CN109996978B - 用于车辆的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的驱动装置以及用于在车辆中换档的方法。驱动装置(5)至少包括第一驱动轮轴(10，20，30)，该第一驱动轮轴(10，20，30)被可操作地连接到第一齿轮箱(11)和第一推进单元(12)。驱动装置(5)还包括第二齿轮箱(21)和第二推进单元(22)，该第二齿轮箱(21)和第二推进单元(22)被可操作地连接到第一驱动轮轴(10)或连接到可选的第二驱动轮轴(20，30)。驱动装置(5)还包括至少一个电子控制单元(ECU)，该电子控制单元(ECU)适于管理第一齿轮箱和第二齿轮箱(11，21)的齿轮传动。电子控制单元(ECU)被配置成在第一齿轮箱和第二齿轮箱(11，21)上的同时换档或顺序换档之间进行自动选择。所述驱动装置和方法提供了非常通用的驱动装置和档位同步，从而为驾驶员和乘客提供舒适性并且提供改善的车辆动力学。

Description

用于车辆的驱动装置

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的驱动装置和用于使用驱动装置在车辆中进行换档的方法。该驱动装置包括至少两个齿轮箱，所述至少两个齿轮箱被可操作地连接到一个或多个驱动轮轴。可以根据所选择的顺序或程序管理齿轮箱来换档。本文中所公开的驱动装置和方法可以应用于重型车辆，例如卡车、公共汽车、轮式装载机、铰接式运输机、挖掘机、反铲装载机和建筑设备。尽管将针对公共汽车描述本发明，但本发明不限于这种特定车辆，而是还可以用于具有可操作地连接到一个或多个驱动轮轴的多个齿轮箱的其它车辆。

背景技术

具有可操作地连接到两个或更多个驱动轮轴的多个齿轮箱的车辆(例如电动车辆)可以具有顺序管理换档的可能性。包括两个驱动轮(每一个驱动轮配备有包括电动马达的牵引链)和档位改变机构的车辆可以被操作成随着时间而抵消两个驱动轮上的换档。也就是说以温和的方式进行档位改变。在转让给Conception ET Development MichelinS.A.的美国专利申请No.US 2005/0028640A1中公开了一种这样的车辆和用于控制车辆中的档位改变的方法。所述方法执行如下顺序：将第一驱动轮轴的档位切换到空档；使电动马达的转速与操作轮上的预期档位同步并接合。在连续阶段中，在其余驱动轮上改变档位。

在美国专利申请No.US 2004/0200648 A1中公开了一种用于车辆的驱动系统。所述车辆具有驱动系，该驱动系至少包括第一驱动轮和第二轮以及能够在至少两个速度传动级之间切换的齿轮箱。为了避免车辆速度在换档时下降，驱动系统在驱动第一轮的驱动马达上施加较大的推进扭矩，进行换档，并且随后降低驱动第一轮的驱动马达的推进扭矩。

刚刚提到的公开内容提供了平稳的档位改变，但没有提供能够在无需相当大的努力的情况下在车辆中实施的通用解决方案。所提出的解决方案还没有解决由驾驶员可能需要施加高推进扭矩的场景导致的问题。

因此，需要提高配备有一个或多个驱动轮轴(例如由电动马达驱动的驱动轮轴)的车辆的性能、舒适性和驾驶性能。更具体地，似乎需要解决换档期间的动力中断或加速中断。

发明内容

本发明的目的是提供一种驱动装置以及使用驱动装置在车辆中换档的方法。该目的通过根据本发明的驱动装置和根据本发明的方法来实现。

通过提供用于车辆的驱动装置，该驱动装置至少包括第一驱动轮轴，该第一驱动轮轴被可操作地连接到第一齿轮箱和第一推进单元。该驱动装置还包括第二齿轮箱和第二推进单元，该第二齿轮箱和第二推进单元被可操作地连接到第一驱动轮轴或可选的第二驱动轮轴。该驱动装置还包括至少一个电子控制单元，该电子控制单元适于管理第一齿轮箱和第二齿轮箱的齿轮传动。电子控制单元被配置成在第一齿轮箱和第二齿轮箱上同时自动换档以及在第一齿轮箱和第二齿轮箱上顺序地自动换档。

该驱动装置提供了能够自动地在同时换档或顺序换档之间切换的通用的驱动装置。通过具有在不同的换档模式之间切换的选择，可以提高驾驶员和乘客的舒适性。通过在同时换档与顺序换档之间进行选择，可以进一步提高车辆的动态性能。在具有相对差的轮胎抓力的道路上行驶(例如结冰道路)与在具有相对良好的轮胎抓力的干燥柏油道路上行驶之间相比存在巨大差异。利用根据本发明的驱动装置，驾驶员通过驱动装置对同时换档或顺序换档的选择性决定而得到辅助。驱动装置还能够实现同时换档和顺序换档，即，可以执行特定的换档顺序或程序。

仅作为示例，可以在加速或减速期间执行顺序换档，和/或可以在自由滚动期间和/或当处于静止位置时执行或启动同时换档。

如果车辆是铰接式车辆，例如双铰接式公共汽车或任何多铰接式车辆，则在同时换档与顺序换档之间进行选择可以是非常有利的。这不仅为驾驶员和乘客提供舒适性，而且在某些场景下铰接式车辆可能对施加推进扭矩的方式和时间更敏感。通过在同时换档或顺序换档之间自动选择，可以管理甚至提高铰接式车辆的动态性能。

