一种消除车辆换挡齿轮冲击的方法与流程

本发明是涉及电机控制方法技术领域，具体的说是一种消除车辆换挡齿轮冲击的方法。

背景技术：

现阶段商用车广泛使用两挡变速箱来减少能耗，提高动力系统效率。但会带来换挡时转矩大导致齿轮箱冲击，从而产生很大的打齿声音并导致车辆抖动。影响车辆驾驶性能和乘客舒适感。因此，需要一种在没有硬件增加的情况，减少换挡时齿轮冲击的方法。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中的不足，提供种消除车辆换挡齿轮冲击的方法，在动力系统算法上采用小转矩，小斜率以及优化换挡逻辑等方式，消除换挡带来的冲击。相比于现在的技术，变占空比的办法在没有增加硬件的情况下，提高了驾驶舒适性，保护了车辆系统和人身安全。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种消除车辆换挡齿轮冲击的方法，其特征在于：车辆换挡机构包括电机控制器、电机、变速箱和传动轴，所述的变速箱为两档变速箱，所述的电机控制器与整车控制器vcu信号控制连接；整车控制器vcu内存储有动力系统算法，所述的动力系统算法通过控制电机输出轴转矩变化斜率的方式完成换挡过程，具体步骤如下：

步骤1，进入换挡模式，电机控制器控制电机输出轴的转矩通过低斜率将转矩降到0；

步骤2，进入脱档模式，通过变速箱换挡装置将变速箱调整到空挡状态，在变速箱的主动轮和从动轮分开后，控制变速箱的转速降到二挡转速，转矩再次控制到0转矩；

步骤3，进入挂挡模式，通过变速箱换挡装置将变速箱从空挡状态进入咬合状态，在变速箱的主动轮和从动轮再次咬合后，电机控制器控制电机输出轴的转矩低斜率上升，当转矩到达50nm时，按照正常斜率提升转矩；

步骤4，转矩达到目标转矩后，换挡结束。

所述的整车控制器vcu与电机控制器通过can线信号控制连接。

所述的步骤1中电机输出轴的转矩降到0过程中的低斜率的范围为500nm/s至200nm/s。

所述的步骤2中转矩再次调整到0转矩过程中的斜率为500nm/s至200nm/s，所述的变速箱的转速降到二挡转速过程中转速从4500rpm降至1500rpm，所述的变速箱的降速过程在700ms内完成。

所述的步骤3中变速箱的主动轮和从动轮再次咬合后电机输出轴转矩的上升斜率为500nm/s到200nm/s。

所述的步骤3中转矩达到50nm后，提升斜率为2000nm/s。

本发明消除车辆换挡齿轮冲击的方法的有益效果是：采用在换挡逻辑上的优化，相比于现在的技术，变占空比的办法在没有增加硬件的情况下，能够消除换挡带来的齿轮冲击。进一步的，换挡过程中，在主动轮和从动轮齿轮分开之间以及重新咬合之后，采用较低的斜率进行提升转矩或降低转矩，消除换挡过程齿轮碰撞导致转矩冲击和噪声。

附图说明

图1为本发明一种消除车辆换挡齿轮冲击的方法的流程图。

图2为本发明一种消除车辆换挡齿轮冲击的方法中主动轮和从动轮咬合时的结构示意图。

图3为车辆正常换挡时转速随时间变化示意图。

图4为本发明一种消除车辆换挡齿轮冲击的方法中转速随时间变化示意图。

具体实施方式

现在结合附图1对本发明作进一步详细的说明。

在行车的换挡过程中，在汽车运动方程中，加速阻力fa为：

式中，δ为旋转质量换算系数；m0为汽车总质量；ft为驱动力；fw为空气阻力；ff为滚动阻力；fi为坡度阻力。

车辆冲击度为：

在换档动作前后及油门调节过程中，由于时间及行驶距离短，速度变化小，可认为fw、ff、fi变化很小，且在有档位时也不大，可忽略；

此时车辆冲击度方程可以简化为：

式中，i0为主传动比；ig为变速器的传动比；η为传递效率；r为车轮滚动半径；α为油门开度；te为由油门开度；α和电机转速ne决定的电机输出扭矩。

由此可见，换挡动作的冲击度j与油门(转矩)变化率成正比，所以对换挡冲击的控制主要是控制油门的变化率，即转矩的变化率。因此可以通过控制电机转矩在换挡过程中的变化斜率实现换挡冲击的消除。

如图1所示，车辆换挡机构包括电机控制器、电机、变速箱和传动轴3，电机的输出轴通过传动轴3与主动轮1传动连接，所述的主动轮1与从动轮2啮合传动，所述的变速箱为两档变速箱，所述的电机控制器与整车控制器vcu信号控制连接；车辆动力通过电机产生，然后减速箱通过一定比例放大转矩，降低转速。最后通过传动轴把动力传递到轮胎上。vcu作用为车辆下发换挡指令。在变速箱中，主动轮与电机的输出轴传动连接，从动轮与传动轴传动连接。整车控制器vcu内存储有动力系统算法，所述的动力系统算法通过控制电机输出轴转矩变化斜率的方式完成换挡过程。

在整车控制器vcu的控制下，换挡过程如下：

步骤1，进入换挡模式，vcu通过can线下发换挡指令，在主动轮1和从动轮2处于如图2所示的啮合状态时，电机控制器控制电机输出轴的转矩通过低斜率将转矩降到0；

步骤2，进入脱档模式，通过变速箱换挡装置将变速箱调整到空挡状态，在变速箱的主动轮和从动轮分开后，控制变速箱通过转速环调速把转速降到2挡转速，转矩再次控到0转矩；

步骤3，进入挂挡模式，通过变速箱换挡装置将变速箱从空挡状态进入咬合状态，在变速箱的主动轮和从动轮再次咬合后，电机控制器控制电机输出轴的转矩低斜率上升，当转矩到达50nm时，按照正常斜率提升转矩；

步骤4，转矩达到目标转矩后，换挡结束。

进一步的，整车控制器vcu与电机控制器通过can线信号控制连接。

进一步的，电机控制器控制电机输出轴的始转矩为油门踩的最大转矩，本实施例中电机最大转矩为1200nm。

本实施例中，步骤1中电机输出轴的转矩降到0过程中的低斜率的范围为500nm/s至200nm/s。

本实施例中，步骤2中转矩再次调整到0转矩过程中的斜率为500nm/s至200nm/s，所述的变速箱的转速降到二挡转速过程中转速从4500rpm降至1500rpm，所述的变速箱的降速过程在700ms内完成。

本实施例中，步骤3中变速箱的主动轮和从动轮再次咬合后电机输出轴转矩的上升斜率为500nm/s到200nm/s。

本实施例中，步骤3中转矩达到50nm后，提升斜率为2000nm/s。

按照上述的方法采用小转矩，小斜率以及优化换挡逻辑的方式，消除换挡过程齿轮碰撞导致转矩冲击和噪声。

进一步的，如图3和图4所示，以变速箱输出轴在800rpm的工况条件下，如图3中箭头所指曲线为车辆按照普通换挡方式进行换挡时的转速随时间变化示意图，由图中可知，在竖直虚线处，按照普通换挡方式进行换挡时，齿轮冲击会造成转速波动，进而会导致换挡不平顺、噪声突出等问题。如图4中箭头所指曲线为车辆按照本申请所述的车辆换挡方式进行换挡的转速随时间变化示意图，由图中可见，与图3所示的相同工况下，采用该种换挡方式能够有效的消除齿轮冲击，提升换挡的平顺性同时还能够消除噪音。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。