CN117162904A - 在电动车辆中虚拟内燃机车辆的特性的方法 - Google Patents

Abstract

提出了一种在电动车辆中虚拟内燃机车辆的特性的方法，该方法包括由控制器获得车辆动力系的动力系状态信息，该车辆动力系包括使车辆移动的电机和电机与驱动轮之间的动力传输装置；由控制器基于所获得的动力系状态信息确定电机与驱动轮之间的动力系中齿轮的齿面压力；由控制器生成虚拟效果信号，以基于所确定的动力系中齿轮的齿面压力生成模拟内燃机车辆的动力系特性的虚拟效果；以及由控制器生成模拟内燃机车辆的动力系特性的虚拟效果。

Description

在电动车辆中虚拟内燃机车辆的特性的方法

技术领域

本发明涉及一种在电动车辆(EV)中虚拟内燃机(ICE)车辆的特性的方法，并且更具体地，涉及一种在EV中虚拟包括内燃机、变速器和离合器的动力系的操作感觉以及ICE车辆的驾驶感觉的方法。

背景技术

众所周知，电动车辆(EV)是以电机作为驱动装置运行的车辆。电池电动车辆(BEV)是只使用电机运行的纯电动车辆。

电池电动车辆的动力系包括：供电以驱动电机的电池，以及连接到电池的逆变器；电机，其是用于使车辆移动的驱动装置，并经由逆变器连接到电池以用于充电和放电；以及减小电机的旋转力并将旋转力传输到驱动轮的减速器。

与传统的内燃机(ICE)车辆不同，典型的电动车辆没有多速变速器，而是在电机和驱动轮之间配置了具有固定齿轮比的减速器。

这是因为，与内燃机不同，内燃机根据操作点的能效分布范围很广，并且只可在高速区域提供高扭矩，在电机的情况下，根据操作点的效率差异相对较小，并且只用单个电机单元的特性，就可以实现低转速和高扭矩。

此外，由于内燃机不可能低速操作的特性，配备传统内燃机动力系的车辆需要起动机构，诸如变矩器或离合器，而在电动车辆的动力系中，由于电机具有易于低速运行的特性，可以去除起动机构。

此外，电动车辆的动力系通过用来自电池的电能运行电机来生成动力，而不是像传统内燃机车辆一样通过燃烧燃料来生成动力。

因此，与内燃机通过空气动力学和热力学反应生成的扭矩相比，电动车辆的扭矩通常具有更复杂、更平稳且反应更灵敏的特性。由于这些机械差异，与内燃机车辆不同，电动车辆可以提供平稳的操作，不会由于换挡等原因而中断驾驶性能。

此外，在配备传统内燃机动力系的汽车中，振动的主要来源是内燃机(发动机)。由内燃机在点火开启状态下的周期性爆发力生成的振动通过动力系或支架传输到车体和乘客。

这些振动通常被认为是需要被阻尼的负面因素。在这方面，由于在电机取代发动机的电动车辆中没有振动源，因此与内燃机车辆相比，在改善乘坐舒适性方面是有优势的。

然而，对于寻求驾驶乐趣体验的驾驶员来说，没有来自发动机的振动可能会使他们感到厌烦。特别是在以高性能为目标的电动车辆中，有些时候不仅需要提供平稳的感觉，而且需要提供粗糙和颤动的感觉。

然而，电动车辆在向驾驶员提供这些情感元素方面有局限性。因此，需要一种创建虚拟效果的方法，其在电动车辆中模拟内燃机车辆的动力系产生的振动和声音。

特别地，有必要提供一种用于虚拟内燃机车辆的驾驶特性的功能，使得当驾驶员想感受由发动机、变速器、离合器等提供的驾驶感、乐趣、兴奋和直接换挡的感觉时，就可以在他或她的车辆中体验到所需的感觉，而不必切换到内燃机车辆。

发明内容

因此，本发明是在考虑相关技术中出现的上述问题的情况下做出的，并且本发明旨在提供一种在电动车辆中虚拟内燃机车辆的动力系的特性的方法，该方法使驾驶员能够体验到内燃机(发动机)、变速器、离合器等提供的驾驶感、乐趣、兴奋和直接换档的感觉。

本发明的目标不限于上述目标，并且未提及的其他目标将由本发明所涉及的技术的技术人员(下文中简称为“普通技术人员”)从下面的描述中清楚地理解。

为了实现上述目标，根据本发明的实施例，提供了一种在电动车辆中虚拟内燃机车辆的特性的方法，该方法包括：由控制器获得车辆动力系的动力系状态信息，该车辆动力系包括使车辆移动的电机和电机与驱动轮之间的动力传输装置；由控制器基于所获得的动力系状态信息确定电机与驱动轮之间的动力系中齿轮的齿面压力；由控制器生成虚拟效果信号，以基于所确定的动力系中齿轮的齿面压力生成模拟内燃机车辆的动力系特性的虚拟效果；以及由控制器通过控制虚拟效果生成装置的操作来生成模拟内燃机车辆的动力系特性的虚拟效果，该虚拟效果生成装置根据所生成的虚拟效果信号生成虚拟效果。

如上所述，根据在电动车辆中虚拟内燃机车辆特性的方法，在没有内燃机(发动机)、变速器、离合器等的电动车辆中，可以通过振动和声音来虚拟和提供内燃机车辆的动力系特性，并向驾驶员提供操作和驾驶的感觉，就像实际的内燃机、变速器和离合器在操作一样。

此外，驾驶员可以在他或她的车辆上体验到由内燃机车辆的动力系提供的驾驶感、乐趣、兴奋和直接换档的感觉，而不必换成内燃机车辆。

特别地，通过生成与动力系齿轮的齿面压力相关联的虚拟振动和虚拟声音，可以最大限度地提高虚拟效果的真实性，并且高度逼真的虚拟效果继而可以极大地改进车辆的市场竞争力。

附图说明

本发明的上述和其他目标、特征和其他优点，在结合附图时将从下面的详细描述更清楚地理解，在附图中：

图1和图2是示意性地示出车辆中动力系的齿轮元件的视图；

图3是示出根据本发明的用于虚拟内燃机车辆的特性的设备的配置的框图；

图4是示出根据本发明的用于虚拟内燃机车辆的特性的过程的流程图；

图5是示意性地示出根据本发明中的齿轮齿面压力的虚拟振动信号和虚拟声音信号的波形和大小的图示；

图6是示出本发明中当齿轮齿面压力为零(0)时的虚拟振动信号和虚拟声音信号的波形和大小的图示；

图7和图8是示出在本发明中计算齿轮齿面压力的示例的图示；

图9是示出在本发明中虚拟振动和虚拟声音实时变化的示例的图示；

图10是示出内燃机的气缸压力状态的图示；以及

图11是示出在本发明中计算出齿轮齿面压力后实时改变虚拟效果的波形的大小和形状的示例的图示。

具体实施方式

下文中将参考附图详细描述本发明的实施例。本发明的实施例中提出的具体结构和功能描述仅为描述根据本发明的概念的实施例的目的而例示，并且根据本发明的概念的实施例可以以各种形式实施。此外，不应该被解释为本发明受本文中描述的实施例限制，但应该被理解为包括本发明的精神和范围中包括的所有改变、等同形式和替换形式。

同时，在本发明中，术语诸如第一和/或第二可用于描述各种部件，但部件不受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个部件与另一个部件，例如，在不与根据本发明的概念的权利的范围背离的范围内，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件也可以被称为第一部件。

