專利名稱：電動(dòng)車多擋變速電機(jī)同步換擋系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電動(dòng)車變速機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)，具體涉及電動(dòng)車多擋變速電機(jī)同步換 擋系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著能源供需矛盾日趨緊張，環(huán)境保護(hù)要求逐漸提高，燃油摩托車的缺點(diǎn)也日益 明顯。針對(duì)燃油摩托車存在的不足，人們開(kāi)發(fā)出了以蓄電池為能源的電動(dòng)摩托車。如輪轂 式電動(dòng)摩托車，這種電動(dòng)摩托車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在后輪轂的中心，直接驅(qū)動(dòng)后輪，雖然，不 消耗燃油，有益于環(huán)境保護(hù)，但存在以下不足一是上坡?tīng)恳Σ粔?，二是平路行駛速度慢?為了克服輪轂式電動(dòng)摩托車存在的缺陷，人們又開(kāi)發(fā)出了機(jī)械變速的電動(dòng)摩托車。如CN 200977974Y公告的名稱為“一種變擋的電動(dòng)摩托車”；該電動(dòng)摩托車是在燃油摩托車結(jié)構(gòu)的 基礎(chǔ)上，將油箱改為電源箱，用高速直流電機(jī)與變速箱配套，作為電動(dòng)摩托車的動(dòng)力引擎， 將其安裝在車身的中下部，通過(guò)鏈輪傳動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)。但仍沒(méi)有從根本上解決現(xiàn)有 電動(dòng)摩托車存在的問(wèn)題。CN 101486372A公開(kāi)的“一體化電動(dòng)摩托車多擋變速動(dòng)力裝置”， 包括直流電機(jī)、變速箱和電動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)；變速箱內(nèi)的主傳動(dòng)軸上依次設(shè)有四個(gè)主動(dòng)齒輪和 一個(gè)減速齒輪；從動(dòng)軸上設(shè)有四個(gè)對(duì)應(yīng)的從動(dòng)齒輪，從動(dòng)軸直接與輪轂配合連接；直流電 機(jī)的外殼與變速箱的箱體為一整體，其轉(zhuǎn)軸端部的齒輪與一中間齒輪嚙合，該中間齒輪與 主傳動(dòng)軸上的減速齒輪嚙合，電機(jī)通過(guò)導(dǎo)線與控制器、電源和啟動(dòng)開(kāi)關(guān)連接。該裝置結(jié)構(gòu)緊 湊、通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)變速鼓進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，使摩托車在上坡時(shí)有足夠的牽引力，平路時(shí)可 以加速行駛。但該裝置中沒(méi)有設(shè)置離合器，在換擋時(shí)，由于主動(dòng)齒輪和對(duì)應(yīng)的從動(dòng)齒輪的線 速度不一致，相互碰撞的情況時(shí)有發(fā)生，致使加擋和減擋困難，換擋不平穩(wěn)，齒輪沖擊大，容 易損壞，因此，還需要進(jìn)一步改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種電動(dòng)車多擋變速電機(jī)同步換擋系統(tǒng)，它能在換擋的 瞬間，調(diào)節(jié)該擋主動(dòng)齒輪的線速度使之和對(duì)應(yīng)的從動(dòng)齒輪的線速度一致，避免齒輪間相互 碰撞，使換擋過(guò)渡平穩(wěn)，減小齒輪沖擊噪聲，延長(zhǎng)齒輪的壽命，改善騎行舒適性。本實(shí)用新型所述的電動(dòng)車多擋變速電機(jī)同步換擋系統(tǒng)，包括控制器、分別通過(guò)總 線與控制器連接的換擋開(kāi)關(guān)和擋位顯示器，其特征在于一電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器件由設(shè)在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上的第一碼盤(pán)和設(shè)在電機(jī)的后端蓋上的 第一霍爾傳感器組成，第一霍爾傳感器通過(guò)總線與控制器連接；電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上的齒輪通過(guò) 一中間齒輪與主軸上的減速齒輪嚙合，主軸上的擋位齒輪與副軸的擋位齒輪嚙合/對(duì)應(yīng)；一副軸轉(zhuǎn)速傳感器件由設(shè)在副軸上的第二碼盤(pán)和設(shè)在變速箱體上的第二霍爾傳 感器組成，第二霍爾傳感器通過(guò)總線與控制器連接；—位置傳感器件由設(shè)在與步進(jìn)電機(jī)配合的變速鼓上的動(dòng)觸點(diǎn)盤(pán)和設(shè)在變速箱體 上的定觸點(diǎn)組成，定觸點(diǎn)通過(guò)總線與控制器連接。
