DE102022212995A1

DE102022212995A1 - Verfahren zum virtualisieren der charakteristiken eines fahrzeugs mitverbrennungskraftmaschine in einem elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102022212995A1
Application number: DE102022212995.4A
Authority: DE
Inventors: Ji Won Oh
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2022-06-02
Filing date: 2022-12-02
Publication date: 2023-12-07
Also published as: US20230391339A1; KR20230167464A; CN117162797A

Abstract

Verfahren zum Virtualisieren der Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine in einem Elektrofahrzeug, das Verfahren umfassend: Bestimmen, durch eine Steuerung, eines gegenwärtigen Eingangsdrehmoments, welches von einem Motor an ein Antriebssystem angelegt wird, um ein Fahrzeug zum Fahren zu veranlassen, Bestimmen, durch die Steuerung, der Zahnkontaktdrücke der Getriebe im Antriebssystem zwischen Motor und Antriebsrädern aus dem bestimmten gegenwärtigen Eingangsdrehmoment, Erzeugen, durch die Steuerung, eines virtuellen Effektsignals zum Erzeugen eines virtuellen Effekts, welcher die Charakteristiken des Antriebsstrangs des Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine nachahmt, basierend auf den bestimmten Zahnkontaktdrücken der Getriebe im Antriebssystem, und Erzeugen, durch die Steuerung, des virtuellen Effekts, welcher die Charakteristiken des Antriebsstrangs des Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine nachahmt, indem der Betrieb einer Virtuelleffekt-Erzeugungsvorrichtung gesteuert wird, welche den virtuellen Effekt entsprechend dem erzeugten virtuellen Effektsignal erzeugt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Virtualisieren der Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine (ICE) in einem Elektrofahrzeug (EV) und insbesondere ein Verfahren zum Virtualisieren des Gefühls des Betriebs eines Antriebssystems, welches eine Verbrennungskraftmaschine, ein Getriebe und eine Kupplung enthält, sowie des Fahrgefühls eines ICE-Fahrzeugs in einem EV.
HINTERGRUND
Wie bereits bekannt ist, ist ein Elektrofahrzeug (EV; engl. electric vehicle) ein Fahrzeug, das mit einem Motor als Antriebsvorrichtung betrieben wird. Ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug (BEV; engl. battery electric vehicle) ist ein reines Elektrofahrzeug, das nur mit einem Motor fährt.
Ein Antriebssystem eines batteriebetriebenen Elektrofahrzeugs umfasst eine Batterie, welche einen Motor mit Leistung versorgt, und einen mit der Batterie verbundenen Wechselrichter, einen Motor, der eine Antriebsvorrichtung ist, um ein Fahrzeug zum Fahren zu veranlassen, und der zum Laden und Entladen über den Wechselrichter mit der Batterie verbunden ist, sowie eine Reduziereinrichtung, welche die Drehkraft des Motors reduziert und die Drehkraft auf die Antriebsräder überträgt.
Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Fahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine (ICE; engl. internal combustion engine)verwendet ein gewöhnliches EV kein Mehrstufengetriebe und stattdessen ist eine Reduziereinrichtung mit einem festen Übersetzungsverhältnis zwischen einem Motor und den Antriebsrädern angeordnet.
Dies liegt daran, dass im Gegensatz zu einer Verbrennungskraftmaschine, welche einen breiten Verteilungsbereich der Energieeffizienz je nach Betriebspunkt aufweist und nur im Hochgeschwindigkeitsbereich ein hohes Drehmoment bereitstellen kann, bei einem Motor der Unterschied im Wirkungsgrad je nach Betriebspunkt relativ gering ist und es möglich ist, niedrige Drehzahlen und ein hohes Drehmoment nur mit den Charakteristiken einer einzelnen Motoreinheit zu realisieren.
Darüber hinaus erfordern Fahrzeuge, die mit einem herkömmlichen verbrennungsmotorischen Antriebsstrang ausgestattet sind, einen Startmechanismus wie beispielsweise einen Drehmomentwandler oder eine Kupplung, da die Charakteristik einer Verbrennungskraftmaschine einen Betrieb bei niedrigen Drehzahlen unmöglich macht, während bei einem Antriebssystem eines Elektrofahrzeugs der Startmechanismus entfernt werden kann, da der Motor die Charakteristik aufweist, bei niedrigen Drehzahlen leicht zu laufen.
Darüber hinaus erzeugt das Antriebssystem eines Elektrofahrzeugs Strom, indem ein Motor mit elektrischer Energie aus einer Batterie betrieben wird, anstatt Strom durch die Verbrennung von Kraftstoff zu erzeugen, wie es bei einem Fahrzeug mit herkömmlicher Verbrennungskraftmaschine der Fall ist.
Im Vergleich zum Drehmoment einer Verbrennungskraftmaschine, das durch aerodynamische und thermodynamische Reaktionen erzeugt wird, zeichnet sich das Drehmoment eines Elektrofahrzeugs im Allgemeinen dadurch aus, dass es ausgefeilter, sanfter und reaktionsschneller ist. Aufgrund dieser mechanischen Unterschiede können Elektrofahrzeuge im Gegensatz zu Fahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschinen einen reibungslosen Betrieb ohne Unterbrechung des Fahrverhaltens aufgrund von Schaltvorgängen usw. gewährleisten.
Bei Kraftfahrzeugen mit herkömmlichen verbrennungsmotorischen Antriebssträngen (Verbrennungskraftmaschine) ist der Verbrennungsmotor die Hauptquelle für Vibrationen. Die Vibrationen, welche durch die periodische Explosionskraft der Verbrennungskraftmaschine in einem Zündung-an-Zustand entstehen, werden über den Antriebsstrang oder die Halterung auf die Fahrzeugkarosserie und die Insassen übertragen.
Diese Vibrationen werden oft als negative Faktoren angesehen, die gedämpft werden müssen. In dieser Hinsicht weist das Elektrofahrzeug, bei dem die Kraftmaschine durch den Motor ersetzt ist, keine Vibrationsquelle auf, so dass dasselbe verglichen zu dem Fahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine hinsichtlich der Verbesserung des Fahrkomforts von Vorteil ist.
Für Fahrer, die auf der Suche nach einem aufregenden Fahrerlebnis sind, kann das Fehlen von Vibrationen der Kraftmaschine jedoch zu Langeweile führen. Insbesondere bestehen bei einem Elektrofahrzeug, das die Charakteristik aufweist, die eine hohe Leistungsfähigkeit anstrebt, Fälle, in welchen es erforderlich ist, ein raues und zitterndes Empfindungsvermögen und nicht nur ein sanftes Gefühl bereitzustellen.
Dennoch stellen die Elektrofahrzeuge diese emotionalen Elemente den Fahrer nicht ausreichend bereit. Daher besteht ein Bedarf an ein Verfahren zum Erzeugen von virtuellen Effekten, die Vibrationen und akustische Signale nachahmen, welche durch den Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine in einem Elektrofahrzeug erzeugt werden.
Insbesondere ist es notwendig, eine Funktion zum Virtualisieren der Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, so dass der Fahrer das gewünschte Gefühl in seinem Fahrzeug erleben kann, ohne auf ein Fahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine umsteigen zu müssen, wenn er das Fahrgefühl, die Aufregung, die Begeisterung und das direkte Gangschalteffekt des Motors, des Getriebes, der Kupplung usw. erleben möchte.
FAZIT
Dementsprechend wurde die vorliegende Offenbarung unter Berücksichtigung der vorstehenden Probleme des Standes der Technik erstellt, und der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Virtualisieren der Charakteristiken des Antriebsstrangs eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine in einem Elektrofahrzeug bereitzustellen, das es einem Fahrer ermöglicht, das Fahrgefühl, die Aufregung, die Begeisterung und den direkten Gangschalteffekt eines Verbrennungsmotors (Kraftmaschine), eines Getriebes, einer Kupplung usw. zu erleben.
Technische Probleme, die durch die vorliegende Offenbarung gelöst werden sollen, sind nicht auf die oben erwähnten technischen Probleme beschränkt, und andere technische Probleme, die oben nicht erwähnt sind, können aus den folgenden Beschreibungen von einem Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Offenbarung bezieht, klar verstanden werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Verfahren zum Virtualisieren der Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine in einem Elektrofahrzeug bereitgestellt, das Verfahren umfassend: Bestimmen, durch eine Steuerung, eines gegenwärtigen Eingangsdrehmoments, welches von einem Motor an ein Antriebssystem angelegt wird, um ein Fahrzeug zum Fahren zu veranlassen, Bestimmen, durch die Steuerung, der Zahnkontaktdrücke von Getrieben im Antriebssystem zwischen Motor und Antriebsrädern aus dem bestimmten gegenwärtigen Eingangsdrehmoment, Erzeugen, durch die Steuerung, eines virtuellen Effektsignals zum Erzeugen eines virtuellen Effekts, welcher die Charakteristiken des Antriebsstrangs des Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine nachahmt, basierend auf den bestimmten Zahnkontaktdrücken der Getriebe im Antriebssystem, und Erzeugen, durch die Steuerung, des virtuellen Effekts, welcher die Charakteristiken des Antriebsstrangs des Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine nachahmt, indem der Betrieb einer Virtuelleffekt-Erzeugungsvorrichtung gesteuert wird, welche den virtuellen Effekt entsprechend dem erzeugten virtuellen Effektsignal erzeugt.
Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß einem Verfahren zum Virtualisieren von Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine in einem Elektrofahrzeug möglich, in einem Elektrofahrzeug ohne Verbrennungskraftmaschine (Motor), Getriebe, Kupplung usw. die Charakteristiken des Antriebsstrangs eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine durch Vibrationen und akustische Effekte zu virtualisieren und einem Fahrer ein Betriebseffekt und Fahreffekt zu vermitteln, als ob die tatsächliche Verbrennungskraftmaschine, das Getriebe und die Kupplung in Betrieb wären.
Im Übrigen kann der Fahrer das Fahrgefühl, die Aufregung, die Begeisterung und den direkten Schaltgangeffekt, welche der Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor bietet, in seinem Fahrzeug erleben, ohne auf ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor wechseln zu müssen.
Insbesondere durch die Erzeugung virtueller Vibrationen und virtueller akustischer Signale, die mit dem Zahnkontaktdruck des Getriebes des Antriebssystems verbunden sind, lassen sich realistische virtuelle Effekte erzielen, die wiederum die Marktfähigkeit des Fahrzeugs erheblich verbessern können.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die oben genannten und andere Ziele, Merkmale , und andere Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, klarer verstanden, wobei

1 und 2 sind schematische Darstellungen eines Getriebeelements eines Antriebsstrangs in einem Fahrzeug;
3 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration einer Vorrichtung zum Virtualisieren der Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
4 ist ein Flussdiagramm, welches den Vorgang des Virtualisierens der Charakteristiken eines Fahrzeugs mit einer Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
5 ist ein Diagramm, welches schematisch die Wellenformen und Größen eines virtuellen Vibrationssignals und eines virtuellen akustischen Signals entsprechend einem Zahnkontaktdruck gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
6 ist ein Diagramm, welches die Wellenformen und Größen des virtuellen Vibrationssignals und des virtuellen akustischen Signals veranschaulicht, wenn der Zahnkontaktdruck gemäß der vorliegenden Offenbarung null (0) ist;
7 und 8 sind Diagramme, welche ein Beispiel für das Berechnen des Zahnkontaktdrucks gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen;
9 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel veranschaulicht, in dem eine virtuelle Vibration und ein virtuelles akustisches Signal gemäß der vorliegenden Offenbarung in Echtzeit geändert werden;
10 ist ein Diagramm, welches einen Zylinderdruckzustand einer Verbrennungskraftmaschine veranschaulicht; und
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Änderung der Größe und Form in Echtzeit in der Wellenform von virtuellen Effekten zeigt, nachdem der Druck auf den Zahnkontaktdruck gemäß der vorliegenden Offenbarung berechnet wurde.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Zeichnung werden Ausführungsformen der Offenbarung ausführlich beschrieben. Technische Probleme, die durch die vorliegende Offenbarung gelöst werden sollen, sind nicht auf die oben erwähnten technischen Probleme beschränkt, und andere technische Probleme, die oben nicht erwähnt sind, können aus den folgenden Beschreibungen von einem Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Offenbarung bezieht, klar verstanden werden. Ferner sollte keine Auslegung erfolgen, dass die vorliegende Offenbarung auf die beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist, die in der vorliegenden Beschreibung beschrieben sind, und klar sein, dass die vorliegende Offenbarung alle Änderungen, Äquivalente oder Ersetzungen enthält, die in dem Wesen oder technischen Bereich der vorliegenden Offenbarung enthalten sind.
Indessen können Ausdrücke, wie beispielsweise erster/erste/erstes und/oder zweiter/zweite/zweites, in der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, um verschiedene Komponenten zu beschreiben, aber die Komponenten sollten nicht auf die Ausdrücke beschränkt sein. Die Ausdrücke werden lediglich zum Zweck des Unterscheidens einer Komponente von einer anderen Komponente verwendet und beispielsweise kann die erste Komponente als eine zweite Komponente bezeichnet werden und gleichermaßen die zweite Komponente auch als die erste Komponente bezeichnet werden, ohne von dem Bereich nach dem Konzept der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Wenn eine Komponente bezeichnet wird, mit einer anderen Komponente „verbunden“ oder „gekoppelt“ zu sein, kann die Komponente mit einer anderen Komponente direkt verbunden oder gekoppelt sein, aber es sollte klar sein, dass auch andere Komponenten zwischen den Komponenten vorliegen können. Andererseits, in dem Fall, in welchem eine Komponente als „direkt verbunden“ mit irgendeiner anderen Komponente bezeichnet sind, ist zu verstehen, dass es keine (weitere) Komponente dazwischen gibt. Die anderen Ausdrücke des Beschreibens einer Beziehung zwischen Komponenten, d.h. „zwischen“ und „nur zwischen“ oder „benachbart“ und „direkt benachbart“ sollen auf ähnliche Weise interpretiert werden.
Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Schrift auf gleiche Elemente. Die hierin verwendete Terminologie dient nur zur Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und ist nicht als Beschränkung der Offenbarung gedacht. In der vorliegenden Beschreibung enthalten die Singularformen auch die Pluralformen, sofern nicht im Kontext speziell erwähnt. Die Ausdrücke „weist auf“ und/oder „aufweisend“, die in der Beschreibung verwendet werden, bedeuten, dass die erwähnten Komponenten, Schritte, Operationen und/oder Elemente das Vorhandensein oder den Zusatz von einer/einem oder mehreren anderen Komponenten, Schritten, Operationen und/oder Elementen nicht ausschließen.
Die vorliegende Offenbarung kann ein Verfahren zum Virtualisieren der Charakteristiken des Antriebsstrangs eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine in einem Elektrofahrzeug bereitstellen, welches es dem Fahrer ermöglicht, das Fahrgefühl, die Aufregung und den direkten Gangschalteffekt zu erleben, die von einer Verbrennungskraftmaschine, einem Getriebe, einer Kupplung, usw. bereitgestellt werden.
Darüber hinaus kann die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Realisieren der virtuellen Fahreigenschaften bereitstellen, so dass ein Fahrer das gewünschte Fahreffekte und das Gefühl eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine in seinem Fahrzeug erleben kann, ohne in ein Fahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine wechseln zu müssen.
Zu diesem Zweck müssen virtuelle Effekte erzeugt werden, welche die Charakteristiken des Antriebsstrangs eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine in einem Elektrofahrzeug, dem zu verwendenden Fahrzeug, entsprechen, um dem Fahrer einen realistischeren Fahreffekt und ein realistischeres Fahrgefühl zu vermitteln. Dennoch, herkömmlicherweise gibt es eine Beschränkung bei der Erzeugung von virtuellen Effekten, welche den Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine entsprechen, indem nur virtuelle Effekte erzeugt werden, welche nur dem Gaspedal-Eingabewert (APS-Wert), also der Fahrer-Eingabeinformationen, oder der Antriebsstrangdrehzahl oder der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechen.
Es ist zwar bekannt, dass in einem Elektrofahrzeug virtuelle akustische Signale erzeugt und bereitgestellt werden können, doch besteht ein Problem darin, dass sich die virtuellen akustischen Signale von denen unterscheiden, die in einem Fahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine erzeugt werden, so dass der Fahrer möglicherweise ein Gefühl des Unterschieds empfindet.
Dementsprechend konzentriert sich die vorliegende Offenbarung darauf, dass der Fahrer ein realistischeres Gefühl und einen realistischeren Fahreffekt des auf einer Verbrennungskraftmaschine basierenden Antriebsstrangs empfindet, indem virtuelle Vibrationen und akustische Signale erzeugt werden, um die Charakteristiken des Antriebsstrangs, die in einem Fahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine zu spüren sind, in einem Elektrofahrzeug zu virtualisieren und bereitzustellen, und indem virtuelle Vibrationen und akustische Signale erzeugt werden, welche den Charakteristiken des Antriebsstrangs des Fahrzeugs und tatsächlichen Fahrsituationen entsprechen.