当部件被称为“连接”到另一个部件时，应该理解的是，该部件可以直接连接到另一个部件，但其间可以存在其他部件。另一方面，当部件被称为“直接连接”到另一个部件时，应该理解的是，中间不存在其他部件。此外，用于描述部件之间关系的其他表达，即表达诸如“在…之间”和“紧接在…之间”或“相邻”和“直接相邻”，应该类似地解释。

相似的附图标记在整个说明书中指示相似的部件。本文中使用的术语用于描述实施例，并且不旨在限制本发明。在本说明书中，除非在短语中具体陈述，否则单数形式也包括复数形式。如本文所用，“包括”和/或“包含”不由所叙述的部件、步骤、操作和/或要素排除一个或多个其他部件、步骤、动作和/或要素的存在或添加。

本发明寻求提供一种在电动车辆中虚拟内燃机车辆的动力系的特性的方法，该方法使驾驶员能够体验由内燃机、变速器、离合器等提供的驾驶感、乐趣、兴奋和直接换档的感觉。

此外，本发明寻求提供一种实现虚拟驾驶能力的方法，使得驾驶员可以在他或她的车辆中体验所期望的内燃机车辆的驾驶感觉和感受，而无需切换到内燃机车辆。

为此，有必要在电动车辆(即要应用的车辆)中创建与内燃机车辆的动力系特性相关联的虚拟效果，以向驾驶员提供更真实的驾驶感觉和感受。然而，传统上，在实施接近实际内燃机车辆的动力系特性的虚拟效果方面存在着局限性，仅产生仅与加速器踏板输入值(APS值)(即驾驶员的驾驶输入信息)或动力系速度或车辆速度相关联的虚拟效果。

此外，虽然已知在电动车辆中生成和提供虚拟声音，但存在问题，即虚拟声音与实际内燃机(发动机)车辆中生成的声音不同，使得驾驶员可能会感到有差异。

因此，本发明的重点是，通过生成虚拟振动和声音以在电动车辆中虚拟和提供在内燃机车辆中可以感受到的动力系特性，并且通过生成与车辆的动力系特性和实际驾驶情况相关联的虚拟振动和声音，使驾驶员能够感觉到基于内燃机的动力系的更真实的感受和驾驶感觉。

在本发明中，主要的技术特征是创建和提供与动力系齿轮的齿面压力相关联的虚拟振动和声音效果，使得驾驶员可以体验与实际的内燃机车辆相比没有任何差异感的动态感受。

在本发明中，电动车辆是由电机作为驱动装置提供动力以用于移动车辆的车辆，并且是广义的电动车辆，包括例如电池电动车辆(BEV)、混合动力电动车辆(HEV)和燃料电池电动车辆(FCEV)，它们是纯电动车辆。

在混合动力车辆的情况下，根据本发明的虚拟效果创建和实施过程可以在仅由电机驱动的EV模式下执行。如上所述，根据本发明的模拟内燃机车辆的特性的方法可应用于由电机提供动力的电动车辆。

在下面的描述中，术语内燃机和发动机具有相同的含义，并且电机是指用于移动车辆的驱动电机。

在配备有现有内燃机(发动机)的车辆中生成的振动和声音可主要分为以下几种。

1.由发动机进气产生的流体声

2.由于发动机燃烧室中的爆炸冲程和压力变化而产生的辐射振动和声音

3.从发动机振动通过动力系传输到车体的振动，以及辐射的声音

4.由发动机排气系统产生的振动和流动谐振声响

其中对车辆中的驾驶员或乘客最重要的是第3项，从发动机振动通过动力系传输到车体的振动，以及辐射的声音。

因此，在电动车辆中创建虚拟效果，即创建虚拟振动和声音(其模拟内燃机车辆中动力系生成的振动和声音)的主要目的是向电动车辆的驾驶员提供与内燃机车辆中一样的感受。因此，关于电动车辆中的虚拟振动和声音创建，在内燃机车辆的振动和声音中，与上述第3项对应的振动和声音效果应该被视为最重要的。

此外，在电动车辆中，振动通过动力系辐射到车体和车厢的程度与动力系齿轮的齿面压力成比例。此时，动力系齿轮是指在电机和驱动轮之间传输扭矩的齿轮，并且这可以指已知的动力系中的齿轮，其中旋转力在电动车辆中的电机和驱动轮之间传输。电动车辆中典型的动力系齿轮是减速器的齿轮。

根据本发明，通过生成与动力系齿轮的齿面压力相关联的虚拟振动和虚拟声音，作为在电动车辆中模拟内燃机车辆的动力系特性的虚拟效果，可以最大限度地提高虚拟效果的真实性，并且高度真实的虚拟效果继而可以极大地改进车辆的市场竞争力。

图1和图2示意性地示出了车辆的动力系中的齿轮。在电动车辆中，动力系包括电机，其是用于移动车辆的驱动装置，以及动力传输装置，诸如减速器，其包括电机和驱动轮之间的齿轮。

此外，在作为驱动装置的电机和连接到电机的驱动轮之间的动力系中，有多个齿轮通过相互啮合和同时旋转执行扭矩(和力)传输，以用于动力传输的目的。

在内燃机车辆的动力系中，随着齿轮齿面压力的增大，动力系的各移动零件之间的振动传输特性变得更接近于刚性体，并因此在内燃机中生成的振动的传输率随之增大。

相反，动力系中齿轮的齿面压力越小，相邻移动零件之间的应力就越小，使得难以传输振动，这导致振动能量被周围的润滑部分衰减，从而降低了振动传输率。也就是说，随着动力系齿轮的齿面压力(压力的绝对值)的量值增大，振动的量值增大，并且随着动力系齿轮的齿面压力的量值减小，振动的量值减小(参考后面要描述的图9和图11)。

考虑到这点，在本发明中，随着动力系齿轮的齿面压力(压力的绝对值)的大小增大，虚拟效果的大小(振动的幅度和声音的音量)变大，并且随着动力系齿轮的齿面压力的大小减小，虚拟效果的大小变小。

本发明的主要技术特征是，为了使上述动力系特性在电动车辆中得到表达，按下文所述设置虚拟振动和声音作为模拟内燃机车辆的特性的虚拟效果，并生成和实施反映动力系特性的振动和声音，以提供给驾驶员。

作为参考，在本发明中，齿面压力是指在啮合的齿轮的齿面之间通过压缩施加的压力，并且由于齿轮的特性，对于每个齿来说，有两个表面(每个齿的两侧的表面)，齿压可能作用在这些表面上。根据两个齿轮啮合状态下传输扭矩的方向，对每个齿轮的每个齿的两个表面中选定的一个施加压力。

例如，当正向扭矩通过两个齿轮传输时，通过压缩的齿面压力(正向压力)作用于每个齿轮的每个齿的两个表面中的一个上，并且反之，当反向扭矩传输时，通过压缩的齿面压力(反向压力)作用于每个齿轮的每个齿的两个表面中的另一个上。

这里，从作为驱动装置的电机(图3中的附图标记41，将在后面描述)施加的正向扭矩可被定义为在使车辆加速的方向上的扭矩，而反向扭矩可被定义为在使车辆减速的方向上的扭矩。

此外，尽管压力是标量值，不是矢量值，因此它没有方向性，但在本说明书中，为了解释方便，可将施加正向扭矩所作用的齿面压力定义为正向压力，并且将施加反向扭矩所作用的齿面压力定义为反向压力，并且在这种情况下，压力值可以具有方向性。