尽管可以描述驱动装置，但驱动装置的特征和功能可以可选地适用于本文中所述的方法。同样，尽管本文中可以描述方法，但本公开可以包括可以可选地适用于本文中公开的驱动装置的结构特征。

第二驱动轮轴可以被可操作地连接到第二齿轮箱和第二推进单元。因此，该驱动装置可以包括一个或多个驱动轮轴，例如两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个，每一个驱动轮轴被可操作地连接到齿轮箱和推进单元。通过提供这样的驱动装置，提供了一种能够实现特别适应于本场景或环境的合适的换档顺序或程序的变型的、非常通用的驱动装置。

第一齿轮箱和第二齿轮箱可以是步进式传动齿轮箱。步进式传动齿轮箱提供了用于适应合适的换档顺序或程序的良好可能性。

推进单元可以是电动马达。已经发现的是，根据本公开的驱动装置适合于电动车辆，即，具有电动马达作为主要或专用推进单元的车辆。然而，推进单元可以是内燃机或混合动力马达，当然也可以是不同类型的推进单元的组合，例如电动马达和内燃机的组合。

如上所述，该驱动装置可以包括一个或多个驱动轮轴。仅作为示例，该驱动装置可以至少包括第三驱动轮轴。第三驱动轮轴被可操作地连接到第三齿轮箱和第三推进单元。当具有三个驱动轮轴时，两个驱动轮轴优选为后驱动轮轴。因此，该驱动装置可以设置有前驱动轮轴和至少两个后驱动轮轴，每一个驱动轮轴被可操作地连接到齿轮箱和推进单元。因此，驱动装置是通用的，因为它能够适应于大致任何车辆，尤其是重型车辆，例如卡车或公共汽车。

电子控制单元可以配置成至少在第一齿轮箱和第二齿轮箱上同时换档，并且按照顺序在此之后在第三齿轮箱上换档。该驱动装置不仅能够实现在同时换档与顺序换档之间进行选择的可选择性，而且能够实现同时换档和顺序换档的组合。应该注意的是，“同时换档和顺序换档的组合”根据定义是顺序换档，尽管是在两个或更多个齿轮箱上同时换档并且在该同时换档之前或之后在其余齿轮箱中的一个或多个上换档。齿轮箱可以以这种方式按照顺序换档，但在该顺序内存在同时换档的齿轮箱，直到所有档位都被切换。此外，这提供了可以适应于优先考虑例如舒适性、速度或车辆动态性能的、非常通用的驱动装置。

如果该驱动装置包括第三齿轮箱，则电子控制单元可以配置成在第三齿轮箱上换档并且按照顺序在此之后在第一齿轮箱和第二齿轮箱上同时换档。在这样的实施例中，换档顺序可以被表示为1+2，即，首先一个齿轮箱换档，并且随后两个齿轮箱同时换档。通过实施换档顺序，该驱动装置变得更通用。在实施例中，ECU因此可以配置成在所选的换档顺序之后换档。例如，电子控制单元可以配置成选择性地在一对齿轮箱上同时换档。如上所述，这种换档顺序可以被表示为1+2。仅作为示例，其它换档顺序可以被表示为1+2、2+2、1+3、1+4、2+3或3+3，仅举几例。

该驱动装置可以包括至少一个传感器，并且电子控制单元被可操作地连接到所述至少一个传感器。通过所述至少一个传感器，驱动装置可以响应于输入数据。所述至少一个传感器可以适于检测主导条件(prevailing condition)，例如主导的车辆条件，并且其中，电子控制单元被配置成根据检测到的主导条件在同时换档或顺序换档之间进行选择。

所述主导条件可以基于以下条件中的一个或多个：加速度、减速度、车辆速度、所施加的推进扭矩的量、档位状态、车辆动力学、周围环境条件、转向角、接合角、所施加的制动扭矩的量等。因此，驱动装置响应于所选择或检测到的条件，并且可以响应于所选择或检测到的条件而迫使齿轮箱换档。

触发在至少两个齿轮箱上(可选地在所有齿轮箱上)的同时换档的主导条件可以是以下条件中的一个或多个：车辆正在自由滚动并且不施加推进扭矩，并且随后再施加推进扭矩。在预定的档位(例如低速档)上施加高推进扭矩，并且随后不施加推进扭矩。车辆处于静止位置，并且施加推进扭矩。车辆处于静止位置。车辆正在转弯，并且施加推进扭矩。车辆正在自由滚动。车辆传感器指示轮胎摩擦低于预定值或阈值水平。

所述至少一个传感器可以是从以下项中选出的一个或多个传感器：LIDAR、声纳、雷达、红外线(IR)、摄像机、GPS装置、温度传感器、倾斜传感器、加速度计、陀螺仪、自动驾驶车辆驱动传感器、转向传感器(例如组合传感器转向扭矩)、HVAC传感器、节气门位置传感器、传动装置传感器、制动器位置传感器、大灯射程传感器、转向角传感器、底盘高度传感器、制动器磨损传感器、后视镜传感器、被动轮速度传感器、加速踏板角度传感器、十字路口交通警报、雷达(例如前或后雷达、前或后激光雷达)、轮胎压力传感器、碰撞传感器、行人警告红外传感器、前方物体雷达、睡意传感器、ASCD、前方物体摄像机、夜视仪、车道偏离传感器、能量存储监控单元、GPS、DGPS、基于802.11p的传感器、前摄像机、后摄像机、侧摄像机、车轮编码器、超声波传感器、陀螺仪、传动装置传感器、冷却剂传感器、氧传感器、质量或叶片气流传感器、速度传感器、EGR位置传感器、发动机机油和温度传感器等。如可以收集的，车辆自身的传感器可以有利地用于提供输入数据，该输入数据向ECU提供信息以决定合适的换档模式，即，决定是应该执行同时换档还是顺序换档。

