CN110920414A - 电动手动挡车辆模拟熄火方法，换挡控制方法及电动手动挡车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电动手动挡车辆模拟熄火方法，换挡控制方法及电动手动挡车辆。它是车辆在启动或换挡时，离合器在行程范围内，检测离合器从动端的摩擦扭矩，当摩擦扭矩的变化量超过设定值时，发出模拟熄火指令。本发明基于确定离合器从动端摩擦扭矩的变化来计算熄火指令，离合操作过程上是车辆负载逐步与电机结合的过程，只要负载扭矩波动变化低于阈值，即使离合进入结合点后转速较低也不判定为熄火。若离合松的过快，或者在离合踏板未踩到位就从空档进入驱动档位，引起离合器从动端扭矩冲击，短时间内的扭矩波动超过阈值，则判定为熄火。其优点在于，有利于降低离合摩损和节能，也利于减少熄火的误判。
Description
技术领域
本发明属于电动车控制技术，具体涉及一种电动手动挡车辆模拟控制技术。
背景技术
随着电动汽车普及使用，电动车被应用于的场景也越来越大。如将电动车用作教练车使用，特别是电动手动挡教练车。在电动手动挡教练车的教学过程中，必须模拟车辆启动或换挡熄火的动作，以帮助学员练习技能及帮助监驾人员判断学员驾驶操作水平。
CN201511027794公开一种熄火判断的方法，其判断电机的转速低于阈值时，即认为操作问题而判断熄火。
CN201810936879也公开了一种熄火的判断方法，其在依据不同车速下设置不同电机转速熄火门槛，并且该方法基于无离合器的物理实物车辆。
上述文献判断熄火方法都是通过测量的电机转速信号与设定的阈值进行比较。这样的方法存在一定缺陷，电机转速低可能是离合操纵不当导致扭矩冲击波动引起，也可能离合操纵合理但电机负载较大，该策略会对第二种情形误判。比如在驾驶人员操作中，为了使离合结合时保证电机速度不低于熄火阈值，往往驾驶人员会通过控制加速踏板，提高电机转速，由于电机转子相比发动机旋转机构其转动惯量要小很多，因此为了保证其旋转动能，驱动电机转速要以远高于发动机旋转速度进行结合，这样避免被判定为熄火，但加剧离合器片磨损且不节能。若操作者减小油门，降低离合结合时的速度，很可能在离合进入结合点后，随着电机逐步与车轮耦合，车辆在低速负载较大时可能导致电机转速低，而误判为熄火。
由于上述采用设定电机转速为模拟熄火状态指令，因此在电动手动挡教练车的换挡过程，学员为了避免换挡时熄火模拟状态的出现，往往会深踩离合踏板或加速，这样电机会高速运转；另外，驾考学员由于不熟练换挡操作过程，往往深踩离合踏板准备时间长，若保持高怠速实则浪费能量。学员在操作离合结合时，也可能加速请求过剩，导致离合器的主动盘和从动盘相对滑擦速度高，加剧摩损离合器，这样即耗能又影响离合器寿命。在此过程中不便于对换挡过程实施控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动手动挡教练车模拟熄火方法，换挡控制方法及电动手动挡教练车，一方面解决现有基于转速模拟熄火控制的误判问题，也能实现换挡过程电机转速的控制。
本发明的技术方案之一是：电动手动挡教练车模拟熄火方法，车辆在启动或换挡时，离合器在行程范围内，检测离合器从动端的摩擦扭矩，当摩擦扭矩的变化量超过设定值时，发出模拟熄火指令。
优选的技术方案是：所述检测离合器从动端的摩擦扭矩是通过检测电机运行参数，基于离合器打滑时，离合器主动盘进行力矩平衡计算的方法得到的。
优选的技术方案是：摩擦扭矩的变化量是多个采样周期内的摩擦扭矩的变化量。
