一种模拟手动挡的电机扭矩控制方法和装置与流程

1.本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种模拟手动挡的电机扭矩控制方法和装置。


背景技术：

2.传统燃油汽车燃烧化石燃料会产生大量二氧化碳和其他有害气体，造成环境被严重污染的同时引起温室效应加剧全球变暖。在能源危机和环境污染的双重压力下，研发新技术寻求新能源已然成为汽车发展的必然趋势。汽车作为交通工具正在被越来越多的人所使用，去驾校学车考取c1驾照已然成为一种趋势，这造成大量的污染物排放，不满足现在提倡的节能环保政策。当前市场上在售的电动汽车没有手动挡燃油车上的发动机、手动多挡变速箱、离合器踏板等系统，无法实现驾驶感受及驾驶操作模拟手动挡燃油车的功能。为了满足学员考取c1驾照的需求，整车厂需要开发具有手动换挡功能的电动汽车，同时实现减小运营成本和清洁环保零污染排放。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种模拟手动挡的电机扭矩控制方法和装置，以解决现有技术教练车排放尾气造成污染的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.本发明实施例提供一种模拟手动挡的电机扭矩控制方法，包括：
6.获取电动汽车的油门输出扭矩；
7.获取电动汽车的模拟档位器信息和模拟离合器信息；
8.根据所述模拟档位器信息、模拟离合器信息和油门输出扭矩，确定模拟离合器输出扭矩值；
9.结合所述油门输出扭矩和所述模拟离合器输出扭矩值，确定电机目标扭矩值。
10.可选的，所述获取电动汽车的油门输出扭矩，包括：
11.获取加速踏板位置信息，确定加速踏板信号；
12.根据所述加速踏板信号，确定发动机转速值；
13.根据所述加速踏板信号和发动机转速值，采用第一预设计算方法，确定所述油门输出扭矩。
14.可选的，所述模拟档位器信息至少包括所述模拟档位器的当前档位信息；所述模拟离合器信息至少包括：离合踏板开度信息。
15.可选的，根据所述当前档位信息，确定所述模拟离合器的离合器转速值；
16.根据所述离合踏板开度信息和离合器转速值，确定离合器状态信息确定为分离状态、滑膜状态和同步状态中的任意一种。
17.可选的，所述确定模拟离合器输出扭矩值，包括：
18.根据所述离合踏板开度信息，确定离合器允许传递扭矩；
19.将所述油门输出扭矩，确定为离合器输入扭矩；
20.根据所述离合器状态信息、所述离合器允许传递扭矩和所述离合器输入扭矩，采用第二预设计算方法，确定所述模拟离合器输出扭矩值。
21.可选的，所述第二预设计算方法，包括：
22.若所述离合器状态信息为分离状态时，车辆处于怠速状态，确定所述离合器输出扭矩值为零；
23.若所述离合器状态信息为滑膜状态时，所述模拟离合器输出扭矩值为离合器允许传递扭矩；
24.若所述离合器状态信息为同步状态时，所述模拟离合器输出扭矩值为离合器输入扭矩。
25.可选的，所述确定模拟离合器输出扭矩值后，所述方法还包括：
26.当所述油门输出扭矩大于所述模拟离合器输出扭矩值时，确定所述模拟离合器输出扭矩值为正方向的扭矩；
27.当所述油门输出扭矩小于所述模拟离合器输出扭矩值时，确定所述模拟离合器输出扭矩值为负方向的扭矩；
28.其中，所述正方向与所述电动汽车的前进方向一致，所述负方向与所述电动汽车的前进方向相反。
29.可选的，所述确定电机目标扭矩值，包括：
30.获取所述电动汽车的当前车速和对标手动挡燃油车的第一主减速比；
31.结合所述油门输出扭矩和所述模拟离合器输出扭矩值，确定所述电动汽车真实的第二主减速比；
32.根据所述第一主减速比和所述第二主减速比，确定所述电机目标扭矩值。
33.本发明实施例还提供一种模拟手动挡的电机扭矩控制装置，包括：
34.第一获取模块，用于获取电动汽车的油门输出扭矩；
35.第二获取模块，用于获取电动汽车的模拟档位器信息和模拟离合器信息；
