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CN108413025A - 一种自适应自动变速的变速箱控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种自适应自动变速的变速箱控制系统及其控制方法 Download PDF

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CN108413025A
CN108413025A CN201810170929.7A CN201810170929A CN108413025A CN 108413025 A CN108413025 A CN 108413025A CN 201810170929 A CN201810170929 A CN 201810170929A CN 108413025 A CN108413025 A CN 108413025A
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Shanghai Zhihui New Energy Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提出了一种自适应自动变速换档智能控制系统，包括主驱动电机、换档执行器、智能控制器和变速箱；主驱动电机和变速箱通过花键连接，换档执行器与变速箱连接，并由智能控制器控制换档执行器的换档操作；智能控制器包括：信息采集单元、逻辑处理单元、换档驱动电路和主电机驱动电路；车辆行驶数据、动力源数据、路况数据通过信息采集单元输入逻辑处理单元中，逻辑处理单元处理信息获得适合当前主驱动电机的目标档位；换档驱动电路连接换档执行器，换档驱动电路自适应地调节换档执行器内换档结合环运动到目标档位的位置；主电机驱动电路连接主驱动电机，主电机驱动电路根据目标档位自适应地控制主驱动电机转速配合换档结合环切换在目标档位。

Description

一种自适应自动变速的变速箱控制系统及其控制方法
技术领域
本发明属于车辆技术领域，涉及车辆换挡控制技术，尤其涉及一种自适应自动变速的变速箱控制系统及其控制方法。
背景技术
电动汽车越来越收到消费者青睐，且为了响应节能减排、绿色环保的国家环保政策，电动汽车的市场占有率逐步提升。变速箱是车辆传动系统中的重要组成部分，其性能直接影响到传动系统的性能以及车辆行驶的驾驶体验和安全性能。
原有燃油车辆的变速器系统可以被归类为手动变速器系统和自动变速器系统。在经典的手动变速器系统中，换挡拉杆被直接连接至变速器从而使驾驶员直接操纵变速器。在自动变速器系统中，当驾驶员在拉档顺序P、R、N和D档位置操纵换挡拉杆时，变速器被自动操作从而执行换挡。通过自动变速器进行换挡的过程包括动力原转矩卸载、变速器调速、换入目标档位和动力源转矩恢复共四个阶段。其中动力源转矩恢复阶段的转矩恢复速率影响汽车的两个相互矛盾的性能指标：动力性和平顺性。即，转矩恢复速率越小，平顺性越好，动力性能越差；反之，则转矩恢复速率越大，动力性越好，平顺性越差。
虽然随着电动汽车技术的发展，电动汽车的各方面的控制性能越来越完善，但仍存在着相似的技术问题。例如，现有电动汽车常用的换挡控制方式为AMT(AutomatedMechanical Transmission，电控机械式自动变速箱)。传统AMT汽车在换挡过程中通过离合器的分离来切断整车动力传递，依靠同步环的滑动摩擦完成同步过程实现换挡，也有在驱动电机与变速箱之间取消了离合器，通过花键直接连接，随然在结构上做了简化，但是在自动换挡过程使得驱动电机、变速箱和电动执行机构的协调控制非常复杂，在换挡过程中容易产生噪声和换挡冲击，影响了车辆的换挡平顺性和乘坐舒适性，也影响了驾驶人员咋驾驶中的驾驶安全。
目前虽有相关技术被提出以解决自动换挡控制系统的缺点，例如根据实际行驶路况，包括启停、停车、上下坡等不同路况作出相应档位切换。但是对于驾驶人员在行驶过程中出现的误操作，例如在电门还未松开的情况下换挡，以及在不适合当前道路情况下的错误驾驶行为无法进行有依据的修正，可能引起严重的人车事故，对驾驶员或他人难以弥补的损失。
发明内容
本发明的目的在于，为了克服现有技术中的问题，提出一种可根据当前道路路况信息以及动力源数据相结合的可修正的自适应自动变速的变速箱及其控制技术。
