CN110712521A - 一种纯电动车用变速箱取力器系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种纯电动车用变速箱取力器系统及其控制方法，系统包括连接在一起的电机和变速箱，电机输出转速即变速箱输入转速，电机上有旋变接口并内置电机转速传感器，采集到的电机转速即变速箱输入转速，变速箱上设置输出轴转速传感器；电机转速传感器与输出轴转速传感器连接TCU；变速箱中间轴与变速箱输入轴常啮合，变速箱中间轴连接取力器，取力器上有取力器压力开关，取力器压力开关与TCU连接；取力器挂档通过内置的气缸使能，气缸进气受控于取力器进气电磁阀，取力器进气电磁阀的开闭受控于TCU发送的使能信号。TCU根据取力器压力开关、换挡手柄、脚刹以及手刹工作时产生的电信号控制取力动作。本发明能实现自动控制取力，降低了成本。

Description

一种纯电动车用变速箱取力器系统及其控制方法

技术领域

本发明属于新能源商用车领域，涉及一种纯电动车用变速箱取力器系统及其控制方法。

背景技术

随着新能源商用车的发展，从最早的物流车逐渐扩展到带有上装的环卫车、自卸车、矿用车，为满足上装的工作或货箱的翻倒，起初都是通过采用传统的人为机械操作，取力器机械本体复杂，需要增加保护装置，可靠性差，司机容易误操作，成本高。基于此问题，有的纯电系统则采用另外增加一台小电机来单独带动减速机或者油泵的方式，这样就需要多合一控制器增加上装控制口，这样系统的成本、重量大幅增加，整车空间布局限制较大。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中采用传统机械操作取力器可靠性差、成本高的问题，提供一种纯电动车用变速箱取力器系统及其控制方法，通过对驾驶室、变速箱、取力器输入和输出信号的采集，采用一整套高效、可靠的控制策略来实现自动控制取力器的目的，并根据整车的需求，取力器自动输出需要的扭矩和转速，达到保护变速箱以及整车上装的目的，取消了复杂的取力器保护装置，降低成本、减轻重量，更适合整车布置。

为实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种纯电动车用变速箱取力器系统，包括连接在一起的电机和变速箱，电机的输出转速即变速箱的输入转速，电机上有旋变接口并内置电机转速传感器，电机转速传感器采集到的电机转速即变速箱的输入转速，变速箱上设置输出轴转速传感器；电机转速传感器与输出轴转速传感器连接TCU；变速箱的中间轴与变速箱的输入轴常啮合，变速箱的中间轴连接取力器，取力器上有取力器压力开关，取力器压力开关与TCU连接；取力器的挂档通过内置的气缸使能，气缸的进气受控于取力器进气电磁阀，取力器进气电磁阀的开闭受控于TCU发送的使能信号；所述的TCU连接取力器压力开关、换挡手柄、脚刹以及手刹，TCU根据取力器压力开关、换挡手柄、脚刹以及手刹工作时产生的电信号控制取力动作。

作为优选，本发明纯电动车用变速箱取力器系统的一种实施例中，所述的电机和变速箱通过花键轴和法兰盘联接成为系统的动力组成部分。

作为优选，本发明纯电动车用变速箱取力器系统的一种实施例中，所述的取力器与变速箱之间采用后取力结构进行安装。

作为优选，本发明纯电动车用变速箱取力器系统的一种实施例中，当取力器挂上档位后，取力器压力开关为导通状态，给TCU输出一个电压信号。

作为优选，本发明纯电动车用变速箱取力器系统的一种实施例中，所述的TCU中设置有逻辑输入模块、逻辑判定模块以及逻辑输出模块。

本发明还公开了一种纯电动车用变速箱取力器系统的控制方法，包括以下步骤：

停车取力时，按下取力器控制开关，通过TCU判断车辆是否静止；通过TCU采集取力器压力开关、换挡手柄、脚刹以及手刹工作时产生的电信号；当TCU判读输入转速为0、输出转速为0、脚刹信号使能、手刹信号使能，当前档位为空挡，此时，由TCU的控制取力器进气电磁阀使能供电，取力器挂档；若取力器成功挂入档位，取力器压力开关即能够输出一个电压信号，使电机进入取力器模式，在取力器模式下电机使能，电机的转速、转矩根据整车要求输出；行车取力时，完成上述停车取力的所有操作后，使换挡手柄操作进入行使档位，根据行车过程中设定的是否允许整车换挡，通过TCU取力器压力开关、换挡手柄、脚刹以及手刹工作时产生的电信号，满足设定要求情况后，由TCU控制电机进入行车模式。

