电动汽车的换挡控制方法和基于换挡的电机转速调节方法_4

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匹配,从而电机动力轴同步器33c能够快速接合电机动力轴第一齿轮31,提高同步效率。
[0198]当然,应当理解的是,上述的调速模式不仅适用于纯电动工况,还可以适用于其他工况,例如混动工况等,只要涉及到电机动力轴同步器33c的接合状态发生变化的工况(例如从与电机动力轴第一齿轮31接合切换为与电机动力轴第二齿轮32接合、或者从与电机动力轴第二齿轮32接合切换为与电机动力轴第一齿轮31接合),均适用于上述调速模式。
[0199]各挡位混动工况方案一:
[0200]在动力传动系统100处于一挡混动工况时,一三挡同步器13c接合一挡从动齿轮Ib,双离合器2d的输入端23d接合第一输出端2Id且与第二输出端22d断开,电机动力轴同步器33c接合电机动力轴第二齿轮32。从而发动机4输出的动力通过第一输入轴11、一挡齿轮副从第一输出轴21输出,第一电动发电机51输出的动力通过电机动力轴第二齿轮32、传动齿轮6从第二输出轴22输出,两部分动力最终在主减速器从动齿轮74处进行耦合,耦合后的动力从差速器75分配给两侧的车轮。
[0201]该挡位混动工况下,第一电动发电机51可以进行调速,从而使得主减速器从动齿轮74能够平衡地同步接收来自发动机4以及第一电动发电机51的动力,提高传动的平顺性、协调性。
[0202]在动力传动系统100处于二挡混动工况时,二四挡同步器24c接合二挡从动齿轮2b,双离合器2d的输入端23d接合第二输出端22d且与第一输出端2Id断开,电机动力轴同步器33c接合电机动力轴第二齿轮32。从而发动机4输出的动力通过第二输入轴12、二挡齿轮副从第一输出轴21输出,第一电动发电机51输出的动力通过电机动力轴第二齿轮32、传动齿轮6从第二输出轴22输出,两部分动力最终在主减速器从动齿轮74处进行耦合,耦合后的动力从差速器75分配给两侧的车轮。
[0203]该挡位混动工况下,第一电动发电机51可以进行调速,从而使得主减速器从动齿轮74能够平衡地同步接收来自发动机4以及第一电动发电机51的动力,提高传动的平顺性、协调性。
[0204]在动力传动系统100处于三挡混动工况时,与动力传动系统100处于一挡混动工况类似,区别在于一三挡同步器13c接合三挡从动齿轮3b,发动机4的动力通过三挡齿轮副输出,其余基本与一挡混动传动大致相同,这里不再赘述。
[0205]在动力传动系统100处于四挡混动工况时,与动力传动系统100处于二挡混动工况类似,区别在于二四挡同步器24c接合四挡从动齿轮4b,发动机4的动力通过四挡齿轮副输出,其余基本与二挡混动传动大致相同,这里不再赘述。
[0206]在动力传动系统100处于五挡混动工况时,五挡同步器5c接合五挡从动齿轮5b,双离合器2d的输入端23d接合第一输出端21d且与第二输出端22d断开,电机动力轴同步器33c接合电机动力轴第二齿轮32。从而发动机4输出的动力通过第一输入轴11、五挡齿轮副从第二输出轴22输出,第一电动发电机51输出的动力通过电机动力轴第二齿轮32、传动齿轮6从第二输出轴22输出,两部分动力在第二输出轴22上进行耦合,耦合后的动力从差速器75分配给两侧的车轮。
[0207]该挡位混动工况下,第一电动发电机51可以进行调速,从而使得第二输出轴22能够平衡地同步接收来自发动机4以及第一电动发电机51的动力,提高传动的平顺性、协调性。
[0208]各挡位混动工况方案二:
[0209]在动力传动系统100处于一挡混动工况时,一三挡同步器13c接合一挡从动齿轮Ib,二四挡同步器24c接合二挡从动齿轮2b (以第一电动发电机51动力从二挡齿轮副输出为例,当然也可从四挡齿轮副输出),双离合器2d的输入端23d接合第一输出端21d且与第二输出端22d断开,电机动力轴同步器33c接合电机动力轴第一齿轮31。
