CN209409831U - 一种电动汽车手动挡挡位模拟装置及手动挡电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及了一种电动汽车手动挡挡位模拟装置及手动挡电动汽车，该电动汽车手动挡挡位模拟装置包括滑槽板、安装架、第一拉线套、第一拉线芯、第二拉线套、第二拉线芯、定位轴、转套、转套轴、第一连接件和第二连接件，第一拉线芯后端和第二拉线芯后端分别连接外部的前后传动拨杆和左右传动拨杆，第一拉线芯前端与定位轴连接，第一拉线套与转套可旋连接同时转套轴前端可旋转连接定位轴，第二拉线芯前端与转套固定连接，设置于最下方的滑槽板沿第二拉线轴向方向开有两两相邻侧边中间部位均联通的若干挡位滑槽，定位轴底端在第一拉线和/或第二拉线的带动下进入到滑槽板的各挡位滑槽中，结构简单巧妙，真实可靠地实现了手动换挡操作的模拟行为。

Description

一种电动汽车手动挡挡位模拟装置及手动挡电动汽车

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车手动挡挡位模拟装置及手动挡电动汽车。

背景技术

目前的机动车驾驶培训行业及驾驶人员考试系统的教学和考试中大部分还是以燃油车为主，因此各个驾校的训练场、考试场的运行车辆较多且集中，又因为驾驶员学车基本都是以“低挡怠速”的方式进行练车，导致燃油、离合片消耗比较大，同时还会因尾气排放造成严重的空气污染。从环保及经济角度出发，利用新能源电动汽车进行驾驶培训和考试，能够弥补以上的种种缺点。故而，具有无污染、能耗低、可靠性高和保养费用低等特点的电动汽车就逐渐成为了驾驶培训车的首要选择。但是当前的电动汽车基本上都是自动挡(变速器为单级减速器且普遍都是电控变速)，没有手动挡汽车的手动控制挡位操作机构和离合器踏板机构，无法进行C1准驾车型的练车。目前的解决方案大多是直接在电动汽车上安装离合器和变速器，实现手动挡的功能。但是由于电机具有瞬时大扭矩的输出特性，不同于发动机的具有扭矩延后输出特性，离合器在结合过程中会受到严重的扭矩冲击，严重影响自身使用寿命。因此，开发具有新型电动汽车手动挡变速操纵模拟装置的电动汽车，满足驾校和消费者的使用需求，同时具有良好的可靠性和耐久性，具有十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中电动汽车没有手动挡汽车的手动控制挡位操作机构和离合器踏板机构无法进行C1准驾车型练车及直接在电动汽车上安装离合器和变速器会严重损害离合器使用寿命造成车辆资源浪费等的缺陷提供了一种电动汽车手动挡挡位模拟装置，能够真实可靠地模拟出驾车过程中手动换挡操作过程，为电动汽车在驾校场地的推广使用提供可行性、有效性。本实用新型还涉及一种包括所述电动汽车手动挡挡位模拟装置的新型的手动挡电动汽车。

本实用新型的技术方案如下：

一种电动汽车手动挡挡位模拟装置，包括滑槽板、安装架、第一拉线、第二拉线、定位轴、转套、设置于转套内自由伸缩的转套轴、第一连接件和第二连接件，所述滑槽板水平固定连接于安装架，所述第一拉线和第二拉线均沿滑槽板长度方向平行布置，所述第一拉线包括第一拉线芯和包裹在第一拉线芯外侧的第一拉线套且第一拉线芯两端向外伸出，所述第二拉线包括第二拉线芯和包裹在第二拉线芯外侧的第二拉线套且第二拉线芯两端向外伸出，所述第一拉线套和第二拉线套分别通过活动连接件与安装架连接且所述第一拉线芯后端和第二拉线芯后端分别用于连接外部的前后传动拨杆和左右传动拨杆，所述第一拉线芯前端与所述定位轴连接，所述第一拉线套通过所述第一连接件与所述转套可旋连接同时所述转套轴前端可旋转连接所述定位轴，所述第二拉线芯前端通过所述第二连接件与所述转套固定连接，所述滑槽板设置于转套和第二连接件的下方且所述滑槽板沿第二拉线轴向方向开有两两相邻侧边中间部位均联通的若干挡位滑槽，所述定位轴底端在第一拉线和/或第二拉线的带动下进入到滑槽板的各所述挡位滑槽中。

优选地，所述活动连接件采用两侧翼均具有开孔的角铁，所述第一拉线套后端和第二拉线套后端分别穿过各自对应的角铁一侧翼开孔后由紧固件紧固，各角铁的另一侧翼通过螺栓件及螺旋垫片与安装架可旋连接。

优选地，所述第一拉线芯前端通过螺栓件与所述定位轴连接，所述第一拉线套前端下方通过所述第一连接件与所述转套可旋连接同时所述转套轴前端开有通孔且通孔套住所述定位轴，所述第二拉线芯前端通过螺栓件与所述第二连接件连接同时所述第二连接件与所述转套固定连接。

优选地，所述第一连接件采用活动轴承；和/或，所述第二连接件采用条形金属板且所述条形金属板里端与所述转套采用焊接工艺固定连接，所述条形金属板外端的长边位置向上伸出角形延展部，所述第二拉线芯前端通过螺栓件与所述角形延展部可旋连接；和/或，还包括辅助滑块，所述辅助滑块通过螺钉安装于所述转套轴的最前端位置且所述辅助滑块的底面积大于挡位滑槽联通部位的联通面积。

一种手动挡电动汽车，包括电动汽车本体，还包括上述的电动汽车手动挡挡位模拟装置，还包括设置于电动汽车本体的驾驶室内的手动挡换挡机构，所述手动挡换挡机构包括操纵杆以及均与操纵杆传动连接的前后传动拨杆和左右传动拨杆，所述电动汽车手动挡挡位模拟装置的安装架与电动汽车本体相连，所述第一拉线芯后端和第二拉线芯后端分别连接所述前后传动拨杆和左右传动拨杆；在操纵杆的作用下，当前后传动拨杆工作时，第一拉线拉动转套直接拉动定位轴在滑槽板的挡位滑槽中前后移动；在操纵杆的作用下，当左右传动拨杆工作时，第二拉线拉动转套使定位轴在滑槽板的挡位滑槽中左右移动。

