CN114248633A - 用于在电动车辆中实现虚拟内燃机振动的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在电动车辆中实现虚拟内燃机振动的方法，包括：收集用于确定转矩指令并实现虚拟内燃机振动的操作变量信息，基于所收集的操作变量信息确定虚拟内燃机振动特性，确定具有所确定的虚拟内燃机振动特性的振动转矩指令，基于由所收集的操作变量信息和预设的齿隙发生区域信息确定的基本电动机转矩指令，通过校正振动转矩指令的所确定的虚拟内燃机振动特性和/或振动转矩指令的值来校正振动转矩指令，使用基本电动机转矩指令和校正后的振动转矩指令确定最终电动机转矩指令。

Description

用于在电动车辆中实现虚拟内燃机振动的方法
技术领域
本公开涉及一种用于在电动车辆中实现虚拟内燃机振动的方法。
背景技术
众所周知，电动车辆(EV)是使用电动机行驶的车辆。电动车辆的驱动系统包括：电池，被配置成提供用于驱动电动机的电力；逆变器，连接到该电池并被配置成驱动并控制该电动机，该电动机连接到该电池以通过作为车辆驱动源的逆变器进行充电和放电；以及减速器，被配置成减小该电动机的旋转作用力并且将该旋转作用力传递到驱动轮。
在这里，逆变器的作用是将电池提供的直流电(DC)转换成交流电(AC)以便在电动机驱动时通过电缆将交流电施加到电动机，并且将电动机产生的交流电转换成直流电并然后将直流电提供给电池以便在电动机再生时对电池充电。
不同于传统内燃机车辆，通常的电动车辆不使用多级变速器，而是，在电动机和驱动轮之间布置使用固定传动比的减速器。这是因为与内燃机(ICE)不同，该内燃机(ICE)仅可以在具有宽的能量效率分布范围的区域中提供高转矩并且可以根据工作点提供高转速，电动机在工作点之间具有相对小的低效率差并且可以仅以单个电动机的特性实现高转矩和低转速。
此外，安装有用于内燃机的传统驱动系统的车辆需要诸如变矩器或离合器的振荡机构，这是因为内燃机不能以低速驱动的特性，但由于用于电动车辆的驱动系统具有电动机容易以低速驱动的特性，因此振荡机构可以被忽略。由于机械差异，电动车辆可以没有由换档引起的操作性中断，并提供不同于内燃机车辆的软操作性。
此外，安装有用于内燃机的传统驱动系统的车辆中的主要振动源是发动机(内燃机)。在起动状态下由发动机的周期性爆发力产生的振动通过驱动系统、支座等传递给车身和乘客。振动常常被认为是需要被阻尼的消极因素。在这方面，将发动机替换为电动机的电动车辆没有振动源，使得在考虑到乘坐舒适性的改善时，电动车辆与内燃机车辆相比是有利的。
然而，没有发动机传递的振动可能会使追求驾驶乐趣的驾驶员感到无聊。特别地，在具有以高性能为目标的特性的电动车辆中，存在必须提供苛刻和颤抖的感觉、而不仅仅是柔和的感觉的情况。然而，在传统的电动机控制方法中，电动车辆没有充分地向驾驶员提供该情绪因素。
同时，通常的电动车辆在实现虚拟内燃机(发动机)振动方面存在很大困难，这是由驱动系统的减速器等产生的齿隙(backlash)的冲击。当电动机产生转矩时，转矩方向需要在驱动和再生之间切换，并且如果由于啮合的齿轮之间的公差而使齿轮从一个方向移动到另一个方向，则在齿轮的齿之间发生碰撞。当这种现象周期性地发生时，特别是与共振循环相结合时，随着疲劳程度的累积，驱动系统可能会瞬间损坏。
因此，需要一种控制技术，该控制技术能够如同在内燃机车辆中那样虚拟地产生内燃机(发动机)振动，同时解决驱动系统的齿隙问题。
在本背景部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开的背景的理解因此它可以包含不形成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开涉及一种用于在电动车辆中实现虚拟内燃机振动的方法。具体实施例涉及一种方法，该方法能够虚拟地产生如同在内燃机车辆中那样的内燃机(发动机)振动，同时解决电动车辆中的驱动系统齿隙问题。
本公开的一个实施例提供了一种能够在电动车辆中虚拟地产生如同在内燃机车辆中那样的内燃机(发动机)振动的方法。
此外，本公开的另一实施例防止当在电动车辆中实现虚拟内燃机振动时驱动系统的齿隙的产生和冲击，从而确保了驱动系统的耐久性。
本公开的实施例不限于前述实施例，并且本公开所属领域的技术人员(这里在后面，称为“本领域技术人员”)可以从以下描述中清楚地理解未提及的其它实施例。
本公开的示例性实施例提供了一种用于在电动车辆中实现虚拟内燃机振动的方法，该方法包括：通过控制单元收集用于在电动车辆行驶时确定转矩指令并实现虚拟内燃机振动的操作变量信息；通过控制单元确定基于所收集的操作变量信息的虚拟内燃机振动特性；通过控制单元确定具有所确定的虚拟内燃机振动特性的振动转矩指令；通过控制单元基于由操作变量信息和预设的齿隙发生区域信息确定的基本电动机转矩指令，校正振动转矩指令的振动特性和振动转矩指令的值中的一个或两个；通过控制单元使用基本电动机转矩指令以及校正后的振动转矩指令确定最终电动机转矩指令，并且根据所确定的最终电动机转矩指令控制车辆驱动电动机的操作。
因此，根据本公开的实施例的用于在电动车辆中实现虚拟内燃机振动的方法可以在电动车辆中虚拟地和逼真地产生如同在内燃机车辆中那样的内燃机(发动机)振动，从而向驾驶员提供不同的操作灵敏度。此外，当在电动车辆中实施虚拟内燃机振动时，可以防止驱动系统的齿隙的产生和冲击，从而确保驱动系统的耐久性。
