一種新型無離合器、無同步器的自動(dòng)變速器及其變速方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型無離合器、無同步器的自動(dòng)變速器及其變速方法，屬于電動(dòng)汽車控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)汽車的市場(chǎng)越來越大，對(duì)于電動(dòng)汽車來說，一個(gè)傳遞效率高、易于操作，工作平穩(wěn)的、使乘坐舒適的變速器是非常重要的。保守估計(jì)，一個(gè)好的變速器可以省電30%以上，并且還能擴(kuò)大電動(dòng)汽車的適應(yīng)范圍，增強(qiáng)電動(dòng)汽車的爬坡能力，減少電機(jī)在超負(fù)荷狀態(tài)下的耗電量并且改善電動(dòng)汽車高速性能，減少電機(jī)和控制器高頻工作的耗電量，提高工作效率，并且會(huì)在很大程度上降低電機(jī)和控制器的制造成本。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，自動(dòng)變速器采用液力耦合器，可以有較大的滑差率，所以換擋沖擊小，可以降低頓挫感，但是由于滑差率較大，其傳遞效率也比較低；手動(dòng)變速器大多采用干式離合器，其傳動(dòng)效率高，但不允許長(zhǎng)時(shí)間半離合打滑，容易燒毀摩擦片，所以沖擊力比較大，造成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損壞，換擋之后容易出現(xiàn)頓挫感，讓人乘坐不舒服；而機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)也存在換擋沖擊大，頓挫感強(qiáng)，乘坐不舒服的問題；無級(jí)變速器(CVT)具有乘坐舒適，沒有頓挫感的優(yōu)點(diǎn)，也能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況調(diào)整變速比，但是其動(dòng)力傳遞效率降低，成本也比較高。因此，最理想的變速狀態(tài)是通過調(diào)整加速踏板輸出信號(hào)來控制電動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使電動(dòng)機(jī)或者是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與車速匹配，來降低沖擊力，但是上述方法難度較大，不利于降低駕駛難度，提高舒適性?；谝陨显?，發(fā)明一種傳遞效率高、易于操作，工作平穩(wěn)的、使乘坐舒適的變速器變得非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一種電動(dòng)汽車自動(dòng)變速器，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種不需要離合器，不需要同步器，傳遞效率高、易于操作，工作平穩(wěn)的多檔自動(dòng)變速器。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種新型無離合器、無同步器的自動(dòng)變速器，包括一檔主動(dòng)齒輪、二檔主動(dòng)齒輪、設(shè)置在一檔主動(dòng)齒輪和二檔主動(dòng)齒輪之間的結(jié)合齒輪、換擋控制電路、電動(dòng)機(jī)控制器；所述一檔主動(dòng)齒輪和二檔主動(dòng)齒輪與主動(dòng)軸為間隙配合，所述結(jié)合齒輪與主動(dòng)軸為花鍵配合，所述一檔主動(dòng)齒輪靠近所述結(jié)合齒輪一側(cè)設(shè)有第一凸爪，所述二檔主動(dòng)齒輪靠近所述結(jié)合齒輪一側(cè)設(shè)有第二凸爪，所述結(jié)合齒輪左右兩側(cè)與第一凸爪和第二凸爪對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有結(jié)合凸爪，所述結(jié)合齒輪可以在拔叉的驅(qū)動(dòng)下，沿主動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)至與所述一檔主動(dòng)齒輪通過第一凸爪和結(jié)合凸爪的配合來結(jié)合，以及運(yùn)動(dòng)至與所述二檔主動(dòng)齒輪通過第二凸爪和結(jié)合凸爪的配合來結(jié)合；所述一檔主動(dòng)齒輪、所述二檔主動(dòng)齒輪、所述結(jié)合齒輪上分別在對(duì)應(yīng)位置設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器用于測(cè)量對(duì)應