优选地，所述操纵杆为六挡位的手动操纵杆，所述挡位滑槽包括位于滑槽板的左前方的1挡滑槽、位于滑槽板左后方的2挡滑槽、位于滑槽板中间正前方的3挡滑槽、位于滑槽板中间正后方的4挡滑槽、位于滑槽板右前方的5挡滑槽和位于滑槽板右后方的倒挡滑槽。

优选地，上述手动挡电动汽车还包括离合器模拟装置、整车控制器、第一信号采集设备和第二信号采集设备，所述整车控制器连接第一信号采集设备和第二信号采集设备；所述第一信号采集设备采集电动汽车手动挡挡位模拟装置的模拟变速器信号，所述第二信号采集设备采集离合器模拟装置的模拟离合器信号，所述整车控制器根据模拟离合器信号和模拟变速器信号，判断电动汽车的离合状态和挡位状态，并结合制动踏板信号和加速踏板信号计算处理输出扭矩信号，进而驱动电动汽车。

优选地，所述离合器模拟装置包括压缩弹簧以及依次连接的踏板拐臂、第一铰座、活动轴和第二铰座，所述踏板拐臂的前端固定连接于电动汽车本体的驾驶舱底板同时踏板拐臂中部下方与第一铰座固定连接，所述第一铰座和第二铰座之间且在所述活动轴外侧设置所述压缩弹簧且所述压缩弹簧外径尺寸小于所述第一铰座和第二铰座的外径尺寸，所述活动轴包括轴套和轴芯且所述轴芯可自由回缩至轴套内或自由伸出轴套，所述第二铰座固定连接于电动汽车本体的驾驶舱底板，所述第二信号采集设备设置于踏板拐臂与驾驶舱底板固定连接处；第二信号采集设备采集踏板拐臂下压上升过程中产生的模拟离合器信号后传输至整车控制器。

优选地，所述离合器模拟装置还包括调节螺母，所述调节螺母设置于所述第一铰座和所述活动轴之间，所述压缩弹簧设置在所述调节螺母和第二铰座之间且所述压缩弹簧外径尺寸小于所述调节螺母和第二铰座的外径尺寸。

优选地，所述第一信号采集设备和所述第二信号采集设备均采用传感器，在所述第一信号采集设备与整车控制器之间、所述第二信号采集设备与整车控制器之间均设置AD转换电路，所述第一信号采集设备和所述第二信号采集设备采集的模拟化数据信号均先经AD转换电路转换为数字化信号后再传输至所述整车控制器。

优选地，所述整车控制器包括依次连接的数据接收电路、数据分析处理电路、扭矩计算电路和扭矩输出电路，所述扭矩输出电路连接至电动汽车的电机控制器；

所述数据接收电路接收所述第一信号采集设备采集定位轴位于各挡位滑槽时产生的数据信号以及所述第二信号采集设备采集踏板拐臂下压上升过程中产生的数据信号，所述数据分析处理电路根据接收的数据信号并结合预设的阈值判断出所处的离合状态以及所处的挡位状态并进一步根据判断结果计算出不同位置对应的离合器扭矩传递系数及不同挡位下传动比，所述扭矩计算电路基于不同位置对应的离合器扭矩传递系数及不同挡位下传动比并结合加速踏板位置信号、制动踏板位置信号和发动机模拟转速信号后最终计算出不同工况下的电机输出扭矩，所述扭矩输出电路将电机输出扭矩传输给电机控制器进而控制驱动电动汽车。

本实用新型的技术效果如下：

本实用新型涉及了一种电动汽车手动挡挡位模拟装置，包括滑槽板、安装架、第一拉线、第二拉线、定位轴、转套、设置于转套内自由伸缩的转套轴、第一连接件和第二连接件，所述滑槽板水平固定连接于安装架，所述第一拉线和第二拉线均沿滑槽板长度方向平行布置，所述第一拉线包括第一拉线芯和包裹在第一拉线芯外侧的第一拉线套且第一拉线芯两端向外伸出，所述第二拉线包括第二拉线芯和包裹在第二拉线芯外侧的第二拉线套且第二拉线芯两端向外伸出，所述第一拉线套和第二拉线套分别通过活动连接件与安装架连接且所述第一拉线芯后端和第二拉线芯后端分别用于连接外部的前后传动拨杆和左右传动拨杆，所述第一拉线芯前端与所述定位轴连接，所述第一拉线套通过所述第一连接件与所述转套可旋连接同时所述转套轴前端可旋转连接所述定位轴，所述第二拉线芯前端通过所述第二连接件与所述转套固定连接，所述滑槽板设置于转套和第二连接件的下方且所述滑槽板沿第二拉线轴向方向开有两两相邻侧边中间部位均联通的若干挡位滑槽，所述定位轴底端在第一拉线和/或第二拉线的带动下进入到滑槽板的各所述挡位滑槽中，本装置采用两套拉线均通过自身的拉线套和拉线芯与周围部件相连，而且两套拉线均具有特定连接且各自连接情况并不相同，通过前后传动拨杆和左右传动拨杆分别拉动第一拉线芯和第二拉线芯前后运动，第一拉线芯前后运动带动定位轴前后运动同时转套轴适应性在转套内伸缩模拟手动换挡前后运动过程，第二拉线芯前后运动拉动所述第二连接件外端前后运动后带动转套绕第一连接件旋动进而通过转套轴带动定位轴转动形成左右移动模拟手动换挡左右运动过程，将第二拉线芯的前后运动转换成了定位轴的左右运动，两个过程相互联动配合使定位轴在所述滑槽板的若干挡位滑槽中来回切换最终完成模拟手动换挡的换挡过程，结构设计巧妙、机械传动配合合理，充分实现了手动换挡操作的模拟且模拟行为真实可靠。

