CN202029841U - 一种电动汽车换挡同步控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电动汽车换挡同步控制系统，包括整车控制器(1)、变速箱输入轴转速传感器(2)、三挡变速箱总成(3)、离合器总成(4)、驱动电机总成(5)、驱动电机控制器(6)、离合器电机控制器(7)、离合电机分离机构(8)、离合器分离/结合信号开关(9)、电子油门踏板(10)，本实用新型是在电动汽车离合器操纵机构中设计了离合电机分离机构，同时在三挡变速箱上装配一转速传感器，当变速箱换挡完成后，通过驱动电机控制器与整车控制器同步追踪控制，实现驱动电机与变速箱输入轴转速同步后离合器的自动结合，形成一种电动汽车换挡同步控制系统，一)降低车辆驾驶员体能消耗，二)减少离合器相对运动摩擦，提高离合器的使用寿命，保证动力的连续平稳传递，实现车辆乘坐舒适性，该技术运用可替代双向离合器，降低车辆成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源电动汽车领域，尤其是关于一种电动汽车换挡同步控制系统。
背景技术
在现有电动汽车中，由于车辆驱动电机具有低速恒扭矩、高转速(可达10000转/分钟甚至更高转速)恒功率特性，故一些电动汽车只采用固定速比，车辆行驶时无需进行挡位切换，但其要满足车辆的爬坡能力及最高车速的要求，只能通过“大马拉小车”动力匹配方式来解决问题，造成资源浪费，车辆成本提高，且不能实现电驱系统高效运行。
一些电动汽车虽匹配了变速箱，为满足车辆变速箱换挡时工作平顺的需要，其动力传动系统中装配了离合器，但依然采用传动燃油汽车离合器操纵模式，车辆换挡时动力切断/结合带来的行驶冲击，影响车辆的乘坐舒适性，同时离合器结合时摩擦片相对运动摩擦(离合器主要磨损源)，降低了离合器的使用寿命。
发明内容
一种电动汽车换挡同步控制系统，包括整车控制器(1)、变速箱输入轴转速传感器(2)、三挡变速箱总成(3)、离合器总成(4)、驱动电机总成(5)、驱动电机控制器(6)离合器电机控制器(7)、离合电机分离机构(8)、离合器分离/结合信号开关(9)、电子油门踏板(10)；整车控制器(1)与变速箱输入轴转速传感器(2)、驱动电机控制器(6)、离合电机控制器(7)、离合器分离/结合信号开关(9)、电子油门踏板(10)相接，三挡变速箱总成(3)与变速箱输入轴转速传感器(2)、离合器总成(4)、驱动电机总成(5)连接，驱动电机控制器(6)与驱动电机总成(5)连接，离合电机分离机构(8)与离合电机控制器(7)、离合器总成(4)连接。
所述驱动电机为直流无刷或永磁同步电机。
所述驱动电机控制器为DSP/IGBT处理器。
所述离合器电机为直流有刷电机，型号为1070246LP。
整车控制器控制芯片为TMS32。
所述电子油门踏板为主辅两组输出式滑动变阻器，型号为6PV312000。
当电动汽车行驶过程中，为了适应不断变化的行驶条件，变速器需要换用不同挡位工作，车辆换挡是通过装配的换挡同步器使新挡位啮合副的圆周速度相同或相近而进入啮合，整车控制器接会收到离合器结合信号(DC12V地线悬空或CAN指令)并通过CAN发送驱动电机控制器由转矩控制模式进入转速控制模式状态指令，使驱动电机转速追踪变速箱输入轴转速(通过接收整车控制器CAN)，此时电子油门踏板响应无效，电机控制器转化为转速闭环控制，0.3-0.5S内实现两者转速差为0～200转/分钟范围时，整车控制器通过CAN将离合器结合指令发送给离合电动控制器，实现离合电机反向转动控制实现离合器的结合，当离合器位置传感器输出电压数值Umax＝0.9±0.15V时，离合电机停止工作，离合器完全复位，整车控制器通过CAN发送转矩模式指令给驱动电机控制器，电机控制器恢复为转矩控制模式，驾驶员控制的电子油门输出响应恢复，此时完成了电动汽车换挡同步控制。
