轮毂电机两挡变速箱同步换挡变速方法技术

本发明专利技术公布了一种轮毂电机两挡变速箱同步换挡变速方法，包括以下步骤：步骤一、读取系统预设参数，获取当前车辆行驶状态信息；步骤二、根据汽车行驶状态与路面工况进行换挡基本条件判断；步骤三、判断车辆换挡工况，确定换挡目标车速；步骤四、确定轮毂电机换挡目标转速；步骤五、根据轮毂电机换挡目标转速与实际转速的速差，进行换挡条件判断；步骤六、变速箱控制器TCU控制换挡机构完成换挡动作；步骤七、根据换挡后轮毂电机参考转速与实际转速的速差，判断换挡结果。本发明专利技术提供的控制方法，在保证安全性的前提下，实现汽车轮毂电机两挡变速箱的同步换挡，使汽车能够按照驾驶员的指令正常行驶，满足汽车动力性与经济性的要求。

The method of synchronous shifting of two gear transmission of hub motor

【技术实现步骤摘要】
轮毂电机两挡变速箱同步换挡变速方法
本专利技术属于电动汽车领域，涉及电动汽车变速箱换挡变速控制方法，特别涉及搭载轮毂电机两挡变速箱的分布式驱动电动汽车同步换挡变速方法。
技术介绍
汽车工业的快速发展改变了人们的出行方式，提升了人们的生活质量。在给人们日常生活带来便利的同时，同样也带来了很多问题：石油、天然气等非再生能源的大量消耗，给全球能源供应带来了挑战；大量的尾气排放，造成城市污染以及全球变暖等环境危害；汽车产生大量噪音也严重影响人们的生产生活。以电动汽车为代表的新能源汽车具有噪音低，零污染，能量转化率高等优势，日益受到人们的关注。随着电池技术、充电技术的快速发展，为电动汽车的市场化应用提供了保障，因此，具有零污染、零排放的电动汽车，是汽车发展的未来趋势。电机是电动汽车产生动力的核心部件，根据电机分布位置的不同，电动汽车分为集中式驱动形式和电动轮分布式驱动。集中式驱动电机的输出动力需要经过变速器、减速器、差速器等传动装置传递到车轮，传动装置增加了整车成本和质量，且结构复杂，传动效率低。而分布式驱动，可以将电机直接安装在驱动车轮上或轮边附近，结构紧凑，占用空间少，传动效率高，并且能够降低整车质量，是未来电动汽车的发展趋势之一。轮毂电机驱动是分布式驱动的主要形式之一。轮毂电机一般分为外转子电机直接驱动车轮形式，以及传统内转子电机配减速器驱动车轮形式，但无论何种方式，采用直驱或单一速比驱动都会因为汽车行驶工况的复杂性，要么导致爬坡等工况动力性不足，要么匀速行驶时经济性不好的问题。为此，搭载两挡变速箱的轮毂电机，能够根据电动汽车的实际行驶工况合理切换高、低速比，满足电动汽车动力性与经济性的要求。对于轮毂电机两挡变速箱国内外相关学者进行了大量的研究。早期专利“无动力中断内转子轮毂电机两挡变速系统及电动汽车”(专利号CN110071597A)公布的带电磁制动器和单向离合器的内转子轮毂电机两挡变速箱，通过电磁制动器的分离和锁止，实现内转子轮毂电机两挡变速箱的无动力中断挡位变换；专利“一种基于双电磁制动器的外转子轮毂电机两挡变速系统及电动汽车”(专利号CN110126609A)公布的带双电磁制动器的外转子轮毂电机两挡变速系统，通过两个电磁制动器分离和锁止的组合，实现外转子轮毂电机两挡变速系统的挡位变换。两个专利提供了两种新型的轮毂电机两挡变速系统方案，但并没有对左右车轮轮毂电机两挡变速箱同步变速的方法提供方案。目前国内外的研究全部集中于对集中式布置单电机两挡变速箱驱动方案中的单一总成两挡变速箱的换挡规律上面，很少考虑左右车轮分布式轮毂电机两挡变速箱换挡相互同步的问题。如果搭载轮毂电机两挡变速箱的分布式驱动电动汽车，左右变速箱换挡不同步，则会导致左右车轮的驱动力和转速的不同，产生横摆力矩，使汽车偏离期望的行驶路线，严重影响汽车的行驶安全性。
技术实现思路