Das technische Merkmal der vorliegenden Offenbarung besteht darin, virtuelle Vibrationen und akustische Effekte zu erzeugen und bereitzustellen, welche mit den Zahnkontaktdrücken der Getriebe des Antriebssystems verbunden sind, so dass der Fahrer ein dynamisches Gefühl erleben kann, ohne einen Unterschied zu einem realen Fahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine zu bemerken.
In der vorliegenden Offenbarung ist ein Elektrofahrzeug ein Fahrzeug, das von einem Motor als Antriebsvorrichtung für die Bewegung des Fahrzeugs angetrieben wird, und ist ein Elektrofahrzeug im weitesten Sinne, einschließlich beispielsweise eines batteriebetriebenen Elektrofahrzeugs (BEV), eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (HEV) und eines Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugs (FCEV), die reine Elektrofahrzeuge sind.
Im Falle eines Hybridfahrzeugs kann der Prozess der Erzeugung und Umsetzung virtueller Effekte gemäß der vorliegenden Offenbarung in einem EV-Modus durchgeführt werden, der nur von einem Motor angetrieben wird. Wie oben beschrieben, kann das Verfahren zum Nachahmen der Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung auf ein Elektrofahrzeug mit Motorantrieb angewendet werden.
In der nachfolgenden Beschreibung sind die Begriffe Verbrennungskraftmaschine und Motor von gleicher Bedeutung, und mit Motor ist ein Antriebsmotor gemeint, der das Fahrzeug zum Fahren veranlasst.
Die Vibrationen und die akustischen Signale, die in einem Fahrzeug mit einer vorhandenen Verbrennungskraftmaschine (Motor) erzeugt werden, lassen sich im Wesentlichen wie folgt klassifizieren.

1. Flüssigkeitsschall durch den Motoreinlass
2. Abgestrahlte Vibrationen und akustische Signale aufgrund des Explosionshubs und der Druckänderung im Brennraum des Motors
3. Vibrationen, die von den Motorvibrationen über den Antriebsstrang auf die Fahrzeugkarosserie übertragen werden, und Schallabstrahlung
4. Vibrations- und Strömungsresonanzakustik bei der Motorabgasanlage

Für den Fahrer oder die Insassen des Fahrzeugs ist die Nummer 3 am wichtigsten: Vibrationen, die von den Motorvibrationen über den Antriebsstrang auf den Fahrzeugkörper übertragen werden, und Schallabstrahlung.
Der Hauptzweck der Erzeugung virtueller Effekte in Elektrofahrzeugen, d. h. der Erzeugung virtueller Vibrationen und akustischer Signale, die die vom Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor erzeugten Vibrationen und Geräusche imitieren, besteht daher darin, dem Fahrer eines Elektrofahrzeugs das gleiche Gefühl zu vermitteln wie in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Im Hinblick auf die Entwicklung virtueller Vibrationen und akustischer Signale in einem Elektrofahrzeug sollten daher die Vibrationen und akustischen Signale, die der obigen Zahl 3 entsprechen, unter den Vibrationen und akustischen Signalen eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor an erster Stelle stehen.
Darüber hinaus ist in einem Elektrofahrzeug das Ausmaß der Vibrationsabstrahlung auf die Karosserie und den Innenraum durch den Antriebssystem proportional zum Zahnkontaktdruck des Getriebes des Antriebssystems. Derzeit bezieht sich der Begriff Getriebe des Antriebssystems auf Getriebe, in denen das Drehmoment zwischen dem Motor und den Antriebsrädern übertragen wird, und dies kann Getriebe in einem bekannten Antriebssystem bedeuten, in dem die Drehkraft zwischen dem Motor und den Antriebsrädern in einem Elektrofahrzeug übertragen wird. Ein gewöhnliches Getriebe des Antriebssystems in einem Elektrofahrzeug ist das Getriebe einer Reduziereinrichtung.
Durch das Erzeugen von virtuellen Vibrationen und akustischen Signalen, welche mit dem Zahnkontaktdruck des Getriebes des Antriebsstrangs verbunden sind, als virtuelle Effekte, welche die Charakteristiken des Antriebsstrangs eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine in einem Elektrofahrzeug nachahmen, kann der Realismus der virtuellen Effekte maximiert werden, und die äußerst realistischen virtuellen Effekte können wiederum die Marktfähigkeit des Fahrzeugs erheblich verbessern.
In den 1 und 2 sind schematisch Getriebe in einem Antriebssystem eines Fahrzeugs dargestellt. In einem Elektrofahrzeug gibt es eine Vielzahl von Getrieben, welche die Übertragung von Drehmomenten (und Kräften) durch gegenseitiges Ineinandergreifen und gleichzeitiges Drehen in einem Antriebssystem zwischen einem Motor, welcher eine Antriebsvorrichtung ist, und Antriebsrädern, welche mit dem Motor zur Leistungsübertragung verbunden sind, übernehmen.
Im Antriebssystem eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine nähern sich die Charakteristiken der Vibrationsübertragung zwischen den verschiedenen beweglichen Teilen des Antriebssystems mit zunehmendem Zahnkontaktdruck einem starren Körper an, so dass sich die Übertragungsrate der in der Verbrennungskraftmaschine erzeugten Vibrationen erhöht.
Im Gegenteil, je geringer der Zahnkontaktdruck des Zahnrads im Antriebssystem ist, desto geringer sind die Spannungen zwischen benachbarten beweglichen Teilen, was die Übertragung von Vibrationen erschwert, was zu einer Dämpfung der Vibrationsenergie durch ein umgebendes Schmierungsteil führt und somit die Vibrationsübertragungsrate verringert. Das heißt, wenn sich die Größe des Zahnkontaktdrucks (absoluter Wert des Drucks) des Getriebes des Antriebssystems erhöht, erhöht sich die Größe der Vibration, und die Größe der Vibration verringert sich, wenn sich die Größe des Zahnkontaktdrucks des Getriebes des Antriebssystems verringert (siehe 9 und 11, die später beschrieben werden).
In Anbetracht dessen wird gemäß der vorliegenden Offenbarung der virtuelle Effekt (Amplitude der Vibrationen und akustische Signale) umso größer, je höher der Zahnkontaktdruck (Absolutwert des Drucks) des Getriebes des Antriebssystems ist, und umso kleiner wird der virtuelle Effekt, je geringer der Zahnkontaktdruck des Getriebes des Antriebssystems ist.
Damit die vorstehend beschriebenen Charakteristiken des Antriebssystems in einem Elektrofahrzeug zum Ausdruck kommen können, werden gemäß der vorliegenden Offenbarung virtuelle Vibrationen und akustische Effekte eingestellt, die die Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine nachahmen, und die Vibrationen und die akustischen Effekte, die die Charakteristiken des Antriebssystems widerspiegeln, werden beim Erzeugen erzeugt und einem Fahrer bereitgestellt.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist unter Zahnkontaktdruck der Druck zu verstehen, der durch Zusammendrücken zwischen den Zahnflächen der in Eingriff befindlichen Zahnräder ausgeübt wird, und aufgrund der Charakteristik des Zahnrads gibt es für jeden Zahn zwei Flächen (die Flächen auf beiden Seiten jedes Zahns), auf die der Zahndruck wirken kann. Entsprechend der Richtung des übertragenen Drehmoments in dem Zustand, in welchem die beiden Zahnräder im Eingriff sind, wird der Druck auf die gewählte der beiden Oberflächen eines jeden Zahns für jedes Zahnrad ausgeübt.
Beispielsweise wirkt bei der Übertragung eines Vorwärtsdrehmoments über zwei Zahnräder der Zahnkontaktdruck (Vorwärtsdruck) durch Zusammendrücken auf eine der beiden Oberflächen jedes Zahnrads, und umgekehrt wirkt bei der Übertragung eines Rückwärtsdrehmoments der Zahnkontaktdruck (Rückwärtsdruck) durch Zusammendrücken auf die andere der beiden Oberflächen jedes Zahnrads.
Hier kann das Vorwärtsdrehmoment, das vom Motor, der eine Antriebsvorrichtung ist (Bezugszeichen 41 in 3, die später beschrieben wird), aufgebracht wird, als ein Drehmoment in Richtung der Beschleunigung eines Fahrzeugs definiert werden, während das Rückwärtsdrehmoment als ein Drehmoment in Richtung der Abbremsung des Fahrzeugs definiert werden kann.
Obwohl der Druck ein skalarer Wert und kein Vektorwert ist und somit keine Richtungsabhängigkeit hat, kann in dieser Beschreibung der Zahnkontaktdruck, der durch das Aufbringen des Vorwärtsdrehmoments wirkt, als Vorwärtsdruck definiert werden, und der Zahnkontaktdruck, der durch das Aufbringen des Rückwärtsdrehmoments wirkt, kann zur Vereinfachung der Erklärung als Rückwärtsdruck definiert werden, und in diesem Fall kann der Druckwert eine Richtungsabhängigkeit haben.