本发明的模拟熄火利用离合器从动端的摩擦扭矩的变化值作为熄火判断的依据，更加贴合手动挡燃油车启动或换挡时熄火的状态。基于确定离合器从动端摩擦扭矩的变化来计算熄火指令，离合操作过程上是车辆负载逐步与电机结合的过程，只要负载扭矩波动变化低于阈值，即使离合进入结合点后转速较低也不判定为熄火。若离合松的过快，或者在离合踏板未踩到位就从空档进入驱动档位，引起离合器从动端扭矩冲击，短时间内的扭矩波动超过阈值，则判定为熄火。其优点在于，有利于降低离合摩损和节能，也利于减少熄火的误判。
由于采用离合器从动端的摩擦扭矩为熄火模拟条件，因此
本发明的技术方案之二是：当车速不超过设定值，换挡操作过程中，在离合器行程阶段电机的转速不超过设定值。
优选的技术方案是：离合器不同的行程距离，电机的转速的设定值不同。
优选的技术方案是：离合器行程越小，电机的转速的设定值越大。
电机转速的设定实质是在换挡过程中，限制电机的转速，避免学员换挡时深踩离合踏板或加速，电机高速运行造成电能的浪费以及离合器的磨损。特别是基于离合器不同行程，限制不同的电机转速，离合器行程的后期，限制电机转速逐渐渐进电机的正常输出转速。即在离合踏板深踩时，电机转速限制在低转速下，随着离合踏板抬高，电机转速限制逐渐放宽，但不限制扭矩。这样既可以保证离合器结合时的动力输出，也可实现节能和提高离合器寿命。
本发明的技术方案之三是：电动手动挡教练车，它包括电动手动挡教练车模拟熄火单元和电动手动挡教练车换挡控制方法单元，所述电动手动挡教练车模拟熄火单元用于在车辆在启动或换挡时，离合器在行程范围内，检测离合器从动端的摩擦扭矩，当摩擦扭矩的变化量超过设定值时，发出模拟熄火指令；所述电动手动挡教练车换挡控制单元用于在车速不超过设定值，换挡操作过程中，在离合器行程阶段电机的转速不超过设定值。
附图说明
图1电动手动挡车传动系统示意图。
图2电动手动挡车本发明系统示意图。
图3熄火判断流程图。
图4换挡控制流程图。
具体实施方式
下列具体实施方式用于对本发明权利要求技术方案的解释，以便本领域的技术人员理解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下列具体的实施结构。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
如图1所示，它是电动手动挡车辆尤其是教练车的传动系统，电机1的输出轴连接离合器2的主动段，离合器2的从动端为输出端连接到变速箱3，变速箱3的输出端通过传动轴连接到差速器，差速器4的输出连接传动半轴5，传动半轴连接车轮6。离合器踏板操作离合器的从动端、主动端结合或分离。
如图2所示，执行本发明控制方法的系统，动手动挡车辆模拟熄火单元和电动手动挡车辆换挡控制单元包括：
熄火模拟模块和换挡控制模块10，本实施例中它是整车控制器的一部份功能；
用于接收车辆状态信息，包括接受电机控制模块20的电机运行参数；电机运行参数包括电机扭矩(离合器主动端扭矩)、电机转子位置、电机转速信息；以及接收车速监控单元50的车速信息，接收离合器和传感器总成30的离合器行程信息；接收变速箱换挡操纵机构及档位传感器总成40的档位信息。
还用于向电机控制模块20输出转速限制指令；
还用于熄火模拟模块和换挡控制模块10向启动控制模块60发出模拟熄火指令。
电机控制模块20接收到转速限制指令后，控制电机以限定转速运行；电机控制模块20是电机控制器的一部份功能。
启动控制模块60收到模拟熄火指令后，控制车辆下电。
如图3所示，模拟熄火方法：
S1,当车辆处于ready状态下，离合器行程在0.01至0.99之间时或者存在档位从N档进入任意一个驱动档位时，开始计算离合器从动端摩擦扭矩；S2,当离合器从动端的在一段时间内摩擦扭矩变化幅度较大时，即判断为熄火，发出模拟熄火指令；
具体的从动端摩擦扭矩的计算方法如下：