本专利技术提供了一种轮毂电机两挡变速箱同步换挡变速方法，本专利技术的主要目的是在汽车行驶过程中，根据当前的车辆行驶状态和路面工况，充分考虑汽车行驶安全及驾驶员意图，实现左右车轮轮毂电机两挡变速箱的同步换挡变速。本专利技术提供了一种轮毂电机两挡变速箱同步换挡变速方法，本专利技术还有一个目的是在左右车轮轮毂电机两挡变速箱同步换挡失败后，根据换挡工况，通过相关的控制策略，再次进行安全换挡尝试。若再次换挡失败，为保证汽车能够继续行驶，控制变速箱重新恢复到换挡前挡位，确保行驶稳定性，并发出报警信号，提醒驾驶员安全驾驶。本专利技术提供的技术方案为：轮毂电机两挡变速箱同步换挡变速方法，包括：步骤一、整车控制器VCU实时读取处理器芯片中存储的变速箱各挡位传动比ik、方向盘转角阈值δt、纵向坡度角阈值αt、横向坡度角阈值γt、换挡执行时间阈值Tt、制动踏板开度阈值BPt、换挡前转速误差阈值ε1、换挡结束转速误差阈值ε2、车轮半径R；整车控制器VCU通过传感器实时获取汽车当前车速u、左右变速箱挡位状态k、方向盘转角δ、油门踏板开度AP、制动踏板开度BP、左车轮轮毂电机转速nl、右车轮轮毂电机转速nr、路面纵向坡度α、路面横向坡度γ；步骤二、整车控制器VCU根据当前汽车状态及路面工况进行换挡基本条件判断；步骤三、整车控制器VCU根据油门踏板开度AP、制动踏板开度BP，判断当前车辆的换挡工况，确定换挡目标车速ut；步骤四、整车控制器VCU根据换挡目标车速ut与当前变速箱挡位传动比ik，确定轮毂电机换挡目标转速nt；步骤五、整车控制器VCU根据左右车轮轮毂电机换挡目标转速与实际转速的速差，进行换挡条件判断；步骤六、变速箱控制器TCU同时给左右车轮轮毂电机两挡变速箱换挡执行机构发送动作指令，完成换挡操作；步骤七、整车控制器VCU根据换挡后左右车轮轮毂电机参考转速与实际转速的速差，判断换挡结果，根据换挡结果进行相应的操作。优选的是，在所述步骤二中，整车控制器VCU根据当前汽车状态及路面工况判断换挡的基本条件为：若δ≤δt，α≤αt，γ≤γt，认为当前车辆及路面行驶状态良好，满足换挡条件，否则认为当前工况较为恶劣，不利于进行安全换挡，整车控制器VCU进入换挡保护状态，不发送换挡指令，变速箱维持现有挡位。其中，δ为汽车当前方向盘转角，δt为方向盘转角阈值，α为当前路面纵向坡度角，αt为纵向坡度角阈值，γ为当前路面横向坡度角，γt为横向坡度角阈值。优选的是，在所述步骤三中，整车控制器VCU判断汽车换挡工况的条件为：若AP＞0，BP＝0，认为汽车处于加速前进状态，驾驶员具有增加车速的意图，进入升挡工况，否则认为汽车处于滑行或者制动状态，驾驶员具有降低车速的意图，进入降挡工况。其中，AP为油门踏板开度，BP为制动踏板开度。优选的是，在所述步骤三中，换挡目标车速的确定方法根据汽车行驶工况的不同，分为以下两种：(1)升挡工况下，根据油门踏板开度与升挡目标车速的曲线确定。随着油门踏板开度的增加，汽车需要有较强的加速性能，低速挡1挡具有减速増扭的作用，加速性能较好，因此升挡时换挡目标车速ut随着油门踏板开度的增加，具有上升趋势，具体换挡目标车速值，需要综合考虑汽车动力性与舒适性，采用实车标定的方式确定。(2)降挡工况下，根据制动踏板开度与降挡目标车速的曲线确定。随着制动踏板开度BP的增加，驾驶员具有使汽车快速减速的意图，降挡目标车速如果提高，可以使汽车尽快的进入低速挡，实现快速降速。因此降挡时换挡目标车速ut随着制动踏板开度的增加，具有上升趋势，具体换挡目标车速值，需要综合考虑制动性与整车舒适性，采用实车标定的方式确定。如果制动踏板开度BP大于等于所设定的制动踏板开度阈值BPt，此时车辆处于紧急制动状态，整车控制器VCU进入换挡保护状态，不发送换挡指令，变速箱维持现有挡位。优选的是，在所述步骤四中，所述轮毂电机换挡目标转速nt为：式中ut为换挡目标车速，ik为变速箱k挡时的传动比，R为车轮半径。优选的是，在所述步骤五中，整车控制器VCU根据左右车轮轮毂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轮毂电机两挡变速箱同步换挡变速方法，其特征在于，包括：/n步骤一、整车控制器VCU实时读取处理器芯片中存储的变速箱各挡位传动比i

