一种模式控制新能源车辆减速器系统的方法与流程

本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种新能源车辆减速器系统。

背景技术：

根据新闻报道数据显示，新能源汽车销售如火如荼，但现有车辆仍存在诸多问题，比如使用寿命，驾乘体验等。对于新能源车辆的动力系统而言，尤其是减速器系统，在运行过程中，尤其是在驱动方式切换或者档位传动比切换时，由于发动机输出扭矩和液控离合器传递扭矩以及发电/电动机输出扭矩的波动变化，或者档位切换时不够平顺，出现扭矩和传递转速波动冲击，造成扭矩切换和转速过度不平滑，给驾驶员和乘客人员带来不舒服感觉，同时容易造成车辆部件损坏，寿命较短。本发明正是基于该问题而提出改进，旨在提供一种用于新能源车的减速器动力系统，解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于：克服现有技术中上述不足，提供一种新能源车辆减速器系统，其具有动力系统和减速器特殊结构设计合理、运行可靠稳定、且进行精细化的模式控制、能够有效解决运行模式切换和/或减速比切换时的冲击不平顺问题，减少不舒服感觉和避免部件损坏、寿命短等优点。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种模式控制新能源车辆减速器系统的方法，所述新能源车辆减速器系统包括：中央电子控制单元ecu、发电/电动机、液控离合器、减速器、发动机、检测传感单元、电储能装置；液控离合器，其用于根据需要选择性的断开或结合发动机与发电/电动机，并且被设置成能够通过调节液控压力的大小来改变液控离合器传递的扭矩传递值；

所述减速器，其设置于发电/电动机下游；所述减速器包括主动输入轴、第一齿轮、第二齿轮、输入轴离合器、从动输出轴、第三齿轮、第四齿轮、输出轴离合器、单向离合器、液压泵单元、行星齿圈、行星轮、行星架、太阳轮、环形轴承、行星架输出齿轮；所述发电/电动机的输出轴与所述主动输入轴的左端联接；所述主动输入轴的右端联接液压泵单元；所述第一齿轮固定设置在主动输入轴上且位于液压泵单元左侧，所述第二齿轮可转动地设置于主动输入轴上且位于第一齿轮的左侧；所述输入轴离合器位于第二齿轮的左侧，所述输入轴离合器的外圈离合部件与第二齿轮的齿圈固定连接，所述输入轴离合器的内圈离合部件与主动输入轴固定连接，所述输入轴离合器14的所述内、外圈离合部件可相互结合或分离的连接；所述第四齿轮固定设置在从动输出轴的左端上并与第二齿轮相啮合；所述第三齿轮可转动地设置于从动输出轴上并位于第四齿轮的右侧且与第一齿轮相啮合；所述第三齿轮与所述行星齿圈固定连接，所述行星齿圈与所述行星轮啮合，所述行星轮与所述太阳轮啮合，所述太阳轮固定在所述从动输出轴的最右端，所述输出轴离合器位于所述第三齿轮和所述太阳轮之间位置，所述输出轴离合器的外圈离合部件与所述行星架固定连接，所述输出轴离合器的内圈离合部件与所述从动输出轴固定连接，所述输出轴离合器的所述内、外圈离合部件可相互结合或分离的连接；所述行星齿圈的外圆周通过所述环形轴承可转动地固定安装在所述新能源车上；所述行星架的一端连接所述行星架输出齿轮，所述行星架输出齿轮与车轮轴差速器齿轮啮合；所述行星架输出齿轮的动力通过车轮轴差速器齿轮、车轮轴差速器、车轮轴传递到车轮7；所述单向离合器的外圈与第二齿轮的内齿毂固定连接，所述单向离合器的内圈与所述主动输入轴固定连接；

所述新能源车辆减速器系统还包括液控离合器控制单元、电机控制单元，所述检测传感单元、液压泵单元、液控离合器控制单元、电机控制单元均与中央电子控制单元ecu信号连接并受控于中央电子控制单元ecu；所述中央电子控制单元ecu与发动机信号连接，可用于调节发动机扭矩和转速；液控离合器控制单元与液控离合器信号连接，可用于调节液控离合器结合压力进而调节液控离合器传递的扭矩传递值大小；电机控制单元与发电/电动机信号连接，可用于控制发电/电动机输出扭矩和转速；中央电子控制单元ecu与减速器信号连接，可用于控制减速器；电储能装置与发电/电动机电连接；中央电子控制单元ecu与电储能装置信号连接，可用于控制电储能装置的充放电；所述检测传感单元，其用于检测车辆行驶状态、驾驶员操作状态；中央电子控制单元ecu能够根据所述检测传感单元检测的车辆行驶状态和驾驶员操作状态预测即将应用的行驶运行模式；