在本发明的描述中，齿面的负(-)压力(见图9和图11)意味着反向压力，并且齿面的正(+)压力意味着正向压力。此外，正向压力是作用在两个齿轮的每个齿的两个表面中的一个上的齿压，并且反向压力是作用在两个齿轮的每个齿的两个表面中的另一个上的齿压。

因此，在啮合状态下作用在每个齿轮中的一个齿上的齿面压力中，负压和正压的划分以及正向压力和反向压力的划分，取决于扭矩的方向(见图2)。

图3是示出根据本发明的用于虚拟内燃机车辆的特性的设备的配置的框图；以及图4是示出根据本发明的用于虚拟内燃机车辆的特性的过程的流程图。

根据本发明，在电动车辆中虚拟内燃机车辆的特性的方法是在电动车辆中虚拟内燃机车辆的动力系的操作感觉和驾驶感觉的方法。

此外，在本发明中，虚拟内燃机车辆的特性是指，当作为电动车辆的适用车辆的动力系被操作时，在电动车辆中实际生成与内燃机车辆中生成的振动和声音尽可能类似的振动和声音，尽管现实中不存在振动和声音。

特别地，在本发明中，虚拟内燃机车辆的特性意味着在电动车辆中实际创建和提供振动和声音，这些振动和声音根据动力系特性、动力系的操作状况和车辆驾驶状况，模拟内燃机车辆中动力系生成的实际振动和声音。

在本发明中，模拟实际振动和声音的振动和声音被定义为“虚拟振动”和“虚拟声音”，并且在以下描述中，“虚拟效果”包括虚拟振动和虚拟声音的一种或两种。

如图3所示，根据本发明的用于虚拟内燃机车辆的特性的设备包括：驾驶信息检测单元12，其安装在车辆中并检测车辆驾驶信息；第一控制器20，其基于驾驶信息检测单元12检测的车辆驾驶信息生成并输出扭矩指令；第二控制器30，其根据从第一控制器20输出的扭矩指令控制驱动装置41的操作。

在下面的描述中，控制主体被划分为第一控制器20和第二控制器30。然而，根据本发明，用于虚拟内燃机车辆的特性和实现虚拟效果的控制过程可以由一个集成的控制元件而不是多个控制器来执行。

多个控制器和一个集成控制元件可以全部统称为控制器，并且本发明的控制过程可以由控制器执行。在以下描述中，术语“控制器”可以共同地指第一控制器20和第二控制器30。

驾驶信息检测单元12是确定车辆中的驾驶员需求扭矩并检测执行虚拟效果实施功能所需的车辆驾驶信息的部件，并且车辆驾驶信息可以包括驾驶员的驾驶输入信息和车辆状态信息。在下面的描述中，“虚拟效果实施功能”是指用于生成和实施虚拟效果(模拟内燃机车辆的振动和声音的虚拟振动和虚拟声音)的功能。

在本发明的实施例中，驾驶信息检测单元12包括：加速器踏板检测单元，其根据驾驶员对加速器踏板的操作检测加速器踏板输入信息；制动踏板检测单元，其根据驾驶员对制动踏板的操作检测制动踏板输入信息；以及检测车速的车速检测单元。

这里，加速器踏板检测单元可以是传统的加速器位置传感器(APS)，其安装在加速器踏板上并根据驾驶员对加速器踏板的操作状态输出电信号。制动踏板检测单元可以是传统的制动踏板传感器(BPS)，其安装在制动踏板上并根据驾驶员对制动踏板的操作状态输出电信号。

车速检测单元可以包括轮速传感器。由于从轮速传感器的信号获得车速信息是本领域中众所周知的技术，因此将省略对其的详细描述。

由驾驶信息检测单元12检测的车辆驾驶信息中的驾驶员驾驶输入信息包括：由加速器踏板检测单元检测的加速器踏板输入值(APS值)，作为根据驾驶员对加速器踏板的操作的驾驶输入值；以及由制动踏板检测单元检测的制动踏板输入值(BPS值)，作为根据驾驶员对制动踏板的操作的驾驶输入值。由车速检测单元检测的车速变为车辆驾驶信息中的车辆状态信息。

驾驶信息检测单元12可以进一步包括检测车辆动力系的转速的速度检测单元，并且车辆动力系的转速(动力系速度)可以包括电机的转速(电机速度)和驱动轮43的转速(驱动轮速度)。此外，车辆动力系的转速(动力系速度)可以进一步包括驱动轴的转速(驱动轴速度)。

速度检测单元包括安装在电机中的电机转速检测单元和安装在驱动轮43中的轮速检测单元，并且电机转速检测单元可以是传统的旋转变压器或等效硬件，并且轮速检测单元可以是传统的轮速传感器、轮速检测传感器或等效硬件。此外，速度检测单元可以进一步包括能够检测驱动轴速度的传感器。另外，车辆驾驶信息进一步包括车辆动力系的转速(驱动轮转速)，并且车辆动力系的转速在车辆驾驶信息当中变为车辆状态信息。

同时，在图3所示设备的配置中，第一控制器20基于实时的车辆驾驶信息确定、生成并输出用于控制驾驶装置41的操作的扭矩指令。这里，驱动装置41是驱动车辆的电机。

第一控制器20包括：基本扭矩指令生成单元21，其从通过驾驶信息检测单元12获得的实时车辆驾驶信息确定驾驶员需求扭矩，并生成用于生成确定的驾驶员需求扭矩的基本扭矩指令。

此外，第一控制器20进一步包括：虚拟效果创建控制单元22，其基于动力系的实时状态信息确定动力系齿轮的齿面压力，并生成用于使用动力系齿轮的确定的齿面压力生成和实施虚拟效果的虚拟效果指令。

在本发明中，动力系的齿轮齿面压力可以使用轴的扭转速度、间隙速度(backlashspeed)和动力系中的输入扭矩来确定，这些是动力系状态信息，将在后面描述。作为输入扭矩，可以使用电机扭矩指令，即由基本扭矩指令生成单元21确定的基本扭矩指令。

由于轴扭转速度和间隙速度也可以使用电机转速和轮速(驱动轮速度)与电机扭矩指令一起计算，如将在后面描述，可以说作为动力系状态信息的轴扭转速度和间隙速度也从实时车辆驾驶信息确定。

此外，第一控制器20进一步包括：最终扭矩指令生成单元23，其使用从基本扭矩指令生成单元21输出的基本扭矩指令和从虚拟效果创建控制单元22输出的虚拟效果指令生成并输出最终扭矩指令。

最终扭矩指令被传输到第二控制器30，并且第二控制器30根据最终扭矩指令控制驱动装置41的操作以用于驱动车辆。这里，驱动装置41是驱动车辆的电机。

如图3所示，作为驱动装置41的电机输出的扭矩和旋转力由减速器42减速，并然后传输给驱动轮43，并且当第二控制器30根据第一控制器20的最终扭矩指令控制电机的操作时，可以实现内燃机的虚拟动力系特性。

此时，由第一控制器20生成并输出的最终扭矩指令是能够实现虚拟内燃机动力系特性的电机扭矩指令，并且当根据最终扭矩指令控制作为车辆的驱动装置41的电机的操作时，可以输出可能诱发对应于车辆驾驶期间动力系齿轮的齿面压力的车辆振动和车辆行为的电机扭矩。

