CN108674255A - 新能源汽车的变速机构及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车的变速机构及控制方法，动力输出轴上安装第二齿轮、第三齿轮，动力输出轴上位于第二齿轮、第三齿轮之间安装离合器，第二齿轮与第一齿轮啮合，第三齿轮与第四齿轮啮合，第一齿轮与永磁同步电机输出端连接，第四齿轮与交流异步电机输出端连接，交流异步电机、永磁同步电机输入端均连接电机切换模块，电机切换模块与复合控制系统连接。本发明克服现有新能源汽车电机系统在低速段或者高速度的弊端，这种新型的变速机构，不但能融合永磁同步电机在低速段具有的大扭矩以及节能优势，而且发挥交流异步电机在高速段的“弱磁”调速优势。保证新能源汽车同时具有低速大扭矩，满足宽调速范围的同时也保证新能源汽车的安全性。

Description

新能源汽车的变速机构及控制方法
技术领域
本发明涉及新能源电动车结构设计及控制新能源汽车技术领域，尤其涉及一种新能源汽车的变速机构及控制方法。
背景技术
面临传统燃油车消耗不可再生资源以及对环境造成污染的问题，新能源汽车作为一种相对清洁的绿色交通出行工具得到快速发展。但新能源汽车的“三电”核心技术，即电池、电控、电机的研发刚刚起步，限制了新能源汽车的普及。尤其是现有电机系统的弊端，大大制约着新能源汽车的发展。目前，市场上的新能源汽车搭载的电机系统一般有两种：交流异步电机和永磁同步电机。但在使用上都存在较大的弊端：交流异步电机在低速区扭矩小，而且能耗大；永磁同步电机功率密度大，相对比较节能，但在高速区存在“退磁”现象。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种新能源汽车的变速机构及控制方法, 这种新型的变速机构，不但能融合永磁同步电机在低速段具有的大扭矩以及节能优势，而且发挥交流异步电机在高速段的“弱磁”调速优势。
为实现上述目的，本发明提供了一种新能源汽车的变速机构，其特征在于：包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、交流异步电机、永磁同步电机、离合器、动力输出轴、档位变换器、档杆、电机切换模块、复合控制系统，所述动力输出轴上安装第二齿轮、第三齿轮，所述动力输出轴上位于第二齿轮、第三齿轮之间安装离合器，所述第二齿轮与第一齿轮啮合，所述第三齿轮与第四齿轮啮合，所述第一齿轮与永磁同步电机输出端连接，所述第四齿轮与交流异步电机输出端连接，交流异步电机、永磁同步电机输入端均连接电机切换模块，所述电机切换模块与复合控制系统连接。
上述的一种新能源汽车的变速机构，所述离合器连接档位变换器，所述档位变换器连接档杆。
一种新能源汽车的变速机构控制方法，包括以下步骤：
1）设定速度阀值；
2）速度切换策略：
低度段：当电动车起动或者即将停止时，且速度低于上述1）设定的速度阀值,此时，启动永磁同步电机，离合靠右压紧，切换板连接到永磁同步电机，复合控制系统开启永磁同步电机控制策略；
高速段：当电动车加速时，一旦转速超过上述1）部分设定的速度阀值，则启动交流异步电机，离合靠左压紧，切换板连接到交流异步电机，复合控制系统开启交流异步电机控制策略；
3）速度平滑过渡策略：
低速段过渡到高速段，即由永磁同步电机带动切换到交流异步电机带动的平滑过渡：
复合控制系统根据永磁同步电机的额定转速以及加速度，计算出启动时间t：
t=Ve/a (1)
其中，Ve是永磁同步电机的额定转速，a是永磁同步电机的加速度；
根据上述式（1）计算出的加速时间t，则交流异步电机在永磁同步电机达到额定转速Ve之前的t时间开始启动，并加速到永磁同步电机的额定转速Ve，一旦离合器切换成功后永磁同步电机则减速到零；
同样地，高速段过渡到低速段，即由交流异步电机带动切换到永磁同步电机带动的平滑过渡：
复合控制系统根据式（1）计算出永磁同步电机的加速时间t，并在交流异步电机减速到设定速度阀值之前的t时刻，永磁同步电机开始启动并加速到额定转速Ve，一旦离合器切换成功后交流异步电机则减速到零。
上述的一种新能源汽车的变速机构控制方法，所述步骤1）的速度阀值等于永磁同步电机的额定转速。
本发明的有益效果是：
本发明克服现有新能源汽车电机系统在低速段或者高速度的弊端，这种新型的变速机构，不但能融合永磁同步电机在低速段具有的大扭矩以及节能优势，而且发挥交流异步电机在高速段的“弱磁”调速优势。保证新能源汽车同时具有低速大扭矩，高速不“退磁”的优势，满足宽调速范围的同时也保证新能源汽车的安全性。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种新能源汽车的变速机构，包括第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮3、第四齿轮4、交流异步电机5、永磁同步电机6、离合器7、动力输出轴8、档位变换器9、档杆10、电机切换模块11、复合控制系统12，所述动力输出轴8上安装第二齿轮2、第三齿轮3，所述动力输出轴8上位于第二齿轮2、第三齿轮3之间安装离合器7，所述第二齿轮2与第一齿轮1啮合，所述第三齿轮3与第四齿轮4啮合，所述第一齿轮1与永磁同步电机6输出端连接，所述第四齿轮4与交流异步电机5输出端连接，交流异步电机5、永磁同步电机6输入端均连接电机切换模块11，所述电机切换模块11与复合控制系统12连接。