应当理解，这里使用的术语“车辆的”或“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括通常的机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUVs)的乘用车、公共车辆、卡车、各种商用车、水运工具包括各种船和舰、飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，源自石油以外的资源的燃料)。如本文所述，混合动力车辆是具有两个或更多动力源的车辆，例如汽油动力车辆和电动动力车辆。
下文讨论本公开的上述和其它特征。
附图说明
现在将参照附图中所示的某些示例性示例详细描述本公开的上述和其它特征，附图在下文中仅作为说明给出，因此不限制本公开，其中：
图1是示出根据本公开的实施例用于使用虚拟发动机模型实现虚拟发动机振动的方法的框图；
图2是示出根据本公开的示例性实施例的用于执行实现虚拟发动机振动的处理的设备的配置的框图；
图3是示出根据本公开的示例性实施例的实现虚拟发动机振动的处理的流程图；
图4是示出根据本公开的示例性实施例的执行振动幅度校正的示例的示图；
图5是示出根据本公开的示例性实施例的执行用于防止齿隙的冲击的振动偏移校正的示例的示图；以及
图6是示出了根据本公开的示例性实施例的叠加和应用振动幅度校正和振动偏移校正的示例的示图。
应当理解，附图不必是按比例的，附图呈现了说明本公开的基本原理的各种优选特征的略微简化的表示。如本文所公开的本公开的实施例的特定设计特征(包括例如特定尺寸、定向、位置以及形状)将由特定预期应用和使用环境分段确定。
在附图中，附图标记贯彻在绘制的多个附图中表示本公开的实施例的相同或等价部分。
具体实施方式
在本公开的示例性实施例中公开的特定结构到功能描述仅为了描述根据本公开的概念的示例性实施例的目的而示出，并且根据本公开的概念的示例性实施例可以以各种形式实施。此外，不应解释为本公开限于在本说明书中描述的示例性实施例，并且应理解本公开包括在本公开的精神或技术范围中包括的所有改变、等同物或替换。
同时，本公开中的术语如第一和/或第二可以用于描述各种组件，但组件不应限于这些术语。术语仅用于将一个部件与另一部件区分的目的，并且例如，在不脱离根据本公开的概念的范围的情况下，第一部件可以被命名为第二部件，并且类似地，第二部件也可以被命名为第一部件。
当一个部件被称为“连接”或“耦合”到另一个部件时，该部件可以直接连接或耦合到另一个部件，但应当理解的是其他部件也可以存在于这些部件之间。另一方面，当一个部件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个部件时，应理解在部件之间不存在其他部件。其他描述部件之间关系的表述，即“...之间”和“紧接...之间”或“相邻”和“直接相邻”，也应以同样的方式解释。
在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的部件。同时，本说明书中使用的术语用于描述示例性实施例，并且不限制本公开。在本说明书中，单数形式也包括复数形式，除非上下文特别提及。说明书中使用的术语“包含”和/或“包括”是指所述组件、步骤、操作和/或元件不排除存在或添加一个或多个其它组件、步骤、操作和/或元件。
在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。
本公开的实施例涉及一种能够使用电动车辆中的驱动电动机逼真地产生虚拟内燃机(发动机)振动的方法。具体实施例涉及一种即使在实现虚拟内燃机振动的同时也能够防止驱动系统中的齿隙的产生和冲击的方法。
为此，本公开的实施例通过不具有内燃机(发动机)的电动车辆中的驱动电动机产生用于模拟内燃机车辆中的振动特性的转矩，从而实现虚拟内燃机振动，并且同时调节振动转矩指令的振幅(幅度)和值，从而缓解齿隙的冲击。
图1示出了根据本公开的实施例的使用虚拟发动机模型实现内燃机(发动机)振动的原理和方法。在以下描述中，用于实现虚拟内燃机振动的电动机是连接到驱动轮以驱动车辆的驱动电动机。此外，本领域技术人员将能够理解，在以下描述中内燃机和发动机被用作具有相同含义。
本公开的实施例可以在电动车辆行驶时实时收集用于实现虚拟内燃机振动的电动车辆中的实际操作变量信息，并且基于实际操作变量信息确定内燃机车辆中具有虚拟振动特性的振动转矩指令。可替换地，本公开的实施例可基于所收集的实际操作变量信息确定虚拟内燃机(发动机)模型中的虚拟状态变量信息，并然后确定具有待由所确定的虚拟状态变量信息实现的内燃机车辆中的振动特性的振动转矩指令。可替换地，本公开的实施例可以使用实际操作变量信息和虚拟状态变量信息两者来确定振动转矩指令。
这里，操作变量信息是关于电动车辆拥有的实际系统的信息，并且可以是电动车辆中的实时车辆操作信息。此外，车辆操作信息可以包括实际电动车辆中的驾驶员输入信息和操作状态信息。
车辆操作信息可以是由传感器检测并通过车辆网络输入的传感器检测信息、根据本公开的实施例由控制单元自身确定的信息、或者根据本公开的实施例通过车辆网络从车辆内的另一控制单元输入到控制单元的信息。