3[0008]所述的電動(dòng)車多擋變速電機(jī)同步換擋系統(tǒng)，其所述的電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器件的第一碼 盤(pán)上設(shè)有10個(gè)沿圓周均布并分別與第一霍爾傳感器對(duì)應(yīng)的第一圓形磁鋼，相鄰的兩個(gè)第 一圓形磁鋼的圓心與第一碼盤(pán)圓心連線之間的夾角α為36° ；第一霍爾傳感器通過(guò)總線 與控制器連接。所述的電動(dòng)車多擋變速電機(jī)同步換擋系統(tǒng)，其所述的副軸轉(zhuǎn)速傳感器件第二碼盤(pán) 上設(shè)有10個(gè)沿圓周均布并分別與第二霍爾傳感器對(duì)應(yīng)的第二圓形磁鋼，相鄰的兩個(gè)第二 圓形磁鋼的圓心與第二碼盤(pán)圓心連線之間的夾角β為36° ；第二霍爾傳感器通過(guò)總線與 控制器連接。所述的電動(dòng)車多擋變速電機(jī)同步換擋系統(tǒng)，其所述的位置傳感器件的動(dòng)觸點(diǎn)盤(pán)上 設(shè)有5個(gè)沿圓周均布并分別與定觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)/接觸的動(dòng)觸點(diǎn)，在每相鄰的兩個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)之間分 別設(shè)有與定觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)/接觸的接地點(diǎn)；5個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)0擋、1擋、2擋、3擋和4擋。所述的電動(dòng)車多擋變速電機(jī)同步換擋系統(tǒng)，其所述的控制器分別與驅(qū)動(dòng)電機(jī)電 路、擋位開(kāi)關(guān)電路、步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接；驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路與電機(jī)連 接；擋位開(kāi)關(guān)電路與擋位顯示器連接；步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路與換擋開(kāi)關(guān)連接；步進(jìn)電機(jī)驅(qū) 動(dòng)電路與步進(jìn)電機(jī)連接；上述各電路分別與電源電路連接，電源電路與車載電源連接。在控制器內(nèi)設(shè)有同步換擋軟件，接到換擋命令后，即切斷電機(jī)供電，自動(dòng)進(jìn)行同步 加擋或同步減擋。本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)自動(dòng)保持同步轉(zhuǎn)速，提高一次換 擋成功率，避免機(jī)械離合器人為操作不當(dāng)所帶來(lái)的換擋沖擊大、換擋過(guò)渡平穩(wěn)性能差，舒適 度低的缺點(diǎn)；同步線速度高，換擋無(wú)沖擊提高齒輪壽命；無(wú)機(jī)械離合器，減低制造成本 ’離 合器故障率降低，后期維護(hù)簡(jiǎn)單，提高整機(jī)使用壽命。

圖17是他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載升速的機(jī)械特性圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。參見(jiàn)圖1至圖15所示的電動(dòng)車多擋變速電機(jī)同步換擋系統(tǒng)，包括控制器1、分別通 過(guò)總線2與控制器連接的換擋開(kāi)關(guān)3和擋位顯示器4 ；所述的控制器1分別與驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路21、擋位開(kāi)關(guān)電路22、步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路 23和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路24連接；驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路與電機(jī)5連接；擋位開(kāi)關(guān)電路與擋位顯示器 4連接；步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路與換擋開(kāi)關(guān)3連接；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與步進(jìn)電機(jī)14連接；上 述各電路分別與電源電路25連接，電源電路與車載電源連接。