專利名稱：一種純電動(dòng)車輛的無(wú)離合器換檔控制方法和控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)車輛控制領(lǐng)域，尤其涉及一種純電動(dòng)車輛的無(wú)離合 器換檔控制方法和控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，純電動(dòng)車輛多采用二檔機(jī)械變速器，在沒(méi)有離合器 的情況下，機(jī)械變速器的換檔操縱需要在車輛車速較低的時(shí)候完成，即， 在需要換檔時(shí)，首先降低輸出軸的轉(zhuǎn)速，使車速降低，然后再進(jìn)行摘檔、 變速等操作?？梢钥闯?，現(xiàn)有技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車輛行進(jìn)過(guò)程中不減速地?fù)Q檔， 這會(huì)對(duì)車輛的操縱性能帶來(lái)很大的影響。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出一種換檔控制方法和控制系統(tǒng)， 能夠在純電動(dòng)車輛行駛中，不降低車速而實(shí)現(xiàn)換檔操作。本發(fā)明才是供了一種純電動(dòng)車輛換檔控制方法，該方法包括a.;險(xiǎn)測(cè) 油門踏板和車速位置；b.當(dāng)油門踏板位置和車速到達(dá)換檔點(diǎn)時(shí)，將驅(qū)動(dòng) 電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并在調(diào)速的同時(shí)進(jìn)行選位；c.在調(diào)節(jié)至目標(biāo) 轉(zhuǎn)速后，進(jìn)行換檔操作。優(yōu)選地，步驟b包括bl.當(dāng)油門^^反位置和車速到達(dá)換檔點(diǎn)時(shí)，將 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出扭矩降低至預(yù)定值；b2.進(jìn)行摘空檔操作；b3.將驅(qū)動(dòng)電 機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)至目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并在調(diào)速的同時(shí)進(jìn)行選位。更優(yōu)選地，步驟bl包括bll.向驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器發(fā)出扭矩漸變請(qǐng)求； b12.當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器接收到請(qǐng)求信號(hào)后，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出扭矩降低 至預(yù)定值。優(yōu)選地，步驟c包括cl.向驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器發(fā)出扭矩漸變請(qǐng)求；c2. 當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器接收到請(qǐng)求信號(hào)后，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出扭矩降低至預(yù) 定值；c3.進(jìn)行換檔操作。優(yōu)選地，該方法還包括d.在完成換檔操:作后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)恢復(fù)扭矩 輸出。本發(fā)明還提供了一種純電動(dòng)車輛換檔控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括踏板 位置檢測(cè)單元，用于檢測(cè)油門踏板位置；車速檢測(cè)單元，用于檢測(cè)車輛 當(dāng)前車速；中央控制單元，與踏板位置檢測(cè)單元連接，根據(jù)油門踏板位 置調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速判斷是否需要進(jìn)行換檔操作；電機(jī)調(diào)速單元，根據(jù)中 央控制單元發(fā)送的指令對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)；選位裝置，在 調(diào)速的同時(shí)根據(jù)中央控制單元發(fā)送的指令進(jìn)行選位；換檔裝置，用于在 調(diào)至目標(biāo)轉(zhuǎn)速后進(jìn)行換檔操作。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括扭矩控制單元，用于根據(jù)中央控制單元發(fā) 送的指令調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出扭矩。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)由于換檔點(diǎn)可以設(shè)在電機(jī) 運(yùn)轉(zhuǎn)的高效區(qū)，高效區(qū)轉(zhuǎn)速通常比較高，因此本發(fā)明能夠在不降低車速 的情況下，實(shí)現(xiàn)換檔操作，大大提高了車輛的操縱性，充分發(fā)揮了電機(jī) 的效率。


