电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统.pdf

本发明涉及一种电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，包括换档手柄P档位置检测装置、P档电子控制装置、驱动装置、驱动装置位置检测装置、棘爪和棘轮，P档电子控制装置电连接换档手柄P档位置检测装置、驱动装置和驱动装置位置检测装置，驱动装置位置检测装置和驱动装置配合设置用于检测驱动装置的驱动轴的旋转位置，驱动装置、棘爪和棘轮配合设置从而驱动装置可驱动棘爪锁止棘轮，且棘爪解锁棘轮由驱动装置或一弹性部件驱动，较佳地，驱动轴通过传动机构驱动棘爪，P档电子控制装置还电连接车速检测装置，本发明设计巧

1.  一种电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，包括换档手柄P档位置检测装置、P档电子控制装置、驱动装置、驱动装置位置检测装置、棘爪和棘轮，所述P档电子控制装置分别与所述换档手柄P档位置检测装置、所述驱动装置和所述驱动装置位置检测装置电连接，所述驱动装置位置检测装置和所述驱动装置配合设置用于检测所述驱动装置的驱动轴的旋转位置，所述驱动装置、所述棘爪和所述棘轮配合设置从而所述驱动装置可驱动所述棘爪锁止所述棘轮，且所述棘爪解锁所述棘轮由所述驱动装置或一弹性部件驱动。

2.  根据权利要求1所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述驱动装置位置检测装置包括解锁位置传感器、锁止位置传感器和位置检测摆杆，所述位置检测摆杆安设在所述驱动轴上，所述解锁位置传感器、所述锁止位置传感器和所述位置检测摆杆配合设置从而所述解锁位置传感器和所述锁止位置传感器分别检测所述位置检测摆杆所处的解锁位置和锁止位置，其中所述位置检测摆杆位于所述锁止位置时，所述驱动装置驱动所述棘爪锁止所述棘轮，所述位置检测摆杆位于所述解锁位置时，所述驱动装置驱动所述棘爪解锁所述棘轮。

3.  根据权利要求2所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述位置检测摆杆套接在所述驱动轴上并与所述驱动轴通过花键连接。

4.  根据权利要求2所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述解锁位置传感器和所述锁止位置传感器均为霍尔式位置传感器。

5.  根据权利要求2所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述驱动装置位置检测装置还包括驱动装置连接盘，所述驱动装置、所述解锁位置传感器和所述锁止位置传感器均安设在所述驱动装置连接盘上，所述驱动轴穿设所述驱动装置连接盘。

6.  根据权利要求1所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统还包括传动机构，所述驱动轴通过所述传动机构驱动所述棘爪。

7.  根据权利要求6所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述传动机构包括连杆、第一弹性部件、转动盘和传动轴，所述传动轴同轴安设在所述驱动轴上，所述转动盘垂直安设在所述传动轴上，所述连杆一端可转动钩设在所述转动盘中，另一端可滑动穿设在所述棘爪中，所述连杆上具有突部，所述第一弹性部件两端分别抵靠所述突部和所述棘爪。

8.  根据权利要求7所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述传动轴插接在所述驱动轴上并与所述驱动轴通过花键连接。

9.  根据权利要求7所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述转动盘套接安设在所述传动轴上并与所述传动轴通过花键连接。

10.  根据权利要求7所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述第一弹性部件是弹簧，所述弹簧套设在所述连杆上。

11.  根据权利要求7所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述传动机构还包括挡板，所述挡板套接在所述连杆上位于所述第一弹性部件和所述棘爪之间。

12.  根据权利要求1所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述棘爪的中部设置有棘齿，所述棘轮的外圆周上设置有齿槽，所述棘爪包括第一端部和第二端部，所述驱动装置通过作用于所述第二端部驱动所述棘齿卡入所述齿槽，所述弹性部件抵靠所述第一端部用于驱动所述棘齿脱离所述齿槽。

13.  根据权利要求12所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述弹性部件是扭转弹簧，所述第一端部开有通孔，所述通孔中穿设有销钉，所述扭转弹簧套设在所述销钉上且一端抵靠所述第一端部。

14.  根据权利要求1所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述驱动装置是电机，所述驱动轴是所述电机的输出轴。

