本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域,具體涉及一種基于兩擋變速器的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù):
電動(dòng)汽車是新型、節(jié)能、環(huán)保車輛,尤其是在當(dāng)今空氣污染嚴(yán)重的大環(huán)境下,具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。電動(dòng)汽車使用電動(dòng)機(jī)取代了傳統(tǒng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)可帶載啟動(dòng),并且通過(guò)合理的配置滿足汽車使用要求,這是與發(fā)動(dòng)機(jī)的很大區(qū)別。在電動(dòng)車上使用多擋變速器已經(jīng)不合適,但若取消變速傳動(dòng)裝置,則難于兼顧汽車爬坡和高速行駛等要求,特別是中小型汽車,有必要針對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作特性重新設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)。
目前的電動(dòng)汽車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)越來(lái)越受到人們的青睞,與傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比,電動(dòng)汽車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有著很大的優(yōu)點(diǎn),尤其體現(xiàn)在對(duì)環(huán)境保護(hù)方面?,F(xiàn)有電動(dòng)車兩擋變速器的布置形式多采用平行軸式和行星排式,采用平行軸式布置形式的兩擋變速器,多通過(guò)同步器或離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)擋位的切換,若采用同步器等實(shí)現(xiàn)擋位的切換具有如下缺點(diǎn),就需要單獨(dú)安裝換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu),使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)體積增大,不便于整車的布置,且換擋過(guò)程中存在動(dòng)力中斷的情況;對(duì)于采用行星排式布置形式的兩擋變速器,多是通過(guò)離合器或者制動(dòng)器組合來(lái)實(shí)現(xiàn)擋位的切換,但具有如下缺點(diǎn):換擋執(zhí)行元件較分散,變速器和差速器的尺寸大,導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不夠緊湊。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng),將電機(jī)、兩擋變速機(jī)構(gòu)和差速器通過(guò)殼體集成為一體式結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)緊湊并提高傳動(dòng)效率。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種兩擋變速機(jī)構(gòu),第一行星排、第二行星排、離合器和制動(dòng)器進(jìn)行合理匹配實(shí)現(xiàn)兩擋變速控制,行星排配合離合器和制動(dòng)器對(duì)輸出軸進(jìn)行增速,從而達(dá)到兩擋變速的目的。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是驅(qū)動(dòng)電機(jī)存在電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)兩種工作模式,當(dāng)整車處于制動(dòng)工況時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)模式,能夠回收制動(dòng)能量和提高整車能量的利用率。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種基于兩擋變速器的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的升擋控制方法,通過(guò)精確控制離合器、制動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)電機(jī),實(shí)現(xiàn)快速升擋過(guò)程。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種基于兩擋變速器的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的降擋控制方法,電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)通過(guò)精確控制油門踏板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、制動(dòng)器和離合器,實(shí)現(xiàn)快速降擋過(guò)程。
為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn),提供了一種基于兩擋變速器的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng),包括:
殼體;
電機(jī),其固定在殼體內(nèi)的一側(cè),并包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸,所述電機(jī)用于輸出動(dòng)力;
兩擋變速機(jī)構(gòu),其連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸并固定在殼體內(nèi)中部,所述兩擋變速機(jī)構(gòu)對(duì)輸出動(dòng)力進(jìn)行變速;
差速器,其連接兩擋變速機(jī)構(gòu)并固定在所述殼體內(nèi)的另一側(cè),包括第一輸出軸和第二輸出軸,其中,所述第一輸出軸的輸出端伸出所述殼體;第二輸出軸的輸出端伸出所述殼體,所述差速器對(duì)變速后的輸出動(dòng)力通過(guò)第一輸出軸和第二輸出軸進(jìn)行等速或差速輸出。
優(yōu)選的是,所述兩擋變速機(jī)構(gòu)包括:
行星排太陽(yáng)輪,其與驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸嚙合;
