车辆驱动装置的控制方法及车辆驱动装置与流程

本发明涉及一种车辆驱动装置的控制方法及采用该控制方法的车辆驱动装置。

背景技术：

1、近年来，随着“双碳”战略的实施，新能源领域的发展迅速，新能源车以其方便、环保、价格低廉的特性，受到越来越多消费者的欢迎。在电动车领域，尤其是电动自行车、电动摩托车等的电动车领域，作为传动机构，存在采用行星齿轮机构来传动的情况。车辆在不同的情况下对转速、扭矩要求不同。例如，在起步时，要求低转速、高扭矩；在路面行驶时，车速较快，要求高转速、低扭矩。

2、在上述电动车领域，存在一种两挡式的驱动装置，借助两个单向离合器实现两挡驱动。具体而言，在该驱动装置中，太阳齿轮作为输入端与马达的转子固定连接，马达的定子固定安装在定子轴上，转子产生机械能做功，内齿圈作为输出端。行星架能够通过第一单向离合器与定子轴锁定，行星架能够通过第二单向离合器与内齿圈锁定。当太阳齿轮被向一方向驱动时，第二单向离合器处于分离状态，第一单向离合器处于接合状态而阻止行星架转动，内齿圈低速转动；当太阳齿轮被向另一方向驱动时，第一单向离合器处于分离状态，第二单向离合器处于接合状态，太阳齿轮、行星齿轮和内齿圈一体地转动，从而实现两挡驱动。然而，在该驱动装置中，在从一挡升到二挡的升挡过程以及从二挡降到一挡的降挡过程中，给乘员带来的不适感较为明显。

技术实现思路

1、本发明人经过潜心分析，发现不适感较为明显的原因如下。

2、在上述的两挡式的驱动装置中，当欲从一挡升向二挡时，马达电压与手柄电压对应地升高到目标电压，之后维持该电压不变。相应地马达转速加快，车速升高，当车速达到预先设定的车速时，开始升挡动作。马达被输入反向驱动指令，第一单向离合器逐渐分离。在马达反向转动且转速达到一定阈值后，第二单向离合器接合，由此切换到二挡，实现了升挡动作。

3、在第一单向离合器分离的过程中，马达转速迅速降低，导致车速迅速降低，因此导致乘员产生明显的不适感。并且，在第一单向离合器分离后且第二单向离合器接合前，存在一段时间的动力中断的情况，马达的扭矩无法向车轮传递，动力中断的时间越长，乘员的不适感(失速感)越明显。另外，在第二单向离合器接合的过程中，马达的转速升高得过快，因此第二单向离合器接合时产生的冲击感较为明显。

4、当欲从二挡降到一挡时，马达电压升高到判定电压，之后马达被输入反向驱动指令，第二单向离合器逐渐分离。在马达反向转动且转速达到一定阈值后，第一单向离合器接合，由此切换到一挡，实现了降挡动作。

5、同样地，在第二单向离合器分离的过程中，马达转速迅速降低，导致车速迅速降低，因此导致乘员产生明显的不适感。并且，在第二单向离合器分离后且第一单向离合器接合前，存在一段时间的动力中断的情况，马达的扭矩无法向车轮传递，动力中断的时间越长，乘员的不适感越明显。另外，在第一单向离合器接合的过程中，马达的转速升高得过快，因此第一单向离合器接合时产生的冲击感较为明显。

6、鉴于上述驱动装置的缺陷而做出了本发明。本发明的一个目的在于提供车辆驱动装置的控制方法，其能够在换挡过程中减轻不适感。本发明的另一个目的在于提供采用了上述控制方法的车辆驱动装置。

7、为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案。

8、本发明提供一种如下的车辆驱动装置的控制方法，该车辆驱动装置包括马达、行星齿轮机构、第一离合单元以及第二离合单元，所述行星齿轮机构包括太阳齿轮、行星架以及内齿圈这三个旋转元件，所述三个旋转元件中的第一旋转元件与所述马达连接，所述三个旋转元件中的第三旋转元件与输出元件连接，所述第一离合单元和所述第二离合单元均为单向离合器，所述第一离合单元以能够将所述三个旋转元件中的第二旋转元件选择性地切换为旋转状态或停止旋转状态的方式配置，所述第二离合单元以能够选择性地切换所述三个旋转元件中的两个旋转元件之间的锁定或解除锁定的方式配置，当所述车辆驱动装置处于第一换挡挡位时，所述第一旋转元件被所述马达向周向一侧驱动，所述第一离合单元接合且所述第二离合单元分离；当所述第一离合单元接合时，所述第二旋转元件切换为停止旋转状态，当所述车辆驱动装置处于第二换挡挡位时，所述第一旋转元件被所述马达向周向另一侧驱动，所述第二离合单元接合且所述第一离合单元分离，当所述第二离合单元接合时，所述三个旋转元件中的两个旋转元件彼此锁定，在所述车辆驱动装置在所述第一换挡挡位和所述第二换挡挡位之间进行换挡的换挡过程中，所述控制方法包括：第一降压步骤，其中在使所述马达的马达扭矩自当前的方向反向时，降低向所述马达供给的马达电压，所述第一旋转元件的转速减小，所述第一离合单元和所述第二离合单元中的一者开始分离；以及第一升压步骤，其中在所述第一离合单元和所述第二离合单元中的所述一者分离后，升高所述马达电压，所述第一旋转元件的转速进一步减小之后反向转动。由此，能够在换挡时减轻不适感。

