本发明涉及汽车智能系统领域，尤其涉及一种五档变速氢能汽车档位切换装置。
背景技术：
随着汽车的普及，消费者对氢能汽车的性能要求越来越高。一般汽车都是基于电机转速进行档位切换，这样在某些特殊场景容易引起换挡动力丢失导致驾驶体验极差或者导致频繁无法档位切换的情况。
技术实现要素：
有鉴于此，为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种五档变速氢能汽车档位切换装置，其安装于氢能汽车上，档位切换系统及控制算法不仅仅通过采集电机转速信息作为换挡的判断条件，同时该系统还能采集车辆坡度传感器的坡度信号并将其作为换挡的判断条件，保证了在某些特定不适合换挡的场合不会进行换挡操作，导致动力丢失或者在出现频繁换挡现象。
本发明提出的一种五档变速氢能汽车档位切换装置，具体包括以下：
整车控制器、氢燃料电池系统，高压配电箱，动力电池系统，后电机控制器和电机，减速器和差速器、档位开关，整车控制器；氢燃料电池系统和动力电池系统与所述高压配电箱电气连接，为氢能汽车提供行驶所需的电能；高压配电箱与所述后电机控制器和电机电气连接；所述后电机控制器和电机利用电能驱动所述减速器和差速器，使氢能汽车正常行驶。
所述档位切换装置还包括：坡度传感器、变速箱控制器和油门踏板；
所述氢燃料电池系统、高压配电箱、动力电池系统、后电机控制器、档位开关、油门踏板、变速箱控制器和整车控制器之间通过can总线进行信息交互；
所述整车控制器包括工况状态识别模块和档位状态切换控制模块；
所述整车控制器采集整车状态信息；所述后电机控制器和电机采集电机转速信息；所述变速箱控制器采集1,2,3,4挡及倒挡档位位置信号；
所述工况识别模块根据整车状态信息和电机转速信息，识别当前工况，并判断是否需要自动切换档位，若是，则由所述档位切换控制模块根据切换的目标档位，自动完成档位切换；否则，车辆以当前档位正常行驶。
本发明提供的有益效果是：分工协作共同完成氢能汽车档位切换系统功能，将复杂功能简单化，提高氢能汽车档位切换系统系统的可实现性。
附图说明
图1是本发明一种五档变速氢能汽车档位切换装置结构图；
图2为工况1档位切换流程图；
图3为工况2档位切换流程图；
图4为工况3档位切换流程图；
图5为工况4档位切换流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，一种五档变速氢能汽车档位切换装置，包括以下：
整车控制器220、氢燃料电池系统24，高压配电箱25，动力电池系统26，后电机控制器和电机27，减速器和差速器28、档位开关210，整车控制器220；氢燃料电池系统24和动力电池系统26与所述高压配电箱25电气连接，为氢能汽车提供行驶所需的电能；高压配电箱25与所述后电机控制器和电机27电气连接；所述后电机控制器和电机27利用电能驱动所述减速器和差速器28，使氢能汽车正常行驶。
所述档位切换装置还包括：坡度传感器240、变速箱控制器250和油门踏板230；
所述氢燃料电池系统24、高压配电箱25、动力电池系统26、后电机控制器27、档位开关210、油门踏板230、变速箱控制器250和整车控制器220之间通过can总线进行信息交互；
所述整车控制器220包括工况状态识别模块和档位状态切换控制模块；
所述整车控制器220采集整车状态信息；所述变速箱控制器250采集电机转速信息；
所述工况识别模块根据整车状态信息和电机转速信息，识别当前工况，并判断是否需要自动切换档位，若是，则由所述档位切换控制模块根据切换的目标档位，自动完成档位切换；否则，车辆以当前档位正常行驶。
所述整车状态信息包括：档位开关210档位信息、坡度传感器240坡度信息、油门踏板230状态信息。
所述工况状态识别模块自动识别的工况包括4中，分别为：汽车静止状态下r档、汽车静止状态下n档、汽车静止状态下d档和汽车行驶状态下前进d档。