本发明提出的一种自适应自动变速换档智能控制系统，包括主驱动电机、换档执行器、智能控制器和变速箱；所述主驱动电机和所述变速箱通过花键连接，所述换档执行器与所述变速箱连接，并由所述智能控制器控制所述换档执行器的换档操作；其中，所述智能控制器包括：信息采集单元、逻辑处理单元、换档驱动电路和主电机驱动电路；车辆行驶数据、动力源数据、路况数据通过所述信息采集单元输入所述逻辑处理单元中，所述逻辑处理单元处理信息获得适合当前主驱动电机的目标档位；所述换档驱动电路连接所述换档执行器，所述换档驱动电路根据目标档位自适应地调节换档执行器内换档结合环运动到目标档位的位置；所述主电机驱动电路连接所述主驱动电机，所述主电机驱动电路根据目标档位自适应地控制所述主驱动电机转速配合所述换档结合环切换在目标档位。
本发明提出的所述自适应自动变速换档智能控制系统中，所述信息采集单元包括：
采集车辆行驶数据的：用于获取当前档位位置的档位传感器和用于获取当前行驶速度和加速度的测速传感器；
采集动力源数据的：用于获取主驱动电机转速的电机霍尔传感器和用于获取主驱动电机定子电流的电流采集传感器；
采集路况数据的：用于获取当前地理位置的地理定位器和用于获取当前地理位置平均行车速度的路况接收器。
本发明提出的所述自适应自动变速换档智能控制系统中，所述地理定位器获取的当前地理位置包括路口信息、限速信息、交通指示牌信息、人行横道线信息、坡度信息。
本发明提出的所述自适应自动变速换档智能控制系统中，所述逻辑处理单元包括用于判断车辆当前车况的车况判断模块、用于判断主驱动电机工作状态的电机判断模块和用于判断适合当前行驶状况的目标档位的目标档位判断模块；其中，还包括：与所述车况判断模块连接的用于修正车辆当前车况的车况修正模块、与所述电机判断模块连接的用于修正电机工作状态的电机修正模块、以及与所述目标档位判断模块连接的用于修正目标档位的档位修正模块。
本发明提出的所述自适应自动变速换档智能控制系统中，所述变速箱包括一换档组主动齿轮、一高速挡从动齿轮和低速挡从动齿轮，所述换档组主动齿轮两端轴承位分别设有轴承和轴承，所述轴承和所述轴承分别压装在变速箱反壳和变速箱正壳上；所述高速挡从动齿轮和所述低速挡从动齿轮分别通过卡簧定位在所述换档组主动齿轮上，且所述高速挡从动齿轮和所述低速挡从动齿轮可在所述换档齿轮组主动齿轮上自由旋转；所述换档结合环通过花键连接在所述换档齿轮组主动齿轮上，所述换档结合环与所述换档齿轮组主动齿轮一同旋转，或在所述换档齿轮组主动齿轮左右移动；换档拉杆在所述换档齿轮组主动齿轮中心孔内通过在所述换档结合环上的连接螺钉穿过所述换档组主动齿轮上的槽口和所述换档拉杆上的通孔与所述换档结合环连接，所述换档拉杆可轴向运动，并跟随所述换档结合环同步旋转；所述换档拉杆上设有相对应的档位定位槽；所述换档齿轮组主动齿轮末端通过键槽连接测速磁环；所述轴承外侧设有压装在变速箱反壳上的骨架油封。
本发明提出的所述自适应自动变速换档智能控制系统中，所述换挡执行器包括：外磁轭、磁钢和顶部磁轭；所述外磁轭通过中心定位与音圈电机安装座连接；所述音圈电机安装座用螺钉固定在所述变速箱反壳上；所述磁钢、所述顶部磁轭和所述外磁轭通过铝套同心定位连接；所述铝套内设有铜套；所述换挡拉杆穿过所述音圈电机安装座、所述铝套、所述铜套、所述顶部磁轭；所述轴承通过螺母定位在所述换挡拉杆末端；所述轴承压装在骨架中心轴承孔内；导向板通过螺钉和骨架连接，所述导向板压住所述轴承；线圈绕在所述骨架的线槽内；所述线圈和所述骨架在所述外磁轭和所述磁钢形成的圆环槽内；所述铜套压装在所述导向板内；导向辅助环套在所述外磁轭上；导向柱固定在所述音圈电机安装座上，并穿过所述导向辅助环和所述铜套，所述导向板通过所述铜套可在所述导向柱上滑动；位移传感器通过螺钉固定在所述音圈电机安装座上，并穿过所述导向柱辅助环，所述位移传感器的拉杆顶端通过螺母固定在所述导向板上；测速传感器位于所述测速磁环外侧固定在所述音圈电机安装座的上槽内；在所述音圈电机安装座与所述外磁轭之间有凹槽空间，在凹槽空间内有一圈钢珠，所述钢珠外侧通过O型圈或圆形拉簧收紧所述钢珠，所述换挡拉杆从一圈钢珠内穿过；外壳罩住整个换挡执行模块并连接在所述变速箱反壳上。
本发明提出的所述自适应自动变速换档智能控制系统中，所述换挡执行器包括：外磁轭、磁钢和顶部磁轭；所述外磁轭通过中心定位与音圈电机安装座连接；所述音圈电机安装座用螺钉固定在所述变速箱反壳上；所述磁钢、所述顶部磁轭和所述外磁轭通过铝套同心定位连接；所述铝套内设有铜套；所述换挡拉杆穿过所述音圈电机安装座、所述铝套、所述铜套、所述顶部磁轭；所述轴承通过螺母定位在所述换挡拉杆末端；所述轴承压装在骨架中心轴承孔内；导向板通过螺钉和骨架连接，所述导向板压住所述轴承；线圈绕在所述骨架的线槽内；所述线圈和所述骨架在所述外磁轭和所述磁钢形成的圆环槽内；所述铜套压装在所述导向板内；导向辅助环套在所述外磁轭上；导向柱固定在所述音圈电机安装座上，并穿过所述导向辅助环和所述铜套，所述导向板通过所述铜套可在所述导向柱上滑动；位移传感器通过螺钉