電機(jī)5的轉(zhuǎn)軸6上的齒輪通過(guò)一中間齒輪與主軸9上的減速齒輪嚙合，主軸上的 擋位齒輪與副軸10的擋位齒輪嚙合/對(duì)應(yīng)；在電機(jī)5的轉(zhuǎn)軸6上設(shè)有電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器件，該電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器件由設(shè)在電機(jī)的 轉(zhuǎn)軸上的第一碼盤(pán)7和設(shè)在電機(jī)的后端蓋上的第一霍爾傳感器8組成，第一霍爾傳感器通 過(guò)總線2與控制器1的TXD 16腳連接；第一碼盤(pán)上設(shè)有10個(gè)沿圓周均布并分別與第一霍 爾傳感器對(duì)應(yīng)的第一圓形磁鋼17，相鄰的兩個(gè)第一圓形磁鋼的圓心與第一碼盤(pán)圓心連線之 間的夾角α為36° ；在副軸10上設(shè)有副軸轉(zhuǎn)速傳感器件，該副軸轉(zhuǎn)速傳感器件由設(shè)在副軸上的第二 碼盤(pán)11和設(shè)在變速箱體12上的第二霍爾傳感器13組成，第二霍爾傳感器通過(guò)總線2與控 制器1的Select 14腳連接；第二碼盤(pán)上設(shè)有10個(gè)沿圓周均布并分別與第二霍爾傳感器 對(duì)應(yīng)的第二圓形磁鋼18，相鄰的兩個(gè)第二圓形磁鋼的圓心與第二碼盤(pán)圓心連線之間的夾角 β 為 36° ；在與步進(jìn)電機(jī)14配合的變速鼓上設(shè)有位置傳感器件，該位置傳感器件由設(shè)在與 步進(jìn)電機(jī)配合的變速鼓上的動(dòng)觸點(diǎn)盤(pán)15和設(shè)在變速箱體12上的定觸點(diǎn)16組成，定觸點(diǎn)通 過(guò)總線2與控制器1連接。在動(dòng)觸點(diǎn)盤(pán)上設(shè)有5個(gè)沿圓周均布并分別與定觸點(diǎn)16對(duì)應(yīng)/接觸的動(dòng)觸點(diǎn)19，在 每相鄰的兩個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)之間分別設(shè)有與定觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)/接觸的接地點(diǎn)20 ；5個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)分別對(duì)應(yīng) 0擋、1擋、2擋、3擋和4擋；0擋與控制器的Position 37腳連接、1擋與控制器的Position 4腳連接、2擋與控制器的Position 5腳連接、3擋與控制器的Position 7腳連接、4擋與 控制器的Position 8腳連接。參見(jiàn)圖16，在控制器內(nèi)設(shè)有同步換擋軟件，接到換擋命令后，即切斷電機(jī)供電，自 動(dòng)進(jìn)行同步加擋或同步減擋。如果接到的是加擋命令，即驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)14正轉(zhuǎn)，達(dá)到預(yù)設(shè)的接地點(diǎn)20后，停止 步進(jìn)電機(jī)，啟動(dòng)柔性E-ABS剎車控制電機(jī)5減速，根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算主軸9上該擋主動(dòng) 齒輪的線速度，根據(jù)車輪的轉(zhuǎn)速計(jì)算副軸10上該擋從動(dòng)齒輪的線速度，當(dāng)該擋主動(dòng)齒輪的 線速度與該擋從動(dòng)齒輪的線速度相等時(shí)，即驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，達(dá)到目標(biāo)擋位的動(dòng)觸點(diǎn)19 后，同步加擋結(jié)束；如果接到的是減擋命令，即驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)14反轉(zhuǎn)，達(dá)到預(yù)設(shè)的接地點(diǎn)20后，停止 步進(jìn)電機(jī)，弱磁調(diào)速控制電機(jī)5提速，根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算主軸9上該擋主動(dòng)齒輪的線速
5度，根據(jù)車輪的轉(zhuǎn)速計(jì)算副軸10上該擋從動(dòng)齒輪的線速度，當(dāng)該擋主動(dòng)齒輪的線速度與該 擋從動(dòng)齒輪的線速度相等時(shí)，即驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，達(dá)到目標(biāo)擋位的動(dòng)觸點(diǎn)19后，同步減 擋結(jié)束。所謂柔性E-ABS(electronicanti-lock brake system)是利用無(wú)刷電機(jī)的特性， 采用能量回饋的方式，利用電子控制來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的非機(jī)械接觸式的電子剎車系統(tǒng)。能量回 饋方式制動(dòng)如果不采取合適的控制方式，會(huì)出現(xiàn)剛性強(qiáng)力制動(dòng)。