具体地，操作变量信息的驾驶员输入信息可以是驾驶员踏板输入值，并且驾驶员踏板输入值可以是加速踏板输入值(APS值)和制动踏板输入值(BPS值)。这里，加速踏板输入值由驾驶员的加速踏板操作生成，并且如后所述，可以是由加速踏板检测单元(APS)检测的信息。此外，制动踏板输入值由驾驶员的制动踏板操作生成，并且如后所述，可以是由制动踏板检测单元(BPS)检测的信息。
操作变量信息的操作状态信息可以包括电动机转矩和驱动系统速度。这里，电动机转矩可以是由控制单元基于车辆收集的车辆操作信息而确定的电动机转矩指令。更具体地，如后文所述，电动机转矩可以是由基本转矩指令生成单元(图2中的附图标记“21”)确定并生成的基本电动机转矩指令。
基本电动机转矩指令可以通过操作变量信息确定，并且确定和生成用于控制电动车辆中的驱动电动机的转矩输出的基本电动机转矩指令的方法和过程的详细描述将被省略，因为它们是本领域已知的技术内容。
驱动系统速度可以包括电动机速度，并且电动机速度是由速度检测单元测量的实际电动机速度。这里，如后所述，速度检测单元可以是安装在驱动电动机上的旋转变压器。此外，驱动系统速度可以包括驱动轮的轮速度，并且此时，速度检测单元可以是安装在驱动轮上的轮速度传感器。此外，驱动系统速度还可以包括驱动轴转速。如上所述，根据本公开的实施例的驱动系统速度可以被定义为在包括电动机、减速器、驱动轴以及驱动轮的车辆驱动系统的任何位置处的转速。
此外，根据本公开的示例性实施例，振动转矩指令可以由实际操作变量的函数确定，振动转矩指令可以由内燃机中的虚拟状态变量的函数确定，该虚拟状态变量由实际操作变量的值确定，或者振动转矩指令也可以由实际操作变量和虚拟状态变量的函数确定。
根据本公开的示例性实施例，预设的虚拟内燃机模型可以被用于从电动车辆中的实际操作变量的值获取内燃机中的虚拟状态变量的值。
根据本公开的示例性实施例，如果要使用包括虚拟发动机和虚拟变速器的虚拟内燃机模型，虚拟发动机速度成为虚拟变速器的输入速度。虚拟发动机速度可以通过速度检测单元检测的实际驱动系统速度的可变倍数值来计算，其中驱动系统速度可以是电动机速度。此时，为了计算虚拟发动机速度，由电动机速度乘以的系数的值可以是由虚拟变速器、传动比模型以及虚拟当前档位确定的值。
已知一种用于产生电动车辆的虚拟换档感的控制方法，以在没有多级变速器的电动车辆中通过驱动电动机的转矩控制来产生和实现多级换档感。此外，已知虚拟发动机速度被用作在电动车辆中生成虚拟换档感的控制处理中产生和实现多级换档感所必需的虚拟状态变量之一。
如上所述，虚拟发动机速度，其作为用于产生和实现多级换档感的虚拟状态变量之一，可以用作用于实现根据本公开的实施例的虚拟内燃机振动的虚拟状态变量。根据本公开的示例性实施例，虚拟振动控制单元可以使用虚拟车速和虚拟当前档位的传动比信息来确定虚拟发动机速度。
这里，使用作为实际操作变量之一的实际电动机速度以及虚拟最终减速传动比，虚拟车速可以被计算为与实际电动机速度直接成正比的值，其中虚拟最终减速传动比是虚拟振动控制单元中的预设值。根据本公开的示例性实施例，虚拟车速可以使用在车辆行驶时测量的实际电动机速度和虚拟最终减速传动比来计算，并且可以通过虚拟车速实时计算虚拟发动机速度。
此时，虚拟发动机速度可以通过将虚拟车速乘以虚拟当前档位的虚拟传动比所获得的值来获得，或者虚拟发动机速度也可以通过将驱动系统速度(例如电动机速度)乘以虚拟当前档位的虚拟传动比所获得的值来获得。
此外，虚拟当前档位可以根据虚拟振动控制单元中的预设换档计划图，从虚拟车速和加速踏板输入值(APS值)来确定。如上所述，当确定了虚拟当前档位时，可以使用对应于档位的虚拟传动比、虚拟车速或电动机速度来实时计算虚拟发动机速度。
如上所述，使用操作变量作为虚拟内燃机(发动机)模型中的输入而确定的虚拟状态变量，用于单独地、或与该操作变量一起确定振动转矩指令，并且在生成振动转矩指令时，在虚拟振动特性确定之后，用于缓解齿隙的最终振动转矩指令通过稍后将描述的诸如振动幅度校正和振动偏移校正的处理来确定。这里，虚拟振动特性可以包括振动频率和振动幅度(振幅)。
接着，在将如上所述确定的振动转矩指令与原始电动机转矩指令相加之后，通过根据相加的最终电动机转矩指令控制电动机的操作，由电动机产生转矩。因此，结果是，可以产生诸如实际的内燃机振动的虚拟振动。此时，在预期发生齿隙的冲击的定时点处校正振动转矩分量的振幅和值，使得不发生齿隙的冲击。即，如后所述，校正振动转矩分量的幅度的振动幅度校正和对振动转矩分量的值进行偏移和校正的振动偏移校正可以被执行。
根据本公开的示例性实施例，振动转矩指令成为用于防止齿隙以及实现虚拟内燃机振动的校正转矩指令。此外，原始电动机转矩指令是与根据驾驶员的操作输入值确定的驾驶员请求转矩相对应的指令，即基本电动机转矩指令，并且成为校正前的电动机转矩指令。此外，根据本公开的实施例，原始电动机转矩指令的校正可以意味着原始电动机转矩指令和振动转矩指令的和。此时，求和后的最终电动机转矩指令成为校正后的电动机转矩指令。
在下文中，将参照以下附图更详细地描述根据本公开的示例性实施例的用于实现虚拟振动的方法。
图2是示出根据本公开的示例性实施例的用于执行实现虚拟内燃机(发动机)振动的处理的设备的配置的框图，并且图3是示出根据本公开的示例性实施例的实现虚拟内燃机(发动机)振动的处理的流程图。
