用于执行转速同步的方法与流程

1.本公开内容涉及一种借助三相交流电机执行具有第一初始转速的第一传动构件与具有第二初始转速的第二传动构件的转速同步的方法。本公开内容还涉及一种用于交通工具的电力动力传动系统，其中，该电力动力传动系统包括三相ac电力推进电机，该三相ac电力推进电机布置成用于实现第一传动构件和第二传动构件的转速同步。
2.根据本公开内容的方法和系统可以布置在交通工具(诸如汽车)的多级变速器中。然而，本公开内容不限于在汽车中实现，而是可以替代性地在另一类型的交通工具中安装或实现，诸如卡车、公共汽车、越野车、采矿车、农用交通工具、作业交通工具、森林交通工具、海洋船只、摩托车，等等。此外，根据本公开内容的方法和系统还可以在固定的传动设备中，例如在工业用动力传动系系统中安装或实现。


背景技术：

3.在变速器，尤其是多级变速器领域中，需要对换档性能，例如在换档速度、换档平顺性、换档可靠性等方面进行不断的改进。换档的一个具体顺序涉及在换档期间应当旋转地连接的传动构件的旋转同步。
4.从us 2019113137 a1中，已知一种用于实现高速旋转同步的方法，该方法示出了通过使用旋转地连接至第一传动构件的三相电机来进行的同步。然而，虽然在本领域中开展了一些活动，但仍然需要进一步改善换档性能。


技术实现要素：

5.本公开内容的目的在于提供一种在使用电机进行换档期间提供更快速的旋转同步的方法和系统。该目的至少部分地通过独立权利要求的特征实现。
6.根据本公开内容的第一方面，提供了一种用于执行转速同步的方法，该方法用于在动力传动系的有级式档位变速器中的换档期间，利用与第一传动构件旋转地连接的三相交流电机，执行具有第一初始转速的所述第一传动构件与具有第二初始转速的第二传动构件的转速同步。动力传动系具有切换机构，切换机构使得交流电机的定子绕组能够选择性地以星形构形或三角形构形连接。方法包括：获取应该执行换档的命令或者确定应该执行换档；将交流电机的定子绕组构造切换为三角形构形，或者确保交流电机的定子绕组构造处于三角形构形；以及，控制交流电机的操作以实现第一传动构件和第二传动构件的转速同步。
7.根据本公开内容的第二方面，提供了一种用于交通工具的电力动力传动系统。电力动力传动系统包括电储存系统、逆变器、三相ac电动推进电机，该三相ac电动推进电机通过具有第一传动构件和第二传动构件的有级式档位变速器驱动地连接至交通工具的轮，其中，交流电机旋转地连接至第一传动构件。该电功率系统还包括：具有一组电开关的切换机构，电开关用于使交流电机的定子绕组能够选择性地以星形构形或三角形构形连接；以及，控制单元，其用于控制该切换机构的操作，其中，该控制单元被配置成用于：获取应该执行
换档的命令或者确定应该执行换档；将交流电机的定子绕组构造切换为三角形构形，或者确保交流电机的定子绕组构造处于三角形构形；以及控制交流电机的操作以实现第一传动构件和第二传动构件的转速同步。
8.通过提供具有能够在星形构形和三角形构形之间切换的三相交流电机的动力传动系系统，在三角形构形中获得的更高的相电压可用于产生更高的电机输出力矩，并且从而产生更短的同步时间周期。
9.通过实现从属权利要求中的一个或若干个特征来实现其他的优点。
10.在一些示例性实施方式中，将交流电机的定子绕组构造切换为三角形构形，或者确保交流电机的定子绕组构造处于三角形构形包括：检查当前的定子绕组构造；以及在当前的定子绕组构造为星形构形时，将交流电机的定子绕组构造切换为三角形构形，并且在当前的定子绕组构造为三角形构形时，将交流电机的定子绕组构造保持处于三角形构形。换言之，只有当交流电机在开始同步过程之前处于星形连接时，绕组构造的切换才是必要的。
11.在一些示例性实施方式中，在第一传动构件和第二传动构件的转速同步期间，以标量控制模式控制交流电机。这提供了一种可以瞬时启动的简单快速的控制模式，考虑到整个换档序列通常在不到1秒，具体地在不到0.5秒内执行，这可以是有用的。
12.在一些示例性实施方式中，在第一传动构件和第二传动构件的转速同步之前和之后，以矢量控制模式控制交流电机。这为交流电机提供了高效率且准确的控制方法。
13.在一些示例性实施方式中，在转速同步结束时，第一传动构件和第二传动构件以适合于实现相互旋转连接的适当的相对转速转动。
