電動車輛及其變速箱檢測系統和變速箱檢測方法與流程

本發明屬于車輛技術領域，尤其涉及一種電動車輛的變速箱檢測系統，以及具有該變速箱檢測系統的電動車輛和電動車輛的變速箱檢測方法。

背景技術：

隨著電氣電子技術的發展，電動車輛的日益普及和電子化發展，電動車輛的MCU及驅動電機小型化和輕量化發展受到了越來越多車輛廠家的青睞。為了提高整個電驅動系統的功率密度，高速電機結合減速器的方案得到了廣泛應用，例如，某些車輛采用9.7:1單齒比減速箱，某些車輛采用8.3:1單齒比減速箱等。

雖然，高速電機結合減速器方案能夠顯著提升電驅動系統的功率密度，但是，存在高速電機輸出軸斷裂或者減速箱損壞的風險，而相關技術中，只是單純地依靠電機轉速計來計算變速箱轉速以及整車速度，不夠快速準確。因此，如何判斷輸出軸狀態或減速箱的好壞成為了影響該系統穩定工作的關鍵因素。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明需要提出一種電動車輛的變速箱檢測系統，該變速箱檢測系統，可以快速有效地檢測變速箱是否故障。

本發明還提出一種包括該變速箱檢測系統的電動車輛以及電動車輛的變速箱檢測方法。

為了解決上述問題，本發明一方面提出的電動車輛的變速箱檢測系統，包括：第一轉速檢測裝置，用于檢測變速箱的輸入軸的轉速；第二轉速檢測裝置，用于檢測所述變速箱的輸出軸的轉速；和控制裝置，所述控制裝置根據所述變速箱的輸入軸的轉速和所述變速箱的輸出軸的轉速計算所述變速箱的變速比，并根據所述變速比和預設變速比判斷所述變速箱是否異常。

本發明實施例的變速箱檢測系統，通過第一轉速檢測裝置和第二轉速檢測裝置分別檢測變速箱的輸入軸的轉速和輸出軸的轉速，進而控制裝置計算變速箱的變速比，根據變速比和預設變速比即可判斷變速箱是否異常，可以更加快速、有效地確定變速箱的好壞，節省時間。

其中，所述變速箱的輸入軸與所述電動車輛的電機相連，所述第一轉速檢測裝置檢測所述電機的轉速以作為所述變速箱的輸入軸的轉速。

進一步地，所述電機，包括旋轉變壓器；所述第一轉速檢測裝置，包括旋變解碼電路模塊，所述旋變解碼電路模塊獲取所述旋轉變壓器的旋變信號，并對所述旋變信號進行解碼以獲得所述電機的轉速。

進一步地，所述第二轉速檢測裝置包括：磁體模塊，所述磁體模塊設置在所述變速箱的輸出軸上；霍爾感測模塊，所述霍爾感測模塊設置在所述變速箱的箱體上，所述霍爾感測模塊根據受到所述磁體模塊產生磁場的磁場強度輸出開關信號，所述控制裝置根據所述開關信號計算所述變速箱的輸出軸的轉速。

具體地，所述霍爾感測模塊包括霍爾位置傳感器或霍爾接近開關。

另外，所述第二轉速檢測裝置還包括：光電隔離電路，用于將所述霍爾感測模塊輸出的開關信號傳輸至所述控制裝置。

另外，該變速箱檢測系統還包括：提示裝置，所述控制裝置在所述變速比超出所述預設變速比時，確定所述變速箱異常，控制所述提示裝置進行提示。

進一步地，所述控制裝置還用于，在確定所述變速箱異常時，控制所述電動車輛的電機停止運行，可以起到保護的作用。

基于上述方面的變速箱檢測系統，本發明另一方面的電動車輛，包括：變速箱和電機；以及如上述所述的變速箱檢測系統。

該電動車輛，通過采用上述方面實施例的變速箱檢測系統，可以更加快速、有效地檢測變速箱是否故障。

為了解決上述問題，本發明又一方面提出的電動車輛的變速箱檢測方法，包括以下步驟：分別檢測電動車輛的變速箱的輸入軸的轉速和所述變速箱的輸出軸的轉速；根據所述變速箱的輸入軸的轉速和所述變速箱的輸出軸的轉速計算所述變速箱的變速比；以及根據所述變速比和預設變速比判斷所述變速箱是否異常。

本發明實施例的電動車輛的變速箱檢測方法，根據變速箱的輸入軸的轉速和變速箱的輸出軸的轉速獲得變速箱的變速比，根據變速比和預設變速比即可判斷變速箱是否異常，可以更加快速、有效地確定變速箱的好壞，節省時間。