在本发明中，第一控制器20可以是车辆控制单元(VCU)，其在典型的电动车辆中基于车辆驾驶信息生成电机扭矩指令，并且第二控制器30可以是电机控制单元(MCU)，其根据电机扭矩指令控制电机的操作。根据本发明的示例性实施例的第一控制器20(车辆控制单元(VCU))和第二控制器30(电机控制单元(MCU))可以是由各种电子电路(例如计算机、微处理器、CPU、ASIC、电路系统、逻辑电路等)实施的硬件装置。第一控制器20和第二控制器30可以由存储例如(多个)程序、再现算法的软件指令等的非暂时性存储器实施，该程序和软件指令在执行时执行子单元(基本扭矩指令生成单元21、虚拟效果创建单元22和最终扭矩指令生成单元23等)的各种功能。处理器被配置为执行(多个)程序、再现算法的软件指令等。在本文中，存储器和处理器可以实施为单独的半导体电路。可替代地，存储器和处理器可以实施为单个集成半导体电路。处理器可以体现一个或多个处理器。

在本发明中，虚拟效果创建控制单元22是新颖部件，其确定、生成并输出用于生成和实施虚拟振动和虚拟声音的虚拟效果信号(指令)，与基本扭矩指令生成单元21和由基本扭矩指令生成单元21生成的基本扭矩指令分开，并且可以作为车辆控制单元(VCU)的一部分添加，或者作为与车辆控制器分开的控制元件提供。

这里，虚拟效果信号可以是具有与动力系齿轮的齿面压力对应的虚拟效果的量值(振幅和音量)的波形信号，与振动装置51或声音装置54的操作的虚拟效果信号相似，如将在后面描述的。

在最终扭矩指令生成单元23中，从基本扭矩指令生成单元21输入的基本扭矩指令被从虚拟效果创建控制单元22输入的虚拟效果指令校正，并且此时，可以通过将虚拟效果指令添加到从基本扭矩指令生成单元21传输的基本扭矩指令来进行校正，并且校正的扭矩指令变为用于电机控制的最终扭矩指令。

在本发明中，虚拟效果指令可被视为虚拟效果信号，以用于生成模拟内燃机车辆的动力系特性的虚拟效果。作为虚拟效果信号的虚拟效果指令反映在最终扭矩指令中，并且根据虚拟效果指令所反映的最终扭矩指令来控制电机的操作，并因此可以由电机生成模拟内燃机车辆的动力系特性的虚拟效果，即虚拟振动。

因此，在本发明中，与动力系齿轮的齿面压力相关联的虚拟振动可由驱动车辆的电机生成，并且该虚拟振动是模仿现有内燃机车辆中可能发生的振动的振动。在这种情况下，电机是用于驱动车辆的驱动装置，而且充当能够生成虚拟效果的虚拟效果生成装置。

根据本发明，用于虚拟内燃机车辆的特性的设备可以进一步包括：接口单元11，其由驾驶员用于选择和输入虚拟效果实施功能的开启和关闭中的一个。

在本发明中，用于驾驶员在车辆中选择性地操作开启和关闭并根据开启和关闭输出电信号的装置可以被用作接口单元11。例如，其可以是操纵装置，诸如设置在车辆中的按钮或开关，或AVN(音频、视频和导航)系统的输入装置或触摸屏。

接口单元11可以连接到第一控制器20，并且更具体地，第一控制器20也可以连接到虚拟效果创建控制单元22，这将在后面描述。因此，当通过接口单元11对驱动器进行开启或关闭操纵时，来自接口单元11的开启或关闭信号可被输入到第一控制器20的虚拟效果创建控制单元22。最终，第一控制器20的虚拟效果创建控制单元22可以识别驱动器对虚拟效果实施功能的开启或关闭操纵状态。

在本发明中，只有当驾驶员通过接口单元11输入虚拟效果实施功能的开启时，虚拟效果实施功能才被执行。此外，当接口单元11是安装在车辆中的输入装置时，可以使用移动装置(未示出)作为接口单元11(尽管在图3中未示出)以代替车辆的输入装置，并且虚拟效果实施功能的开启和关闭操纵也可以由驾驶员使用移动装置执行。

移动装置需要能够与车内装置例如第一控制器20进行通信连接，并为此，使用了用于移动装置与第一控制器20之间的通信连接的输入/输出通信接口(未示出)。

此外，驾驶员可以使用接口单元11设置虚拟效果应用条件，诸如设置值，并且当虚拟效果应用条件得到满足时，可以执行根据本发明的虚拟效果实施功能(见图4中的步骤S1)。

根据本发明的用于虚拟内燃机车辆的特性的设备可以进一步包括：用于生成虚拟振动的振动装置51与用于生成并输出虚拟声音的声音装置54中的至少一个。

振动装置51和声音装置54也是用于生成虚拟效果的虚拟效果生成装置。在本发明中，作为驱动装置41的电机和虚拟效果生成装置中的振动装置51的其中之一可以用来生成虚拟振动。

如上所述，在本发明中，尽管可以使用用于移动车辆的电机来生成虚拟振动，但可以使用安装在车辆中的单独的振动装置51代替电机来生成虚拟振动。

振动装置51被设置为根据从第一控制器20的虚拟效果创建控制单元22输出的电信号，即用于生成和实施虚拟效果的虚拟效果信号，来生成振动。

振动装置51可以包括：接收虚拟效果信号并输出放大的振动信号的振动放大器52；以及用于通过从振动放大器52输出的放大的振动信号生成振动的振动致动器53。

可以使用众所周知的振动放大器和振动致动器作为振动放大器52和振动致动器53。此外，振动装置51的振动致动器53可以安装在车辆中的预定位置处，在那里驾驶员可以感觉到由其生成的振动。

例如，振动装置51的振动致动器53可以安装在车体或座椅上，并且可以安装在驾驶期间生成的振动可以通过车体或座椅传输给驾驶员的位置处。

声音装置54被设置为根据从第一控制器20的虚拟效果创建控制单元22输出的电信号，即用于生成和实施虚拟效果的虚拟效果信号，来生成声音。

声音装置54可以包括：声音放大器55，其接收虚拟效果信号并输出放大的声音信号；以及扬声器56，其用于通过从声音放大器55输出的放大的声音信号生成并输出声音。

可以使用众所周知的声音放大器和扬声器作为声音放大器55和扬声器56，并且可以使用已经安装在车辆中的声音放大器和扬声器。扬声器56可以是安装在车内或车外的扬声器，以输出声音。

在下文中，将详细描述根据本发明的生成虚拟振动和声音的方法。

首先，第一控制器20的虚拟效果创建控制单元22获得关于动力系齿轮的齿面压力(在下文中简称为“齿轮齿面压力”)的信息，并且虚拟效果的量值，即虚拟振动的振幅和虚拟声音的音量(即虚拟声音信号波形中的振幅)可以被确定为与所获得的齿轮齿面压力的大小成比例(图4中的步骤S2)。

当如上所述获得虚拟效果的量值，即虚拟振动的振幅和虚拟声音的音量时，可以实时确定虚拟效果信号的波形(图4中的步骤S3)。此外，确定的虚拟效果信号(或虚拟效果指令)可被传输，以在振动装置51(或电机)和声音装置54中生成虚拟效果(见图4的步骤S4和S5)。

