电动汽车电机自动变速控制系统技术方案

本发明专利技术涉及电动汽车电机自动变速控制系统。电动汽车电机自动变速控制系统，其特征在于它包括电机控制器、系统控制器、电池电压传感器、电池电流传感器、第一转速编码器、第二转速编码器、拔叉位置传感器组、变速器机油温度传感器、压力源压力传感器；电机控制器的电源输入端分别由第一电源导线与蓄电池组的２个输出接线端相连，电机控制器的电源输出端分别由第二电源导线与电机的电源输入端相连。本发明专利技术可实现：响应快速，换档时间小于１ｓ；控制精确，转速控制到等速，相位误差小于１°；换档平顺，无任何齿轮冲击。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动汽车电机自动变速控制系统。
技术介绍
电动汽车包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。其驱动电机常采用 交流感应电机和交流永磁电机。这两种电机都可以采用变频技术，实现无级调速，因而在工业机械上一般不要求变速传 动装置。即使在车速不高的低速车上一般也不需要变速传动装置，但对于车速要求高，而同 时又要求爬坡能力强的车辆，这种配置则难以满足车辆的行驶要求。采用可变速比齿轮变速 传动装置可以在车辆高速行驶时采用直接传动或小减速比传动，满足最高车速的行驶要求； 而在车辆低速爬坡时，采用大减速比传动，可获得更大的车轮驱动转矩，提高车轮爬坡能力。可变速比齿轮变速传动系统一般由离合器和齿轮式变速器组成。变速器换档结构型式有 三种，即直齿滑动齿轮方式、啮合套方式，同步器换档方式。直齿滑动齿轮方式、啮合套方 式在換档时，会造成换档或结合冲击的问题，易造成啮合齿轮损坏。而现有的同步器，都是 采用摩擦原理，使啮合齿轮的工作表面产生摩擦力矩，来克服被啮合件的惯性力矩，使待啮 合的齿轮升速或降速从而达到同步状态。同步器的缺点是摩擦力矩调节困难，同歩时间较长， 且摩擦表面易损坏，同步器使用寿命短。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可实现响应快速、控制精确的电动汽车电机自动变速控制系统。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是电动汽车电机自动变速控制系统，其特征在 于它包括电机控制器、系统控制器、电池电压传感器、电池电流传感器、第一转速编码器、 第二转速编码器、拔叉位置传感器组、变速器机油温度传感器、压力源压力传感器；电机控 制器的电源输入端分别由第一电源导线与蓄电池组的2个输出接线端相连，电机控制器的电 源输出端分别由第二电源导线与电机的电源输入端相连；系统控制器的第一控制信号输出 端、第二控制信号输出端、第三控制信号输出端、第四控制信号输出端分别与电机控制器的 第一控制信号输入端口、第二控制信号输入端口、第三控制信号输入端口、第四控制信号输 入端口相连；电池电流传感器设在第一电源导线上，电池电流传感器的输出端由电流信号线 与系统控制器的第一模拟输入端口相连；电池电压传感器设在2根第一电源导线上，电池电 压传感器的输出端由电压信号线与系统控制器的第二模拟输入端口相连；车辆电子加速踏板 的传感器由电子加速踏板信号线与系统控制器的第三模拟输入端口相连；第一转速编码器设 置在电机的电机轴上，第一转速编码器的B和Z信号输出端由信号线与系统控制器的第一信 号输入端相连相连；第二转速编码器设置在齿轮式变速器的第二轴上，第二转速编码器的B和Z信号输出端由信号线与系统控制器的第二信号输入端相连相连；变速器机油温度传感器 设置在齿轮式变速器的变速器机体内的底部，变速器机油温度传感器的输出端由信号线与系 统控制器的第三信号输入端相连；压力源压力传感器设置在压力源的输出管上，压力源压力 传感器的输出端由信号线与系统控制器的第四模拟输入端口相连；拔叉位置传感器组由第一 位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器、第四位置传感器、第五位置传感器、第六 位置传感器组成，第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感器分别设置在齿轮式变 速器的第一操纵机构的第一芯轴的上方，第一位置传感器、第二位置传感器、第三位置传感 器的输出端由信号线分别与系统控制器的第四信号输入端、第五信号输入端、第六信号输入 端相连；第四位置传感器、第五位置传感器、第六位置传感器分别设置在齿轮式变速器的第 二操纵机构的第二芯轴的上方，第四位置传感器、第五位置传感器、第六位置传感器的输出 端由信号线分别与系统控制器的第七信号输入端、第八信号输入端、第九信号输入端相连； 电磁阀组由第三电磁阔、第四电磁阀、第一电磁阔、第二电磁阀组成，系统控制器的第五控 制信号输出端、第六控制信号输出端、第七控制信号输出端、第八控制信号输出端由控制信 号线分别与变速器操作机构组的电磁阀组的第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电 磁阀的输入端相连。系统控制器由微处理器CPU224XPCN、模块EM235CN和模块EM231CN构成模块式结构。 