第一行星排,其第一行星排行星齒輪與所述行星排太陽(yáng)輪嚙合,其第一行星排內(nèi)齒圈固定在所述殼體上;
第二行星排,其第二行星排行星齒輪與所述行星排太陽(yáng)輪嚙合,其第二行星排行星架與所述差速器殼嚙合;
制動(dòng)器,其設(shè)置在所述殼體和第二行星排內(nèi)齒圈之間,選擇性的使所述殼體與第二行星排內(nèi)齒圈之間結(jié)合和分離;當(dāng)制動(dòng)器分離,第二行星排內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)制動(dòng)器結(jié)合,所述第二行星排內(nèi)齒圈與殼體固定連接;
離合器,其設(shè)置在所述第二行星排內(nèi)齒圈和第一行星排行星架之間,選擇性的使所述第二行星排內(nèi)齒圈和第二行星排行星架結(jié)合或分離;
一擋時(shí),制動(dòng)器結(jié)合、離合器分離;二擋時(shí),制動(dòng)器分離、離合器結(jié)合。
優(yōu)選的是,所述差速器包括:
差速器殼,其與第二行星排行星架連接,用于將第二行星排行星架的動(dòng)力傳輸至差速器內(nèi);
差速器行星齒輪軸,其與所述差速器殼連接,所述差速器行星齒輪軸用于帶動(dòng)差速器行星齒輪進(jìn)行公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn);
第一差速器錐齒輪,其與所述差速器行星齒輪嚙合并固定連接第一輸出軸,所述第一差速器錐齒輪用于帶動(dòng)第一輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng);
第二差速器錐齒輪,其與所述差速器行星齒輪嚙合并固定連接第二輸出軸,所述第二差速器錐齒輪用于帶動(dòng)第二輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng);
當(dāng)差速器錐齒輪軸帶動(dòng)差速器行星齒輪進(jìn)行公轉(zhuǎn),第一輸出軸和第二輸出軸進(jìn)行等速輸出;當(dāng)差速器錐齒輪軸帶動(dòng)差速器行星齒輪進(jìn)行公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn),第二輸出軸和第二輸出軸進(jìn)行差速輸出。
優(yōu)選的是,所述電機(jī)包括:
轉(zhuǎn)子,其固定連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸;
定子,其與所述殼體固定連接。
優(yōu)選的是,所述電機(jī)包括電動(dòng)機(jī)模式和發(fā)電機(jī)模式,在車制動(dòng)時(shí)電機(jī)切換成發(fā)電機(jī)模式。
優(yōu)選的是,倒擋時(shí),制動(dòng)器結(jié)合、離合器分離,所述電機(jī)的反轉(zhuǎn)動(dòng)力通過(guò)兩擋變速機(jī)構(gòu)傳遞至差速器,差速器實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出。
本發(fā)明的目的還可通過(guò)一種基于兩擋變速器的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的升擋控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn),包括:
制動(dòng)器壓力以第一預(yù)設(shè)變化率下降,離合器壓力以第二預(yù)設(shè)變化率上升;
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速下降時(shí),分離制動(dòng)器,第二行星排內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng),離合器的滑差轉(zhuǎn)速下降,同時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩減小了第一轉(zhuǎn)矩預(yù)設(shè)值;
當(dāng)離合器滑差轉(zhuǎn)速下降至第一離合滑差轉(zhuǎn)速預(yù)設(shè)值,降低離合器滑差轉(zhuǎn)速的變化率;
當(dāng)離合器滑差轉(zhuǎn)速小于第一離合結(jié)合閾值,電機(jī)轉(zhuǎn)矩增加了第一轉(zhuǎn)矩預(yù)設(shè)值。
本發(fā)明的目的還可通過(guò)一種基于兩擋變速器的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的降擋控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn),包括:
當(dāng)油門踏板開度不小于第一開度預(yù)設(shè)值,執(zhí)行第一降擋過(guò)程;當(dāng)油門踏板開度小于第一開度預(yù)設(shè)值,判斷驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩是否小于第二轉(zhuǎn)矩預(yù)設(shè)值;
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩不小于第二轉(zhuǎn)矩預(yù)設(shè)值,執(zhí)行第一降擋過(guò)程;當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩小于第二轉(zhuǎn)矩預(yù)設(shè)值,判斷油門踏板開度變化率是否小于第二開度預(yù)設(shè)值;
當(dāng)油門踏板開度變化率不小于第二開度預(yù)設(shè)值,執(zhí)行第一降擋過(guò)程;當(dāng)油門踏板開度變化率小于第二開度預(yù)設(shè)值,執(zhí)行第二降擋過(guò)程。
優(yōu)選的是,第二降擋過(guò)程包括:
離合器壓力以第三預(yù)設(shè)變化率下降,制動(dòng)壓力以第四預(yù)設(shè)變化率上升;
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速上升時(shí),分離離合器,制動(dòng)器滑差轉(zhuǎn)速下降,同時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩增加了第三轉(zhuǎn)矩預(yù)設(shè)值;
當(dāng)制動(dòng)器滑差轉(zhuǎn)速降至第一制動(dòng)滑差轉(zhuǎn)速預(yù)設(shè)值,制動(dòng)器滑差轉(zhuǎn)速的變化率減??;
當(dāng)制動(dòng)器滑差轉(zhuǎn)速小于第一制動(dòng)結(jié)合閾值,電機(jī)轉(zhuǎn)矩減少了第三轉(zhuǎn)矩預(yù)設(shè)值。
優(yōu)選的是,第一降擋過(guò)程包括:
