一种变速器爬坡降挡助力系统及方法与流程

1.本发明属于纯电动商用汽车变速器换挡控制领域，涉及一种变速器爬坡降挡助力系统及方法，尤其是一种纯电动商用汽车变速器换挡助力系统及方法。


背景技术：

2.纯电动商用汽车的推广及应用进入了快车道，由于整车总质量大，并且运行的工况复杂，因此纯电动商用汽车变速器的控制好坏决定了车辆是否拥有强劲的动力。目前，纯电动商用汽车在换挡过程中容易出现短暂的动力中断问题，当车辆在水平道路或者下坡行驶过程中换挡时，动力中断问题可以忽略不计。但是当车辆处于重载爬坡换挡时，由于动力中断，与传动轴相连的变速器输出轴转速下降太快，导致变速器输入轴与输出轴的速差过大，严重时会引起挂挡失败或者溜坡现象，造成较差的驾驶体验或者严重的交通事故。
3.因此，纯电动商用汽车爬坡降挡过程中，由于动力中断导致变速器输入轴与输出轴的速差过大的问题，是影响纯电动商用汽车推广和应用的主要问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种变速器爬坡降挡助力系统及方法，能够为车辆爬坡降挡时提供合适的转矩，减小变速器输入轴与输出轴的速度差，保证变速器能够顺利换挡，避免换挡过程中动力中断的事故发生。
5.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
6.本发明提供一种变速器爬坡降挡助力系统，括坡度传感器、驱动电机、变速器、爬坡降挡助力装置、动力电池组和控制模块；所述坡度传感器水平设置于整车上，且依次与控制模块和动力电池组通讯连接；所述变速器与控制模块相通讯连接；所述驱动电机与变速器机械连接，且与动力电池电连接；所述爬坡降挡助力装置套设于车辆传动轴上，且与动力电池电连接。
7.优选地，所述控制模块包括变速器控制器、整车控制器和电池管理装置，所述变速器控制器与坡度传感器以及变速器通讯连接；整车控制器与变速器控制器通讯连接；电池管理装置与整车控制器以及动力电池通讯连接。
8.优选地，所述通讯连接的方式为整车can网络及高低压线束连接通信。
9.优选地，所述爬坡降挡助力装置包括绕组、永磁铁、第一电刷和第二电刷，所述绕组沿传动轴外侧壁固定，且以传动轴轴线所在面为对称面呈对称设置；
10.所述永磁铁以传动轴轴线所在面为对称面呈对称设置，且包覆于绕组外侧；绕组与永磁铁之间留有一定气隙；
11.所述第一电刷和第二电刷分别设置于传动轴的外侧，第一电刷的一端通过线束与动力电池相连，另一端与绕组输入端相抵触；所述第二电刷的一端通过线束与动力电池相连，另一端与绕组输出端相抵触。
12.优选地，所述绕组与传动轴通过粘结剂固定。
13.优选地，所述绕组的输入端与第一电刷之间设置有金属端子，所述金属端子的一端固定连接于绕组的输入端，另一端抵触于第一电刷上。
14.优选地，所述绕组的输出端与第二电刷之间设置有金属端子，所述金属端子的一端固定连接于绕组的输出端，另一端抵触于第二电刷上。
15.优选地，所述永磁铁的外侧套设有支撑架，支撑架固定在车架上，且与第一电刷和第二电刷连接，用于固定和支撑所述爬坡降挡助力装置。
16.优选地，所述支撑架通过螺栓固定在车架上。
17.一种利用上述述助力系统的变速器爬坡降挡助力方法，包括以下步骤：
18.利用坡度传感器采集车辆爬坡坡度信息，并将坡度信息传递给控制模块；
19.利用控制模块的自身逻辑控制机制和接收的坡度信息，控制动力电池为驱动电机和爬坡降挡助力装置提供电能；
20.利用驱动电机驱动变速器转动；
21.利用爬坡降挡助力装置，为传动轴提供转矩，同时，利用变速器控制器控制变速器换挡，完成变速器爬坡降挡助力过程。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
23.本发明提供一种变速器爬坡降挡助力系统，通过坡度传感器、控制模块、动力电池以及爬坡降挡助力装置的设置，实现在车辆爬坡降挡时，自动识别坡度并将识别信息传递给控制模块，控制模块依据坡度传感器的信号以及自身的控制逻辑控制变速器、驱动电机和爬坡降挡助力装置，为传动轴提供与转速方向相同的转矩，从而保证传动轴的转速维持在一定的范围内，减小变速器输入轴与输出轴的转速差，有利于换挡，解决了现有技术中车辆爬坡降挡时动力中断的问题，保证变速器顺利降挡，提高挂挡平顺性以及挂挡成功率。
24.利用该系统的爬坡降挡助力方法能有效避免车辆爬坡过程中的动力中断，保证车辆在爬坡过程中的顺利换挡，解决车辆爬坡降挡过程中由于动力中断导致的事故问题，该方法原理简单、易实现。
附图说明
25.为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1为本发明的变速器爬坡降挡助力系统结构图。
27.图2为本发明的爬坡降挡助力装置结构主视图。
28.图3为本发明的爬坡降挡助力装置结构剖面图。
29.图4为本发明的爬坡降挡助力装置俯视结构图。