所述行驶运行模式包括发电/电动机单独驱动的纯电动驱动运行模式、发动机和发电/电动机共同驱动的混合动力驱动运行模式；当液控离合器断开时，使用纯电动驱动运行模式，当液控离合器结合时，使用混合动力驱动运行模式；

所述模式控制新能源车辆减速器系统的方法包括：首先利用检测传感单元连续获取车辆行驶状态和驾驶员操作状态信息，所述中央电子控制单元ecu根据预设时间间隔采样点采样所述检测传感单元获取的车辆行驶状态和驾驶员操作状态信息，并根据所述车辆行驶状态信息确定当前采样点所述新能源车辆的行驶运行模式，所述中央电子控制单元ecu通过相邻采样点采集的驾驶员操作状态信息的变化预测即将应用的行驶运行模式，当采集的驾驶员操作状态信息发生变化时，中央电子控制单元ecu根据车辆当前的行驶运行模式和即将应用的行驶运行模式按照如下步骤控制车辆进行行驶运行模式的切换：s1)当所述中央电子控制单元ecu预测车辆即将由纯电动驱动运行模式切换为混合动力驱动运行模式时，增加发电/电动机的输出扭矩，同时增加液控离合器压力至第一设定压力值，使液控离合器产生滑移，从而启动发动机；发动机启动后逐渐增加发动机扭矩，同时继续逐渐增加液控离合器的压力，直至使液控离合器完全结合的第二设定压力值，增加发动机扭矩和增加液控离合器压力的同时，所述中央电子控制单元ecu基于发动机扭矩和液控离合器压力实时调节发电/电动机输出扭矩，以维持车轮需求扭矩保持恒定；s2)当所述中央电子控制单元ecu预测车辆即将由混合动力驱动运行模式切换为纯电动驱动运行模式时，逐渐减小发动机扭矩，同时减小液控离合器压力，使液控离合器产生滑移，直至液控离合器完全断开；在减小发动机扭矩和液控离合器压力的同时，所述中央电子控制单元ecu基于发动机扭矩和液控离合器压力实时调节发电/电动机输出扭矩，以维持车轮需求扭矩保持恒定；

其中，所述的第一设定压力值设置成当液控离合器压力达到所述第一设定压力值时所传递的扭矩传递值小于发电/电动机可提供的最大扭矩与车轮需求扭矩之差。

优选，还包括，当输入轴离合器和输出轴离合器同时分离时，单向离合器的内外圈处于同步状态，减速器的传动比不变，车辆保持当前第一个减速比档位前行，此时，当减速器需要由第一个减速比档位升到第二个减速比档位时，输出轴离合器可以在输入轴离合器完全断开后执行结合；输入轴离合器完全断开后，输出轴离合器逐步的结合使得减速器平缓的提高到第二个减速比档位；而当减速器需要由第二个减速比档位降到第一个减速比档位时，只需输出轴离合器逐步断开同时输入轴离合器逐步结合，减速器平缓的切换到第一个减速比档位；

优选，所述液控离合器的压力从第一设定压力值升至第二设定压力值的时间变化率比从零点升至第一设定压力值的时间变化率大3至4.5倍；

优选，所述车辆行驶状态包括行驶速度、发动机扭矩、发电/电动机扭矩、电储能装置的荷电状态，所述驾驶员操作状态包括加速踏板操作量、制动踏板操作量；

优选，所述第四齿轮与第二齿轮的齿数比是第三齿轮与第一齿轮的齿数比的2-2.5倍。

此外本发明采用单向离合器，当输入轴离合器和输出轴离合器同时分离时，单向离合器的内外圈处于同步状态，减速器的传动比不变(相当于输入轴离合器结合且输出轴离合器分离状态时的减速比)，车辆保持当前第一个减速比档位前行，此时，当减速器需要由第一个减速比档位升到第二个减速比档位时，输出轴离合器可以在输入轴离合器完全断开后执行结合；输入轴离合器完全断开后，输出轴离合器逐步的结合使得减速器平缓的提高到第二个减速比档位；而当减速器需要由第二个减速比档位降到第一个减速比档位时，只需输出轴离合器逐步断开同时输入轴离合器逐步结合，减速器平缓的切换到第一个减速比档位。整个减速比切换过程中始终保持动力较小波动，减少冲击和不适感。