減小離合器壓力,增大驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速,同時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩增加了第三轉(zhuǎn)矩預(yù)設(shè)值;
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速與一擋速比和輸出軸轉(zhuǎn)速的乘積的差值小于第一電機(jī)軸轉(zhuǎn)速預(yù)設(shè)值,繼續(xù)減小離合器壓力,降低驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速的變化率;
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速與一擋速比和輸出軸轉(zhuǎn)速的乘積的差值小于第二電機(jī)軸轉(zhuǎn)速預(yù)設(shè)值時(shí),制動(dòng)器壓力以第五預(yù)設(shè)變化率上升,離合器壓力以第六預(yù)設(shè)變化率下降;
當(dāng)離合器分離,同時(shí)制動(dòng)器滑差轉(zhuǎn)速小于第二制動(dòng)結(jié)合閾值,驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩減小了第三轉(zhuǎn)矩預(yù)設(shè)值。
本發(fā)明至少包括以下有益效果:1、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電機(jī),一套雙行星輪行星排、離合器、制動(dòng)器和差速器組成,零件數(shù)量較少,結(jié)構(gòu)緊湊,便于安裝,并且傳動(dòng)過(guò)程中嚙合的齒輪數(shù)較少,有效提高傳動(dòng)效率。2、采用永磁同步驅(qū)動(dòng)電機(jī)、兩擋變速器集和差速器成為一體,減少原材料的使用量,有效降低電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的成本,也降低了對(duì)電機(jī)的性能要求,減少了控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度,提高了電機(jī)運(yùn)行效率,增加了電動(dòng)車的續(xù)駛里程。3、驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn),所以通過(guò)電機(jī)反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)倒擋,取消了倒擋的換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)更加緊湊,且倒擋控制簡(jiǎn)單,易實(shí)現(xiàn)。4、驅(qū)動(dòng)電機(jī)存在電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)兩種工作模式,當(dāng)整車處于制動(dòng)工況時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)模式,起到制動(dòng)能量回收,提高整車能量的利用率,達(dá)到節(jié)約能源的效果。5、電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的升擋控制方法可以實(shí)現(xiàn)快速升擋過(guò)程和快速降擋過(guò)程。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn),部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的基于兩擋變速器的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的一種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的基于兩擋變速器的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的另一種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的升擋控制策略流程圖。
圖4是本發(fā)明的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的降擋控制策略流程圖。
圖5是本發(fā)明的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的第二降擋控制策略流程圖。
圖6是本發(fā)明的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的第一降擋控制策略流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明,以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
應(yīng)當(dāng)理解,本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語(yǔ)并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
實(shí)施例1
如圖1所示的基于兩擋變速器的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)包括:殼體100、電機(jī)200、兩擋變速機(jī)構(gòu)300、差速器400。電機(jī)200、兩擋變速機(jī)構(gòu)300和差速器400合理且結(jié)構(gòu)緊湊的布設(shè)在所述殼體100內(nèi),電機(jī)200的輸出動(dòng)力經(jīng)兩擋變速機(jī)構(gòu)300進(jìn)行動(dòng)力變速后傳輸至差速器400,所述兩擋變速機(jī)構(gòu)300實(shí)現(xiàn)一擋、二擋、倒擋和空擋變速,所述差速器400將動(dòng)力實(shí)現(xiàn)兩軸輸出并實(shí)現(xiàn)差速效果。
殼體100內(nèi)壁固定電機(jī)200、兩擋變速機(jī)構(gòu)300和差速器400,其中,所述殼體100上開設(shè)通孔,用于差速器400的兩軸的輸出端從通孔穿過(guò)實(shí)現(xiàn)輸出。
