电动车辆自动变档装置的制作方法

专利名称：电动车辆自动变档装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及车辆车速控制部件领域，尤其是电动车辆自动变档装置。
背景技术：
电动车的驱动动力来源于电动机，但电动机的扭距变化范围较小，牵引力和转速 不能适应在各种复杂阻力范围内变化要求。电动车目前仅靠调节占空比(pwm)来实现速 度调节，占空比是高电平所占周期时间与整个周期时间的比值靠霍尔转把开环控制，当电 动车在弱附着地面上起步，加速或爬坡时驱动轮非常容易过度滑转，而导致车辆驱动性能、 操纵性能和稳定性变差；启动瞬间靠大电流维持，对蓄电池和控制器冲击较大，下坡和滑行 中反电动势对控制器和电动机自身冲击较大，控制器与电机在爬坡和长下坡过程中容易烧 毁；不能满足复杂路况要求，需频繁拧动转把与制动，造成蓄电池能量大量浪费，缩短了电 动车的续行里程；同时，对控制器MOS管冲击太大。所以目前仅靠占空比来调速，制约了在 山地丘陵的应用，缩短了蓄电池、控制器、电动机的使用寿命。
发明内容本实用新型的目的为提供一种能适应不同路况、运行效率高、使用寿命长，具有自 适应功能的电动车辆自动变档装置。实现上述实用新型目的的技术方案如下电动车辆自动变档装置具有装于传动主轴上的电动机，与传动主轴连接的轮毂和 轮胎，以及具有电连接的变速传感器，ECU控制器、蓄电池、变速器，在驱动系统和传动系统 中的霍尔转把与电机有电信号连接，电动机转动连接塔式传动齿轮，塔式传动齿轮与碟簧 凸轮差动传动传感器传动连接，碟簧凸轮差动传动传感器与凸轮变速器E⑶控制器和碟 簧连接，E⑶控制器再与电动机电信号连接。碟簧在电机运行过程中起到机械压力自适应传感器作用，因路况不同，路况反作 用力反作用于碟簧，碟簧将所受压力传递给碟簧凸轮差动传动传感器。平路时，碟簧压力 小，凸轮差动传感器压力小，直接与塔式传动齿轮小齿结合，输出扭矩小，利于高速运行；爬 坡时，碟簧压力大，凸轮差动传感器压力大，靠凸轮变速器自动脱开小传动齿，与塔式传动 齿轮大齿结合，输出扭矩大，利于爬坡的大扭矩需求。其自动随路况将驱动扭矩_行驶阻力 状态数据与控制器ECU数据库进行对比分析，将行驶状态与驱动扭矩有机结合在一起。上述方案解决了现有电动摩托车控制策略主要依据调速手柄进行控制，常使车速 变化突然，驱动电机处于非稳态工况，引起电池突然大电流和深度放电，造成电机堵转发 热，至使整车电气控制系统受到损害，缩短了电机、电池和控制器(ECU)等最重要部件寿 命；并难以集成智能同步准确控制转向、制动；以及控制系统不具备自适应、自检测、自修 正、自动排除驾驶员控制错误；续行距离短、爬坡能力差、适用范围小，骑车人安全性差等诸 多缺陷和问题。本实用新型采用机械自适应传动传感装置在实现自适应变速换档的同时，将驱动
3扭矩_行驶阻力的状态数据传递给ECU，依据路况知识数据库、电动机工况知识数据库、碟 簧压力机构知识数据库，结合行驶中的滚动阻力、空气阻力、坡度阻力、加速阻力、车辆载 荷、车轮转速等工况数据规律建立数学模型，ECU结合数学模型，结合电子转向传感器、电子 制动传感器的电子信号，采用神经网络和模糊控制技术进行关联控制电动机驱动扭矩-转 速，在充分满足调速手柄速度信号后，对整车工况在转速、扭矩、输出功率之间进行优化匹 配，使之电动机驱动扭矩_转速与行驶阻力平衡。解决了现有电动摩托车驱动电机功率与 行驶阻力很不适应，往往与之相反且难以实现精确控制，直接影响车辆动力性、经济性及运 转性的问题。本实用新型将电机驱动动力作为正向作用力、行驶阻力作为反向作用力，利用正 向作用力和反向作用力的相对力的位移角度和差值变化，作为自适应自动变速的动力，改 变了现有车辆由中央处理器ECU通过控制伺服步进电机进行调整自动变速换档的方式。利用无刷电机外特性曲线电机转速随扭矩大小的变化自适应升降的特性将电机 动力作为正向作用力，将滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力形成的综合行驶阻力作 为反向作用力，将正向作用力和反向作用力的相对变化值作为自适应自动变速机构的动力 和换档的依据。 电动驱动轮既是驱动轮，又是自适应自动变速换档装置；既是自适应自动变速换 档装置，又是扭矩和转速传感器；具有三合一功能。本实用新型在于自适应自动变速换档装置与驱动扭矩-转速和行驶阻力-车速传 感器融为一体，作为传动部件，与传动结构形成整体参与传动，具有认知和感知驱动扭矩正 向作用力和行驶阻力反向作用力，在实现自适应自动变速换档的过程中，同步将行驶和换 档检测出的电动机驱动扭矩-转速和路况所能形成最大综合行驶阻力-车速状态数据传递 给 ECU。