圖1是本發(fā)明 一 種實(shí)施方式的換檔控制方法的流程圖； 圖2是本發(fā)明 一種實(shí)施方式的換檔過(guò)程的流程圖； 圖3是本發(fā)明的換檔控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
在純電動(dòng)車輛的行駛過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力輸出后不經(jīng)過(guò)離合器 直接通過(guò)多檔減速器連接到驅(qū)動(dòng)橋，實(shí)現(xiàn)無(wú)離合器換檔。駕駛員完全通 過(guò)油門來(lái)控制車輛的行駛速度，而變速箱中的換檔過(guò)程則完全在車輛的 相關(guān)控制裝置下自動(dòng)完成。在電動(dòng)車輛的工作過(guò)程中，蓄電池的電能被轉(zhuǎn)化為交流電流，根據(jù) 車輛所需要的功率大小，電機(jī)控制器會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電流。電機(jī)的扭矩經(jīng)過(guò)變速箱減速增扭，根據(jù)道路的需要，自動(dòng)變速系統(tǒng)(AMT)控制器產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令，選擇不同的檔位，變速箱扭矩經(jīng)過(guò)傳動(dòng)軸傳遞到車 輛的后橋主減速器減速增扭后傳遞到車輪，使車輛運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明中，如圖l所示，在步驟101,通過(guò)傳感器測(cè)量油門踏板的 位置。所述傳感器將踏板的唯一信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電信號(hào)被采集到 AMT中進(jìn)行處理，在AMT中存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)各換檔點(diǎn)的數(shù)值；同時(shí)通過(guò)速 度傳感器測(cè)量車輛的當(dāng)前輸出軸轉(zhuǎn)速。在步驟102，判斷踏板位置是否在當(dāng)前速度的檔位區(qū)間；將踏板信號(hào) 與相應(yīng)的換檔點(diǎn)數(shù)值以及當(dāng)前車速進(jìn)行比較，確定之后是否需要執(zhí)行換 檔操作。如果^^反位置在當(dāng)前檔位區(qū)間中，則在步驟103，保持原有檔位，不 進(jìn)行換檔操作。如果當(dāng)前3喬板位置不在當(dāng)前檔位區(qū)間，則在步驟104判斷當(dāng)前踏板 位置與當(dāng)前檔位區(qū)間的關(guān)系。如果踏板位置位于高于目前車速的檔位區(qū) 間，則需要進(jìn)行降檔操作。因?yàn)樘ぐ逦恢迷礁?，表明駕駛?cè)藛T踩踏的力 度越小，即油門的開(kāi)度越小，所需的行駛速度也就越低；反之，踏板位 置越高表示所需的行駛速度越高。因?yàn)樾枰獙n位降低或升高，所以如果不調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，會(huì) 導(dǎo)致?lián)Q檔后車速的變化，進(jìn)而影響換檔后的速度平穩(wěn)性。當(dāng)踏板位置高于預(yù)定位置時(shí)，在步驟105，調(diào)高驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，隨 后在步驟106進(jìn)行降檔操作。類似地，當(dāng)踏板位置低于設(shè)定位置時(shí)，在 步驟107,調(diào)低驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，隨后在步驟108進(jìn)行升檔操作。圖2是表示換檔過(guò)程中控制流程的流程圖。在步驟201,在確定需要 換檔后，在達(dá)到換檔點(diǎn)后，機(jī)械自動(dòng)變速系統(tǒng)(AMT)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制 器發(fā)出扭矩漸變控制模式請(qǐng)求；驅(qū)動(dòng)電機(jī)接收到該請(qǐng)求后，如果此時(shí)電 機(jī)驅(qū)動(dòng)器能夠響應(yīng)請(qǐng)求，則向AMT發(fā)出應(yīng)答信號(hào)，并以預(yù)定的控制規(guī)律 降低輸出扭矩。電機(jī)驅(qū)動(dòng)扭矩逐漸降低至零時(shí)，電機(jī)即處于自由模式，并且，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將此狀態(tài)反饋給AMT。根據(jù)換檔規(guī)律決定何時(shí)進(jìn)行換 檔，所述換檔規(guī)律可以采取任何適合的控制律，例如單參數(shù)換檔規(guī)律或 雙參數(shù)換檔規(guī)律等。