CN111739379A - 一种多场景使用的纯电动教练车 - Google Patents

Abstract

一种多场景使用的纯电动教练车，属于纯电动教练车技术领域。本发明包括操纵杆、离合器踏板总成、加速踏板、制动踏板、手刹总成、STV控制器、电机控制器和牵引电机，操纵杆用于变速器换挡，输出驾驶员档位意图信号，离合器踏板总成用于模拟离合器的分离和结合，输出驾驶员踩踏离合器深度信号，加速踏板用于输出驾驶员加速意图信号，制动踏板用于输出驾驶员制动意图信号，手刹总成用于驻车，输出驾驶员驻车意图信号，STV控制器读取档位意图信号、深度信号、加速意图信号、制动意图信号和驻车意图信号，并按照预定的不同使用场景通过电机控制器去控制牵引电机和驻车，营造出和所仿真车辆相同的操作感，达到有效培训学员的目的。

Description

一种多场景使用的纯电动教练车

技术领域

本发明属于纯电动教练车技术领域，具体是涉及一种多场景使用的纯电动教练车。

背景技术

中国已变成汽车制造和汽车销售大国，每年要培训很多获取驾驶执照的学员和重复培训驾驶中违规的学员。教练车是培训中必不可少的教具，而且数量很多。但是，目前的教练车都是传统燃油车，废气排放很严重，不符合国家战略的发展要求。教练车都是在实际路面驾驶的，危险性较大，且一种车只能满足培训一种驾驶技能。而汽车从车型上可分为自动变速箱驾驶和手动变速箱驾驶，从动力上可分为传统燃油车、纯电动车和混合动力车。自动变速箱又可分为AT、AMT、DCT、CVT等。AT、AMT和DCT有多个前进档位，但CVT和纯电动车一般只有一个前进档位。为了让学员学习不同车型的驾驶技巧，培训单位就要购买不同的车型，成本较高。

基于此，需要对现有技术进行改进，本案由此产生。

发明内容

本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种多场景使用的纯电动教练车。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种多场景使用的纯电动教练车，包括操纵杆、离合器踏板总成、加速踏板、制动踏板、手刹总成及依次相连的STV控制器、电机控制器、牵引电机，所述操纵杆、离合器踏板总成、加速踏板、制动踏板和手刹总成均与STV控制器相连，所述操纵杆用于变速器换挡，输出驾驶员档位意图信号，所述离合器踏板总成用于模拟离合器的分离和结合，输出驾驶员踩踏离合器深度信号，所述加速踏板用于输出驾驶员加速意图信号，所述制动踏板用于输出驾驶员制动意图信号，所述手刹总成用于驻车，输出驾驶员驻车意图信号，所述STV控制器读取档位意图信号、深度信号、加速意图信号、制动意图信号、以及驻车意图信号，并按照预定的不同使用场景通过电机控制器去控制牵引电机，营造出和所仿真车辆相同的操作感。

作为优选，所述离合器踏板总成包括踏板、离合器安装板、踏板位置传感器、以及用于模拟离合器拉力的离合器弹簧，所述踏板的一端和离合器安装板的一端铰接，所述离合器弹簧的两端分别与踏板的另一端和离合器安装板的另一端相连，所述踏板位置传感器分别与踏板和离合器安装板相连，用于感应踏板相对于离合器安装板的位移，并根据踏板不同的位移量输出不同的位置信号，所述STV控制器读取位置信号进而模拟离合器的分离和结合。

作为优选，所述手刹总成包括手刹手柄、手刹安装板、手刹位置传感器、以及用于模拟手刹拉力的手刹弹簧，所述手刹手柄的一端和手刹安装板的一端铰接，所述手刹弹簧的两端分别与手刹手柄的另一端和手刹安装板的另一端相连，所述手刹位置传感器分别与手刹手柄和手刹安装板相连，用于感应手刹手柄相对于手刹安装板的位移，并根据手刹手柄不同的位移量输出不同的位置信号，所述STV控制器读取位置信号进而模拟驻车。

