电动汽车自动换挡的一种方法与流程

本发明属于电动汽车变速器技术领域。

背景技术：

现有汽车的变速器大多有离合器，主要缺点是结构复杂、效率低，本发明根据电动机动力输出宽动带大扭矩的基本特性，以控制电机驱动电路的通断来实现变速箱离合器的功能，可以减化变速器的结构、提高变速器的效率，现有电动汽车的自动变速器换挡逻辑复杂，本发明主要根据车辆行驶的最佳换档速度来确定换挡时机，简单可靠。

技术实现要素：

以控制电机驱动电路的通断来实现变速箱离合器的功能需解决电机轻负载下的失速问题以及电机突然通断电对电机控制电路的影响等问题，本发明是通过电机失速时的能量回收以及换挡前、后调速器自动回位的方法来解决，由于电动机和发动机的工作特性不同，离合器对电动机的重要性远小于发动机，在换挡中只要能消除动力系统和传动系统结合时的相互冲击力以及换挡结束时能保持动力及时、连续的输出，离合器就可以从电动汽车变速器中取消。

技术方案如下，本方案以普通手动变速器的结构为基础，电动机动力输出端直接串联不同齿数的减速齿轮，而手动拨挡改为自动拨挡,加速踏板系统与调速器调速装置组成一个可分离的系统结构,接到换挡信号时，调速器调速装置从加速踏板系统中脱离自动回位到零输出位置、电动机随及断电，断电时触发拨挡器实施换挡操作、同时电机自动切换到能量回收电路,电机切换到能量回收电路的作用是解决电机转动时失去负载的失速问题，换挡结束时电机由能量回收电路自动切换回电机控制电路、同时电机控制电路接通，电机电路接通后调速器调速装置随即从零输出位置自动联回加速踏板系统以保持动力及时、连续的输出。在换挡过程中，同步器离开前一个挡位时电机处于断电状态，啮合齿面的载荷被卸除使啮合齿面容易分开，同步器接入下一个挡位时，电机已通过能量回收电路的减速、且电机断电无电流输入，就消除了动力系统和传动系统结合时的相互冲击力。在换挡结束时调速器调速装置随即从零输出位置自动联回加速踏板系统相当于传统离合器传动、动力系统结合的过程。

下面来描述换挡逻辑，以两挡为例，车辆从起步到最高速中有一个动态的最佳换挡速度，车辆大多数时在平坦的道路中行驶，测试和计算得到最佳换挡速度为V，如果以V为换挡点，就可能出现频繁换挡的状况[如车辆一直以V速行驶]，我们可以在V速度上下各确定一个临界点V1、V2，当车速低于V1时车辆必须选择低挡，当车速高于V2时车辆必须选择高挡，但V1、V2并不是最佳换挡点，如果只把换挡点选择在V1、V2再加上换挡的延时，电机驱动效率会大打折扣，最佳换挡点实际在V1、V2之间，如果以V为换挡速度点同时又给它设制一定的条件则不会出现频繁换挡的状况。在V1、V之间任选一点V4，在V、V2之间任选一点V5，设定V4、V5为临界点，当车速低于V4时车辆必须选择低挡，当车速高于V5时车辆必须选择高挡。当车速从V4以下的速度升到V时变速器切换成高挡，当车速继续上升但不到V5时又下降到V速则变速器不换挡、如果车速继续上升到V5时再下降到V速则变速器由高挡切换为低挡。当车速从V5以上的速度下降到V时变速器由高挡切换成低挡，当车速继续下降但不到V4时又回升到V速则变速器不换挡、如果车速继续下降到V4时再回升到V速则变速器由低挡切换成高挡。如果车速一直在V4、V5以内变动则维持原有的挡位不变。V4、V5两个速度点选择的越靠近则电动机效率越高、但变速器换挡频率也越高，V4、V5两个速度点选择的越远则电动机效率越低、但变速器换挡频率也变低。

