一种两挡纯电动变速系统、纯电动工程车辆及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及车辆领域，具体公开了一种两挡纯电动变速系统、纯电动工程车辆及其控制方法，本发明专利技术提供的两挡纯电动变速系统，能够实现不同行驶条件下的动力输出调整和变化，在大负载情况下将制动器与齿圈分离且离合器结合，以一挡运行，实现大扭矩输出；在轻载情况下将制动器与齿圈结合且离合器分离，以二挡运行，以提高转速；而且在换挡过程中，由于离合器和制动器中始终有一个处于结合状态，能够实现换挡过程中无动力中断。本发明专利技术提供的纯电动工程车辆，包括上述的两挡纯电动变速系统，能够根据纯电动工程车辆的最佳动力性进行挡位切换，实现电机尽可能地在高效转速区运行，从而降低损耗、提高机械作业效率。

A Two-Gear Pure Electric Transmission System, Pure Electric Engineering Vehicle and Its Control Method

【技术实现步骤摘要】
一种两挡纯电动变速系统、纯电动工程车辆及其控制方法
本专利技术涉及车辆领域，尤其涉及一种两挡纯电动变速系统、纯电动工程车辆及其控制方法。
技术介绍
现有的装载机均采用传统发动机动力输出，具体为发动机飞轮输出动力到变矩器再由超离合器到直接挡，再从直接挡到输出轴、传动轴、压包、半轴最后输出动力到轮边。随着电池储能材料的发展、充电基础设备发展建设和电控技术的突破，在工程机械上应用纯电动驱动已经具备条件。由于发动机的合理转速区间较窄(一般1000-4000rpm),转速过低时无法输出转矩，而转速过高则会处于低效工作状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种两挡纯电动变速系统、纯电动工程车辆及其控制方法，能够实现不同行驶条件下的动力输出调整和变化，使电机尽可能地在高效转速区运行。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种两挡纯电动变速系统，其特征在于，包括电机、壳体及设于所述壳体内的换挡机构，所述换挡机构包括：行星轮系，其包括连接于所述电机输出轴的中心轮，套设于所述中心轮外的齿圈，设于所述中心轮和所述齿圈之间的多个行星轮，及行星架；所述行星架的一端伸入每个所述行星轮内且能够相对于所述行星轮转动，所述行星架的另一端连接有输出轴；制动器，所述制动器能够通过与所述齿圈的结合或分离使所述齿圈能够相对于所述壳体固定或转动；离合器，所述离合器结合或分离能够使所述电机的输出端与所述齿圈连接或分离，所述离合器和所述制动器中至多有一个处于结合状态。本专利技术还提供了一种纯电动工程车辆，包括上述的两挡纯电动变速系统。本专利技术还提供了一种上述纯电动工程车辆的控制方法，包括以下步骤：在满足目标挡位对应的换挡条件时，将所述制动器与所述齿圈分离且所述离合器结合，或将所述制动器与所述齿圈结合且所述离合器分离，同时将当前车速作为目标车速，调节所述电机的转速使实际车速等于目标车速。作为上述纯电动工程车辆的控制方法的一种优选技术方案，所述满足目标挡位对应的换挡条件指的是车速在目标挡位对应的换挡车速范围内且收到换挡信号且油门开度保持不变。作为上述纯电动工程车辆的控制方法的一种优选技术方案，在换挡过程中，采用分数阶PID控制调节所述电机的转速。作为上述纯电动工程车辆的控制方法的一种优选技术方案，在采用分数阶PID控制计算出的所述电机的转速对应的电流小于等于预设电流极限值时，采用分数阶PID控制调节所述电机的转速；在采用分数阶PID控制计算出的所述电机的转速对应的电流大于所述预设电流极限值时，将所述电机的转速调节至与所述预设电流极限值对应的转速。作为上述纯电动工程车辆的控制方法的一种优选技术方案，在换挡完毕时，根据负载大小匹配目标车速，调节所述电机的电流使实际车速达到目标车速。作为上述纯电动工程车辆的控制方法的一种优选技术方案，收到所述制动器与所述齿圈已完全分离的信号且收到所述离合器已完全结合的信号，或收到所述制动器与所述齿圈已完全结合的信号且收到所述离合器已完全分离的信号，则换挡完毕。作为上述纯电动工程车辆的控制方法的一种优选技术方案，在正常作业过程中，采用分数阶PID控制调节所述电机的电流。作为上述纯电动工程车辆的控制方法的一种优选技术方案，在采用分数阶PID控制计算出的所述电机的电流对应的转速小于等于预设转速极限值时，采用分数阶PID控制调节所述电机的电流；在采用分数阶PID控制计算出的所述电机的电流对应的转速大于所述预设转速极限值时，将所述电机的电流调节至与所述预设转速极限值对应的电流。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的两挡纯电动变速系统，能够实现不同行驶条件下的动力输出调整和变化，在大负载情况下将制动器与齿圈分离且离合器结合，以一挡运行，实现大扭矩输出；在轻载情况下将制动器与齿圈结合且离合器分离，以二挡运行，以提高转速；而且在换挡过程中，由于离合器和制动器中始终有一个处于结合状态，能够实现换挡过程中无动力中断。本专利技术提供的纯电动工程车辆，包括上述的两挡纯电动变速系统，根据纯电动工程车辆的最佳动力性进行挡位切换，实现电机尽可能地在高效转速区运行，从而降低损耗、提高机械作业效率。本专利技术提供的纯电动工程车辆的控制方法，在满足目标挡位对应的换挡条件时，将制动器与齿圈分离且离合器结合或将制动器与齿圈结合且离合器分离，同时将开始换挡时的车速作为目标车速，调节电机的转速使实际车速等于目标车速。由于离合器和制动器的状态发生变化后，两挡纯电动变速系统的传动比会发生变化，若是电机转速保持不变，会导致换挡前后车速发生较大的变化，继而造成较大换挡冲击，在换挡过程中通过调节电机的转速能够降低实际车速的变化，从而保证换挡的平顺性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对本专利技术实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本专利技术实施例的内容和这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的两挡纯电动变速系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的整车传动示意图；图3是本专利技术实施例提供的上述两挡纯电动变速系统的控制关系示意图；图4是本专利技术实施例提供的上述纯电动工程车辆的控制方法的流程图。图中：1、行星架；2、行星轮；3、齿圈；4、离合器；5、电机；6、车轮；7、制动器；8、车轮半轴；9、差速器；10、中心轮；11、离合驱动机构；12、制动驱动机构；13、整车控制器；14、换挡机构。具体实施方式为使本专利技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部。图1是本实施例提供的两挡纯电动变速系统的结构示意图，图2是本实施例提供的整车传动示意图，如图1和图2所示，本实施例提供了一种两挡纯电动变速系统，主要应用于纯电动工程车辆，如推土机、平地机、装载机等，本实施例以装载机为例。该两挡纯电动变速系统包括电机5、壳体及设于壳体内的换挡机构14，电机5输出的动力通过换挡机构14传递至差速器9，再由差速器9通过车轮半轴8驱动装载机的车轮6行驶，电机5反转即可实现倒挡，上述车轮6与差速器9之间的动力传输为现有技术，在此不再赘叙。其中，换挡机构14包括行星轮系、制动器7和离合器4，其中行星轮系包括连接于电机5输出轴的中心轮10，套设于中心轮10外的齿圈3，设于中心轮10和齿圈3之间的多个行星轮2，及行星架1；行星架1的一端伸入每个行星轮2内且能够相对于行星轮2转动，行星架1的另一端连接有输出轴，输出轴连接于差速器9。其中制动器7设于壳体上，制动器7能够通过与齿圈3的结合或分离使齿圈3能够相对于壳体固定或转动；离合器4结合或分离能够使电机5的输出端与齿圈3连接或分离。由于离合器4结合且制动器7与齿圈3结合的情况下，齿圈3既在离合器4的作用下被电机5驱动而转动，又在制动器7的作用下被限制其相对于壳体转动，因此本实施例限定离合器4和制动器7中至多有一个处于结合状态，即离合器4和制动器7不可同时处于结合状态。本实施例提供的两挡纯电动变速系统，能够实现不同行驶条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两挡纯电动变速系统，其特征在于，包括电机(5)、壳体及设于所述壳体内的换挡机构(14)，所述换挡机构(14)包括：行星轮系，其包括连接于所述电机(5)输出轴的中心轮(10)，套设于所述中心轮(10)外的齿圈(3)，设于所述中心轮(10)和所述齿圈(3)之间的多个行星轮(2)，及行星架(1)；所述行星架(1)的一端伸入每个所述行星轮(2)内且能够相对于所述行星轮(2)转动，所述行星架(1)的另一端连接有输出轴；制动器(7)，所述制动器(7)能够通过与所述齿圈(3)的结合或分离使所述齿圈(3)能够相对于所述壳体固定或转动；离合器(4)，所述离合器(4)结合或分离能够使所述电机(5)的输出端与所述齿圈(3)连接或分离，所述离合器(4)和所述制动器(7)中至多有一个处于结合状态。