14.在一些示例性实施方式中，该方法还包括在切换机构的用于将交流电机的定子绕组构造从星形构形转换为三角形构形的操作期间，控制逆变器的开关保持处于断开状态。由此，防止了由星形连接和三角形连接之间的切换引起的非期望的电流尖峰(尖脉冲)通过逆变器开关。
15.在一些示例性实施方式中，该方法包括协调切换机构的用于将交流电机的定子绕组构造从星形构形转换为三角形构形的操作与交流电机的工作点，以便在触发切换机构的所述操作之前确保交流电机的相电感电压的放电。由此，允许由电机绕组中的电感引起的电流尖峰放电，从而防止对逆变器、dc链路、电池等的干扰。
16.在一些示例性实施方式中，该方法包括：为切换机构提供用于使交流电机的定子绕组能够选择性地连接成星形构形或三角形构形一组电开关；以及，基本上同时地对该组中的所有开关执行切换，并将交流电机的定子绕组构造从星形构形变换为三角形构形。由此，减小了绕组内的电流尖峰。
17.在一些示例性实施方式中，该组电气开关由五个或六个单路开关或三个双路开关构成。
18.在一些示例性实施方式中，该方法还包括当第一传动构件和第二传动构件的转速同步完成时，将交流电机的定子绕组构造切换为星形构形。
19.在一些示例性实施方式中，上述电功率系统的控制单元可以构造成检查当前定子绕组构造，并当所述当前定子绕组构造为星形构形时，执行交流电机的定子绕组构造的到三角形构形的变换，并且在当前的定子绕组构造为三角形构形时，将交流电机的定子绕组
构造保持处于三角形构形。
20.此外，在一些示例性实施方式中，控制单元被配置成用于在第一传动构件和第二传动构件的转速同步期间以标量控制模式控制交流电机。这提供了一种可以瞬时启动的简单快速的控制模式。
21.此外，在一些示例性实施方式中，控制单元构造成在第一传动构件和第二传动构件的转速同步之前和之后以矢量控制模式控制交流电机。这为交流电机提供了高效且准确的控制方法。
22.本公开内容还涉及一种包括如上所述的电力动力传动系统的交通工具。
23.当研究所附权利要求和以下描述时，本发明的其他特征和优点将变得明显。本领域技术人员意识到，在不脱离接合本公开内容的范围的情况下，本公开内容的不同特征可组合以创建出除上文和下文中明确描述的实施例之外的其他实施例。
附图说明
24.下面将参照附图详细地描述本公开内容，在附图中，
25.图1示意性地示出了具有变速器的交通工具，
26.图2a-2b示意性地示出了两个不同的示例性实施例的包括变速器的动力传动系，
27.图3a-3c示意性地示出了变速器中档的脱离接合、空档和接合的顺序，
28.图4示意性地示出了在用于加档的同步过程期间的档的转速分布图，
29.图5示意性地示出了在用于减档的同步过程期间的档的转速分布图，
30.图6示意性地示出了以星形构形设置的定子绕组，
31.图7示意性地示出了以三角形构形设置的定子绕组，
32.图8示意性地示出了具有远程切换机构的动力传动系的又一示例性实施例，
33.图9示意性地示出了另一示例性实施例的切换机构，
34.图10a-10c示意性地示出了用于执行旋转同步的方法的三个示例性实施例，
35.图11示意性地示出了在加档期间的速度和相电压，
36.图12示意性地示出了在减档期间的速度和相电压，并且
37.图13示意性地示出了又一示例性实施例的动力传动系，以及示例性实施例的逆变器的更多细节。
具体实施方式
38.下面将结合附图描述本公开内容的各个方面，以例示而非限制本公开内容，其中，类似的附图标记表示类似的元件，且所描述的方面的变型不限于具体示出的实施例，而是能够应用于本公开内容的其他变型。
39.本公开内容涉及一种使用三相电机执行转速同步的方法，该三相电机可选择性地以星形和三角形构形进行操作。由此，可以进一步缩短同步时间周期。
40.为了在本文中描述该方法，首先参考图1，图1示出了具有推进动力源2(诸如内燃烧发动机和/或电机)的汽车1的示例性实施例，推进动力源2经由多档变速器(即具有多个离散档的变速器)驱动地连接至汽车的驱动轮3，其中，各档具有唯一的传动比。显然，根据本公开内容的方法不限于前轮驱动汽车的变速器，甚至完全不限于汽车，而是可以有利地
在许多其他类型的多级变速器和许多其他类型的应用中加以实现。
