判断车速和挡位信息之间的关系是否与预设的对应关系对应，当不对应时，通讯模块向控制器发出换挡指令。

例如，预设的车速和挡位信息之间的对应关系为：车速大于40公里/小时需要使用二挡运行，车速小于40公里/小时需要使用一挡运行，电动车以一挡起步，且加速行驶，当车速大于40公里/小时后，通讯模块判断车速和挡位信息之间的关系与预设的对应关系不对应，向控制器发出换挡指令，控制器接收到换挡指令时，控制电动车换为二挡运行。

本发明的目的还在于提供一种自动换挡控制方法，包括以下步骤S1－S3。

步骤S1：获取电动车的车速和挡位信息。

步骤S1中，可以使用车速传感器测定电动车的车速信息，并将所测定的车速信息发送给控制器；使用挡位传感器测定电动车的挡位信息，并将所测定的挡位信息发送给控制器，进而获取电动车的车速和挡位信息。

获取电动车的车速和挡位信息后，执行步骤S2：判断车速和挡位信息之间的关系是否符合预设的对应关系。

步骤S2中，例如预设的对应关系为：车速大于40公里/小时需要使用二挡运行，车速小于40公里/小时需要使用一挡运行，将获取的电动车的车速和挡位信息的对应关系与预设的对应关系相对比，判断车速和挡位信息之间的关系是否符合预设的对应关系。

步骤S3：车速和挡位信息之间的关系不符合预设的对应关系时，控制电动车换挡。

步骤S3中，如果车速和挡位信息之间的关系不符合预设的对应关系时，需要控制电动车换挡，具体地，可以使用换挡电机模块控制控制模块控制换挡电机1启动，并控制换挡电机1的旋转方向，直到拨叉3运动至能够拨动结合环4与所需要的挡位的换挡齿轮卡接的位置时，换挡电机模块控制换挡电机1停止转动，即可实现换挡。

其中，步骤S3包括以下步骤S30－S34。本实施例中，以一挡更换二挡的过程为例。

首先进行步骤S32：控制驱动电机进行卸载操作。步骤S32中，驱动电机模块控制驱动电机停止转动，将驱动电机输出至变速箱的转矩调整为零。步骤S32完成后，进行步骤S30。

步骤S30：控制换挡电机进行摘挡操作。步骤S30中，换挡电机模块控制换挡电机1启动，并控制换挡电机1反转，直到拨叉3驱动结合环4运动至空档位置，换挡电机模块控制换挡电机1停止转动。步骤S30完成后，进行步骤S33。

步骤S33：控制驱动电机进行调速操作。步骤S33中，驱动电机模块控制驱动电机输出至变速箱的转矩，调节变速箱从动轴的转速，使结合环4与第二换挡齿轮6的转速相差50－200转/分钟后，即完成调速操作。步骤S33完成后，进行步骤S31。

步骤S31：控制换挡电机进行挂档操作。步骤S31中，换挡电机模块控制换挡电机1启动并反转，直至拨叉3运动至能够拨动结合环4与第二换挡齿轮6卡接的位置时，换挡电机模块控制换挡电机1停止转动。步骤S31完成后，进行步骤S34。

步骤S34：控制驱动电机进行加载操作。步骤S34中，驱动电机模块控制驱动电机对变速箱进行加载，电动车即可以在更换后的挡位上正常行驶。

本发明提供的自动换挡控制方法，能够根据电动车的车速和挡位信息，自动调节挡位，以实现自动换挡，不需要驾驶员手动操作即可换挡，能够简化换挡过程，增强了使用的便捷性和舒适性。并且在自动换挡的过程中，控制器协调控制换挡电机1和驱动电机，能够使变速箱内的结合环4进行调速，在结合环4与第一换挡齿轮5或第二换挡齿轮6的转速相差50－200转/分钟后，再执行挂挡操作。使结合环4与第一换挡齿轮5或第二换挡齿轮6的转速相差50－200转/分钟，能够使结合环4的端面上的凸起能够较为顺利地滑入第二换挡齿轮6的端面上的凹槽中；使第一换挡齿轮5的端面上的凸起能够较为顺利地滑入结合环4的端面上的凹槽中，从而使结合环4较为顺利地与第一换挡齿轮5或第二换挡齿轮6卡接，提高使用的可靠性，同时还可以缓冲换挡过程中的振动，使自动换挡过程较为平滑，降低了换挡过程中的噪声，能够简化换挡过程，不需要驾驶员手动操作即可换挡，增强了使用的便捷性和舒适性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种自动换挡控制装置，其特征在于，包括控制器，所述控制器用于获取电动车的车速和挡位信息，并根据预设的车速信息和挡位信息之间的对应关系，在所述电动车的车速信息和档位信息不对应时，控制所述电动车换挡。

2.根据权利要求1所述的自动换挡控制装置，其特征在于，所述自动换挡控制装置包括车速传感器和挡位传感器；所述车速传感器用于测定电动车的车速信息，并将所测定的车速信息发送给所述控制器；所述挡位传感器用于测定电动车的挡位信息，并将所测定的挡位信息发送给所述控制器。

3.根据权利要求1所述的自动换挡控制装置，其特征在于，所述自动换挡控制装置还包括换挡电机模块，所述换挡电机模块能够控制所述换挡电机的旋转方向和输出至拨叉轴的转矩。

4.根据权利要求3所述的自动换挡控制装置，其特征在于，所述自动换挡控制装置还包括角位移传感器，所述角位移传感器用于测定拨叉轴的角位移信息。

5.根据权利要求3中所述的自动换挡控制装置，其特征在于，所述自动换挡控制装置还包括驱动电机模块，所述驱动电机模块能够控制所述驱动电机输出至变速箱的转矩。

6.根据权利要求1－5中任一项所述的自动换挡控制装置，其特征在于，所述自动换挡控制装置还包括通讯模块，所述通讯模块能够判断车速和挡位信息之间的关系是否与预设的对应关系对应，当不对应时，通讯模块向控制器发出换挡指令。

7.一种自动换挡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：获取电动车的车速和挡位信息；

步骤S2：判断车速和挡位信息之间的关系是否符合预设的对应关系；

步骤S3：车速和挡位信息之间的关系不符合预设的对应关系时，控制电动车换挡。

8.根据权利要求7所述的自动换挡控制方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：

步骤S30：控制换挡电机进行摘挡操作；

步骤S31：控制换挡电机进行挂档操作。

9.根据权利要求8所述的自动换挡控制方法，其特征在于，所述步骤S3还包括以下步骤：

步骤S32：控制驱动电机进行卸载操作；

步骤S33：控制驱动电机进行调速操作；

所述步骤S32设置在步骤S30之前，所述步骤S33设置在步骤S30和步骤S31之间。

10.根据权利要求9所述的自动换挡控制方法，其特征在于，所述步骤S3还包括步骤S34：控制驱动电机进行加载操作，所述步骤S34设置在步骤S31之后。