图5是示意性地示出根据本发明中的齿轮齿面压力的虚拟振动信号和虚拟声音信号的波形和大小的图示。所展示波形的量值是虚拟振动的振幅和虚拟声音的音量(其是波形的振幅)。

一般来说，当齿轮齿面压力的大小增大时，实际振动的传输自然会变得更容易。为了模拟这点，随着动力系中齿轮齿面压力的绝对值，即随着齿轮齿面压力的增大，可以与齿轮齿面压力绝对值成比例地增大振动的振幅或声音的音量(波形的振幅)(见后面要描述的图9和图11)。

除了如上所述按比例增大外，使齿轮齿面压力和虚拟效果(虚拟振动和虚拟声音)的增大/减小方向相互一致也是有效的。也就是说，随着齿轮齿面压力的增大，虚拟效果的大小也会增大，或者随着齿轮齿面压力的减小，虚拟效果的大小也会减小。

换句话说，虚拟效果的振幅可以具有相对于齿轮齿面压力单调增大或单调减小的函数。

此外，当齿轮齿面压力是被设置为属于间隙区域的压力时，虚拟振动的振幅和虚拟声音的音量可以被设置为最小。此时，零(0)可以被设置为间隙区域中的压力。也就是说，齿轮齿面压力为零的区域可以被称为间隙区域。

图6是示出本发明中齿轮齿面压力为零时虚拟振动信号和虚拟声音信号的波形和大小的图示。所展示波形的量值是虚拟振动的振幅和虚拟声音的音量(其是波形的振幅)。

当动力系中实际发生齿轮间隙时，可以认为齿轮之间的物理耦合停止。在这种情况下，实际的振动不会传输给动力系，但会传输给周围的润滑剂、机器零件轴、壳体等，并具有阻尼特性。因此，作为用于生成真实模拟此种效果的虚拟效果的策略，优选将虚拟效果(虚拟振动和虚拟声音)的大小设置为所设置的最小值。

因此，在本发明中，当齿轮齿面压力与预设的间隙区域中的压力对应时，第一控制器20的虚拟效果创建控制单元22可以将虚拟效果的大小(虚拟效果信号的振幅)确定为预设的最小值。

在下文中，将详细描述获得齿面压力信息的方法。

图7和图8是示出本发明中计算齿轮齿面压力的示例的视图。

在本发明中，使用动力系中的间隙信息、轴扭转信息和输入扭矩信息来估计齿轮齿面压力，这些信息是动力系状态信息，并且此时，可以使用能够通过使用动力系状态信息作为输入变量来计算齿轮齿面压力的预设公式。

也就是说，在使用当前的间隙信息、轴扭转信息和输入扭矩信息实时估计出齿轮齿面压力，以表达具有间隙特性的典型动力系特性后，就可以从获得的齿轮齿面压力确定虚拟效果的量值(振幅和音量)。

输入扭矩是指从电机施加到动力系的扭矩，并且下面的值可以用来作为输入扭矩估计齿轮齿面压力。

1.作为输入扭矩指令的电机扭矩指令(基本扭矩指令)

2.输入扭矩(电机扭矩)的估计

3.由传感器检测的输入扭矩检测值

4.对输入扭矩的滤波应用值

输入扭矩是指生成用于驱动车辆的扭矩并将其应用于动力系的主扭矩源的扭矩，并且在这种情况下，可以使用指令值作为输入扭矩。由于主扭矩源是用于驱动车辆的驱动装置41，并且作为电动车辆中的主扭矩源的驱动装置是电机，因此该指令可以是作为输入扭矩指令的电机扭矩指令(最终扭矩指令)。

另一方面，输入扭矩可以是从电机控制单元(MCU)获得的输入扭矩(电机扭矩)估计值，或可以是由扭矩传感器检测的电机扭矩检测值。这里，电机扭矩检测值是安装在动力系齿轮(诸如减速器)的输入侧上或电机输出侧上的扭矩传感器的检测值。输入扭矩也可以是额外应用滤波的值。

在本发明中，齿轮齿面压力可以通过进一步使用在动力系中测量的速度(动力系速度)来估计。具体来说，可以通过进一步使用与动力系中一侧和另一侧之间的速度差对应的信息来估计齿轮齿面压力。

当动力系中作为驱动装置41的电机和驱动轮43之间存在与电机转速和轮速有关的不同转速信息时，可以通过使用该差值(“动力系转速差”)来估计齿轮齿面压力。

在车辆中的动力系中，在作为驱动装置41的电机的驱动力和扭矩所通过的路径中，当有基于动力系诸如减速器中的齿轮元件的对应于上游侧的动力系速度信息和对应于下游侧的动力系速度信息，并且上游侧动力系速度和下游侧动力系速度之间存在差值(“动力系转速差”)时，可以估计对应于该差值的齿轮齿面压力。

此时，当一侧(例如下游侧)上的动力系速度通过使用齿轮比转换为动力系另一侧(例如上游侧)上的动力系速度时，上游侧动力系速度和下游侧动力系速度之间的差值可以是一侧上的动力系速度和另一侧上的转换后的动力系速度之间的差值。转换后的另一侧上的动力系速度可以相当于一侧上的动力系速度，并且动力系两侧的速度之间的差值在下文中被称为“动力系转速差”。

例如，当一侧上的动力系速度是驱动轮速度(测量的轮速)，其为由驱动信息检测单元12的速度检测单元(轮速传感器)检测的下游侧动力系速度，而另一侧上的动力系速度是电机转速(测量的电机转速)，其为由驾驶信息检测单元12的速度检测单元(旋转变压器)检测的上游侧动力系速度时，动力系转速差可以是检测到的电机转速(测量的电机转速)和等效轮速之间的差。

等效轮速是通过使用电机和驱动轮之间的齿轮比，将检测到的驱动轮速(测量轮速)转换为电机视角的速度而获得的速度。也就是说，等效轮速是将测量的轮速转换为在电机处的速度，其为等效于电机转速的轮速。

当以这种方式计算等效轮速时，可以计算出动力系转速差，即由速度检测单元检测到的电机转速(测量的电机转速)与等效轮速之间的差值。

在本发明的实施例中，用于确定动力系状态信息中的齿轮齿面压力的动力系中的轴扭转信息可以包括轴扭转速度。轴扭转速度可以由第一控制器20的虚拟效果创建控制单元22计算。

也就是说，第一控制器20的虚拟效果创建控制单元22可以在确定上述动力系转速差的差异之后，通过使用确定的动力系转速差和电机扭矩指令的公式通过计算过程来确定动力系弹簧刚度，并且可以从确定的动力系弹簧刚度和电机扭矩指令确定轴扭转速度。

轴扭转速度与本发明的实施例中用于确定齿轮齿面压力的动力系状态信息中的轴扭转信息对应，并与本发明的实施例中稍后描述的间隙速度和输入扭矩一起用于估计齿轮齿面压力。

轴扭转速度可以被确定为通过使动力系弹簧刚度和电机扭矩指令相乘而获得的值，并且电机扭矩指令是由第一控制器20的基本扭矩指令生成单元21确定的基本扭矩指令。

之前已描述过，第一控制器20的基本扭矩指令生成单元21基于通过驾驶信息检测单元12获得的车辆驾驶信息来确定基本扭矩指令。

在本发明的实施例中，用于确定动力系状态信息中的齿轮齿面压力的动力系中的间隙信息可以包括间隙速度。间隙速度可以根据动力系转速差值和轴扭转速度确定。

在本发明的实施例中，间隙速度可以被确定为动力系转速差值和轴扭转速度之间的差值，并且具体来说，是通过从动力系转速差值减去轴扭转速度获得的值。

优选地，在本发明的实施例中，间隙速度可以被确定为通过对从动力系转速差值减去轴扭转速度获得的值进行滤波而获得的值。此时，可以通过高通滤波器执行滤波，并通过对从动力系转速差值减去轴扭转速度获得的值进行高通滤波，可以获得间隙速度。