15.  根据权利要求14所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述P档电子控制装置具有H桥驱动模块，所述H桥驱动模块与所述电机电连接用于实现所述电机的顺时针旋转和逆时针旋转。

16.  根据权利要求14所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述电机是为永磁直流式电机，所述永磁直流式电机带有蜗轮蜗杆式减速机构。

17.  根据权利要求1所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述换档手柄P档位置检测装置是霍尔式位置传感器。

18.  根据权利要求1所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统还包括车速检测装置，所述车速检测装置与所述P档电子控制装置电连接。

19.  根据权利要求18所述的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特征在于，所述车速检测装置是速度检测传感器。

电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统
技术领域
本发明涉及汽车安全系统技术领域，特别涉及汽车泊车系统技术领域，具体是指一种电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统。
背景技术
电动汽车市场具有很大潜力，根据全球知名战略咨询公司贝恩公司的全球调研结果显示，现在全球汽车销售规模来说，选择购买电动汽车的消费者可以达150万，其中20万将会来自中国。电动汽车毫无疑问具有节能环保、降低油耗等优点。
但是，目前电动轿车大多是前轮驱动方式，其手制动都是对后轮进行制动，制动力比较小，而且不能完全把车轮锁死。特别是，当电动车辆在坡道上停车时，使用手刹，车辆极有可能因为没有完全被锁死从而出现溜坡现象。另外，电动车辆在坡上起步时，开始车辆并没有动力，车辆可能会向后倒退，这对于行车安全是非常不利的。
为解决上述电动车辆单纯利用手刹驻车不可靠的问题，需要一种电动汽车的安全泊车系统，其具有非常好的制动效果，能大大增加电动车辆驻车的可靠性。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，该系统设计巧妙、使用方便、对电动汽车具有非常好的制动效果，大大增加了电动车辆驻车的可靠性，适于大规模推广应用。
为了实现上述目的，本发明的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统具有如下构成：
该电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统，其特点是，包括换档手柄P档位置检测装置、P档电子控制装置、驱动装置、驱动装置位置检测装置、棘爪和棘轮，所述P档电子控制装置分别与所述换档手柄P档位置检测装置、所述驱动装置和所述驱动装置位置检测装置电连接，所述驱动装置位置检测装置和所述驱动装置配合设置用于检测所述驱动装置的驱动轴的旋转位置，所述驱动装置、所述棘爪和所述棘轮配合设置从而所述驱动装置可驱动所述棘爪锁止所述棘轮，且所述棘爪解锁所述棘轮由所述驱动装置或一弹性部件驱动。
较佳地，所述驱动装置位置检测装置包括解锁位置传感器、锁止位置传感器和位置检测摆杆，所述位置检测摆杆安设在所述驱动轴上，所述解锁位置传感器、所述锁止位置传感器和所述位置检测摆杆配合设置从而所述解锁位置传感器和所述锁止位置传感器分别检测所述位置检测摆杆所处的解锁位置和锁止位置，其中所述位置检测摆杆位于所述锁止位置时，所述驱动装置驱动所述棘爪锁止所述棘轮，所述位置检测摆杆位于所述解锁位置时，所述驱动装置驱动所述棘爪解锁所述棘轮。
更佳地，所述位置检测摆杆套接在所述驱动轴上并与所述驱动轴通过花键连接。
更佳地，所述解锁位置传感器和所述锁止位置传感器均为霍尔式位置传感器。