优选地，本装置中所述第一连接件采用活动轴承，活动轴承起动灵敏，具有良好的旋转活动能力且摩擦阻力小、功率损耗少，同时在左右传动拨杆拉动第二拉线时更能灵活带动转套绕该活动轴承旋转进而使定位轴在滑槽板的挡位滑槽中左右移动；和/或，所述第二连接件采用条形金属板且条形金属板里端与转套采用焊接工艺固定连接，所述条形金属板外端的长边位置向上伸出角形延展部，第二拉线芯前端通过螺栓件与角形延展部可旋连接，所述条形金属板里端与转套采用焊接方式固定连接能够保证二者为一体运动结构，转套在被活动轴承限制垂直方向运动的时候能够根据条形金属板的带动而绕活动轴承旋转运动，所述条形金属板外端向上伸出的角形延展部在与第二拉线芯连接的同时还能起到在垂直方向上支撑第二拉线的作用，防止第二拉线前端向下倾斜。

本实用新型还涉及了一种包括所述电动汽车手动挡挡位模拟装置的新型的手动挡电动汽车，还包括设置于电动汽车本体的驾驶室内的手动挡换挡机构，可理解为是摘下原电动汽车的自动挡的挡位机构(电控挡位或机械挡位)，更换为手动挡换挡机构，该手动挡换挡机构的结构可参考传统汽油车手动挡的换挡机构，本实用新型设置的手动挡换挡机构包括操纵杆以及均与操纵杆传动连接的前后传动拨杆和左右传动拨杆，电动汽车手动挡挡位模拟装置的安装架与电动汽车本体相连，第一拉线芯后端和第二拉线芯后端分别连接所述前后传动拨杆和左右传动拨杆；在操纵杆的作用下，当前后传动拨杆工作时，第一拉线拉动转套直接拉动定位轴在滑槽板的挡位滑槽中前后移动；在操纵杆的作用下，当左右传动拨杆工作时，第二拉线拉动转套使定位轴在滑槽板的挡位滑槽中左右移动，该电动汽车在手动挡换挡机构的操纵杆的作用下带动前后传动拨杆和左右传动拨杆分别拉动第一拉线芯和第二拉线芯前后运动，第一拉线芯前后运动带动定位轴前后运动同时转套轴适应性在转套内伸缩模拟手动换挡前后运动过程，第二拉线芯前后运动拉动所述第二连接件外端前后运动后带动转套绕第一连接件旋动进而通过转套轴带动定位轴转动形成左右移动模拟手动换挡左右运动过程，将第二拉线芯的前后运动转换成了定位轴的左右运动，两个过程相互联动配合使定位轴在所述滑槽板的若干挡位滑槽中来回切换最终完成模拟手动换挡的换挡过程，结构设计巧妙、机械传动配合合理，并从根本上解决了现有技术中电动汽车没有手动挡汽车的手动控制挡位操作机构无法进行C1准驾车型练车等的缺陷，使得电动汽车在驾考驾培领域的应用成为可能。

优选地，该电动汽车还包括离合器模拟装置、整车控制器、第一信号采集设备和第二信号采集设备，整车控制器连接第一信号采集设备和第二信号采集设备；第一信号采集设备采集电动汽车手动挡挡位模拟装置的模拟变速器信号，第二信号采集设备采集离合器模拟装置的模拟离合器信号，整车控制器根据模拟离合器信号和模拟变速器信号，判断电动汽车的离合状态和挡位状态，并结合制动踏板信号和加速踏板信号计算处理输出扭矩信号，进而驱动电动汽车，由此形成了一种具有手动挡挡位模拟装置和离合器模拟装置的手动挡电动汽车，充分模拟传统手动挡汽车的各种不同工况，在没有实际的离合器和变速箱的电动汽车上实现传统手动挡汽车的变速换挡操作，丰富了电动汽车的驾驶体验，帮助电动汽车填补了其在驾考、驾培领域用做手动挡汽车进行培训和考试的空白，实用性极强。

优选地，离合器模拟装置包括压缩弹簧以及依次连接的踏板拐臂、第一铰座、活动轴和第二铰座，所述踏板拐臂的前端固定连接于电动汽车本体的驾驶舱底板同时踏板拐臂中部下方与第一铰座固定连接，第一铰座和第二铰座之间且在活动轴外侧设置所述压缩弹簧且压缩弹簧外径尺寸小于第一铰座和第二铰座的外径尺寸，活动轴包括轴套和轴芯且轴芯可自由回缩至轴套内或自由伸出轴套，第二铰座固定连接于电动汽车本体的驾驶舱底板，第二信号采集设备设置于踏板拐臂与驾驶舱底板固定连接处，各部件协调配合，构成了模拟离合器踩踏阻力和回位的结构，能够达到对不同踩踏力度下踏板位置的模拟效果，实现了在电动汽车上模拟手动挡汽车离合器的操作，从根本上解决了现有技术中电动汽车没有手动挡汽车的离合器踏板机构无法进行C1准驾车型练车及直接在电动汽车上安装离合器会严重损害离合器使用寿命造成车辆资源浪费等的缺陷，为电动汽车在驾校场地的推广使用提供有利条件。