本实用新型利用电机空载转速响应快这一特点，在电动汽车离合器操纵机构中设计了离合电机分离机构，同时在三挡变速箱上装配一转速传感器，当变速箱换挡完成后，通过驱动电机控制器与整车控制器同步追踪控制，实现驱动电机转速与变速箱输入轴转速同步后完成离合器的结合，从而形成一种电动汽车换挡同步控制系统。
有益效果
本实用新型在在电动汽车传动系统中采用离合电机分离机构，驱动电机控制器、离合电机控制及整车控制器通过CAN网络结构传送信息，实现离合器的自动分离及结合，减少了车辆驾驶员体能消耗，提高车辆的驾驶舒适性及方便性，同时在离合器结合前完成了驱动电机转速与变速箱输入轴转速同步，大大减少了离合器片相对运动摩擦，一方面大大提高了离合器的使用寿命，另一方面保证了动力的连续平稳传递，减少了换挡时动力切断/结合带来的车辆行驶时的冲击，极大提高了车辆乘坐舒适性，该技术的运用可替代双向离合器，降低车辆成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型的一种结构示意图。
图2为本实用新型的一种电气结构示意图。
图3为动力传动结构示意图。
在图1中，(1)为整车控制器，(2)为变速箱输入轴转速传感器，(3)为三挡变速箱总成，(4)为离合器总成，(5)为驱动电机总成，(6)为驱动电机控制器，(7)为离合器电机控制器，(8)为离合电机分离机构，离合器分离/结合信号开关(9)、电子油门踏板(10)。
在图2中，(1)为整车控制器，(10)为电子油门踏板，(2)为变速箱输入轴转速传感器，(11)为离合器电机，(5)为驱动电机总成，(6)为驱动电机控制器，(7)为离合器电机控制器，(12)为离合器位置传感器，(13)为离合器分离/结合信号开关。
在图3中，(14)为驱动电机输入轴，(15)为离合器摩擦片，(16)为离合器压盘，(17)为直接挡同步器，(18)为一、二挡同步器，(19)为变速箱输出轴，(20)为变速箱输入轴，(21)为常啮合齿轮副，(22)为中间轴，(2)为变速箱输入轴转速传感器，(23)为一挡齿轮副，(24)为二挡齿轮副。
具体实施方式
如图1所示，电动汽车换挡同步控制系统由整车控制器(1)、变速箱输入轴转速传感器(2)、三挡变速箱总成(3)、离合器总成(4)、驱动电机总成(5)、驱动电机控制器(6)、离合电机控制器(7)、离合电机分离机构(8)、离合器分离/结合信号开关(9)、电子油门踏板(10)组成；整车控制器(1)与变速箱输入轴转速传感器(2)、驱动电机控制器(6)、离合电机控制器(7)、离合器分离/结合信号开关(9)、电子油门踏板(10)相接，三挡变速箱总成(3)与变速箱输入轴转速传感器(2)、离合器总成(4)、驱动电机总成(5)连接，驱动电机控制器(6) 与驱动电机总成(5)连接，离合电机分离机构(8)与离合电机控制器(7)、离合器总成(4)连接。
如图2所示，整车控制器(1)、离合电机(11)、驱动电机控制器(6)、离合电机控制器(7)为直流电12V工作电源，驱动电机控制器动力电源额定电压为直流电144V，驱动电机为三相逆变电流，整车控制器(1)与驱动电机控制器(6)、离合器电机控制器(7)之间实现CAN网络信息传输，离合器分离/结合信号开关(13)闭合时，整车控制器(1)接收到直流12V电源接地信号后发送给离合器分离CAN指令给离合电机控制器(7)，离合电机12V直流电正向导通，离合电机(4)正向转动，推动离合器分离，当离合器电机控制器(7)接收到离合器位置传感器输出电压数值Umin＞4.5V，其通过电流闭环控制保持电机位置不变，同时整车控制器(1)对电子油门踏板(10)无响应输出，当离合器分离/结合信号开关(13)断开时，直流12V电源接地信号悬空，整车控制器(1)通过CAN发送转速闭环控制模式指令给驱动电机控制器(6)，后者依据整车控制器收集到的变速箱输入轴转速传感器(2)转速信号对变速箱输入轴转速进行同步追踪，当0.3-0.5S内实现两者转速差为0～200转/分钟范围时，离合电机12V直流电反向导通，离合电机(11)反向转动，当离合器电机控制器(7)接收到离合器位置传感器(12)输出电压数值Umax＝0.9±0.15V时，离合电机停止工作，离合器复位，驱动电机控制器(6)恢复转矩开环控制模式，电子油门踏板(2)响应恢复，此时换挡同步控制完成。