41.图2a示出了自动手动变速器atm的动力传动系4的两档变速器6的示意图。动力传动系包括作为推进源的电机2b、变速器6和一组驱动轮3。根据该示例性实施例的变速器具有主驱动轴7、输入驱动轴8、具有第一传动比的常啮合的第一档9、具有第二传动比的常啮合的第二档10。
42.第一档9包括第一齿轮31，该第一齿轮31旋转地固连于输入轴8，并与布置在所述主轴7上且能够相对于所述主轴7旋转的空转的第二齿轮32常啮合，并且第二档10包括第三齿轮33，该第三齿轮33旋转地固连于输入轴8，并与布置在所述主轴7上且能够相对于所述主轴7旋转的空转的第四齿轮34常啮合。
43.可轴向移动的移位套筒18设置在主轴7上并通过中心件(轴套)19旋转地固连于主轴7，其包括一组套筒齿，也称为犬齿或简称犬，它们可以利用切换致动器12沿移位方向25双向轴向移位，以用于接合第一常啮合档9和第二常啮合档10的相关联的第二齿轮32和第四齿轮34中的任一者的对应齿、犬齿或简称犬，以用于选择性地改变输入轴8和主轴7之间的总传动比。
44.在本文中，空转的齿轮是指能够相对于自身所处的轴而旋转的齿轮，并且该齿轮可以经由移位套筒18而旋转地锁紧于该轴。
45.诸如变速器控制器的电子控制器20用于控制变速器6的操作，特别是切换致动器12的操作。如图2a所示，相同的控制器20还可以被设置为控制电功率转换器21(例如逆变器)的操作，其被布置成控制从高压电池22提供给电机2b的电压和电流。可替代地，可以使用更为分布式的系统来控制动力源2b，其中，提供单独的电子控制器来控制变速器6，并且提供另一单独的电子控制器来控制电功率转换器21。
46.显然，所示的两档变速器纯粹是许多可能的和可选的布局的一个例子，并且本公开内容的方法和系统可应用于许多其他类型的变速器，例如三档至至多但不限于九档的变速器，或者甚至例如至多25档的变速器，并且变速器可以例如是传统和混合的双离合器变速器(dct和dcth)或自动手动变速器(amt)。
47.变速器还可以在许多不同类型的动力传动系中实现，例如如图2b中示意性示出的具有燃烧发动机2a和电机2b作为用于推进交通工具的动力源的混合动力系。在此种情况下，可以提供摩擦离合器5以用于实现选择性的纯电动驱动模式。
48.总之，根据本公开内容的用于执行旋转同步的方法不限于交通工具的变速器，并且可以有利地或可替代地在其他类型的变速器中实现或使用。
49.例如，多级变速器的高水平换档过程可分为以下阶段。
50.1.力矩缓降
51.2.套筒进入空档
52.3.速度同步
53.4.套筒与齿轮接合
54.5.力矩缓升。
55.图3a到图3c示出了图2a到图2b的示意性示例变速器的加档(升档)。为了简化，图3a到图3c仅示出了图2a到图2bc的变速器的一部分，其中，图3a示出了第一档9接合，即，移位套筒18与空转的第二齿轮32和主轴7进行力矩传递连接的变速器。
56.图3b示出了在移位套筒18已轴向地移动到空档状态时的状态，即，移位套筒18与空转的第二齿轮32和空转的第四齿轮34都断开连接的状态下的变速器。由于空转的第二齿轮32和空转的第四齿轮34都通过第一齿轮31和第三齿轮33和输入轴8相互旋转，如图2a到图2c所示，因为第一档9和第二档10的不同传动比，第二档10的空转的第四齿轮34具有比第二档9的空转的第二齿轮34更高的转速。因此，必须在移位套筒18能够与第四齿轮34接合之前，降低空转的第四齿轮34的转速。第四齿轮34的转速变得同步的过程，即转速被调整为与移位套筒的转速相同的过程称为转速同步，或简称同步。
57.事实上，在所述转速同步结束时，用于第一传动构件和第二传动构件之间旋转连接的移位套筒18的轴向移位可以以适合用于实现相互旋转连接的适当相对转速来执行。因此，相对转速可以为零或者接近零。
58.同步是通过通常经由另一传动构件间接地将同步力矩施加到第四齿轮34来执行的，该另一传动构件(诸如轴或常啮合齿轮)旋转地连接至第四齿轮34。在图2a的示例性变速器中，同步力矩由电机2b供应到输入轴8，并进一步供应到第一齿轮31和第三齿轮33，且最终进一步供应到第二齿轮32和第四齿轮34。
59.当已达到旋转同步速度时，即，当移位套筒18和第四齿轮34以近似相同的速度旋转时，将移位套筒18轴向移位，使得移位套筒18的犬式离合器的齿可以进入位于第四齿轮34的相邻犬齿之间的凹槽中，从而在第四齿轮34和主轴7之间提供力矩传递连接。