相较于现有技术，本发明具有如下的有益效果：

该变速箱取力器系统尤其适用于新能源商用车，将整车驾驶室里的取力器控制开关、换挡手柄、脚刹、手刹等通过硬线或CAN线接入变速箱控制器TCU，当它们工作时，都会产生相应的电信号输入给变速箱控制器TCU，作为取力器控制策略中逻辑判断的依据。此前取力器的控制完全采用的是传统的人为机械操作，可靠性差，司机容易误操作。本发明能够实际解决停车取力与行车取力过程中对取力器的自动控制，依托新能源商用车搭建的“电机+变速箱+取力器”控制系统，控制方法可以基于Matlab平台设计控制模块，包括三大模块：逻辑输入模块、逻辑判定模块和逻辑输出模块。采用平台化设计，能满足2-6档变速箱的使用需求，覆盖面广，能满足轻卡、中卡及重卡纯电动变速箱的使用需求，更加丰富纯电动商用车变速箱的产品功能性，应用范围更广，能满足客户对于纯电动商用车上装功能实现的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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例，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本发明变速箱取力器系统的结构示意图；

图2本发明控制方法的信号采集流向示意图；

附图中：1-电机；2-变速箱；3-电机转速传感器；4-输出轴转速传感器；5-TCU；6-取力器；7-取力器压力开关；8-取力器进气电磁阀；9-取力器控制开关；10-换挡手柄；11-脚刹；12-手刹。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，也都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明的纯电动车用变速箱取力器系统，电机1和变速箱2通过花键轴和法兰盘联接成为系统的动力组成部分。电机1的输出转速即变速箱2的输入转速，电机1上有旋变接口并内置电机转速传感器3，电机转速传感器3采集到的电机1转速即变速箱2的输入转速，变速箱2上设置输出轴转速传感器4。本发明的电机转速传感器3与输出轴转速传感器4连接TCU 5，TCU 5为变速箱控制器，变速箱2的中间轴与变速箱2的输入轴常啮合，变速箱2的中间轴连接取力器6，取力器6与变速箱2之间采用后取力结构进行安装。

取力器6上有取力器压力开关7，取力器压力开关7与TCU 5连接，当取力器6挂上档位后，取力器压力开关7为导通状态，给TCU 5输出一个电压信号。

取力器6的挂档通过内置的气缸使能，气缸的进气受控于取力器进气电磁阀8，取力器进气电磁阀8的开闭受控于TCU 5发送的使能信号。

TCU 5连接取力器控制开关9、换挡手柄10、脚刹11以及手刹12，TCU 5根据取力器压力开关7、换挡手柄10、脚刹11以及手刹12工作时产生的电信号控制取力动作。

本发明TCU 5中设置有逻辑输入模块、逻辑判定模块以及逻辑输出模块。

参见图2，本发明TCU 5中逻辑输入模块采集电机转速信号、变速箱转速信号、取力器压力开关信号、取力器控制开关信号、换挡手柄档位信号、手刹信号以及脚刹信号。

逻辑输入模块采集到的信号经过逻辑判定模块发送至逻辑输出模块。逻辑输出模块控制取力器电磁阀使能、电机使能、电机输出转矩范围以及电机输出扭矩范围。

在实际应用过程中，取力器的使用可分为停车取力和行车取力两种工作状态。因为“电机+变速箱”的结构与“发动机+离合器+变速箱”的结构其原理完全不一样，发动机一旦打着火就会一直转动，其动力的中断需要依靠离合器；而电机是可以静止的，当整车工作时电机才使能。因此，电机的工作可以分为行车模式和取力器模式，两种模式对于电机的转速、转矩的要求完全不一样。而本发明最主要的就是解决如何让电机能够安全可靠的进入取力器模式。