如图3所示，离合器摩擦片(15)与驱动电机输入轴(14)、离合器压盘(16)通过摩擦力矩实现驱动力矩的传递、离合器摩擦片(15)通过花键与三档变速箱输入轴(20)连接，三档变速箱总成由变速箱输入轴(20)、常啮合齿轮副(21)、中间轴(22)、一挡齿轮副(23)或二挡齿轮副(24)、直接挡同步器(17)或一、二挡同步器(18)及变速箱输出轴(19)实现动力传递，由于变速箱输入轴(20)周围空间的限制(前端装有分离轴承及分离拨叉)，我们利用变速箱输入轴(20)与中间轴(22)转速比为常啮合齿轮副(21)对应齿数比的倒数固定值，将变速箱输入轴转速传感器固定在中间轴齿轮端面上方，变速箱输入轴转速传感器(2)感应端面与中间轴齿轮端面间隙为0.1～1.5mm，其转速脉冲信号输入到控制模块中，控制模块算出对应变速箱输入轴转速；当车辆行驶过程中，变速箱挡位需从原用挡位切换至新挡位时，离合器分离机构推动离合器压盘(16)，使离合器摩擦片(15)与驱动电机输入轴(14)及离合器压盘分离(16)，驱动电机扭矩输出被切断，一、二挡同步器(18)从一原用挡位齿轮副中退出啮合，与新挡位齿轮副啮合后，驱动电机控制器根据变速箱输入轴转速实施同步追踪，实现电机输入轴(20)转速与变速箱输入轴(22)转速及离合器摩擦片(15)转速同步后，离合器压盘(16)才复位，离合器摩擦片(2)通过摩擦力矩将驱动电机扭矩传给变速箱输入轴(20)，依次通过常啮合齿轮(21)、中间轴(22)、挡位齿轮(一挡齿轮副(23)或二挡齿轮副(24))、一、二挡同步器(18)或直接挡同步器(17)到变速箱输出轴(19)，最终实现车辆正常行驶。
[0024] 所述三挡变速箱为机械、三轴式变速箱，包括一对常啮合齿轮、两对挡位齿轮，即一、 二挡及直接挡共三个前进挡位。所述变速箱输入轴转速传感器固定在中间轴齿轮端面上方。所述变速箱输入轴转速传感器为电磁式转速传感器，型号为900.9.0288.02。
Claims (6)
1.一种电动汽车换挡同步控制系统，包括整车控制器(1)、变速箱输入轴转速传感器(2)、三挡变速箱总成(3)、离合器总成(4)、驱动电机总成(5)、驱动电机控制器(6)、离合电机控制器(7)、离合电机分离机构(8)、离合器分离/结合信号开关(9)、电子油门踏板(10)，其特征在于，所述整车控制器(1)与变速箱输入轴转速传感器(2)、驱动电机控制器(6)、离合电机控制器(7)、离合器分离/结合信号开关(9)、电子油门踏板(10)相接。
2.根据权利要求1所述的电动汽车换挡同步控制系统，其特征在于，三挡变速箱总成(3)与变速箱输入轴转速传感器(2)、离合器总成(4)、驱动电机总成(5)连接，驱动电机控制器(6)与驱动电机总成(5)连接，离合电机分离机构(8)与离合电机控制器(7)、离合器总成(4)连接。
3.根据权利要求2所述的电动汽车换挡同步控制系统，其特征在于，所述三挡变速箱为机械、三轴式变速箱，包括一对常啮合齿轮、两对挡位齿轮，即一、二挡及直接挡共三个前进挡位。
4.根据权利要求2所述的电动汽车换挡同步控制系统，其特征在于，所述变速箱输入轴转速传感器固定在中间轴齿轮端面上方。
5.根据权利要求1所述的电动汽车换挡同步控制系统，其特征在于，所述变速箱输入轴转速传感器为电磁式转速传感器，型号为900.9.0288.02。
6.根据权利要求1所述的电动汽车换挡同步控制系统，其特征在于，所述电子油门踏板为主辅两组输出式滑动变组器，型号为6PV312000。
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| CN106218386A (zh) * | 2016-09-21 | 2016-12-14 | 上海瑞昱荣科新能源汽车有限公司 | 纯电动汽车用的动力总成装置 |
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