采用本发明的机电动力系统具有如下有益效果：

(1)本发明减速器结构设计合理，尤其是采用行星齿轮系和双齿轮平行轴轮系结合，并采用两个离合器和结合单向离合器的应用，当输入轴离合器和输出轴离合器同时分离时，单向离合器的内外圈处于同步状态，减速器的传动比不变，车辆保持当前第一个减速比档位前行，此时，当减速器需要由第一个减速比档位升到第二个减速比档位时，输出轴离合器可以在输入轴离合器完全断开后执行结合；输入轴离合器完全断开后，输出轴离合器逐步的结合使得减速器平缓的提高到第二个减速比档位；而当减速器需要由第二个减速比档位降到第一个减速比档位时，只需输出轴离合器逐步断开同时输入轴离合器逐步结合，减速器平缓的切换到第一个减速比档位。整个减速比切换过程中始终保持动力较小波动，减少冲击和不适感。

(2)此外，本发明中，车辆在进行纯电动驱动运行模式到混合动力驱动运行模式和/或混合动力驱动运行模式到纯电动驱动运行模式之间切换时，通过本发明的优化控制策略，这有利于减少驾驶者和乘客感官的冲击不适的感觉，并且减少部件由此可能造成的损坏和寿命减少问题。本发明中，发电/电动机动力通过减速器传递到车轮，当需要额外动力或者特殊需求时，启动发动机并提供动力，控制简单有效，并不需要额外的特殊控制机构和控制设备即可实现优化控制，有效降低生产制造成本，增加使用寿命和驾驶舒适度。

附图说明

附图1为本发明新能源车辆减速器系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明模式控制新能源车辆减速器系统的方法作以详细说明。

一种模式控制新能源车辆减速器系统的方法，所述新能源车辆减速器系统包括：中央电子控制单元ecu、发电/电动机2、液控离合器3、减速器4、发动机1、检测传感单元6、电储能装置5；

液控离合器3，其用于根据需要选择性的断开或结合发动机1与发电/电动机2，并且被设置成能够通过调节液控压力的大小来改变液控离合器3传递的扭矩传递值；

减速器4，其设置于发电/电动机3下游；所述减速器4包括主动输入轴11、第一齿轮16、第二齿轮13、输入轴离合器14、从动输出轴12、第三齿轮18、第四齿轮17、输出轴离合器19、单向离合器15、液压泵单元10、行星齿圈20、行星轮21、行星架22、太阳轮23、环形轴承24、行星架输出齿轮25；所述发电/电动机2的输出轴与所述主动输入轴11的左端联接；所述主动输入轴11的右端联接液压泵单元10；所述第一齿轮16固定设置在主动输入轴11上且位于液压泵单元10左侧，所述第二齿轮13可转动地设置于主动输入轴11上且位于第一齿轮16的左侧；所述输入轴离合器14位于第二齿轮13的左侧，所述输入轴离合器14的外圈离合部件与第二齿轮13的齿圈固定连接，所述输入轴离合器14的内圈离合部件与主动输入轴11固定连接，所述输入轴离合器14的所述内、外圈离合部件可相互结合或分离的连接；所述第四齿轮17固定设置在从动输出轴12的左端上并与第二齿轮13相啮合；所述第三齿轮18可转动地设置于从动输出轴12上并位于第四齿轮17的右侧且与第一齿轮16相啮合；所述第三齿轮18与所述行星齿圈20固定连接，所述行星齿圈20与所述行星轮21啮合，所述行星轮21与所述太阳轮23啮合，所述太阳轮23固定在所述从动输出轴12的最右端，所述输出轴离合器19位于所述第三齿轮18和所述太阳轮23之间位置，所述输出轴离合器19的外圈离合部件与所述行星架22固定连接，所述输出轴离合器19的内圈离合部件与所述从动输出轴12固定连接，所述输出轴离合器19的所述内、外圈离合部件可相互结合或分离的连接；所述行星齿圈20的外圆周通过所述环形轴承24可转动地固定安装在所述新能源车上；所述行星架22的一端连接所述行星架输出齿轮25，所述行星架输出齿轮25与车轮轴差速器齿轮26啮合；所述行星架输出齿轮25的动力通过车轮轴差速器齿轮26、车轮轴差速器、车轮轴传递到车轮7；所述单向离合器15的外圈与第二齿轮13的内齿毂固定连接，所述单向离合器15的内圈与所述主动输入轴11固定连接；