36.第一确定模块，用于根据所述模拟档位器信息、模拟离合器信息和油门输出扭矩，确定模拟离合器输出扭矩值；
37.第二确定模块，用于结合所述油门输出扭矩和所述模拟离合器输出扭矩值，确定电机目标扭矩值。
38.本发明实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如上所述的模拟手动挡的电机扭矩控制方法的步骤。
39.本发明的有益效果是：
40.上述技术方案中，通过获取电动汽车的模拟档位器信息和模拟离合器信息，结合电动汽车的油门输出扭矩，计算出模拟离合器输出扭矩值，本根据模拟离合器输出扭矩值和油门输出扭矩，可以确定出电机目标扭矩值。本发明通过电机目标扭矩值控制电动汽车，实现模拟发动机和手动变速箱动力系统驾驶特性，实现传统手动挡特征的驾乘体验，满足驾校对电动驾培车的需求。
附图说明
41.图1表示本发明实施例提供的模拟手动挡的电机扭矩控制方法的流程示意图；
42.图2表示本发明实施例提供的模拟手动挡的电机扭矩控制装置的模块示意图；
43.图3表示本发明实施例提供的模拟手动挡的电机扭矩控制装置的结构示意图。
具体实施方式
44.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
45.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
46.在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
47.本发明针对现有技术教练车排放尾气造成污染的问题，提供一种模拟手动挡的电机扭矩控制方法和装置。
48.应当知道的是，针对手动挡燃油车的发动机转速各个工况的不同操作，可以利用插值法、车速倒推法等对发动机转速进行获取，进一步得到不同车速和挡位状态下，离合器踏板结合度、加速踏板位置分别与发动机转速的对应关系，从而实现在电动车改造后的结构基础上对手动挡燃油车发动机转速的模拟。
49.需要说明的是，本发明针对硬件上面的改进为在电动汽车上安装模拟离合器和挡位模拟器、扭矩控制器。模拟离合器由离合器踏板及距离传感器组成；挡位模拟器由手动挡换挡挡杆和位置传感器组成。距离传感器即位置传感器。下面所述模拟手动挡的电机扭矩控制方法应用改进后的电动汽车实现。
50.本发明的控制方法是根据车辆车速状态、驱动电机工作状态、离合器踏板工作状态、挡位模拟器状态和制动意图等控制信号，对标手动挡燃油车的发动机制动驾驶感觉，通过驱动电机产生电机扭矩，模拟出手动挡燃油车实际装载发动机时的驾驶感受，实现电动汽车模拟手动挡的电机扭矩的驾驶感受及驾驶操作。
51.如图1所示，本发明实施例提供一种模拟手动挡的电机扭矩控制方法，包括：
52.步骤100，获取电动汽车的油门输出扭矩；
53.该步骤中，通过油门输出扭矩可以为后续发动机启动到怠速的控制，响应驾驶员加速踏板的扭矩请求，提供了一个数据支撑。
54.步骤200，获取电动汽车的模拟档位器信息和模拟离合器信息；
55.这里，获取所述模拟档位器信息和模拟离合器信息，可以获取到关于模拟档位器和模拟离合器等关于控制意图的信号，可以有效的模拟驾驶手动挡燃油车过程中的手动挡
变速器工作状态和离合器工作状态，从而实现模拟手动挡燃油车的驾驶感受和驾驶操作。
56.步骤300，根据所述模拟档位器信息、模拟离合器信息和油门输出扭矩，确定模拟离合器输出扭矩值；
57.应该知道的是，离合器输出扭矩值是变速箱控制的基石，离合器不是扭矩的生产者，而是扭矩的传递者。模拟离合器输出扭矩值可以表达两层含义：离合器允许传递的最大扭矩，即离合器传递扭矩的能力(torque capacity)；离合器实际传递输出的扭矩。通过确定模拟离合器输出扭矩值，作为后续确定电机目标扭矩值的依据。
58.步骤400，结合所述油门输出扭矩和所述模拟离合器输出扭矩值，确定电机目标扭矩值。