第一转速编码器(1)、第二转速编码器(23)安装时，第二转速编码器(23)的零位 信号TMO输出正时与第二接合套(27)的齿顶中心线重合，第一结合套和第二结合套的齿顶 中心线重合；第一转速编码器(l)的零位信号TMX输出正时与第二轴一档齿轮接合齿圈(19) 的齿根中心线重合(并保证每档齿轮结合齿圈的齿根中心线重合)，并且安装时第一转速编 码器(1)、第二转速编码器(23)的零位信号输出正时重合；TMO表示第二转速编码器(23) 的Z相脉冲跳变时刻，TMX表示第一转速编码器(1)的Z相脉冲跳变时刻。 本专利技术的有益效果是1、 控制系统具有良好的抗干扰性能和电磁兼容性能；转速编码器较高的转速分辨率以 及零位信号输出和电机的快速响应和保证了系统的高精度控制的特点、保证了系统的快速响 应和精确控制；电压和电流传感器对电池实时采样，保证了系统在电池的合理状态下进行换 档操作；变速器各档位安装有位置传感器，实现了系统的闭环控制；换档操作机构采用气动 控制，控制简单；通过对机油温度的采集，实现了电机空载最优转矩的获取；压力传感器保 证了系统换档的稳定性。本专利技术可实现响应快速，换档时间小于ls;控制精确，转速控制 到等速，相位误差小于1°。2、 利用编码器的输出特性和齿轮特点准确安装定位，从而获得编码器嵌套轴的相位。 两个转速编码器分别实时测量电机和变速器第二轴转速和相位并反馈信号，并通过各档速比 计算得到待啮合结合齿圈的转速和相位，变速器档位位置传感器实时反映变速器拨叉位置并 反馈档位信号。电机在系统控制器和电机控制器作用下跟踪变速器第二轴转速和相位，快速、 高精度的调节第一轴和中间轴转速，使变速器待啮合的结合齿圈和结合套的转速同步，并且 相位满足要求。该系统利用电机的快速响应、高精度调速特性，转速编码器和档位位置传感器的信号反馈，根据变速器第二轴转速主动调节变速器第一轴和中间轴转速和相位，使变速 器待啮合的结合齿圈和结合套等速同相，然后通过气动执行机构完成变速器的自动换档。3、换档过程中，电机必须在不同档位下按照一定的空载最优转矩工作，保证结合转速稳 定，实现换档过程平顺、无冲击；电机在不同档位下的空载最优转矩根据系统转动惯量、机 油温度、液面高度、转速确定。采用控制系统可实现换档过程平顺、无冲击(无任何齿轮冲 击)。附图说明图l是本专利技术的结构框图2是本专利技术的系统控制器部分的原理图3是本专利技术的系统控制器的接线图4是本专利技术的电机和变速器的结构示意图5是本专利技术的第一操纵机构的结构示意图6是本专利技术的第二操纵机构的结构示意图7是本专利技术的转速编码器输出原理图8是本专利技术的变速器结合套和结合齿圈平面示意图9是本专利技术的变速器结合套和结合齿圈的齿轮平面展开示意图中卜第一转速编码器，2-电机轴，3-第一支撑轴承，4-左端盖，5-电机壳体，6-电机转子，7-第二支撑轴承，8-变速器机体，9-第一轴常啮合齿轮，10-第一轴齿轮接合齿 圈，ll-第一花键毂，12-第一拔叉，13-第二轴三档齿轮接合齿圈，14-第二轴三档齿轮，15-第二轴二档齿轮，16-第二轴二档齿轮接本文档来自技高网...

【技术保护点】
电动汽车电机自动变速控制系统，其特征在于它包括电机控制器（２３０）、系统控制器（１００）、电池电压传感器（４１０）、电池电流传感器（４２０）、第一转速编码器（１）、第二转速编码器（２３）、拔叉位置传感器组（３２０）、变速器机油温度传感器（３３０）、压力源压力传感器（３５０）；电机控制器（２３０）的电源输入端分别由第一电源导线与蓄电池组（４００）的２个输出接线端相连，电机控制器（２３０）的电源输出端分别由第二电源导线与电机（２００）的电源输入端相连；系统控制器（１００）的第一控制信号输出端、第二控制信号输出端、第三控制信号输出端、第四控制信号输出端分别与电机控制器（２３０）的第一控制信号输入端口、第二控制信号输入端口、第三控制信号输入端口、第四控制信号输入端口相连；电池电流传感器（４２０）设在第一电源导线上，电池电流传感器（４２０）的输出端由电流信号线与系统控制器（１００）的第一模拟输入端口相连；电池电压传感器（４１０）设在２根第一电源导线上，电池电压传感器（４１０）的输出端由电压信号线与系统控制器（１００）的第二模拟输入端口相连；车辆电子加速踏板（５１０）的传感器由电子加速踏板信号线与系统控制器（１００）的第三模拟输入端口相连；第一转速编码器（１）设置在电机（２００）的电机轴（２）上，第一转速编码器（１）的Ｂ和Ｚ信号输出端由信号线与系统控制器（１００）的第一信号输入端相连相连；第二转速编码器（２３）设置在齿轮式变速器（３００）的第二轴（２２）上，第二转速编码器（２３）的Ｂ和Ｚ信号输出端由信号线与系统控制器（１００）的第二信号输入端相连相连；变速器机油温度传感器（３３０）设置在齿轮式变速器（３００）的变速器机体内的底部，变速器机油温度传感器（３３０）的输出端由信号线与系统控制器（１００）的第三信号输入端相连；压力源压力传感器（３５０）设置在压力源（５６）的输出管上，压力源压力传感器（３５０）的输出端由信号线与系统控制器（１００）的第四模拟输入端口相连；拔叉位置传感器组（３２０）由第一位置传感器（３５）、第二位置传感器（３６）、第三位置传感器（３７）、第四位置传感器（４４）、第五位置传感器（４５）、第六位置传感器（４６）组成，第一位置传感器（３５）、第二位置传感器（３６）、第三位置传感器（３７）分别设置在齿轮式变速器（３００）的第一操纵机构的第一芯轴（３４）的上方，第一位置传感器（３５）、第二位置传感器（３６）、第...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴森，曹正策，苗华春，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]