所述新能源车辆减速器系统还包括液控离合器控制单元8、电机控制单元9，所述检测传感单元6、液压泵单元10、液控离合器控制单元8、电机控制单元9均与中央电子控制单元ecu信号连接并受控于中央电子控制单元ecu；所述中央电子控制单元ecu与发动机1信号连接，可用于调节发动机扭矩和转速；液控离合器控制单元8与液控离合器3信号连接，可用于调节液控离合器结合压力进而调节液控离合器传递的扭矩传递值大小；电机控制单元9与发电/电动机信号连接，可用于控制发电/电动机2输出扭矩和转速；中央电子控制单元ecu与减速器4信号连接，可用于控制减速器4；电储能装置5与发电/电动机电连接；中央电子控制单元ecu与电储能装置5信号连接，可用于控制电储能装置5的充放电。

所述检测传感单元6，其用于检测车辆行驶状态、驾驶员操作状态；所述车辆行驶状态包括行驶速度、发动机扭矩、发电/电动机扭矩、电储能装置的荷电状态、液控离合器状态、减速器中各离合器状态等等，所述驾驶员操作状态包括加速踏板操作量、制动踏板操作量等等。

中央电子控制单元ecu根据所述检测传感单元检测的车辆行驶状态和驾驶员操作状态预测即将应用的行驶运行模式，并进行行驶运行模式的切换；

所述行驶运行模式包括发电/电动机2单独驱动的纯电动驱动运行模式、发动机1和发电/电动机2共同驱动的混合动力驱动运行模式；当液控离合器3断开时，使用纯电动驱动运行模式，当液控离合器3结合时，使用混合动力驱动运行模式。行驶运行模式还包括本领域熟知的行车发电、再生制动、驻车发电等运行模式。

模式控制新能源车辆减速器系统的方法包括，在车辆行驶过程中，可以优先和/或者主要利用发电/电动机为车辆行驶提供动力，发电/电动机动力通过减速器传递到车轮，当特殊情况下，如需要大扭矩或者车辆电量不足时，或者在低速高扭矩需求或者高速大扭矩需求时，或者对尾气排放要求不高的场合时，利用液控离合器的结合操作，接入发动机动力联合发电/电动机一同为车辆提供动力。当然，减速器传动比优选固定，特殊要求可设置成受到控制单元控制的可切换传动比的方式。

当行驶运行模式切换过程中存在液控离合器的结合状态发生改变时，例如由纯电动驱动运行模式切换为混合动力驱动运行模式时，或者，由混合动力驱动运行模式切换为纯电动驱动运行模式时，通常会发生结合或分离的较大的扭矩波动冲击和驾驶者和乘客感官的冲击不适感觉。为解决上述问题，现对模式的切换时的控制过程的逻辑进行详细说明。