附图说明

图1：为本实用新型一种电动汽车手动挡挡位模拟装置的优选立体结构示意图。

图2：为图1的正视图。

图3：为图1的俯视图。

图4：为挡位滑槽的结构以及与第一信号采集设备的连接示意图。

图5：为本实用新型电动汽车中离合器模拟装置的优选结构示意图。

图6：为本实用新型电动汽车中整车控制器与手动挡挡位模拟装置、离合器模拟装置及相关部件间联动工作的原理框图。

图7：为判断手动挡挡位模拟装置的挡位状态、计算不同挡位下模拟变速器的传动比的逻辑流程图。

图8：为判断离合器模拟装置的离合器状态、计算不同位置下的离合器扭矩传递系数的逻辑流程图。

图中所示标号列示如下：

1—滑槽板；2—安装架；3—第一拉线；4—第二拉线；5—定位轴；61—转套；62—转套轴；7—活动轴承；8—条形金属板；9—角铁；10—辅助滑块；

11—踏板拐臂；12—第一铰座；13—活动轴；14—第二铰座；15—压缩弹簧；16—调节螺母；17—第二信号采集设备。

具体实施方式

本实用新型涉及了一种电动汽车手动挡挡位模拟装置，包括滑槽板、安装架、第一拉线、第二拉线、定位轴、转套、设置于转套内自由伸缩的转套轴、第一连接件和第二连接件，滑槽板水平固定连接于安装架，第一拉线和第二拉线均沿滑槽板长度方向平行布置，第一拉线包括第一拉线芯和包裹在第一拉线芯外侧的第一拉线套且第一拉线芯两端向外伸出，第二拉线包括第二拉线芯和包裹在第二拉线芯外侧的第二拉线套且第二拉线芯两端向外伸出，第一拉线套和第二拉线套分别通过活动连接件与安装架连接且第一拉线芯后端和第二拉线芯后端分别用于连接外部的前后传动拨杆和左右传动拨杆，第一拉线芯前端与定位轴连接，第一拉线套通过第一连接件与转套可旋连接同时转套轴前端可旋转连接定位轴，第二拉线芯前端通过第二连接件与转套固定连接，滑槽板设置于转套和第二连接件的下方且滑槽板沿第二拉线轴向方向开有两两相邻侧边中间部位均联通的若干挡位滑槽，定位轴底端在第一拉线和/或第二拉线的带动下进入到滑槽板的各所述挡位滑槽中，本装置结构设计巧妙、机械传动配合合理，并且各部件相互联动配合使定位轴在滑槽板的若干挡位滑槽中来回切换最终完成模拟手动换挡的换挡过程，充分实现了手动换挡操作的模拟且模拟行为真实可靠。

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

本实用新型涉及了一种电动汽车手动挡挡位模拟装置，结合图1-图3所示优选结构的立体结构图、正视图和俯视图，该装置包括滑槽板1、安装架2、第一拉线3、第二拉线4、定位轴5、转套61、设置于转套内自由伸缩的转套轴62、第一连接件和第二连接件，滑槽板1水平固定连接于安装架2，第一拉线3和第二拉线4均沿滑槽板1长度方向平行布置，第一拉线3包括第一拉线芯和包裹在第一拉线芯外侧的第一拉线套且第一拉线芯两端向外伸出，第二拉线4包括第二拉线芯和包裹在第二拉线芯外侧的第二拉线套且第二拉线芯两端向外伸出，第一拉线套和第二拉线套分别通过活动连接件与安装架2连接且第一拉线芯后端和第二拉线芯后端分别用于连接外部的前后传动拨杆和左右传动拨杆，所述活动连接件具体优选采用如图1-3所示的两侧翼均具有开孔的角铁9，第一拉线套后端和第二拉线套后端分别穿过各自对应的角铁9一侧翼开孔后由紧固件紧固，各角铁9的另一侧翼通过螺栓件及螺旋垫片与安装架2可旋连接，第一拉线芯前端与定位轴5连接，具体是第一拉线芯前端通过螺栓件与定位轴5连接，第一拉线套通过第一连接件与转套61可旋连接同时转套轴62前端可旋转连接定位轴5，该实施例具体是第一拉线套前端下方通过第一连接件与转套61可旋连接同时转套轴62前端开有通孔且通孔套住定位轴5以实现与定位轴5的可旋转连接，当然，也可以采用其它旋转连接方式，如卡接旋转等；第二拉线芯前端通过第二连接件与转套61固定连接，该实施例具体是第二拉线芯前端通过螺栓件与第二连接件连接同时第二连接件与转套61固定连接，滑槽板1设置于转套61和第二连接件的下方且滑槽板1沿第二拉线4轴向方向开有两两相邻侧边中间部位均联通的若干挡位滑槽(如图1和图3所示定位轴5下方的“王”字形滑槽)，定位轴5底端在第一拉线3和/或第二拉线4的带动下进入到滑槽板1的各挡位滑槽中，本装置安装方便、简单可靠，且第一拉线3和第二拉线4属于前后和左右两个方向上的联动拉线杆，而滑槽板1、定位轴5和转套61组成了模拟挂挡挡位和挂挡行程的联动机构，进而本装置通过前后传动拨杆和左右传动拨杆拉动第一拉线芯和第二拉线芯前后运动，第一拉线芯前后运动带动定位轴5前后运动同时转套轴62适应性在转套61内伸缩模拟手动换挡前后运动过程，第二拉线芯前后运动拉动第二连接件外端前后运动后带动转套61绕第一连接件旋动进而通过转套轴62带动定位轴5转动形成左右移动模拟手动换挡左右运动过程，将第二拉线芯的前后运动转换成了定位轴5的左右运动，两个过程相互联动配合使定位轴5在所述滑槽板1的若干挡位滑槽中来回切换最终完成模拟手动换挡的换挡过程，结构设计巧妙、机械传动配合合理，充分实现了手动换挡操作的模拟且模拟行为真实可靠，有效地满足了电动汽车自动挡改装手动挡时的需要，提供了一种新结构的手动挡挂挡换挡机构，使电动汽车以手动挡机动车形式充当驾驶人训练车及考试车成为可能，还能实现模拟驾驶器、体感赛车游戏机等任何模拟驾驶场景下的挡位挂挡换挡操作，增强使用者体验感。