更佳地，所述驱动装置位置检测装置还包括驱动装置连接盘，所述驱动装置、所述解锁位置传感器和所述锁止位置传感器均安设在所述驱动装置连接盘上，所述驱动轴穿设所述驱动装置连接盘。
较佳地，所述电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统还包括传动机构，所述驱动轴通过所述传动机构驱动所述棘爪。
更佳地，所述传动机构包括连杆、第一弹性部件、转动盘和传动轴，所述传动轴同轴安设在所述驱动轴上，所述转动盘垂直安设在所述传动轴上，所述连杆一端可转动钩设在所述转动盘中，另一端可滑动穿设在所述棘爪中，所述连杆上具有突部，所述第一弹性部件两端分别抵靠所述突部和所述棘爪。
更进一步地，所述传动轴插接在所述驱动轴上并与所述驱动轴通过花键连接。
更进一步地，所述转动盘套接安设在所述传动轴上并与所述传动轴通过花键连接。
更进一步地，所述第一弹性部件是弹簧，所述弹簧套设在所述连杆上。
更进一步地，所述传动机构还包括挡板，所述挡板套接在所述连杆上位于所述第一弹性部件和所述棘爪之间。
较佳地，所述棘爪的中部设置有棘齿，所述棘轮的外圆周上设置有齿槽，所述棘爪包括第一端部和第二端部，所述驱动装置通过作用于所述第二端部驱动所述棘齿卡入所述齿槽，所述弹性部件抵靠所述第一端部用于驱动所述棘齿脱离所述齿槽。
更佳地，所述弹性部件是扭转弹簧，所述第一端部开有通孔，所述通孔中穿设有销钉，所述扭转弹簧套设在所述销钉上且一端抵靠所述第一端部。
较佳地，所述驱动装置是电机，所述驱动轴是所述电机的输出轴。
更佳地，所述P档电子控制装置具有H桥驱动模块，所述H桥驱动模块与所述电机电连接用于实现所述电机的顺时针旋转和逆时针旋转。
更佳地，所述电机是为永磁直流式电机，所述永磁直流式电机带有蜗轮蜗杆式减速机构。
较佳地，所述换档手柄P档位置检测装置是霍尔式位置传感器。
较佳地，所述电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统还包括车速检测装置，所述车速检测装置与所述P档电子控制装置电连接。
更佳地，所述车速检测装置是速度检测传感器。
本发明具有如下有益效果：
1.本发明采用换档手柄P档位置检测装置检测P档挂档，然后将相关信息发送至P档电子控制装置，由P档电子控制装置驱动驱动装置从而驱动棘爪锁止棘轮，当驱动装置的驱动轴旋转至锁止位置时，所述驱动装置位置检测装置将检测信息发送至P档电子控制装置，由P档电子控制装置控制驱动装置停止，实现电动轿车变速器输出轴的锁止；当换档手柄P档位置检测装置检测P档摘档，然后将相关信息发送至P档电子控制装置，由P档电子控制装置驱动驱动装置从而驱动棘爪解锁棘轮，当驱动装置的驱动轴旋转至解锁位置时，所述驱动装置位置检测装置将检测信息发送至P档电子控制装置，由P档电子控制装置控制驱动装置停止，实现电动轿车变速器输出轴的解锁，设计巧妙，全自动控制，使用方便，对电动汽车具有非常好的制动效果，大大增加了电动车辆驻车的可靠性，适于大规模推广应用；
2.本发明的泊车系统可以与行驶车况和驾驶员意图相结合，较好的锁死电动轿车变速器输出轴，当电动汽车在坡上停车时，只要挂上了P挡，没有拉手刹车也不会往下滑，如果挂P档以后同时拉上手刹，那么前轮被传动轴锁住，后轮被手刹锁住，四个车轮都有驻车制动力，制动效果非常好，解决了电动车辆单纯利用手刹驻车不可靠的问题，电动车辆驻车的可靠性大大增加；
3.本发明采用了传递机构，驱动装置的驱动轴通过传动轴将动力传递给弹簧，由弹簧作用于棘爪，将棘爪推向棘轮，从而棘爪的棘齿卡入棘轮的齿槽中，实现锁止；
4.本发明采用了压缩弹簧，当棘爪没有卡在棘轮的齿槽中时，弹簧给棘爪压力，使棘爪在车轮旋转一定角度时滑入棘轮齿槽中，实现锁止，避免了采用刚性传动时在此种情况下会导致的损坏现象，设计巧妙；
5.本发明为了使棘爪回位，采用了扭转弹簧，当驱动装置不再作用于棘爪后，通过扭转弹簧的扭力将棘爪回位；
6.本发明的驱动装置采用永磁直流式电机，带有蜗轮蜗杆式减速机构，具有自锁功能，通过蜗轮蜗杆的自锁功能，使压缩弹簧的压力不至于消失，从而给棘爪一定的预压力，电机输出轴末端有花键，通过花键传动；