電機(jī)200包括:驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子210、驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子220和驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸230,其中,驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子210通過(guò)過(guò)盈配合與殼體100連接,驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子220通過(guò)過(guò)盈配合與驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸230連接,驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸230為空心軸,電機(jī)200的動(dòng)力通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸230輸出。
兩擋變速機(jī)構(gòu)300包括行星排太陽(yáng)輪310、第一行星排320、第二行星排330、制動(dòng)器340、離合器350,所述兩擋變速機(jī)構(gòu)300用于對(duì)電機(jī)輸出動(dòng)力進(jìn)行變速,即實(shí)現(xiàn)一擋、二擋、倒擋和空擋變速。第一行星排320包括第一行星排行星齒輪321,第一行星排內(nèi)齒圈322和第一行星排行星架323;第二行星排330包括:第二行星排內(nèi)齒圈331,第二行星排行星齒輪332和第二行星排行星架333。
如圖1所示,驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸230與行星排太陽(yáng)輪310嚙合,行星排太陽(yáng)輪310同時(shí)與第一行星排320和第二行星排330嚙合傳動(dòng),即行星排太陽(yáng)輪310同時(shí)與第一行星排行星齒輪321和第二行星排行星齒輪332嚙合,將動(dòng)力傳遞至第一行星排320和第二行星排330,第一行星排行星齒輪321嚙合第一行星排內(nèi)齒圈322,第一行星排內(nèi)齒圈322固定在殼體100上,第一行星排行星架323一端固定連接第一行星排行星齒輪321,另一端固定連接離合器350(常開)的離合器盤。第二行星排行星齒輪332與第二行星排內(nèi)齒圈331嚙合,第一行星排行星架323一端固定連接第二行星排行星齒輪332,另一端連接差速器殼體410。
制動(dòng)器340包括制動(dòng)器盤和制動(dòng)轂,如圖1所示,制動(dòng)器340的制動(dòng)器盤與殼體100連接,制動(dòng)轂選擇性連接第二行星排內(nèi)齒圈331連接;當(dāng)制動(dòng)器340分離式,其制動(dòng)器盤和制動(dòng)轂分離,第二行星排內(nèi)齒圈331能夠轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)制動(dòng)器340結(jié)合時(shí),制動(dòng)器盤和制動(dòng)轂結(jié)合,第二行星排內(nèi)齒圈331通過(guò)制動(dòng)器340與殼體100連接,即第二行星排內(nèi)齒圈331制動(dòng)。
離合器350包括離合器盤和從動(dòng)盤,所述離合器盤與第二行星排內(nèi)齒圈331固定連接,從動(dòng)盤和第一行星排行星架323連接。離合器350處于常開狀態(tài),離合器盤和從動(dòng)盤分離,第二行星排內(nèi)齒圈331和第一行星排行星架323分離;當(dāng)離合器350結(jié)合,離合器盤和從動(dòng)盤結(jié)合,第二行星排內(nèi)齒圈331和第一行星排行星架323結(jié)合,即同步運(yùn)動(dòng)。
差速器包括差速器殼體410、2個(gè)差速器行星齒輪軸420、2個(gè)差速器行星錐齒輪430、第一差速器錐齒輪440、第二差速器錐齒輪450、第一輸出軸460、第二輸出軸470,差速器殼體410內(nèi)側(cè)面布設(shè)錐形齒圈,第二行星排行星架333與錐形齒圈嚙合,帶動(dòng)差速器殼體410轉(zhuǎn)動(dòng);差速器殼體410兩端面上對(duì)稱開設(shè)中心通孔,所述中心通孔用于穿過(guò)第一輸出軸460和第二輸出軸470,差速器殼體410相對(duì)于錐形齒圈的內(nèi)圈上、下面對(duì)稱固定2個(gè)支撐架,支撐架上開設(shè)通孔,一個(gè)差速器行星齒輪軸420上端通過(guò)通孔與一個(gè)支撐架旋轉(zhuǎn)連接,下端與一個(gè)差速器行星錐齒輪430固定連接,使差速器殼體410通過(guò)支撐架帶動(dòng)差速器行星錐齒輪430和差速器行星齒輪軸420進(jìn)行公轉(zhuǎn),并且差速器行星齒輪軸420能夠帶動(dòng)第一差速器錐齒輪440進(jìn)行自轉(zhuǎn);同時(shí),另一支撐架與另一個(gè)差速器行星齒輪軸420上端旋轉(zhuǎn)連接,差速器行星齒輪軸420的下端與另一個(gè)差速器行星錐齒輪430固定連接,使差速器殼體410通過(guò)支撐架帶動(dòng)差速器行星錐齒輪430和差速器行星齒輪軸420進(jìn)行公轉(zhuǎn),并且差速器行星齒輪軸420能夠帶動(dòng)差速器行星錐齒輪430進(jìn)行自轉(zhuǎn)。其中,2個(gè)差速器行星錐齒輪430對(duì)稱設(shè)置并且齒輪端指向差速器殼體410的中心通孔,第一輸出軸460的一端與第一差速器錐齒輪440連接,另一端通過(guò)差速器殼體410的中心通孔穿出至外部,第二輸出軸470的一端與第二差速器錐齒輪450連接,另一端通過(guò)差速器殼體410的中心通孔穿出至外部,其中,第一差速器錐齒輪440和第二差速器錐齒輪450同時(shí)與2個(gè)差速器行星錐齒輪430嚙合;當(dāng)動(dòng)力從差速器殼體410穿入,其帶動(dòng)差速器行星齒輪軸420同步轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)與差速器行星齒輪軸420連接的差速器行星錐齒輪430轉(zhuǎn)動(dòng),差速器行星錐齒輪430帶動(dòng)與其嚙合的第一差速器錐齒輪440、第二差速器錐齒輪450轉(zhuǎn)動(dòng),使第一差速器錐齒輪440帶動(dòng)與其連接的第一輸出軸460轉(zhuǎn)動(dòng),使第二差速器錐齒輪450帶動(dòng)與其連接的第二輸出軸470轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)差速器雙軸等速輸出;當(dāng)車輛進(jìn)行轉(zhuǎn)彎時(shí),第一差速器錐齒輪440和第二差速器錐齒輪450進(jìn)行公轉(zhuǎn)的同時(shí)進(jìn)行自轉(zhuǎn),從而使第一輸出軸460、第二輸出軸470的輸出速度不同,從而實(shí)現(xiàn)差速效果。
