新能源电动汽车用磁粉式两档变速器及其换挡方法技术

本发明专利技术公开了一种新能源电动汽车用磁粉式两档变速器及其控制方法，包括壳体，所述壳体内设有依次相连的第一从动齿轮、磁粉离合器、第二从动齿轮和磁粉制动器；所述壳体内还设有行星齿轮结构，所述行星齿轮结构包括行星架，所述行星架两端分别连接有两个行星轮或四个行星轮，所述行星轮之间连接有太阳轮；还包括齿圈，所述齿圈一侧与行星轮啮合，另一侧与第二从动齿轮啮合；所述行星架通过齿轮与第一从动齿轮啮合。本发明专利技术控制方法包括从低速挡换挡至高速挡的换挡模式和从高速挡换挡至低速挡的换挡模式；本发明专利技术电磁制动器与电磁离合器的工作滑差区间小，结合电磁制动器与离合器的快速相应特性，整个变速器的发热量低，可靠性高。

Magnetic particle type two speed variator for new energy electric vehicle and shift method thereof

The present invention discloses a new energy electric vehicle with magnetic type two speed transmission and control method thereof, which comprises a shell, wherein the shell comprises a first driven gear, the magnetic powder clutch, second driven gears and brake; the shell is also provided with a planetary gear structure, including the structure of the planetary gear planetary frame, the planetary frame are respectively connected with both ends of the two planetary wheels or four planetary wheels, the planetary wheel is connected with the sun wheel; also includes a ring gear, the gear ring side engaging with the planetary gear, the other side is engaged with second driven gear; the planetary gear through the gear and the first driven gear meshing. The control method of the invention includes from the low-speed gear shifting to high gear shift pattern and gear shifting from high speed to low gear shift mode; the invention of electromagnetic brake and clutch work slip interval is small, with fast response characteristics of electromagnetic brake and clutch, the transmission of the low calorific value, high reliability.

