CN102345731A

CN102345731A - 一种电动汽车用机械式变速器自动换挡系统

Info

Publication number: CN102345731A
Application number: CN2011102743240A
Authority: CN
Inventors: 仇斌; 陈全世; 江发潮; 朱家琏
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2012-02-08

Abstract

本发明公开了属于自动换挡技术范围的一种电动汽车用机械式变速器自动换挡系统。在驱动电机和驱动桥之间串联离合器与变速器，在离合器上加装离合器位置传感器LHW及其控制机构，变速器改为自动机械式变速器AMT，在驱动桥附近安装车速传感器，电机ECU和电动汽车用机械式自动变速器ECU连接。自动机械式变速器ECU接受各传感器传来的车辆运行状态信号，输出各执行机构电磁阀的控制信号，以及各种相关的显示信号，控制选挡机构、推挡机构、离合器控制机构和电机，实现自动换挡。从而改善换挡性能、提高车辆动力性和经济性；缩短离合器的接合时间可延长离合器的使用寿命；降低接合过程的冲击度可提高乘座舒适性。

Description

一种电动汽车用机械式变速器自动换挡系统

技术领域

本发明属于自动换挡技术范围，特别涉及一种电动汽车用机械式变速器自动换挡系统。

背景技术

电动汽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之一。电动汽车对驱动电机性能有较高要求，要求电机在恒转矩区提供较高瞬时转矩，在恒功率区提供较高运行速度，这样才能满足车辆的最高车速、爬坡和加速等整车性能的要求。然而，在电动汽车上一般都采用一级固定速比减速器，这样使得电动汽车仅有一个挡位，电动汽车电机常工作在低效率区，既浪费电能而使续驶里程减少，又提高了对牵引电机的要求。如果在电动汽车上采用多挡变速器，则可以充分发挥电动汽车的优越性，降低电动汽车对动力电池和牵引电机要求。

手动变速器换挡操纵复杂以及换挡过程中需要切断动力源影响电动汽车的驾驶性能和舒适性。自动变速是车辆变速发展趋势，自动变速器相对手动变速器具有较高整车的安全性、舒适性等。自动机械式变速器(Automated Mechanicaltransmission，AMT)是在原有手动变速器的结构上加装电脑控制的自动换挡操作机构，取代原来人工操作档动作，实现机械式变速器的电控自动换挡，不仅能适时地根据车况、路况和驾驶员的主观愿意自动换挡，降低劳动强度，确保行车安全，而且有良好的节油效果；此外，当变速器安装位置远离驾驶员操作位置的情况下，要实现远距离手动操作，还可简化操纵传动机构的复杂性。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车用机械式变速器自动换挡系统，其特征在于，在驱动电机和驱动桥之间串联离合器与变速器，在离合器上加装离合器位置传感器LHW及其控制机构，变速器改为自动机械式变速器AMT，在驱动桥附近安装车速传感器，电机ECU(电子控制单元)和电动汽车用机械式自动变速器ECU连接，并且机械式自动变速器ECU分别和离合器位置传感器LHW及其控制机构、车速传感器VSS及自动机械式变速器AMT连接。

所述自动机械式变速器ECU控制选挡机构、推挡机构、离合器控制机构和电机，自动机械式变速器ECU接受油门位置传感器TPS、离合器位置传感器LHW、选挡位置传感器、推挡位置传感器、车速传感器VSS、电机信号、点火开关以及制动开关传来的信号；为了实现自动换挡，电子控制单元还要输出各执行机构电磁阀的控制信号，以及各种相关的显示信号。

所述自动机械式变速器ECU中存储着最佳换挡规律，自动机械式变速器需要根据车辆运行状态、道路状况及驾驶员意图确定变速器最佳挡位，并通过对换挡执行机构的自动控制，完成换挡过程的控制，在换挡过程中，还需要保证离合器按照理想的规律结合和分离，从而改善换挡性能、提高车辆动力性和经济性、延长离合器的使用寿命；缩短离合器的接合时间可延长离合器的使用寿命；降低接合过程的冲击度可提高乘座舒适性。

本发明的有益效果是在原有手动变速器的结构上加装电脑控制的自动换挡操作机构，取代原来人工操作档动作，实现机械式变速器的电控自动换挡，不仅能适时地根据车况、路况和驾驶员的主观愿意自动换挡，降低劳动强度，确保行车安全，而且有良好的节油效果；此外，当变速器安装位置远离驾驶员操作位置的情况下，要实现远距离手动操作，还可简化操纵传动机构的复杂性。

附图说明

图1为机械式变速器自动换挡系统示意图。

具体实施方式

本发明提供一种电动汽车用机械式变速器自动换挡系统。下面结合附图予以说明。

在图1所示的机械式变速器自动换挡系统示意图中，在驱动电机和驱动桥之间串联离合器与变速器，在离合器上加装离合器位置传感器LHW及其控制机构，变速器改为自动机械式变速器AMT，在驱动桥附近安装车速传感器VSS，电机ECU(电子控制单元)和电动汽车用机械式自动变速器ECU连接，并且机械式自动变速器ECU分别和离合器位置传感器LHW及其控制机构、车速传感器VSS及自动机械式变速器AMT连接。