固定在所述音圈电机安装座上，并穿过所述导向柱辅助环，所述位移传感器的拉杆顶端通过螺母固定在所述导向板上；测速传感器位于所述测速磁环外侧固定在所述音圈电机安装座上的槽内；所述钢珠安装块侧面设有均匀分布一定数量的径向圆孔，且所述所述钢珠安装块有中心圆孔，所述钢珠装在所述径向圆孔内，压簧放置在所述径向圆孔内并压住所述钢珠，紧定螺钉34压住所述压簧并拧紧在所述钢珠安装块上，所述钢珠安装块与所述外磁轭同心定位，并通过螺钉固定在其底部，所述换挡拉杆穿过所述中心圆孔，所述钢珠在所述压簧压力作用下顶在所述换挡拉杆上，当所述换挡拉杆拉动所述换挡结合环处在高速挡或低速挡时，所述钢珠嵌在所述换挡拉杆上设置的定位槽内。
本发明还提出了一种自适应自动变速换挡智能控制方法，包括：
a.读取车辆行驶数据获得车辆当前的车速以及当前档位的位置；
b.待主驱动电机启动并稳定工作后，检测主驱动电机的动力源数据，计算负载转矩；
c.读取路况数据，包括当前地理位置包括路口信息、限速信息、交通指示牌信息、人行横道线信息、坡度信息；
d.根据车辆行驶数据、动力源数据和路况数据，自适应地计算适合于当前主驱动电机状态的目标档位；
e.判断当前档位是否处于目标档位内，若当前档位处于目标档位内，则执行步骤g；
f.若当前档位未处于目标档位内，则驱动换挡结合环运动至目标档位处并进入目标档位死区位置内；主驱动电机小范围渐进正反运动使所述换挡结合环与目标档位的从动齿轮配合；
g.维持稳定在目标档位。
本发明提出的所述自适应自动变速换挡智能控制方法中，所述自适应地计算适合于当前主驱动电机状态的目标档位包括：当车辆行驶至路口、人行横道线时，将目标档位修正于低速档。
本发明提出的所述自适应自动变速换挡智能控制方法中，所述自适应地计算适合于当前主驱动电机状态的目标档位包括：根据当前道路的平均车速将目标档位修正于低速档或高速档。
本发明提出的所述自适应自动变速换挡智能控制方法中，进一步包括：h.判断换档结合环是否脱档；若脱档则直接驱动换档结合环运动至原档位。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、通过自动匹配档位使当前车辆行驶状态最佳，会使主驱动电机较长时间处在高效率状态下工作，可以节能减耗增加车辆续航里程，延长主驱动电机的使用寿命。
2、换挡过程中，智能控制器会控制主驱动电机进行加速或减速来达到换挡时齿轮同步要求。可以避免没有同步器换挡齿轮组在换挡过程出现的换挡困难、打齿和换挡冲击等相关问题。
3、控制器在上电开始工作时，不管车辆是静止状态还是运动状态，控制器会通过检测到的车速信号和档位信号会根据单片机设定的程序参数，把档位调整到车辆状态匹配的档位位置。
4、本发明首次引入各种道路状况等修正驾驶员的错误操作，避免误操作造成变速箱损坏或避免发生交通事故，提高车辆驾驶的安全系数。
5、较传统的同步器换挡齿轮结构相比，多档位智能自动换挡变速箱首先满足了换挡过程无打齿、无换挡冲击问题，在结构上大大简化了同步器齿轮的结构，减少零件数量，降低故障率和维修装配的难度，降低齿轮制造装配成本。
6、较现有成本相当的无同步器手动或自动换挡的变速箱，解决了不需驾驶员参与换挡操作导致的误操危险，以及换挡时强烈换挡冲击感、打齿现象和档位不匹配现象。
7、本发明自动换挡变速箱智能控制系统采用各种参数参与控制程序的编写方法，实现了全方位智能化、人性化控制系统，驾驶感受好安全系数高。
8、本发明使变速箱具有驾驶行为辅助纠正功能。
附图说明
图1表示本发明自适应自动变速换档智能控制系统的结构。
图2表示变速箱的结构。
图3表示换挡执行器的结构。
图4表示又一实施例中变速箱的结构。
图5表示智能控制器的结构。
图6表示本发明自适应自动变速换档智能控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明提出的自适应自动变速的变速箱控制系统及其控制方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
图1显示的是本发明自适应自动变速换档智能控制系统的结构示意图。该系统包括主驱动电机100、换档执行器200、智能控制器300和变速箱400。所述主驱动电机100和所述变速箱400通过花键连接，所述换档执行器200与所述变速箱400连接，并由所述智能控制器300控制所述换档执行器200的换档操作。
为清楚描述本发明的技术方案，以下提供具体实施例当中各部件的具体结构及附图，以下内容不应该理解为对各部件结构的特指和限定。