所述主导条件可以被确定为在预定的时间量内(例如在10秒、5秒或3秒内)施加在车辆上的条件。仅作为示例，GPS单元可以向ECU提供车辆将要爬上陡斜坡的数据。通过访问车辆速度和离所述斜坡的距离，ECU可以决定有利的是优先考虑速度和推进扭矩的可达性而不是舒适且平稳的驾驶，因此ECU命令同时换档。

第一驱动轮轴可以是前转向轮轴，并且第二驱动轮轴可以是第一后轮轴。如果该驱动装置包括附加的第三驱动轮轴，则第三驱动轮轴可以是第二后轮轴。不受理论束缚，可以认为该驱动装置对于具有三个或更多个驱动轮轴的驱动装置特别有用。至少第一驱动轮轴和第二驱动轮轴可以是平行的驱动轮轴；优选地，所有驱动轮轴都是平行的驱动轮轴。然而，该驱动装置可以设置有两个对准的驱动轮轴，即，两个围绕同一旋转轴线旋转的驱动轮轴。

至少第一驱动轮轴和第二驱动轮轴可以各自与第一轮和第二轮可操作地连接。驱动装置的每一个驱动轮轴可以被可操作地连接到车轮。

根据本公开的第二方面，本公开还涉及一种用于在车辆中换档的方法。对于所提供的用于在车辆中换档的方法，该车辆包括驱动装置，该驱动装置至少包括第一驱动轮轴。第一驱动轮轴被可操作地连接到第一齿轮箱和第一推进单元。该驱动装置还包括第二齿轮箱和第二推进单元，该第二齿轮箱和第二推进单元被可操作地连接到第一驱动轮轴或可选的第二驱动轮轴。该驱动装置还包括至少一个电子控制单元，该电子控制单元适于管理第一齿轮箱和第二齿轮箱的齿轮传动。该方法包括在第一齿轮箱和第二齿轮箱上同时换档或顺序换档之间自动选择。

该方法提供了一种能够在同时换档或顺序换档之间自动切换的通用方法。通过具有在不同的换档模式之间切换的选择，提高了驾驶员和乘客的舒适性。通过在同时换档与顺序换档之间进行选择，可以进一步提高车辆的动态性能。在具有相对差的轮胎抓力的道路(例如结冰道路)上行驶与在具有相对良好的轮胎抓力的干燥柏油道路上行驶之间相比存在巨大差异。利用根据本公开的方法，驾驶员通过由同时换档或顺序换档的方法做出的选择性决定而得到辅助。该方法还能够实现同时换档和顺序换档，即，可以执行特定的换档顺序。如果车辆是铰接式车辆，例如双铰接式公共汽车或任何多铰接式车辆，则在同时换档与顺序换档之间进行选择可以是非常有利的。这不仅为驾驶员和乘客提供了舒适性，而且在某些场景下铰接式车辆可以对施加推进扭矩的方式和时间更敏感。通过在同时换档或顺序换档之间自动选择，可以控制甚至提高铰接式车辆的动态性能。

该驱动装置还可以包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被可操作地连接到电子控制单元且适于检测主导条件。所述方法还可以包括根据所检测到的主导条件在第一齿轮箱和第二齿轮箱上的同时换档或顺序换档之间进行选择。这使得实施该方法的车辆非常灵敏，从而使其能够适应特定环境并在优先参数之间进行选择。

该驱动装置可以包括第三驱动轮轴；该第三驱动轮轴被可操作地连接到第三齿轮箱和第三推进单元。所述方法可以包括：至少在第一齿轮箱和第二齿轮箱上同时换档，并且按照顺序在此之后在第三齿轮箱上换档。可选地或另外，该方法包括：在第三齿轮箱上换档，并且按照顺序在此之后在第一齿轮箱和第二齿轮箱上同时换档。因此，ECU可以配置成在例如如上所述的所选的换档顺序之后换档。仅作为示例，电子控制单元可以配置成选择性地在一对齿轮箱上同时换档。如上所述，这样的换档顺序可以被表示为1+2。在这种构造包括三个驱动轮轴的情况下，其它换档顺序可以被表示为例如1+2、2+2、1+3、2+3或3+3，仅举几例。可以通过选择性地在一对齿轮箱上同时换档来实施换档。如果构造有包括多于3个的驱动轮轴，则能够存在其它另外的换档顺序。

仅作为示例，其它换档顺序可以被表示为1+2、2+2、1+3、1+4、2+3或3+3，仅举几例。通常，齿轮箱的总数优选等于换档顺序的总和。应该注意的是，可以发生偏差。仅作为示例，可以具有x个齿轮箱但仍具有等于x-1、x或x+1的换档顺序的总和。例如，车辆具有四个齿轮箱，并且在第一齿轮箱上换档且随后在所有四个齿轮箱上换档。因此，换档顺序将为1+4，而齿轮箱的总数仅为4个。可以通过选择性地在一对齿轮箱上同时换档来实施换档。