30.其中：1-坡度传感器，2-驱动电机，3-变速器，4-爬坡降挡助力装置，41-粘结剂，42-绕组，43-气隙，44-永磁铁，45-支撑架，5-变速器控制器，6-整车控制器，7-电池管理装置，8-动力电池，9-车架，10-螺栓，11-传动轴，12-1-第一电刷，12-2-第二电刷。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
32.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
34.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
36.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
38.参见图1，本发明提供一种爬坡降挡助力系统，包括坡度传感器1、驱动电机2、变速器3、爬坡降挡助力装置4、动力电池8和控制模块的变速器控制器5、整车控制器6和电池管理装7；所述坡度传感器1水平设置于整车上，且依次与变速器控制器5、整车控制器6、电池管理装7和动力电池组8通讯连接，用于检测车辆爬坡的倾角，并将信息传递给控制模块中的变速器控制器5；所述变速器3与变速器控制器5相通讯连接；所述驱动电机2一侧与变速器3机械连接，另一侧与动力电池8电连接，用于为变速器3提供驱动力；所述爬坡降挡助力装置4套设于车辆传动轴11上，且与动力电池8电连接，用于为传动轴11提供提供与其转速方向相同的转矩，从而保证传动轴11的转速维持在一定的范围内，减小变速器3输入轴与输出轴的转速差。
39.其中，所述通讯连接的方式为整车can网络及高低压线束连接通信。整车控制器6用于协调各个装置并进行通讯；电池管理装置7用于控制、管理电池8的状态；动力电池8的功能是为驱动电机2和爬坡降挡助力装置4提供电能。
40.参见图2至图4，所述爬坡降挡助力装置4包括绕组42、第一电刷12-1、第二电刷12-2、永磁铁44和支撑架45；
41.所述绕组42通过粘结剂41固定在传动轴11外侧壁，且以传动轴11轴线所在面为对称面呈对称设置，用于在转动中施加一定的电流，产生相互作用力，从而为传动轴11提供与其转速方向相同的转矩；所述永磁铁44以传动轴11轴线所在面为对称面呈对称设置，且包覆于绕组42外侧，其中一个永磁铁的n极与另一个永磁铁的s极相对，从而使磁力线穿过绕组42，为通电的绕组42提供磁场，使其具有安培力；所述支撑架45设置于永磁铁44的外侧，且通过螺栓10固定在车架9上，用于支撑和固定整个爬坡降挡助力装置4。
42.绕组42与永磁铁44之间留有一定气隙43；所述绕组42的输入端和输出端分别连接有金属端子，所述金属端子的一端固定连接于绕组42的输入端或输出端，另一端抵触于第一电刷12-1上或第二电刷12-2上。所述第一电刷12-1和第二电刷12-2分别通过支撑架45固定在传动轴11的外侧，且与动力电池8通过线束13相连接，当绕组42随着传动轴11转动一定的角度时，第一电刷12-1和第二电刷12-2恰好与绕组42的输入端和输出端的金属端子不接触，金属端子处于悬空状态。第一电刷12-1和第二电刷12-2的设置，能够确保爬坡降挡助力装置4提供的转矩方向不会随着传动轴11的转动而改变。
43.本发明提供的变速器爬坡降挡助力系统的工作原理为：坡度传感器1实时采集道路的坡度信号，当检测到坡度大于设定的阈值时，判定车辆处于爬坡状态，将信号传递给控制模块中的变速器控制器5，在爬坡过程中，变速器控制器5发出降挡指令前，依据坡度信号及整车参数计算出爬坡降挡助力装置4的输入值，并将输入值发送至整车控制器6，整车控制器6转发至电池管理装置7，当变速器控制器发出降挡指令时，电池管理装置7控制动力电池8向爬坡降挡助力装置4和驱动电机2输送电流，使爬坡降挡助力装置4和驱动电机2工作。与此同时，在驱动电机2和爬坡降挡助力装置4的共同作用下，变速器控制器5控制变速器3完成换挡。
44.一种利用上述助力系统的爬坡降挡助力方法，包括以下步骤：
45.利用坡度传感器1采集车辆爬坡坡度信息，并将坡度信息依次传递给变速器控制器5、整车控制器6和电池管理装置7；
46.利用变速器控制器5、整车控制器6和电池管理装置7收集的坡度信息和自身逻辑控制机制，控制动力电池8为驱动电机2和爬坡降挡助力装置4提供电能；
47.利用驱动电机2驱动变速器3转动；
48.利用爬坡降挡助力装置4，根据控制模块的控制指令为传动轴11提供转矩，同时，利用变速器控制器5控制变速器3换挡，完成变速器爬坡降挡助力过程。
49.综上所述，本发明提供一种变速器爬坡降挡助力系统及方法，通过坡度传感器1检测坡度并将信号传递给控制模块，控制模块根据自身的控制机构及坡度信息控制爬坡降挡助力装置4和驱动电机2工作，为变速器3提供动力，同时为传动轴11提供相同转向的扭矩，以此来协助控制模块控制变速器3换挡。达到避免车辆爬坡降挡过程中由于动力中断而导致的事故的目的。
50.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。