控制電動車輛變速器的方法與流程

本發明涉及一種控制電動車輛的變速器的方法。

背景技術：

在本部分的陳述僅提供與本發明有關的背景信息，并且其不構成現有技術。

電動車輛裝配有變速器，其能夠對來自電動機的動力進行變速，從而通過減少電動機的容量來減少制造成本。

如上所述，期望的是，電動車輛的變速器具有相對簡單的結構，因此，在電動車輛中使用已經用于手動變速器的同步嚙合型的換檔機構。然而，我們已經發現，同步嚙合型的換檔機構具有在換檔過程中產生切斷傳輸至驅動輪的動力的扭矩中斷的缺陷。

技術實現要素：

本發明提出一種控制電動車輛的變速器的方法，其具有基本使用用于電動車輛的同步嚙合型換檔機構的簡單配置，并且其可抑制或防止扭矩中斷，其中，該方法可更穩定地和更可靠地控制換檔至下級檔位(lower gear step)的降檔，并且通過允許快速和準確地換檔來提高換檔質量。

因此，本發明提出了一種控制電動車輛的變速器的方法，其包括：扭矩確保步驟，當控制器確定需要從上級檔位降檔至下級檔位時，根據當前電動機扭矩來確保要通過電動機產生的預定備用扭矩；滑移控制步驟，由控制器通過伺服離合器產生摩擦力，其中，上述伺服離合器被設置成在輸入軸與具有比上級檔位的傳動比更小的傳動比的伺服齒輪對中的伺服主動齒輪之間施加摩擦力；換檔到空檔步驟，在滑移控制步驟開始后，由控制器通過脫開上級檔位的同步器來換檔至空檔；電動機同步步驟，在換檔到空檔步驟后，由控制器使用在扭矩確保步驟中確保的電動機的備用扭矩來將電動機的旋轉速度與下級檔位的期望速度同步；檔位接合步驟，在電動機同步步驟開始后，由控制器接合下級檔位的同步器；以及，離合器脫開步驟，在檔位接合步驟后，由控制器通過脫開伺服離合器來結束換檔。

扭矩確保步驟可包括：電動機扭矩確定步驟，確定當前電動機扭矩是否比電動機的最大扭矩小預定備用扭矩以上；以及，電動機扭矩減少步驟，當在電動機扭矩確定步驟中，確定最大扭矩和當前電動機扭矩之差小于備用扭矩時，減少電動機扭矩，使得最大扭矩和當前電動機扭矩之差變為預定備用扭矩或更多(以上)。

當通過開始滑移控制步驟，通過上級檔位傳輸的扭矩被切換至伺服齒輪對時，可以執行換檔到空檔步驟。

當執行換檔到空檔步驟時，滑移控制步驟可以將伺服離合器的傳輸扭矩保持在預定水平。

在電動機同步步驟中，利用保持在預定水平的伺服離合器的傳輸扭矩來主動控制電動機的扭矩。

當控制器確定需要進行降檔時，可以開始滑移控制步驟，同時開始扭矩確保步驟。

根據本發明，具有基本使用用于電動車輛的同步嚙合型換檔機構的簡單配置并且可抑制或防止扭矩中斷的電動車輛變速器，能夠更穩定和更可靠地控制換檔至下級檔位的降檔，并且通過允許快速和準確的換檔來提高換檔質量。