触发同时换档的主导条件可以是以下条件中的一个或多个：车辆正在自由滚动并且不施加推进扭矩，并且随后再施加推进扭矩。在低速档上施加高推进扭矩，并且随后不施加推进扭矩。车辆处于静止位置，并且施加推进扭矩。车辆正在自由滚动。车辆处于静止位置。车辆正在转弯并且施加推进扭矩，或者车辆传感器指示轮胎摩擦低于预定值或阈值水平。

触发顺序换档的主导条件可以是以下条件中的一个或多个：车辆正在转弯，并且施加推进扭矩。车辆传感器指示轮胎摩擦低于预定值或阈值水平。车辆正在加速。车辆正在减速。

根据一个方面，本公开还涉及一种计算机程序，该计算机程序包括程序代码组件，该程序代码组件用于当所述程序在计算机上运行时执行本文中公开的一种或多种方法的步骤。

根据一个方面，本公开还涉及一种计算机可读介质，该计算机可读介质承载计算机程序，该计算机程序包括程序代码组件，该程序代码组件用于当所述程序产品在计算机上运行时执行本文中公开的一种或多种方法的步骤。

在以下描述中公开了本发明的其它优点和有利特征。

附图说明

参考附图，下面是对作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。在这些图中：

图1是车辆的示意图，该车辆在这种情况下是电动公共汽车。

图2是具有带有单个驱动轮轴的驱动装置的车辆的示意图。

图3是电气控制系统的示例的示意图，该电气控制系统可以与本文中公开的驱动装置、方法和车辆一起使用。

图4是具有带有两个驱动轮轴的驱动装置的车辆的示意图。

图5是具有带有三个驱动轮轴的驱动装置的车辆的示意图。

图6是具有带有总共五个驱动轮轴的两个驱动装置的铰接式车辆的示意图。虚线显示了具有带有总共七个驱动轮轴的三个驱动装置的双铰接式车辆。

图7是用于选择换档模式的示意性过程图。

图8是用于选择档位顺序的示意性过程图。

具体实施方式

图1示出了车辆1，该车辆1在所示实施例中是公共汽车2。应当注意的是，尽管本公开针对公共汽车，但本公开不限于这种特定车辆，而是还涉及诸如重型车辆的其它车辆，例如卡车、建筑设备、叉车等。该车辆可以是电动的、混合动力(例如混合动力电动)的、或者是内燃机推进的。公共汽车2是具有第一轮轴10和第二轮轴20的电动公共汽车，第一轮轴10和第二轮轴20各自与第一轮15、16和第二轮25、26相关联。在图2中更详细地示出了公共汽车2的驱动装置。

图2示出了车辆1的驱动装置5。驱动装置5包括第一驱动轮轴10和第二轮轴10'，该第一驱动轮轴10和第二轮轴10'各自与第一轮15、16和第二轮25、26相关联。第一驱动轮轴10包括齿轮箱11和推进单元12。第一驱动轮轴10还被可操作地连接到第二齿轮箱21和第二推进单元22。这些齿轮箱可以是行星齿轮传动装置或标准步进式齿轮传动装置。推进单元12、22在这种情况下是电动马达。因此，第一驱动轮轴10与两个推进单元12、22相关联，这两个推进单元12、22的输出动力经由相应的齿轮箱11、21被引导至第一驱动轮轴10。

在阅读本公开时将会理解，该车辆可以设置有一个或多个驱动轮轴。图2中所示的车辆具有一个驱动轮轴和一个被动轮轴。如下文将描述的，该车辆可以设置有两个或更多个驱动轮轴，例如三个、四个、五个、六个或更多个驱动轮轴。本文中使用的术语“驱动轮轴”是指该轮轴被可操作地连接到至少一个推进单元，即，推进扭矩能够施加到该驱动轮轴，以便使推进构件(例如相关的车轮或履带(未示出))旋转。

车辆1还包括电子控制系统30。驱动装置5被构造成在第一齿轮箱11和第二齿轮箱21上的同时换档或顺序换档之间自动选择。因此，驱动装置5允许车辆1由推进单元12、22同时或单独地驱动。驱动装置5还能够实现：换档功能之间的自动选择；在第一齿轮箱和第二齿轮箱上同时换档或顺序换档。在实际中，该驱动装置能够促使齿轮箱同时换档或顺序换档。

图3中示出了电子控制系统30，并且该电子控制系统30包括用于推进单元12、22的电源。在所示的实施例中，该电源是能量存储模块31，该能量存储模块31在这种情况下是电池，其与能量存储监控模块32可操作地连接。逆变器33设置在能量存储模块31与推进单元12、22之间。来自逆变器33的输出被引导到推进单元12、22，如箭头A1所指示的。充电单元35与能量存储模块31可操作地连接，并且充电单元35被配置成补给能量存储模块31。可以由车载充电器36(例如内燃机、二次电池、燃料电池、动量充电器(例如制动充电(再生制动)等))来供给充电单元35。可选地或另外，可以经由外部燃料源(例如电气或流体管道)来供给充电单元35。