如图2所示，所述变速箱400包括一换档组主动齿轮3、一高速挡从动齿轮4和低速挡从动齿轮6，所述换档组主动齿轮3两端轴承位分别设有轴承28和轴承2，所述轴承28和所述轴承2分别压装在变速箱反壳31和变速箱正壳32上；所述高速挡从动齿轮4和所述低速挡从动齿轮6分别通过卡簧定位在所述换档组主动齿轮3上，且所述高速挡从动齿轮4和所述低速挡从动齿轮6可在所述换档齿轮组主动齿轮3上自由旋转；所述换档结合环5通过花键连接在所述换档齿轮组主动齿轮3上，所述换档结合环5与所述换档齿轮组主动齿轮3一同旋转，或在所述换档齿轮组主动齿轮3左右移动；换档拉杆29在所述换档齿轮组主动齿轮3中心孔内通过在所述换档结合环5上的连接螺钉30穿过所述换档组主动齿轮3上的槽口和所述换档拉杆29上的通孔与所述换档结合环5连接，所述换档拉杆29可轴向运动，并跟随所述换档结合环5同步旋转；所述换档拉杆29上设有相对应的档位定位槽；所述换档齿轮组主动齿轮3末端通过键槽连接测速磁环8；所述轴承28外侧设有压装在变速箱反壳31上的骨架油封7。
如图2、图3所示，本发明具体实施例当中，换挡执行器200包括：音圈电机安装座10、外磁轭11、磁钢13、顶部磁轭23、换挡拉杆29。所述外磁轭11通过中心定位与音圈电机安装座10连接。所述音圈电机安装座10用螺钉34固定在所述变速箱反壳31上。所述磁钢13、所述顶部磁轭23和所述外磁轭11通过铝套12同心定位连接。所述铝套12内设有铜套25。所述换挡拉杆29穿过所述音圈电机安装座10、所述铝套12、所述铜套25、所述顶部磁轭23。所述轴承18通过螺母19定位在所述换挡拉杆29末端。所述轴承18压装在骨架17中心轴承孔内。导向板21通过螺钉20和骨架17连接，所述导向板21压住所述轴承18。线圈16绕在所述骨架17的线槽内。所述线圈16和所述骨架17在所述外磁轭11和所述磁钢13形成的圆环槽内。所述铜套15压装在所述导向板21内。导向辅助环24套在所述外磁轭11上。导向柱14固定在所述音圈电机安装座10上，并穿过所述导向辅助环24和所述铜套15，所述导向板21通过所述铜套15可在所述导向柱14上滑动。位移传感器26通过螺钉36固定在所述音圈电机安装座10上，并穿过所述导向柱辅助环24，所述位移传感器26的拉杆顶端通过螺母35固定在所述导向板21上。测速传感器33位于所述测速磁环8外侧固定在所述音圈电机安装座10上的槽内。在所述音圈电机安装座10与所述外磁轭11之间有凹槽空间，在凹槽空间内有一圈钢珠27，所述钢珠27外侧通过O型圈或圆形拉簧9收紧所述钢珠27，所述换挡拉杆29从一圈钢珠27内穿过，此处结构是当换挡拉杆29上的档位定位槽运动到钢珠位置时，钢珠27会卡在定位槽内，起到定位防脱档作用。外壳22罩住整个换挡执行模块200并连接在所述变速箱反壳31上。
图4显示的是本发明又一具体实施例，其中，所述换挡执行器200包括：外磁轭11、磁钢13和顶部磁轭23；所述外磁轭11通过中心定位与音圈电机安装座10连接；所述音圈电机安装座10用螺钉34固定在所述变速箱反壳31上；所述磁钢13、所述顶部磁轭23和所述外磁轭11通过铝套12同心定位连接；所述铝套12内设有铜套25；所述换挡拉杆29穿过所述音圈电机安装座10、所述铝套12、所述铜套25、所述顶部磁轭23；所述轴承18通过螺母19定位在所述换挡拉杆29末端；所述轴承18压装在骨架17中心轴承孔内；导向板21通过螺钉20和骨架17连接，所述导向板21压住所述轴承18；线圈16绕在所述骨架17的线槽内；所述线圈16和所述骨架17在所述外磁轭11和所述磁钢13形成的圆环槽内；所述铜套15压装在所述导向板21内；导向辅助环24套在所述外磁轭11上；导向柱14固定在所述音圈电机安装座10上，并穿过所述导向辅助环24和所述铜套15，所述导向板21通过所述铜套15可在所述导向柱14上滑动；位移传感器26通过螺钉36固定在所述音圈电机安装座10上，并穿过所述导向柱辅助环24，所述位移传感器26的拉杆顶端通过螺母35固定在所述导向板21上；测速传感器33位于所述测速磁环8外侧固定在所述音圈电机安装座10上的槽内；所述钢珠安装块35侧面设有均匀分布一定数量的径向圆孔，且所述所述钢珠安装块35有中心圆孔，所述钢珠27装在所述径向圆孔内，压簧33放置在所述径向圆孔内并压住所述钢珠27，紧定螺钉34压住所述压簧33并拧紧在所述钢珠安装块35上，所述钢珠安装块35与所述外磁轭11同心定位，并通过螺钉固定在其底部，所述换挡拉杆29穿过所述中心圆孔，所述钢珠27在所述压簧33压力作用下顶在所述换挡拉杆29上，当所述换挡拉杆29拉动所述换挡结合环5处在高速挡或低速挡时，所述钢珠27嵌在所述换挡拉杆29上设置的定位槽内。