当离合器打滑时，基于离合器主动盘进行力矩平衡计算可得到：
式中，f为转子转动时的摩擦系数，单位N·m/(rad·s-1)]；ω为电机转子转速,单位rad/s；
为角加速度，单位rad/s2；J为电机转子、电机轴和离合器主动盘的离合器惯量之和，单位Kg·m2；Te为电机的扭矩，单位N·m；TP离合器从动盘的摩擦扭矩，单位N·m；θ为转子转角位置，单位rad；
即为转子转角变化率，即为转子转速。在本案例电动车中，上述转动惯量J中取值0.061，f为取值为0.081；
将上述(1)、(2)式写成状态空间方程的形式：
将(3)式进行离散化处理，得到：
在式4中，ω(k+1)为k+1时刻的电机转子转速，为信号输入；θ(k+1)为k+1时刻的电机转子位置，为信号输入；ω(k)为k时刻的电机转子转速，为信号输入；θ(k)为k时刻的电机转子位置，为信号输入；ts为系统采样时间，等于0.01s。因此根据方程4，当有两个相邻时刻的转子转速和转子位置信息以及该时刻下的电机扭矩信息，可以实时计算离合器的从动端摩擦扭矩TP，即：
当TP在任意连续的10个采用周期内的变化量超过阈值50Nm(阈值设置可根据驾驶体验适当调整)时，即判定为熄火，发出模拟熄火控制指令。
计算方法为：
式6中，Sign熄火为模拟熄火控制指令，为1时，则需熄火，为0时则无。
如图4所示，换挡过程控制
学员在进行换挡操作时，该操作过程可以是学员学习驾驶操作过程中的换挡操作，也可以是考试时，在车辆低速运行时的控制。
S1，当车辆速度低于10Km/h时，如果档位处于N,1,2,R档中某一个档位，则电机最高限速值rN根据离合行程采用插值法查表获取，如下表所示：
| 离合行程 | 0.99 | 0.8 | 0.7 | 0.6 | 0.5 | 0.1 |
| r<sub>N</sub> | 200 | 800 | 1500 | 2500 | 2700 | 3000 |
(注：表中rN的设定值，可以根据驾驶体验进行精细化调校。)
S2，当车辆速度大于等于10Km/h时或者档位在3，4，5时，则结束最高限速控制。
Claims (7)
1.一种电动手动挡车辆模拟熄火方法，其特征是：车辆在启动或换挡时，离合器在行程范围内，检测离合器从动端的摩擦扭矩，当摩擦扭矩的变化量超过设定值时，发出模拟熄火指令。
2.如权利要求1所述电动手动挡车辆模拟熄火方法，其特征是，所述检测离合器从动端的摩擦扭矩是通过检测电机运行参数，基于离合器打滑时，离合器主动盘进行力矩平衡计算的方法得到的。
3.如权利要求1或2所述电动手动挡车辆模拟熄火方法，其特征是，摩擦扭矩的变化量是多个采样周期内的摩擦扭矩的变化量。
4.一种电动手动挡车辆换挡控制方法，其特征在于它是基于如权利要求1或2所述的电动手动挡车辆模拟熄火方法，当车速不超过设定值，换挡操作过程中，在离合器行程阶段电机的转速不超过设定值。
5.如权利要求4所述电动手动挡车辆换挡控制方法，其特征在于，离合器不同的行程距离，电机的转速的设定值不同。
6.如权利要求4或5所述电动手动挡车辆换挡控制方法，其特征在于，离合器行程越小，电机的转速的设定值越大。
7.一种电动手动挡车辆，其特征在于，它包括电动手动挡车辆模拟熄火单元和电动手动挡车辆换挡控制方法单元，所述电动手动挡车辆模拟熄火单元用于在车辆在启动或换挡时，离合器在行程范围内，检测离合器从动端的摩擦扭矩，当摩擦扭矩的变化量超过设定值时，发出模拟熄火指令；所述电动手动挡车辆换挡控制单元用于在车速不超过设定值，换挡操作过程中，在离合器行程阶段电机的转速不超过设定值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200327 |