進一步地，檢測電動車輛的變速箱的輸入軸的轉速，包括：檢測與所述變速箱的輸入軸相連的電動車輛的電機的轉速，以作為所述變速箱的輸入軸的轉速。

進一步地，所述檢測與所述變速箱的輸入軸相連的電動車輛的電機的轉速，包括：獲取所述電機的旋轉變壓器的旋變信號；對所述旋變信號進行解碼以獲得所述電機的轉速。

進一步地，檢測所述變速箱的輸出軸的轉速，包括：獲取霍爾感測模塊輸出的開關信號，其中，所述霍爾感測模塊設置在所述變速箱的箱體上，所述霍爾感測模塊根據受到磁場的磁場強度輸出所述開關信號，所述磁場由設置在所述變速箱的輸出軸上的磁體模塊產生；以及根據所述開關信號計算所述變速箱的輸出軸的轉速。

進一步地，根據所述變速比和預設變速比判斷所述變速箱是否異常，包括：判斷所述變速比是否超出所述預設變速比；如果所述變速比超出所述預設變速比，確定所述變速箱異常。

另外，在確定所述變速箱異常之后，上述變速箱檢測方法還包括：控制提示裝置進行提示；和/或，控制所述電動車輛的電機停止運行，可以起到保護的作用。

附圖說明

圖1是根據本發明實施例的電動車輛的變速箱檢測系統的框圖；

圖2是根據本發明的一個實施例的旋轉變壓器的工作原理示意圖；

圖3是根據本發明的一個實施例的采用的AD2S1200芯片及其外圍電路的示意圖；

圖4是根據本發明的一個實施例的電動車輛的變速箱檢測系統的框圖；

圖5是根據本發明的一個具體實施例的第二檢測裝置工作示意圖；

圖6是根據本發明的另一個實施例的電動車輛的變速箱檢測系統的框圖；

圖7是根據本發明實施例的電動車輛的框圖；以及

圖8是根據本發明實施例的電動車輛的變速箱檢測方法的流程圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

本發明實施例的電動車輛及其變速箱檢測系統和變速箱檢測方法，可以有效快速定位電機輸出軸是否斷裂或者變速箱是否異常，進而可以最大可能地降低系統受損程度，以及快速定位問題所在可以大大縮短系統檢測時間，降低成本。

下面參照附圖描述根據本發明實施例提出的電動車輛的變速箱檢測系統，以及具有該變速箱檢測系統的電動車輛和變速箱檢測方法。

圖1是根據本發明的一個實施例的電動車輛的變速箱檢測系統的框圖，如圖1所示，該電動車輛的變速箱檢測系統100包括第一轉速檢測裝置10、第二轉速檢測裝置20和控制裝置30。

其中，第一轉速檢測裝置10用于檢測變速箱的輸入軸的轉速；第二轉速檢測裝置20用于檢測變速箱的輸出軸的轉速；控制裝置30根據變速箱的輸入軸的轉速和變速箱的輸出軸的轉速計算變速箱的變速比，即輸入軸的轉速與輸出軸的轉速的比例，并根據變速比和預設變速比判斷變速箱是否異常。

需要說明的是，變速箱的輸入軸的轉速與輸出軸的轉速之間存在唯一的固定變比即預設變速比，此預設變速比一般地是在變速箱設計時設定，例如，某些車輛采用9.7:1單齒比減速箱，某些車輛采用8.3:1單齒比減速箱等。在變速箱正常工作時，輸出軸與輸入軸的轉速比應該滿足該預設變速比，所以，根據變速箱的變速比可以判斷變速箱是否異常，具體來說，控制裝置30判斷變速箱的輸入軸與輸出軸的變速比不滿足預設變速比時，則確認為變速箱異常。

可以看出，本發明實施例的變速箱檢測系統100，通過第一轉速檢測裝置10和第二轉速檢測裝置20分別檢測變速箱的輸入軸的轉速和輸出軸的轉速，進而控制裝置30計算變速箱的變速比，根據變速比和預設變速比即可判斷變速箱是否異常，可以更加快速、有效地確定變速箱的好壞，節省時間。

可以理解的是，變速箱的輸入軸與電動車輛的電機相連，變速器的輸入軸轉速與電機的轉速相對應，因而，在本發明的實施例中，第一轉速檢測裝置10檢測電機的轉速作為變速箱的輸入軸的轉速。其中，第一轉速檢測裝置10包括適用于本發明的可以實現檢測電機轉速的任一種檢測裝置，例如，采用光反射法、磁電法、光柵法或者霍爾開關法。