9、优选的是，所述第一换挡挡位是一挡，所述第二换挡挡位是与所述一挡相比处于高挡位侧的二挡，所述换挡过程为从所述一挡向所述二挡进行升挡的升挡过程，在所述第一降压步骤中，在使所述马达的马达扭矩自当前的方向反向时，降低向所述马达供给的马达电压，所述第一旋转元件的转速减小，所述第一离合单元开始分离；以及在所述第一升压步骤中，在所述第一离合单元分离后，升高所述马达电压，所述第一旋转元件的转速进一步减小之后反向转动。由此，能够在升挡时减轻不适感。

10、优选的是，在所述第一降压步骤中，在检测到所述车辆的车速达到了预先设定的升挡判定车速时，降低所述马达的所述马达电压。由此，能够简单且可靠地获得第一离合单元开始分离的时机。

11、优选的是，在所述第一降压步骤中，在检测到一挡分离目标马达转速与实际马达转速的转速差达到预先设定的升挡用第一阈值时，判断为所述第一离合单元分离，所述一挡分离目标马达转速是基于车轮的实时转速通过所述一挡对应的传动比计算得到的。由此，能够简单且可靠地获得第一离合单元的状态。

12、优选的是，在所述第一升压步骤之后还包括第二降压步骤，其中降低所述马达电压，所述第二离合单元开始接合。由此，能够减缓马达转速的升高速率，从而使第二离合单元接合的过程更加柔和，能够减轻接合时产生的冲击感。

13、优选的是，在所述第二降压步骤中，在检测到二挡接合目标马达转速与实际马达转速的转速差达到预先设定的升挡用第二阈值时降低所述马达电压，所述二挡接合目标马达转速是基于车轮的实时转速通过所述二挡对应的传动比计算得到的。由此，能够简单且可靠地获得第二离合单元的状态。

14、优选的是，在所述第二降压步骤之后还包括第二升压步骤，其中在所述第二离合单元接合之后，逐渐升高所述马达电压，所述马达的转速和所述车轮的转速逐渐升高。由此，能够输出驾驶员所要求的驱动力，加快车速的上升速率，能够使电动车更快地达到期望的速度、扭矩，同时缓和加速度的变化(车速不过快地上升)，抑制冲击和眩晕感。

15、优选的是，在所述第二升压步骤中，在检测到所述二挡接合目标马达转速与所述实际马达转速的转速差达到预先设定的升挡用第三阈值时升高所述马达电压，所述升挡用第三阈值小于所述升挡用第二阈值。由此，能够简单且可靠地获得第二离合单元的状态。

16、优选的是，在所述第一降压步骤之前包括预升压步骤，其中使所述马达电压从基础电压升高到目标电压，在所述第一降压步骤中，使所述马达电压从所述目标电压降低到第一电压，所述第一电压大于所述基础电压，在所述第一升压步骤中，使所述马达电压从所述第一电压升高到第二电压，所述第二电压大于所述目标电压。由此，能够使电动车更快地达到期望的速度、扭矩，并且，进一步兼顾缓和电动车的加速度的变化以及缩短动力中断的时间，进一步减轻不适感。

17、优选的是，在所述第二降压步骤中，使所述马达电压从所述第二电压降低到第三电压，所述第三电压大于所述基础电压且小于所述目标电压。由此，既能够减轻接合时产生的冲击感，还能够缩短第二单元接合的时间。

18、优选的是，在所述第二升压步骤中，使所述马达电压从所述第三电压升高到所述目标电压。由此，能够使电动车更快地达到期望的速度、扭矩。并且，能够抑制过快地加速导致的冲击。

19、优选的是，所述第一换挡挡位是一挡，所述第二换挡挡位是与所述一挡相比处于高挡位侧的二挡，所述换挡过程为从所述二挡向所述一挡进行降挡的降挡过程，在所述第一降压步骤中，在使所述马达的马达扭矩自当前的方向反向时，降低向所述马达供给的马达电压，所述第一旋转元件的转速减小，所述第二离合单元开始分离；以及在所述第一升压步骤中，在所述第二离合单元分离后，升高所述马达电压，所述第一旋转元件的转速进一步减小之后反向转动。由此，能够在降挡时减轻不适感。

20、优选的是，在所述第一降压步骤中，在检测到所述马达的所述马达电压达到了预先设定的降挡判定电压时，降低所述马达电压。由此，能够简单且可靠地获得第二离合单元开始分离的时机。