在步驟202, AMT接收到電機(jī)處于自由模式的狀態(tài)反饋后，控制變 速器完成摘檔動(dòng)作。所述摘檔動(dòng)作可以由摘檔電機(jī)完成，摘檔電機(jī)與變 速器的撥叉連接，AMT向摘檔電機(jī)的控制器發(fā)出相應(yīng)的電信號(hào)，摘檔電 機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)撥叉完成摘檔動(dòng)作。在步驟203,變速器處于空檔后，則對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。由于需要 保持輸出軸轉(zhuǎn)速的恒定，因此在換檔過(guò)程中需要調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，具體 地，AMT向電機(jī)控制器發(fā)出調(diào)速模式請(qǐng)求，電機(jī)控制器根據(jù)AMT發(fā)出 的目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)速。目標(biāo)轉(zhuǎn)速可以由AMT才艮據(jù)車速和目標(biāo)檔位計(jì)算而3曰付。在步驟204,在電機(jī)調(diào)速的同時(shí)，AMT控制變速器進(jìn)行選位操作。 選位操作可以由選位電機(jī)完成，選位電機(jī)與變速器的傳動(dòng)軸連接，通過(guò) 軸向地移動(dòng)傳動(dòng)軸上的傳動(dòng)齒輪，使不同的齒輪嚙合，從而達(dá)到變速的 目的。在步驟205，在目標(biāo)轉(zhuǎn)速達(dá)到后，AMT向電機(jī)控制器發(fā)出電機(jī)自由 模式請(qǐng)求。類似地，電機(jī)控制器向AMT發(fā)出應(yīng)答信號(hào)，并以一定的控制 規(guī)律降低輸出扭矩。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)扭矩逐漸降低至零，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制電 機(jī)即處于自由模式，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將此狀態(tài)反饋給AMT。在步驟206，當(dāng)AMT接到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)反饋，確認(rèn)電機(jī)處于自 由模式后，AMT進(jìn)行換檔操作。換檔操作由換檔電機(jī)完成，換檔電機(jī)通 過(guò)與其連接的撥叉帶動(dòng)變速器的中間軸運(yùn)動(dòng)，在經(jīng)過(guò)同步后，形成不同的齒輪嚙合關(guān)系，從而改變傳動(dòng)比。在步驟207，通常情況下，完成換檔操縱后，AMT控制器向控制電 機(jī)發(fā)出扭矩模式請(qǐng)求，電機(jī)恢復(fù)為扭矩輸出模式，進(jìn)入正常行駛狀態(tài)。在整個(gè)換檔過(guò)程中，輸出軸的轉(zhuǎn)速?zèng)]有變化，保持了換檔過(guò)程的平 順性和車輛行駛速度的一致，因此保證了車輛的平穩(wěn)和操作性能。圖3是本發(fā)明的換檔控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本發(fā)明電動(dòng)車輛的控制系統(tǒng)包括踏板位置檢測(cè)單元3011、車速檢測(cè)單元3012、 中央控制單元302、扭矩控制單元303、電機(jī)調(diào)速單元304、選位裝置305、 換檔裝置306。^t板位置4全測(cè)單元3011用于檢測(cè)油門踏板位置。所述踏板位置檢 測(cè)單元3011可以包括位置傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器等設(shè)備。通過(guò)對(duì)踏板位置 的感測(cè)，獲得駕駛員期望速度的數(shù)據(jù)。車速檢測(cè)單元3012用于檢測(cè)車輛 當(dāng)前車速，車速檢測(cè)單元3012可以包括電磁式速度傳感器、霍爾式速度 傳感器，以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器等設(shè)備。中央控制單元302與踏板位置檢測(cè)單元3011、車速檢測(cè)單元3012 連接，用于根據(jù)油門踏板位置調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。踏板位置檢測(cè)單元3011、 車速檢測(cè)單元3012采集的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸?shù)娇刂茊卧刂茊卧?302將踏板位置數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)于控制單元的存儲(chǔ)器中的設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較， 從而確定是否進(jìn)行換檔操作。