60.图3c示出了第二档10接合，即，移位套筒18与空转的第四齿轮34和主轴7进行力矩传递连接的状态的变速器。
61.图4示出了x轴为时间(秒)且y轴为转速(弧度/秒)的图表，第一绘制线40示出了在加档期间要同步的即将到来的第四齿轮32的转速的示意性示例，并且第二绘制线41示出了在所述加档期间的移位套筒18的转速。
62.尤其，在时长t1期间，第一档9仍然接合，动力源提供推进力矩，并且移位套筒18和第二齿轮32的转速都增大，从而导致交通工具加速。
63.在时长t1结束时，变速器控制器开始换档到第二档10。因此，在接下来的第二时长t2期间，首先取消推进力矩，然后通过使移位套筒18轴向远离第二齿轮32移动，使移位套筒的犬齿和第二齿轮32的犬齿脱离接合，从而使第一档9脱离接合。
64.此时，移位套筒18的转速41仍然与第二齿轮32的转速相同，并且即将到来(临近)的第四齿轮34的转速40更高，如图4所示。
65.然而，在随后的第三时长t3(也称为同步时长)期间，将同步力矩施加于第四齿轮34，使得即将到来的第四齿轮34的转速40迅速减小。同步力矩是经由图2a和图2b所示的电机2b施加的。
66.在第三时间周期t3结束时，第四齿轮34的转速40已经达到移位套筒18的转速41，并且在第四时长t4期间，移位套筒轴向移动以与第四齿轮34旋转连接和接合，并且推进力矩可以缓升，从而使得交通工具可以在随后的第五时长t5期间继续加速。
67.此外，图5示出了对应图表，其包括第一绘制线42和第二绘制线43，该第一绘制线42例示在减档(降档)期间要同步的即将到来的第二齿轮32的转速的示意性示例，而第二绘制线43例示在所述减档期间的移位套筒18的转速。
68.具体而言，在第一时长t6期间，第二档10仍然接合，不提供推进力矩，并且移位套
筒18和第四齿轮34二者的转速都减小，从而导致交通工具减速。
69.在第一时长t6结束时，变速器控制器20开始减档至第一档9。因此，在接下来的第二时长t7期间，通过使移位套筒轴向移动来使第二档10脱离接合，由此移位套筒18的犬齿与第四齿轮34脱离接合。
70.此时，移位套筒18的转速43仍然与第四齿轮34的转速相同，并且即将到来的第二齿轮32的转速42更低，如图5所示。
71.然而，在随后的第三时长t8期间，将同步力矩施加于第二齿轮32，使得即将到来的第二齿轮32的转速迅速增大。同步力矩通过图2a和图2b所示的电机2b施加。
72.在第三时长t3结束时，第二齿轮32的转速42已达到移位套筒18的转速43。变速器控制器20可优选地布置成在第三时长t8期间(包括第三时长t8的起始点)控制同步过程，从而使得在第三时长t8结束时，移位套筒18和第二齿轮32的相对旋转位置能够使移位套筒18立即进行轴向移位运动，而在移位套筒18的犬齿与第二齿轮32的对应犬齿之间不发生干涉。
73.在第四时长t9期间，移位套筒18轴向地移动以与第二齿轮32旋转连接且接合，并且交通工具可以在随后的第五时长t10期间继续减速。
74.参考图6，其示意性地示出了图2a的动力传动系4的电气部分的示例性实施例，其包括：高压电池22，其通过dc链路24连接至采用逆变器形式的功率转换器21；三相交流电机2b(诸如感应电机或永磁同步电机)的三个绕组w1、w2、w3；以及，使交流电机2b的定子绕组w1-w3选择性地以星形构形或三角形构形连接的切换机构50。
75.各个绕组w1-w3具有第一端子和第二端子。三相l1、l2、l3离开逆变器21，并且各自连接至绕组w1-w3的第一端子中的一个。
76.切换机构50包括第一组开关，第一组开关包括第一、第二和单路第三开关s1、s2、s3，其中，该第一开关s1当设为闭合状态时实现第一绕组w1的第一端子与第二绕组w2的第二端子的连接，其中，第二开关s2在设为闭合状态时使第二绕组w2的第一端子与第三绕组w3的第二端子连接，并且其中，第三开关s3在设置为闭合状态时使第三绕组w3的第一端子与第一绕组w1的第二端子连接。
77.切换机构50还包括第二组开关，该第二组开关包括第四单路开关s4和第五单路开关s5，第四单路开关s4和第五单路开关s5当设为闭合状态时，共同实现所有三个绕组w1-w3的第二端子的连接。