电子控制单元(下文中称为ECU)被可操作地连接到齿轮箱11、12，以便管理换档。在图3中，这由箭头A2指示。还与ECU可操作地连接的是车辆传感器37和通信单元38。鉴于上文公开的一个或多个单独单元可以是可选的，电子控制系统30可以被不同地配置。

车辆传感器37适于向ECU提供关于例如车辆状态、周围环境、车辆位置以及其它车辆的位置的数据。这些数据可以用于确定ECU在顺序换档时应该选择同时换档或者相反的适当时间或场景，或者确定ECU是否应该在同时换档与顺序换档之间进行选择。这些数据还可以用于确定触发同时换档或顺序换档的一种或多种场景。

车辆传感器37可以是从以下项中选出的一个或多个：转向传感器(例如组合传感器转向扭矩)、HVAC传感器、节气门位置传感器、传动装置传感器、制动器位置传感器、大灯射程传感器、转向角传感器、底盘高度传感器、制动器磨损传感器、后视镜传感器、被动轮速度传感器、加速踏板角度传感器、十字路口交通警报，雷达(例如前或后雷达、前或后激光雷达)、轮胎压力传感器、碰撞传感器、行人警告红外传感器、前方物体雷达、睡意传感器、ASCD、前方物体摄像机、夜视仪、车道偏离传感器、能量存储监控单元、GPS、DGPS，基于802.11p的传感器、LIDAR、前摄像机、后摄像机、侧摄像机、车轮编码器、车载单元、电子地图、超声波传感器、陀螺仪、传动装置传感器、冷却剂传感器、氧传感器、质量或叶片气流传感器、速度传感器、EGR位置传感器、发动机机油和温度传感器等。

通信单元38被布置成提供与诸如主干网服务器、车辆对车辆通信、重型车辆网络通信等的第三方通信的能力。该通信单元可以经由GSM/GPRS通信、Wi-Fi、蓝牙、拨号、DSL、宽带、FR-ID、802.11b、802.11a/g、802.11n、UWB(射频)、蜂窝网络(例如3G、4G、5G等)等操作。

图4示出了车辆1包括第一驱动轮轴10和第二驱动轮轴20的实施例。与图2中的实施例相比，图4的车辆1具有两个轮轴，每一个轮轴均被可操作地连接到推进单元。驱动装置5包括第一驱动轮轴10和第二驱动轮轴20，第一驱动轮轴10和第二驱动轮轴20各自与第一轮15、16和第二轮25、26相关联。每一个驱动轮轴10、20包括齿轮箱11、21和推进单元12、22。齿轮箱11、21可以是行星齿轮传动装置或标准步进式齿轮传动装置。推进单元12、22在这种情况下是电动马达。因此，每一个驱动轮轴10、20与其自身的推进单元12、22相关联，推进单元12、22的输出动力经由与当前驱动轮轴10、20相关联的相应齿轮箱11、21被引导至驱动轮轴10、20。还设置有例如上文公开的电子控制系统30。

参考图4，驱动装置5允许车辆1由推进单元12、22同时或单独驱动。驱动装置5还能够实现：换档功能之间的自动选择；在第一驱动轮轴和第二驱动轮轴上同时换档或顺序换档。在实际中，驱动装置5能够促进齿轮箱同时换档或顺序换档。

顺序换档使得驱动装置5能够一次在一个齿轮箱上进行换档。因此，车辆1可以处于顺序换档模式。可选地，当顺序换档时，第一推进单元12能够被操作成随着在另一个驱动轮轴(即第二驱动轮轴20)上改变档位而在第一驱动轮轴10上产生推进扭矩。这将平衡当在第二齿轮箱21上换档时第二驱动轮轴20上的扭矩损失，并且为驾驶员提供平稳舒适的齿轮传动。以类似的方式，第二推进单元22能够被操作成随着在第一齿轮箱11上改变档位而在第二驱动轮轴20上产生推进扭矩。顺序地执行这些操作，并且这些操作使得车辆1能够在换档期间以平稳且舒适的方式被推进。档位可以按照顺序向上、向下、空档到档位或档位到空档、向前或向后地切换。

与上文公开的顺序换档相比，驱动装置5还能够实现同时换档。在同时换档期间，同时切换第一齿轮箱11和第二齿轮箱21的档位。当同时切换档位时，施加在驱动轮轴10、20上的推进扭矩将被同时施加并且将以与顺序换档不同的方式影响车辆1。仅作为示例，随着推进扭矩被同时施加在两个驱动轮轴10、20上，可以感觉到车辆急动。档位可以按照顺序向上、向下、空档到档位或档位到空档、向前或向后地切换。

驱动装置5能够实现这两个换档原理之间的自动选择，并因此实现可以同时换档和顺序换档的驱动装置。同时换档与顺序换档之间的选择可以基于一个或多个参数。这样的一个或多个参数可以由一个或多个传感器提供，例如车辆传感器37(图2中示出)。

图5示出了具有驱动装置5的车辆1，该驱动装置5包括第一驱动轮轴10、第二驱动轮轴20和第三驱动轮轴30，第一驱动轮轴10、第二驱动轮轴20和第三驱动轮轴30各自与第一轮和第二轮15、16、25、26、35、36相关联。驱动轮轴10、20、30中的每一个均包括齿轮箱11、21、31和推进单元12、22、32。所述齿轮箱可以是行星齿轮传动装置或标准步进式齿轮传动装置。在这种情况下，推进单元12、22、32是电动马达。因此，驱动轮轴10、20、30中的每一个都与其自身的推进单元12、22、32相关联，推进单元12、22、32的输出动力经由相应的齿轮箱11、21、31被引导到驱动轮轴10、20、30。还提供了如上文所公开的电子控制系统30。