第一控制器20的虚拟效果创建控制单元22可以通过将确定的间隙速度与设置的间隙确定阈值进行比较来确定是否发生间隙。此外，第一控制器20的虚拟效果创建控制单元22可以根据确定的结果生成指示是否发生间隙的间隙标志。

下面，将参考等式来描述计算动力系转速差、轴扭转速度和间隙速度的方法。

下面的等式1是用于计算转速差的等式。

[等式1]

/>

这里，ω_m代表由驱动信息检测单元12的速度检测单元(例如旋转变压器)检测到的电机转速，代表通过使用齿轮比转换由驱动信息检测单元12的速度检测单元(轮速传感器)检测到的轮速而获得的等效轮速。ω_d代表电机转速和等效轮速之间的差值，其为动力系转速差。

当如上所述获得动力系转速差时，根据动力系转速差(ω_d)和电机扭矩指令信息计算出动力系弹簧刚度值，并然后根据计算出的动力系弹簧刚度值和电机扭矩指令(基本扭矩指令)信息计算出动力系的轴扭转速度。

下面的等式2是可以用来估计和计算动力系弹簧刚度值的等式，使用了动力系转速差和电机扭矩指令信息，下面的等式3是可以用来计算轴扭转速度值的等式。

换句话说，在通过使用等式2和3的计算过程，从动力系转速差和电机扭矩指令(基本扭矩指令)获得动力系弹簧刚度信息后，可以从获得的动力系弹簧刚度和电机扭矩指令信息计算出轴扭转速度值。

[等式2]

[等式3]

在等式2和3中，^(帽)代表估计值，并且·(点)代表差值。

在等式2中，K_u表示更新增益，其是预定值，并且能够区分正常扭矩和由于扭矩应用而产生的间隙的适当值的更新增益是预设的。

Flag_backlash指示间隙标志，其是在前一个确定周期中最终确定为反馈信息的间隙标志值，并通过下文所述的等式7确定为一(1)或零(0)的值。

是要获得的弹簧刚度值(估计值)，即用于计算轴扭转速度的动力系弹簧刚度，并且T_cmd代表电机扭矩指令。

在等式2中，deadzone(x)是死区函数，其定义当x在预定范围(死带)内时，输出为零(0)，并且只有当x在该范围之外时，才获得x的输出。

此外，在等式3中，表示要获得的轴线扭转速度(估计值)。

已解释过，动力系弹簧刚度值用于参考上面的等式2和3计算轴扭转速度。动力系弹簧刚度值在每个间隙判断周期中以相同的方式重复计算，并更新为新值。然而，也可以只更新弹簧刚度的变化量，而不是更新动力系弹簧刚度值。

在这种情况下，等式2和3可以用下面的等式4和5代替。

[等式4]

[等式5]

/>

在等式4和5中，代表驱动系统弹簧刚度，并且在代表动力系弹簧刚度的值中，/>是常数，并且每次确定间隙时实际定期获得并更新的部分是/>其指示弹簧刚度的变化量。

接下来，可以使用动力系转速差值和轴扭转速度来确定间隙速度，并然后从确定的间隙速度确定是否发生间隙。

下面的等式6是可以使用动力系转速差(ω_d)值和轴扭转速度来计算间隙速度的等式

[等式6]

[等式7]

在等式6中，ε代表间隙速度。在本发明中，间隙速度(ε)被定义为通过从转速差(ω_d)值减去轴扭转速度获得的值，如等式6所示。

优选地，在本发明中，间隙速度(ε)可以定义为通过从转速差(ω_d)值减去轴扭转速度获得的值的滤波值，并且在等式6中，HPF(x)是代表x的滤波值的滤波函数，并且具体地说是代表高通滤波值的函数。

在等式6中，转速差(ω_d)是动力系转速之间的差，其为第一控制器20的虚拟效果创建控制单元22中根据等式1计算的电机转速(ω_m)和等效轮速(ω_w ^*)之间的差值，并且与该转速差(ω_d)值一起，在第一控制器20的虚拟效果创建控制单元22中由等式3计算的轴扭转速度用于计算间隙速度(ε)。

在等式7中，ε_threshold是在第一控制器20的虚拟效果创建控制单元22中预设的值，以便基于如等式6中计算的间隙速度ε来确定是否发生间隙，并指示间隙确定阈值。在等式7中，Flag_backlash是间隙标志，其作为间隙确定的结果指示是否发生间隙。

如等式7所示，当间隙速度(ε)超过间隙确定阈值(ε_threshold)时，控制器确定发生了间隙，并生成并输出指示间隙部分的值1作为间隙标志(Flag_backlash)值。

反之，当间隙速度(ε)低于间隙确定阈值(ε_threshold)时，控制器确定间隙没有发生，并生成并输出指示间隙没有发生的值零(0)作为间隙标志值。

因此，在本发明中，可将其中等式6中定义的间隙速度ε大于预定值(间隙确定阈值)的部分确定为其中发生间隙的间隙部分。也就是说，在本发明中，可以通过使用等式1至7的计算过程来检测和确定间隙。

参考图7，在本发明的实施例中，例示了用于计算轴扭转速度和间隙速度的变量及其计算值，以及间隙标志生成状态。参考图7，可以看到从电机扭矩指令(T_cmd)获得的等效轮速(ω_w ^*)、作为检测速度的电机转速(ω_m)和作为检测速度的轮速的示例。

此外，图7示出了动力系转速差(ω_d)(其为电机转速(ω_m)和等效轮速(ω_w ^*)之间的差值)、基于动力系的转速差(ω_d)计算的轴扭转速度电机扭矩指令(T_cmd)，以及作为转速差(ω_d)和轴扭转速度/>之间的差获得的间隙速度(ε)。

此外，在图7中，间隙标志(Flag_backlash)值被例示为动力系间隙确定结果，如上所述，间隙标志(Flag_backlash)值通过比较间隙速度(ε)和间隙确定阈值(ε_threshold)确定为零(0)或一(1)。

假设上述动力系的齿轮比不发生变化(不换挡时)，有两个主要因素导致动力系转速的差异，其中一个是动力系中的间隙，并且另一个是动力系中的轴扭转(顺应性)。

考虑到这点，在本发明中，齿轮齿面压力可以通过计算过程由等式来估计，该等式将如上所述确定的轴扭转速度和间隙速度作为输入变量与输入扭矩一起使用。

下面的等式8和9是可以计算出齿轮齿面压力的等式。在本发明的实施例中，可以使用等式8或等式9确定齿轮齿面压力。

[等式8]

[等式9]

在等式8和9中，A、B、C、D和E是在控制器(第一控制器的虚拟效果创建控制单元)中设置的预设值，并且齿轮齿面压力的“最大值”和“最小值”也是预设值。“饱和()”指示将()中的值限制为最大值(上限)和最小值(下限)，并且()中的值被确定为最大值、最小值或介于两者之间的值。

在等式9中，间隙速度超过F的状态意味着动力系的状态是间隙状态，并且间隙速度小于F的状态意味着动力系处于正常状态，不处于间隙状态。F是间隙确定阈值，其可以与等式7的间隙确定阈值(ε_threshold)相同或不同。