在另一實(shí)施例中,所述電機(jī)200包括電動(dòng)機(jī)模式和發(fā)電機(jī)模式,驅(qū)動(dòng)時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)模式,在車制動(dòng)時(shí)電機(jī)切換成發(fā)電機(jī)模式。
電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的擋位切換由兩擋變速機(jī)構(gòu)300內(nèi)的制動(dòng)器340、離合器350的分離和結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn),電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的換擋執(zhí)行元件按照表一進(jìn)行。
表一電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的擋位切換表
其中,“○”表示分離,“●”表示結(jié)合,B表示制動(dòng)器340,Cl表示離合器350(常開)。
當(dāng)選擇一擋時(shí),電機(jī)200正轉(zhuǎn)(實(shí)現(xiàn)整車前進(jìn)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)檎D(zhuǎn)方向),制動(dòng)器340結(jié)合、離合器350分離。制動(dòng)器340結(jié)合使第二行星排內(nèi)齒圈331的制動(dòng),離合器350分離第二行星排內(nèi)齒圈331和第一行星排行星架323分離。驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸230將動(dòng)力傳遞至行星排太陽(yáng)輪310,行星排太陽(yáng)輪310同時(shí)將動(dòng)力傳遞至第一行星排行星齒輪321和第二行星排行星齒輪332,第一行星排320的第一行星排內(nèi)齒圈322固定不動(dòng),行星排太陽(yáng)輪310帶動(dòng)第一行星排行星齒輪321繞第一行星排內(nèi)齒圈322公轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)第一行星排行星架323公轉(zhuǎn),但由于第二行星排內(nèi)齒圈331和第一行星排行星架323分離,使動(dòng)力不能傳遞至第二行星排330,第一行星排320空轉(zhuǎn);同時(shí),第二行星排內(nèi)齒圈331制動(dòng),行星排太陽(yáng)輪310帶動(dòng)第二行星排行星齒輪332公轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)第二行星排行星架333同步轉(zhuǎn)動(dòng),從而將動(dòng)力傳遞至差速器殼體410,差速器殼體410帶動(dòng)差速器行星齒輪軸420同步轉(zhuǎn)動(dòng),差速器行星齒輪軸420帶動(dòng)第一差速器錐齒輪440和第二差速器錐齒輪450公轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)與其嚙合的第一輸出軸460和第二輸出軸470轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)第一輸出軸460和第二輸出軸470等速輸出,當(dāng)?shù)谝徊钏倨麇F齒輪440和第二差速器錐齒輪450自轉(zhuǎn)時(shí),第一輸出軸460和第二輸出軸470實(shí)現(xiàn)差速輸出。
選擇二擋時(shí),制動(dòng)器340分離、離合器350結(jié)合。使第二行星排內(nèi)齒圈331轉(zhuǎn)動(dòng),第二行星排內(nèi)齒圈331和第一行星排行星架323結(jié)合。驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸230將動(dòng)力傳遞至行星排太陽(yáng)輪310,行星排太陽(yáng)輪310同時(shí)將動(dòng)力傳遞至第一行星排行星齒輪321和第二行星排行星齒輪332,第一行星排320的第一行星排內(nèi)齒圈322固定不動(dòng),行星排太陽(yáng)輪310帶動(dòng)第一行星排行星齒輪321繞第一行星排內(nèi)齒圈322公轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)第一行星排行星架323公轉(zhuǎn),離合器350結(jié)合使第二行星排內(nèi)齒圈331和第一行星排行星架323同步轉(zhuǎn)動(dòng),從而使第一行星排320將動(dòng)力傳遞至第二行星排330的第二行星排內(nèi)齒圈331,起到增速的作用。同時(shí),行星排太陽(yáng)輪310帶動(dòng)第二行星排行星齒輪332公轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)第二行星排行星架333同步轉(zhuǎn)動(dòng),第二行星排內(nèi)齒圈331的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)第二行星排行星架333進(jìn)行增速,從而將第一行星排320和第二行星排330的動(dòng)力傳遞至至差速器殼體410,差速器殼體410帶動(dòng)差速器行星齒輪軸420同步轉(zhuǎn)動(dòng),差速器行星齒輪軸420帶動(dòng)第一差速器錐齒輪440和第二差速器錐齒輪450公轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)與其嚙合的第一輸出軸460和第二輸出軸470轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)第一輸出軸460和第二輸出軸470等速輸出,當(dāng)?shù)谝徊钏倨麇F齒輪440和第二差速器錐齒輪450自轉(zhuǎn)時(shí),第一輸出軸460和第二輸出軸470實(shí)現(xiàn)差速輸出。
一擋升二擋時(shí),通過(guò)換擋控制單元實(shí)現(xiàn)制動(dòng)器340由結(jié)合切換到分離狀態(tài),離合器350(常開)由分離狀態(tài)切換到結(jié)合狀態(tài)。電機(jī)200的動(dòng)力通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸230傳遞到行星排太陽(yáng)輪310,再經(jīng)第二行星排行星齒輪332傳遞到第二行星排行星架333,差速器殼410隨第二行星排行星架333轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)的差速器殼410帶動(dòng)與其連接的差速器行星齒輪軸420轉(zhuǎn)動(dòng),差速器行星齒輪軸420帶動(dòng)差速器行星錐齒輪430旋轉(zhuǎn),差速器行星錐齒輪430帶動(dòng)與之嚙合的第一差速器錐齒輪440和第二差速器錐齒輪450旋轉(zhuǎn),并且隨左右半軸轉(zhuǎn)速不同發(fā)生自轉(zhuǎn),起到差速效果,第一差速器錐齒輪440的動(dòng)力從第一輸出軸460輸出,第二差速器錐齒輪450的動(dòng)力從第二輸出軸470輸出,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞。