请参考图2，图2为工况1档位切换流程图；
当前车辆行驶档位为r档时，此时vcu整车控制器(实际为工况状态识别模块，为方便解释说明，下同此方式说明)发送目标档位为倒退档，变速箱控制器将档位切换至倒退档(实际为档位切换控制模块发出指令，为方便解释说明，下同此方式说明)，档位切换成功后发送当前档位为倒退档。
请参考图3，图3为工况2档位切换流程图；
当前车辆行驶档位为n档时，此时若变速箱当前档位为倒退档，vcu整车控制器发送目标档位仍为倒退档；此时若变速箱当前档位为非倒退档(空挡，前进档1，2，3，4档)，vcu整车控制器发送目标档位为1档。
请参考图4，图4为工况3档位切换流程图；
当前车辆行驶档位为d档时，此时若变速箱当前档位为非倒退档(空挡，前进档1，2，3，4档)，vcu整车控制器发送目标档位为1档。
请参考图4，图4为工况4档位切换流程图；
行驶状态下：
仅针对于前进挡d档
起步阶段：
当前档位d档，电机转速为0，起始档位为前进档1，随后一直保持d档，行驶：
1档升2档条件：电机转速＞5000rpm且坡度值＜11；或者坡度值≥11，且电机转速＞5500rpm；
达到此条件后，整车控制器发送目标档位2档，tcu变速箱控制器执行换挡操作，完成换档，并反馈变速箱档位状态；
2档降1档条件：电机转速＜2000rpm；
达到此条件后，整车控制器发送目标档位1档，tcu变速箱控制器执行换挡操作，完成换档，并反馈变速箱档位状态；
2档升3档条件：电机转速＞6000rpm且坡度值＜9；或者坡度值≥9，且电机转速＞6800rpm；
达到此条件后，整车控制器发送目标档位3档，tcu变速箱控制器执行换挡操作，完成换档，并反馈变速箱档位状态；
3档降2档条件：电机转速＜2500rpm；
达到此条件后，整车控制器发送目标档位2档，tcu变速箱控制器执行换挡操作，完成换档，并反馈变速箱档位状态；
3档升4档条件：电机转速＞6500rpm且坡度值＜7；或者坡度值≥7，且电机转速＞7500rpm；
达到此条件后，整车控制器发送目标档位4档，tcu变速箱控制器执行换挡操作，完成换档，并反馈变速箱档位状态；
4档降3档条件：电转速＜2800rpm；
达到此条件后，整车控制器发送目标档位3档，tcu变速箱控制器执行换挡操作，完成换档，并反馈变速箱档位状态；
至此，对本发明的两个模块，工况状态识别模块和档位切换状态控制模块的作用再次总结如下。
1)工况状态识别模块
工况一：当前车辆行驶档位为r档时
工况2：当前车辆行驶档位为n档时
工况3：当前车辆行驶档位为d档时且车辆静止时；
工况4：当前车辆行驶档位为d档，且车辆为行进状态：
1档升2档条件：电机转速＞5000rpm且坡度值＜11；或者坡度值≥11，且电机转速＞5500rpm；
2档降1档条件：电机转速＜2000rpm；
2档升3档条件：电机转速＞6000rpm且坡度值＜9；或者坡度值≥9，且电机转速＞6800rpm；
3档降2档条件：电机转速＜2500rpm；
3档升4档条件：电机转速＞6500rpm且坡度值＜7；或者坡度值≥7，且电机转速＞7500rpm；
4档降3档条件：电转速＜2800rpm；
2)档位状态切换控制模块
达到满足换档条件后，整车控制器发送目标档位，tcu变速箱控制器执行换挡操作，完成换档，并反馈变速箱档位状态；
以上仅为解释本发明用，并不用以进行限制。
本发明提供的有益效果是：分工协作共同完成氢能汽车档位切换系统功能，将复杂功能简单化，提高氢能汽车档位切换系统系统的可实现性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种五档变速氢能汽车档位切换装置，包括：整车控制器(220)、氢燃料电池系统(24)，高压配电箱(25)，动力电池系统(26)，后电机控制器和电机(27)，减速器和差速器(28)、档位开关(210)，整车控制器(220)；氢燃料电池系统(24)和动力电池系统(26)与所述高压配电箱(25)电气连接，为氢能汽车提供行驶所需的电能；高压配电箱(25)与所述后电机控制器和电机(27)电气连接；所述后电机控制器和电机(27)利用电能驱动所述减速器和差速器(28)，使氢能汽车正常行驶，其特征在于：