78.因此，如图6所示，当第一组开关s1-s3设为断开状态，并且第二组开关s4-s5设为闭合状态时，交流电机2b的定子绕组w1-w3以星形构形连接。
79.类似地，如图7所示，当第一组开关s1-s3设为闭合状态，并且第二组开关s4-s5设为断开状态时，交流电机2b的定子绕组w1-w3以三角形构形连接。
80.切换机构50可以与电机2b一体地设置或设置为远离电机2b。例如，图8示意性地示出了动力传动系4的电气部分的另一示例性实施例，其中切换机构50远离电机2b设置。此外，在该示例性实施例中，第二组开关包括三个单独的单路开关s4-s6，这三个单独的单路开关s4-s6当被设为闭合状态时，共同实现所有三个绕组w1-w3的第二端子的连接。
81.根据如参考图9所述的切换机构50的另一示例性实施例，切换机构50包括三个双路开关s1、s2、s3，三个双路开关s1、s2、s3各自具有三个极和两种开关状态1和2。当开关s1、
s2、s3中的每一个设为第一状态1时，交流电机2b的定子绕组w1-w3以三角形构形连接，并且当开关s1、s2、s3中的每一个设为第二状态2时，交流电机2b的定子绕组w1-w3以星形构形连接。
82.因此，根据本公开内容的方法和系统可以包括：为切换机构提供一组电开关s1-s6，以用于使交流电机2b的定子绕组w1-w3能够选择性地连接成星形构形或三角形构形；以及当将交流电机2b的定子绕组构造从星形构形变换为三角形构形时，基本上同时地对所述组中的所有开关s1-s6进行切换。
83.此外，如上所述，该组电开关s1-s6例如由五个或六个单路开关或三个双路开关等等构成。
84.此外，可能有利的是，协调切换机构50的用于将交流电机2b的定子绕组构造从星形构形转换为三角形构形的操作与交流电机2b的工作点，以便在触发切换机构50的所述操作之前确保交流电机2b的相电感电压的放电。在停止从逆变器21向电机2b的电力供应之后，相电压v
p
将立即随着电机绕组的电感电压的(例如经由逆变器中的续流二极管)放电而迅速衰减。
85.下面参照图10a和图2a或图2b中的任一者来说明用于执行转速同步的方法的第一示例性实施例，其中，例如执行从第一档9到第二档10的换档或相反的换档。
86.该方法涉及在动力传动系4的有级式档位变速器6中的换档期间，利用旋转地连接至第一传动构件32、34的三相交流电机2b，使具有第一初始转速的第一传动构件32、34与具有第二初始转速的第二传动构件18的转速同步，该动力传动系4具有使交流电机的定子绕组w1-w3能够选择性地以星形构形或三角形构形连接的切换机构50。
87.具体地，该方法包括第一步骤s10，获取应该执行换档的命令或者确定应该执行换档。该方法还包括第二步骤s20，将交流电机2b的定子绕组构造切换为三角形构形，或者确保交流电机2b的定子绕组构造处于三角形构形。最后，该方法包括第三步骤s30，控制交流电机2b的操作以便实现第一传动构件和第二传动构件32、34的转速同步。
88.换言之，第二步骤s20因此包括控制交流电机2b的定子绕组构造以使其处于三角形构形。
89.下面参照图2a或2b和图8中的任一者来说明用于交通工具的电功率系4的第一示例性实施例。具体地，电力动力传动系统包括电储存系统22、逆变器21、三相ac电动推进电机2b，该三相ac电动推进电机2b通过具有第一传动构件32、34和第二传动构件18的有级式档位变速器6驱动地连接至交通工具的轮3，其中，交流电机2b旋转地连接至第一传动构件32、34。
90.该电功率系统还包括：具有一组电开关s1-s6的切换机构50，电开关s1-s6用于使交流电机2b的定子绕组w1-w3能够选择性地以星形构形或三角形构形连接；以及，控制单元20，其用于控制该切换机构50的操作，其中，该控制单元20被配置成用于：获取应该执行换档的命令或者确定应该执行换档；将交流电机2b的定子绕组构造切换为三角形构形，或者确保交流电机2b的定子绕组构造处于三角形构形；以及，控制交流电机2b的操作以实现第一传动构件32、34和第二传动构件18的转速同步。
91.从例如us 5,675,222的文献中已知的是，具有可切换绕组的电机可以以星形连接在较低的行进速度下操作，并以三角形连接在较高的行进速度下操作，以用于利用在星形
