專利名稱：電動車輛自動變檔裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及車輛車速控制部件領(lǐng)域，尤其是電動車輛自動變檔裝置。
背景技術(shù)：
電動車的驅(qū)動動力來源于電動機，但電動機的扭距變化范圍較小，牽引力和轉(zhuǎn)速 不能適應(yīng)在各種復(fù)雜阻力范圍內(nèi)變化要求。電動車目前僅靠調(diào)節(jié)占空比(pwm)來實現(xiàn)速 度調(diào)節(jié)，占空比是高電平所占周期時間與整個周期時間的比值靠霍爾轉(zhuǎn)把開環(huán)控制，當(dāng)電 動車在弱附著地面上起步，加速或爬坡時驅(qū)動輪非常容易過度滑轉(zhuǎn)，而導(dǎo)致車輛驅(qū)動性能、 操縱性能和穩(wěn)定性變差；啟動瞬間靠大電流維持，對蓄電池和控制器沖擊較大，下坡和滑行 中反電動勢對控制器和電動機自身沖擊較大，控制器與電機在爬坡和長下坡過程中容易燒 毀；不能滿足復(fù)雜路況要求，需頻繁擰動轉(zhuǎn)把與制動，造成蓄電池能量大量浪費，縮短了電 動車的續(xù)行里程；同時，對控制器MOS管沖擊太大。所以目前僅靠占空比來調(diào)速，制約了在 山地丘陵的應(yīng)用，縮短了蓄電池、控制器、電動機的使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的為提供一種能適應(yīng)不同路況、運行效率高、使用壽命長，具有自 適應(yīng)功能的電動車輛自動變檔裝置。實現(xiàn)上述實用新型目的的技術(shù)方案如下電動車輛自動變檔裝置具有裝于傳動主軸上的電動機，與傳動主軸連接的輪轂和 輪胎，以及具有電連接的變速傳感器，ECU控制器、蓄電池、變速器，在驅(qū)動系統(tǒng)和傳動系統(tǒng) 中的霍爾轉(zhuǎn)把與電機有電信號連接，電動機轉(zhuǎn)動連接塔式傳動齒輪，塔式傳動齒輪與碟簧 凸輪差動傳動傳感器傳動連接，碟簧凸輪差動傳動傳感器與凸輪變速器E⑶控制器和碟 簧連接，E⑶控制器再與電動機電信號連接。碟簧在電機運行過程中起到機械壓力自適應(yīng)傳感器作用，因路況不同，路況反作 用力反作用于碟簧，碟簧將所受壓力傳遞給碟簧凸輪差動傳動傳感器。平路時，碟簧壓力 小，凸輪差動傳感器壓力小，直接與塔式傳動齒輪小齒結(jié)合，輸出扭矩小，利于高速運行；爬 坡時，碟簧壓力大，凸輪差動傳感器壓力大，靠凸輪變速器自動脫開小傳動齒，與塔式傳動 齒輪大齒結(jié)合，輸出扭矩大，利于爬坡的大扭矩需求。其自動隨路況將驅(qū)動扭矩_行駛阻力 狀態(tài)數(shù)據(jù)與控制器ECU數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比分析，將行駛狀態(tài)與驅(qū)動扭矩有機結(jié)合在一起。上述方案解決了現(xiàn)有電動摩托車控制策略主要依據(jù)調(diào)速手柄進(jìn)行控制，常使車速 變化突然，驅(qū)動電機處于非穩(wěn)態(tài)工況，引起電池突然大電流和深度放電，造成電機堵轉(zhuǎn)發(fā) 熱，至使整車電氣控制系統(tǒng)受到損害，縮短了電機、電池和控制器(ECU)等最重要部件壽 命；并難以集成智能同步準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)向、制動；以及控制系統(tǒng)不具備自適應(yīng)、自檢測、自修 正、自動排除駕駛員控制錯誤；續(xù)行距離短、爬坡能力差、適用范圍小，騎車人安全性差等諸 多缺陷和問題。本實用新型采用機械自適應(yīng)傳動傳感裝置在實現(xiàn)自適應(yīng)變速換檔的同時，將驅(qū)動
