一種具有兩檔自動變速電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)及其換擋控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動汽車(增程式/純電動)動力驅(qū)動系統(tǒng)，尤其涉及一種具有兩檔自動變速電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)及其換擋控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今環(huán)境的惡化、霧霾天氣的加重和石油能源的告急，使得新能源汽車越來越受到世界各國政府的青睞。作為新能源汽車最具潛力的電動汽車，在能源的節(jié)省上和尾氣的排放上均符合綠色環(huán)保性。動力性方面，電動汽車的牽引電機(jī)與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)相比較工作范圍較寬，其低速時恒轉(zhuǎn)矩和高速時恒功率的特性更能滿足車輛運行的需求。
[0003]現(xiàn)代電動汽車中使用的變速器大部分采用固定速比變速器，雖然采用固定減速比的一檔減速器降低了對電機(jī)峰值轉(zhuǎn)矩的要求，但提高了對電機(jī)最高轉(zhuǎn)速的要求。牽引電機(jī)為了保證電動汽車高速行駛，必須長期處于高轉(zhuǎn)矩、大電流的工作狀態(tài)下，使得電機(jī)利用率大大降低，浪費了大量的電池能量，從而縮短了電動汽車的續(xù)航里程。
[0004]通過增加變速器的檔位，使得電動車在起步和爬坡時擁有一個較高減速比的起步檔，降低電動車起步和爬坡時對電機(jī)轉(zhuǎn)矩的要求，而在電動汽車在直路上高速行駛時，又可以換到一個減速比較低的高速檔位，降低電動汽車對電動機(jī)轉(zhuǎn)速的要求。與固定擋變速器相比，多擋變速器更加靈活，更適用于電動汽車，是以后電動汽車變速器發(fā)展的趨勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單操縱靈便的具有兩檔自動變速電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)及其換擋控制方法。采用同步器完成離合功能，通過電機(jī)控制器精確控制驅(qū)動電機(jī)Ml和驅(qū)動電機(jī)M2的轉(zhuǎn)速與扭矩，實現(xiàn)變速器一檔和二檔的無動力中斷換擋。
[0006]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]技術(shù)方案一:
[0008]一種具有兩檔自動變速電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，包括單排行星機(jī)構(gòu)、同步器5、同步器5的撥叉執(zhí)行機(jī)構(gòu)8、撥叉執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電機(jī)M1、太陽輪中心軸的驅(qū)動電機(jī)M2、以及控制驅(qū)動電機(jī)Ml和驅(qū)動電機(jī)M2的電機(jī)控制器；所述撥叉執(zhí)行機(jī)構(gòu)8包括絲杠812以及圍繞絲杠812旋轉(zhuǎn)的螺母811，螺母811連接驅(qū)動電機(jī)M2的轉(zhuǎn)軸，絲杠812連接撥叉桿6的上端部；驅(qū)動電機(jī)M2的轉(zhuǎn)軸帶動螺母811旋轉(zhuǎn)，并使絲杠812沿其軸向往復(fù)移動，從而帶動撥叉桿6以撥叉支點7為中心來回擺動，實現(xiàn)同步器5分別與A齒輪10和B齒輪4的交替嚙合，以完成檔位間的切換。
[0009]所述同步器5 —側(cè)設(shè)有能與其嚙合的A齒輪10，A齒輪10與太陽輪中心軸11相連；同步器5另一側(cè)設(shè)有能與其嚙合的B齒輪4，B齒輪4與變速箱殼體相連；
[0010]電機(jī)控制器控制驅(qū)動電機(jī)M2轉(zhuǎn)動，通過其帶動撥叉執(zhí)行機(jī)構(gòu)8運動，使同步器5的撥叉桿6左右擺動，實現(xiàn)同步器5分別與A齒輪10和B齒輪4交替嚙合以完成檔位間的切換；
[0011]單排行星機(jī)構(gòu)的太陽輪1與驅(qū)動電機(jī)Ml的轉(zhuǎn)軸相連，單排行星機(jī)構(gòu)的行星架2作為輸出端與驅(qū)動橋相連，通過半軸將驅(qū)動電機(jī)Ml的正反轉(zhuǎn)力矩傳遞給左右車輪。
[0012]技術(shù)方案二:
[0013]—種具有兩檔自動變速電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:包括單排行星機(jī)構(gòu)、同步器5、同步器5的撥叉執(zhí)行機(jī)構(gòu)8、撥叉執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電機(jī)M1、太陽輪中心軸的驅(qū)動電機(jī)M2、以及控制驅(qū)動電機(jī)Ml和驅(qū)動電機(jī)M2的電機(jī)控制器；所述撥叉執(zhí)行機(jī)構(gòu)8包括一等腰三角形框架，等腰三角形框架的底邊開有邊縫，撥叉桿6以對半的形式，分別設(shè)置在以邊縫為界的兩個底邊上，等腰三角形框架的中部設(shè)有回擺雙面等基圓凸輪822，該回擺雙面等基圓凸輪822連接驅(qū)動電機(jī)M2的轉(zhuǎn)軸，該回擺雙面等基圓凸輪822的兩個邊與等腰三角形框架中部對稱的兩個邊滾動接觸；在等腰三角形框架中部對稱的兩個邊之間連接有用于使回擺雙面等基圓凸輪822回位的回位彈簧823 ;