连接中可获得的较高力矩和在三角形连接中可获得的较高最大转速。
92.然而，从中未知的是，在同步阶段期间也可以有利地使用三角形连接以实现更快的同步时间。
93.下面分别参照图11和图12描述在加档和减档期间执行转速同步，同时使交流电机2b的定子绕组构造设为三角形构形的优点。图11示出了描绘类似于图4的加档的图，图12示出了描绘类似于图5的减档的图。
94.此外，为了描绘出同步阶段期间三角形连接的优点，示出了在整个换档序列期间使用星形连接时，即将到来的齿轮(诸如例如第四齿轮32)的转速，并且作为现有技术解决方案的象征，示出了在换档序列的同步阶段期间使用三角形连接时同一即将到来的齿轮的转速。
95.因此，图11示出了长虚线60，其示出当在整个换档序列期间使用星形连接时，在加档期间的即将到来的齿轮的转速。图11进一步示出了短虚线61，其示出当在换档序列的同步阶段t
synch_delta
期间使用三角形连接，并且在所述同步阶段t
synch_delta
之前和之后使用星形连接时，在此情形下在加档期间的即将到来的齿轮的转速。
96.此外，图11示出了点划线62，其示出了当在整个换档序列期间使用星形连接时，绕组w1-w3中的每一个上的相电压，即电压水平。最后，图11示出了实线63，其示出当在换档序列的同步阶段t
synch_delta
期间使用三角形连接时的相电压并且在所述同步阶段t
synch_delta
之前和之后使用星形连接时的相电压。
97.换言之，两个不同系统的即将到来的齿轮的转速60、61和关联的相电压62、63都被包括在图11中，以用于示出所述两个系统在换档时间方面的差异。
98.首先，讨论在整个换档序列期间使用星形连接时的即将到来的齿轮的转速60和相关联的相电压62。在时间点t1之前的时间内，第一档9仍然接合，电力提供推进力矩，并且移位套筒18和第二齿轮32的转速都增大，从而导致交通工具加速。
99.最大相电压为例如230v，来源于例如来自逆变器的400v的最大供应电压，其中相电压v
p
等于：其中v
l
是线电压，即跨供应线路l1-l3的电压水平。
100.相电压v
p
和线电压v
l
如图6中所示。
101.在时间点t1，变速器控制器开始换档到第二档10。因此，取消推进力矩，然后通过使移位套筒18轴向远离第二齿轮32移动，从而使移位套筒的犬齿和第二齿轮32的犬齿脱离接合，进而使第一档9脱离接合。在t1和t2之间的时间期间，逆变器开关保持断开，因此相电压为零。
102.在时间点t2开始第四档34的旋转同步，以便将第四档34的转速60从ω1减小到移位套筒18的转速ω2。
103.在同步时间相位t
synch_star
期间应用标量电压控制。这种类型的控制通常涉及通过改变ac电源电压的频率来控制电机的转速，并且其中，电压“v”和频率“f”之间的关系在电机速度范围内保持恒定，即恒定的v/f比，以用于提供定子磁通匝链的恒定且期望的水平。根据所需的转速来设置频率“f”，并对电压“v”的大小进行调节，以将它们之间的比率保持恒定。该方法通常使用开环控制方法，不进行电机参数或其旋转位置的任何反馈。
104.然而，在时间点t2处，即将到来的第四齿轮34的转速相对高，但由于相电压v
p
不能
增加到超过230v，因此由于定子电压限制在额定值处，所以无法提供期望的v/f比。换言之，电机在场削弱区域中工作直到时间点t3，在时间点t3可以提供所需的v/f比。在时间点t2到时间点t3之间的场削弱区域工作期间，相电压v
p
保持230v。
105.然而，从时间点t3到时间点t5，相电压v
p
随着频率“f”(即电机2b的转速)的减小而逐渐减小，以便保持恒定且期望的v/f比。
106.在时刻t5，即将到来的齿轮的转速60与移位套筒18的转速同步，从而使移位套筒的轴向运动能够与第四齿轮34旋转连接并接合。
107.在t5和t7之间的时间期间，逆变器开关保持断开，因此相电压为零。
108.在时间点t7，接合完成并且推进力矩可以缓升，使得交通工具可以继续加速。
109.现在，为了比较，讨论当在同步阶段期间，即在时间点t2-t4之间使用三角形连接时，即将到来的齿轮的转速61和关联的相电压63。在时间点t1之前的时间内，第一档9仍然结合，电机2b为星形连接且提供推进力矩，并且移位套筒18和第二齿轮32的转速都增大，从而导致交通工具加速。