21、优选的是，在所述第一降压步骤中，在检测到二挡分离目标马达转速与实际马达转速的转速差达到预先设定的降挡用第一阈值时，判断为所述第二离合单元分离，所述二挡分离目标马达转速是基于车轮的实时转速通过所述二挡对应的传动比计算得到的。由此，能够简单且可靠地获得第二离合单元的状态。

22、优选的是，在所述第一升压步骤之后还包括第二降压步骤，其中降低所述马达电压，所述第一离合单元开始接合。由此，能够减缓马达转速的升高速率，从而使第一离合单元接合的过程更加柔和，能够减轻接合时产生的冲击感。

23、优选的是，在所述第二降压步骤中，在检测到一挡接合目标马达转速与实际马达转速的转速差达到预先设定的降挡用第二阈值时降低所述马达电压，所述一挡接合目标马达转速是基于车轮的实时转速通过所述一挡对应的传动比计算得到的。由此，能够简单且可靠地获得第一离合单元的状态。

24、优选的是，在所述第二降压步骤之后还包括第二升压步骤，其中在所述第一离合单元接合之后，逐渐升高所述马达电压，所述马达的转速和所述车轮的转速逐渐升高。由此，能够输出驾驶员所要求的驱动力，使电动车更快地达到期望的速度、扭矩，同时缓和加速度的变化，抑制冲击和眩晕感。

25、优选的是，在所述第二升压步骤中，在检测到所述一挡接合目标马达转速与实际马达转速的转速差达到预先设定的降挡用第三阈值时升高所述马达电压，所述降挡用第三阈值小于所述降挡用第二阈值。由此，能够简单且可靠地获得第一离合单元的状态。

26、优选的是，在所述第一降压步骤之前包括预升压步骤，其中使所述马达电压从基础电压升高到降挡判定电压，在所述第一降压步骤中，使所述马达电压从所述降挡判定电压降低到第一电压，所述第一电压小于所述基础电压，在所述第一升压步骤中，使所述马达电压从所述第一电压升高到第二电压，所述第二电压大于所述降挡判定电压。由此，能够使电动车更快地达到期望的速度、扭矩，并且，进一步兼顾缓和电动车的加速度的变化以及缩短动力中断的时间，进一步减轻不适感。

27、优选的是，在所述第二降压步骤中，使所述马达电压从所述第二电压降低到第三电压，所述第三电压小于所述基础电压。由此，既能够减轻接合时产生的冲击感，还能够缩短第一单元接合的时间。

28、优选的是，在所述第二升压步骤中，使所述马达电压从所述第三电压升高到目标电压，所述目标电压大于所述降挡判定电压。由此，能够使电动车更快地达到期望的速度、扭矩。

29、优选的是，所述行星齿轮机构是单排行星齿轮机构，所述第一旋转元件是太阳齿轮，所述第三旋转元件是内齿圈，所述第二旋转元件是将分别与所述太阳齿轮和所述内齿圈啮合的多个行星齿轮以旋转自如的方式支承的行星架。

30、优选的是，所述行星齿轮机构是单排行星齿轮机构，所述第一旋转元件是内齿圈，所述第三旋转元件是太阳齿轮，所述第二旋转元件是将分别与所述太阳齿轮和所述内齿圈啮合的多个行星齿轮以旋转自如的方式支承的行星架。

31、优选的是，所述行星齿轮机构是双排行星齿轮机构，所述第一旋转元件是太阳齿轮，所述第三旋转元件是将与所述太阳齿轮啮合的多个第一行星齿轮以及与所述内齿圈啮合的多个第二行星齿轮以旋转自如的方式支承的行星架，所述第二旋转元件是内齿圈。

32、优选的是，所述行星齿轮机构是双排行星齿轮机构，所述第一旋转元件是将与所述太阳齿轮啮合的多个第一行星齿轮以及与所述内齿圈啮合的多个第二行星齿轮以旋转自如的方式支承的行星架，所述第三旋转元件是太阳齿轮，所述第二旋转元件是内齿圈。

33、本发明还提供一种车辆驱动装置，其采用了上述的车辆驱动装置的控制方法。

34、通过采用上述技术方案，本发明提供了一种车辆驱动装置的控制方法，在所述车辆驱动装置从所述一挡向所述二挡进行升挡的过程中，所述控制方法包括：第一降压步骤，其中在使所述马达的马达扭矩自当前的方向反向时，降低向所述马达供给的马达电压，所述太阳齿轮的转速减小，所述第一离合单元和所述第二离合单元中的一者开始分离；以及第一升压步骤，其中在所述第一离合单元和所述第二离合单元中的所述一者分离后，升高所述马达电压，所述太阳齿轮的转速进一步减小之后反向转动。由此，在第一离合单元和第二离合单元中的一者分离的过程中，通过降低向马达供给的马达电压，能够缓和电动车的加速度的变化(减小加速度的绝对值)，从而能够减轻不适感。并且，在所述第一离合单元和所述第二离合单元中的所述一者分离后且另一者开始接合前，通过升高马达电压，能够缩短动力中断的时间，从而能够进一步减轻不适感。从而，能够在换挡过程中减轻不适感。