[0210]从而发动机4输出的动力通过第一输入轴11、一挡齿轮副输出至第一输出轴21,第一电动发电机51输出的动力通过电机动力轴第一齿轮31、中间惰轮73、二挡齿轮副、二四挡同步器24c输出至第一输出轴21,两部分动力在第一输出轴21上进行I禹合,I禹合后的动力从差速器75分配给两侧的车轮。
[0211]该挡位混动工况下,第一电动发电机51可以进行调速,从而使得第一输出轴21能够平衡地同步接收来自发动机4以及第一电动发电机51的动力,提高传动的平顺性、协调性。
[0212]在动力传动系统100处于二挡混动工况时,二四挡同步器24c接合二挡从动齿轮2b,双离合器2d的输入端23d接合第二输出端22d且与第一输出端21d断开,电机动力轴同步器33c接合电机动力轴第一齿轮31。从而发动机4输出的动力通过第二输入轴12输出至二挡齿轮副,第一电动发电机51输出的动力通过电机动力轴第一齿轮31、中间惰轮73输出至二挡齿轮副,两部分动力在二挡齿轮副上进行I禹合,I禹合后的动力第一输出轴21输出。
[0213]该挡位混动工况下,第一电动发电机51可以进行调速,从而使得二挡齿轮副能够平衡地同步接收来自发动机4以及第一电动发电机51的动力,提高传动的平顺性、协调性。
[0214]在动力传动系统100处于三挡混动工况时,与动力传动系统100处于一挡混动工况类似,区别在于一三挡同步器13c接合三挡从动齿轮3b,发动机4的动力通过三挡齿轮副输出,其余基本与一挡混动传动大致相同,这里不再赘述。
[0215]对于四挡混动工况而言,由于二四挡齿轮副共用二四挡同步器24c,因此无法在该模式下实现四挡混动工况。
[0216]在动力传动系统100处于五挡混动工况时,五挡同步器5c接合五挡从动齿轮5b,二四挡同步器24c接合二挡从动齿轮2b,双离合器2d的输入端23d接合第一输出端21d且与第二输出端22d断开,电机动力轴同步器33c接合电机动力轴第一齿轮31。
[0217]从而发动机4输出的动力通过第一输入轴11、五挡齿轮副输出至第二输出轴22,第一电动发电机51输出的动力通过电机动力轴第一齿轮31、中间惰轮73、二挡齿轮副、二四挡同步器24c输出至第一输出轴21,两部分动力在主减速器从动齿轮74处进行耦合,耦合后的动力从差速器75分配给两侧的车轮。
[0218]该挡位混动工况下,第一电动发电机51可以进行调速,从而使得主减速器从动齿轮74能够平衡地同步接收来自发动机4以及第一电动发电机51的动力,提高传动的平顺性、协调性。
[0219]需要说明的是,上述的各挡位混动工况方案二是以二四挡同步器24c接合二挡从动齿轮2b为例说明的,当然该模式下二四挡同步器24c也可以接合四挡从动齿轮4b,此时各挡位混动原理与上述大体一致,这里不再一一赘述。并且可以理解的是,在二四挡同步器24c接合四挡从动齿轮4b的模式下无法实现二挡混动工况,原理与上述模式无法实现四挡混动一致。
[0220]综上,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据实际需要,灵活地选择上述任意各挡位混动工况方案一以及各挡位混动工况方案二中的任意混动路径,极大地丰富了动力传动系统100的传动模式,提高了驾驶乐趣,使车辆能够更好地适应不同路况,提高车辆的动力性、燃油经济性。
[0221]发动机边驱动边充电工况方案一:
[0222]在动力传动系统100处于一挡边驱动边充电工况时,一三挡同步器13c接合一挡从动齿轮Ib,双离合器2d的输入端23d与第一输出端21d接合且与第二输出端22d断开,电机动力轴同步器33c接合电机动力轴第二齿轮32。从而发动机4输出的动力通过第一输入轴11、一挡齿轮副从第一输出轴21输出,同时来自车轮的反拖能量通过第二输出轴22、传动齿轮6、电机动力轴第二齿轮32、电机动力轴3后输出至第一电动发电机51,从而驱动第一电动发电机51发电。