7.本发明不单针对电动汽车，对所有前置前驱式汽车均适用。
附图说明
图1为本发明的一具体实施例的部分组件的立体结构示意图。
图2为图1所示的部分组件的局部立体结构示意图。
图3为图1所示的部分组件的另一局部立体结构示意图。
图4为图3中第一弹性部件和挡板的立体结构示意图。
图5为图1所示的部分组件的又一局部立体结构示意图。
图6为图1所示的部分组件的再一局部立体结构示意图。
图7为图1所示的具体实施例的工作原理示意图。其中白色箭头表示电连接，黑色箭头表示实物连接。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
请参阅图1～图7所示，本发明的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统包括换档手柄P档位置检测装置1、P档电子控制装置2、驱动装置3、驱动装置位置检测装置4、棘爪5和棘轮6，所述P档电子控制装置2分别与所述换档手柄P档位置检测装置1、所述驱动装置3和所述驱动装置位置检测装置4电连接，所述驱动装置位置检测装置4和所述驱动装置3配合设置用于检测所述驱动装置3的驱动轴的旋转位置，所述驱动装置3、所述棘爪5和所述棘轮6配合设置从而所述驱动装置3可驱动所述棘爪5锁止所述棘轮6，且所述棘爪5解锁所述棘轮6由所述驱动装置3或一弹性部件7驱动。
较佳地，所述驱动装置位置检测装置4包括解锁位置传感器41、锁止位置传感器42和位置检测摆杆43，所述位置检测摆杆43安设在所述驱动轴上，所述解锁位置传感器41、所述锁止位置传感器42和所述位置检测摆杆43配合设置从而所述解锁位置传感器41和所述锁止位置传感器42分别检测所述位置检测摆杆43所处的解锁位置和锁止位置，其中所述位置检测摆杆43位于所述锁止位置时，所述驱动装置3驱动所述棘爪5锁止所述棘轮6，所述位置检测摆杆43位于所述解锁位置时，所述驱动装置3驱动所述棘爪5解锁所述棘轮6。
在本发明的具体实施例中，所述位置检测摆杆43套接在所述驱动轴上并与所述驱动轴通过花键连接。从而驱动轴转动时带动所述位置检测摆杆43转动。
在本发明的具体实施例中，所述解锁位置传感器41和所述锁止位置传感器42均为霍尔式位置传感器。
在本发明的具体实施例中，所述驱动装置位置检测装置4还包括驱动装置连接盘44，所述驱动装置3、所述解锁位置传感器41和所述锁止位置传感器42均安设在所述驱动装置连接盘44上，，所述驱动轴穿设所述驱动装置连接盘44。
较佳地，所述电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统还包括传动机构8，所述驱动轴通过所述传动机构8驱动所述棘爪5。
更佳地，所述传动机构8包括连杆81、第一弹性部件82、转动盘83和传动轴84，所述传动轴84同轴安设在所述驱动轴上，所述转动盘83垂直安设在所述传动轴84上，所述连杆81一端可转动钩设在所述转动盘83中，另一端可滑动穿设在所述棘爪5中，所述连杆81上具有突部85，所述第一弹性部件82两端分别抵靠所述突部85和所述棘爪5。
在本发明的具体实施例中，所述传动轴84插接在所述驱动轴上并与所述驱动轴通过花键连接。从而驱动轴转动时带动所述传动轴84转动。
在本发明的具体实施例中，所述转动盘83套接安设在所述传动轴84上并与所述传动轴84通过花键连接。从而传动轴84转动时带动所述转动盘83转动。
在本发明的具体实施例中，所述第一弹性部件82是弹簧，所述弹簧套设在所述连杆81上。
在本发明的具体实施例中，所述传动机构8还包括挡板86，所述挡板86套接在所述连杆81上位于所述第一弹性部件82和所述棘爪5之间。因此，所述第一弹性部件82通过挡板86间接抵靠在棘爪5上。优选地，挡板86上可以具有凸台，连杆81插设在凸台中，弹簧套在凸台外侧。
较佳地，所述棘爪5的中部设置有棘齿51，所述棘轮6的外圆周上设置有齿槽61，所述棘爪5包括第一端部52和第二端部53，所述驱动装置3通过作用于所述第二端部53驱动所述棘齿51卡入所述齿槽61，所述弹性部件7抵靠所述第一端部52用于驱动所述棘齿51脱离所述齿槽61。