3扭矩_行駛阻力的狀態(tài)數(shù)據(jù)傳遞給ECU，依據(jù)路況知識數(shù)據(jù)庫、電動機工況知識數(shù)據(jù)庫、碟 簧壓力機構(gòu)知識數(shù)據(jù)庫，結(jié)合行駛中的滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力、加速阻力、車輛載 荷、車輪轉(zhuǎn)速等工況數(shù)據(jù)規(guī)律建立數(shù)學(xué)模型，ECU結(jié)合數(shù)學(xué)模型，結(jié)合電子轉(zhuǎn)向傳感器、電子 制動傳感器的電子信號，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制技術(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)控制電動機驅(qū)動扭矩-轉(zhuǎn) 速，在充分滿足調(diào)速手柄速度信號后，對整車工況在轉(zhuǎn)速、扭矩、輸出功率之間進(jìn)行優(yōu)化匹 配，使之電動機驅(qū)動扭矩_轉(zhuǎn)速與行駛阻力平衡。解決了現(xiàn)有電動摩托車驅(qū)動電機功率與 行駛阻力很不適應(yīng)，往往與之相反且難以實現(xiàn)精確控制，直接影響車輛動力性、經(jīng)濟(jì)性及運 轉(zhuǎn)性的問題。本實用新型將電機驅(qū)動動力作為正向作用力、行駛阻力作為反向作用力，利用正 向作用力和反向作用力的相對力的位移角度和差值變化，作為自適應(yīng)自動變速的動力，改 變了現(xiàn)有車輛由中央處理器ECU通過控制伺服步進(jìn)電機進(jìn)行調(diào)整自動變速換檔的方式。利用無刷電機外特性曲線電機轉(zhuǎn)速隨扭矩大小的變化自適應(yīng)升降的特性將電機 動力作為正向作用力，將滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力和加速阻力形成的綜合行駛阻力作 為反向作用力，將正向作用力和反向作用力的相對變化值作為自適應(yīng)自動變速機構(gòu)的動力 和換檔的依據(jù)。 電動驅(qū)動輪既是驅(qū)動輪，又是自適應(yīng)自動變速換檔裝置；既是自適應(yīng)自動變速換 檔裝置，又是扭矩和轉(zhuǎn)速傳感器；具有三合一功能。本實用新型在于自適應(yīng)自動變速換檔裝置與驅(qū)動扭矩-轉(zhuǎn)速和行駛阻力-車速傳 感器融為一體，作為傳動部件，與傳動結(jié)構(gòu)形成整體參與傳動，具有認(rèn)知和感知驅(qū)動扭矩正 向作用力和行駛阻力反向作用力，在實現(xiàn)自適應(yīng)自動變速換檔的過程中，同步將行駛和換 檔檢測出的電動機驅(qū)動扭矩-轉(zhuǎn)速和路況所能形成最大綜合行駛阻力-車速狀態(tài)數(shù)據(jù)傳遞 給 ECU。本項目的控制策略和算法依據(jù)自適應(yīng)自動變速換檔前后的檔位，檢測出的電動 機驅(qū)動扭矩_轉(zhuǎn)速和行駛阻力_車速關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，建立的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合調(diào)整手柄，直接優(yōu)化 控制電池、電動機。本實用新型具有傳動、傳遞、傳輸、傳感、檢測、診斷、補償、校準(zhǔn)、執(zhí)行功能，又集自 動變檔和報警提示包括自補償、自修正、自適應(yīng)、自診斷、遠(yuǎn)程設(shè)定、狀態(tài)組合、信息存儲和 記憶等多種功能。本實用新型具有以下有益效果1、操作簡單，本實用新型的傳感器能識別出不同路況(道路吸附力)和工況(上 坡、下坡、啟動、滑動、巡航、負(fù)荷、制動等驅(qū)動力和總阻力矩)執(zhí)行機構(gòu)可根據(jù)行駛速度和 運動阻力大小，自動換檔變速，并同步恰當(dāng)控制電動機，產(chǎn)生所需要的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，駕 駛員只需操作調(diào)速手柄(霍爾轉(zhuǎn)把)就能實現(xiàn)提高電動車輛的經(jīng)濟(jì)性，動力性、平均速度和 乘坐舒適性。2、爬坡能力強，續(xù)行距離長，適用地區(qū)擴(kuò)大，本實用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)只能用于 平原地區(qū)的問題，也適用于山區(qū)、丘陵地區(qū)使用。3、自動化程度高、響應(yīng)速度快。與現(xiàn)有汽車電子控制自動變速裝置比較，減少了手 動輔助換檔機構(gòu)，泵、液壓系統(tǒng)和液力變力變矩器等變速執(zhí)行機構(gòu)，或電控輔助換檔機構(gòu)， 成本低，只有同類產(chǎn)品的1/5 1/6，可節(jié)能27%，且性能可靠。與現(xiàn)有燃油摩托車腳踏變速機構(gòu)比較，可節(jié)能15%。由于電動摩托車沒有變速機構(gòu)，使用智能化自適應(yīng)傳動傳感自動 變速器節(jié)能效果將更為顯著和突出(啟動和6度坡運行工況下續(xù)行里程延長1倍以上)。 使用壽命長，延長了電動機、蓄電池和控制器(ECU)等重要部件壽命。