【技术实现步骤摘要】
新能源电动汽车用磁粉式两档变速器及其换挡方法
本专利技术涉及新能源电动汽车用磁粉式两档变速器及其换挡方法，属于电动汽车自动换挡

技术介绍
据申请人了解，随着经济的发展，环境问题日益严峻，纯电动汽车由于其零排放的特性，近年来得到了大规模的应用。电机直驱系统具有运行平稳，无动力中断的优势，但是电动汽车采用一挡速比，电机无法一直工作在高效率区间内，尤其是在低速启动和高速运行的工况下。于是电动汽车开始采用多档变速器，使得电动汽车能够工作在高效率区间内，以两档变速器为例，现有的两档变速器多沿用传统的变速器方案，第一种变速器方案为：采用同步器和液压离合器的方案，这种变速器存在换挡冲击、离合器的可靠性较低以及体积较大的问题。第二种变速器方案为：采用电磁离合器的方案，存在的问题如下：1.离合器多在轴向方向上安装，由于电磁制动器的工作原理和端部效应，电磁制动器容易对于行星齿轮变速机构产生影响，寿命降低；2.且轴向安装的电磁离合器安装在转动部件上，不利于散热，电磁离合器往往余量较大且工作环境恶劣，导致整个变速器的寿命和可靠性下降；3.磁粉离合器属于电磁离合器的一种，而现有的采用磁粉离合器的方案中，磁粉离合器的发热主要来源于离合器的处于滑差工况下产生的滑差功率，磁粉式离合器的滑差工况一般持续时间在1s左右，且磁粉制动器的扭矩输出有一定的滞后性，扭矩输出阶跃下降响应的时间较阶跃上升响应的时间短，传统的发动机的转速响应较慢，导致换挡过程中所产生的滑差功率基本上由磁粉式磁粉离合器来承担，导致变速器的损耗较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种新能源电动汽车用磁粉式两档变速器的换挡方法，能够有效缩短换挡时间，减少滑差工况的时间，有效的减少磁粉离合器和磁粉制动器的发热量，提高变速器的寿命和可靠性。本专利技术的技术方案如下：本专利技术新能源电动汽车用磁粉式两档变速器，包括壳体，所述壳体内设有依次相连的第一从动齿轮、磁粉离合器、第二从动齿轮和磁粉制动器；所述壳体内还设有行星齿轮结构，所述行星齿轮结构包括行星架，所述行星架两端分别连接有两个行星轮或四个行星轮，所述行星轮之间连接有太阳轮；还包括齿圈，所述齿圈一侧与行星轮啮合，另一侧与第二从动齿轮啮合；所述行星架通过齿轮与第一从动齿轮啮合。进一步地，所述齿圈为双面齿轮。进一步地，所述第一从动齿轮一侧通过轴承与壳体连接作为支撑，第一从动齿轮另一侧与磁粉离合器连接。进一步地，所述第二从动齿轮一侧与磁粉制动器相连，磁粉制动器与壳体固定。进一步地，当所述磁粉制动器处于工作状态时：所述磁粉离合器断开，此时两档变速器工作在行星齿轮系的工作状态，速比为：齿圈齿数/（太阳轮齿数+1）。进一步地，当所述磁粉离合器工作时，所述磁粉制动器断开，此时两档变速器等效为直接驱动，速比为1。本专利技术新能源电动汽车用磁粉式两档变速器的控制方法，包括从低速挡换挡至高速挡的换挡模式和从高速挡换挡至低速挡的换挡模式；从低速挡换挡至高速挡的换挡模式：步骤一、确定磁粉式两挡变速器是否在执行从低速挡换挡至高速挡；步骤二、通过电机控制器反馈的得到电机在换挡前的转速为Nmlth，断开磁粉制动器，闭合磁粉离合器，此时磁粉式两挡变速器连结电机端口的转速需要从Nmlth降低到Nmlth/低速档速比，在进行断开磁粉制动器，闭合磁粉离合器的同时，将电机的工作模式从扭矩控制模式切换到转速控制模式，同时将电机的目标转速设定为磁粉式两挡变速器连结电机端口在换挡结束后需要的电机转速；步骤三、在转速调节完成且磁粉制动器和磁粉离合器扭矩响应完成后将电机的控制模式从转速控制模式切换回转矩控制模式，完成磁粉式两挡变速器从低速挡至高速挡的换挡；从高速挡换挡至低速挡的换挡模式：步骤四、确定磁粉式两挡变速器是否在执行从高速挡换挡至低速挡；步骤五、通过电机控制器反馈的得到电机在换挡前的转速为Nmhtl，断开磁粉制动器，闭合磁粉离合器，此时磁粉式两挡变速器连结电机端口的转速需要从Nmhtl提高到Nmhtl×低速档速比，在进行闭合磁粉制动器，断开磁粉离合器的同时，将电机的工作模式从扭矩控制模式切换到转速控制模式，同时将电机的目标转速设定为磁粉式两挡变速器连结电机端口在换挡结束后需要的电机转速；步骤六、在转速调节完成且磁粉制动器和磁粉离合器扭矩响应完成后将电机的控制模式从转速控制模式切换回转矩控制模式，完成磁粉式两挡变速器从低速挡至高速挡的换挡。所述步骤一和步骤四中，确定磁粉式两挡变速器是否在执行从低速挡换挡至高速挡，判断方法为：满足两个条件，第一条件是判断车速是否为30-40km/h，同时转速是否为3000-4000r/m；磁粉式两挡变速器的档位判断条件，当磁粉离合器工作，磁粉制动器不工作时，磁粉式两挡变速器处于高速档；当磁粉离合器不工作，磁粉制动器工作时，磁粉式两挡变速器处于高速档；换挡区间判断条件，判断车速是否在换挡区间车速内。本专利技术的有益效果如下：本专利技术采用一组行星齿轮排来实现两挡的速比，结构简单，体积小，重量轻，冗余低，可靠性高；本专利技术采用电磁制动器与电磁离合器代替传统的液压离合器，体积小，重量轻，且结合纯电动汽车，电机调速的优异特性，电磁制动器与电磁离合器的工作滑差区间小，结合电磁制动器与离合器的快速相应特性，整个变速器的发热量低，可靠性高；本专利技术采用从动齿轮来实现各个部件的锁止，空间上将电磁制动器与行星齿轮系隔离开来，延缓的电磁制动部件对于行星齿轮变速机构的影响，延长了行星齿轮系的寿命，提高了可靠性；本专利技术磁粉制动器直接与壳体连接，有利于制动器的散热，提高变速器的可靠性。本专利技术在磁粉式两挡变速器的换挡时，由于换挡所造成的对于电机端转速的变化，从原来的由磁粉离合器和磁粉制动器来进行单独调节的方式变为由磁粉离合器来调节的同时由电机主动调速来补偿，缩短了磁粉式两挡变速器的处于换挡状态的时间，提升了换挡的平顺性，减少了磁粉制动器和磁粉离合器工作在滑差工况的时间，减小了磁粉制动器和磁粉离合器的功率损耗，降低了磁粉制动器和磁粉离合器的发热量，提高了磁粉式两挡变速器的可靠性。本专利技术受益于电机的高频响，可以在磁粉离合器处于滑差工况下，对电机进行调速，提前将电机转速调节至目标转速，减少滑差工况的时间，减少磁粉制动器的发热量，同时在电机调速的过程中还可以通过电机回馈一部分的滑差功率，提高能效。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术新能源电动汽车用磁粉式两档变速器的示意图；图2为本专利技术低速挡换挡至高速挡控制逻辑示意图；图3为本专利技术高速挡换挡至低速挡控制逻辑示意图；图4为本专利技术低速挡换挡至高速挡控制时序示意图；图5为本专利技术高速挡换挡至低速挡控制时序示意图；图中：1-壳体；2-第一从动齿轮；3-磁粉离合器；4-行星架；5-太阳轮；6-齿圈；7-行星轮；8-磁粉制动器；9-第二从动齿轮。具体实施方式实施例一如图1所示，本专利技术新能源电动汽车用磁粉式两档变速器，包括壳体1，所述壳体1内设有依次相连的第一从动齿轮2、磁粉离合器3、第二从动齿轮9和磁粉制动器8；所述壳体1内还设有行星齿轮结构，所述行星齿轮结构包括行星架4，所述行星架4两端连接有两个行星轮7或四个行星轮7，所述行星轮7之间连接有太阳轮5；还包括齿圈6，所述齿圈6一侧与行星轮7本文档来自技高网...