优选地，第一连接件采用活动轴承7，活动轴承7起动灵敏，具有良好的旋转活动能力且摩擦阻力小、功率损耗少，同时在具体应用中，左右传动拨杆拉动第二拉线4时更能灵活带动转套61绕该活动轴承7旋转进而使定位轴5在滑槽板1的挡位滑槽中左右移动；和/或，第二连接件采用条形金属板8且条形金属板8里端与转套61采用焊接工艺固定连接，条形金属板8外端的长边位置向上伸出角形延展部，第二拉线芯前端通过螺栓件与角形延展部可旋连接；条形金属板8里端与转套采用焊接方式固定连接能够保证二者为一体运动结构，转套61在被活动轴承7限制垂直方向运动的时候能够根据条形金属板8的带动而绕活动轴承7旋转运动，条形金属板8外端向上伸出的角形延展部在与第二拉线芯连接的同时还能起到在垂直方向上支撑第二拉线4的作用，防止第二拉线4前端向下倾斜或下沉；和/或，本装置优选还包括辅助滑块，如图1所示，辅助滑块10通过两个螺钉水平固定安装于转套轴62的最前端位置，辅助滑块10的底面积大于挡位滑槽联通部位的联通面积以保证辅助滑块10不陷落入挡位滑槽，同时辅助滑块10能对定位轴5起到固定支撑的作用，防止其下沉。

本实用新型还涉及了一种包括上述电动汽车手动挡挡位模拟装置的新型的手动挡电动汽车，包括电动汽车本体，还包括设置于电动汽车本体的驾驶室内的手动挡换挡机构，手动挡换挡机构包括操纵杆以及均与操纵杆传动连接的前后传动拨杆和左右传动拨杆，电动汽车手动挡挡位模拟装置的安装架与电动汽车本体相连，第一拉线芯后端和第二拉线芯后端分别连接前后传动拨杆和左右传动拨杆；在操纵杆的作用下，当前后传动拨杆工作时，第一拉线拉动转套直接拉动定位轴在滑槽板的挡位滑槽中前后移动；在操纵杆的作用下，当左右拨动传动拨杆工作时，第二拉线拉动转套使定位轴在滑槽板的挡位滑槽中左右移动，也即可以理解为：摘下传统电动汽车(优选可以是纯电动汽车或者油电混动汽车)原有的自动挡的挡位机构(电控挡位或机械挡位)，换上手动挡换挡机构(也可称为是手动换挡挡杆机构)及上述如图1所示的电动汽车手动挡挡位模拟装置，将第一拉线3连接在左右传动拨杆上，将第二拉线4连接在前后传动拨杆上，将此电动汽车手动挡挡位模拟装置可固定在电动汽车本体内部的空闲位置，该电动汽车在手动挡换挡机构的操纵杆的作用下带动前后传动拨杆和左右传动拨杆分别拉动第一拉线芯和第二拉线芯前后运动，第一拉线芯前后运动带动定位轴5在挡位滑槽中前后运动同时转套轴62适应性在转套61内伸缩模拟手动换挡前后运动过程，第二拉线芯前后运动拉动所述第二连接件外端前后运动后带动转套61绕第一连接件旋动进而通过转套轴62带动定位轴5转动形成左右移动模拟手动换挡左右运动过程，将第二拉线芯的前后运动转换成了定位轴5在挡位滑槽中的左右运动，两个过程相互联动配合使定位轴5在所述滑槽板的若干挡位滑槽中来回切换最终完成模拟手动换挡的换挡过程，结构设计巧妙、机械传动配合合理，并从根本上解决了现有技术中电动汽车没有手动挡汽车的手动控制挡位操作机构无法进行C1准驾车型练车等的缺陷，使得电动汽车在驾考驾培领域的应用成为可能，进一步优选地，操纵杆为对应着六挡位的手动操纵杆，而挡位滑槽的结构如图4所示，包括位于滑槽板的左前方的1挡滑槽、位于滑槽板左后方的2挡滑槽、位于滑槽板中间正前方的3挡滑槽、位于滑槽板中间正后方的4挡滑槽、位于滑槽板右前方的5挡滑槽和位于滑槽板右后方的倒挡滑槽，由此，当挡位分别挂入1至5挡和倒挡时，第一拉线和第二拉线就会组合带动定位轴出现6种不同的方位状态，和传统手动挡汽车挡位一样，即：挂入1挡时，带动定位轴进入滑槽板的左前方的1挡滑槽内，挂入2挡时，带动定位轴进入滑槽板的左后方的2挡滑槽内，挂入3挡时，带动定位轴进入滑槽板的中间正前方的3挡滑槽内，挂入4挡时，带动定位轴进入滑槽板的中间正后方的4挡滑槽内，挂入5挡时，带动定位轴进入滑槽板的右前方的5挡滑槽内，挂入倒挡时，带动定位轴进入滑槽板的右后方的倒挡滑槽内，精确真实地模拟出手动挡的操作性质。

优选地，该新型的手动挡电动汽车还包括离合器模拟装置、整车控制器、第一信号采集设备和第二信号采集设备17(图5中示出)，整车控制器连接第一信号采集设备和第二信号采集设备17；第一信号采集设备采集电动汽车手动挡挡位模拟装置的模拟变速器信号，优选可以设置在若干挡位滑槽的下方位置以采集模拟变速器信号，如图4所示，第一信号采集设备采用传感器，设置在1-6挡的挡位滑槽处以采集模拟变速器信号，第二信号采集设备17采集离合器模拟装置的模拟离合器信号，整车控制器根据模拟离合器信号和模拟变速器信号，判断电动汽车的离合状态和挡位状态，并结合制动踏板信号和加速踏板信号计算处理输出扭矩信号，进而驱动电动汽车。