如图2所示，根据本公开的示例性实施例的用于执行实现虚拟内燃机振动的处理的设备被配置为包括：操作信息检测单元12，操作信息检测单元12被配置为检测车辆操作信息(操作变量信息)；第一控制单元20，被配置为基于由操作信息检测单元12检测到的车辆操作信息生成并输出转矩指令；以及第二控制单元30，被配置为根据由第一控制单元20输出的转矩指令来控制驱动装置41的操作。
此外，根据本公开的实施例的用于执行实现虚拟内燃机振动的处理的设备还可以包括接口单元11，该接口单元11被设置成使得驾驶员可以选择性地输入虚拟内燃机振动实现功能的开启和断开中的一个。
虽然通过将控制对象分类为第一控制单元20和第二控制单元30来进行以下描述，但是根据本公开的实施例的用于实现车辆的虚拟内燃机振动的控制处理和行驶控制处理也可以由一个集成控制元件、而不是多个控制单元来执行。
多个控制单元和一个集成控制元件可被选择性地称为控制单元，并且下面将描述的用于实现根据本公开的实施例的虚拟内燃机振动的控制处理可由该控制单元执行。例如，在稍后将描述的示例性实施例的配置中，控制单元可以统称为第一控制单元20和第二控制单元30两者。
只要接口单元11是驾驶员可以通过其来操作车辆中虚拟内燃机振动实现功能的开启(ON)和断开(OFF)的装置，则接口单元11是可用的。作为示例，除了诸如车辆中提供的按钮或开关的操作装置之外，接口单元11还可以是音视频导航(ANV)系统、触摸屏等的输入装置。
接口单元11可以连接到第一控制单元20，更具体地，第一控制单元20也可以分别连接到稍后将描述的虚拟振动控制单元22。因此，当驾驶员通过接口单元11执行开启和断开操作时，开启信号或断开信号可以从接口单元11输入到第一控制单元20的虚拟振动控制单元22。结果，第一控制单元20的虚拟振动控制单元22可以识别驾驶员对虚拟内燃机振动实现功能的开启或断开操作状态(参见图3中的步骤S1)。
根据本公开的实施例，在车辆行驶时仅在驾驶员通过接口单元11输入开启的情况下的虚拟内燃机振动实现功能才被执行。此外，当接口单元11是设置在车辆内的车辆输入装置时，作为接口单元11的另一个示例，驾驶员也可以通过移动装置执行虚拟内燃机振动实现功能的开启和断开操作。移动装置需要通信地连接到车载装置，例如，第一控制单元20，并且为此，使用了用于移动装置和第一控制单元20之间的通信连接的输入/输出通信接口。
操作信息检测单元12是被配置为检测执行虚拟内燃机振动实现功能所必需的车辆操作信息(操作变量信息)和生成车辆中的基本电动机转矩指令所必需的车辆操作信息(操作变量信息)的配置单元。根据本公开的示例性实施例，操作信息检测单元12可包括：加速踏板检测单元，被配置为根据驾驶员的加速踏板操作来检测加速踏板输入信息(加速踏板输入值)；制动踏板检测单元，被配置为根据驾驶员的制动踏板操作来检测制动踏板输入信息(制动踏板输入值)；以及速度检测单元，被配置为检测车辆驱动系统的速度。
这里，加速踏板检测单元可以是通常的加速位置传感器(APS)，其安装在加速踏板上以根据驾驶员的加速踏板操作状态输出电信号。制动踏板检测单元可以是通常的制动踏板传感器(BPS)，其安装在制动踏板上以根据驾驶员的制动踏板操作状态来输出电信号。
速度检测单元获取车辆驱动系统的速度信息，其中车辆驱动系统的速度信息可以包括电动机速度，即驱动电动机41的转速。此时，速度检测单元可以是安装在驱动电动机41上的旋转变压器。可替换地，车辆驱动系统的速度信息可以包括驱动轮43的转速(驱动轮速度)，并且此时，速度检测单元可以是安装在驱动轮43上的轮速度传感器。可替换地，车辆驱动系统的转速信息可以包括驱动轴的转速(驱动轴速度)，并且此时，速度检测单元可以是能够检测驱动轴的转速的传感器。
此外，第一控制单元20包括：基本转矩指令生成单元21，被配置为从车辆操作信息确定并生成基本电动机转矩指令；虚拟振动控制单元22，被配置为确定并生成校正转矩指令(即，振动转矩指令)，该校正转矩指令用于使用实际操作变量和虚拟状态变量中的一个或两个来生成并实现用于实现虚拟内燃机振动的电动机振动；以及最终转矩指令生成单元23，被配置为通过将利用校正转矩指令校正基本电动机转矩指令来生成校正后的最终电动机转矩指令。
基本电动机转矩指令是基于在通常的电动车辆行驶期间收集的车辆操作信息而确定并生成的电动机转矩指令，并且基本转矩指令生成单元21可以是车辆控制单元(VCU)，其被配置为基于通常的电动车辆或其一部分中的车辆操作信息生成电动机转矩指令。
此外，虚拟振动控制单元22是被配置为确定、生成并输出振动转矩指令的新配置单元，该振动转矩指令是根据本公开的实施例的仅用于与基本电动机转矩指令分开地实现虚拟内燃机振动的校正转矩指令，并且虚拟振动控制单元22可以被添加为车辆控制单元内的车辆控制单元的一部分，或者被设置为与车辆控制单元分开的控制元件。
根据本公开的示例性实施例，虚拟振动控制单元22是被配置为执行用于实现虚拟内燃机振动的整体控制的控制元件，并且在基于实际操作变量的同时获取电动车辆中的实际操作变量(驱动系统速度等)来获取内燃机中的虚拟状态变量信息(虚拟内燃机模型)(参见图3中的步骤S2)。
此外，虚拟振动控制单元22使用实际操作变量和虚拟状态变量中的一个或两个来确定虚拟振动特性(参见图3中的步骤S3)，并且从所确定的虚拟振动特性信息来确定并生成用于实现虚拟内燃机振动和缓解齿隙的最终校正转矩指令(振动转矩指令)(参见图3中的步骤S4)。