[0223]在动力传动系统100处于二挡边驱动边充电工况时,二四挡同步器24c接合二挡从动齿轮2b,双离合器2d的输入端23d与第二输出端22d接合且与第一输出端21d断开,电机动力轴同步器33c接合电机动力轴第一齿轮31。从而发动机4输出的一部分动力通过第二输入轴12、二挡齿轮副从第一输出轴21输出,发动机4输出的另一部分动力通过第二输入轴12、中间惰轮73、电机动力轴第一齿轮31、电机动力轴3后输出给第一电动发电机51,从而驱动第一电动发电机51发电。
[0224]在动力传动系统100处于三挡边驱动边充电工况时,与动力传动系统100处于一挡边驱动边充电工况时基本一致,不同在于此时一三挡同步器13c接合三挡从动齿轮3b。
[0225]在动力传动系统100处于四挡边驱动边充电工况时,与动力传动系统100处于二挡边驱动边充电工况时基本一致,不同在于此时二四挡同步器24c接合四挡从动齿轮4b。
[0226]在动力传动系统100处于五挡边驱动边充电工况时,五挡同步器5c接合五挡从动齿轮5b,双离合器2d的输入端23d与第一输出端21d接合且与第二输出端22d断开,电机动力轴同步器33c接合电机动力轴第二齿轮32。从而发动机4输出的动力通过第一输入轴11、五挡齿轮副从第二输出轴22输出,同时第二输出轴22上的部分动力还通过传动齿轮6、电机动力轴第二齿轮32、电机动力轴3后输出至第一电动发电机51,从而驱动第一电动发电机51发电。
[0227]发动机4边驱动边充电工况方案二:
[0228]上面介绍的发动机4边驱动边充电工况方案一中,双离合器2d在传动时均只有一个离合器进行接合工作,例如其输入端23d与第一输出端21d接合或者输入端23d与第二输出端22d接合,特别地,根据本发明实施例的动力传动系统100,在双离合器2d的输入端23d与第一输出端21d和第二输出端22d同时接合的情况下,也能够实现边驱动边充电工况。
[0229]在此条件下,动力传动系统100处于一挡边驱动边充电工况时,双离合器2d的输入端23d同时接合第一输出端21d和第二输出端22d,一三挡同步器13c接合一挡从动齿轮Ib,电机动力轴同步器33c接合电机动力轴第一齿轮31,从而发动机4输出的一部分动力通过第一输入轴11、一挡齿轮副从第一输出轴21输出,发动机4输出的另一部分动力从第二输入轴12、中间惰轮73、电机动力轴第一齿轮31、电机动力轴3输出给第一电动发电机51,从而驱动第一电动发电机51发电。
[0230]在此条件下,动力传动系统100处于三挡边驱动边充电工况或处于五挡边驱动边充电工况时,与上述动力传动系统100处于一挡边驱动边充电工况大致相同,不同之处在于,三挡传动时一三挡同步器13c接合三挡从动齿轮3b,五挡传动时五挡同步器5c接合五挡从动齿轮5b且动力从第二输出轴22输出。
[0231]综上,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据实际需要,灵活地选择上述发动机边驱动边充电工况方案一以及发动机边驱动边充电工况方案二中的任意传动路径,极大地丰富了动力传动系统100的传动模式,提高了驾驶乐趣,使车辆能够更好地适应不同路况,提高车辆的动力性、燃油经济性。
[0232]倒挡工况:
[0233]在动力传动系统100处于机械倒挡工况时,倒挡同步器74c同步倒挡中间齿轮72和中间惰轮73,双离合器2d的输入端23d接合第二输出端22d且与第一输出端21d断开,发动机4输出的动力通过第二输入轴12、中间惰轮73、倒挡中间齿轮72后从倒挡齿轮71输出。
[0234]在动力传动系统100处于电动倒挡模式时,电机动力轴同步器33c同步电机动力轴3和电机动力轴第一齿轮31、倒挡同步器74c同步倒挡中间齿轮72和中间惰轮73,第一电动发电机51输出的动力通过电机动力轴3、电机动力轴第一齿轮31、中间惰轮73、倒挡中间齿轮72后从倒挡齿轮71输出。