扭矩控制單元303用于調(diào)節(jié)電機(jī)輸出軸的扭矩。中央控制單元302 通過(guò)控制線，在本實(shí)施方式中，當(dāng)輸出扭矩超過(guò)設(shè)定的扭矩值的時(shí)候， 通過(guò)所述扭矩控制單元降低輸出扭矩，直到輸出扭矩降低到設(shè)定值(例 如輸出扭矩為零)。所述扭矩控制單元可以是通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)電流來(lái)調(diào)節(jié)扭 矩的裝置。電機(jī)調(diào)速單元304與踏板位置檢測(cè)單元連接，用于調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī) 的轉(zhuǎn)速。電機(jī)調(diào)速單元304可以利用現(xiàn)有的任何適合的調(diào)速器來(lái)實(shí)現(xiàn)， 例如變頻調(diào)速器等。選位裝置305用于在調(diào)速的同時(shí)進(jìn)行選位，所述選位裝置可以利 用選位電^/L實(shí)現(xiàn)。換檔裝置306用于在調(diào)至目標(biāo)轉(zhuǎn)速后進(jìn)行換檔操作。換檔裝置306 可以包4舌齒4侖箱和其4也匹配的電子或枳4成才幾構(gòu)。下面對(duì)本發(fā)明中的升檔和降檔過(guò)程分別進(jìn)行示例性說(shuō)明。 在本發(fā)明實(shí)施例的升檔換檔過(guò)程中①AMT控制器向電機(jī)控制器發(fā)送請(qǐng)求,要求電機(jī)工作處于自由模式， 當(dāng)AMT控制器接收到電機(jī)控制器的應(yīng)答后，進(jìn)行摘空擋操作；② 根據(jù)車速和目標(biāo)檔位，AMT控制器計(jì)算調(diào)速的目標(biāo)值，即電機(jī)的 轉(zhuǎn)速降到換檔時(shí)刻所需要的轉(zhuǎn)速值，向電機(jī)控制器發(fā)送調(diào)速的目標(biāo)值和電機(jī)處于調(diào)速模式的信號(hào)，在該過(guò)程中AMT控制器控制選位電機(jī)進(jìn)行選 位，當(dāng)選位位置的百分比到達(dá)目標(biāo)值時(shí)表示選位已完成，此時(shí)如果電機(jī)i 轉(zhuǎn)速還未達(dá)到目標(biāo)值，則AMT控制器等待；③ 當(dāng)電機(jī)到達(dá)目標(biāo)值，AMT控制器向電機(jī)控制器發(fā)送要求電機(jī)工作 處于自由模式，當(dāng)AMT控制器接收到電機(jī)控制器的應(yīng)答后，進(jìn)行換檔操 作，當(dāng)換檔位置的百分比達(dá)到目標(biāo)值后，換擋過(guò)程完成； AMT控制器向電機(jī)控制器發(fā)送扭矩模式，使電機(jī)對(duì)外輸出扭矩。 而在本發(fā)明實(shí)施例的降檔換檔過(guò)程中① AMT控制器向電機(jī)控制器發(fā)送請(qǐng)求，要求電機(jī)工作處于自由模式， 當(dāng)AMT控制器接收到電機(jī)控制器的應(yīng)答后，進(jìn)行摘空擋操作；② 根據(jù)車速和目標(biāo)檔位，AMT控制器計(jì)算調(diào)速的目標(biāo)值，即電機(jī)的 轉(zhuǎn)速升到換檔時(shí)刻所需要的值，向電機(jī)控制器發(fā)送調(diào)速的目標(biāo)值和電機(jī) 處于調(diào)速模式的信號(hào)，在該過(guò)程中AMT控制器控制選位電機(jī)進(jìn)行選位， 當(dāng)選位位置的百分比到達(dá)目標(biāo)值時(shí)表示選位已完成，此時(shí)如果電機(jī)轉(zhuǎn)速 還未達(dá)到目標(biāo)值，則AMT控制器等待；③ 當(dāng)電機(jī)到達(dá)目標(biāo)值，AMT控制器向電機(jī)控制器發(fā)送要求電機(jī)工作 處于自由模式，當(dāng)AMT控制器接收到電機(jī)控制器的應(yīng)答后，進(jìn)行換檔操 作，當(dāng)換檔位置的百分比達(dá)到目標(biāo)值后，換擋過(guò)程完成； AMT控制器向電機(jī)控制器發(fā)送扭矩模式，使電機(jī)對(duì)外輸出扭矩。 本發(fā)明應(yīng)用于電動(dòng)車輛，其中"油門踏板" 一詞是指驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控 制踏板，而并非指燃油車輛的油門踏板。盡管本發(fā)明是通過(guò)上述的優(yōu)選 實(shí)施方式進(jìn)行描述的，但是其實(shí)現(xiàn)形式并不局限于上述的實(shí)施方式。應(yīng) 該認(rèn)識(shí)到在不脫離本發(fā)明主旨的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明 做出不同的變化和修改。
權(quán)利要求