从基本转矩指令生成单元21输入的基本电动机转矩指令被通过虚拟振动控制单元22输入的校正转矩指令校正，并且最终转矩指令生成单元23可以通过将基本电动机转矩指令与作为校正转矩指令的振动转矩指令求和来计算最终电动机转矩指令。
第二控制单元30是被配置为接收由第一控制单元20发送的转矩指令(即由第一控制单元20的最终转矩指令生成单元23确定的最终电动机转矩指令)以控制驱动装置41的操作的控制单元。这里，驱动装置41是连接到驱动轮43以驱动车辆的驱动电动机41。此时，第二控制单元30可以是公知的电动机控制单元(MCU)，MCU被配置为通过通常的电动车辆中的逆变器来驱动该驱动电动机41并且控制驱动电动机41的驱动。
根据本公开的示例性实施例，用于实现虚拟内燃机振动的振动转矩指令向作为驱动装置41的电动机的转矩赋予虚拟内燃机振动，并且产生与虚拟振动特性匹配的电动机转矩的非常小的颤动。振动转矩指令可以具有以预定频率(或周期)和振幅(振动幅度)的波形波动的指令值。即，振动转矩指令可以具有与虚拟振动特性互锁的指令值，并且例如，具有与虚拟振动特性当中的振动频率(或周期)和振幅(振动幅度)相对应的指令值。
根据本公开的示例性实施例，如图2所示，由作为驱动装置41的电动机输出的转矩和旋转力被减速器42减小、并然后被传递给驱动轮43，并且当根据由振动转矩指令校正的最终电动机转矩指令来控制电动机41的驱动时，添加了虚拟内燃机振动的电动机转矩被输出。
图3示出了当在步骤S4中振动转矩指令被校正并且通过根据校正后的振动转矩指令校正基本电动机转矩指令来确定最终电动机转矩指令时，在步骤S5中确认电动机状态是否为正常操作状态，在步骤S6中确认齿轮紧固状态，并然后在步骤S7中根据最终电动机转矩指令控制电动机41的驱动，从而产生振动效果。
同时，如上所述，第一控制单元20的虚拟振动控制单元22可以使用实际操作变量和虚拟状态变量来确定虚拟振动特性，并且可以基于电动机转矩和电动机速度来确定虚拟振动特性，并且例如可以从确定的虚拟振动特性来确定用于实现虚拟内燃机振动的振动转矩指令。此外，虚拟振动控制单元22可以基于车辆操作信息校正由虚拟振动特性确定的振动转矩指令，以便确定最终的振动转矩指令。根据本公开的示例性实施例，振动转矩指令的校正可以是振动幅度校正、振动偏移校正、或振动幅度和振动偏移的同时校正。这里，振动幅度是指振动转矩分量的振幅，并且振动偏移校正是指对振动转矩分量的值进行偏移和校正。
图4是用于解释根据本公开的示例性实施例的振动幅度校正的图，以及示出基于电动机转矩和电动机速度校正振动转矩指令的示例的图。根据本公开的示例性实施例，用于确定虚拟振动特性的电动机转矩可以是电动机转矩指令，并且电动机转矩指令可以是由基本转矩指令生成单元21实时确定的基本电动机转矩指令。
由于齿轮齿隙引起的冲击可以发生在包括减速器42的驱动系统中在电动机转矩的方向被切换时的定时点处，并且此时，如图4所示，齿隙发生区域可以是具有零转矩和近似于零转矩的所确定转矩范围的电动机转矩区域。根据本公开的示例性实施例，齿隙发生区域是在控制单元中被预设和使用的信息，并且可以被设置为具有确定的负(-)转矩值作为最小值和确定的正(+)转矩值作为最大值的转矩范围。此外，根据本公开的实施例，电动机转矩方向的切换意味着电动机转矩从正(+)值切换到负(-)值，或者相反，电动机转矩从负值切换到正值。此外，具有正值的电动机转矩表示驱动转矩，并且具有负值的电动机转矩表示再生转矩。
此外，由于齿轮齿隙引起的冲击可能发生在电动机转矩方向切换的定时点，并且当在不考虑该问题的状态下应用振动转矩指令以实现虚拟内燃机振动时，可能引起显著的冲击，从而降低车辆的操作性。因此，为了防止这样的现象，需要一种用于防止最终电动机转矩指令由于虚拟内燃机振动实现功能而频繁地切换方向的方法。为此，当基本电动机转矩指令存在于齿隙发生区域内时，调整振动转矩指令的振动特性值的振动幅度(振幅)的方法是适用的。
根据本公开的示例性实施例，可以通过驱动系统速度(可以是电动机速度、车轮速度、驱动轴速度等)、虚拟发动机速度、或基本电动机转矩指令，获得由虚拟振动特性确定的在校正前的振动转矩指令的振动幅度(振幅)。此时，随着诸如驱动系统速度和虚拟发动机速度的速度值增加，校正前的振动转矩指令的振动幅度(振幅)可以被确定为更小的值。此外，当基本电动机转矩指令减小时，校正前的振动转矩指令的振动幅度(振幅)可以被确定为更小的值。这里，基本电动机转矩指令可以被加速踏板检测单元检测到的加速踏板输入值(APS值)代替，并且随着加速踏板输入值减小，校正前的振动转矩指令的振动幅度(振幅)可以被确定为更小的值。
可替换地，校正前的转矩指令的振动幅度可以最终确定为通过将在速度值(诸如驱动系统速度和虚拟发动机速度)增加时确定为更小值的振动幅度乘以在基本电动机转矩指令和加速踏板输入值增加时确定为更大值的振动幅度而获得的值。可替换地，也可以将校正前的振动转矩指令的振动幅度确定为预设定值(图4中左侧图中的“高”值)。
此外，根据本公开的示例性实施例，校正前的振动转矩指令的振动频率(或周期)可以通过驱动系统速度或虚拟发动机速度获得。此时，随着驱动系统速度或虚拟发动机速度增加，振动频率可以被确定为更大的值。