[0235]在动力传动系统100处于混动倒挡模式时,电机动力轴同步器33c同步电机动力轴3和电机动力轴第一齿轮31、倒挡同步器74c同步倒挡中间齿轮72和中间惰轮73,发动机4输出的动力通过第二输入轴12输出至中间惰轮73,第一电动发电机51输出的动力通过电机动力轴3、电机动力轴第一齿轮31输出至中间惰轮73,两部分动力在中间惰轮73处耦合后再通过倒挡中间齿轮72从倒挡齿轮71输出。
[0236]在上面介绍的驻车充电工况、纯电动工况、各挡位混动工况方案一、各挡位混动工况方案二、发动机边驱动边充电工况方案一、发动机边驱动边充电工况方案二以及倒挡工况中,第一电动发电机51自始至终是按照同一预定方向旋转的,即第一电动发电机51在作为电动机工作以及发电机工作时,能够一直按照同一方向旋转,特别对于从纯电动工况、各挡位混动工况方案一、各挡位混动工况方案二向倒挡工况切换的过程中,第一电动发电机51也是无需换向的,从而使得第一电动发电机51在参与工作的任意工况下均能自始至终同向旋转,改善由于电机换向带来的冲击感、顿挫感等,提升了动力传动系统100的寿命。
[0237]实施例二:
[0238]如图4所示,该实施例中的动力传动系统100与图3中所示的动力传动系统100的主要区别在于倒挡中间齿轮72、中间惰轮73和倒挡同步器74c处。在该实施例中,倒挡中间齿轮72与中间惰轮73是相邻空套在第二输出轴22上的,倒挡同步器74c设置在中间惰轮73上且用于接合倒挡中间齿轮72。对于其余部分则可与图3实施例中的动力传动系统100基本一致,这里不再赘述。
[0239]实施例三:
[0240]如图5所示,该实施例中的动力传动系统100与图4中所示的动力传动系统100的主要区别在于中间惰轮73的构造。在该实施例中,中间惰轮73构造为双联齿轮,且具有齿轮部731、732,其中一个齿轮部731与二挡主动齿轮啮合(即与输入轴的所述一个上的挡位主动齿轮),另一个齿轮部732与电机动力轴第一齿轮31啮合。对于其余部分则可与图4实施例中的动力传动系统100基本一致,这里不再赘述。
[0241 ] 实施例四-实施例七:
[0242]如图6-图9所示,该一些实施例中的动力传动系统100与图3中所示的动力传动系统100的主要区别在于增加了后驱结构,主要增加了第三电动发动机201、第四电动发电机301以及防滑同步器503等结构,具体可参见上述对电子差速锁结构的描述,这里不再赘述。
[0243]实施例八-实施例1^一:
[0244]如图10-图13所示,该一些实施例中的动力传动系统100与图4中所示的动力传动系统100的主要区别在于增加了后驱结构,主要增加了第三电动发动机201、第四电动发电机301以及防滑同步器503等结构,具体可参见上述对电子差速锁结构的描述,这里不再赘述。
[0245]基于上述动力传动系统的结构,下面参照附图描述根据本发明实施例的电动汽车的换挡控制方法,以及基于电动汽车换挡的电动发动机的转速调节方法。
[0246]首先对本发明实施例的电动汽车的换挡控制方法进行说明。其中,如图2-13所不,电动汽车的动力传动系统包括多个输出轴、电机动力轴、电机动力轴同步器、第一电动发电机和电机控制器,电机动力轴设置成可选择性地与输出轴中的一个联动,在电机动力轴与输出轴中的一个进行联动时,第一电动发电机将产生的动力通过输出轴的一个输出,电机动力轴同步器设置在电机动力轴上,电机动力轴设置成通过电机动力轴同步器的同步而选择性地与输出轴的其中一个联动,其中,电机控制器在根据电动汽车的车速、油门踏板信号和当前挡位判断第一电动发电机需要进行换挡控制时,对第一电动发电机进行调速换挡控制。在本发明的一个实施例中,如图14所示,换挡控制方法包括以下步骤:
[0247]S11,在电机控制器发出的请求挡位与传动控制单元发出的目标挡位一致时,电机控制器控制第一电动发电机进行第一次扭矩卸载。