(yīng)齒輪的轉(zhuǎn)速和相位并傳送給所述換擋控制電路，所述換擋控制電路用于比較所述結(jié)合齒輪和將要換擋的主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速差和相位，當(dāng)所述轉(zhuǎn)速差在大于設(shè)定范圍時(shí)，輸出調(diào)速信號(hào)給所述電動(dòng)機(jī)控制器來調(diào)整所述結(jié)合齒輪的轉(zhuǎn)速，當(dāng)所述轉(zhuǎn)速差在設(shè)定范圍內(nèi)，并且所述結(jié)合齒輪和將要換擋的主動(dòng)齒輪的相位匹配時(shí)，輸出結(jié)合信號(hào)控制所述拔叉驅(qū)動(dòng)所述結(jié)合齒輪與將要換擋的主動(dòng)齒輪結(jié)合。
[0006]所述的一種新型無離合器、無同步器的自動(dòng)變速器，還包括與所述一檔主動(dòng)齒輪嚙合的一檔從動(dòng)齒輪和與所述二檔主動(dòng)齒輪嚙合的二檔從動(dòng)齒輪，所述一檔從動(dòng)齒輪和所述二檔從動(dòng)齒輪與從動(dòng)軸為固定配合。
[0007]所述換擋控制電路包括轉(zhuǎn)速比較電路，相位比較電路，換擋操縱機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路；所述轉(zhuǎn)速比較電路用于比較結(jié)合齒輪和將要換擋的主動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)速傳感器傳來的兩個(gè)脈沖信號(hào)的頻率，并根據(jù)頻率比較的結(jié)果輸出不同調(diào)速信號(hào)給所述電動(dòng)機(jī)控制器；所述相位比較電路用于比較結(jié)合齒輪和將要換擋的主動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)速傳感器傳來的兩個(gè)脈沖信號(hào)的相位，并將比較結(jié)果輸出給換擋操縱機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路從而控制換擋操縱機(jī)構(gòu)控制拔叉驅(qū)動(dòng)結(jié)合齒輪，以及將比較結(jié)果輸出給所述轉(zhuǎn)速比較電路以控制轉(zhuǎn)速比較電路的通斷電。
[0008]所述轉(zhuǎn)速比較電路包括頻率測(cè)量電路和轉(zhuǎn)速差運(yùn)算放大器，所述相位比較電路包括相位比較器，延時(shí)電路和倒相電路，所述頻率測(cè)量電路的兩個(gè)信號(hào)輸入端分別與結(jié)合齒輪上和將要換擋的主動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)輸出端相連，所述頻率測(cè)量電路的兩個(gè)信號(hào)輸出端分別與所述轉(zhuǎn)速差運(yùn)算放大器的兩個(gè)信號(hào)輸入端相連，所述轉(zhuǎn)速差運(yùn)算放大器的信號(hào)輸出端與所述電動(dòng)機(jī)控制器相連；所述相位比較器的兩個(gè)信號(hào)輸入端分別與結(jié)合齒輪上和將要換擋的主動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)輸出端相連，所述相位比較器的信號(hào)輸出端與所述延時(shí)電路的信號(hào)輸入端相連，所述延時(shí)電路的信號(hào)輸出端分為兩路，一路經(jīng)所述倒相電路與所述換擋操縱機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路相連，另一路與所述轉(zhuǎn)速差運(yùn)算放大器的電源輸入端相連。
[0009]所述換擋控制電路還包括整形電路，所述整形電路位于結(jié)合齒輪上和將要換擋的主動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)速傳感器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)入所述頻率測(cè)量電路以及所述相位比較電路之前，用于將所述脈沖傳感信號(hào)整形為方波信號(hào)，并傳送給所述頻率測(cè)量轉(zhuǎn)換電路和所述相位比較電路。
[0010]所述的一種新型無離合器、無同步器的自動(dòng)變速器，還包括加速控制電路和用于測(cè)量車輛加速度量的加速度傳感器，所述加速度傳感器的信號(hào)輸出端與所述加速控制電路的信號(hào)輸入端連接，所述加速控制電路的信號(hào)輸出端與所述轉(zhuǎn)速差運(yùn)算放大器的信號(hào)輸出端連接后與所述電動(dòng)機(jī)控制器相連，所述加速控制電路用于調(diào)整加速踏板輸入的加速度量。