In der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung bedeutet ein negativer (-) Druck (siehe 9 und 11) auf die Zahnoberfläche einen Rückwärtsdruck und ein positiver (+) Druck auf die Zahnoberfläche einen Vorwärtsdruck. Außerdem ist der Vorwärtsdruck der Zahndruck, der auf eine der beiden Flächen jedes Zahns der beiden Zahnräder wirkt, und der Rückwärtsdruck ist der Zahndruck, der auf die andere der beiden Flächen jedes Zahns der beiden Zahnräder wirkt.
Bei dem Zahnkontaktdruck, der auf einen Zahn jedes Zahnrads im Eingriffszustand wirkt, hängt die Aufteilung von Unterdruck und Überdruck sowie die Aufteilung von Vorwärts- und Rückwärtsdruck von der Richtung des Drehmoments ab (siehe 2).
3 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Vorrichtung zum Virtualisieren der Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und 4 ist ein Flussdiagramm, das den Prozess zum Virtualisieren der Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
Das Verfahren zum Virtualisieren von Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine in einem Elektrofahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Virtualisieren des Betriebsgefühls und des Fahrgefühls eines Antriebssystems eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine in einem Elektrofahrzeug.
Darüber hinaus bedeutet das Virtualisieren der Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine in der vorliegenden Offenbarung, dass beim Betrieb des Antriebssystems des betreffenden Fahrzeugs, das ein Elektrofahrzeug ist, im Elektrofahrzeug möglichst ähnliche Vibrationen und akustische Signale wie im Fahrzeug mit Verbrennungsmotor erzeugt werden, obwohl in der Realität keine Vibrationen und akustische Signale auftreten.
Insbesondere bedeutet in der vorliegenden Offenbarung das Virtualisieren der Charakteristiken des Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine das tatsächliche Erzeugen und Bereitstellen von Vibrationen und akustischen Signalen im Elektrofahrzeug, welche die tatsächlichen Vibrationen und akustische Signale nachahmen, welche vom Antriebsstrang im Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine entsprechend den Charakteristiken des Antriebsstrangs, dem Betriebszustand des Antriebsstrangs und dem Fahrzustand des Fahrzeugs erzeugt werden.
In der vorliegenden Offenbarung werden Vibrationen und akustische Signale, welche die tatsächlichen Vibrationen und akustischen Signale nachahmen, als „virtuelle Vibrationen“ und „virtuelle akustische Signale“ definiert, und in der folgenden Beschreibung umfasst ein „virtueller Effekt“ eine oder beide der virtuellen Vibrationen und der virtuellen akustischen Signale.
Wie in 3 veranschaulicht, umfasst eine Vorrichtung zum Virtualisieren der Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung: eine Fahrinformations-Erfassungseinheit 12, welche in einem Fahrzeug angebracht ist und Fahrzeug-Fahrinformationen erfasst; eine erste Steuerung 20, welche basierend auf den von der Fahrinformations-Erfassungseinheit 12 erfassten Fahrzeug-Fahrinformationen einen Drehmomentbefehl erzeugt und ausgibt; eine zweite Steuerung 30, welche den Betrieb einer Antriebsvorrichtung 41 gemäß dem von der ersten Steuerung 20 ausgegebenen Drehmomentbefehl steuert.
In der folgenden Beschreibung wird ein Steuergegenstand in die erste Steuerung 20 und die zweite Steuerung 30 klassifiziert. Dennoch kann der Steuerungsvorgang zum Virtualisieren der Charakteristiken des Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine und zur Realisierung des virtuellen Effekts gemäß der vorliegenden Offenbarung durch ein einzelnes integriertes Steuerelement anstelle einer Vielzahl von Steuerungen durchgeführt werden.
Eine Vielzahl von Steuerungen und ein integriertes Steuerelement können gemeinsam als eine Steuerung bezeichnet werden, und der Steuerungsvorgang der vorliegenden Offenbarung kann von der Steuerung durchgeführt werden. In der folgenden Beschreibung kann sich der Begriff „Steuerung“ auf die erste Steuerung 20 und die zweite Steuerung 30 gemeinsam beziehen.
Die Fahrinformations-Erfassungseinheit 12 ist eine Komponente, welche ein Fahrerbedarfsdrehmoment im Fahrzeug bestimmt und Fahrzeug-Fahrinformationen erkennt, die für das Durchführen einer Virtualisierungsfunktion erforderlich sind, und die Fahrzeug-Fahrinformationen können Fahrer-Eingabeinformationen und Fahrzeug-Zustandsinformationen enthalten. In der nachfolgenden Beschreibung bezieht sich eine „Virtualisierungsfunktion“ auf eine Funktion zum Erzeugen und Bilden eines virtuellen Effekts (virtuelle Vibration und virtuelles akustisches Signal, welche die Vibration und das akustische Signal eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine nachahmen).
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst die Fahrinformations-Erfassungseinheit 12: eine Gaspedal-Erfassungseinheit, welche Gaspedal-Eingabeinformationen gemäß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer erfasst; eine Bremspedal-Erfassungseinheit, welche Bremspedal-Eingabeinformationen gemäß der Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer erfasst; und eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinheit, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst.
Dabei kann die Gaspedal-Erfassungseinheit ein herkömmlicher Gaspedal-Positionssensor (APS) sein, der am Gaspedal angebracht ist und ein elektrisches Signal entsprechend dem Betätigungszustand des Gaspedals durch den Fahrer ausgibt. Die Bremspedal-Erfassungseinheit kann ein herkömmlicher Bremspedal-Positionssensor (BPS) sein, der am Bremspedal angebracht ist und ein elektrisches Signal entsprechend dem Betätigungszustand des Bremspedals durch den Fahrer ausgibt.
Die Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinheit kann einen Raddrehzahlsensor umfassen. Da Erhalten von Informationen über die Fahrzeuggeschwindigkeit aus dem Signal des Raddrehzahlsensors ist eine bekannte Technik in der Technik, so dass auf eine ausführliche Beschreibung davon verzichtet werden soll.
Die Fahrer-Eingabeinformationen unter den Fahrzeug-Fahrinformationen, welche von der Fahrinformations-Erfassungseinheit 12 erfasst werden, umfassen: einen Gaspedal-Eingabewert (APS-Wert), welcher von der Gaspedal-Erfassungseinheit als ein Fahrereingabewert entsprechend der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer erfasst wird; und einen Bremspedal-Eingabewert (BPS-Wert), der von der Bremspedal-Erfassungseinheit als ein Fahrereingabewert entsprechend der Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer erfasst wird. Die von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinheit erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit wird zu den Fahrzeug-Zustandsinformationen unter den Fahrzeug-Fahrinformationen.
Die Fahrinformations-Erfassungseinheit 12 kann ferner eine Drehzahl-Erfassungseinheit enthalten, welche die Drehzahl eines Antriebsystems des Fahrzeugs erfasst, und die Drehzahl des Antriebsystems (Antriebssystemdrehzahl) kann die Drehzahl eines Motors (Motordrehzahl), die Drehzahl einer Antriebswelle (Antriebswellendrehzahl) oder die Drehzahl eines Antriebsrades 43 (Antriebsraddrehzahl) sein.
Die Drehzahl-Erfassungseinheit kann ein im Motor eingebauter Resolver, ein im Antriebsrad 43 eingebauter Raddrehzahlsensor oder ein Sensor sein, der die Drehzahl der Antriebswelle erfassen kann. Darüber hinaus enthalten die Fahrzeug-Fahrinformationen eine Antriebssystemdrehzahl, und die Antriebssystemdrehzahl wird zu den Fahrzeug-Zustandsinformationen.
Unterdessen bestimmt, erzeugt und gibt die erste Steuerung 20 bei den in 3 dargestellten Konfigurationen der Vorrichtung einen Drehmomentbefehl zum Steuern des Betriebs der Antriebsvorrichtung 41 basierend auf Echtzeit-Fahrzeug-Fahrinformationen aus. In diesem Fall die Antriebsvorrichtung 41 ist ein Motor, der das Fahrzeug antreibt.
Die erste Steuerung 20 umfasst: grundlegender Drehmomentbefehlsgenerator 21, welcher ein Fahrerbedarfsdrehmoment aus den Echtzeit-Fahrzeug-Fahrinformationen bestimmt, welcher durch die Fahrinformations-Erfassungseinheit 12 erfasst werden, und einen grundlegenden Drehmomentbefehl zum Erzeugen des bestimmten Fahrerbedarfsdrehmoment erzeugt.