在本發明的一個實施例中，電機轉速的檢測通過對旋變信號的解碼實現。具體來說，電機包括旋轉變壓器，如圖2所示為旋轉變壓器的工作原理，旋轉變壓器是一種電磁式傳感器，又稱同步分解器。它是一種測量角度用的小型交流電動機，用來測量旋轉物體的轉軸角位移和角速度，由定子和轉子組成。其中，定子繞組(例如圖2中S1_S3，S2_S4)作為旋轉變壓器的原邊，接受勵磁電壓，轉子繞組(例如圖2中的R1_R2)作為旋轉變壓器的副邊，通過電磁耦合得到感應電壓或感應電勢即旋變信號。

第一轉速檢測裝置10包括旋變解碼電路模塊，旋變解碼電路模塊獲取旋轉變壓器的旋變信號，并對旋變信號進行解碼以獲得電機的轉速。旋轉變壓器輸出的是模擬信號，可以設計專門的解碼芯片對其進行解碼，例如，旋變解碼電路模塊包括AD2S1200芯片，圖3是一種AD2S1200芯片及其外圍電路示意圖。該芯片對獲得的旋轉變壓器的旋變信號進行解碼，具體解碼過程可以參照相關資料，在此不再贅述，從而輸出數字信號即電機的轉速信息，也就是變速箱的輸入軸的轉速。可以看出，旋變解碼電路模塊具有模數轉換功能。

對于變速箱的輸出軸的轉速的檢測，第二轉速檢測裝置20可以包括適用于本發明的實現轉速檢測的檢測裝置，例如采用霍爾檢測方法或者其他可實現的方法。

下面參照附圖對采用霍爾檢測方法實現變速箱輸出軸轉速檢測進行說明。如圖4所示，第二轉速檢測裝置20包括磁體模塊21和霍爾感測模塊22。

其中，磁體模塊21設置在變速箱的輸出軸上，例如安裝在旋轉體變速箱輸出軸的外表面，可以理解的是，在變速箱工作時，磁體模塊21跟隨變速箱的輸出軸轉動。霍爾感測模塊22設置在變速箱的箱體上，即霍爾感測模塊22是固定不旋轉的。霍爾感測模塊22處于磁體模塊21產生的磁場中，在變速箱旋轉時，霍爾感測模塊22檢測的磁場強度會有強弱變化，并周期性感應磁場強度變化，輸出開關信號。霍爾感測模塊22根據受到磁體模塊21產生磁場的磁場強度輸出開關信號，控制裝置30根據開關信號計算變速箱的輸出軸的轉速，類似于脈沖計數，控制裝置30在一定時間內對開關信號進行計數，進而可以換算出變速箱的輸出軸的轉速。

具體地來說，霍爾感測模塊22可以包括霍爾位置傳感器或霍爾接近開關。對于霍爾位置傳感器，其包括霍爾元件、霍爾開關電路、霍爾線性電路以及各種補償和保護電路、此路組件等。隨著磁體模塊21跟隨變速箱的輸出軸旋轉，霍爾元件感應磁場強度變化，繼而引起霍爾開關電路中開關管的導通和關閉，產生開關信號，控制裝置30可以根據給開關信號計算變速箱的輸出軸的轉速。

對于霍爾接近開關，其包括穩壓器、霍爾元件、差分放大器、斯密特觸發器和輸出級以及各種補償和保護電路。在磁體模塊21產生的磁場的作用下，當磁場強度超過導通閾值例如設為BOP時，霍爾接近開關的輸出晶體管導通，輸出低電平。磁場強度逐漸增加，霍爾接近開關的輸出晶體管仍然保持導通狀態；如果磁體模塊21產生的磁場強度降低到截止閾值BRP時，霍爾接近開關的輸出晶體管截止，輸出高電平。霍爾接近開關輸出高電平或低電平即開關信號，進而控制裝置30可以根據開關信號計算變速箱的輸出軸的轉速。其中，一般地，BOP可以稱為工作點，BRP稱為釋放點，BOP-BRP＝BH稱為回差，回差的存在使得霍爾接近開關具有很好的抗干擾能力。

簡單來說，通過旋變解碼電路模塊對電機的旋變變壓器的旋變信號進行解碼，可以獲得電機的轉速即變速箱的輸入軸的轉速，通過霍爾感測模塊22根據磁體模塊產生磁場的磁場強度輸出開關信號，進而控制裝置30根據開關信號可以計算變速器的輸出軸的轉速。在電動車輛的電驅動系統功能良好的情況下，電機轉速也就是變速箱的輸入軸的轉速與變速箱的輸出軸的轉速始終保持一定的變速比，例如8.3:1；如果變速箱的輸入軸的轉速與輸出軸的轉速的變速比已經完全不滿足上述的預設變速比，則認為變速箱受到損壞或電機輸出軸斷裂。