本项目的控制策略和算法依据自适应自动变速换档前后的档位，检测出的电动 机驱动扭矩_转速和行驶阻力_车速关联数据，建立的数学模型，结合调整手柄，直接优化 控制电池、电动机。本实用新型具有传动、传递、传输、传感、检测、诊断、补偿、校准、执行功能，又集自 动变档和报警提示包括自补偿、自修正、自适应、自诊断、远程设定、状态组合、信息存储和 记忆等多种功能。本实用新型具有以下有益效果1、操作简单，本实用新型的传感器能识别出不同路况(道路吸附力)和工况(上 坡、下坡、启动、滑动、巡航、负荷、制动等驱动力和总阻力矩)执行机构可根据行驶速度和 运动阻力大小，自动换档变速，并同步恰当控制电动机，产生所需要的驱动转矩和转速，驾 驶员只需操作调速手柄(霍尔转把)就能实现提高电动车辆的经济性，动力性、平均速度和 乘坐舒适性。2、爬坡能力强，续行距离长，适用地区扩大，本实用新型克服了现有技术只能用于 平原地区的问题，也适用于山区、丘陵地区使用。3、自动化程度高、响应速度快。与现有汽车电子控制自动变速装置比较，减少了手 动辅助换档机构，泵、液压系统和液力变力变矩器等变速执行机构，或电控辅助换档机构， 成本低，只有同类产品的1/5 1/6，可节能27%，且性能可靠。与现有燃油摩托车脚踏变速机构比较，可节能15%。由于电动摩托车没有变速机构，使用智能化自适应传动传感自动 变速器节能效果将更为显著和突出(启动和6度坡运行工况下续行里程延长1倍以上)。 使用寿命长，延长了电动机、蓄电池和控制器(ECU)等重要部件寿命。
图1为本实用新型剖视结构示意图；图2为图1的左端部外形示意图；图3为图1的右端部外形示意图；图4为本实用新型信号传递变速执行电路图；图5为本实用新型自适应工作信号原理图。
具体实施方式
下面为本实用新型将结合附图对实施方案作进一步描述图1 图3所示，本实用新型由电机1、塔式传动齿轮2、碟簧7、自适应碟簧凸轮 差动传动传感机构3、自适应凸轮变速机构4、轮毂5和轮胎6等组成电动车传动传感自动 变速换档驱动装置。电动机采用无刷自适应电机，通过电动机1、塔式传动齿轮2、自适应碟 簧凸轮差动传动传感机构3、自适应凸轮变速机构4实现闭环制。(HALL为S41F，磁钢35H， 漆包线QZ130/2)首先，霍尔转把给电机1信号通电旋转带动塔式传动齿轮2旋转，塔式传 动齿轮2带动自适应碟簧凸轮差动传动传感机构3.。其次，自适应碟簧凸轮差动传动传感 机构3根据自身所受压力，反作用于塔式传动齿轮2，自动选择相应齿轮旋转，确保自动速 度比选择，并依据工况模式自动选择适当启动电流，从而使电机动力得到持续有效得到闭 环控制。图4从电气原理上给出了电气工作原理电机工作时，凸轮压力传感器和输出扭力 传感器将工况信号数据反馈给控制器(ECU)的CPU，CPU经运算后给出相应电流供给工况电 机。图5是机械工作原理上实现双闭环控制方案道路状况直接经轮胎传递给自适应碟簧 机构，自适应碟簧机构将信号传给自适应凸轮变速机构，自适应凸轮变速机构根据受力大 小，分别传给塔式传动齿轮机构，由塔式传动齿轮机构接触不同速比实现变速信号，并将该 信号传给变速执行传感器，完成闭环控制，从而实现变速的闭环。
权利要求电动车辆自动变档装置，具有装于传动主轴上的电动机，与传动主轴连接的轮毂和轮胎，以及具有电连接的变速器传感器，ECU控制器、蓄电池、凸轮变速器，在驱动系统和传动系统中的霍尔转把与电动机具有电信号连接，其特征为电动机转动连接塔式传动齿轮，塔式传动齿轮与碟簧凸轮差动传动传感器传动连接，碟簧凸轮差动传动传感器与凸轮变速器、ECU控制器和碟簧连接，ECU控制器再与电动机电信号连接。
专利摘要本实用新型为电动车辆自动变档装置，涉及车速控制部件领域，现有电动车辆靠霍尔转把开环控制，不能实现路况-扭矩自动转换，制约了在山地、丘陵地区的应用，启动的大电流缩短了蓄电池、电动机、控制器等重要部件的使用寿命，为此，本实用新型提供的技术方案包括电动机转动连接塔式传动齿轮，塔式转动齿轮与碟簧凸轮差动传动传感器转动连接，碟簧凸轮差动传动传感器与凸轮变速器ECU控制器连接，ECU控制器再与电动机电信号连接，形成闭环控制，本实用新型具有爬坡动力强、续行里程远、自动化程度高，响应速度快、节能、使用寿命长的有益效果。
文档编号B62M25/08GK201678020SQ20092017608
公开日2010年12月22日 申请日期2009年9月8日 优先权日2009年9月8日
发明者董经贵 申请人:江苏雅迪科技发展有限公司