所述模式控制新能源车辆减速器系统的方法包括：首先利用检测传感单元连续获取车辆行驶状态和驾驶员操作状态信息，所述中央电子控制单元ecu根据预设时间间隔采样点采样所述检测传感单元获取的车辆行驶状态和驾驶员操作状态信息，并根据所述车辆行驶状态信息确定当前采样点所述新能源车辆的行驶运行模式，所述中央电子控制单元ecu通过相邻采样点采集的驾驶员操作状态信息的变化预测即将应用的行驶运行模式(显然当相邻采样点驾驶员操作状态信息未发生变化，则认为不需要切换行驶运行模式)，当采集的驾驶员操作状态信息发生变化时，中央电子控制单元ecu根据车辆当前的行驶运行模式和即将应用的行驶运行模式按照如下步骤控制车辆进行行驶运行模式的切换：s1)当所述中央电子控制单元ecu预测所述车辆即将由纯电动驱动运行模式切换为混合动力驱动运行模式时，增加发电/电动机的输出扭矩，同时增加液控离合器压力至第一设定压力值，使液控离合器产生滑移，从而启动发动机；发动机启动后逐渐增加发动机扭矩，同时继续逐渐增加液控离合器的压力，直至使液控离合器完全结合的第二设定压力值，增加发动机扭矩和增加液控离合器压力的同时，所述中央电子控制单元ecu基于发动机扭矩和液控离合器压力实时调节发电/电动机输出扭矩，以维持车轮需求扭矩保持恒定或较小波动。这有利于减少驾驶者和乘客感官的冲击不适的感觉，并且减少部件由此可能造成的损坏和寿命减少问题。

其中，为了保证能够提供足够的车轮需求扭矩维持车辆正常运行，防止发动机的启动消耗太多发电/电动机输出的扭矩，所述的第一设定压力值设置成当液控离合器压力达到所述第一设定压力值时所传递的扭矩传递值小于发电/电动机可提供的最大扭矩与车轮需求扭矩之差。

此外，为了尽可能减少发动机突然加入产生的动力传递波动，液控离合器压力从零点(即，液控离合器不产生传递扭矩的初始压力)升至第一设定压力值的时间理论上尽可能的长，而时间过长会造成运行模式切换时间过长，容易造成驾驶者感官上车辆加减速或者操控性的灵敏度降低，造成驾驶者不适或者频繁踩踏踏板，因此，所述液控离合器的压力从第一设定压力值升至第二设定压力值的时间变化率比从零点升至第一设定压力值的时间变化率大，优选大3～4.5倍，再优选大4倍。

s2)当所述中央电子控制单元ecu预测所述车辆即将由混合动力驱动运行模式切换为纯电动驱动运行模式时，逐渐减小发动机扭矩，同时减小液控离合器压力，使液控离合器产生滑移，直至液控离合器完全断开；在减小发动机扭矩和液控离合器压力的同时，所述中央电子控制单元ecu基于发动机扭矩和液控离合器压力实时调节发电/电动机输出扭矩，以维持车轮需求扭矩保持恒定或较小波动。这有利于减少驾驶者和乘客感官的冲击不适的感觉，并且减少部件由此可能造成的损坏和寿命减少问题。

此外，优选所述第四齿轮17与第二齿轮13的齿数比是第三齿轮18与第一齿轮16的齿数比的2-2.5倍。这有利于包括行星齿轮组在内的减速器齿轮组具有比较合适的档位级别差，有利于切换过程中，换档位不会引起较大的动力中断不适感觉。此外本发明采用单向离合器，当输入轴离合器和输出轴离合器同时分离时，单向离合器的内外圈处于同步状态，减速器的传动比不变(相当于输入轴离合器结合且输出轴离合器分离状态时的减速比)，车辆保持当前第一个减速比档位前行，此时，当减速器需要由第一个减速比档位升到第二个减速比档位时，输出轴离合器可以在输入轴离合器完全断开后执行结合；输入轴离合器完全断开后，输出轴离合器逐步的结合使得减速器平缓的提高到第二个减速比档位；而当减速器需要由第二个减速比档位降到第一个减速比档位时，只需输出轴离合器逐步断开同时输入轴离合器逐步结合，减速器平缓的切换到第一个减速比档位。整个减速比切换过程中始终保持动力较小波动，减少冲击和不适感。

需要说明的是，上述行驶运行模式的切换和减速比档位的切换可根据车辆驾驶意图和车速状态进行灵活切换和控制，比如根据车速、驾驶意图或路况(如山区、泥泞道路、城市道路等等)、驾驶经济性选定一减速比档位，然后在该固定档位基础上，实施行驶运行模式切换控制；当然，也可以根据车速、驾驶意图或路况(如山区、泥泞道路、城市道路等等)、驾驶经济性选定一行驶运行模式，然后根据情况变化需要，进行减速比档位切换控制。亦或者根据特殊情况，进行行驶运行模式和减速比档位切换二者的先后同时变换控制。

上述的描述是为便于本领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。