本發明的更多應用領域將從本文所提供的描述中得以顯而易見。應當理解的是，本文描述和特定的示例僅旨在示例性的目的，并且不意圖于限制本發明的范圍。

附圖說明

為了更好地理解本發明，現將參考附圖描述以示例的方式給出的本發明的各種實施方式，這些附圖中：

圖1是示出能夠應用本發明的電動車輛的變速器的配置的視圖；

圖2是示出控制根據本發明的一個實施方式的控制電動車輛的變速器的方法的一個實施方式的流程圖；

圖3A至圖3E是順序示出根據本發明的控制電動車輛的變速器的方法的由圖1中示出的變速器執行換檔的過程的視圖；以及

圖4是示出根據本發明的控制電動車輛的變速器的方的由圖1中示出的變速器執行換檔的過程的曲線圖。

本文所描述的附圖僅用于闡釋性目的，并且不意圖于以任何方式限制本發明的范圍。

具體實施方式

下文描述本質上僅為示例性的，并且并不旨在限制本發明、應用或用途。應當理解的是，貫穿附圖，對應的附圖標記指代相同或對應的部件和特征。

參考圖1，一種電動車輛的變速器包括：輸入軸IN，其接收來自電動機M的動力；在輸入軸IN上的第一主動齒輪1D和第二主動齒輪2D；輸出軸OUT，其平行于輸入軸IN；第一從動齒輪1P，其位于輸出軸OUT上，用于通過與第一主動齒輪1D接合來產生第一傳動比，以及第二從動齒輪2P，其位于輸出軸上，用于通過與第二主動齒輪2D接合來產生第二傳動比；同步器SS，其將第一從動齒輪1P或者第二從動齒輪2P連接至輸出軸OUT，或者從輸出軸OUT上斷開；可旋轉地安裝在輸入軸IN上的伺服主動齒輪SD、和不可旋轉地安裝在輸出軸OUT上以通過與伺服主動齒輪SD接合來產生比第二傳動比更小的傳動比的伺服從動齒輪SP；以及，伺服離合器SC，其在伺服主動齒輪SD和輸入軸IN之間施加摩擦力。

伺服主動齒輪SD和伺服從動齒輪SP組成伺服齒輪對，這將在下文進行描述。

同步器SS可以由用于將第一從動齒輪1P連接至輸出軸OUT或從輸出軸OUT上斷開的第一同步器、以及用于將第二從動齒輪2P連接至輸出軸OUT或從輸出軸OUT上斷開的第二同步器組成，但是在圖1中單個同步器SS配置成負載這些功能。

伺服離合器SC是錐形離合器，使得其可以在相同體積下傳輸更大的摩擦力。

電動機M、同步器SS以及伺服離合器SC可由控制器C進行控制。

為了參考，在下文描述中上級檔位(upper gear step)意味著第二檔位，并且下級檔位(lower gear step)意味著第一檔位。

參考圖2至圖4，一種控制電動車輛的變速器的方法包括：扭矩確保步驟，當控制器C確定需要從上級檔位降檔至下級檔位時，根據當前電動機扭矩確保通過電動機產生的預定備用扭矩(S10)；滑移控制步驟，由控制器通過伺服離合器產生摩擦力，其中，所述伺服離合器設置成用于在輸入軸和具有比上級檔位的傳動比更小的傳動比的伺服齒輪對中的伺服主動齒輪之間施加摩擦力(S20)；換檔到空檔步驟，在開始滑移控制步驟后，由控制器通過脫開上級檔位的同步器來換檔至空檔(S30)；電動機同步步驟，在換檔到空檔步驟后，由控制器使用在扭矩確保步驟中確保的電動機的備用扭矩將電動機的旋轉速度與下級檔位的期望速度進行同步(S40)；檔位接合步驟，在開始電動機同步步驟后，由控制器接合下級檔位的同步器(S50)；以及，離合器脫開步驟，在檔位接合步驟(S50)后，由控制器C，通過脫開伺服離合器SC來結束換檔過程(S60)。

即，根據本發明，當期望從上級檔位換檔至下級檔位時，控制器C掌握當前電動機扭矩以確保備用扭矩，在滑移控制步驟(S20)中伺服離合器產生摩擦力，并且執行換檔到空檔步驟(S30)來脫開作為上級檔位的第二檔位。因此，可以用備用扭矩主動地控制電動機，使其與作為下級檔位的第一檔位的期望速度同步，同步器的套筒(sleeve)和與第一從動齒輪一體設置的離合器齒輪接合，并且脫開伺服離合器；因此，能夠快速地和準確地結束換檔。

如上所述能夠進行快速和準確換檔的原因是：由于電動機的扭矩和速度能夠被相對簡單并且十分準確的控制，因此，電動機能夠通過在扭矩確保步驟(S10)中確保的備用扭矩在電動機同步步驟(S40)中主動地與期望速度同步。

因此，如上所述，通過在為空檔而脫開上級檔位的狀態下控制電動機，可將備用扭矩設置成使電動機速度平滑并快速地與下級檔位的期望速度同步的水平上。進一步地，可通過多個測試和分析確定備用扭矩，并且可根據設計者的意圖，為了更快速的同步而將備用扭矩設置成相對較大。