【技术特征摘要】
1.一种两挡纯电动变速系统，其特征在于，包括电机(5)、壳体及设于所述壳体内的换挡机构(14)，所述换挡机构(14)包括：行星轮系，其包括连接于所述电机(5)输出轴的中心轮(10)，套设于所述中心轮(10)外的齿圈(3)，设于所述中心轮(10)和所述齿圈(3)之间的多个行星轮(2)，及行星架(1)；所述行星架(1)的一端伸入每个所述行星轮(2)内且能够相对于所述行星轮(2)转动，所述行星架(1)的另一端连接有输出轴；制动器(7)，所述制动器(7)能够通过与所述齿圈(3)的结合或分离使所述齿圈(3)能够相对于所述壳体固定或转动；离合器(4)，所述离合器(4)结合或分离能够使所述电机(5)的输出端与所述齿圈(3)连接或分离，所述离合器(4)和所述制动器(7)中至多有一个处于结合状态。2.一种纯电动工程车辆，其特征在于，包括权利要求1所述的两挡纯电动变速系统。3.一种如权利要求2所述的纯电动工程车辆的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：在满足目标挡位对应的换挡条件时，将所述制动器(7)与所述齿圈(3)分离且所述离合器(4)结合，或将所述制动器(7)与所述齿圈(3)结合且所述离合器(4)分离，同时将当前车速作为目标车速，调节所述电机(5)的转速使实际车速等于目标车速。4.根据权利要求3所述的纯电动工程车辆的控制方法，其特征在于，所述满足目标挡位对应的换挡条件指的是车速在目标挡位对应的换挡车速范围内且收到换挡信号且油门开度保持不变。5.根据权利要求3所述的纯电动工程车辆的控制方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊利峰，侯衍华，王生波，刘燕，杨娜娜，
申请(专利权)人：山推工程机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37