一种电磁离合器、电驱动总成、车辆以及换挡控制方法与流程

本技术属于电磁离合器，具体涉及一种电磁离合器、电驱动总成、车辆以及换挡控制方法。

背景技术：

1、电磁离合器主要用于传动系统中，利用电磁原理控制磁性元件的吸合和分离，控制主动端与被动端接合或分离，通过主动端和被动端的接合和分离来传递扭矩，完成传动系统的传动、停止和换挡等工作。

2、现有技术中的电磁离合器通常采用复位弹簧的方案，磁性元件采用通电接合、断电分离的类型。当电磁离合器维持结合状态时，需要给电磁线圈持续通电，进而产生电磁力抵抗复位弹簧的复位力，防止电磁离合器由结合状态变为断开状态。然而，给电磁线圈持续通电会导致电能持续消耗，不利于降低动力总成即整车的经济性、油耗及碳排放等，整车经济性变差。

技术实现思路

1、为解决目前电磁离合器经济性差的技术问题，本技术提供一种电磁离合器、电驱动总成、车辆以及换挡控制方法。

2、在本技术的第一方面，提供一种电磁离合器，包括离合器轴、磁性元件以及相接合的主动端和被动端；电磁离合器还包括锁止机构，所述锁止机构包括弹性件和锁止件；所述离合器轴和所述主动端的其中一个设有安装槽，另一个设有限位槽；所述弹性件安装于所述安装槽中；

3、其中，所述磁性元件用于驱动所述主动端相对于所述离合器轴移动，以使所述主动端与所述被动端接合，且所述锁止件在所述弹性件的作用下至少部分伸入所述限位槽中，所述电磁离合器处于结合状态；以及，所述磁性元件用于驱动所述主动端相对于所述离合器轴移动，以使所述主动端与所述被动端分离，且所述锁止件在所述离合器轴和/或所述主动端的挤压下克服所述弹性件的作用缩回至所述安装槽中，所述电磁离合器处于断开状态。

4、在一些实施方式中，所述锁止件为球体，所述限位槽为与所述球体适配的球面凹槽。

5、在一些实施方式中，所述安装槽相对于所述离合器轴的轴线倾斜设置，以使伸入所述限位槽的所述锁止件对所述主动端施加指向所述被动端的推力。

6、在一些实施方式中，所述弹性件、所述锁止件和所述限位槽均设有多个，且位置一一对应；多个所述限位槽沿所述离合器轴的周向间隔分布。

7、在一些实施方式中，所述安装槽设于所述离合器轴的外轴面；所述限位槽设于所述主动端的内环面。

8、在一些实施方式中，设有所述限位槽的所述离合器轴或所述主动端还设有止动槽；在所述电磁离合器处于断开状态下，所述锁止件部分伸入所述止动槽中。

9、在本技术的第二方面，提供一种电驱动总成，包括上述第一方面的电磁离合器。

10、在一些实施方式中，所述电驱动总成为混动电驱动总成，包括发动机、发电机、驱动电机、传动轴系和差速器，所述传动轴系中设有所述电磁离合器；所述传动轴系用于将所述发动机和/或所述驱动电机输出的扭矩传递至所述发电机和/或所述差速器。

11、在一些实施方式中，所述传动轴系包括：

12、传动轴，与所述电磁离合器的离合器轴固连；

13、中间传动齿轮，空套于所述传动轴，且与所述电磁离合器的被动端固连；

14、扭矩输出齿轮，固定安装于所述传动轴，且与所述差速器耦合；

15、发动机输出齿轮，用于输出所述发动机产生的扭矩，且与所述发电机的输入端以及所述中间传动齿轮均耦合；

16、其中，在所述电磁离合器处于结合状态下，所述发动机输出的扭矩依次经所述发动机输出齿轮、所述中间传动齿轮、所述被动端、所述主动端、所述离合器轴、所述传动轴和所述扭矩输出齿轮，传递至所述差速器。