这样，在与当前动力系状态信息对应的齿轮齿面压力在确定动力系状态信息后被计算和估计时，可以使用计算出的齿轮齿面压力设置与齿轮齿面压力对应的虚拟效果的量值，即虚拟振动的振幅和虚拟声音的音量。

参考图8，除了作为输入扭矩的电机扭矩指令(T_cmd)、轴扭转速度和间隙速度(ε)之外，还例示了齿轮齿面压力、虚拟效果的量值和虚拟效果信号。

虚拟效果的量值，即虚拟振动的振幅和虚拟声音的音量，可以从以齿轮齿面压力作为输入的映射图获得。可替代地，在通过缩放齿轮齿面压力信息的大小(绝对值)获得与齿轮齿面压力的绝对值成比例的数值后，可将设置的最小值，即最小振幅或最小音量值添加到所获得的值。

图9示出虚拟效果，即虚拟振动和虚拟声音，以与上述相同的方式实时变化。如图9所示，第一控制器20的虚拟效果创建控制单元22可将虚拟效果的大小确定为与齿轮齿面压力的绝对值成比例的值。

在本发明中，输入扭矩可以是电机扭矩，并且电机扭矩可以是电机扭矩指令。在等式2至5和8、9中，电机扭矩指令(T_cmd)可以用估计的电机扭矩或检测值或其滤波应用值代替。

在使用振动装置51和声音装置54作为虚拟效果生成装置生成虚拟振动和虚拟声音的情况下，电机扭矩指令是由第一控制器20的基本扭矩指令生成单元21确定的基本扭矩指令。

此外，虚拟振动的振幅和虚拟声音的音量(波形的振幅)可以通过映射图等从计算出的齿轮齿面压力确定，并然后可以用所确定的振幅的波形生成虚拟效果信号。

最后，虚拟效果的振动可以通过虚拟效果信号在振动装置51中生成，并且类似地，虚拟效果的声音可以通过虚拟效果信号在声音装置54中生成并输出。

在本发明中，代替使用振动装置51来生成虚拟振动，可以将作为用于驱动车辆的驱动装置41的电机用作虚拟效果生成装置来生成虚拟振动。

为此，即使当第一控制器20的虚拟效果创建控制单元22生成指示所确定振幅的波形的虚拟效果指令(虚拟效果信号)，并且电机被用作虚拟效果生成装置时，用于确定齿轮齿面压力的输入扭矩中的电机扭矩指令是由第一控制器20的基本扭矩指令生成单元21确定的基本扭矩指令。

第一控制器20的最终扭矩指令生成单元23使用虚拟效果指令来校正由第一控制器20的基本扭矩指令生成单元21生成的基本扭矩指令。

例如，当第一控制器20的基本扭矩指令生成单元21基于实时车辆驾驶信息生成基本扭矩指令并且虚拟效果创建控制单元22生成虚拟效果指令时，最终扭矩指令生成单元23可以通过添加来自基本扭矩指令生成单元21的基本扭矩指令输入和来自虚拟效果创建控制单元22的虚拟效果指令输入来生成最终扭矩指令。

当第二控制器30根据以这种方式生成的最终扭矩指令控制作为车辆驱动装置41的电机的操作时，可以由电机生成并提供模拟内燃机车辆的振动(虚拟振动)。

同时，在本发明的实施例中，可以对虚拟效果的波形进行二值化。也就是说，齿面的形状和位置可以取决于实际齿轮的形状轮廓设计而变化，并且振动轮廓可以取决于这些齿面的形状和位置或传输扭矩的量值和方向而变化。因此，为了模拟该效果，振动轮廓的变化也可以反映在虚拟振动和虚拟声音轮廓中。

首先，虚拟振动信号和虚拟声音信号波形中的轮廓类型可以取决于动力系齿轮传输的扭矩量而改变。例如，可以使其随着扭矩量值的增大而逐渐从轮廓1变为轮廓2。

可替代地，虚拟振动信号和虚拟声音信号波形的类型和振幅可以取决于扭矩的方向进行二值化。例如，当施加正向扭矩时可使用轮廓1，并且当施加反向扭矩时可使用轮廓2。

此时，如果轮廓1被定义为施加正向扭矩时的振动轮廓，并且轮廓2被定义为施加反向扭矩时的振动轮廓，则轮廓1的频率分量可以说比轮廓2的频率分量更加不均匀。也就是说，轮廓2的频率分量比轮廓1的频率分量更均匀。

在虚拟振动信号和虚拟声音信号的波形中，如上所述，在施加正向扭矩和施加反向扭矩时，设置不同的波形轮廓的原因是，在分析应用了作为实际模拟目标的内燃机的动力系的振动特性时，发动机在生成前向扭矩时有爆炸冲程，并且在经过吸气-压缩-爆炸-排气过程的前向扭矩生成(点火)的情况下，与简单地经过吸气-压缩-膨胀-排气过程的反向扭矩生成(推动)的情况相比，由于爆炸而产生的振动分量被添加，并且频率分量最终被混合。

此外，轮廓1的波形中的峰值形状可能比轮廓2的波形中的峰值形状更尖锐。也就是说，轮廓1的不均匀频率分量比轮廓2的主频段更高。

如上所述，在施加正向扭矩时和施加反向扭矩时在波形的峰值形状上进行区分的原因是为了模拟爆炸的效果。参考图10，可以看出，在典型的汽油发动机的气缸压力状态下，与“推动迹线”(反向扭矩生成)相比，“点火迹线”(正向扭矩生成)中添加了高频分量。

图11是示出在本发明中计算出齿轮齿面压力后的虚拟效果波形中实时改变大小和形状的示例的视图。在本发明中，虚拟效果包括如上所述的虚拟振动和虚拟音量。此外，波形的大小与振动的振幅和声音的音量对应。

参考图11，可以看出，当施加反向扭矩和施加正向扭矩时，振动轮廓被单独设置。如图所示，施加反向扭矩时的波形轮廓和施加正向扭矩时的波形轮廓可以用不同的峰值形状进行预设。

在图11的示例中，输入扭矩从作为负(-)扭矩的反向扭矩转换为作为正(+)扭矩的正向扭矩，并且此时，齿轮齿面压力也从负扭矩和压力转换为正扭矩和压力。负(-)扭矩是使车辆减速的扭矩，并且正(+)扭矩是使车辆加速的扭矩。

如图11所示，在计算出齿轮齿面压力后，可以基于计算出的齿轮齿面压力获得虚拟效果的量值，即虚拟振动的振幅和虚拟声音的音量。此时，可以获得与齿轮齿面压力相关联的实时变化的虚拟振动的振幅和虚拟声音的音量。

当如上所述获得与实时齿轮齿面压力相关联的虚拟振动的振幅和虚拟声音的音量时，施加正向扭矩时波形的设置轮廓和施加反向扭矩时波形的设置轮廓被施加，然而，可以确定振幅实时变化的波形的虚拟振动信号和音量实时变化的波形的虚拟声音信号。

综上所述，当第一控制器20的虚拟效果创建控制单元22根据上述方法生成并输出虚拟振动信号和虚拟声音信号时，振动装置51和声音装置54可以根据上述虚拟振动信号和虚拟声音信号生成并输出振动和声音。

在图11的示例中，在齿轮齿面压力变为零(0)的间隙部分中，可以使用通过组合施加正向扭矩时的轮廓和施加反向扭矩时的轮廓获得的轮廓。此时，可以使用将两个轮廓的波形值乘以权重(α,1-α)，并然后将各自乘以权重的两个值相加的方法来合成这两个轮廓。