如图5所示，该新型的手动挡电动汽车中离合器模拟装置包括压缩弹簧15以及依次连接的踏板拐臂11、第一铰座12、活动轴13和第二铰座14，踏板拐臂11的前端固定连接于电动汽车本体的驾驶舱底板同时踏板拐臂11中部下方与第一铰座12固定连接，第一铰座12和第二铰座12之间且在活动轴13外侧设置压缩弹簧15且压缩弹簧15外径尺寸小于第一铰座12和第二铰座14的外径尺寸，活动轴13优选包括轴套和轴芯且轴芯可自由回缩至轴套内或自由伸出轴套，第二铰座14固定连接于电动汽车本体的驾驶舱底板，第二信号采集设备17可设置于踏板拐臂11与驾驶舱底板固定连接处；第二信号采集设备17采集踏板拐臂11下压上升过程中产生的模拟离合器信号后传输至整车控制器；进一步地，该新型的手动挡电动汽车中离合器模拟装置优选还包括调节螺母16，如图5所示，调节螺母16设置于第一铰座12和活动轴13之间，压缩弹簧15设置在调节螺母16和第二铰座14之间且压缩弹簧15外径尺寸小于调节螺母16和第二铰座14的外径尺寸，本装置安装方便、简单可靠，踏板拐臂11可以采用传统手动挡汽油车的离合器踏板(以下可简称为踏板)，第一铰座12和第二铰座14、活动轴13和压缩弹簧15组成了模拟离合踩踏阻力和回位的结构，进而将本装置安装在电动汽车本体驾驶室空出的离合位置上，踩下踏板，踏板拐臂11带动活动轴13的轴芯向内运动，压缩弹簧15一起受力被压缩，踩到底部时停止，松开踏板时，踏板拐臂11在压缩弹簧15的反作用力(回复力)下释放回位，活动轴13的轴芯也跟随回位到初始状态，因此本装置有效地满足了电动汽车自动挡改装手动挡时对模拟离合器的需要，提供了一种新结构的离合踩踏回位装置，使电动汽车以手动挡机动车形式充当驾驶人训练车及考试车成为可能，并且通过调节螺母16的设置，可以轻松的调节离合的可踩踏力度，应用性强。

优选地，第一信号采集设备和第二信号采集设备17均采用传感器，在第一信号采集设备与整车控制器之间、第二信号采集设备17与整车控制器之间均设置AD转换电路，第一信号采集设备和第二信号采集设备17采集的模拟化数据信号均先经AD转换电路转换为数字化信号后再传输至整车控制器，通过传感器能够快速、准确、实时地采集电动汽车手动挡挡位模拟装置的模拟变速器信号以及采集离合器模拟装置的模拟离合器信号，高效便捷，通过AD转换电路又将模拟信号进行数字化变成整车控制器可以识别和利用的有效信号。

图6为本实用新型电动汽车中整车控制器与手动挡挡位模拟装置、离合器模拟装置及相关部件间联动工作的原理框图，如图所示，整车控制器接收第一信号采集设备传来的手动挡挡位模拟装置的电压信号经AD转换电路转换成数字信号后判断模拟变速器的挡位状态(处于哪个挡位)，接收第信号采集设备传来的离合器模拟装置的位置信号经AD转换电路转换成数字信号后判断模拟离合器的离合状态(结合状态、半联动状态、分离状态)，同时整车控制器还接收制动踏板的制动信号、加速踏板的加速信号以及通过CAN总线接收电池系统信号，最终综合计算出扭矩大小并输出扭矩信号给电机控制器，进而驱动电动汽车，在没有传统离合器和传统变速器的电动汽车上实现传统手动挡汽车的变速换挡操作以及实现传统手动挡汽车的各种工况的模拟，进一步结合图6，整车控制器包括依次连接的数据接收电路、数据分析处理电路、扭矩计算电路和扭矩输出电路，扭矩输出电路连接至电动汽车的电机控制器；其中数据接收电路接收第一信号采集设备采集定位轴位于各挡位滑槽时产生的数据信号以及第二信号采集设备采集踏板拐臂下压上升过程中产生的数据信号，数据分析处理电路根据接收的数据信号并结合预设的阈值判断出所处的离合状态以及所处的挡位状态并进一步根据判断结果计算出不同位置对应的离合器扭矩传递系数及不同挡位下传动比，若干个第一信号采集设备优选采用6个电压传感器分别设置在1挡至5挡以及倒挡的挡位滑槽的下方以及1个电压传感器设置在空挡位置的挡位滑槽的下方，通过7个电压传感器检测手动挡挡位模拟装置中定位轴的位置对应输出0-5V的电压模拟量信号经AD转换电路转换成数字化信号后结合其与预设挡位信号阈值(优选设置7个挡位的挡位信号阈值均为C1，C1可以取0-5V中的任意数值，比如取4V)的比较结果判断现在所处的挡位状态，实现手动挡汽车的变速换挡功能，而第二信号采集设备优选采用位置传感器，通过位置传感器检测离合器模拟装置中离合踏板的位置信号对应输出0-5V的电压模拟量信号经AD转换电路转换成数字信号后结合其与预设离合信号阈值(优选设置离合信号第一阈值为C2、第二阈值为C3，C2<C3，C2、C3可以取0-5V中的数值，比如C2取1V，C3取3V)的比较结果判断现在离合器的状态，具体的，判断手动挡挡位模拟装置的挡位状态、计算不同挡位下模拟变速器的传动比的逻辑流程如图7所示，电压传感器优选采用霍尔传感器，利用7个霍尔传感器对7个挡位位置处分别进行信号实时采集，按照挡位1-5到倒挡再到空挡的顺序进行判定，当位置1处霍尔传感器信号值大于阈值C1＝4V时，判定此时处于1挡状态进而利用数据分析电路计算1挡下模拟变速器的传动比t1，当位置1处霍尔传感器信号值不大于阈值C1＝4V时，继续判断位置2处霍尔传感器信号值是否大于阈值C1＝4V，若大于则判定此时处于2挡状态进而利用数据分析电路计算2挡下模拟变速器的传动比t2，若不大于则继续判断位置3处霍尔传感器信号值是否大于阈值C1＝4V，若大于则判定此时处于3挡状态进而利用数据分析电路计算3挡下模拟变速器的传动比t3，若不大于则继续判断下一位置处霍尔传感器信号值是否大于阈值C1＝4V，直至位置6判断完毕以及空挡传动比计算得0，由此精准判断所处挡位及其对应的模拟变速器的传动比；判断离合器模拟装置的离合器状态并计算不同位置下的离合器扭矩传递系数的逻辑流程如图8所示，位置传感器实时采集离合器模拟装置中离合踏板的位置信号，首先与第一阈值C2＝1V比较，若离合踏板的位置信号小于第一阈值C2＝1V，则判定此时离合器模拟装置处于分离状态，利用数据分析电路计算此位置下离合器扭矩传递系数，若不小于第一阈值C2＝1V则继续判断离合踏板位置信号是否小于第二阈值C3＝3V,若小于，则判定离合器处于半联动状态，利用数据分析电路计算此位置下离合器扭矩传递系数，若不小于第二阈值C3＝3V则判定离合器处于结合状态，直接利用数据分析电路计算此位置下离合器扭矩传递系数，然后扭矩计算电路基于不同位置对应的离合器扭矩传递系数及不同挡位下传动比并结合加速踏板位置信号、制动踏板位置信号以及电池管理系统提供的电池系统信号和发动机模拟转速信号后最终计算出不同工况下的电机输出扭矩，扭矩输出电路将电机输出扭矩传输给电机控制器进而控制驱动电动汽车，具体地，整车控制器根据车速倒推法计算出发动机模拟转速，根据加速踏板加速信号、制动踏板制动信号和发动机模拟转速，结合传统汽油发动机的动力传输特性，通过二维线性插值法计算出不同工况下的模拟发动机输出扭矩，再结合不同位置对应的离合器扭矩传递系数、手动挡挡位模拟装置不同挡位下传动比和整车主减速比，计算出不同工况下最终的电机输出扭矩，利用扭矩输出电路通过CAN总线传输给电机控制器，控制电机输出相应的扭矩进而驱动电动汽车，同时，根据车速信号、离合器位置信号和模拟发动机转速，通过电机输出震荡扭矩，实现由于离合器结合不当等原因造成的发动机转速过低从而引起电动汽车抖动的工况，根据电动汽车的模拟发动机转速信号，判断电动汽车的运行状态，当转速过低时，整车控制器发送熄火信号，整车下高压，模拟传统手动挡汽车的熄火工况。