17、在本技术的第三方面，提供一种基于上述第二方面的电驱动总成的换挡控制方法，包括如下步骤：

18、a)切入目标挡位：

19、调整所述电磁离合器的主动端和/或被动端的转速，以使二者的速差达到预设速差；

20、控制所述电磁离合器的磁性元件通电，所述磁性元件驱动所述主动端相对于所述离合器轴移动；

21、移动至所述主动端与所述被动端接合，控制所述磁性元件断电，形成所述目标挡位；

22、b)切离目标挡位：

23、控制所述电磁离合器的磁性元件通电，所述磁性元件驱动所述主动端相对于所述离合器轴移动；

24、移动至所述主动端与所述被动端断开，控制所述磁性元件断电，取消所述目标挡位。

25、在一些实施方式中，在所述主动端移动至第一设定位置时，判定所述主动端与所述被动端接合。

26、在一些实施方式中，在所述主动端移动至第二设定位置时，判定所述主动端与所述被动端断开。

27、在本技术的第四方面，提供一种车辆，包括上述第二方面的电驱动总成。

28、在一些实施方式中，所述车辆还包括整车控制器以及与整车控制器电连接的所述发电机控制器、发动机控制器和离合器控制器。

29、在本技术的第五方面，提供一种基于上述第四方面的车辆的换挡控制方法，包括如下步骤：

30、a)切入发动机直驱模式：

31、当所述车辆切换进入发动机直驱模式时，所述整车控制器向所述发电机控制器发出指令，所述发电机控制器对所述发电机的速度进行闭环控制，将发电机的速度调整至与所述车轮的速差达到预设速差；

32、所述整车控制器向所述离合器控制器发出指令，所述离合器控制器控制所述电磁离合器的磁性元件通电，所述磁性元件驱动所述主动端相对于所述离合器轴移动，移动至所述主动端与所述被动端接合，所述离合器控制器控制所述电磁离合器的磁性元件断电；

33、所述整车控制器向所述发动机控制器发出指令，所述发动机控制器控制发动机输出扭矩，通过传动轴系将所述发动机的动力传递至所述差速器，形成发动机直驱模式；

34、b)切离发动机直驱模式：

35、当所述车辆切离所述发动机直驱模式时，所述整车控制器向所述离合器控制器发出指令，所述离合器控制器控制所述电磁离合器的磁性元件通电，所述磁性元件驱动所述主动端相对于所述离合器轴反向移动，移动至所述主动端与所述被动端分离，此时所述发动机的动力与所述差速器解耦，所述离合器控制器控制所述电磁离合器的磁性元件断电，取消所述发动机直驱模式。

36、在一些实施方式中，在所述车辆满足下述条件的至少一个时，所述整车控制器控制所述车辆切入所述发动机直驱模式；所述条件包括：所述车辆的车速大于设定速度，所述车辆的油门踏板的开度大于设定开度，所述车辆的油门踏板的角加速度大于设定值。

37、根据本技术一个或多个实施例提供的电磁离合器，包括离合器轴、磁性元件以及相接合的主动端和被动端，相比于现有电磁离合器，本技术的电磁离合器取消了复位弹簧，因此主动端与被动端啮合、分离均是由磁性元件驱动，磁性元件驱动主动端相对于离合器轴移动，以使主动端与被动端啮合或分离。

38、本技术的电磁离合器增设锁止机构，锁止机构包括弹性件和锁止件。在电磁离合器处于结合状态下，主动端与被动端啮合，且锁止件在弹性件的作用下被顶至限位槽中，从而在离合器轴的轴向起锁止作用，维持结合状态。

39、相比于现有技术，本技术的电磁离合器具有如下优点：

40、1)经济性：电磁离合器在维持结合状态时，通过机械锁止结构(弹性件+锁止件)的锁止作用将动力持续从电磁离合器的一端传递到另一端，不再需要对电磁线圈持续通电来产生抵抗复位弹簧的电磁力，从而进一步降低的能耗、碳排放，为动力总成和整车的经济性做出有利贡献。

41、2)可靠性：由于本技术通过机械锁止结构(弹性件+锁止件)维持电磁离合器的结合状态，机械锁止结构产生的锁止作用力，结构简单、可靠性高，较电磁线圈通电产生的维持与复位弹簧复位力平衡的电磁力更可靠。电磁线圈通电产生电磁力会受电源供电、控制软件、电磁力及emc(电磁兼容性)等多因素影响，影响因素越多则系统的稳定性越差。

42、3)小型化、体积小：本技术的电磁离合器采用的机械锁止结构(锁止钢球+锁止弹簧)是无需占用轴向尺寸空间，直接布置在电磁离合器的主动端和离合器轴配合的径向面处，也不会劣化径向尺寸。而现有电磁离合器采用复位弹簧结构产生不同状态，布置的复位弹簧结构(复位弹簧+弹簧座)需要占用轴向尺寸空间，进而导致电磁离合器的整体体积较大，不利于搭载性。

43、4)设计难度低：机械锁止结构的结构简单，利用自身结构特性即可满足使用需求。而现有技术中电磁离合器需要对电磁线圈持续通电维持结合状态，电磁线圈通电产生电磁力会受电源供电、控制软件、电磁力及emc等多因素影响，需要考虑功能安全设计，比如软件控制的冗余设计、容错设计、故障诊断及保护策略等，需要增加开发工时、验证工时和资源，进而增加开发成本，增加开发难度和复杂度。