二擋降一擋過(guò)程,通過(guò)換擋控制單元實(shí)現(xiàn)9制動(dòng)器由不工作狀態(tài)切換到工作狀態(tài),10離合器(常開)由不工作狀態(tài)切換到工作狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸230傳遞到行星排太陽(yáng)輪310,再經(jīng)第二行星排行星齒輪332傳遞到第二行星排行星架333,由于第二行星排行星架333與差速器殼410連接,差速器殼410隨第二行星排行星架333轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)的差速器殼410帶動(dòng)與其連接的差速器行星齒輪軸420轉(zhuǎn)動(dòng),差速器行星齒輪軸420帶動(dòng)差速器行星錐齒輪430旋轉(zhuǎn),差速器行星錐齒輪430帶動(dòng)與之嚙合的第一差速器錐齒輪440和第二差速器錐齒輪450旋轉(zhuǎn),并且隨左右半軸轉(zhuǎn)速不同發(fā)生自轉(zhuǎn),起到差速效果,第一差速器錐齒輪440的動(dòng)力從第一輸出軸460輸出,第二差速器錐齒輪450的動(dòng)力從第二輸出軸470輸出,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞。
倒擋時(shí),電機(jī)200反轉(zhuǎn)(與正轉(zhuǎn)方向相反),離合器350(常開)分離,即保持常開狀態(tài),12第一行星排行星架與第二行星排內(nèi)齒圈331分離,制動(dòng)器340工作,起到制動(dòng)作用,第二行星排內(nèi)齒圈331固定不動(dòng),第一行星排320不工作,只有第二行星排330參與工作,電機(jī)200的動(dòng)力通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸230傳遞到行星排太陽(yáng)輪310,再經(jīng)第二行星排行星齒輪332傳遞到第二行星排行星架333,差速器殼410隨第二行星排行星架333轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)的差速器殼410帶動(dòng)與其連接的差速器行星齒輪軸420轉(zhuǎn)動(dòng),差速器行星齒輪軸420帶動(dòng)差速器行星錐齒輪430旋轉(zhuǎn),差速器行星錐齒輪430帶動(dòng)與之嚙合的第一差速器錐齒輪440和第二差速器錐齒輪450旋轉(zhuǎn),并且隨左右半軸轉(zhuǎn)速不同發(fā)生自轉(zhuǎn),起到差速效果,第一差速器錐齒輪440的動(dòng)力從第一輸出軸460輸出,第二差速器錐齒輪450的動(dòng)力從第二輸出軸470輸出,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞,使整車倒向行駛。
空擋時(shí),制動(dòng)器340不工作,離合器350(常開)工作,使得驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸230與第一輸出軸460和第二輸出軸470處于分離狀態(tài),切斷了動(dòng)力的傳遞。
當(dāng)整車以一擋行駛需制動(dòng)時(shí),電機(jī)200由電動(dòng)機(jī)模式切換到發(fā)電機(jī)模式,對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)起到拖動(dòng)作用,將整車的行駛動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。
當(dāng)整車以二擋行駛需制動(dòng)時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)由電動(dòng)機(jī)模式切換到發(fā)電機(jī)模式,制動(dòng)器340工作,離合器350(常開)工作,對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)起到拖動(dòng)作用,提高制動(dòng)能量的回收效率。
實(shí)施例2
如圖2所示,本發(fā)明還提供了基于兩擋變速器的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的另一種實(shí)現(xiàn)形式,包括:殼體500、電機(jī)600、兩擋變速機(jī)構(gòu)700、差速器800。
此種實(shí)現(xiàn)形式與實(shí)施例1中的電橋驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布設(shè)方式大體相同。電機(jī)600包括:驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸630,驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子610和驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子620,兩擋變速機(jī)構(gòu)700包括:行星排太陽(yáng)輪710、第一行星排720、第二行星排730、制動(dòng)器740、離合器750,其中,第一行星排720包括:第一行星排行星齒輪721、第一行星排內(nèi)齒圈722和第一行星排行星架723;第二行星排730包括:第二行星排內(nèi)齒圈731、第二行星排行星齒輪732和第二行星排行星架733;差速器800包括:差速器殼體810、差速器行星齒輪軸820、差速器行星錐齒輪830、第一差速器錐齒輪840、第二差速器錐齒輪850、第一輸出軸860、第二輸出軸870、第一傳動(dòng)齒輪880、第二傳動(dòng)齒輪890。