[0011]本發(fā)明還提出了一種新型無離合器、無同步器的自動(dòng)變速器的變速方法，包括以下步驟:R1.將電動(dòng)機(jī)斷電或者發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉節(jié)氣門停止輸出動(dòng)力，使由電動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)合齒輪離開檔位主動(dòng)齒輪；R2.換擋控制電路通電，轉(zhuǎn)速傳感器將包含結(jié)合齒輪和將要換擋的主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速和相位信息的脈沖信號(hào)傳送給換擋控制電路；R3.換擋控制電路根據(jù)脈沖信號(hào)比較結(jié)合齒輪和將要換擋的檔位齒輪的轉(zhuǎn)速差，并根據(jù)轉(zhuǎn)速差的大小自動(dòng)調(diào)整調(diào)速信號(hào)并輸出給電動(dòng)機(jī)控制器，電動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)調(diào)速信號(hào)調(diào)整電動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而改變結(jié)合齒輪的轉(zhuǎn)速直至轉(zhuǎn)速差在設(shè)定范圍內(nèi)；R4.換擋控制電路根據(jù)脈沖信號(hào)比較結(jié)合齒輪和將要換擋的檔位齒輪的相位，當(dāng)結(jié)合齒輪和將要換擋的檔位齒輪的相位匹配時(shí)，換擋控制電路輸出控制信號(hào)給換擋操縱機(jī)構(gòu)供電，由換擋操縱機(jī)構(gòu)控制拔叉驅(qū)動(dòng)結(jié)合齒輪沿軸向運(yùn)動(dòng)至與將要換擋的檔位齒輪結(jié)合，同時(shí)換擋控制電路斷電。
[0012]所述的一種新型無離合器、無同步器的自動(dòng)變速器的變速方法，還包括以下步驟:結(jié)合齒輪與檔位齒輪結(jié)合后，通過加速度傳感器測(cè)量車輛的加速度值，并傳送給加速控制電路，加速控制電路調(diào)整輸給控制器的加速電信號(hào)并將變速器齒輪結(jié)合后車輛的加速值或者減速值限制在設(shè)定的范圍內(nèi)。
[0013]所述步驟R1之前還包括以下步驟:通過檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的工作電流或者發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度以判斷電動(dòng)機(jī)或者發(fā)動(dòng)機(jī)的的負(fù)荷情況，決定變速器的變速比，或者，通過換擋桿的位置開關(guān)決定變速器的變速比。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
1、通過對(duì)轉(zhuǎn)速差值的測(cè)量和比較以及相位的比較從而自動(dòng)的和主動(dòng)的調(diào)整變速器需要結(jié)合齒輪的轉(zhuǎn)速及相位(或者是齒輪的角度)，從而在不需要離合器、同步器并且在不需要人為操縱的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋；
2、換擋時(shí)，兩個(gè)齒輪的結(jié)合沒有沖擊力，從而保護(hù)了電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以延長(zhǎng)車輛的壽命；
3、通過對(duì)齒輪的相位檢測(cè)，縮短了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到與變速器轉(zhuǎn)速匹配所需要的時(shí)間，即縮短了換擋時(shí)間。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的電動(dòng)汽車自動(dòng)變速器具有兩檔變速器時(shí)的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明的電動(dòng)汽車自動(dòng)變速器的一個(gè)實(shí)施例的換擋控制電路的電路簡(jiǎn)圖；
圖3為本發(fā)明的電動(dòng)汽車自動(dòng)變速器的另一個(gè)實(shí)施例的換擋控制電路的電路簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
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