而柔性E-ABS則克服了該 缺陷，根據(jù)無(wú)刷電機(jī)換向點(diǎn)實(shí)時(shí)、適量回饋制動(dòng)，效果好，對(duì)機(jī)械不產(chǎn)生損傷。其基本原理 是在電機(jī)正常驅(qū)動(dòng)時(shí)，是三相驅(qū)動(dòng)橋根據(jù)電機(jī)的空間位置(霍爾檢測(cè))，輸出開(kāi)通對(duì)應(yīng)的 上下橋，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，能量被轉(zhuǎn)換成動(dòng)能；在剎車時(shí)，關(guān)閉上橋，與電源斷開(kāi)，而下橋依然按照 空間位置開(kāi)啟，那么線圈就會(huì)通過(guò)續(xù)流二極管形成對(duì)電源的充電回路(電機(jī)線圈放電)， 產(chǎn)生阻力，適當(dāng)按一定增加比例調(diào)節(jié)下橋開(kāi)啟的脈寬，就會(huì)得到一種柔和的快捷的剎車效 果。避免直接下橋兩相短路造成的剛性剎車后果。所謂弱磁調(diào)速是保持他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞電源電壓不變，電樞回路也不串接電 阻，在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不很大(小于額定轉(zhuǎn)矩)時(shí)，減小直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁磁通，可以 使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速升高。圖17所示的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載升速的機(jī)械特性，顯然，磁通越少， 轉(zhuǎn)速越升高。減弱磁通轉(zhuǎn)速升高的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)其機(jī)械特性變軟，驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力會(huì)下降。從圖 中可以看出，當(dāng)負(fù)載加大，轉(zhuǎn)速會(huì)降低。電機(jī)磁通的改變，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為η = U-IaRa/Ce(t式中η 電機(jī)轉(zhuǎn)速，U:電機(jī)電源電壓，Ia:電機(jī)電樞電流Ra 電機(jī)電樞電阻C；電動(dòng)勢(shì)常數(shù)(他和電機(jī)的極對(duì)數(shù)，電樞繞組形式，導(dǎo)體的總數(shù) 有關(guān)電機(jī)設(shè)計(jì)完成該數(shù)是常數(shù))Φ 電機(jī)的磁通。如果電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)恒功率負(fù)載，則轉(zhuǎn)速變化 時(shí)，電機(jī)的電樞電流不變。弱磁調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便，運(yùn)行效率也較高，使用于恒功率負(fù)載。缺點(diǎn) 是勵(lì)磁過(guò)弱是，機(jī)械特性的斜率大，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差，驅(qū)動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，可能會(huì)使電樞電流 過(guò)大。
權(quán)利要求電動(dòng)車多擋變速電機(jī)同步換擋系統(tǒng)，包括控制器(1)、分別通過(guò)總線(2)與控制器連接的換擋開(kāi)關(guān)(3)和擋位顯示器(4)，其特征在于一電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器件由設(shè)在電機(jī)(5)的轉(zhuǎn)軸(6)上的第一碼盤(pán)(7)和設(shè)在電機(jī)的后端蓋上的第一霍爾傳感器(8)組成，第一霍爾傳感器通過(guò)總線(2)與控制器(1)連接；電機(jī)的轉(zhuǎn)軸(6)上的齒輪通過(guò)一中間齒輪與主軸(9)上的減速齒輪嚙合，主軸(9)上的擋位齒輪與副軸(10)的擋位齒輪嚙合/對(duì)應(yīng)；一副軸轉(zhuǎn)速傳感器件由設(shè)在副軸(10)上的第二碼盤(pán)(11)和設(shè)在變速箱體(12)上的第二霍爾傳感器(13)組成，第二霍爾傳感器通過(guò)總線(2)與控制器(1)連接；一位置傳感器件由設(shè)在與步進(jìn)電機(jī)(14)配合的變速鼓上的動(dòng)觸點(diǎn)盤(pán)(15)和設(shè)在變速箱體(12)上的定觸點(diǎn)(16)組成，定觸點(diǎn)通過(guò)總線(2)與控制器(1)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車多擋變速電機(jī)同步換擋系統(tǒng)，其特征在于所述的電 