本实施例中，所述离合器7连接档位变换器9，所述档位变换器9连接档杆10。
如图2所示，一种新能源汽车的变速机构控制方法，包括以下步骤：
1）设定速度阀值；
2）速度切换策略：
低度段：当电动车起动或者即将停止时，且速度低于上述1）设定的速度阀值,此时，启动永磁同步电机，离合靠右压紧，切换板连接到永磁同步电机，复合控制系统开启永磁同步电机控制策略；
高速段：当电动车加速时，一旦转速超过上述1）部分设定的速度阀值，则启动交流异步电机，离合靠左压紧，切换板连接到交流异步电机，复合控制系统开启交流异步电机控制策略；
3）速度平滑过渡策略：
低速段过渡到高速段，即由永磁同步电机带动切换到交流异步电机带动的平滑过渡：
复合控制系统根据永磁同步电机的额定转速以及加速度，计算出启动时间t：
t=Ve/a (1)
其中，Ve是永磁同步电机的额定转速，a是永磁同步电机的加速度；
根据上述式（1）计算出的加速时间t，则交流异步电机在永磁同步电机达到额定转速Ve之前的t时间开始启动，并加速到永磁同步电机的额定转速Ve，一旦离合器切换成功后永磁同步电机则减速到零；
同样地，高速段过渡到低速段，即由交流异步电机带动切换到永磁同步电机带动的平滑过渡：
复合控制系统根据式（1）计算出永磁同步电机的加速时间t，并在交流异步电机减速到设定速度阀值之前的t时刻，永磁同步电机开始启动并加速到额定转速Ve，一旦离合器切换成功后交流异步电机则减速到零。
本实施例中，所述步骤1）的速度阀值等于永磁同步电机的额定转速。
本发明克服现有新能源汽车电机系统在低速段或者高速度的弊端，这种新型的变速机构，不但能融合永磁同步电机在低速段具有的大扭矩以及节能优势，而且发挥交流异步电机在高速段的“弱磁”调速优势。保证新能源汽车同时具有低速大扭矩，高速不“退磁”的优势，满足宽调速范围的同时也保证新能源汽车的安全性。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种新能源汽车的变速机构，其特征在于：包括第一齿轮（1）、第二齿轮（2）、第三齿轮（3）、第四齿轮（4）、交流异步电机（5）、永磁同步电机（6）、离合器（7）、动力输出轴（8）、档位变换器（9）、档杆（10）、电机切换模块（11）、复合控制系统（12），所述动力输出轴（8）上安装第二齿轮（2）、第三齿轮（3），所述动力输出轴（8）上位于第二齿轮（2）、第三齿轮（3）之间安装离合器（7），所述第二齿轮（2）与第一齿轮（1）啮合，所述第三齿轮（3）与第四齿轮（4）啮合，所述第一齿轮（1）与永磁同步电机（6）输出端连接，所述第四齿轮（4）与交流异步电机（5）输出端连接，交流异步电机（5）、永磁同步电机（6）输入端均连接电机切换模块（11），所述电机切换模块（11）与复合控制系统（12）连接。
2.如权利要求1所述的一种新能源汽车的变速机构，其特征在于：所述离合器（7）连接档位变换器（9），所述档位变换器（9）连接档杆（10）。
3.一种新能源汽车的变速机构控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）设定速度阀值；
2）速度切换策略：
低度段：当电动车起动或者即将停止时，且速度低于上述1）设定的速度阀值,此时，启动永磁同步电机，离合靠右压紧，切换板连接到永磁同步电机，复合控制系统开启永磁同步电机控制策略；
高速段：当电动车加速时，一旦转速超过上述1）部分设定的速度阀值，则启动交流异步电机，离合靠左压紧，切换板连接到交流异步电机，复合控制系统开启交流异步电机控制策略；
3）速度平滑过渡策略：
低速段过渡到高速段，即由永磁同步电机带动切换到交流异步电机带动的平滑过渡：
复合控制系统根据永磁同步电机的额定转速以及加速度，计算出启动时间t：
t=Ve/a (1)
其中，Ve是永磁同步电机的额定转速，a是永磁同步电机的加速度；
根据上述式（1）计算出的加速时间t，则交流异步电机在永磁同步电机达到额定转速Ve之前的t时间开始启动，并加速到永磁同步电机的额定转速Ve，一旦离合器切换成功后永磁同步电机则减速到零；
同样地，高速段过渡到低速段，即由交流异步电机带动切换到永磁同步电机带动的平滑过渡：
复合控制系统根据式（1）计算出永磁同步电机的加速时间t，并在交流异步电机减速到设定速度阀值之前的t时刻，永磁同步电机开始启动并加速到额定转速Ve，一旦离合器切换成功后交流异步电机则减速到零。
4.如权利要求3所述的一种新能源汽车的变速机构控制方法，其特征在于：所述步骤1）的速度阀值等于永磁同步电机的额定转速。
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