在本发明的具体实施例中，所述弹性部件7是扭转弹簧，所述第一端部51开有通孔54，所述通孔54中穿设有销钉55，所述扭转弹簧套设在所述销钉55上位于所述通孔54中且一端抵靠所述第一端部51。优选地，销钉55是圆柱销。
较佳地，所述驱动装置3是电机，所述驱动轴是所述电机的输出轴。
在本发明的具体实施例中，所述P档电子控制装置2具有H桥驱动模块，所述H桥驱动模块与所述电机电连接用于实现所述电机的顺时针旋转和逆时针旋转。
在本发明的具体实施例中，所述电机是为永磁直流式电机，所述永磁直流式电机带有蜗轮蜗杆式减速机构。
在本发明的具体实施例中，所述换档手柄P档位置检测装置1是霍尔式位置传感器。
较佳地，所述电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统还包括车速检测装置9，所述车速检测装置9与所述P档电子控制装置2电连接。
在本发明的具体实施例中，所述车速检测装置9是速度检测传感器。
将本发明安装到电动汽车上时，其中的换档手柄P档位置检测装置1安装到电动汽车合适位置(例如车辆换档手柄)用于检测换档手柄是否进入P档位置，档位信号可以由整车控制器通过CAN总线传输给P档电子控制装置2；车速检测装置9安装到电动汽车合适位置(例如变速器)用于检测车速，车速信号可以由整车控制器通过CAN总线传输给P档电子控制装置2；P档电子控制装置2安装在电动汽车上，将驱动装置连接盘44安装到变速器外壳，例如通过螺钉连接；传动轴84的自由端插入变速器外壳上开设的圆孔中；销钉55连接在变速器壳体上，棘爪5可绕销钉55转动；扭转弹簧另一端与变速器壳体连接；棘轮6套接安设在变速器的输出轴上。
当车辆静止时，驾驶员挂上P档，换档手柄P档位置检测装置检测1到换挡手柄位于P档，车速检测装置9检测车速，分别将检测到的档位信号和车速信号传递给P档电子控制装置2，P档电子控制装置2根据采集到的档位信号和车速信号判断可以挂P档，于是发出控制指令，让电机开始转动，带动位置检测摆杆43和传动轴84旋转，转动盘83也随传动轴84转动，与转动盘83通过的连杆81垂直向下运动，连杆81开始压缩弹簧使其向下运动，使弹簧所受压力不断增大。当位置检测摆杆43转动到锁止位置时，被锁止位置传感器42检测到，将信息发送至P档电子控制装置2，P档电子控制装置2发出指令使电机停转，在蜗轮蜗杆自锁作用下，电机停止在最终的旋转位置，使弹簧保留一部分预紧力。受弹簧压缩，挡板86克服扭转弹簧的阻力作用于棘爪5的第二端部53把棘爪5往下压，使棘爪5的棘齿51与棘轮6的齿槽61啮合，从而锁止变速器输出轴。如果棘爪5的棘齿51没有对准棘轮6的齿槽61位置，由于有弹簧的预紧力的存在，如果一旦棘轮6转动，棘爪5的棘齿51将滑入棘轮6的齿槽61中，卡住棘轮6，实现锁止功能。
当驾驶员摘下P档时，换档手柄P档位置检测装置1检测到换挡手柄离开P档，将信息传递给P档电子控制装置2，P档电子控制装置2发出指令使电机向相反方向旋转，带动传动轴84、转动盘83和位置检测摆杆43反向转动，连杆81向上运动，弹簧不断伸长，弹力不断减小，对棘爪5的压力逐渐减小，在扭簧的作用下，棘爪5的第二端部53向上运动，带动棘齿51脱离棘轮6的齿槽61。当位置检测摆杆43处于解锁位置时，被解锁位置传感器41检测到，将信息发送至P档电子控制装置2，P档电子控制装置2发出指令使电机停转，并利用蜗轮蜗杆的自锁功能，停留在这个位置，此时棘齿51完全脱离齿槽61，于是解除对变速器输出轴的锁止。
通过上述过程描述，本发明可以在换挡手柄挂上P档时让棘轮6处于锁止状态，从而让车轮抱死；在摘下P档时解开棘轮6，车轮可以自由旋转。
综上，本发明的电动车用电控机械自动变速器P档执行机构及控制系统设计巧妙、使用方便、对电动汽车具有非常好的制动效果，大大增加了电动车辆驻车的可靠性，适于大规模推广应用。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。