如图5所示，所述智能控制器300包括：信息采集单元301、逻辑处理单元302、换档驱动电路303和主电机驱动电路304。信息采集单元301通过多种传感器将采集的车辆行驶数据、动力源数据、路况数据输入所述逻辑处理单元302中，所述逻辑处理单元302处理信息获得适合当前主驱动电机100的目标档位。所述换档驱动电路303连接所述换档执行器200，所述换档驱动电路303根据目标档位自适应地调节换档执行器200内换档结合环5运动到目标档位的位置。所述主电机驱动电路304连接所述主驱动电机100，所述主电机驱动电路304根据目标档位自适应地控制所述主驱动电机100转速配合所述换档结合环5切换在目标档位。
更为具体地，信息采集单元301所包含的传感器包括三类：1用于采集车辆行驶数据的传感器，2用于采集动力源数据的传感器和3用于采集路况数据的传感器。
1采集车辆行驶数据的传感器包括：用于获取当前档位位置的档位传感器3011和用于获取当前行驶速度和加速度的测速传感器3012。
2采集动力源数据的传感器包括：用于获取主驱动电机100转速的电机霍尔传感器3013和用于获取主驱动电机100定子电流的电流采集传感器3014；
3用于采集路况数据的传感器包括：用于获取当前地理位置的地理定位器3015和用于获取当前地理位置平均行车速度的路况接收器3016。所述地理定位器3015可采用GPS或北斗定位系统获取车辆当前的地理位置，而获取的地理位置信息包括道路信息、路口信息、限速信息、交通指示牌信息、人行横道线信息、坡度信息。本发明中，道路信息是指可经导航系统分析、处理的道路路名、道路走向、车道等可供计算机读取的数据或数据集合；路口信息是指两条或两条以上道路交会处的地理定位数据；限速信息是指每条道路按交通管理局所规定的最高时速；交通指示牌信息包括每条道路按实际情况所设定的各类交通标识的信息；人行横道线信息是指人行横道线所在的地理定位数据；坡度信息是指每条道路是上坡、下坡、陡坡、拐弯、平地等信息。坡度信息亦可根据主驱动电机出力大小和车辆实际速度来确定坡度，亦可根据车辆两侧被动车轮轮速差来判断拐弯，亦可根据方向盘角度传感器来直接测量。
以上传感器不限定型号，本领域技术人员可根据需求选用实现相应功能的不同型号的传感器。
本发明提出的所述自适应自动变速换档智能控制系统中，所述逻辑处理单元302包括用于判断车辆当前车况的车况判断模块3021、用于判断主驱动电机100工作状态的电机判断模块3022和用于判断适合当前行驶状况的目标档位的目标档位判断模块3023。车况判断模块3021根据车速信息、道路信息、动力源数据可确定车辆当前的车子质量、自身阻力、在道路上应有的速度。电机判断模块3022可确定电机的功率、温度等电机本身健康状况；目标档位判断模块3023可根据主驱动电机的实施效率、应有车速等确定目标档位。
其中，逻辑处理单元302还包括：与所述车况判断模块3021连接的用于修正车辆当前车况的车况修正模块3024、与所述电机判断模块3022连接的用于修正电机工作状态的电机修正模块3025、以及与所述目标档位判断模块3023连接的用于修正目标档位的档位修正模块3026。车况修正模块3024、电机修正模块3025和档位修正模块3026结合了本发明所提出的路况数据，将车辆行驶数据、动力源数据和路况数据相互结合所提出的修正车况、电机以及目标档位进行统一修正，以避免因驾驶员误操作所造成的严重后果。具体修正方式如下：
实施例1
本实施例1用于说明在交通拥堵的环境中因驾驶员换挡时仍踩着油门导致车辆提速过快发生追尾或撞击等危险情况。本实施例中，逻辑处理单元302根据车辆所在当前道路的平均行车速度、当前车速判断车辆在当前道路上应处于的档位和车速。
当驾驶员发生误操作，当前车速在短时间内大量超越平均行车速度，并目标档位判断模块2023根据车速和电机转速判断目标档位为高速挡时，如于1秒内1.5倍超越平均行车速度，车况修正模块3024将当前车速修正为平均行车速度，电机修正模块3025电机输出功率，档位修正模块3026将目标档位修正为低档位。本实施例1的逻辑处理单元302通过结合路况数据修正易发生事故的错误操作，显著地降低了车速，降低发生事故的风险。
实施例2
本实施例2用于说明在车辆通过路口或人行横道线时因驾驶员疏忽或误操作导致车速过快的危险情况。本实施例中，逻辑处理单元302根据车辆所在当前道路的路口信息和人行横道线信息、当前车速判断车辆在当前道路上应处于的档位和车速。
当驾驶员发生误操作或疏忽时，在接近路口和人行横道线时车辆仍保持高速行驶，则车况修正模块3024降低当前车速，电机修正模块3025电机输出功率，档位修正模块3026将目标档位修正为低档位。本实施例2的逻辑处理单元302通过结合路况数据修正易发生事故的错误操作和疏忽，显著地降低了车速，降低发生事故的风险。
实施例3