此外，根据本公开的示例性实施例，由于基本电动机转矩指令值接近齿隙发生区域，因此用于防止齿隙的校正后的振动幅度可以被确定为更小的值。即，当与齿隙发生区域的最小值或最大值的差值减小时，基本电动机转矩指令值被校正以使得振动转矩指令的振动幅度变成更小的值。此外，如果基本电动机转矩指令存在于齿隙发生区域内，则振动转矩指令的振动幅度可被校正为零值。
图4中的左图示出了振动转矩指令的幅度被校正前的状态，并且图4的右图示出了振动转矩指令的幅度被校正(即，调整)后的状态。
如图4中的右图所示，当确定了校正前的振动幅度(例如，图4中的“高”值)时，如果基本电动机转矩指令存在于所确定的齿隙发生区域内，则振动幅度减小到设定转矩值(例如，图4中的“低”值)。这里，设定转矩值可以是值为零。结果，当基本电动机转矩指令存在于齿隙发生区域内时，基于减小的振动幅度而校正的振动转矩指令可被确定为值为零。
此外，当基本电动机转矩指令的值接近齿隙发生区域时(即，当与齿隙发生区域的最小值或最大值的差减小时)，振动转矩指令的振动幅度可以逐渐减小，并然后当基本电动机转矩指令远离齿隙发生区域时，振动转矩指令的振动幅度可以逐渐增大。
结果，当如上所述确定振动转矩指令时，可以通过使用具有校正的振动幅度(振幅)的振动转矩指令来校正基本电动机转矩指令，从而确定最终电动机转矩指令。如上所述，观察基本电动机转矩指令的值是否存在于齿隙发生区域内，并且基于观察结果实时地减小振动幅度，以使得最终电动机转矩指令不在齿隙发生区域内振动并且不发生齿隙的冲击。
如上所述，用于校正振动幅度以防止齿隙的冲击的方法将利用具体示例描述。首先，振动转矩指令的振动幅度(振幅)被确定为基本电动机转矩指令的当前值与齿隙发生区域内的值之间的最小差值或更小。即，当最终电动机转矩指令由Tcmd表示、基本电动机转矩指令(是不考虑振动转矩的指令)由Tbase表示、并且振动转矩指令由Tvib表示时，Tcmd通过将Tbase和Tvib相加而获得，其中当齿隙发生区域的最接近(近似)Tbase的当前值的转矩值由Tbls*表示时，|Tbase-Tbls*|或更小的值中的任一值可以被确定为Tvib的幅度(振幅)。此时，如果Tvib的幅度没有明确定义，则可以将从过去信号的峰值推断出的值确定为Tvib的幅度。
如上所述，最接近Tbase的当前值的齿隙发生区域的转矩值Tbls *可以是齿隙发生区域的两个边界值(下限值和上限值)中的一个，并且Tbls *表示与Tbase的当前值的差值为最小的齿隙发生区域的转矩值。即，当基本电动机转矩指令值是大于齿隙发生区域的正值(驱动转矩指令值)时，Tbls *的值成为齿隙发生区域的转矩值的最大值(上限值)(Tbls，高)。相反，当基本电动机转矩指令值是小于齿隙发生区域的负值(再生转矩指令值)时，Tbls *的值成为齿隙发生区域的转矩值的最小值(下限值)(Tbls，低)。
以下，将以具体数值为例说明上述内容。
例(1)：在控制单元中设置的齿隙发生区域为Tbls，低＝-5牛顿米(Nm)且Tbls，高＝15Nm(-5至15)之间的转矩区域的情况下，当Tbase为40Nm且Tvib为20×sin(ωt)时，最接近40Nm的Tbase的齿隙发生区域的值(正边界值)是Tbls *＝Tbls，高＝15Nm，使得结果为|Tbase-Tbls*|＝25Nm。因此，由于Tvib＝20×sin(ωt)，Tvib的幅度不超过25，因此可以维持当前的Tvib＝20×sin(ωt)。
例(2)：在齿隙发生区域为Tbls，低＝-5Nm且Tbls，高＝15Nm(-5至15)之间的转矩区域的情况下，当Tbase为25Nm且Tvib为40×sin(ωt)时，最接近25Nm的Tbase的齿隙发生区域的值(正边界值)是Tbls *＝Tbls，高＝15Nm，使得结果成为|Tbase-Tbls *|＝10Nm。因此，由于Tvib＝40×sin(ωt)的幅度40超过10，因此不能维持当前的Tvib＝40×sin(ωt)。此时，Tvib的振幅被调整到10Nm或更小。
同时，图5是示出根据本公开的示例性实施例的执行用于防止齿隙的冲击的振动偏移校正的示例的示图。图5中的左图示出了执行振动偏移校正之前的状态的示例，并且右图示出了执行振动偏移校正的示例。图5示出了当电动机转矩(基本电动机转矩指令)、作为驱动系统速度的电动机速度以及齿隙发生区域都相同时，对校正前和校正后生成的振动转矩指令以及最终电动机转矩指令值进行校正前后的比较。
当上述振动幅度校正方法是能够防止在齿隙发生区域内转矩方向(转矩振动)切换的方法时，图5所示的振动偏移校正方法是完全防止转矩指令进入齿隙发生区域的方法。然而，该方法具有可靠地防止齿隙的冲击的优点，但是具有可能不能精确地跟随基本电动机转矩的限制。
因此，可以应用图5所示的振动偏移校正来实现处于停止状态的虚拟内燃机振动。这是因为当在施加制动踏板的状态下实现虚拟怠速振动等时，跟随基本电动机转矩的精确性是没有意义的。然而，由于电动机不需要利用偏移转矩进行不期望的加速，所以振动偏移校正可以在驱动系统被紧固的状态(即驱动齿轮紧固状态，而不是空档状态等)下应用。
具体说明振动偏移校正方法，向振动转矩指令赋予偏移值以防止通过将基本电动机转矩指令和振动转矩指令求和而获得的最终电动机转矩指令进入齿隙发生区域。