算例：

本电动汽车的模拟变速器主要由手动挡挡位模拟装置和7个传感器构成(挡位数和传感器数可减少或增加)并安装于自动挡电动汽车的自动换挡挡杆位置，驾驶员根据驾驶意图和电动汽车运行工况，需要挂入某一挡位时，将手动挡挡位模拟装置连接的换挡操纵杆拨到该挡位，该挡位下传感器输出约为5V的模拟量信号，其他6个位置下的传感器没有模拟量信号输出，通过AD转换电路将模拟量信号转换成数字量信号，整车控制器根据不同位置下的传感器测得的输出信号，通过数字化控制的方式实现变速器在不同挡位下的切换，同时根据模拟变速器输出的不同挡位计算得到模拟变速器在不同挡位下的传动比t_t。

本电动汽车的模拟离合器主要由离合器踏板(踏板拐臂)和传感器(第二信号采集设备)构成，并安装于自动挡电动汽车制动踏板的左侧(传统手动挡燃油车离合器踏板的安装位置)，驾驶员根据驾驶意图，在需要切断动力时踩下离合器踏板，在需要结合动力时抬开离合器踏板，传感器根据离合器踏板所处的位置的变化，输出0～5V的模拟量信号，通过AD转换将模拟量信号转换成数字量信号，整车控制器根据传感器测得的离合器踏板位置信号，通过数字化控制的方式实现离合器的结合、分离和半联动等状态，同时通过非线性插值的方法计算出离合器踏板在不同位置下的扭矩传递系数t_c。

然后进行发动机模拟转速计算，为了模拟出因发动机转速过低而导致的电动汽车熄火等特殊工况，利用车速倒推的方式计算出模拟发动机转速：当电动汽车处于空挡或离合器分离并且加速踏板信号等于0时，模拟发动机怠速转速为800rpm，当电动汽车处于空挡或离合器分离并且加速踏板信号大于0时，采用非线性插值法，计算出不同加速踏板位置下的发动机模拟转速；当电动汽车模拟离合器半联动/结合、电动汽车挡位处于非空挡且车速等于0时，通过插值法，计算出此状态下发动机转速随离合器踏板位置的变化曲线，从而计算出不同加速踏板位置下的发动机模拟转速；当电动汽车模拟离合器半联动/结合、电动汽车挡位处于非空挡且车速大于0时，根据车速V、模拟变速器不同挡位下的传动比tt、对标的手动挡传统燃油车的主减速比tfinal、车轮的滚动半径R和离合器的扭矩传递系数tc，倒推发动机的模拟转速，计算公式为：

然后进行整车电机输出扭矩计算，通过建立电机输出扭矩输出map图，通过二元函数插值法，计算出在不同加速踏板位置和模拟发动机转速下的发动机输出扭矩T_engine，通过离合器模拟装置模拟出电动汽车在不同离合器状态下的扭矩传递系数tc，通过手动挡挡位模拟装置模拟变速器模拟出电动汽车在不同挡位下的传统比tt，整车控制器根据不同的离合器扭矩传递系数和不同挡位下的传动比可以计算出车轮输出扭矩为：

T_wheel＝T_engine×α×t_t×t_final (2)

其中tfinal为对标的手动挡燃油车主减速器比。

采用自动挡电动汽车(变速器为单级减速器)模拟手动挡电动汽车汽车，通过模拟变速器计算得出的车轮扭矩与驱动电机通过单机减速器(单机减速器的传动比为t_single)传递至车轮的扭矩相同，因此，电机输出扭矩T_motor可以表示为：

传统手动挡燃油车在电动汽车起步或者挡位操作不当时，发动机转速过低并持续一段时间和便会熄火，若想让电动汽车模拟燃油车的熄火工况，电动汽车熄火的主要判断依据就是发动机的转速，因此，根据测量对标的手动挡燃油车的熄火转速阈值，设定当模拟发动机转速低于阈值时开始计时，若计时时间大于1秒，则扭矩控制器向整车控制器发送熄火信号，整车下高压，模拟出熄火工况，若转速在计时过程中恢复到大于阈值，则停止计时，不进行熄火。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (11)