本实施例3用于说明在设有交通标识而限速的道路中因驾驶员超速等危险情况。本实施例中，逻辑处理单元302根据车辆所在当前道路的平均行车速度、当前车速判断车辆在当前道路上应处于的档位和车速。
当驾驶员发生误操作，当前车速在短时间内超越限定速度时，并目标档位判断模块2023根据车速和电机转速判断目标档位为高速挡时，车况修正模块3024将当前车速修正为平均行车速度，电机修正模块3025电机输出功率，档位修正模块3026将目标档位修正为低档位。本实施例3的逻辑处理单元302通过结合路况数据修正易发生事故的错误操作，显著地降低了车速，降低发生事故的风险。
以上列举实施例1、2和3，说明了本发明逻辑判断单元302中各修正模块对于目标档位的修正方式。本发明创新地将道路状况、路口、交通标识等信息作为考虑参数，使变速箱具有驾驶行为辅助纠正功能。
结合本发明的变速箱400以及经过逻辑处理单元302修正后的目标档位，以下具体说明本发明智能控制系统的换挡方式。
1判断出满足设定的升档条件时，首先控制主驱动电机100进入自由模式后，换挡驱动电路303会给音圈电机线圈16供电，骨架17会带动换挡拉杆29和换挡结合换5一起向空挡位置移动；当位移传感器26检测到移动到空挡位置时，停止给线圈16供电，主电机驱动电路304控制主驱动电机1进入调速模式开始调速，当高速挡从动齿轮4的转速和测速传感器33检测到换挡结合环转速达到设定同步误差，换挡驱动电路303给线圈16供电，骨架17会带动换挡拉杆29和换挡结合换5一起向高速挡移动；当位移传感器26检测到移动到高速挡位置时，停止给线圈16供电，主驱动电机1进入到正常驱动模式，此时钢珠27正好卡在换挡拉杆29的定位凹槽内。如果换挡驱动电路303检测到档位传感器26超过了设定时间还没有到高速挡位置，则判定换挡失败，换挡驱动电路303会给音圈电机线圈16供电，骨架17会带动换挡拉杆29和换挡结合换5一起向空挡位置移动，当位移传感器26检测到移动到空挡位置时，停止给线圈16供电，此时换挡驱动电路303会控制相应部件重复从空挡向高速挡的动作，直到位移传感器26检测到移动到高速挡位置。
2判断出满足设定的降档条件时，首先控制主驱动电机1进入自由模式后，换挡驱动电路303会给音圈电机线圈16供电，骨架17会带动换挡拉杆29和换挡结合换5一起向空挡位置移动；当位移传感器26检测到移动到空挡位置时，停止给线圈16供电，主电机驱动电路304控制主驱动电机1进入调速模式开始调速，当低速挡从动齿轮6的转速和测速传感器33检测到换挡结合环转速达到设定同步误差，换挡驱动电路303给线圈16供电，骨架17会带动换挡拉杆29和换挡结合换5一起向低速挡移动；当位移传感器26检测到移动到低速挡位置时，停止给线圈16供电，主驱动电机1进入到正常驱动模式，此时钢珠27正好卡在换挡拉杆29的定位凹槽内。如果换挡驱动电路303检测到档位传感器26超过了设定时间还没有到低速挡位置，则判定换挡失败，换挡驱动电路303会给音圈电机线圈16供电，骨架17会带动换挡拉杆29和换挡结合换5一起向空挡位置移动，当位移传感器26检测到移动到空挡位置时，停止给线圈16供电，此时换挡驱动电路303会控制相应部件重复从空挡向低速挡移动的动作，直到位移传感器26检测到移动到低速挡位置。
如图6所示，本发明还提出了一种自适应自动变速换挡智能控制方法，包括：
a.读取车辆行驶数据获得车辆当前的车速以及当前档位的位置；
b.待主驱动电机启动并稳定工作后，检测主驱动电机的动力源数据，包括相电流等，计算负载转矩；
c.读取路况数据，包括当前地理位置包括路口信息、限速信息、交通指示牌信息、人行横道线信息、坡度信息；
d.根据车辆行驶数据、动力源数据和路况数据，自适应地计算适合于当前主驱动电机状态的目标档位；
e.判断当前档位是否处于目标档位内，若当前档位处于目标档位内，则执行步骤g；
f.若当前档位未处于目标档位内，则驱动换挡结合环运动至目标档位处并进入目标档位死区位置内；主驱动电机小范围渐进正反运动使所述换挡结合环与目标档位的从动齿轮配合；
g.维持稳定在目标档位。
本发明提出的所述自适应自动变速换挡智能控制方法中，所述自适应地计算适合于当前主驱动电机状态的目标档位包括：当车辆行驶至路口、人行横道线时，将目标档位修正于低速档。本发明提出的所述自适应自动变速换挡智能控制方法中，所述自适应地计算适合于当前主驱动电机状态的目标档位包括：根据当前道路的平均车速将目标档位修正于低速档或高速档。上述自适应计算方式具体参见实施例1、2和3，此处不再赘述。