作为优选，所述STV控制器包括电源模块、电机驱动模块、主控芯片、信号处理模块、信号采样模块、通讯模块、故障诊断处理模块、以及连接器，所述主控芯片分别与电源模块、电机驱动模块、信号处理模块、通讯模块和故障诊断处理模块相连，所述电源模块分别与通讯模块、电机驱动模块和连接器相连，所述通讯模块和连接器相连，所述电机驱动模块与连接器相连，所述信号采样模块分别与信号处理模块和连接器相连；所述连接器用于与外接的线束连接，所述信号采样模块通过连接器采集信号，并将信号传输给信号处理模块，所述信号处理模块将信号量化、滤波和检测后传输给主控芯片，所述主控芯片根据信号判定驾驶员的意图，并制定电机控制信号，所述通讯模块通过连接器将电机控制信号传输给电机控制器，所述电源模块用于供电给主控芯片和各个模块，所述故障诊断处理模块用于实时诊断和处理故障。

作为优选，教练车还包括位于副驾驶室的紧急制动踏板，所述紧急制动踏板与STV控制器相连，所述紧急制动踏板用于输出教练紧急制动意图信号。

作为优选，教练车还包括扬声器和显示器，所述扬声器和显示器均与STV控制器相连，所述扬声器用于模拟发动机噪声和操作警告，所述显示器用于显示模拟的发动机转速和变速器档位。

作为优选，教练车为静态教练车时，包括操纵杆、离合器踏板总成、加速踏板、制动踏板、手刹总成、STV控制器、以及电机控制器，所述操纵杆、离合器踏板总成、加速踏板、制动踏板、手刹总成和电机控制器均与STV控制器相连，所述STV控制器和电机控制器采用外接的电源供电。

本发明具有的有益效果：本发明以纯电动车取代传统的燃油车来做教练车使用，不会有尾气排放，环保；通过设置STV控制器，STV控制器可以准确读取学员的操作信号，并按照预定的不同使用场景通过电机控制器去控制牵引电机和驻车，营造出和所仿真车辆相同的操作感，可以模拟仿真手动挡车、自动挡车等车辆，从而达到有效培训学员的目的。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明离合器踏板总成的一种结构示意图；

图3是本发明STV控制器的一种结构示意图；

图4是本发明手刹总成的一种结构示意图。

图中：1、操纵杆；2、离合器踏板总成；3、加速踏板；4、制动踏板；5、手刹总成；6、STV控制器；7、电机控制器；8、牵引电机；9、电池；10、踏板；11、离合器安装板；12、踏板位置传感器；13、离合器弹簧；14、电源模块；15、主控芯片；16、信号处理模块；17、信号采样模块；18、通讯模块；19、故障诊断处理模块；20、连接器；21、电机驱动模块；22、紧急制动踏板；23、扬声器；24、显示器；25、手刹手柄；26、手刹安装板；27、手刹位置传感器；28、手刹弹簧。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种多场景使用的纯电动教练车，以纯电动车取代传统燃油车来做教练车使用，它与传统燃油车一样，包含车身、底盘、车内座椅等常规零部件，驾驶室里设有用于学习驾驶的方向盘、操纵杆1、离合器踏板总成2、加速踏板3、制动踏板4、手刹总成5、仪表等常规零部件；由于是纯电动车，还包含有电池9、牵引电机8、电机控制器7、整车控制器等纯电动车的常规零部件，但没有发动机、变速器和离合器；该教练车还包含有一个STV控制器6，如图1所示，所述操纵杆1、离合器踏板总成2、加速踏板3、制动踏板4和手刹总成5均与STV控制器6相连，所述STV控制器6、电机控制器7、牵引电机8和电池9依次相连，所述电池9用于供电给STV控制器6、电机控制器7和牵引电机8，所述操纵杆1用于变速器换挡，输出驾驶员档位意图信号，所述离合器踏板总成2用于模拟离合器的分离和结合，输出驾驶员踩踏离合器深度信号，所述加速踏板3用于输出驾驶员加速意图信号，所述制动踏板4用于输出驾驶员制动意图信号，所述手刹总成5用于驻车，输出驾驶员驻车意图信号，所述STV控制器6读取档位意图信号、深度信号、加速意图信号、制动意图信号、以及驻车意图信号，并按照预定的不同使用场景通过电机控制器7去控制牵引电机8，营造出和所仿真车辆相同的操作感。