图1所示系统的原理是通过自动机械式变速器ECU控制选挡机构、推挡机构、离合器控制机构和电机，自动机械式变速器ECU接受油门位置传感器TPS的油门开度信号、离合器位置传感器LHW、选挡位置传感器、推挡位置传感器、车速传感器VSS、电机信号、点火开关以及制动开关传来的信号；为了实现自动换挡，电子控制单元还要输出各执行机构电磁阀的控制信号，以及各种相关的显示信号。

电动汽车用AMT是通过其ECU控制选挡机构、推挡机构、离合器控制机构、电机。AMT的ECU接受油门位置传感器、离合器位置传感器、选挡位置传感器、推挡位置传感器、车速传感器、电机信号，以及点火开关、制动开关等传来的车辆运行状态信号。自动机械式变速器ECU还要根据车辆运行状态、道路状况及驾驶员意图确定变速器最佳挡位，输出各执行机构电磁阀的控制信号，以及各种相关的显示信号，对换挡执行机构的自动控制，完成换挡过程的控制，实现自动换挡。换挡规律的优劣直接影响了车辆的性能，为了保证最佳动力性或最佳经济性，就要求车辆按适当的换挡规律运行，最大程度的保证最佳换挡点，所述最佳换挡点包括最佳动力性换挡点和最佳经济性换挡点，其获得方法如下：

根据同一加速踏板开度下相邻两挡加速度相等的条件确定最佳动力性换挡点，即：

\frac{dv}{{dt}_{n}} = \frac{dv}{{dt}_{(n + 1)}}

可以求得相邻两挡的最佳动力性换挡点速度。

式中

——第n挡加速度；——第(n+1)挡加速度。

良好的燃料经济性，就要使变速器的传动比与车速和汽车行驶速度之间有如下关系：

i_{g} = 0.377 \frac{rn}{i_{0} v_{a}}

式中

i_g——变速器传动比； r——车轮半径；

v_a——车辆运动的相对速度，在无风时即汽车的行驶速度v，m/s；

n——驱动电机最高效率点转速；i₀——主减速器的传动比。

由于驱动电机具有零转速下输出大转矩的能力，因此在起步过程中的离合器可以直接结合，无需进行半联动滑摩控制，这是电动汽车用AMT优于内燃机车AMT的独特之处；但在换挡过程中，还需要控制离合器的接合规律，以避免产生较大的冲击和动载。通过试验确定相应的换挡过程离合器结合MAP图，从而确定换挡时的结合速度，保证离合器按照理想的规律结合和分离。从而改善换挡性能、提高车辆动力性和经济性、延长离合器的使用寿命。缩短离合器的接合时间可延长离合器的使用寿命；降低接合过程的冲击度可提高乘座舒适性。上述用于电动汽车的机械式变速器自动换挡系统，减轻了驾驶员劳动强度，提高了电动汽车的动力性和经济性。

Claims

1.一种电动汽车用机械式变速器自动换挡系统，其特征在于，在驱动电机和驱动桥之间串联离合器与变速器，在离合器上加装离合器位置传感器LHW及其控制机构，变速器改为自动机械式变速器AMT，在驱动桥附近安装车速传感器，电机ECU(电子控制单元)和电动汽车用机械式自动变速器ECU连接，并且机械式自动变速器ECU分别和离合器位置传感器LHW及其控制机构、车速传感器VSS及自动机械式变速器AMT连接。

2.根据权利要求1所述电动汽车用机械式变速器自动换挡系统，其特征在于，所述自动机械式变速器ECU控制选挡机构、推挡机构、离合器控制机构和电机，自动机械式变速器ECU接受油门位置传感器TPS、离合器位置传感器LHW、选挡位置传感器、推挡位置传感器、车速传感器VSS、电机信号、点火开关以及制动开关传来的车辆运行状态信号；自动机械式变速器ECU还要输出各执行机构电磁阀的控制信号，以及各种相关的显示信号对换挡执行机构的自动控制，实现自动换挡。

3.根据权利要求1所述电动汽车用机械式变速器自动换挡系统，其特征在于，所述自动机械式变速器ECU中存储着最佳换挡规律，自动机械式变速器需要根据车辆运行状态、道路状况及驾驶员意图确定变速器最佳挡位，并通过对换挡执行机构的自动控制，完成换挡过程的控制，在换挡过程中，还需要保证离合器按照理想的规律结合和分离，从而改善换挡性能、提高车辆动力性和经济性；缩短离合器的接合时间可延长离合器的使用寿命；降低接合过程的冲击度可提高乘座舒适性。