1.一种电动汽车手动挡挡位模拟装置，其特征在于，包括滑槽板、安装架、第一拉线、第二拉线、定位轴、转套、设置于转套内自由伸缩的转套轴、第一连接件和第二连接件，所述滑槽板水平固定连接于安装架，所述第一拉线和第二拉线均沿滑槽板长度方向平行布置，所述第一拉线包括第一拉线芯和包裹在第一拉线芯外侧的第一拉线套且第一拉线芯两端向外伸出，所述第二拉线包括第二拉线芯和包裹在第二拉线芯外侧的第二拉线套且第二拉线芯两端向外伸出，所述第一拉线套和第二拉线套分别通过活动连接件与安装架连接且所述第一拉线芯后端和第二拉线芯后端分别用于连接外部的前后传动拨杆和左右传动拨杆，所述第一拉线芯前端与所述定位轴连接，所述第一拉线套通过所述第一连接件与所述转套可旋连接同时所述转套轴前端可旋转连接所述定位轴，所述第二拉线芯前端通过所述第二连接件与所述转套固定连接，所述滑槽板设置于转套和第二连接件的下方且所述滑槽板沿第二拉线轴向方向开有两两相邻侧边中间部位均联通的若干挡位滑槽，所述定位轴底端在第一拉线和/或第二拉线的带动下进入到滑槽板的各所述挡位滑槽中。

2.根据权利要求1所述的电动汽车手动挡挡位模拟装置，其特征在于，所述活动连接件采用两侧翼均具有开孔的角铁，所述第一拉线套后端和第二拉线套后端分别穿过各自对应的角铁一侧翼开孔后由紧固件紧固，各角铁的另一侧翼通过螺栓件及螺旋垫片与安装架可旋连接。

3.根据权利要求1或2所述的电动汽车手动挡挡位模拟装置，其特征在于，所述第一拉线芯前端通过螺栓件与所述定位轴连接，所述第一拉线套前端下方通过所述第一连接件与所述转套可旋连接同时所述转套轴前端开有通孔且通孔套住所述定位轴，所述第二拉线芯前端通过螺栓件与所述第二连接件连接同时所述第二连接件与所述转套固定连接。

4.根据权利要求3所述的电动汽车手动挡挡位模拟装置，其特征在于，所述第一连接件采用活动轴承；

和/或，所述第二连接件采用条形金属板且所述条形金属板里端与所述转套采用焊接工艺固定连接，所述条形金属板外端的长边位置向上伸出角形延展部，所述第二拉线芯前端通过螺栓件与所述角形延展部可旋连接；

和/或，还包括辅助滑块，所述辅助滑块通过螺钉安装于所述转套轴的最前端位置且所述辅助滑块的底面积大于挡位滑槽联通部位的联通面积。

5.一种手动挡电动汽车，包括电动汽车本体，其特征在于，还包括权利要求1至4之一所述的电动汽车手动挡挡位模拟装置，还包括设置于电动汽车本体的驾驶室内的手动挡换挡机构，所述手动挡换挡机构包括操纵杆以及均与操纵杆传动连接的前后传动拨杆和左右传动拨杆，所述电动汽车手动挡挡位模拟装置的安装架与电动汽车本体相连，所述第一拉线芯后端和第二拉线芯后端分别连接所述前后传动拨杆和左右传动拨杆。

6.根据权利要求5所述的手动挡电动汽车，其特征在于，所述操纵杆为六挡位的手动操纵杆，所述挡位滑槽包括位于滑槽板的左前方的1挡滑槽、位于滑槽板左后方的2挡滑槽、位于滑槽板中间正前方的3挡滑槽、位于滑槽板中间正后方的4挡滑槽、位于滑槽板右前方的5挡滑槽和位于滑槽板右后方的倒挡滑槽。

7.根据权利要求5或6所述的手动挡电动汽车，其特征在于，还包括离合器模拟装置、整车控制器、采集电动汽车手动挡挡位模拟装置的模拟变速器信号的第一信号采集设备和采集离合器模拟装置的模拟离合器信号的第二信号采集设备，所述整车控制器连接第一信号采集设备和第二信号采集设备。

8.根据权利要求7所述的手动挡电动汽车，其特征在于，所述离合器模拟装置包括压缩弹簧以及依次连接的踏板拐臂、第一铰座、活动轴和第二铰座，所述踏板拐臂的前端固定连接于电动汽车本体的驾驶舱底板同时踏板拐臂中部下方与第一铰座固定连接，所述第一铰座和第二铰座之间且在所述活动轴外侧设置所述压缩弹簧且所述压缩弹簧外径尺寸小于所述第一铰座和第二铰座的外径尺寸，所述活动轴包括轴套和可自由回缩至轴套内或自由伸出轴套的轴芯，所述第二铰座固定连接于电动汽车本体的驾驶舱底板，所述第二信号采集设备设置于踏板拐臂与驾驶舱底板固定连接处。

9.根据权利要求8所述的手动挡电动汽车，其特征在于，所述离合器模拟装置还包括调节螺母，所述调节螺母设置于所述第一铰座和所述活动轴之间，所述压缩弹簧设置在所述调节螺母和第二铰座之间且所述压缩弹簧外径尺寸小于所述调节螺母和第二铰座的外径尺寸。

10.根据权利要求7所述的手动挡电动汽车，其特征在于，所述第一信号采集设备和所述第二信号采集设备均采用传感器，在所述第一信号采集设备与整车控制器之间、所述第二信号采集设备与整车控制器之间均设置AD转换电路。

11.根据权利要求8所述的手动挡电动汽车，其特征在于，所述整车控制器包括依次连接的数据接收电路、数据分析处理电路、扭矩计算电路和扭矩输出电路，所述扭矩输出电路连接至电动汽车的电机控制器。