59.这里，所述电机目标扭矩值对不同行车工况具有控制作用，即作为控制电机的一个动力源的目标值。通过确定电机目标扭矩值可以实现能真实模拟手动挡汽车的驾乘体验，从根本动力系统原理上模拟，效果比较突出，实用性广。通过纯电动车的动力系统直接模拟手动挡变速箱，节省了成本，避免增加真实变速箱的设计变更。在技术开发和降本方面有巨大贡献。
60.可选的，所述步骤100，包括：
61.步骤110，获取加速踏板位置信息，确定加速踏板信号；
62.步骤120，根据所述加速踏板信号，确定发动机转速值；
63.步骤130，根据所述加速踏板信号和发动机转速值，采用第一预设计算方法，确定所述油门输出扭矩。
64.该实施例中，获取加速踏板位置信息，确定加速踏板信号，可以理解为所述的加速踏板位置信号表示为一个0至n(预设数字)的数字信号，不同数值代表踏板不同位置，取值为0时代表驾驶员没有踩加速踏板，通过获取的加速踏板信号，可以确定当前所述加速踏板的状态，根据所述加速踏板的状态确定相对应的发动机转速值，根据第一预设计算方法，确定所述油门输出扭矩。
65.这里，所述第一预设计算方法可以优选为差值法，在离合器分离情况下，发动机转速只与加速踏板信号有关，通过所述差值法可以计算出发动机转速随加速踏板位置的变化曲线，从而获得在不同加速踏板位置下发动机空转的模拟转速。这里，所述插值法是指通过测量电动汽车对标的手动挡燃油车处于空挡或离合器分离时发动机转速随加速踏板位置的变化关系。例如车辆处于怠速状态时，设加速踏板信号为0时，将电动车的发动机模拟转速可直接设定为800rpm；加速踏板信号为0代表驾驶员没有踩油门。加速踏板信号大于0时，发动机应当在收到加速踏板信号后加速空转。此种情况通过对当前情况下发动机转速随加速踏板位置的变化进行插值标定。可选的，所述模拟档位器信息至少包括所述模拟档位器的当前档位信息；所述模拟离合器信息至少包括：离合踏板开度信息。
66.该实施例获取的当前档位信息可以用于确定手动挡变速器工作状态，所述离合踏板开度信息可以用于确定离合器工作状态。具体地，所述手动挡变速器工作状态可以为将电动车辆的自动挡换挡挡杆替换为带有六个挡位功能的换挡挡杆，并使之工作效果与手动挡燃油车六挡挡杆一致。所述离合器工作状态在标定工况下利用离合器踏板位置传感器，将其电信号与驾驶手动挡燃油车过程中的离合器踏板位置进行匹配，模拟出离合器的分离、滑膜或者同步等状态，以及完成对离合器踏板在不同位置下动力传递能力的模拟。
67.可选的，所述方法还包括：
68.步骤500，根据所述当前档位信息，确定所述模拟离合器的离合器转速值；
69.根据所述离合踏板开度信息和离合器转速值，确定离合器状态信息确定为分离状态、滑膜状态和同步状态中的任意一种。
70.该实施例中，根据所述当前档位信息可以确定出当前发动机转速，而离合器主动盘转速等于发动机转速，离合器从动盘转速等于变速箱输入轴转速(车速和当前档位速比反算计算)，离合器允许传递扭矩为通过离合器开度计算出的传递扭矩能力；离合器状态为根据离合器主动盘转速和从动盘转速，以及离合器开度信号进行离合器状态的判断，确定为分离、滑膜或者同步的任意一种。而确定的离合器状态信息是作为计算模拟离合器输出扭矩值的重要因素。
71.具体地，所述步骤300，包括：
72.步骤310，用于根据所述离合踏板开度信息，确定离合器允许传递扭矩；
73.步骤320，用于将所述油门输出扭矩，确定为离合器输入扭矩；
74.步骤330，用于根据所述离合器状态信息、所述离合器允许传递扭矩和所述离合器输入扭矩，采用第二预设计算方法，确定所述模拟离合器输出扭矩值。
75.需要说明的是，当离合器结合程度不同时，其离合器允许传递扭矩也不同，所谓离合器允许传递扭矩就是指在某种结合程度下，离合器当前允许传递的最大扭矩。离合器输入扭矩是实际输入到离合器主动盘的扭矩。模拟离合器输出扭矩值则是离合器从动盘实际输出到传动轴的扭矩。离合器输入扭矩小于离合器允许传递扭矩：当离合器前后转速不一致，即存在滑膜状态时，摩擦力会使前后转速最终实现同步状态；离合器输入扭矩大于离合器允许传递扭矩：离合器无法完全锁死，会产生滑差，且滑差越来越大，会一直存在滑膜状态。根据所述第二预设计算方法可以确定所述模拟离合器输出扭矩值，以实现对电机目标扭矩值的确定。