本发明提出的所述自适应自动变速换挡智能控制方法中，进一步包括：h.判断换档结合环是否脱档；若脱档则直接驱动换档结合环运动至原档位。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自适应自动变速换档智能控制系统，其特征在于，包括主驱动电机(100)、换档执行器(200)、智能控制器(300)和变速箱(400)；所述主驱动电机(100)和所述变速箱(400)通过花键连接，所述换档执行器(200)与所述变速箱(400)连接，并由所述智能控制器(300)控制所述换档执行器(200)的换档操作；其中，所述智能控制器(300)包括：信息采集单元(301)、逻辑处理单元(302)、换档驱动电路(303)和主电机驱动电路(304)；车辆行驶数据、动力源数据、路况数据通过所述信息采集单元(301)输入所述逻辑处理单元(302)中，所述逻辑处理单元(302)处理信息获得适合当前主驱动电机(100)的目标档位；所述换档驱动电路(303)连接所述换档执行器(200)，所述换档驱动电路(303)根据目标档位自适应地调节换档执行器(200)内换档结合环(5)运动到目标档位的位置；所述主电机驱动电路(304)连接所述主驱动电机(100)，所述主电机驱动电路(304)根据目标档位自适应地控制所述主驱动电机(100)转速配合所述换档结合环(5)切换在目标档位。
2.根据权利要求1所述的自适应自动变速换档智能控制系统，其特征在于，所述信息采集单元(301)包括：
采集车辆行驶数据的：用于获取当前档位位置的档位传感器(3011)和用于获取当前行驶速度和加速度的测速传感器(3012)；
采集动力源数据的：用于获取主驱动电机(100)转速的电机霍尔传感器(3013)和用于获取主驱动电机(100)定子电流的电流采集传感器(3014)；
采集路况数据的：用于获取当前地理位置的地理定位器(3015)和用于获取当前地理位置平均行车速度的路况接收器(3016)。
3.根据权利要求2所述的自适应自动变速换档智能控制系统，其特征在于，所述地理定位器(3015)获取的当前地理位置包括路口信息、限速信息、交通指示牌信息、人行横道线信息、坡度信息。
4.根据权利要求3所述的自适应自动变速换档智能控制系统，其特征在于，所述逻辑处理单元(302)包括用于判断车辆当前车况的车况判断模块(3021)、用于判断主驱动电机(100)工作状态的电机判断模块(3022)和用于判断适合当前行驶状况的目标档位的目标档位判断模块(3023)；其中，还包括：与所述车况判断模块(3021)连接的用于修正车辆当前车况的车况修正模块(3024)、与所述电机判断模块(3022)连接的用于修正电机工作状态的电机修正模块(3025)、以及与所述目标档位判断模块(3023)连接的用于修正目标档位的档位修正模块(3026)。
5.根据权利要求1所述的自适应自动变速换档智能控制系统，其特征在于，所述变速箱(400)包括一换档组主动齿轮(3)、一高速挡从动齿轮(4)和低速挡从动齿轮(6)，所述换档组主动齿轮(3)两端轴承位分别设有轴承(28)和轴承(2)，所述轴承(28)和所述轴承(2)分别压装在变速箱反壳(31)和变速箱正壳(32)上；所述高速挡从动齿轮(4)和所述低速挡从动齿轮(6)分别通过卡簧定位在所述换档组主动齿轮(3)上，且所述高速挡从动齿轮(4)和所述低速挡从动齿轮(6)可在所述换档齿轮组主动齿轮(3)上自由旋转；所述换档结合环(5)通过花键连接在所述换档齿轮组主动齿轮(3)上，所述换档结合环(5)与所述换档齿轮组主动齿轮(3)一同旋转，或在所述换档齿轮组主动齿轮(3)左右移动；换档拉杆(29)在所述换档齿轮组主动齿轮(3)中心孔内通过在所述换档结合环(5)上的连接螺钉(30)穿过所述换档组主动齿轮(3)上的槽口和所述换档拉杆(29)上的通孔与所述换档结合环(5)连接，所述换档拉杆(29)可轴向运动，并跟随所述换档结合环(5)同步旋转；所述换档拉杆(29)上设有相对应的档位定位槽；所述换档齿轮组主动齿轮(3)末端通过键槽连接测速磁环(8)；所述轴承(28)外侧设有压装在变速箱反壳(31)上的骨架油封(7)。
6.根据权利要求5所述的自适应自动变速换档智能控制系统，其特征在于，所述换挡执行器(200)包括：外磁轭(11)、磁钢(13)和顶部磁轭(23)；所述外磁轭(11)通过中心定位与音圈电机安装座(10)连接；所述音圈电机安装座(10)用螺钉(34)固定在所述变速箱反壳(31)上；所述磁钢(13)、所述顶部磁轭(23)和所述外磁轭(11)通过铝套(12)同心定位连接；所述铝套(12)内设有铜套(25)；所述换挡拉杆(29)穿过所述音圈电机安装座(10)、所述铝套(12)、所述铜套(25)、所述顶部磁轭(23)；所述轴承(18)通过螺母(19)定位在所述换挡拉杆(29)末端；所述轴承(18)压装在骨架(17)中心轴承孔内；导向板(21)通过螺钉(20)和骨架(17)连接，所述导向板(21)压住所述轴承(18