所述档位切换装置还包括：坡度传感器(240)、变速箱控制器(250)和油门踏板(230)；
所述氢燃料电池系统(24)、高压配电箱(25)、动力电池系统(26)、后电机控制器(27)、档位开关(210)、油门踏板(230)、变速箱控制器(250)和整车控制器(220)之间通过can总线进行信息交互；
所述整车控制器(220)包括工况状态识别模块和档位状态切换控制模块；
所述整车控制器(220)采集整车状态信息；所述后电机控制器和电机(27)采集电机转速信息；所述变速箱控制器(250)采集1,2,3,4挡及倒挡档位位置信号；
所述工况识别模块根据整车状态信息和电机转速信息，识别当前工况，并判断是否需要自动切换档位，若是，则由所述档位切换控制模块根据切换的目标档位，自动完成档位切换；否则，车辆以当前档位正常行驶。
2.如权利要求1所述的五档变速氢能汽车档位切换装置，其特征在于：所述整车状态信息包括：档位开关(210)档位信息、坡度传感器(240)坡度信息、油门踏板(230)状态信息。
3.如权利要求1所述的五档变速氢能汽车档位切换装置，其特征在于：所述工况状态识别模块自动识别的工况包括4中，分别为：汽车静止状态下r档、汽车静止状态下n档、汽车静止状态下d档和汽车行驶状态下前进d档。
4.如权利要求3所述的五档变速氢能汽车档位切换装置，其特征在于：当汽车处于静止状态下r档时，所述工况状态识别模块发送目标档位为倒退档；所述档位切换控制模块接受目标档位，并利用所述变速箱控制器(250)将档位切换至倒退档。
5.如权利要求3所述的五档变速氢能汽车档位切换装置，其特征在于：当汽车处于静止状态n档时，所述工况状态识别模块判断当前档位是否为倒退档，若是，则所述档位切换控制模块接受目标档位，并利用所述变速箱控制器(250)将档位切换至倒退档；否则所述工况状态识别模块发送目标档位为1档，所述档位切换控制模块接受目标档位，并利用所述变速箱控制器(250)将档位切换至1档。
6.如权利要求3所述的五档变速氢能汽车档位切换装置，其特征在于：当汽车处于静止状态d档时，所述工况状态识别模块发送目标档位为1档，所述档位切换控制模块接受目标档位，并利用所述变速箱控制器(250)将档位切换至1档。
7.如权利要求3所述的五档变速氢能汽车档位切换装置，其特征在于：当汽车处于行驶状态前进d档时，所述工况状态识别模块自动切换档位状态，包括1档升2档、2档降1档、2档升3档、3档降2档、3档升4档、4档降3档。
8.如权利要求7所述的五档变速氢能汽车档位切换装置，其特征在于：
1档升2档条件具体为：
电机转速大于预设阈值v1且坡度值小于预设的阈值h1；或者坡度值大于等于预设的阈值h1且电机转速大于预设的阈值v2；其中v1<v2；
2档降1档的条件具体为：
电机转速小于预设的阈值v3；且v3<v1。
9.如权利要求8所述的五档变速氢能汽车档位切换装置，其特征在于：
2档升3档的条件具体为：
电机转速大于预设阈值v4，且坡度值小于预设的阈值h2；或者坡度值大于等于预设的阈值h2，且电机转速大于预设的阈值v5；其中v5>v4>v3、h1>h2；
3档降2档的条件具体为：
电机转速小于预设的阈值v6；其中v3<v6<v1。
10.如权利要求9所述的五档变速氢能汽车档位切换装置，其特征在于：
3档升4档的条件具体为：
电机转速大于预设阈值v7且坡度值小于预设的阈值h3；或者坡度值大于等于预设的阈值h3，且电机转速大于预设的阈值v8；其中v8>v7>v5；
4档降3档的条件具体为：
电机转速小于预设的阈值v9；其中v6<v9<v1。
技术总结