本发明纯电动车用变速箱取力器系统的控制方法，具体包括以下步骤：

当停车取力时，按下取力器控制开关9，通过TCU 5判断车辆是否静止；通过TCU 5采集取力器压力开关7、换挡手柄10、脚刹11以及手刹12工作时产生的电信号；当TCU 5判读输入转速为0、输出转速为0、脚刹信号使能、手刹信号使能，当前档位为空挡，此时由TCU5的控制取力器进气电磁阀8使能供电，取力器6挂档；若取力器6成功挂入档位，取力器压力开关7即能够输出一个电压信号，使电机1进入取力器模式，在取力器模式下，电机1使能，电机1的转速、转矩根据整车要求输出。在此过程中，逻辑输入模块中采集的信号，如果任何一个不满足要求，电机1都不会使能，安全可靠。

当行车取力时，完成上述停车取力的一系列操作后，换挡手柄10操作进入行使档位，整车开始行驶，可根据不同的车型，实现不同的功能要求：如行车过程中不允许整车换挡；行车过程中允许整车换挡，这些都是通过逻辑判定模块来实现。通过TCU 5采集取力器压力开关7、换挡手柄10、脚刹11以及手刹12工作时产生的电信号，满足设定要求情况后，由TCU5控制电机1进入行车模式，电机1的转速、转矩根据整车要求输出。

以上所述仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限定，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均会落入由权利要求划定的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种纯电动车用变速箱取力器系统，其特征在于：包括连接在一起的电机(1)和变速箱(2)，电机(1)的输出转速即变速箱(2)的输入转速，电机(1)上有旋变接口并内置电机转速传感器(3)，电机转速传感器(3)采集到的电机(1)转速即变速箱(2)的输入转速，变速箱(2)上设置输出轴转速传感器(4)；电机转速传感器(3)与输出轴转速传感器(4)连接TCU(5)；变速箱(2)的中间轴与变速箱(2)的输入轴常啮合，变速箱(2)的中间轴连接取力器(6)，取力器(6)上有取力器压力开关(7)，取力器压力开关(7)与TCU(5)连接；取力器(6)的挂档通过内置的气缸使能，气缸的进气受控于取力器进气电磁阀(8)，取力器进气电磁阀(8)的开闭受控于TCU(5)发送的使能信号；所述的TCU(5)连接取力器压力开关(7)、换挡手柄(10)、脚刹(11)以及手刹(12)，TCU(5)根据取力器压力开关(7)、换挡手柄(10)、脚刹(11)以及手刹(12)工作时产生的电信号控制取力动作。

2.根据权利要求1所述的纯电动车用变速箱取力器系统，其特征在于：所述的电机(1)和变速箱(2)通过花键轴和法兰盘联接成为系统的动力组成部分。

3.根据权利要求1所述的纯电动车用变速箱取力器系统，其特征在于：所述的取力器(6)与变速箱(2)之间采用后取力结构进行安装。

4.根据权利要求1所述的纯电动车用变速箱取力器系统，其特征在于：当取力器(6)挂上档位后，取力器压力开关(7)为导通状态，给TCU(5)输出一个电压信号。

5.根据权利要求1所述的纯电动车用变速箱取力器系统，其特征在于：所述的TCU(5)中设置有逻辑输入模块、逻辑判定模块以及逻辑输出模块。

6.一种基于权利要求1所述纯电动车用变速箱取力器系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：当停车取力时，按下取力器控制开关(9)，通过TCU(5)判断车辆是否静止；通过TCU(5)采集取力器压力开关(7)、换挡手柄(10)、脚刹(11)以及手刹(12)工作时产生的电信号；当TCU(5)判读输入转速为0、输出转速为0、脚刹信号使能、手刹信号使能，当前档位为空挡，此时，由TCU(5)的控制取力器进气电磁阀(8)使能供电，取力器(6)挂档；若取力器(6)成功挂入档位，取力器压力开关(7)即能够输出一个电压信号，使电机(1)进入取力器模式，在取力器模式下电机(1)使能，电机(1)的转速、转矩根据整车要求输出；当行车取力时，完成上述停车取力过程的所有操作后，使换挡手柄(10)操作进入行使档位，根据行车过程中设定的是否允许整车换挡，通过TCU(5)采集取力器压力开关(7)、换挡手柄(10)、脚刹(11)以及手刹(12)工作时产生的电信号，满足设定要求情况后，由TCU(5)控制电机(1)进入行车模式。

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