与上文公开的其它实施例一样，驱动装置5允许车辆1由所有推进单元12、22、32同时、单独或成对地驱动。驱动装置5还能够实现：换档功能之间的自动选择；在驱动轮轴上同时换档或顺序换档。在实际中，驱动装置5能够促进齿轮箱同时换档或顺序换档。在所示的实施例中，车辆1包括三个驱动轮轴。当具有多于两个的驱动轮轴(例如图5中所示的三个驱动轮轴)时，可以执行同时换档和顺序换档。

仅作为示例，可以成对地执行换档，即，一次在两个驱动轮轴上进行换档，并且按照顺序在此之后或之前在其余的驱动轮轴上进行换档。第二驱动轮轴20和第三驱动轮轴30可以被选择用于同时换档，而第一驱动轮轴10可以被选择用于顺序换档，即，在第二驱动轮轴20和第三驱动轮轴30的同时换档之前或之后进行顺序换档。因此，驱动装置5能够实现可以在不同的场景或情形之间选择的各种各样的换档，以从车辆1获得最佳性能。

图6示出了铰接式车辆2，其包括第一车身3和第二车身4。第三车身4'由虚线示出，以仅用于说明铰接式车辆2可以是单铰接式车辆、双铰接式车辆或多铰接式车辆。车身3、4、4'中的一个或多个可以设置有如本文中所公开的驱动装置5。仅作为示例，第一车身3设置有如关于图5所公开的驱动装置，而第二车身4和第三车身4'设置有如关于图4所公开的驱动装置。应该注意的是，所述驱动装置可以设置有其自身的电子控制系统或者具有一个电子控制系统。在图6中，车辆1具有主电子控制系统30，并且每一个车身具有从电子控制系统30'、30”。主从电子控制系统30、30'、30”可以是相同的但被不同地控制，或者它们可以彼此不同。在实际中，如果主电子控制系统在ECU和处理能力方面是更先进的系统，则可以是有利的。每一个电子控制系统30、30'、30”通过电缆或无线连接而连接，以实现它们之间的数据通信。根据一个方面，本文中公开的驱动装置可以设置有多个驱动轮轴。因此，诸如铰接式车辆(例如双铰接式车辆，如双铰接式公共汽车)的具有多个驱动轮轴的车辆可以从本发明中受益。因此还应注意的是，车辆可以包括一个或多个驱动装置。在第一车身3与第二车身4之间指示出了接合角ja。如果车辆是多铰接式车辆，则可以根据接合角或者一个或多个接合角来设定换档。接合角为180度或更小，并且在该范围的下限处由车辆转弯能力限制。通常，如果接合角为170度或更小，则可以执行顺序换档或同时换档。

仅作为示例，可以成对地执行换档，即，一次在两个齿轮箱上进行换档，并且按照顺序在此之后或之前在其余的齿轮箱中的一个或多个上进行换档。还可以选择一个车身3、4、4'来执行所有车身齿轮箱的同时换档，其中其它车身执行顺序换档。参考图6，车辆2的第一车身3可以被选择成执行顺序换档，而车辆2的第二车身4可以被选择成执行同时换档，或者反过来。还可以在车身水平上执行顺序换档，即，第一车身可以执行同时换档，按照顺序在此之后的是第二车身的同时换档。以这种方式，代替选择成对的齿轮箱来同步，可以使第一组齿轮箱执行同时换档，而可以使第二组齿轮箱执行顺序换档。同样地，可以使第一车身执行同时换档，而可以使第二车身执行顺序换档。顺序换档的变化非常多，并且上文公开的变化仅是以非限制性方式说明不同的可能变化。

仅作为示例，根据一个方面，当具有多个驱动轮轴时，可以使车辆执行顺序的同时换档，即，第一组齿轮箱执行同时换档并且第二组齿轮箱执行同时换档。对于铰接式车辆，这可以通过第一车身执行同时换档并且第二车身按照顺序在此之后执行同时换档来实施。对于双铰接式车辆，第一车身可以执行同时换档，按照顺序在此之后，第二车身执行同时换档，并且按照顺序在此之后，第三车身执行同时换档。

根据一个方面，本发明还涉及一种用于在车辆中进行换档的方法。将描述将更好地理解本公开的其它不同场景。如上所述，电气控制系统(例如上文所公开的电气控制系统30)可以用于确定或选择适当的场景或参数，所述适当的场景或参数可以用于触发对同时换档或顺序换档的选择，即，在至少在第一驱动轮轴和第二驱动轮轴上同时换档或顺序换档之间的自动选择。

图7示出了说明根据本发明的方法的非限制性实施例的示意性过程图。在步骤100中，可以选择用于换档的预设条件。例如，驾驶员可以在两种或更多种驾驶模式之间选择。仅作为示例，如果期望平稳的加速或减速，或者可选地期望平稳的扭矩输出，则可以选择顺序换档，这是“舒适模式”。如果期望快速换档，则可以选择同时换档，或者可以选择至少部分地同时换档，这样的模式可以是“快速模式”。第三可选模式可以是自动模式，在该自动模式中，ECU根据主导条件来确定适当的换档。