由于没有离合器，离合器踏板总成2不是直接控制离合器的分离和结合，而是给学员提供一个踩离合器的环境，并将学员踩离合器深度信号传输给STV控制器6。为了让学员真实地感觉到离合器的分离和结合，如图2所示，所述离合器踏板总成2包括踏板10、离合器安装板11、踏板位置传感器12、以及用于模拟离合器拉力的离合器弹簧13，所述踏板10的一端和离合器安装板11的一端铰接，所述离合器弹簧13的两端分别与踏板10的另一端和离合器安装板11的另一端相连，所述踏板位置传感器12分别与踏板10和离合器安装板11相连，用于感应踏板10相对于离合器安装板11的位移，并根据踏板10不同的位移量输出不同的位置信号，所述STV控制器6读取位置信号进而模拟离合器的分离和结合。

具体为，当学员用脚用力踩踏板10时，踩的力克服离合器弹簧13阻力使踏板10向下移动，踏板位置传感器12感应踏板10向下移动的位移量，并输出相应的位置信号，踏板10向下移动的位移量不同，则踏板位置传感器12输出不同的位置信号；当学员轻微松开踏板10时；离合器弹簧13阻力克服踩的力使踏板10向上移动，踏板位置传感器12感应踏板10向上移动的位移量，并输出相应的位置信号，踏板10向上移动的位移量不同，则踏板位置传感器12输出不同的位置信号；当学员松脚时，踏板10恢复到初始位置。如果向下踩踏板10是对应离合器的分离，那么松开踏板10就是对应离合器的结合，离合器弹簧13阻力的大小与用于分离离合器的拉力的大小相对应。学员通过向下踩踏板10的程度、松开踏板10的程度来感觉离合器的分离和结合。

上述教练车可以使用传统的拉索式手刹机构抱住轮毂，也可以使用更现代的电子驻车系统(EPB)，为了使学员在配备EPB的电动车上学习拉索式驻车方法，那么手刹总成就可以发挥作用。如图4所示，所述手刹总成包括手刹手柄25、手刹安装板26、手刹位置传感器27、以及用于模拟手刹拉力的手刹弹簧28，所述手刹手柄25的一端和手刹安装板26的一端铰接，所述手刹弹簧28的两端分别与手刹手柄25的另一端和手刹安装板26的另一端相连，所述手刹位置传感器27分别与手刹手柄25和手刹安装板26相连，用于感应手刹手柄25相对于手刹安装板26的位移，并根据手刹手柄25不同的位移量输出不同的位置信号，所述STV控制器读取位置信号进而模拟驻车。

当学员拉起手刹手柄25，手刹总成并没有去抱住轮毂，而是由手刹位置传感器27感应手刹手柄25的位置，并输出相应的位置信号给STV控制器，STV控制器再发送信号给EPB来模拟进行手动驻车。当学员放下手刹手柄25，手刹总成并没有去放开拉索，而是由手刹位置传感器27感应手刹手柄25的位置，并输出相应的位置信号给STV控制器，STV控制器再发送信号给EPB来模拟进行手动取消驻车。手刹弹簧28的弹簧力用于模拟拉索式驻车系统的拉力。

由于没有变速器，操纵杆1不是直接控制变速器的档位，而是给学员提供一个操作换挡的机会，并将学员换挡意图信号传输给STV控制器6，STV控制器6读取换挡意图信号进而模拟变速器换挡，使学员真实地感觉到变速器换挡。

上述教练车还包括紧急制动踏板22、扬声器23、以及显示器24，所述紧急制动踏板22、扬声器23和显示器24均与STV控制器6相连，所述紧急制动踏板22位于副驾驶室内，所述紧急制动踏板22用于输出教练紧急制动意图信号，并将紧急制动意图信号传输至STV控制器6和整车控制器进行紧急制动，防止在学员误操作的情况下发生意外；所述扬声器23用于模拟发动机噪声和操作警告，所述显示器24用于显示模拟的发动机的转速和变速器档位，营造出和所仿真的车辆相同的操作感。

所述STV控制器6的作用为：读取操纵杆1的档位意图信号、离合器踏板总成2的深度信号、加速踏板3的加速意图信号、制动踏板4的制动意图信号、手刹总成5的驻车意图信号、紧急制动踏板22的紧急制动意图信号、车速、牵引电机8的转速等信号，控制牵引电机8的正转、反转、转速等。如图3所示，所述STV控制器6包括电源模块14、电机驱动模块21、主控芯片15、信号处理模块16、信号采样模块17、通讯模块18、故障诊断处理模块19、以及连接器20，所述主控芯片15分别与电源模块14、电机驱动模块21、信号处理模块16、通讯模块18和故障诊断处理模块19相连，所述电源模块14分别与通讯模块18、电机驱动模块21和连接器20相连，所述通讯模块18和连接器20相连，所述电机驱动模块21与连接器20相连，所述信号采样模块17分别与信号处理模块16和连接器20相连。