Darüber hinaus umfasst die erste Steuerung 20 ferner: eine Virtuelle-Effekt-Erzeugungssteuereinheit 22, welche basierend auf die Informationen über das Eingangsdrehmoment eines Antriebsstrangs in Echtzeit den Zahnkontaktdruck eines Getriebes des Antriebssystems bestimmt und einen Virtuelleffekt-Befehl (ein virtuelles Effektsignal) zum Erzeugen und Bilden eines virtuellen Effekts mittels des bestimmten Zahnkontaktdrucks des Getriebes des Antriebssystems erzeugt.
In der vorliegenden Offenbarung kann der Zahnkontaktdruck des Antriebssystems bestimmt werden, indem ein Motordrehmomentbefehl verwendet wird, welcher eines der Eingangsdrehmomente ist, wie später beschrieben wird, und da der Motordrehmomentbefehl durch Echtzeit-Fahrzeug-Fahrinformationen bestimmt wird, wenn der Motordrehmomentbefehl als Eingangsdrehmoment verwendet wird, lässt sich sagen, dass der Zahnkontaktdruck des Antriebssystems letztendlich durch die Echtzeit-Fahrzeug-Fahrinformationen bestimmt wird.
Darüber hinaus umfasst die erste Steuerung 20 einen Enddrehmomentbefehlsgenerator 23, welcher einen Enddrehmomentbefehl mittels des von dem grundlegenden Drehmomentbefehlsgenerator 21 ausgegebenen grundlegenden Drehmomentbefehls und des von der Virtuelle-Effekt-Erzeugungssteuereinheit 22 ausgegebenen virtuellen Effektbefehls erzeugt und ausgibt.
Der Enddrehmomentbefehl wird an die zweite Steuerung 30 übertragen, und die zweite Steuerung 30 steuert den Betrieb der Antriebsvorrichtung 41 zum Antrieb des Fahrzeugs entsprechend dem Enddrehmomentbefehl. In diesem Fall die Antriebsvorrichtung 41 ist ein Motor, der das Fahrzeug antreibt.
Wie in 3 veranschaulicht, werden das Drehmoment und die Drehkraft, welche vom Motor, welcher die Antriebsvorrichtung 41 ist, abgegeben werden, durch das Reduziereinrichtung 42 verzögert und dann auf das Antriebsrad 43 übertragen, und wenn der Betrieb des Motors durch die zweite Steuerung 30 entsprechend dem Enddrehmomentbefehl der ersten Steuerung 20 gesteuert wird, kann ein virtueller Antriebssystem mit den Charakteristiken einer Verbrennungskraftmaschine realisiert werden.
Zu diesem Zeitpunkt ist der Enddrehmomentbefehl, welcher von der ersten Steuerung 20 erzeugt und ausgegeben wird, ein Motordrehmomentbefehl, welcher die Charakteristiken eines verbrennungsmotorischen Antriebsstrangs realisieren kann, und wenn der Betrieb des Motors, welcher die Antriebsvorrichtung 41 des Fahrzeugs ist, entsprechend dem Enddrehmomentbefehl gesteuert wird, kann die Ausgabe des Motordrehmoments, welches Fahrzeugvibrationen und Fahrzeugverhalten entsprechend dem Zahnkontaktdruck des Getriebes des Antriebssystems während der Fahrzeugfahrt herbeiführen kann, erfolgen.
In der vorliegenden Offenbarung kann die erste Steuerung 20 eine Fahrzeugsteuereinheit (VCU; engl. vehicle control unit) sein, welche einen Motordrehmomentbefehl basierend auf Fahrzeug-Fahrinformationen in einem gewöhnlichen Elektrofahrzeug erzeugt, und die zweite Steuerung 30 kann eine Motorsteuereinheit (MCU; engl. motor control unit) sein, welche den Betrieb des Motors entsprechend dem Motordrehmomentbefehl steuert. In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können die erste Steuerung 20 (die Fahrzeugsteuereinheit (VUC)) und die zweite Steuerung 30 (die Motorsteuereinheit (MUC)) eine Hardware-Vorrichtung sein, die durch verschiedene elektronische Schaltungen verwirklicht wird (z. B. Computer, Mikroprozessor, CPU, ASIC, Schaltungen, Logikschaltungen usw.). Die erste Steuerung (20) und die zweite Steuerung (30) können durch einen nichtflüchtigen Speicher ausgeführt werden, in welchem beispielsweise ein oder mehrere Programme, Softwarebefehle, die Algorithmen wiedergeben, usw. gespeichert sind, die, wenn sie ausgeführt werden, verschiedene Funktionen von Untereinheiten (der grundlegender Drehmomentbefehlsgenerator (21), die Virtuelle-Effekt-Erzeugungssteuereinheit (22) und der Enddrehmomentbefehlsgenerator (23) usw.) ausführen. Ein Prozessor, welcher eingerichtet ist, um das Programm bzw. die Programme, Softwareanweisungen, die Algorithmen wiedergeben, usw. auszuführen. Hierbei können der Speicher und der Prozessor als separate Halbleiterschaltungen ausgeführt sein. Alternativ können der Speicher und der Prozessor als eine einzelne integrierte Halbleiterschaltung ausgeführt sein. Der Prozessor kann einen oder mehrere Prozessoren enthalten.
In der vorliegenden Offenbarung ist die Virtuelle-Effekt-Erzeugungssteuereinheit 22 eine neue Komponente, welche ein virtuelles Effektsignal (Befehl) zum Erzeugen und Ausführen virtueller Vibrationen und virtueller akustischen Signale bestimmt, erzeugt und ausgibt, und zwar getrennt von dem grundlegenden Drehmomentbefehlsgenerator 21 und dem von dem grundlegenden Drehmomentbefehlsgenerator erzeugten grundlegenden Drehmomentbefehl, und kann als Teil der Fahrzeugsteuereinheit (VCU) eingebaut oder als ein von der Fahrzeugsteuerung getrenntes Steuerelement bereitgestellt werden.
In diesem Fall kann das virtuelle Effektsignal ein Signal mit einer Wellenform sein, deren Größe (Amplitude und Lautstärke) dem virtuellen Effekt des Zahnkontaktdrucks des Getriebes des Antriebssystems entspricht, wie das virtuelle Effektsignal für den Betrieb einer Vibrationsvorrichtung 51 oder einer Tonvorrichtung 54, wie später noch beschrieben wird.
Im Enddrehmomentbefehlsgenerator 23 wird der grundlegende Drehmomentbefehl, der vom grundlegenden Drehmomentbefehlsgenerator 21 eingegeben wird, durch den Virtuelleffekt-Befehl korrigiert, der von der Virtuelle-Effekt-Erzeugungssteuereinheit 22 eingegeben wird, und zu diesem Zeitpunkt kann eine Korrektur vorgenommen werden, indem der Virtuelleffekt-Befehl zum grundlegenden Drehmomentbefehl addiert wird, der von dem grundlegenden Drehmomentbefehlsgenerator 21 übertragen wird, und der korrigierte Drehmomentbefehl wird zum Enddrehmomentbefehl für die Motorsteuerung.
In der vorliegenden Offenbarung kann der Virtuelleffekt-Befehl als ein virtuelles Effektsignal zum Erzeugen eines virtuellen Effekts betrachtet werden, der die Charakteristiken des Antriebsstrangs eines Fahrzeugs mit Verbrenungskraftmaschine nachahmt. Der Virtuelleffekt-Befehl, der das virtuelle Effektsignal ist, wird im Enddrehmomentbefehl widerspiegelt, und der Betrieb des Motors wird entsprechend dem Enddrehmomentbefehl gesteuert, in den der Virtuelleffekt-Befehl widergespiegelt wird, und so kann der virtuelle Effekt, der die Charakteristiken des Antriebsstrangs eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine nachahmt, d.h. die virtuelle Vibration, vom Motor erzeugt werden.
Dementsprechend kann in der vorliegenden Offenbarung eine virtuelle Vibration, die mit dem Zahnkontaktdruck des Getriebes des Antriebssystems verbunden ist, durch den Motor, der das Fahrzeug antreibt, erzeugt werden, und die virtuelle Vibration ist eine Vibration, die die Vibration nachahmt, die in bestehenden Fahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschinen auftreten kann. In diesem Fall ist der Motor eine Antriebsvorrichtung für den Antrieb des Fahrzeugs, erfüllt aber auch die Funktion einer Virtuelleffekt-Erzeugungsvorrichtung.
Die Vorrichtung zum Virtualisieren der Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ferner umfassen: eine Schnittstelleneinheit 11, welche von einem Fahrer verwendet wird, um entweder EIN oder AUS der Virtualisierungsfunktion auszuwählen und einzugeben.