其中，在本發明的實施例中，電機的轉速的檢測和變速箱的輸出軸的轉速的檢測是相互獨立的，兩者的測量不僅測試方法完全獨立，工作原理也是相互獨立的，因此，不會因為相互干擾等原因而導致兩者檢測都失效，即電機的轉速和變速箱的輸出軸的轉速可以相互校核。另外，通過在變速箱上安裝霍爾感測模塊22也可以提高電動車輛的整個驅動系統的可靠性。

進一步地，如圖4所示，第二轉速檢測裝置20還包括光電隔離電路23，光電隔離電路23用于將霍爾感測模塊22輸出的開關信號傳輸至控制裝置30。具體地，光電隔離電路23將霍爾感測模塊22輸出的開關信號轉換為光信號，進而再將光信號轉換為電信號并輸出至控制裝置30，起到隔離傳輸的作用，受干擾能力強。

如圖5所示，磁體模塊21隨著變速箱的輸出軸旋轉，霍爾感測模塊22根據感應的磁場強度的變化輸出開關信號，開關信號通過光電隔離電路23傳輸至控制裝置30例如電動車輛的MCU的控制板，其中，圖4中為光電隔離電路23的部分電路，廣電隔離電路23包括發光二極管D和電阻R，通過發光二極管D將霍爾感測模塊22輸出的開關信號轉換為光信號，進而將該光信號轉換為電信號傳輸至控制裝置30，控制裝置30根據接收到的信號計算變速箱的輸出軸的轉速。

另外，如圖6所示，該電動車輛的變速箱檢測系統100還包括提示裝置40，控制裝置30在變速比超出預設變速比時，確定變速箱異常，控制提示裝置40進行提示。例如，控制裝置30根據霍爾感測模塊22輸出的開關信號計算獲得變速箱的輸出軸的轉速，并通過安裝在電機后端蓋的旋變處理電路即旋變解碼電路模塊計算獲得電機的轉速也就是變速箱的輸入軸的轉速，進而計算獲得變速箱的變速比，綜合考慮該變速比和預設變速比，判斷變速箱故障時，將故障信號通過提示裝置40進行提示，例如將故障信號輸出至電動車輛的儀表盤來進行提示。

進一步來說，控制裝置30還可以根據電機轉速與變速箱輸出軸的轉速的關系，判斷采取何種保護措施，例如，控制裝置30在確定變速箱異常或者說電機的輸出軸斷裂時，控制電動車輛的電機停止運行。采取適當的保護可以有效避免控制裝置30甚至整車不必要的損壞。

總之，本發明實施例的變速箱檢測系統100，通過比較變速箱輸入軸的轉速即電機的轉速與變速箱輸出軸的轉速，可以快速地、有效地定位問題所在。

基于上述方面實施例的變速箱檢測系統，下面參照附圖描述根據本發明另一方面實施例的電動車輛。

圖7是根據本發明的實施例的電動車輛的框圖，如圖7所示，該電動車輛1000包括上述方面實施例的變速箱檢測系統100、變速箱200和電機300。

其中，為了提高電驅動系統的功率密度，電機300可以采用高速電機。變速箱檢測系統100的結構以及其對變速箱檢測的過程如上實施例的說明，在這里不再贅述。

該電動車輛1000，通過采用上述方面實施例的變速箱檢測系統100，可以更加快速、有效地檢測變速箱200是否故障。

下面參照附圖描述根據本發明再一方面實施例的電動車輛的變速箱檢測方法。

圖8是根據本發明實施例的電動車輛的變速箱檢測方法的流程圖，如圖8所示，該變速箱檢測方法包括以下步驟：

S1，分別檢測電動車輛的變速箱的輸入軸的轉速和變速箱的輸出軸的轉速。

S2，根據變速箱的輸入軸的轉速和變速箱的輸出軸的轉速計算變速箱的變速比。

S3，根據變速比和預設變速比判斷變速箱是否異常。例如，在計算的變速比不滿足預設變速比時，確認為變速箱異常。

本發明實施例的電動車輛的變速箱檢測方法，根據變速箱的輸入軸的轉速和變速箱的輸出軸的轉速獲得變速箱的變速比，根據變速比和預設變速比即可判斷變速箱是否異常，可以更加快速、有效地確定變速箱的好壞，節省時間。

可以理解的是，變速箱的輸入軸與電動車輛的電機相連，變速器的輸入軸轉速與電機的轉速相對應，因而，檢測電動車輛的變速箱的輸入軸的轉速，可以通過檢測與變速箱的輸入軸相連的電動車輛的電機的轉速，以作為變速箱的輸入軸的轉速。