下級檔位的期望速度是指使作為在從第二檔位降檔至第一檔位的過程中所期望的檔位的第一檔位的第一從動齒輪的離合器齒輪速度與同步器的套筒速度相同的電動機速度。即，控制電動機的速度，使得在電動機同步步驟(S40)中，第一從動齒輪的離合器齒輪速度與套筒速度同步，并且隨后，執行檔位接合步驟(S50)。

扭矩確保步驟(S10)包括電動機扭矩確定步驟，確定當前電動機扭矩是否比電動機最大扭矩小預定備用扭矩以上(S11)；以及，電動機扭矩減少步驟，當在電動機扭矩確定步驟中確定最大扭矩和當前電動機扭矩之差小于備用扭矩時，減少電動機扭矩，使得最大扭矩和當前電動機扭矩之差變為備用扭矩或者更多(備用扭矩以上)(S12)。

顯然地，當在電動機扭矩確定步驟(S11)中，確定從當前電動機扭矩至電動機最大扭矩存在高于備用扭矩的余量時，不執行電動機扭矩減少步驟(S12)。

當控制器確定需要降檔時，如圖2和圖4所示，可以與扭矩確保步驟(S10)一同開始滑移控制步驟(S20)，從而能夠盡快地執行換檔。

不過，為了易于控制，可首先執行扭矩確保步驟(S10)并且隨后開始滑移控制步驟(S20)。

可繼續執行滑移控制步驟(S20)，直到離合器脫開步驟(S60)結束。

當通過滑移控制步驟(S20)，通過上級檔位傳輸的扭矩被切換至通過伺服齒輪對時，執行換檔到空檔步驟(S30)。

即，當開始滑移控制步驟(S20)時，在伺服主動齒輪和輸入軸之間產生摩擦力，并且本來通過第二主動齒輪和第二從動齒輪傳輸的扭矩開始通過伺服齒輪對進行傳輸，并且隨著摩擦力增加，扭矩將不再通過第二主動齒輪和第二從動齒輪傳輸，而是僅通過伺服齒輪對傳輸，并且此時，執行換檔至空檔步驟，因此，可無沖擊地平滑地脫開第二檔位。

顯然地，在從脫開第二檔位至接合第一檔位的階段，通過伺服離合器和伺服齒輪對無扭矩中斷地、持續地將扭矩傳輸至輸出軸。

當執行換檔到空檔步驟(S30)時，滑移控制步驟(S20)可將通過伺服離合器傳輸的扭矩保持在預定水平，使得在電動機同步步驟(S40)中更容易地控制電動機。

即，在電動機同步步驟(S40)中，可以利用保持在預定水平的伺服離合器SC的傳輸扭矩主動地控制電動機，因此能更準確并更容易地控制電動機的速度使其同步。

如上所述，當電動機的速度與期望速度同步時，執行檔位接合步驟(S50)。電動機的速度與期望速度的同步并不僅僅是指第一從動齒輪的離合器齒輪速度與同步器的套筒速度完全相同，而且還包括同步器能夠應對的范圍內的誤差，實際上，當以同步器能夠應對的范圍內的速度差完成同步時，通過操作同步器接合第一檔位是能夠盡可能地減少換檔時間的方式。

作為參考，圖3A和圖4中的(A)示出當車輛在接合作為上級檔位的第二檔位的狀態下驅動時的狀態，圖3B和圖4中的(B)示出當開始滑移控制步驟并且執行扭矩確保步驟時的狀態，其中伺服離合器產生摩擦力，圖3C和圖4中的(C)示出在第二檔位脫開并且同步器處于空檔的狀態下執行換檔到空檔步驟后的狀態，其中，在同步器移向空檔時，通過執行電動機同步步驟，電動機速度與第一檔位的期望速度同步，并且圖3D和圖4中的(D)示出將同步器與第一檔位接合的檔位接合步驟，并且圖3E和圖4中的(E)示出伺服離合器脫開的離合器脫開步驟。

作為參考，在圖4中，檔位1和檔位2分別意味著第一檔位和第二檔位的速度。

根據本發明，如上所述，通過主動地控制電動機的速度，能夠更快并且更準確地實現降檔，因此車輛的換檔質量得以提高，因此，電動車輛的商業價值得以提高。

盡管本發明已經參考在附圖中示出的具體的實施方式進行描述，但是對于本領域的技術人員顯而易見的是，在不違背本發明的范圍的情況下，本發明可以各種方式進行變化和修改。