在步骤110中，从可用传感器和/或通信服务器接收数据输入，例如传感器输入。例如，车辆传感器可以将输出信号连续地通信到车辆的ECU和/或驱动装置的ECU或者可以搜索预设参数。

在步骤120中，ECU评估输入数据并确定数据输入是否与主导条件相对应或者表示主导条件。

如果为“否”，则在步骤130中，ECU不改变或不修改换档的方式，即，不改变换档模式。该方法可以连续地或以所选择的间隔间歇地重复。

如果为“是”，则在步骤140中，ECU启动用于换档的新规则，即，改变换档模式。

下面将公开不同的场景作为ECU可以如何在步骤120中操作以及可以如何执行换档模式选择的非限制性示例。

场景1

如果驾驶员施加连续增加的推进扭矩，则可以选择顺序换档。这将为驾驶员提供舒适且平稳的加速。不会记录到和/或感知到急动或可接受的急动。

场景2

如果驾驶员施加高水平的推进扭矩，即，使所施加的推进扭矩基本最大化或者使其为最大推进扭矩的至少50％(例如在低档位下)，然后将所施加的推进扭矩减小到大致为零，则可以假设驾驶员希望不再进一步增加推进扭矩。在这种情况下，ECU确定选择同时换档。同时换档在这种场景下将不会影响驾驶员的舒适性。由于基本不施加推进扭矩，所以将不会记录到和/或感知到急动或可接受的急动。

场景3

如果车辆处于静止位置，即，车辆速度为零，并且原始档位例如是空档，则可以选择同时换档。已经发现的是，从静止位置起，将不会记录到和/或感知到急动或可接受的急动。

场景4

如果驾驶员使用推进单元或制动器来制动，则可以选择顺序换档。一旦达到零速度，就可以选择同时换档，参见场景3。

由于车辆动力学原因，可以选择顺序换档。这可以提高车辆稳定性以及车辆在道路上的表现。被认为特别重要的传感器是转向角传感器、轮轴负载传感器(例如减震器中的压力)、环境传感器(例如温度)、以及道路和轮胎摩擦传感器。

场景5

如果车辆在转弯时加速，例如当大于预定转向角转动时，则可以选择顺序换档。这可以通过平稳的换档并由此更平稳地施加推进扭矩来防止车辆失去对路面的抓力。

场景6

如果车辆在转弯时加速，例如，如果已经根据轮胎摩擦的角度确定道路状况不太有利，则可以促使顺序换档。可负面影响轮胎摩擦的不太有利的道路状况可能是由于例如道路上的冰、雪、碎石、油或水。因此可以选择顺序换档。这可以通过平稳的换档并由此更平稳地施加推进扭矩而防止车辆失去对路面的抓力。

场景7

如果车辆正在“环保滚动(eco-rolling)”，即自由滚动，那么，如果驾驶员在水平道路上驾驶或者如果不优先考虑速度或加速度，则可以选择顺序换档。如果车辆以预定的车辆速度自由滚动并且预测到车辆将加速或者例如基于提供给ECU的来自传感器的信息而将在短时间内施加相对高的推进扭矩，则可以选择同时换档。

驱动装置可以以这种方式根据优先参数在同时换档或顺序换档之间进行选择。仅作为示例，如果优先考虑平稳加速或平稳推进扭矩，则选择顺序换档。如果优先考虑速度，则可以选择同时换档。

图8示出了由本文中公开的驱动装置执行的换档的示意性过程图。

在步骤200中，ECU例如基于图7的步骤120中的输入数据来选择顺序换档。

在步骤210中，ECU确定齿轮箱应该被换档的顺序。例如，如果驱动装置包括第一齿轮箱、第二齿轮箱和第三齿轮箱，则可以基于输入数据(例如基于来自至少一个传感器的输入)来确定相应齿轮箱换档的顺序。仅作为示例，齿轮箱可以被管理成依次换档。第一齿轮箱首先换档，第二齿轮箱第二个换档，并且依此类推。齿轮箱可以被管理成以相反顺序换档；第n齿轮箱首先切换，第n-1齿轮箱第二个切换，并且第一齿轮箱最后切换，即，如果驱动装置包括三个齿轮箱，则第一齿轮箱第n-2个切换。如可以收集的，齿轮箱可以被管理成以从第一齿轮箱、最后一个齿轮箱或其中间的任何齿轮箱开始的传播模式换档，例如从上述示例中的第二齿轮箱开始。

可选地，齿轮箱可以成对地换档。再次参考上面的示例，如果驱动装置包括第一齿轮箱、第二齿轮箱和第三齿轮箱，则齿轮箱可以以2+1顺序或1+2顺序换档。因此，齿轮箱可以在使至少两个齿轮箱同时换档的同时顺序换档，例如，像(n+1)+1或1+(n+1)的顺序，其中n＝1、2、3、4、5、6、7、8或更多。从上文可以理解，可以选择用于顺序换档的大致任何顺序。

如上所述，可以基于输入数据(例如基于来自至少一个传感器的输入)来确定相应齿轮箱换档的顺序。

应该理解，本发明不限于上述的和附图中示出的实施例；而是，技术人员将认识到可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。仅作为示例，代替具有如上所述的行星齿轮传动装置或标准步进式传动装置，可以使用允许控制换档的其它类型的传动装置。