所述连接器20用于与外接的线束连接，所述信号采样模块17通过连接器20采集信号，并将采集到的信号传输给信号处理模块16，所述信号处理模块16将该信号量化、滤波和检测后传输给主控芯片15，供主控芯片15使用，所述主控芯片15根据信号判定学员的意图，并制定电机驱动模块21如何控制牵引电机8正转、反转、转速的电机控制信号和驻车，所述通讯模块18通过连接器20将电机控制信号传输给电机控制器7和整车控制器，所述电源模块14用于供电给主控芯片15和各个模块，所述故障诊断处理模块19用于实时诊断和处理故障。

学员在驾驶上述教练车时，通常会有如下情况：

通电并启动发动机，如果没有踩离合器踏板总成2、操纵杆1不在空挡、没有踩制动踏板4，则不能启动，牵引电机8不转，显示器24显示发动机的速度为零。

发动机启动时，如果踩离合器踏板总成2、操纵杆1在空挡、踩制动踏板4，则发动机能启动，虽然牵引电机8不转，但显示器24显示发动机怠速，启动成功。

如果不挂档而踩加速踏板3，牵引电机8不转，但显示器24显示发动机飙升高速。

如果不踩离合器踏板总成2，则挂不上档。

如果挂好档但离合器踏板总成2松得太快，加速踏板3没有跟上，则可能导致牵引电机8停转，相当于发动机熄火，发动机转速为零；如果离合器踏板总成2松得太慢，加速踏板3超前，则可能出现溜坡，发动机转速飙升。

起步时，STV控制器6根据学员挂的档位、加速踏板3的位置和逐渐松开离合器踏板总成2的位置来模拟离合器逐渐结合，牵引电机8逐渐增速，车辆开始移动。此时，如果手刹总成5没有松开，则车速会受到影响。

制动时，要配合踩离合器踏板总成2的时间和速度、及制动踏板4的位置来进行仿真，在低档时，如果没有松开离合器踏板总成2，则可能熄火。

模拟手动档车时，换挡时要先踩离合器踏板总成2再进行换挡，松离合器踏板总成2后继续驾驶；松离合器踏板总成2过快或过慢，会产生震动进行提醒；显示器24显示不同档位下发动机的转度，而不是牵引电机8的转速，扬声器23模拟发动机高速下的噪声。

模拟自动档车时，升档和降档自动进行，显示器24显示不同档位下发动机的转速。

模拟CVT或无档位的纯电动车时，无档位变化，显示器24显示对应发动机的转速或直接显示牵引电机8的转速。

倒档时，牵引电机8反转。

紧急制动踏板22设置在副驾驶室内，可供教练在紧急情况下制动车辆，防止在学员误操作的情况下发生意外。STV控制器6和整车控制器优先响应教练的刹车。在教练紧急干预踩紧急制动踏板22的情况下，车辆进行制动，牵引电机8可处于能量回收工况。

当学员驾驶操作不正确时，扬声器23发出响声进行提醒。

当出现故障时，STV控制器6根据故障的严重程度决定不同的处理方式，如单纯亮灯警告、跛行回家、停车待修，显示器24显示对应的故障码。

上述教练车也可以用作静态教练车，即为仿真汽车驾驶模拟器，车辆的前方通过播放路面视频来模拟道路，牵引电机8不发生转动，发动机的转速和车速都是模拟值，路面的图像根据车速进行移动。静态教练车安全，不会有车祸发生，且节能，但学员的体验感稍差，可作为学员前期学习操作使用。如果只是纯粹作为静态教练车长期使用，可将图1中的电池9和牵引电机8省去，但STV控制器6必须存在，STV控制器6用于营造出和所仿真车辆相同的操作感。市电降压整流成直流12V后供电给车上各个控制器。静态教练车也可以不具备轮胎、安全气囊等，这样教练车的造价更低，培训费用更低，效率更高。

综上所述，本发明以纯电动车取代传统的燃油车来做教练车使用，不会有尾气排放，环保；通过设置STV控制器，STV控制器可以准确读取学员的操作信号，并按照预定的不同使用场景通过电机控制器去控制牵引电机和驻车，营造出和所仿真车辆相同的操作感，可以模拟仿真手动挡车、自动挡车等车辆，从而达到有效培训学员的目的。