附图说明

图1是高齿比、低齿比、车辆不同速度需求扭矩三维速度扭矩关系平面图。

图2是调速器调速装置结构图；1是调速杆，2是调速杆上可上下滑动的磁铁，3是调速杆上的弹簧。

图3是加速踏板系统与调速器调速装置组成一个可分离的系统结构图；1是复位弹簧，2是1号磁力发生器，3是2号磁力发生器，4是调速器调速装置。

具体实施方式如下

V1、V2的选择方法如下，根据图1，车辆不同速度需求扭矩的曲线与低齿比速度扭矩曲线交会于VI和另一个高速点V3，VI以内的速度低齿比扭矩小于车辆行驶需求的扭矩所以必须选择高齿比。车辆不同速度需求扭矩的曲线与高齿比速度扭矩曲线交会于零速和V2，V2以上的速度高齿比扭矩小于车辆行驶需求的扭矩所以必须选择低齿比。在V1、V2之间，高齿比、低齿比的扭矩都大与车辆行驶所需求的扭矩，低挡、高挡都行，V是最佳换挡点，V1、V之间高齿比扭矩大于低齿比扭矩，车辆选择高齿比电动机的效率更高，同理V、V2之间低齿比扭矩大于高齿比扭矩，车辆选择低齿比电动机的效率更高，V3是车辆可以行驶的最大速度。在V1、V之间设定一个速度点V4，V、V2之间设定一个速度点V5。

车辆从起步加速到V4速度点时电脑存储一个挡位变换的允许信号、同时发出一个低挡位的选择信号，低挡位选择信号如果和现处的变速器挡位相同则电脑不发出换挡信号，低挡位选择信号如果和现处的变速器挡位不同则电脑发出换挡信号，当车辆加速到V速时电脑检索到挡位变换的允许信号则挡位变换的允许信号清零同时发出换挡信号、变速器低挡换高挡。当车辆加速到V5速度点时电脑存储一个挡位变换的允许信号、同时发出一个高挡位的选择信号，高挡位的选择信号如果和现处的变速器挡位相同则电脑不发出换挡信号，高挡位的选择信号如果和现处的变速器挡位不同则电脑发出换挡信号。当车辆从V4以下速度或V5以上速度到达V速时会发生换挡、同时挡位变换的允许信号被清零，如果以后车辆行驶的速度一直在V4、V5速度以内变动，每次到达V速时电脑都无法检索到挡位变换的允许信号则电脑不发出换挡信号，只有车速再一次触及到V4或V5车辆到达V速时电脑检索到挡位变换的允许信号变速器才换挡。

下面来解决变挡问题，如图3、加速踏板系统与调速器调速装置通过磁力相连，1号磁力发生器装在加速踏板系统上、通电时产生磁力吸住调速器调速装置调速杆上可上下滑动的磁铁。当电脑输出一个换挡信号时，1号磁力发生器断电同时2号磁力发生器通电，调速器调速装置调速杆与加速踏板系统脱离、被2号磁力发生器吸到零输出位置，2号磁力发生器上装门磁电路、调速杆到零输出位置处门磁电路发出高电平门磁信号，门磁信号分两路输出，一路通过继电器使电动机断电、另一路触发拨挡器工作。拨挡器在两个挡位处各装一个切换开关和触发开关，拨挡器离开挡位处开关被断开、拨挡器挂挡位处开关被接通，开关被断开时通过继电器使电动机切换到能量回收电路，开关接通时使电动机由能量回收电路切换回电机控制电路，拨挡器从一个挡位拨到另一个挡位连续两次触发行车电脑则电脑发出信号使2号磁力发生器断电同时使1号磁力发生器通电、调速杆离开2号磁力发生器则门磁信号消除，则电动机与控制电路接通、同时调速杆被吸到加速踏板系统上。1号磁力发生器上也装门磁电路、调速杆被吸到1号磁力发生器时门磁电路发出高电平门磁信号，1号磁力发生器发出的高电平门磁信号触发放大器电路、放大器电路接继电器的电流输入端、继电器的常开端接入2号磁力发生器门磁信号的通路，加速踏板系统上的调速器被吸在1号磁力发生器上正常工作时继电器把2号磁力发生器发出的门磁信号切断。此时加速踏板正常的控制电机调速器工作。