具體來說，可以通過任何適用于本發明的檢測電機的轉速的方法進行檢測，例如，采用光反射法、磁電法、光柵法或者霍爾開關法。在本發明的一個實施例中，電機轉速的檢測通過對旋變信號的解碼實現。具體地，獲取電機的旋轉變壓器的旋變信號；對旋變信號進行解碼以獲得電機的轉速。可以理解的是，旋轉變壓器輸出的是模擬信號，可以設計專門的解碼芯片對其進行解碼，例如，采用AD2S1200芯片對獲得的旋轉變壓器的旋變信號進行解碼，輸出數字信號即電機的轉速信息，也就是變速箱的輸入軸的轉速。

對于檢測變速箱的輸出軸的轉速，可以采用任何適用于本發明的實現轉速檢測的檢測方法，例如采用霍爾檢測方法或者其他可實現的方法。

以采用霍爾檢測方法實現變速箱輸出軸轉速檢測進行說明。具體地，獲取霍爾感測模塊輸出的開關信號，其中，霍爾感測模塊設置在變速箱的箱體上，霍爾感測模塊根據受到磁場的磁場強度輸出該開關信號，該磁場由設置在變速箱的輸出軸上的磁體模塊產生。繼而，根據開關信號計算變速箱的輸出軸的轉速，例如，類似于脈沖計數，控制裝置在一定時間內對開關信號進行計數，進而可以換算出變速箱的輸出軸的轉速。

在獲得變速箱的輸入軸的轉速即電機的轉速以及變速箱的輸出軸的轉速之后，計算變速箱的變速比，并根據該變速比和預設變速比判斷變速箱是否異常，具體地，判斷該變速比是否滿足預設變速比。可以理解的是，在電動車輛的電驅動系統功能良好的情況下，電機轉速也就是變速箱的輸入軸的轉速與變速箱的輸出軸的轉速始終保持一定的變速比即預設變速比，例如8.3:1；如果該變速比超出該預設變速比例如小于或大于該預設變速比，可以理解的是，當獲得的變速比與預設變速比達到一定偏差時才認為該變速比超出預設變速比，則確定變速箱異常或者電機的輸出軸斷裂。

另外，在確定變速箱異常之后，可以控制提示裝置進行提示，例如將故障信息通過電動車輛的儀表盤進行提示；還可以控制電動車輛的電機停止運行，可以避免造成控制裝置甚至整車不必要的損壞。

在本說明書的描述中，流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用于實現特定邏輯功能或過程的步驟的可執行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發明的優選實施方式的范圍包括另外的實現，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執行功能，這應被本發明的實施例所屬技術領域的技術人員所理解。

在流程圖中表示或在此以其他方式描述的邏輯和/或步驟，例如，可以被認為是用于實現邏輯功能的可執行指令的定序列表，可以具體實現在任何計算機可讀介質中，以供指令執行系統、裝置或設備(如基于計算機的系統、包括處理器的系統或其他可以從指令執行系統、裝置或設備取指令并執行指令的系統)使用，或結合這些指令執行系統、裝置或設備而使用。就本說明書而言，"計算機可讀介質"可以是任何可以包含、存儲、通信、傳播或傳輸程序以供指令執行系統、裝置或設備或結合這些指令執行系統、裝置或設備而使用的裝置。計算機可讀介質的更具體的示例(非窮盡性列表)包括以下：具有一個或多個布線的電連接部(電子裝置)，便攜式計算機盤盒(磁裝置)，隨機存取存儲器(RAM)，只讀存儲器(ROM)，可擦除可編輯只讀存儲器(EPROM或閃速存儲器)，光纖裝置，以及便攜式光盤只讀存儲器(CDROM)。另外，計算機可讀介質甚至可以是可在其上打印所述程序的紙或其他合適的介質，因為可以例如通過對紙或其他介質進行光學掃描，接著進行編輯、解譯或必要時以其他合適方式進行處理來以電子方式獲得所述程序，然后將其存儲在計算機存儲器中。

應當理解，本發明的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實現。在上述實施方式中，多個步驟或方法可以用存儲在存儲器中且由合適的指令執行系統執行的軟件或固件來實現。例如，如果用硬件來實現，和在另一實施方式中一樣，可用本領域公知的下列技術中的任一項或他們的組合來實現：具有用于對數據信號實現邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(PGA)，現場可編程門陣列(FPGA)等。

本技術領域的普通技術人員可以理解實現上述實施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中，該程序在執行時，包括方法實施例的步驟之一或其組合。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。