76.具体地，所述第二预设计算方法，包括：
77.若所述离合器状态信息为分离状态时，确定所述离合器输出扭矩值为零；
78.若所述离合器状态信息为滑膜状态时，所述模拟离合器输出扭矩值为离合器允许传递扭矩；
79.若所述离合器状态信息为同步状态时，所述模拟离合器输出扭矩值为离合器输入扭矩。
80.该实施例中，所述第二预设计算方法中规定：离合器处于滑膜状态时，其模拟离合器输出扭矩值等于离合器允许传递扭矩；离合器处于同步状态时，其模拟离合器输出扭矩值等于离合器输入扭矩；所述离合器状态信息为分离状态时，车辆处于怠速状态，确定所述离合器输出扭矩值为零，车辆仅与发动机扭矩相关。
81.可选的，所述确定模拟离合器输出扭矩值后，所述方法还包括：
82.当所述油门输出扭矩大于所述模拟离合器输出扭矩值时，确定所述模拟离合器输出扭矩值为正方向的扭矩；
83.当所述油门输出扭矩小于所述模拟离合器输出扭矩值时，确定所述模拟离合器输出扭矩值为负方向的扭矩；
84.其中，所述正方向与所述电动汽车的前进方向一致，所述负方向与所述电动汽车
的前进方向相反。
85.该实施例中，离合器允许传递扭矩并不是真实存在的扭矩，只是表征当前离合器状态以及传递扭矩的能力，而实际扭矩是有方向的，即模拟离合器输出扭矩值是有方向的。所述正方向的扭矩与所述电动汽车的前进方向一致，其方向会促使传动轴往车辆前进的方向旋转，所述负方向与所述电动汽车的前进方向相反，其方向会阻止传动轴往车辆前进的方向旋转，当发动机驱动车辆的时候，其扭矩为正；当发动机对车辆产生制动时，其扭矩为负。当发动机转速上升的时候，其转速加速度为正；当转速下降的时候，其转速加速度为负。本发明通过表征模拟离合器输出扭矩值可以实现对离合器状态的模拟；通过模拟离合器输出扭矩值与发动机转速结合度，可以得到当前电动汽车对应的模拟发动机转速的变化关系。
86.可选的，所述步骤400，包括：
87.步骤410，获取所述电动汽车的当前车速和对标手动挡燃油车的第一主减速比；
88.步骤420，结合所述油门输出扭矩和所述模拟离合器输出扭矩值，确定所述电动汽车真实的第二主减速比；
89.步骤430，根据所述第一主减速比和所述第二主减速比，确定所述电机目标扭矩值。
90.该实施例中，通过步骤410获取第一主减速比，即对标与模拟档位器信息相对应的手动挡燃油车的速比，再通过所述步骤420计算确定出所述电动汽车真实的第二主减速比，因为主减速与发动机的转速呈正比关系，即根据步骤430对标传统手动挡燃油汽车的离合器，测量离合器在几个不同位置下的所述第一主减速比和所述第二主减速比的对应的轮端扭矩值，可以将所述轮端扭矩值作为所述电机目标扭矩值。本步骤400应用对标获取的第一主减速比和本发明的第二主减速比，提高了确定电机目标扭矩值的准确性。
91.综上所述，本发明通过电机目标扭矩值控制电动汽车，实现模拟发动机和手动变速箱动力系统驾驶特性，实现传统手动挡特征的驾乘体验，满足驾校对电动驾培车的需求。
92.如图2所示，本发明实施例还提供一种模拟手动挡的电机扭矩控制装置，包括：
93.第一获取模块10，用于获取电动汽车的油门输出扭矩；
94.第二获取模块20，用于获取电动汽车的模拟档位器信息和模拟离合器信息；
95.第一确定模块30，用于根据所述模拟档位器信息、模拟离合器信息和油门输出扭矩，确定模拟离合器输出扭矩值；
96.第二确定模块40，用于结合所述油门输出扭矩和所述模拟离合器输出扭矩值，确定电机目标扭矩值。
97.可选的，所述第一获取模块10，包括：
98.第一获取单元，用于获取加速踏板位置信息，确定加速踏板信号；