不同之處在于,所述殼體500分為兩個(gè)腔室,其主體腔室的一側(cè)固定電機(jī)600,電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸630連接兩擋變速機(jī)構(gòu)700,兩擋變速機(jī)構(gòu)700將電機(jī)600的動(dòng)力實(shí)現(xiàn)變速后,其第二行星排行星架733的輸出端從主體腔室伸出至第二腔室510,并通過(guò)第一傳動(dòng)齒輪880和第二傳動(dòng)齒輪890將動(dòng)力傳遞至差速器殼810,第二腔室510用于固定差速器800,第二腔室510的相對(duì)兩面上開設(shè)通孔,第一輸出軸860、第二輸出軸870從通孔穿出實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳輸。
本實(shí)施例中兩擋變速器的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)與實(shí)施例1中的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的控制方法形同,能夠?qū)崿F(xiàn)一擋、二擋、倒擋和空擋變速,其變速過(guò)程與實(shí)施例1相同。
本發(fā)明還提供一種基于兩擋變速器的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的升擋控制方法,包括:
如圖3所示,一擋升二擋的過(guò)程分為五個(gè)階段:預(yù)充油階段、制動(dòng)器B和離合器C1轉(zhuǎn)矩交換階段、滑差轉(zhuǎn)速控制階段、滑差轉(zhuǎn)速變化率控制階段和離合器C1同步階段。
預(yù)充油階段:對(duì)離合器C1進(jìn)行預(yù)充油控制,同時(shí)減小制動(dòng)器B的控制壓力,使制動(dòng)器B進(jìn)入微滑摩狀態(tài)。當(dāng)離合器充油完成,則進(jìn)入制動(dòng)器B和離合器C1轉(zhuǎn)矩交換階段。
轉(zhuǎn)矩交換階段:控制制動(dòng)器B的壓力以第一預(yù)設(shè)變化率0.8~1.2bar/s下降,離合器C1的壓力以第二預(yù)設(shè)變化率0.8~1.2bar/s上升,即進(jìn)行制動(dòng)器B和離合器C1的轉(zhuǎn)矩交換。在轉(zhuǎn)矩交換階段,通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速傳感器判斷轉(zhuǎn)速是否下降,當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)到驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速下降時(shí),迅速分離制動(dòng)器B并進(jìn)入滑差轉(zhuǎn)速控制階段。
滑差轉(zhuǎn)速控制階段:在此階段通過(guò)控制離合器C1的壓力使滑差轉(zhuǎn)速較快地下降,同時(shí)通過(guò)CAN通信向驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)送轉(zhuǎn)矩降低的請(qǐng)求,將驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩減小了第一轉(zhuǎn)矩預(yù)設(shè)值,當(dāng)滑差轉(zhuǎn)速下降到第一離合滑差轉(zhuǎn)速預(yù)設(shè)值50rpm以內(nèi)后,則進(jìn)入滑差轉(zhuǎn)速變化率控制階段。
其中,第一轉(zhuǎn)矩預(yù)設(shè)值=換擋前的轉(zhuǎn)矩×(一擋速比-二擋速比);
其中,滑差轉(zhuǎn)速=驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速-輸出軸轉(zhuǎn)速×二擋速比;
滑差轉(zhuǎn)速變化率控制階段:在此階段控制離合器C1的壓力使滑差轉(zhuǎn)速的變化率快速下降,直到C1離合器主從動(dòng)端的轉(zhuǎn)速同步,即滑差轉(zhuǎn)速接近第一離合結(jié)合閾值10rpm以內(nèi),此時(shí)進(jìn)入離合器C1轉(zhuǎn)矩交換階段。
離合器C1同步階段:離合器主從動(dòng)端轉(zhuǎn)速同步時(shí),將驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩迅速恢復(fù)到換擋前的轉(zhuǎn)矩,并將離合器C1完全結(jié)合。
如圖4所示,兩擋變速器的電驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的降擋過(guò)程包括:
步驟一:判斷油門踏板開度是否小于第一開度預(yù)設(shè)值30%,當(dāng)油門踏板開度小于第一開度預(yù)設(shè)值則進(jìn)入下一步;當(dāng)油門踏板開度不小于第一開度預(yù)設(shè)值則進(jìn)入第一降擋過(guò)程(Power-on降擋過(guò)程);
步驟二:判斷驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩是否小于第二轉(zhuǎn)矩預(yù)設(shè)值100Nm,當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩小于第二轉(zhuǎn)矩預(yù)設(shè)值則進(jìn)入下一步;當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩不小于第二轉(zhuǎn)矩預(yù)設(shè)值則進(jìn)入第一降擋過(guò)程(Power-on降擋過(guò)程);
步驟三:判斷油門踏板開度變化率是否小于第二開度預(yù)設(shè)值;當(dāng)油門踏板開度變化率小于第二開度預(yù)設(shè)值,則進(jìn)入第二降擋過(guò)程(Power-off降擋過(guò)程);當(dāng)油門踏板開度變化率不小于第二開度預(yù)設(shè)值,則進(jìn)入第一降擋過(guò)程(Power-on降擋過(guò)程)。
其中,油門踏板開度變化率=當(dāng)前采樣時(shí)間油門開度-上一采樣時(shí)間油門開度;第二開度預(yù)設(shè)值為15%。
第二降擋過(guò)程(Power-off降擋過(guò)程)
如圖5所示分為五個(gè)階段:預(yù)充油階段、制動(dòng)器B和離合器C1轉(zhuǎn)矩交換階段、滑差轉(zhuǎn)速控制階段、滑差轉(zhuǎn)速變化率控制階段和制動(dòng)器B同步階段。
預(yù)充油階段:對(duì)制動(dòng)器B進(jìn)行預(yù)充油控制,同時(shí)減小離合器C1的控制壓力,使離合器C1進(jìn)入微滑摩狀態(tài)。當(dāng)制動(dòng)器充油完成進(jìn)入下一步