以上对本发明所提供的一种多场景使用的纯电动教练车进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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。

Claims (7)

1.一种多场景使用的纯电动教练车，其特征在于，包括操纵杆、离合器踏板总成、加速踏板、制动踏板、手刹总成及依次相连的STV控制器、电机控制器、牵引电机，所述操纵杆、离合器踏板总成、加速踏板、制动踏板和手刹总成均与STV控制器相连，所述操纵杆用于变速器换挡，输出驾驶员档位意图信号，所述离合器踏板总成用于模拟离合器的分离和结合，输出驾驶员踩踏离合器深度信号，所述加速踏板用于输出驾驶员加速意图信号，所述制动踏板用于输出驾驶员制动意图信号，所述手刹总成用于驻车，输出驾驶员驻车意图信号，所述STV控制器读取档位意图信号、深度信号、加速意图信号、制动意图信号、以及驻车意图信号，并按照预定的不同使用场景通过电机控制器去控制牵引电机，营造出和所仿真车辆相同的操作感。

2.根据权利要求1所述一种多场景使用的纯电动教练车，其特征在于，所述离合器踏板总成包括踏板、离合器安装板、踏板位置传感器、以及用于模拟离合器拉力的离合器弹簧，所述踏板的一端和离合器安装板的一端铰接，所述离合器弹簧的两端分别与踏板的另一端和离合器安装板的另一端相连，所述踏板位置传感器分别与踏板和离合器安装板相连，用于感应踏板相对于离合器安装板的位移，并根据踏板不同的位移量输出不同的位置信号，所述STV控制器读取位置信号进而模拟离合器的分离和结合。

3.根据权利要求1所述一种多场景使用的纯电动教练车，其特征在于，所述手刹总成包括手刹手柄、手刹安装板、手刹位置传感器、以及用于模拟手刹拉力的手刹弹簧，所述手刹手柄的一端和手刹安装板的一端铰接，所述手刹弹簧的两端分别与手刹手柄的另一端和手刹安装板的另一端相连，所述手刹位置传感器分别与手刹手柄和手刹安装板相连，用于感应手刹手柄相对于手刹安装板的位移，并根据手刹手柄不同的位移量输出不同的位置信号，所述STV控制器读取位置信号进而模拟驻车。

4.根据权利要求1所述一种多场景使用的纯电动教练车，其特征在于，所述STV控制器包括电源模块、电机驱动模块、主控芯片、信号处理模块、信号采样模块、通讯模块、故障诊断处理模块、以及连接器，所述主控芯片分别与电源模块、电机驱动模块、信号处理模块、通讯模块和故障诊断处理模块相连，所述电源模块分别与通讯模块、电机驱动模块和连接器相连，所述通讯模块和连接器相连，所述电机驱动模块与连接器相连，所述信号采样模块分别与信号处理模块和连接器相连；所述连接器用于与外接的线束连接，所述信号采样模块通过连接器采集信号，并将信号传输给信号处理模块，所述信号处理模块将信号量化、滤波和检测后传输给主控芯片，所述主控芯片根据信号判定驾驶员的意图，并制定电机控制信号，所述通讯模块通过连接器将电机控制信号传输给电机控制器，所述电源模块用于供电给主控芯片和各个模块，所述故障诊断处理模块用于实时诊断和处理故障。

5.根据权利要求1所述一种多场景使用的纯电动教练车，其特征在于，还包括位于副驾驶室的紧急制动踏板，所述紧急制动踏板与STV控制器相连，所述紧急制动踏板用于输出教练紧急制动意图信号。

6.根据权利要求1所述一种多场景使用的纯电动教练车，其特征在于，还包括扬声器和显示器，所述扬声器和显示器均与STV控制器相连，所述扬声器用于模拟发动机噪声和操作警告，所述显示器用于显示模拟的发动机转速和变速器档位。

7.根据权利要求1所述一种多场景使用的纯电动教练车，其特征在于，教练车为静态教练车时，包括操纵杆、离合器踏板总成、加速踏板、制动踏板、手刹总成、STV控制器、以及电机控制器，所述操纵杆、离合器踏板总成、加速踏板、制动踏板、手刹总成和电机控制器均与STV控制器相连，所述STV控制器和电机控制器采用外接的电源供电。

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