In der vorliegenden Offenbarung kann ein Mittel für einen Fahrer, um wahlweise EIN und AUS im Fahrzeug zu betätigen und ein elektrisches Signal entsprechend EIN und AUS auszugeben, als eine Schnittstelleneinheit 11 verwendet werden. Dabei kann es beispielsweise eine Bedienungsvorrichtung wie eine Taste oder ein Schalter in einem Fahrzeug, ein Eingabegerät oder ein Touchscreen eines AVN-Systems (Audio-, Video- und Navigationssystem) sein.
Die Schnittstelleneinheit 11 kann mit der ersten Steuerung 20 verbunden sein, und insbesondere kann die erste Steuerung 20 auch mit der Virtuelle-Effekt-Erzeugungssteuereinheit 22 verbunden sein, die später beschrieben wird. Dementsprechend kann bei einer EIN- oder AUS-Bedienung des Fahrers über die Schnittstelleneinheit 11 das EIN- oder AUS-Signal von der Schnittstelleneinheit 11 in die Steuerung 22 der ersten Virtuelle-Effekt-Erzeugungssteuereinheit 22. Schließlich kann die Virtuelle-Effekt-Erzeugungssteuereinheit 22 der ersten Steuerung 20 den EIN- oder AUS-Betriebszustand der Virtualisierungsfunktion durch den Fahrer erkennen.
In der vorliegenden Offenbarung wird die Virtualisierungsfunktion nur ausgeführt, wenn der Fahrer die Virtualisierungsfunktion über die Schnittstelleneinheit 11 einschaltet. Darüber hinaus kann, wenn die Schnittstelleneinheit 11 eine in einem Fahrzeug angebrachte Eingabevorrichtung ist, eine Mobilvorrichtung (nicht veranschaulicht) als die Schnittstelleneinheit 11 verwendet werden, obwohl es in 3 nicht veranschaulicht ist, anstelle der Eingabevorrichtung des Fahrzeugs, und die EIN- und AUS-Bedienung der Virtualisierungsfunktion kann auch vom Fahrer mittels der Mobilvorrichtung ausgeführt werden.
Die Mobilvorrichtung muss kommunikativ mit einer Fahrzeugvorrichtung wie etwa der ersten Steuerung verbunden sein und hierzu wird eine (nicht gezeigte) Eingabe/Ausgabe-Kommunikationsschnittstelle zum Etablieren von Kommunikation zwischen der Mobilvorrichtung und der ersten Steuerung 20 eingesetzt.
Darüber hinaus kann der Fahrer Bedingungen für die Anwendung des virtuellen Effekts, wie beispielsweise Sollwerte, mit Hilfe der Schnittstelleneinheit 11 einstellen, und wenn die Bedingung für die Anwendung des virtuellen Effekts erfüllt ist, kann die Virtualisierungsfunktion gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden (siehe Schritt S1 in 4).
Die Vorrichtung zum Virtualisieren der Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ferner umfassen: mindestens eine der folgenden Vorrichtungen: die Vibrationsvorrichtung 51 zum Erzeugen virtueller Vibrationen und die Tonvorrichtung 54 zum Erzeugen und Ausgeben von virtuellen akustischen Signalen.
Die Vibrationsvorrichtung 51 und die Tonvorrichtung 54 sind ebenfalls Vorrichtungen zum Erzeugen virtueller Effekte. In der vorliegenden Offenbarung kann einer der Motoren, der die Antriebsvorrichtung 41 ist, und die Vibrationsvorrichtung 51 unter den Vorrichtungen zum Erzeugen virtueller Effekte verwendet werden, um virtuelle Vibrationen zu erzeugen.
Wie vorstehend beschrieben, können in der vorliegenden Offenbarung virtuelle Vibrationen zwar mittels eines Motors zum Bewegen eines Fahrzeugs erzeugt werden, doch kann eine virtuelle Vibration auch mittels einer separaten Vibrationsvorrichtung 51 erzeugt werden, die anstelle des Motors in das Fahrzeug angebracht ist.
Die Vibrationsvorrichtung 51 ist dazu vorgesehen, Vibrationen entsprechend einem elektrischen Signal zu erzeugen, das von Virtuelle-Effekt-Erzeugungssteuereinheit 22 der ersten Steuerung 20 ausgegeben wird, d.h. ein virtuelles Effektsignal zum Erzeugen und Ausführen virtueller Effekte.
Die Vibrationsvorrichtung 51 kann umfassen: einen Vibrationsverstärker 52, der ein virtuelles Effektsignal empfängt und ein verstärktes Vibrationssignal ausgibt; und einen Vibrationsaktor 53 zum Erzeugen von Vibrationen durch das vom Vibrationsverstärker 52 ausgegebene verstärkte Vibrationssignal.
Als Vibrationsverstärker 52 und als Vibrationsaktor 53 kann ein herkömmlicher Vibrationsverstärker und Vibrationsaktor verwendet werden. Außerdem kann der Vibrationsaktor 53 der Vibrationsvorrichtung 51 an einer vorbestimmten Stelle im Fahrzeug angebracht werden, an welcher der Fahrer die von ihm erzeugte Vibration spüren kann.
Der Vibrationsaktor 53 der Vibrationsvorrichtung 51 kann beispielsweise an der Fahrzeugkarosserie oder am Sitz angebracht sein und an einer Stelle eingebaut werden, an welcher die während der Fahrt erzeugten Vibrationen über die Fahrzeugkarosserie oder den Sitz auf den Fahrer übertragen werden können.
Die Tonvorrichtung 54 ist vorgesehen, um ein akustisches Signal entsprechend einem elektrischen Signal zu erzeugen, welches von der Virtuelle-Effekt-Erzeugungssteuereinheit 22 der ersten Steuerung 20 ausgegeben wird, d.h. ein virtuelles Effektsignal zum Erzeugen und Ausführen eines virtuellen Effekts.
Die Tonvorrichtung 54 kann umfassen: einen Tonverstärker 55, der ein virtuelles Effektsignal empfängt und ein verstärktes akustisches Signal ausgibt; und einen Lautsprecher 56 zum Erzeugen und Ausgeben von akustischem Signal durch das vom Tonverstärker 55 ausgegebene verstärkte Tonsignal.
Als Tonverstärker 55 und Lautsprecher 56 können herkömmliche Tonverstärker und Lautsprecher verwendet werden, die bereits im Fahrzeug angebracht sind. Der Lautsprecher 56 kann so angebracht sein, dass er das akustische Signal innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs ausgibt.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Erzeugen virtueller Vibrationen und akustischer Signale gemäß der vorliegenden Offenbarung ausführlich beschrieben.
Zunächst erfasst die Virtuelle-Effekt-Erzeugungssteuereinheit 22 der ersten Steuerung 20 Informationen über den Zahnkontaktdruck des Getriebes des Antriebssystems (nachfolgend als „Zahnkontaktdruck“ abgekürzt), und die Größe des virtuellen Effekts, d.h. die Amplitude der virtuellen Vibration und die Lautstärke des virtuellen akustischen Signals (d.h. die Amplitude in der Wellenform des virtuellen akustischen Signals) kann so bestimmt werden, dass sie proportional zur Größe des erfassten Zahnkontaktdruck ist (Schritt S2 in 4).
Wenn die Größe des virtuellen Effekts, d.h. die Amplitude der virtuellen Vibration und die Lautstärke des virtuellen akustischen Signals, wie vorstehend beschrieben bestimmt wurde, kann die Wellenform des virtuellen Effektsignals in Echtzeit bestimmt werden (Schritt S3 in 4). Darüber hinaus kann das bestimmte virtuelle Effektsignal (oder der virtuelle Effektbefehl) übertragen werden, um einen virtuellen Effekt in der Vibrationsvorrichtung 51 (oder dem Motor) und der Tonvorrichtung 54 zu erzeugen (siehe Schritte S4 und S5 in 4).
5 ist ein Diagramm, das schematisch die Wellenformen und Größen eines virtuellen Vibrationssignals und eines virtuellen akustischen Signals entsprechend einem Zahnkontaktdruck in der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Die Größe der veranschaulichten Wellenform ist die Amplitude der virtuellen Vibration und die Lautstärke des virtuellen akustischen Signals (welche die Amplitude der Wellenform ist).
Im Allgemeinen ist es natürlich so, dass das Übertragen der tatsächlichen Vibrationen leichter wird, wenn sich die Größe des Zahnkontaktdrucks erhöht. Um dies nachzuahmen, ist es möglich, die Amplitude der Vibration oder die Lautstärke des akustischen Signals (die Amplitude der Wellenform) proportional zum Absolutwert des Zahnkontaktdrucks des Getriebes im Antriebssystem zu erhöhen, wenn sich der Absolutwert des Zahnkontaktdrucks erhöht (siehe 9 und 11, die später beschrieben werden).