【技术特征摘要】
1.一种轮毂电机两挡变速箱同步换挡变速方法，其特征在于，包括：
步骤一、整车控制器VCU实时读取处理器芯片中存储的变速箱各挡位传动比ik、方向盘转角阈值δt、纵向坡度角阈值αt、横向坡度角阈值γt、换挡执行时间阈值Tt、制动踏板开度阈值BPt、换挡前转速误差阈值ε1、换挡结束转速误差阈值ε2、车轮半径R；整车控制器VCU通过传感器实时获取汽车当前车速u、左右变速箱挡位状态k、方向盘转角δ、油门踏板开度AP、制动踏板开度BP、左车轮轮毂电机转速nl、右车轮轮毂电机转速nr、路面纵向坡度α、路面横向坡度γ；
步骤二、整车控制器VCU根据当前汽车状态及路面工况进行换挡基本条件判断；
步骤三、整车控制器VCU根据油门踏板开度AP、制动踏板开度BP，判断当前车辆的换挡工况，确定换挡目标车速ut；
步骤四、整车控制器VCU根据换挡目标车速ut与当前变速箱挡位传动比ik，确定轮毂电机换挡目标转速nt；
步骤五、整车控制器VCU根据左右车轮轮毂电机换挡目标转速与实际转速的速差，进行换挡条件判断；
步骤六、变速箱控制器TCU同时给左右车轮轮毂电机两挡变速箱换挡执行机构发送动作指令，完成换挡操作；
步骤七、整车控制器VCU根据换挡后左右车轮轮毂电机参考转速与实际转速的速差，判断换挡结果，根据换挡结果进行相应的操作。


2.根据权利要求1所述的轮毂电机两挡变速箱同步换挡变速方法，其特征在于，在所述步骤二中，整车控制器VCU根据当前汽车状态及路面工况判断换挡的基本条件为：
若δ≤δt，α≤αt，γ≤γt，认为当前车辆及路面行驶状态良好，满足换挡条件，否则认为当前工况较为恶劣，不利于进行安全换挡，整车控制器VCU进入换挡保护状态，不发送换挡指令，变速箱维持现有挡位；
其中，δ为汽车当前方向盘转角，δt为方向盘转角阈值，α为当前路面纵向坡度角，αt为纵向坡度角阈值，γ为当前路面横向坡度角，γt为横向坡度角阈值。


3.根据权利要求1所述的轮毂电机两挡变速箱同步换挡变速方法，其特征在于，在所述步骤三中，整车控制器VCU判断汽车换挡工况的条件为：
若AP＞0，BP＝0，认为汽车处于加速前进状态，驾驶员具有增加车速的意图，进入升挡工况，否则认为汽车处于滑行或者制动状态，驾驶员具有降低车速的意图，进入降挡工况；
其中，AP为油门踏板开度，BP为制动踏板开度。


4.根据权利要求1所述的轮毂电机两挡变速箱同步换挡变速方法，其特征在于，在所述步骤三中，换挡目标车速的确定方法根据汽车行驶工况的不同，分为以下两种：
(1)升挡工况下，根据油门踏板开度与升挡目标车速的曲线确定；
随着油门踏板开度的增加，汽车需要有较强的加速性能，低速挡1挡具有减速増扭的作用，加速性能较好，因此升挡时目标车速ut随着油门踏板开度的增加，具有上升趋势，具体换挡目标车速值，需要综合考虑汽车动力性与舒适性，采用实车标定的方式确定；
(2)降挡工况下，根据制动踏板开度与降挡目标车速的曲线确定；
随着制动踏板开度BP的增加，驾驶员具有使汽车快速减速的意图，降挡目标车速如果提高，可以使汽车尽快的进入低速挡，实现快速降速；因此降挡时换挡目标车速ut随着制动踏板开度的增加，具有上升趋势，具体换挡目标车速值，需要综合考虑制动性与整车舒适性，采用实车标定的方式确定；
如果制动踏板开度BP大于等于所设定的制动踏板开度阈值BPt，此时车辆处于紧急制动状态，整车控制器VCU进入换挡保护状态，不发送换挡指令，变速箱维持现有挡位。


5.根据权利要求1所述的轮毂电机两挡变速箱同步换挡变速方法，其特征在于，在所述步骤四中，所述轮毂电机换挡目标转速nt为：

式中ut为换挡目标车速，ik为变速箱k挡时的传动比，R为车轮半径。


6.根据权利要求1所述的轮毂电机两挡变速箱同步换挡变速方法，其特征在于，在所述步骤五中，整车控制器VCU根据左右车轮轮毂电机换挡目标转速与实际转速的速差，进行换挡判断的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军年，高守林，强越，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22