110.最大相电压例如为230v，来源于例如来自逆变器的400v的最大供应电压。
111.在时间点t1，变速器控制器如上所述地启动换档。因此，推进力矩被撤除，第一档9随后脱离接合，并且在t1和t2之间的时间期间，逆变器开关保持断开，因此相电压为零。
112.此外，切换机构50被激活，以将定子绕组构造从星形绕组切换为三角形绕组。结果，最大相电压例如为400v(来源于例如来自逆变器的400v的电源电压)，其中相电压v
p
等于三角形连接期间的线电压v
l
。
113.在时间点t2，开始第四档34的旋转同步，以将第四档34的转速61从ω1减小到移位套筒18的转速ω2。
114.如上所述，在第一传动构件和第二传动构件的转速同步期间，即在同步时间阶段t
synch_delta
期间，以标量控制模式控制交流电机，并且由于三角形连接中增大的最大电压水平，可以在从时间点t2到t4的整个同步阶段期间提供期望的v/f比。换言之，电机2b在同步周期期间不在场削弱区域中进行操作。相反，在从时间点t2到t4的整个同步阶段期间，相电压v
p
随着频率“f”的减小而逐渐减小，以用于保持恒定且期望的v/f比。
115.如即将到来的齿轮的转速60、61的不同斜率所示，通过三角形连接提供的旋转加速度高于通过星形连接所提供的，因为不同于星形连接的绕组，三角形连接的定子绕组不会进入场削弱区域，并且可以保持最佳v/f比。
116.在时间点t2-t4之间延伸的同步时间周期t
synch_delta
小于在时间点t2-t5之间延伸的同步时间周期t
synch_star
。换言之，当电机在同步周期期间从星形连接切换到三角形连接时，可以更快地执行整个换档过程。
117.在第一传动构件和第二传动构件的转速同步之前和之后，以矢量控制模式控制交流电机。
118.下面参照图12，说明减档序列中同步期间的三角形连接的优点，其对应于交通工具在滑行期间的减档，滑行期间即在交通工具减速期间，不进行任何加速器或制动踏板致动。
119.图12示出了长虚线60，其示出当在整个换档序列期间使用星形连接时，在加档期间的即将到来的齿轮(诸如第二齿轮32)的转速。图12还示出了短虚线61，其示出当在换档
序列的同步阶段t
synch_delta
期间使用三角形连接，并且在所述同步阶段t
synch_delta
之前和之后使用星形连接时，在加档期间即将到来的齿轮的转速。
120.此外，图12示出了虚线62，其示出在整个换档序列期间使用星形连接时的相电压，并且示出了实线63，其示出示当在换档序列的同步阶段t
synch_delta
期间使用三角形连接时的相电压，以及在所述同步阶段t
synch_delta
之前和之后使用星形连接时的相电压。
121.首先，讨论在整个换档序列期间使用星形连接时的即将到来的齿轮的转速60和关联的相电压62。在时间点t1之前的时间期间，第二档10仍然接合，逆变器提供电压并且电机的反电动势产生电压水平。对应于交通工具的减速，移位套筒18和第四齿轮34的转速都减小。
122.在时间点t1，变速器控制器启动减档，例如对应于图2a的实施例中的从第二档10到第一档9。因此，移位套筒18从第四齿轮34轴向移开，从而使得移位套筒18的犬齿与第四齿轮32的犬齿脱离接合，从而使得第二档10脱离接合。
123.在时间点t2，开始第二档32的旋转同步，以将第二档32的转速60从ω1减小到移位套筒18的转速ω2。
124.在同步时间相位t
synch_star
期间应用标量电压控制。然而，当到达时间点t3时，即将到来的第二齿轮32的转速相对高，但由于相电压v
p
不能增加到超过230v，因此由于定子电压限制在额定值处，所以无法继续维持期望的v/f比。换言之，电机进入场削弱区域，直到时间点t5，在时间点t5同步结束。在时间点t3到时间点t5之间的场削弱区域工作期间，相电压v
p
保持230v。
125.在时刻t5，即将到来的齿轮的转速60与移位套筒18的转速同步，从而使移位套筒的轴向运动能够与第二齿轮32旋转连接并接合。
126.在时间点t7，接合完成并且交通工具减速可以继续，但不存在由电机2b产生的更高的反电动势电压。