Neben der oben beschriebenen proportionalen Erhöhung ist es auch wirksam, den Zahnkontaktdruck und die Richtung der Erhöhung/Verringerung des virtuellen Effekts (virtuelle Vibration und virtuelles akustisches Signal) in Übereinstimmung zu bringen. Das heißt, wenn sich der Zahnkontaktdruck erhöht, erhöht sich auch die Größe des virtuellen Effekts, oder wenn sich der Zahnkontaktdruck verringert, verringert sich auch die Größe des virtuellen Effekts.
Mit anderen Worten, die Amplitude des virtuellen Effekts kann eine Funktion aufweisen, welche in Bezug auf den Zahnkontaktdruck sich monoton erhöht oder monoton verringert.
Außerdem können die Amplitude der virtuellen Vibrationen und die Lautstärke des virtuellen akustischen Signale auf ein Minimum eingestellt werden, wenn der Zahnkontaktdruck der Druck ist, der zum Spielbereich gehört. Zu diesem Zeitpunkt kann Null (0) als Druck im Spielbereicheingestellt werden. Das heißt, der Bereich, in dem der Zahnkontaktdruck Null (0) ist, kann als Spielbereich bezeichnet werden.
6 ist ein Diagramm, welches die Wellenformen und Größen der virtuellen Vibrationssignale und der virtuellen akustischen Signale veranschaulicht, wenn der Zahnkontaktdruck in der vorliegenden Offenbarung null (0) ist. Die Größe der veranschaulichten Wellenform ist die Amplitude der virtuellen Vibration und die Lautstärke des virtuellen akustischen Signals (welche die Amplitude der Wellenform ist) .
Wenn das Getriebespiel im Antriebssystem tatsächlich auftritt, kann man davon ausgehen, dass die physikalische Kopplung zwischen den Getrieben unterbrochen ist. In diesem Fall wird die gegenwärtige Vibration nicht auf den Antriebssystem übertragen, sondern auf das umgebende Schmiermittel, die Maschinenteile, die Welle, das Gehäuse usw., und hat dämpfende Charakteristiken. Als Strategie zum Erzeugen eines virtuellen Effekts, der einen solchen Effekt realistisch nachahmt, ist es daher vorzuziehen, die Größe des virtuellen Effekts (virtuelle Vibration und virtuelles akustische Signal) auf den eingestellten Mindestwert zu setzen.
Dementsprechend kann in der vorliegenden Offenbarung die Virtuelle-Effekt-Erzeugungssteuereinheit 22 der ersten Steuerung die Größe des virtuellen Effekts (die Amplitude des Signals des virtuellen Effekts) als einen voreingestellten Mindestwert bestimmen, wenn der Zahnkontaktdruck dem Druck im voreingestellten Spielbereich entspricht.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Erhalten von Informationen über den Zahnkontaktdruck ausführlich beschrieben.
In der vorliegenden Offenbarung wird der Zahnkontaktdruck anhand des Eingangsdrehmoments geschätzt, und zu diesem Zeitpunkt kann der Zahnkontaktdruck direkt aus dem Eingangsdrehmoment geschätzt werden. Das heißt, nachdem der Zahnkontaktdruck in Echtzeit anhand des gegenwärtigen Eingangsdrehmoments geschätzt wurde, um die gewöhnlichen Charakteristiken des Antriebsstrangs mit Spielcharakteristiken auszudrücken, ist es möglich, die Größe (Amplitude und Lautstärke) des virtuellen Effekts aus dem erhaltenen Zahnkontaktdrucks zu bestimmen.
Das Eingangsdrehmoment ist ein Drehmoment, das vom Motor auf den Antriebssystem ausgeübt wird, und die nachstehenden Werte können zur Schätzung des Zahnkontaktdrucks als Eingangsdrehmoment verwendet werden.

1. Motordrehmomentbefehl als Eingangsdrehmomentbefehl (grundlegende Drehmomentbefehl)
2. Schätzung des Eingangsdrehmoments (Motordrehmoment)
3. Eingangsdrehmoment-Erfassungswert vom Sensor erfasst
4. Filter angewandter Wert auf Eingangsdrehmoment

Das Eingangsdrehmoment ist ein Drehmoment einer Hauptdrehmomentquelle, welche ein Drehmoment für den Antrieb des Fahrzeugs erzeugt und auf den Antriebssystem überträgt, wobei in diesem Fall ein Befehlswert als Eingangsdrehmoment verwendet werden kann. Da die Hauptdrehmomentquelle die Antriebsvorrichtung 41 zum Antrieb des Fahrzeugs ist und die Antriebsvorrichtung, welche die Hauptdrehmomentquelle im Elektrofahrzeug ist, ein Motor ist, kann der Befehl ein Motordrehmomentbefehl (Enddrehmomentbefehl) als Eingangsdrehmomentbefehl sein.
Andererseits kann das Eingangsdrehmoment ein geschätzter Wert für das Eingangsdrehmoment (Motordrehmoment) sein, welcher von einer Motorsteuerungseinheit (MCU) erhalten wird, oder es kann ein von einem Drehmomentsensor erfasster Motordrehmomenterfassungswert sein. In diesem Fall ist der Motordrehmomenterfassungswert der Erfassungswert des Drehmomentsensors, welcher auf der Eingangsseite des Antriebssystems, wie beispielsweise eine Reduziereinrichtung, oder auf der Motorausgangsseite angebracht ist. Das Eingangsdrehmoment kann auch ein Wert sein, auf den zusätzlich ein Filter angewendet wird.
Wenn der dem Eingangsdrehmoment entsprechende Zahnkontaktdruck berechnet und geschätzt wird, nachdem das Eingangsdrehmoment als solches bestimmt wurde, kann die Größe des virtuellen Effekts, welcher dem Zahnkontaktdruck entspricht, d. h. die Amplitude der virtuellen Vibration und die Lautstärke des virtuellen akustischen Signale, unter Verwendung des berechneten Zahnkontaktdruck eingestellt werden.
Mit anderen Worten, der Zahnflächendruck kann bestimmt werden unter Verwendung eines Motordrehmomentbefehls zur Steuerung des Motorbetriebs, eines geschätzten Motordrehmoments, das vom Motor ausgegeben wird, eines Motordrehmomenterfassungswerts, der vom Sensor erfasst wird, eines Werts, der mit einem Filter auf den Motordrehmomentbefehl angewendet wird, eines Werts, der durch Anwendung eines Filters auf den Motordrehmomentschätzwert erhalten wird, und eines Werts, der durch Anwendung eines Filters auf den Motordrehmomenterfassungswert erhalten wird.
Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren können die Merkmale des Antriebssystems, die durch den Spielabschnitt laufen, ausgedrückt werden, wenn die Richtung des Eingangsdrehmoments geändert wird, und der Zahnkontaktdruck kann in Echtzeit entsprechend dem Profil des Eingangsdrehmoments berechnet werden.
Die vorliegende Offenbarung weist die folgenden Charakteristiken beim Berechnen des Zahnkontaktdrucks in Echtzeit entsprechend dem Profil des Eingangsdrehmoments auf.
7 und 8 sind Ansichten, welche ein Beispiel für das Berechnen des Zahnkontaktdrucks gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. In den 7 und 8 ist der „Spielbereich“ ein Drehmomentbereich, der einem voreingestellten Spieldrehmomentbereich entspricht.
In diesem Zusammenhang kann in der vorliegenden Offenbarung der aktuelle Zustand in Abhängigkeit vom Wert des Eingangsdrehmoments in einen Spielzustand und einen Normalzustand klassifiziert werden. Wenn der Betrag des Eingangsdrehmoments Null (0) ist oder innerhalb eines voreingestellten Spielmomentbereichs liegt, kann die Steuerung bestimmen, dass der Spielzustand eingetreten ist und dass andere Zustände als Normalzustand gelten.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann der Spieldrehmomentbereich ein Drehmomentbereich sein, der einen unteren Grenzwert, der ein negativer (-) Wert ist, und einen oberen Grenzwert, der ein positiver (+) Wert ist, als Begrenzung hat. Das heißt, der Spieldrehmomentbereich kann auf einen Drehmomentbereich einschließlich Null (0) eingestellt werden. Der Spielzustand beginnt, wenn das Eingangsdrehmoment in den eingestellten Spielmomentbereich eintritt.