【技术保护点】
新能源电动汽车用磁粉式两档变速器，包括壳体（1），其特征在于：所述壳体（1）内设有依次相连的第一从动齿轮（2）、磁粉离合器（3）、第二从动齿轮（9）和磁粉制动器（8）；所述壳体（1）内还设有行星齿轮结构，所述行星齿轮结构包括行星架（4），所述行星架（4）两端分别连接有两个行星轮（7）或四个行星轮（7），所述行星轮（7）之间连接有太阳轮（5）；还包括齿圈（6），所述齿圈（6）一侧与行星轮（7）啮合，另一侧与第二从动齿轮（9）啮合；所述行星架（4）通过齿轮与第一从动齿轮（2）啮合。

【技术特征摘要】
1.新能源电动汽车用磁粉式两档变速器，包括壳体（1），其特征在于：所述壳体（1）内设有依次相连的第一从动齿轮（2）、磁粉离合器（3）、第二从动齿轮（9）和磁粉制动器（8）；所述壳体（1）内还设有行星齿轮结构，所述行星齿轮结构包括行星架（4），所述行星架（4）两端分别连接有两个行星轮（7）或四个行星轮（7），所述行星轮（7）之间连接有太阳轮（5）；还包括齿圈（6），所述齿圈（6）一侧与行星轮（7）啮合，另一侧与第二从动齿轮（9）啮合；所述行星架（4）通过齿轮与第一从动齿轮（2）啮合。2.根据权利要求1所述的新能源电动汽车用磁粉式两档变速器，其特征在于：所述齿圈（6）为双面齿轮。3.根据权利要求1所述的新能源电动汽车用磁粉式两档变速器，其特征在于：所述第一从动齿轮（2）一侧通过轴承与壳体（1）连接作为支撑，第一从动齿轮（2）另一侧与磁粉离合器（3）连接。4.根据权利要求1所述的新能源电动汽车用磁粉式两档变速器，其特征在于：所述第二从动齿轮（9）一侧与磁粉制动器（8）相连，磁粉制动器（8）与壳体（1）固定。5.根据权利要求1所述的新能源电动汽车用磁粉式两档变速器，其特征在于：当所述磁粉制动器（8）处于工作状态时：所述磁粉离合器（3）断开，此时两档变速器工作在行星齿轮系的工作状态，速比为：齿圈齿数/（太阳轮齿数+1）。6.根据权利要求1所述的新能源电动汽车用磁粉式两档变速器，其特征在于：当所述磁粉离合器（3）工作时，所述磁粉制动器（8）断开，此时两档变速器等效为直接驱动，速比为1。7.新能源电动汽车用磁粉式两档变速器的控制方法，其特征在于：包括从低速挡换挡至高速挡的换挡模式和从高速挡换挡至低速挡的换挡模式；从低速挡换挡至高速挡的换挡模式：步骤一、确定磁粉式两挡变速器是否在执行从低速挡换挡至高速挡；步骤二、通过电机控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔繁尘，钟国华，戴能红，蒋龙，侯素礼，
申请(专利权)人：南京汽车集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32