圖1為本實用新型剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的左端部外形示意圖；圖3為圖1的右端部外形示意圖；圖4為本實用新型信號傳遞變速執(zhí)行電路圖；圖5為本實用新型自適應(yīng)工作信號原理圖。
具體實施方式
下面為本實用新型將結(jié)合附圖對實施方案作進(jìn)一步描述圖1 圖3所示，本實用新型由電機1、塔式傳動齒輪2、碟簧7、自適應(yīng)碟簧凸輪 差動傳動傳感機構(gòu)3、自適應(yīng)凸輪變速機構(gòu)4、輪轂5和輪胎6等組成電動車傳動傳感自動 變速換檔驅(qū)動裝置。電動機采用無刷自適應(yīng)電機，通過電動機1、塔式傳動齒輪2、自適應(yīng)碟 簧凸輪差動傳動傳感機構(gòu)3、自適應(yīng)凸輪變速機構(gòu)4實現(xiàn)閉環(huán)制。(HALL為S41F，磁鋼35H， 漆包線QZ130/2)首先，霍爾轉(zhuǎn)把給電機1信號通電旋轉(zhuǎn)帶動塔式傳動齒輪2旋轉(zhuǎn)，塔式傳 動齒輪2帶動自適應(yīng)碟簧凸輪差動傳動傳感機構(gòu)3.。其次，自適應(yīng)碟簧凸輪差動傳動傳感 機構(gòu)3根據(jù)自身所受壓力，反作用于塔式傳動齒輪2，自動選擇相應(yīng)齒輪旋轉(zhuǎn)，確保自動速 度比選擇，并依據(jù)工況模式自動選擇適當(dāng)啟動電流，從而使電機動力得到持續(xù)有效得到閉 環(huán)控制。圖4從電氣原理上給出了電氣工作原理電機工作時，凸輪壓力傳感器和輸出扭力 傳感器將工況信號數(shù)據(jù)反饋給控制器(ECU)的CPU，CPU經(jīng)運算后給出相應(yīng)電流供給工況電 機。圖5是機械工作原理上實現(xiàn)雙閉環(huán)控制方案道路狀況直接經(jīng)輪胎傳遞給自適應(yīng)碟簧 機構(gòu)，自適應(yīng)碟簧機構(gòu)將信號傳給自適應(yīng)凸輪變速機構(gòu)，自適應(yīng)凸輪變速機構(gòu)根據(jù)受力大 小，分別傳給塔式傳動齒輪機構(gòu)，由塔式傳動齒輪機構(gòu)接觸不同速比實現(xiàn)變速信號，并將該 信號傳給變速執(zhí)行傳感器，完成閉環(huán)控制，從而實現(xiàn)變速的閉環(huán)。
權(quán)利要求電動車輛自動變檔裝置，具有裝于傳動主軸上的電動機，與傳動主軸連接的輪轂和輪胎，以及具有電連接的變速器傳感器，ECU控制器、蓄電池、凸輪變速器，在驅(qū)動系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)中的霍爾轉(zhuǎn)把與電動機具有電信號連接，其特征為電動機轉(zhuǎn)動連接塔式傳動齒輪，塔式傳動齒輪與碟簧凸輪差動傳動傳感器傳動連接，碟簧凸輪差動傳動傳感器與凸輪變速器、ECU控制器和碟簧連接，ECU控制器再與電動機電信號連接。
專利摘要本實用新型為電動車輛自動變檔裝置，涉及車速控制部件領(lǐng)域，現(xiàn)有電動車輛靠霍爾轉(zhuǎn)把開環(huán)控制，不能實現(xiàn)路況-扭矩自動轉(zhuǎn)換，制約了在山地、丘陵地區(qū)的應(yīng)用，啟動的大電流縮短了蓄電池、電動機、控制器等重要部件的使用壽命，為此，本實用新型提供的技術(shù)方案包括電動機轉(zhuǎn)動連接塔式傳動齒輪，塔式轉(zhuǎn)動齒輪與碟簧凸輪差動傳動傳感器轉(zhuǎn)動連接，碟簧凸輪差動傳動傳感器與凸輪變速器ECU控制器連接，ECU控制器再與電動機電信號連接，形成閉環(huán)控制，本實用新型具有爬坡動力強、續(xù)行里程遠(yuǎn)、自動化程度高，響應(yīng)速度快、節(jié)能、使用壽命長的有益效果。
文檔編號B62M25/08GK201678020SQ20092017608
公開日2010年12月22日 申請日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者董經(jīng)貴 申請人:江蘇雅迪科技發(fā)展有限公司