Claims (16)

1.一种用于车辆的驱动装置，所述驱动装置（5）至少包括第一驱动轮轴（10），所述第一驱动轮轴（10）被可操作地连接到第一齿轮箱（11）和第一推进单元（12），所述驱动装置（5）还包括第二齿轮箱（21）和第二推进单元（22），所述第二齿轮箱（21）和所述第二推进单元（22）被可操作地连接到所述第一驱动轮轴（10），所述驱动装置（5）还包括至少一个电子控制单元，所述电子控制单元适于管理所述第一齿轮箱（11）和所述第二齿轮箱（21）的齿轮传动，

其特征在于

- 所述驱动装置包括至少一个传感器（37），并且所述电子控制单元被可操作地连接到所述至少一个传感器（37），

- 所述至少一个传感器（37）适于检测用于同时换档的主导条件或用于顺序换档的主导条件，

- 所述电子控制单元被配置成：如果检测到所述用于同时换档的主导条件，则自动选择在所述第一齿轮箱（11）和所述第二齿轮箱（21）上同时换档，

- 所述电子控制单元被配置成：如果检测到所述用于顺序换档的主导条件，则自动选择在所述第一齿轮箱（11）和所述第二齿轮箱（21）上顺序换档，

其中，所述用于同时换档的主导条件是以下条件中的一个或多个：

- 车辆正在自由滚动；

- 在低速档上施加高推进扭矩，并且随后不施加推进扭矩；以及

- 车辆处于静止位置，并且

其中，所述用于顺序换档的主导条件是以下条件中的一个或多个：

- 车辆正在转弯，并且施加推进扭矩；

- 车辆传感器表明轮胎摩擦低于预定值或阈值水平；

- 车辆正在加速；以及

- 车辆正在减速。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其中，所述第二齿轮箱（21）和所述第二推进单元（22）被可操作地连接到第二驱动轮轴（20）。

3.根据权利要求1-2中的任一项所述的驱动装置，其中，所述第一齿轮箱（11）和所述第二齿轮箱（21）是步进式传动齿轮箱。

4.根据权利要求1-2中的任一项所述的驱动装置，其中，所述第一推进单元（12）和所述第二推进单元（22）是电动马达。

5.根据权利要求1-2中的任一项所述的驱动装置，其中，所述驱动装置至少包括第三驱动轮轴（30），所述第三驱动轮轴被可操作地连接到第三齿轮箱（31）和第三推进单元（32）。

6.根据权利要求5所述的驱动装置，其中，所述电子控制单元被配置成至少在所述第一齿轮箱（11）和所述第二齿轮箱（21）上同时换档，并且按照顺序在此之后在所述第三齿轮箱（31）上换档。

7.根据权利要求5所述的驱动装置，其中，所述电子控制单元被配置成在所述第三齿轮箱（31）上换档，并且按照顺序在此之后在所述第一齿轮箱（11）和所述第二齿轮箱（21）上同时换档。

8.根据权利要求5所述的驱动装置，其中，所述电子控制单元被配置成选择性地在一对齿轮箱上同时换档。

9.根据权利要求1所述的驱动装置，其中，所述用于同时换档的主导条件和所述用于顺序换档的主导条件是基于以下条件中的一个或多个：加速度、减速度、车辆速度、所施加的推进扭矩的量、档位状态、周围环境条件、转向角、接合角、所施加的制动扭矩的量。

10.根据权利要求1所述的驱动装置，其中，所述至少一个传感器是从下列中选出的一个或多个：雷达、摄像机、GPS装置、温度传感器、倾斜传感器、加速度计、陀螺仪、自动驾驶车辆驱动传感器、转向传感器、HVAC传感器、节气门位置传感器、传动装置传感器、制动器位置传感器、大灯射程传感器、底盘高度传感器、制动器磨损传感器、后视镜传感器、加速踏板角度传感器、十字路口交通警报、轮胎压力传感器、碰撞传感器、行人警告红外传感器、睡意传感器、车道偏离传感器、能量存储监控单元、基于802.11p的传感器、车轮编码器、超声波传感器、冷却剂传感器、氧传感器、速度传感器、EGR位置传感器。

11.根据权利要求1-2中的任一项所述的驱动装置，其中，所述用于同时换档的主导条件和所述用于顺序换档的主导条件被确定为在预定的时间量内施加在所述车辆上的条件。

12.根据权利要求11所述的驱动装置，其中，所述预定的时间量为10秒、5秒或3秒。

13.根据权利要求2所述的驱动装置，其中，所述第一驱动轮轴（10）是前转向轮轴，并且所述第二驱动轮轴（20）是第一后轮轴。

14.根据权利要求13所述的驱动装置，其中，如果所述驱动装置包括附加的第三驱动轮轴（30），则所述第三驱动轮轴（30）是第二后轮轴。

15.根据权利要求2所述的驱动装置，其中，至少所述第一驱动轮轴（10）和所述第二驱动轮轴（20）是平行的驱动轮轴。

16.根据权利要求2所述的驱动装置，其中，至少所述第一驱动轮轴（10）和所述第二驱动轮轴（20）各自被可操作地连接到第一轮（15，16）和第二轮（25，26）。

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