[0248]S12,在第一电动发电机的第一次扭矩卸载完成后,传动控制单兀TCU根据电机控制器发送的电机调速请求控制动力传动系统中的电机动力轴同步器断开,并在第一电动发电机处于空挡时,电机控制器计算第一电动发电机的换挡目标转速且控制第一电动发电机进行扭矩加载以进行调速,以及在第一电动发电机的转速达到预设的电机转速范围时,电机控制器控制第一电动发电机进行第二次扭矩卸载。
[0249]具体地,电机在调速的过程中,如果电机扭矩在电机调速到目标换挡转速时开始卸载,此时由于电机卸载需要一定的时间过程,电机转速容易出现超调;另外,如果电机转速调到目标换挡转速范围内时进行扭矩卸载,由于电机自身的转动惯量,此时会出现一定程度的超调,由于传动控制单元TCU接到扭矩卸载完成及控制同步器结合换挡有一定的时间,此时同步器去结合换挡,电机转速会变化到换挡目标转速范围之外,导致同步器挂不上挡或影响换挡平顺性。例如,当第一电动发电机转速达到换挡目标转速范围内,电机动力轴同步器即将结合时,此时如果存在超调,将导致第一电动发电机的转速偏离挡位目标转速,影响换挡时间。
[0250]在本发明实施例中,为保证电机换挡性能,通过调节第一电动发电机的第二次卸载扭矩的时机,在第一电动发电机转速未达到目标换挡转速之前,就对第一电动发电机加载扭矩进行第二次卸载。即对第一电动发电机调速,在第一电动发电机的转速达到预设的电机转速时,电机控制器控制第一电动发电机进行第二次扭矩卸载。
[0251]在本发明的一个实施例中,预设的电机转速范围位于预设的目标换挡转速范围内,其中,预设的目标换挡转速范围根据电机控制器计算的第一电动发电机的目标换挡转速获得。
[0252]在本发明的另一个实施例中,当电机控制器判断第一电动发电机需要进行升挡控制时,预设的电机转速范围大于第一电动发电机的目标换挡转速范围的上限值;当电机控制器判断第一电动发电机需要进行降挡控制时,预设的电机转速范围小于第一电动发电机的目标换挡转速范围的下限值。例如,第一电动发电机的转速达到预设电机的卸载扭矩的目标换挡转速范围之前,达到预设的电机转速定义rpml, rpml与目标换挡转速范围的转速差在500-1100之间,升挡时,rpml高于目标换挡转速,降挡时,rpml低于目标换挡转速,例如,升挡时,优选rpml高于目标换挡转速1000r/min (转/每分钟),降挡时,rpml低于目标换挡转速600r/min。
[0253]S13,在第一电动发电机的第二次扭矩卸载完成后,传动控制单元根据电机控制器发送的请求挡位控制电机动力轴开始结合,并反馈电机控制器的请求挡位是否换挡成功。
[0254]S14,在电机控制器的请求挡位换挡成功后,电机控制器判断传动控制单元发送的第一电动发电机的当前挡位为请求挡位,判断第一电动发电机换挡成功。
[0255]可以看出,本发明实施例的电动汽车的换挡控制方法中,通过控制电动发电机的第二次扭矩卸载的时机,从而可以避免换挡过程中电动发电机的超速问题,在电机动力轴同步器即将结合时,第一电动发电机的转速达到目标换挡转速,保证换挡时间,避免动力中断,提高电动汽车换挡的平顺性。
[0256]在本发明的一个实施例中,在S12中,当电机控制器判断第一电动发电机需要进行升挡控制时,预设的电机转速范围大于第一电动发电机的目标换挡转速范围的上限值。当第一电动发电机进行升挡时,所述第一电动发电机需要降速,在一定的时间内,第一电动发电机的转速具有下降的趋势,在第一电动发电机转速大于第一电动发电机的目标换挡转速范围的上限值时即开始对第一电动发电机进行调速,使第一电动发电机进行第二次扭矩卸载完成后,所述第一电动发电机的转速能够处于目标换挡转速范围以内,从而避免了第一电动发电机超调的问题。当电机控制器判断第一电动发电机需要进行降挡控制时,预设的电机转速范围小于第一电动发电机的目标换挡转速范围的下限值。当第一电动发电机进行降挡时,所述第一电动发电机需要增速,在一定的时间内,
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