换言之，当通过将基本电动机转矩指令Tbase(不考虑振动转矩的转矩指令)和振动转矩指令Tvib求和而获得最终电动机转矩指令Tcmd时，如果在当前基本电动机转矩指令Tbase中要赋予偏移的方向上，齿隙发生区域的边界值(最小值或最大值)是Tbls *并且Tvib的振幅是A，则“Tbls *-Tbase+(符号(偏移))×A”的值或更大值(根据偏移方向也可以是“Tbls *-Tbase+(符号(偏移))×A”或更小值)中的任一值被确定为振动转矩指令Tvib的偏移振幅。
然而，当要赋予的偏移方向和计算出的偏移方向彼此相反时，这意味着即使在当前状态下，求和后的最终电动机转矩指令Tcmd也已经脱离了齿隙发生区域，从而不需要赋予偏移。此外，如果振动转矩指令Tvib的振幅A没有明确定义，则可以通过从过去信号的峰值等推断来使用振幅A。
如上所述，赋予偏移的方向意味着驱动转矩方向和再生转矩方向中的一个，并且如果偏移方向是驱动转矩方向，则意味着振动转矩指令被偏移为大于齿隙发生区域的正值。相反，如果偏移方向是再生转矩方向，则意味着振动转矩指令被偏移为小于齿隙发生区域的负值。此外，如果偏移方向是驱动转矩方向，则“符号(偏移)”成为+1；并且如果偏移方向是再生转矩方向，则“符号(偏移)”成为-1。
以下，将以特定数值为例说明上述内容。
例(1)：在齿隙发生区域为Tbls，低＝-5Nm和Tbls，高＝15Nm(-5至15)之间的转矩区域的情况下，当Tbase为-1Nm并且Tvib为20×sin(ωt)时，当试图在再生转矩方向上赋予偏移时，结果成为Tbls *＝Tbls，低＝-5Nm，使得Tbls *-Tbase+(-1)×A＝-5-(-1)-20＝-24Nm或更小值中的任一值被确定为振动转矩的偏移值。
例(2)：在齿隙发生区域为Tbls，低＝-5Nm和Tbls，高＝15Nm(-5至15)之间的转矩区域的情况下，当Tbase为20Nm并且Tvib为7×sin(ωt)时，当试图在驱动转矩方向上赋予偏移时，结果成为Tbls *＝Tbls，高＝15Nm，使得Tbls *-Tbase+1×A＝15-20+7＝2Nm或更大值中的任一值被确定为振动转矩的偏移值。
如上所述，如果偏移方向是驱动转矩方向，则“Tbls *-Tbase+(符号(偏移))×A”或更大值中的任一值被确定为偏移的幅度，并且如果偏移方向是再生转矩方向，则“Tbls *-Tbase+(符号(偏移))×A”或更小值中的任一值被确定为偏移的幅度。
参照图5中的左图，当不执行振动偏移校正时，振动偏移值为0，使得振动转矩指令的值不偏移，并且在这种情况下，最终电动机转矩指令位于齿隙发生区域内以引起齿隙的冲击。
参照图5中的右图，当在停止状态下执行振动偏移校正时，确定振动偏移值，并然后使振动转矩指令偏移驱动转矩方向上的振动偏移值。结果，将偏移校正后的振动转矩指令与基本电动机转矩指令相加而得到的最终电动机转矩指令变成处于齿隙发生区域之外的状态，从而防止齿隙冲击的发生。
接下来，可以应用同时叠加和应用振动幅度(振幅)校正和振动偏移校正的方法来防止齿隙的冲击。图6是示出根据本公开的示例性实施例的叠加和应用振动幅度校正和振动偏移校正的示例的图。图6从左至右示出了不执行校正的情况、执行振动幅度校正的情况、执行振动偏移校正的情况、以及同时执行振动幅度校正和振动偏移校正的情况。
当仅通过振动幅度(振幅)校正来防止在齿隙发生区域内转矩方向的切换时，可以消除齿隙的冲击，但是难以实现虚拟振动。
相反，当仅通过振动偏移校正来防止在齿隙发生区域内进入转矩指令时，齿隙的冲击可以被消除，但难以遵循原始的基本电动机转矩指令。
因此，可以通过叠加和应用两种方法以应用部分校正的振动幅度(振幅)来实现虚拟振动，并且通过振动偏移校正来防止此时可能发生的齿隙发生区域内的转矩方向的切换。当执行叠加校正时，振动幅度(振幅)比最初预期的低但可以实现虚拟振动，并且可以进一步增强基本电动机转矩指令的跟随能力而不是仅通过偏移校正来防止齿隙的冲击。
当叠加并应用振动幅度校正和振动偏移校正时，振动幅度的校正宽度被限制使得仅用振动幅度校正不能消除齿隙的全部冲击。此外，使用施加了有限校正的振动幅度信息作为偏移校正的输入，来执行振动偏移校正。通过这种方法可以互补地操作振动幅度校正和振动偏移校正，从而防止和最小化齿隙的冲击。
如上所述，尽管已经详细描述了本公开的示例性实施例，但本公开的范围不限于此，本领域技术人员使用由所附权利要求限定的本公开的基本概念的各种改变和改进形式也包括在本公开的范围中。

Claims (20)

1.一种用于在电动车辆中实现虚拟内燃机振动的方法，所述方法包括：
在电动车辆行驶时，收集用于确定转矩指令以及实现所述虚拟内燃机振动的操作变量信息；
基于所收集的操作变量信息确定虚拟内燃机振动特性；
确定具有所确定的虚拟内燃机振动特性的振动转矩指令；
基于由所收集的操作变量信息和预设的齿隙发生区域确定的基本电动机转矩指令，通过校正所述振动转矩指令的所确定的虚拟内燃机振动特性和/或所述振动转矩指令的值来校正所述振动转矩指令；
使用所述基本电动机转矩指令和校正后的振动转矩指令，确定最终电动机转矩指令；以及