99.第一确定单元，用于根据所述加速踏板信号，确定发动机转速值；
100.第二确定单元，用于根据所述加速踏板信号和发动机转速值，采用第一预设计算方法，确定所述油门输出扭矩。
101.可选的，所述模拟档位器信息至少包括所述模拟档位器的当前档位信息；所述模拟离合器信息至少包括：离合踏板开度信息。
102.可选的，所述装置还包括：
103.第三确定模块，用于根据所述当前档位信息，确定所述模拟离合器的离合器转速值；
104.第四确定模块，用于根据所述离合踏板开度信息和离合器转速值，确定离合器状态信息确定为分离状态、滑膜状态和同步状态中的任意一种。
105.可选的，所述第一确定模块30，包括：
106.第三确定单元，用于根据所述离合踏板开度信息，确定离合器允许传递扭矩；
107.第四确定单元，用于将所述油门输出扭矩，确定为离合器输入扭矩；
108.第五确定单元，用于根据所述离合器状态信息、所述离合器允许传递扭矩和所述离合器输入扭矩，采用第二预设计算方法，确定所述模拟离合器输出扭矩值。
109.可选的，所述第五确定单元，包括：
110.第一确定子单元，用于若所述离合器状态信息为分离状态时，确定所述离合器输出扭矩值为零；
111.第二确定子单元，用于若所述离合器状态信息为滑膜状态时，所述模拟离合器输出扭矩值为离合器允许传递扭矩；
112.第三确定子单元，用于若所述离合器状态信息为同步状态时，所述模拟离合器输出扭矩值为离合器输入扭矩。
113.可选的，所述装置还包括：
114.第五确定模块，用于当所述油门输出扭矩大于所述模拟离合器输出扭矩值时，确定所述模拟离合器输出扭矩值为正方向的扭矩；
115.第六确定模块，用于当所述油门输出扭矩小于所述模拟离合器输出扭矩值时，确定所述模拟离合器输出扭矩值为负方向的扭矩；
116.其中，所述正方向与所述电动汽车的前进方向一致，所述负方向与所述电动汽车的前进方向相反。
117.可选的，所述第二确定模块40，包括：
118.第二获取单元，用于获取所述电动汽车的当前车速和对标手动挡燃油车的第一主减速比；
119.第六确定单元，用于结合所述油门输出扭矩和所述模拟离合器输出扭矩值，确定所述电动汽车真实的第二主减速比；
120.第七确定单元，用于根据所述第一主减速比和所述第二主减速比，确定所述电机目标扭矩值。
121.如图3所示，本发明还提供一种模拟手动挡的电机扭矩控制系统，包括：
122.整车控制单元1、分别与所述整车控制单元1连接的加速踏板2、离合踏板3、手动挡位器4、点火控制单元5、电池管理系统6和微控制单元7。
123.该实施例中，所述整车控制单元1通过获取加速踏板2、离合踏板3、手动挡位器4的信号，应用上述方法处理确定所述系统处于行车过程中的任意一种状态，如启动状态、行车状态、蠕动状态、刹车状态等，并发送相应的信号至所述点火控制单元5、电池管理系统6和微控制单元7执行相关的操作。
124.综上所述，本发明提供的方法、装置和系统通过电机目标扭矩值控制电动汽车，实现模拟发动机和手动变速箱动力系统驾驶特性，实现传统手动挡特征的驾乘体验，满足驾
校对电动驾培车的需求。
125.本发明实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如上所述的模拟手动挡的电机扭矩控制方法的步骤。
126.本发明还提供一种电动汽车，通过采用上述的装置或者可读存储介质，可以应用所述模拟手动挡的电机扭矩控制方法，实现了对手动挡燃油车的起步、换挡以及熄火的模拟，成功对所述电动汽车进行了改造，可以应对驾校教练车对相关操作的考核，从而可以以所述基于电动汽车的驾校教练练车替代目前的手动挡燃油教练车，减少尾气排放的污染，降低学车成本。
127.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
128.以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。