权重α可以通过使用输入扭矩作为输入的映射图来确定。也就是说，从输入扭矩或输出扭矩，可以通过映射图确定对应的权重α，并且当权重α确定时，可以通过将α和1-α应用于两种类型的轮廓并进行合成而获得一个轮廓。

参考图11，例示通过对施加反向扭矩时的波形轮廓和施加正向扭矩时的波形轮廓中的每个施加权重α＝0.5而合成的一个轮廓(以5:5的比例合成)。

至此，已详细描述了根据本发明的实施例的在电动车辆中虚拟内燃机车辆的特性的方法。

根据本发明的虚拟内燃机车辆的特性的方法，可以生成并提供与动力系齿轮的齿面压力相关联的虚拟振动和虚拟声音。因此，虚拟内燃机动力系的特性可以在电动车辆中用振动和声音创建和实现，并且可以最大限度地实现虚拟效果的真实性。

此外，可以向驾驶员提供类似于内燃机动力系的更真实的操作和驾驶感觉，并通过提供高度真实的虚拟效果，极大地改进车辆的市场竞争力。此外，驾驶员可以在他或她的车辆中体验到内燃机动力系所提供的驾驶感、乐趣、兴奋和直接换挡的感觉，而不必换成内燃机车辆。

尽管上面已详细描述了本发明的实施例，但本发明的范围不限于此，并且本领域技术人员使用所附权利要求中定义的本发明的基本概念进行的各种修改和改进也包括在本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种在电动车辆中虚拟内燃机车辆的特性的方法，所述方法包括：

由控制器获得车辆动力系的动力系状态信息，所述车辆动力系包括使车辆移动的电机和所述电机与驱动轮之间的动力传输装置；

由所述控制器基于所获得的动力系状态信息确定所述电机与所述驱动轮之间的所述动力系中的齿轮的齿面压力；

由所述控制器生成虚拟效果信号，以基于所确定的所述动力系中的齿轮的齿面压力生成模拟所述内燃机车辆的动力系特性的虚拟效果；以及

由所述控制器通过控制虚拟效果生成装置的操作来生成模拟所述内燃机车辆的动力系特性的虚拟效果，所述虚拟效果生成装置根据所生成的虚拟效果信号生成所述虚拟效果。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述动力系状态信息包括所述动力系中的间隙的信息、所述动力系中的轴扭转的信息以及从所述电机施加到所述动力系的输入扭矩的信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述输入扭矩是以下之一：用于控制所述电机的操作的电机扭矩指令、由所述控制器估计的电机扭矩估计、由传感器检测的电机扭矩检测值、对所述电机扭矩指令的滤波应用值、对所述电机扭矩估计的滤波应用值和对所述电机扭矩检测值的滤波应用值。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述轴扭转的信息包括轴扭转速度和动力系弹簧刚度，所述轴扭转速度由从所述电机施加到所述动力系的输入扭矩确定。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述动力系弹簧刚度由在所述电机与所述驱动轮之间生成的动力系转速差值和所述输入扭矩确定，

其中所述动力系转速差值由电机转速与等效轮速之间的差值确定，所述电机转速由电机转速检测旋转变压器检测，

其中所述等效轮速是通过使用所述电机与所述驱动轮之间的齿轮比从由轮速检测传感器检测的轮速确定的所述电机中的等效轮速。

6.根据权利要求2所述的方法，其中所述间隙的信息包括由所述电机与所述驱动轮之间的动力系转速差引起的间隙速度，

其中所述间隙速度被确定为通过对动力系转速差值和轴扭转速度之间的差值进行滤波来获得的值，所述轴扭转速度是所述轴扭转的信息，

其中所述动力系转速差值从由电机转速检测旋转变压器检测的电机转速和由轮速检测传感器检测的驱动轮速获得。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述动力系转速差值从所述电机转速和等效轮速之间的差值确定，

其中所述等效轮速是通过使用所述电机与所述驱动轮之间的齿轮比从所检测的驱动轮速确定的所述电机中的等效轮速。

8.根据权利要求2所述的方法，其中所述动力系中的齿轮的齿面压力通过以下等式(等式1')从作为所述轴扭转的信息的轴扭转速度、作为所述间隙的信息的间隙速度和作为所述输入扭矩的信息的电机扭矩指令确定：

等式1'：

其中A、B和C是在所述控制器中设置的预设值，T_cmd是所述电机扭矩指令，最大值和最小值是预设值，并且饱和()指示()中的值限于所述最大值和所述最小值。

9.根据权利要求2所述的方法，其中所述动力系中的齿轮的齿面压力通过以下等式(等式2')从作为所述轴扭转的信息的轴扭转速度、作为所述间隙的信息的间隙速度和作为所述输入扭矩的信息的电机扭矩指令确定：

等式2'

其中D和E是在所述控制器中设置的预设值，最小值是预设值，F是预设间隙确定阈值，并且T_cmd是所述电机扭矩指令。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述虚拟效果包括模拟由所述内燃机车辆中的动力系生成的振动的虚拟振动和模拟由所述内燃机车辆中的动力系生成的声音的虚拟声音中的一个或两个。

11.根据权利要求1所述的方法，其中在生成所述虚拟效果信号时，所述控制器确定与所述动力系中的齿轮的齿面压力相关联的虚拟效果的量值，并生成具有所述虚拟效果的量值作为振幅的波形的虚拟效果信号。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述控制器被设置为随着所述动力系中的齿轮的齿面压力的大小增大而将所述虚拟效果的量值确定为更大的值。

13.根据权利要求11所述的方法，其中当所述动力系中的齿轮的齿面压力对应于预设间隙部分中的压力时，所述控制器将所述虚拟效果的量值确定为预设最小值。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述控制器缩放所述动力系中的齿轮的齿面压力的大小，以获得与所述齿面压力的大小成比例的值，并且将所述虚拟效果的量值确定为通过将设置的最小值与所获得的值相加而获得的值。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述虚拟效果信号的波形轮廓根据由所述动力系中的齿轮传输的扭矩的方向而不同地设置。

16.根据权利要求15所述的方法，其中当由所述动力系中的齿轮传输的扭矩是使车辆加速的前向扭矩时，与使车辆减速的反向扭矩的情况相比，所述波形的峰值形状被设置为相对更尖锐的形状。

17.根据权利要求16所述的方法，其中当所述动力系中的齿轮的齿面压力对应于预设间隙部分中的压力时，所述控制器将所述虚拟效果信号生成为通过在所述扭矩的方向上合成正向上的第一轮廓和反向上的第二轮廓来获得的轮廓的波形。

18.根据权利要求1所述的方法，还包括：

由所述控制器获得实时车辆驾驶信息；以及

从所获得的实时车辆驾驶信息生成基本扭矩指令，

其中所述控制器在生成虚拟效果信号时生成用于生成虚拟效果的虚拟效果指令，在生成虚拟效果时从所生成的虚拟效果指令和所生成的基本扭矩指令生成最终扭矩指令，并根据所述最终扭矩指令控制所述电机作为所述虚拟效果生成装置的操作。

19.根据权利要求1所述的方法，其中所述虚拟效果生成装置是振动装置，所述振动装置根据所述电动车辆中的所述虚拟效果信号的波形生成具有振幅的振动。

20.根据权利要求1所述的方法，其中所述虚拟效果生成装置是声音装置，所述声音装置根据所述电动车辆中的所述虚拟效果信号的波形生成并输出具有音量的声音。