[0014]驅(qū)動電機(jī)M2的轉(zhuǎn)軸帶動回擺雙面等基圓凸輪822轉(zhuǎn)動，由于回擺雙面等基圓凸輪822邊緣半徑不同，使等腰三角形框架以頂端為支點821，使撥叉桿6來回擺動，實現(xiàn)同步器5分別與A齒輪10和B齒輪4的交替嚙合，以完成檔位間的切換。
[0015]所述同步器5 —側(cè)設(shè)有能與其嚙合的A齒輪10，A齒輪10與太陽輪中心軸11相連；同步器5另一側(cè)設(shè)有能與其嚙合的B齒輪4，B齒輪4與變速箱殼體相連；
[0016]電機(jī)控制器控制驅(qū)動電機(jī)M2轉(zhuǎn)動，通過其帶動撥叉執(zhí)行機(jī)構(gòu)8運動，使同步器5的撥叉桿6左右擺動，實現(xiàn)同步器5分別與A齒輪10和B齒輪4交替嚙合以完成檔位間的切換；
[0017]單排行星機(jī)構(gòu)的太陽輪1與驅(qū)動電機(jī)Ml的轉(zhuǎn)軸相連，單排行星機(jī)構(gòu)的行星架2作為輸出端與驅(qū)動橋相連，通過半軸將驅(qū)動電機(jī)Ml的正反轉(zhuǎn)力矩傳遞給左右車輪。
[0018]技術(shù)方案三:
[0019]上述具有兩檔自動變速電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的檔位切換方法如下:
[0020]1)車輛靜止:當(dāng)同步器5受到撥叉桿6驅(qū)動，處于中間位置時，此時同步器5與A齒輪10及與B齒輪4均不嚙合，即使得單排行星機(jī)構(gòu)中的齒圈3、行星架2、太陽輪1均處于自由狀態(tài)；驅(qū)動電機(jī)Ml無動力輸出，此時電動車輛為空擋；
[0021]2)車輛起步:設(shè)21、22;和111、112和113分別為太陽輪1、行星架2和齒圈3的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速2胃和分別為與變速箱殼體相連的B齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速；Z+和分別為與太陽輪中心軸相連的A齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速為左右車輪轉(zhuǎn)速；α為齒圈3與太陽輪1的齒數(shù)比；單排行星機(jī)構(gòu)特性方程式為:1^+α η2-(1+α )η3= 0和Ζ2;當(dāng)電動車輛由靜止起步時，驅(qū)動電機(jī)Ml不工作，ηφ = 0，n0 = 0，為靜態(tài)齒輪結(jié)合；同步器5受到撥叉桿6驅(qū)動，與連接變速箱殼體的B齒輪嚙合時，單排行星機(jī)構(gòu)中的齒圈3與變速箱殼體相連，實現(xiàn)齒圈3鎖止?fàn)顟B(tài)，則實現(xiàn)一檔行駛；
[0022]3) 一檔行駛:電動車輛起步后保持一檔行駛時(Z 1/Z2)n1
=(Zi/Zjn中；
[0023]4)檔位切換一升檔:當(dāng)電動車輛行駛到需要由一檔切換到二檔時，同步器5在右側(cè)釋放齒圈3的固定，即n2= (Z J 1^)^= (Z i/Z；；)η巾，為一檔行駛的轉(zhuǎn)速；此時單排行星機(jī)構(gòu)的太陽輪1、行星架2和齒圈3為自由狀態(tài)，此時行星架2轉(zhuǎn)速η2與齒圈3轉(zhuǎn)速η 3達(dá)到一致；此時刻電機(jī)控制器控制驅(qū)動電機(jī)Ml轉(zhuǎn)速ηφ達(dá)到與齒圈3轉(zhuǎn)速η3相同，即電機(jī)控制器控制驅(qū)動電機(jī)Ml轉(zhuǎn)速由原來的轉(zhuǎn)速迅速變?yōu)棣铅?1= (Z，即可進(jìn)行無沖擊和無動力間斷換擋；
[0024]5) 二檔行駛:檔位切換完成后，保持二檔行駛時叫二 η 2= η 3= η中；
[0025]6)檔位切換一降檔:二檔行駛狀態(tài)η2= η φ ;換擋時刻，電機(jī)控制器控制驅(qū)動電機(jī)Ml輸出的轉(zhuǎn)速保持原轉(zhuǎn)速ηφ不變；換擋完成時刻，轉(zhuǎn)速η3變?yōu)?，為使變速箱無沖擊，根據(jù)單排行星機(jī)構(gòu)特性方程式:1^+ α η2-(1+ α )η3= 0，式中η 2= η巾，η3= 0，即電機(jī)控制器控制驅(qū)動電機(jī)Ml轉(zhuǎn)速調(diào)整為η巾2= (1+α)η2，即控制驅(qū)動電機(jī)Ml由二檔轉(zhuǎn)速η巾變?yōu)?1+α)η
中；
[0026]7)回位空擋:由一檔、二檔回位至空擋，直接由撥叉桿6驅(qū)動同步器5回到中間位置即可實現(xiàn)。
[0027]倒擋一檔行駛:撥動撥叉桿6使同步器5與Β齒輪4嚙合，電機(jī)控制器控制驅(qū)動電機(jī)Ml逆轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電動車輛的倒擋一檔行駛；
[0028]倒擋二檔行駛:撥動撥叉桿6使同步器5與A齒輪10嚙合，由電機(jī)控制器控制驅(qū)動電機(jī)Ml逆轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電動車輛的倒擋二檔行駛。
[0029]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果:
[0030]本發(fā)明通過電機(jī)控制器控制驅(qū)動電機(jī)M2實現(xiàn)撥叉桿的擺動，帶動同步器左右移動，使其分