機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器件的第一碼盤(pán)(7)上設(shè)有10個(gè)沿圓周均布并分別與第一霍爾傳感器(8)對(duì) 應(yīng)的第一圓形磁鋼(17)，相鄰的兩個(gè)第一圓形磁鋼的圓心與第一碼盤(pán)圓心連線之間的夾角 a為36° ；第一霍爾傳感器⑶通過(guò)總線⑵與控制器(1)的TXD 16腳連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車多擋變速電機(jī)同步換擋系統(tǒng)，其特征在于所述的副 軸轉(zhuǎn)速傳感器件第二碼盤(pán)(11)上設(shè)有10個(gè)沿圓周均布并分別與第二霍爾傳感器(13)對(duì) 應(yīng)的第二圓形磁鋼(18)，相鄰的兩個(gè)第二圓形磁鋼的圓心與第二碼盤(pán)圓心連線之間的夾 角3為36° ；第二霍爾傳感器(13)通過(guò)總線(2)與控制器(1)的Select 14腳連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車多擋變速電機(jī)同步換擋系統(tǒng)，其特征在于所述的位 置傳感器件的動(dòng)觸點(diǎn)盤(pán)(15)上設(shè)有5個(gè)沿圓周均布并分別與定觸點(diǎn)(16)對(duì)應(yīng)/接觸的動(dòng) 觸點(diǎn)(19)，在每相鄰的兩個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)之間分別設(shè)有與定觸點(diǎn)(16)對(duì)應(yīng)/接觸的接地點(diǎn)(20)； 5個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)(19)分別對(duì)應(yīng)0擋、1擋、2擋、3擋和4擋；0擋與控制器的Position 37腳連 接、1擋與控制器的PositioM腳連接、2擋與控制器的Position 5腳連接、3擋與控制器的 Position 7腳連接、4擋與控制器的Position 8腳連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車多擋變速電機(jī)同步換擋系統(tǒng)，其特征在于所述的控 制器⑴分別與驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路(21)、擋位開(kāi)關(guān)電路(22)、步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路(23)和步進(jìn) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(24)連接；驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路與電機(jī)(5)連接；擋位開(kāi)關(guān)電路與擋位顯示器⑷ 連接；步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路與換擋開(kāi)關(guān)(3)連接；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與步進(jìn)電機(jī)(14)連 接；上述各電路分別與電源電路(25)連接，電源電路與車載電源連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)電動(dòng)車多擋變速電機(jī)同步換擋系統(tǒng)，包括控制器、與控制器連接的換擋開(kāi)關(guān)和擋位顯示器；其特征在于一電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器件設(shè)在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上并與控制器連接；主軸上的擋位齒輪與副軸的擋位齒輪嚙合/對(duì)應(yīng)；一副軸轉(zhuǎn)速傳感器件設(shè)在副軸上并與控制器連接；一位置傳感器件設(shè)在變速鼓上并與控制器連接。具有以下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)自動(dòng)保持同步轉(zhuǎn)速，提高一次換擋成功率，避免機(jī)械離合器人為操作不當(dāng)所帶來(lái)的換擋沖擊大、換擋過(guò)渡平穩(wěn)性能差，舒適度低的缺點(diǎn)；同步線速度高，換擋無(wú)沖擊提高齒輪壽命；無(wú)機(jī)械離合器，減低制造成本；離合器故障率降低，后期維護(hù)簡(jiǎn)單，提高整機(jī)使用壽命。
文檔編號(hào)B62M6/45GK201678012SQ200920207218
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月23日
發(fā)明者劉東北, 金龍, 黃小茂 申請(qǐng)人:金龍;黃小茂;劉東北