制動(dòng)器B和離合器C1轉(zhuǎn)矩交換階段:控制離合器C1的壓力以第三預(yù)設(shè)變化率0.8-1.2bar/s下降,制動(dòng)器B的壓力以第四預(yù)設(shè)變化率0.8-1.2bar/s上升,即進(jìn)行制動(dòng)器B和離合器C1的轉(zhuǎn)矩交換。在此階段,通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速傳感器判斷轉(zhuǎn)速是否上升。當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)到驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速上升時(shí),迅速分離制動(dòng)器C1并進(jìn)入滑差轉(zhuǎn)速控制階段。
滑差轉(zhuǎn)速控制階段:通過(guò)控制制動(dòng)器B的壓力使滑差轉(zhuǎn)速較快地下降,同時(shí)通過(guò)CAN通信向驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)送轉(zhuǎn)矩降低的請(qǐng)求,將驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩增加了一個(gè)第三轉(zhuǎn)矩預(yù)設(shè)值。當(dāng)滑差轉(zhuǎn)速下降到第一制動(dòng)滑差轉(zhuǎn)速預(yù)設(shè)值50rpm后,進(jìn)入滑差轉(zhuǎn)速變化率控制階段。
其中,第三轉(zhuǎn)矩預(yù)設(shè)值=換擋前的轉(zhuǎn)矩×(一擋速比-二擋速比);
滑差轉(zhuǎn)速變化率控制階段:控制制動(dòng)器B的壓力使滑差轉(zhuǎn)速的變化率快速下降,直到制動(dòng)器B主從動(dòng)端的轉(zhuǎn)速同步,即滑差轉(zhuǎn)速接近第一制動(dòng)結(jié)合閾值10rpm,進(jìn)入制動(dòng)器B同步階段。
制動(dòng)器B同步階段:將驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩迅速恢復(fù)到換擋前的轉(zhuǎn)矩,并將制動(dòng)器B完全結(jié)合。
第一降擋過(guò)程(Power-on降擋過(guò)程)
如圖6所示,分為五個(gè)階段,制動(dòng)器B預(yù)充油階段、驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速快速上升階段、驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速變化率快速下降階段、制動(dòng)器B和離合器C1轉(zhuǎn)矩交換階段和制動(dòng)器B同步階段。
制動(dòng)器B預(yù)充油階段:對(duì)制動(dòng)器B進(jìn)行預(yù)充油控制,同時(shí)減小離合器C1的控制壓力,使離合器C1進(jìn)入微滑摩狀態(tài)。當(dāng)制動(dòng)器充油完成進(jìn)入驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速快速上升階段;
驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速快速上升階段:通過(guò)減小離合器C1的控制壓力,減小驅(qū)動(dòng)電機(jī)的載荷,使驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速迅速增加,同時(shí)通過(guò)CAN通信向驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)送轉(zhuǎn)矩增加的請(qǐng)求,將驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩增加了第三轉(zhuǎn)矩預(yù)設(shè)值。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速與一擋速比和輸出軸轉(zhuǎn)速的乘積的差值小于第一電機(jī)軸轉(zhuǎn)速預(yù)設(shè)值后,則進(jìn)入驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速變化率快速下降階段,其中第一電機(jī)軸轉(zhuǎn)速預(yù)設(shè)值等于50rpm。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速變化率快速下降階段:控制離合器C1的壓力繼續(xù)減小,使驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速的變化率快速下降。當(dāng)驅(qū)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速與一擋速比和輸出軸轉(zhuǎn)速的乘積的差值小于第二電機(jī)軸轉(zhuǎn)速預(yù)設(shè)值時(shí),進(jìn)入制動(dòng)器B和離合器C1轉(zhuǎn)矩交換階段,其中第二電機(jī)軸轉(zhuǎn)速預(yù)設(shè)值等于10rpm。
制動(dòng)器B和離合器C1轉(zhuǎn)矩交換階段:控制制動(dòng)器B的壓力以第五預(yù)設(shè)變化率上升,離合器C1的壓力以第六預(yù)設(shè)變化率下降,即進(jìn)行制動(dòng)器B和離合器C1的轉(zhuǎn)矩交換;其中,第五預(yù)設(shè)變化率在0.8-1.2bar/s之間,第六預(yù)設(shè)變化率在0.8-1.2bar/s之間。當(dāng)離合器C1分離時(shí),進(jìn)入制動(dòng)器B同步階段。
制動(dòng)器B同步階段:當(dāng)制動(dòng)器滑差轉(zhuǎn)速小于第二制動(dòng)結(jié)合閾值,將驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩迅速恢復(fù)到換擋前的轉(zhuǎn)矩,并將制動(dòng)器B完全結(jié)合;其中第二制動(dòng)結(jié)合閾值為10rpm。
盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上,但其并不僅僅限于說(shuō)明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用。它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域。對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言,可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改。因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下,本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。