)；线圈(16)绕在所述骨架(17)的线槽内；所述线圈(16)和所述骨架(17)在所述外磁轭(11)和所述磁钢(13)形成的圆环槽内；所述铜套(15)压装在所述导向板(21)内；导向辅助环(24)套在所述外磁轭(11)上；导向柱(14)固定在所述音圈电机安装座(10)上，并穿过所述导向辅助环(24)和所述铜套(15)，所述导向板(21)通过所述铜套(15)可在所述导向柱(14)上滑动；位移传感器(26)通过螺钉(36)固定在所述音圈电机安装座(10)上，并穿过所述导向柱辅助环(24)，所述位移传感器(26)的拉杆顶端通过螺母(35)固定在所述导向板(21)上；测速传感器(33)位于所述测速磁环(8)外侧固定在所述音圈电机安装座(10)上的槽内；在所述音圈电机安装座(10)与所述外磁轭(11)之间有凹槽空间，在凹槽空间内有一圈钢珠(27)，所述钢珠(27)外侧通过O型圈或圆形拉簧(9)收紧所述钢珠(27)，所述换挡拉杆(29)从一圈钢珠(27)内穿过；外壳(22)罩住整个换挡执行模块(200)并连接在所述变速箱反壳(31)上。
7.根据权利要求5所述的自适应自动变速换档智能控制系统，其特征在于，所述换挡执行器(200)包括：外磁轭(11)、磁钢(13)和顶部磁轭(23)；所述外磁轭(11)通过中心定位与音圈电机安装座(10)连接；所述音圈电机安装座(10)用螺钉(34)固定在所述变速箱反壳(31)上；所述磁钢(13)、所述顶部磁轭(23)和所述外磁轭(11)通过铝套(12)同心定位连接；所述铝套(12)内设有铜套(25)；所述换挡拉杆(29)穿过所述音圈电机安装座(10)、所述铝套(12)、所述铜套(25)、所述顶部磁轭(23)；所述轴承(18)通过螺母(19)定位在所述换挡拉杆(29)末端；所述轴承(18)压装在骨架(17)中心轴承孔内；导向板(21)通过螺钉(20)和骨架(17)连接，所述导向板(21)压住所述轴承(18)；线圈(16)绕在所述骨架(17)的线槽内；所述线圈(16)和所述骨架(17)在所述外磁轭(11)和所述磁钢(13)形成的圆环槽内；所述铜套(15)压装在所述导向板(21)内；导向辅助环(24)套在所述外磁轭(11)上；导向柱(14)固定在所述音圈电机安装座(10)上，并穿过所述导向辅助环(24)和所述铜套(15)，所述导向板(21)通过所述铜套(15)可在所述导向柱(14)上滑动；位移传感器(26)通过螺钉(36)固定在所述音圈电机安装座(10)上，并穿过所述导向柱辅助环(24)，所述位移传感器(26)的拉杆顶端通过螺母(35)固定在所述导向板(21)上；测速传感器(33)位于所述测速磁环(8)外侧固定在所述音圈电机安装座(10)上的槽内；所述钢珠安装块(35)侧面设有均匀分布一定数量的径向圆孔，且所述所述钢珠安装块(35)有中心圆孔，所述钢珠(27)装在所述径向圆孔内，压簧(33)放置在所述径向圆孔内并压住所述钢珠(27)，紧定螺钉34压住所述压簧(33)并拧紧在所述钢珠安装块(35)上，所述钢珠安装块(35)与所述外磁轭(11)同心定位，并通过螺钉固定在其底部，所述换挡拉杆(29)穿过所述中心圆孔，所述钢珠(27)在所述压簧(33)压力作用下顶在所述换挡拉杆(29)上，当所述换挡拉杆(29)拉动所述换挡结合环(5)处在高速挡或低速挡时，所述钢珠(27)嵌在所述换挡拉杆(29)上设置的定位槽内。
8.一种自适应自动变速换挡智能控制方法，其特征在于，包括：
a.读取车辆行驶数据获得车辆当前的车速以及当前档位的位置；
b.待主驱动电机启动并稳定工作后，检测主驱动电机的动力源数据，计算负载转矩；
c.读取路况数据，包括当前地理位置包括路口信息、限速信息、交通指示牌信息、人行横道线信息、坡度信息；
d.根据车辆行驶数据、动力源数据和路况数据，自适应地计算适合于当前主驱动电机状态的目标档位；
e.判断当前档位是否处于目标档位内，若当前档位处于目标档位内，则执行步骤g；
f.若当前档位未处于目标档位内，则驱动换挡结合环运动至目标档位处并进入目标档位死区位置内；主驱动电机小范围渐进正反运动使所述换挡结合环与目标档位的从动齿轮配合；
g.维持稳定在目标档位。
9.根据权利要求7所述的自适应自动变速换挡智能控制方法，其特征在于，所述自适应地计算适合于当前主驱动电机状态的目标档位包括：当车辆行驶至路口、人行横道线时，将目标档位修正于低速档。
10.根据权利要求7所述的自适应自动变速换挡智能控制方法，其特征在于，所述自适应地计算适合于当前主驱动电机状态的目标档位包括：根据当前道路的平均车速将目标档位修正于低速档或高速档。
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