1、一種純電動(dòng)車輛的換檔控制方法，其特征在于，a.檢測(cè)油門踏板位置和車速；b.當(dāng)油門踏板位置和車速到達(dá)換檔點(diǎn)時(shí)，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并在調(diào)速的同時(shí)進(jìn)行選位；c.在調(diào)節(jié)至目標(biāo)轉(zhuǎn)速后，進(jìn)行換檔操作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b包括bl.當(dāng)油門踏板位置和車速到達(dá)換檔點(diǎn)時(shí)，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出扭矩 降低至預(yù)定值；b2.進(jìn)行摘空檔操作；b3.將驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)至目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并在調(diào)速的同時(shí)進(jìn)行選位。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟bl包括 Ml.向驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器發(fā)出扭矩漸變請(qǐng)求；b12.當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器接收到請(qǐng)求信號(hào)后，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出扭 矩降低至預(yù)定值。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，步驟c包括 cl.向驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器發(fā)出扭矩漸變請(qǐng)求；c2.當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器接收到請(qǐng)求信號(hào)后，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出扭 矩降低至預(yù)定值；c3.進(jìn)行換檔操作。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括d.在完成換檔操作后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)恢復(fù)扭矩輸出。
6、 一種純電動(dòng)車輛的換檔控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 踏板位置檢測(cè)單元，用于檢測(cè)油門踏板位置； 車速檢測(cè)單元，用于檢測(cè)車輛當(dāng)前車速；中央控制單元，與踏板位置檢測(cè)單元和車速檢測(cè)單元連接，根據(jù) 油門踏板位置和車速調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速判斷是否需要進(jìn)行換檔操作；電機(jī)調(diào)速單元，根據(jù)中央控制單元發(fā)送的指令對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)；選位裝置，在調(diào)速的同時(shí)根據(jù)中央控制單元發(fā)送的指令進(jìn)行選位； 換檔裝置，用于在調(diào)至目標(biāo)轉(zhuǎn)速后進(jìn)行換檔操作。 7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括扭矩 控制單元，用于根據(jù)中央控制單元發(fā)送的指令調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出扭矩。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種純電動(dòng)車輛換檔控制方法，該方法包括a.檢測(cè)油門踏板位置和車速；b.當(dāng)油門踏板位置和車速到達(dá)換檔點(diǎn)時(shí)，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并在調(diào)速的同時(shí)進(jìn)行選位；c.在調(diào)節(jié)至目標(biāo)轉(zhuǎn)速后，進(jìn)行換檔操作。本發(fā)明還提供了一種純電動(dòng)車輛換檔控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括踏板位置檢測(cè)單元、中央控制單元、電機(jī)調(diào)速單元、選位裝置和換檔裝置。本發(fā)明能夠在不降低車速的情況下，實(shí)現(xiàn)換檔操作，大大提高了車輛的操縱性，充分發(fā)揮了電機(jī)的效率。
文檔編號(hào)B60W10/11GK101323302SQ20081012579
公開(kāi)日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月31日
發(fā)明者席軍強(qiáng), 熊光明, 陳慧巖 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)