127.现在，为了比较，讨论当在同步阶段期间，即在时间点t2-t4之间使用三角形连接时，即将到来的齿轮的转速61和关联的相电压63。在时间点t1之前的时间内，第二档10仍然啮合，电机2b处于星形连接并产生一定的反电动势电压，并且移位套筒18和第四齿轮34的转速缓慢减小，由此导致交通工具减速。
128.在时间点t1，变速器控制器如上所述地启动减档。因此，第二档10脱离接合。
129.此外，切换机构50被激活，以将定子绕组构造从星形绕组切换为三角形绕组。结果，最大相电压例如为400v，其来源于例如来自逆变器的400v的电源电压，其中相电压v
p
等于三角形连接期间的线电压v
l
。
130.控制单元可被配置成在切换机构的用于将交流电机的定子绕组构造从星形构形转换为三角形构形的操作期间，控制逆变器的开关保持处于断开状态。
131.在时间点t2，开始第二齿轮32的旋转同步，以将第二齿轮32的转速61从ω1增大到移位套筒18的转速ω2。
132.如上所述，在第一传动构件和第二传动构件的转速同步期间，即在同步时间阶段t
synch_delta
期间，以标量控制模式控制交流电机，并且由于三角形连接中增大的最大电压水平，可以在从时间点t2到t4的整个同步阶段期间提供期望的v/f比。换言之，电机2b在同步周期期间不在场削弱区域中操作。相反，在从时间点t2到t4的整个同步阶段期间，相电压v
p
随着频率“f”的增大而逐渐增大，以用于保持恒定且期望的v/f比。
133.如即将到来的齿轮的转速60、61的不同斜率所示，通过三角形连接提供的旋转加速度高于星形连接，因为不同于星形连接的绕组，三角形连接的定子绕组不会进入场削弱区域，并且可以保持最佳v/f比。
134.在时间点t2-t4之间延伸的同步时间周期t
synch_delta
小于在时间点t2-t5之间延伸的同步时间周期t
synch_star
。换言之，当电机在同步周期期间从星形连接切换到三角形连接时，可以更快地执行整个换档过程。
135.在第一传动构件和第二传动构件的转速同步之前和之后，以矢量控制模式控制交流电机。
136.参照示出该方法的另一示例性实施例的图10b，将交流电机2b的定子绕组构造切换为三角形构形或者确保交流电机2b的定子绕组构造处于三角形构形的第二步骤s20，可被配置成包括检查当前定子绕组构造的第一子步骤s20a，以及在当前的定子绕组构造为星形构形时将交流电机的定子绕组构造切换到三角形构形的第二子步骤s20b。然而，当在第一子步骤s20a期间判定当前定子绕组构造是三角形构形时，交流电机2b应该保持处于三角形构形，并且该方法于是直接前进到第三步骤s30，即，控制交流电机2b的操作以实现第一和第二传动构件32、34的转速同步。
137.根据又一示例性实施例，如图10c中示意性示出的，该方法可包括第四步骤s40，当第一传动构件和第二传动构件的转速同步完成时，将交流电机2b的定子绕组构造切换为星形构形。
138.图13中示出了动力传动系4的电气部分的更详细版本的示例性实施例。具体地，图13包括逆变器21的示例性实施例，在此逆变器21包括六个逆变器开关si1-si6，其中，两个逆变器开关si1-si6与三个桥臂71、72、73相关联。各个开关si1-si6还包括旁路二极管d1-d6，以用于使由电感部件产生的电流尖峰通过开关si1-si6，从而避免潜在地破坏电压水平。
139.要理解的是，以上描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本公开内容、应用或其使用。例如，本发明不限于本文中描述的由逆变器提供的最大相电压或线电压的示例值。此外，尽管已经在说明书中描述且在附图中示出了特定例子，但是本领域技术人员将理解，可进行各种更改，并且可用等同物替换这些例子中的元素，而不脱离在权利要求中限定的本公开内容的范围。此外，可进行修改以使具体的情形或材料适应于本公开内容的教导，而不脱离本公开内容的基本范围。
140.因此，并不旨在将本公开内容限于作为当前用于实施本公开内容教导而构思出的最佳实施方式而公开的、并通过附图例示及在说明书中描述的这些具体示例，相反，本公开内容的范围将包括落入前述说明和所附权利要求范围内的任何实施例。权利要求中提到的附图标记不应视为限制受权利要求保护的主题的范围，它们的唯一作用是使权利要求更容易理解。