根据所确定的最终电动机转矩指令控制所述电动车辆的驱动电动机的操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述虚拟内燃机振动特性包括振动频率和振动幅度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所收集的用于确定所述虚拟内燃机振动特性的操作变量信息包括驱动系统速度、加速踏板输入值、所述基本电动机转矩指令、以及由所述驱动系统速度确定的虚拟发动机速度中的至少一项。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述虚拟发动机速度被确定为所述驱动系统速度的倍数值。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述驱动系统速度是电动机速度、驱动轮的轮速度、或驱动轴转速。
6.根据权利要求3所述的方法，还包括：将所述齿隙发生区域设置为具有预定的负转矩值作为最小值和预定的正转矩值作为最大值的转矩范围。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，确定所述虚拟内燃机振动特性包括：确定所述基本电动机转矩指令的值，使得随着与所述齿隙发生区域的所述最小值或所述最大值的差值减小，所述虚拟内燃机振动特性的振动幅度成为更小的值。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述齿隙发生区域设置为具有预定的负转矩值作为最小值和预定的正转矩值作为最大值的转矩范围。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，通过校正所述振动转矩指令的所确定的虚拟内燃机振动特性来校正所述振动转矩指令包括：校正所述振动转矩指令的振动幅度。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：当所述基本电动机转矩指令是所述齿隙发生区域内的值时，将所述振动转矩指令的所述振动幅度校正为零值。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括：校正所述基本电动机转矩指令的值，使得随着与所述齿隙发生区域的最小值或最大值的差值减小，所述振动转矩指令的所述振动幅度成为更小的值。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括：当所述基本电动机转矩指令由Tbase表示、并且所述齿隙发生区域的最小值或最大值由Tbls *表示时，将所述振动转矩指令的所述振动幅度校正为|Tbase–Tbls *|或更小值中的任一值。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述最终电动机转矩指令包括：将所述基本电动机转矩指令和所述校正后的振动转矩指令相加。
14.一种用于在电动车辆中实现虚拟内燃机振动的方法，所述方法包括：
在电动车辆行驶时，收集用于确定转矩指令以及实现所述虚拟内燃机振动的操作变量信息；
基于所收集的操作变量信息确定虚拟内燃机振动特性；
确定具有所确定的虚拟内燃机振动特性的振动转矩指令；
基于由所收集的操作变量信息和预设的齿隙发生区域确定的基本电动机转矩指令，通过校正所述振动转矩指令的值来校正所述振动转矩指令；
使用所述基本电动机转矩指令和校正后的振动转矩指令，确定最终电动机转矩指令；以及
根据所确定的最终电动机转矩指令控制所述电动车辆的驱动电动机的操作，
其中，校正所述振动转矩指令的值包括：对所述振动转矩指令的所述值执行偏移校正，以防止所确定的最终电动机转矩指令进入所述齿隙发生区域。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：将偏移方向确定为使所述振动转矩指令偏移为大于所述齿隙发生区域的正值的驱动转矩方向或者使所述振动转矩指令偏移为小于所述齿隙发生区域的负值的再生转矩方向。
16.根据权利要求15所述的方法，其中：
当所述基本电动机转矩指令由Tbase表示、所述振动转矩指令的振动幅度由A表示、并且所述齿隙发生区域的最大值或最小值由Tbls *表示时，根据偏移方向，将“Tbls *-Tbase+(符号(偏移))×A”或更大值或者“Tbls *-Tbase+(符号(偏移))×A”或更小值中的任一值确定为用于偏移校正所述振动转矩指令的值的偏移幅度；并且
如果偏移方向是所述驱动转矩方向，则“符号(偏移)”是值“+1”，并且如果偏移方向是所述再生转矩方向，则“符号(偏移)”是值“-1”。
17.根据权利要求16所述的方法，其中：
如果“Tbls *-Tbase+(符号(偏移))×A”或更大值中的任一值被确定为所述偏移幅度，则所述偏移方向是所述驱动转矩方向；并且
如果“Tbls *-Tbase+(符号(偏移))×A”或更小值中的任一值被确定为所述偏移幅度，则所述偏移方向是所述再生转矩方向。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，确定所述最终电动机转矩指令包括：将所述基本电动机转矩指令和所述校正后的振动转矩指令相加。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，校正所述振动转矩指令包括：校正所述振动转矩指令的所确定的虚拟内燃机振动特性。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述虚拟内燃机振动特性包括振动频率和振动幅度。
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