Zu diesem Zeitpunkt kann in der Steuerung, wenn sich die Größe des Eingangsdrehmoments erhöht, die Größe desZahnkontaktdrucks als ein größerer Wert bestimmt werden, wenn des Zahnkontaktdruck, der dem Eingangsdrehmoment entspricht, entsprechend den eingestellten Daten normal ist. Das heißt, der Zahnkontaktdruck kann eine monoton ansteigende Funktion aufweisen, bei welcher der Druck proportional erhöht wird, oder eine monoton abfallende Funktion, bei welcher der Druck proportional verringert wird, in Bezug auf das Eingangsdrehmoment.
Die eingestellten Daten können ein Kennfeld sein, und die Steuerung kann den Zahnkontaktdruck aus dem Eingangsdrehmoment anhand des Kennfeldes bestimmen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Kennfeld nur im Normalzustand und nicht im Spielzustand verwendet.
Das heißt, wenn das Eingangsdrehmoment in den eingestellten Spielmomentbereich eintritt und in einen Spielzustandübergeht, wird der vom Kennfeld ausgegebene Wert des Zahnkontaktdrucks ignoriert. Stattdessen kann sich der Zahnkontaktdruck im Zustand des Spielzustands von dem durch das Kennfeld berechneten Wert auf den voreingestellten Mindestwert des Zahnkontaktdrucks entsprechend einer voreingestellten Steigung oder einem voreingestellten Muster annähern. Der Mindestwert des Zahnkontaktdrucks kann auf Null eingestellt werden.
Zu diesem Zeitpunkt, wenn das Eingangsdrehmoment in den Spielzustand eintritt, kann die Größe des virtuellen Effekts (Amplitude und Lautstärke) zusammen mit der Größe des Zahnkontaktdrucks auf die gleiche Weise dem voreingestellten Mindestwert angenähert werden.
Auch wenn das Eingangsdrehmoment außerhalb des eingestellten Spieldrehmomentbereichs liegt, kann verhindert werden, dass es den Spielzustand sofort verlässt. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann es vorkommen, dass nach Ablauf der Verzögerungszeit, nachdem das Eingangsdrehmoment vom Spieldrehmomentbereich abweicht, die Größe des Zahnkontaktdrucks und die Größe des virtuellen Effekts nicht dem Mindestwert, sondern dem Wert im Normalzustand, d. h. dem Wert, der durch Kennfeld aus dem Eingangsdrehmoment bestimmt wird, angenähert werden.
Die Verzögerungszeit ist dazu gedacht, die Rückkehr vom Spielzustand in den Normalzustand zu verzögern. Sie kann als ein Wert bestimmt werden, welcher der Differenz zwischen dem Eingangsdrehmoment und dem Schwellenwert des Spieldrehmomentbereichs entspricht.
Als Verfahren zum Bestimmen der Verzögerungszeit kann ein Verfahren verwendet werden, bei dem der Differenzbetrag zwischen dem in Echtzeit bestimmten Eingangsdrehmoment und dem Schwellenwert des Spieldrehmomentbereichs von dem voreingestellten Ausgangswert der Verzögerungszeit abgezogen wird, usw.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Zeit, die das Eingangsdrehmoment benötigt, um nach einer Abweichung vom Spielmomentbereich in den Normalzustand zurückzukehren, mit der Differenz zwischen dem gegenwärtigen Eingangsdrehmoment und dem Schwellenwert des Spielmomentbereichs verknüpft. Die Zeit, die dem Unterschied zwischen dem Schwellenwert, der die Grenze des Spieldrehmomentbereichs darstellt, und dem gegenwärtigen Eingangsdrehmoment entspricht, kann als Rückkehrzeit zum Normalzustand bestimmt werden.
Dadurch kann es, wenn das Eingangsdrehmoment nur um eine kleine Differenz vom Spielmomentbereich abweicht, relativ lange dauern, bis es in den Normalzustand zurückkehrt (siehe 7), während es, wenn das Eingangsdrehmoment um eine große Differenz vom Spielmomentbereich abweicht, relativ kurze Zeit dauern kann, bis es in den Normalzustand zurückkehrt (siehe 8).
Auch bei der Rückkehr in den Normalzustand, beispielsweise beim Eintritt in den Spielzustand, kann sich der Zahnkontaktdruck vom minimalen Wert des Zahnkontaktdrucks zu dem durch das Kennfeld bestimmten Wert des Zahnkontaktdrucks nach einer vorgegebenen Steigung oder einem vorgegebenen Muster annähern.
Die Größe des virtuellen Effekts, d. h. die Amplitude der virtuellen Vibration und die Lautstärke des virtuellen akustischen Signals, kann aus einem Kennfeld mit dem Zahnkontaktdruck als Eingabe erhalten werden. Alternativ kann, nachdem ein zum Absolutwert des Zahnkontaktdrucks proportionaler Wert durch Skalierung der Größe (Absolutwert) der Information über den Zahnkontaktdruck erhalten wurde, ein Mindestwert, d. h. eine minimale Amplitude oder ein minimaler Lautstärkewert, zu dem erhaltenen Wert hinzugefügt werden.
9 zeigt, dass sich der virtuelle Effekt, d. h. die virtuelle Vibration und das virtuelle akustische Signal, in Echtzeit auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben ändert. Wie in 9 gezeigt, kann die Virtuelle-Effekt-Erzeugungssteuereinheit 22 der ersten Steuerung 20 die Größe des virtuellen Effekts als einen Wert bestimmen, der proportional zum Absolutwert der Zahnflächenpressung ist.
In der vorliegenden Offenbarung kann das Eingangsdrehmoment ein Motordrehmoment und das Motordrehmoment ein Motordrehmomentbefehl sein. Im Falle der Erzeugung virtueller Vibrationen und virtueller akustischer Signale als virtueller Effekt unter Verwendung der Vibrationsvorrichtung 51 und der Tonvorrichtung 54 als die Vorrichtung zum Erzeugen virtueller Effekte ist der Motordrehmomentbefehl ein grundlegender Drehmomentbefehl, der von dem grundlegenden Drehmomentbefehlsgenerator 21 der ersten Steuerung 20 bestimmt wird.
Darüber hinaus können die Amplitude der virtuellen Vibration und die Lautstärke (Amplitude der Wellenform) des virtuellen akustischen Signals aus dem berechneten Zahnkontaktdruck durch ein Kennfeld oder ähnliches bestimmt werden, und dann kann ein virtuelles Effektsignal mit der Wellenform der bestimmten Amplitude erzeugt werden.
Schließlich kann die Vibration des virtuellen Effekts in der Vibrationsvorrichtung 51 durch das Signal des virtuellen Effekts erzeugt werden, und in ähnlicher Weise kann das akustische Signal des virtuellen Effekts in der Tonvorrichtung 54 durch das Signal des virtuellen Effekts erzeugt und ausgegeben werden.
In der vorliegenden Offenbarung kann anstelle der Vibrationsvorrichtung 51 zum Erzeugen virtueller Vibrationen ein Motor, der eine Antriebsvorrichtung 41 zum Antreiben eines Fahrzeugs ist, als eine Vorrichtung zum Erzeugen virtueller Effekte verwendet werden, um virtuelle Vibrationen zu erzeugen.
Zu diesem Zweck ist der Motordrehmomentbefehl unter den Eingangsdrehmomenten zum Bestimmen des Zahnkontaktdrucks ein grundlegender Drehmomentbefehl, welcher von dem grundlegenden Drehmomentbefehlsgenerator 21 der ersten Steuerung 20 bestimmt wird, selbst wenn die Virtuelle-Effekt-Erzeugungssteuereinheit 22 der ersten Steuerung 20 einen virtuellen Effektbefehl (virtuelles Effektsignal) erzeugt, welcher die Wellenform der bestimmten Amplitude anzeigt, und der Motor als eine Vorrichtung zum Erzeugen virtueller Effekte verwendet wird.
Der Enddrehmomentbefehlsgenerator 23 der ersten Steuerung 20 verwendet den virtuellen Effektbefehl, um den von dem grundlegenden Drehmomentbefehlsgenerator 21 der ersten Steuerung 20 erzeugten grundlegenden Drehmomentbefehl zu korrigieren.
Wenn beispielsweise der grundlegender Drehmomentbefehlsgenerator 21 der ersten Steuerung 20 einen grundlegenden Drehmomentbefehl basierend auf den Echtzeit-Fahrzeug-Fahrinformationen erzeugt und die Virtuelle-Effekt-Erzeugungssteuereinheit 22 einen virtuellen Effektbefehl erzeugt, kann der Enddrehmomentbefehlsgenerator 23 den endgültigen Drehmomentbefehl durch Addieren des von dem grundlegenden Drehmomentbefehlsgenerator 21 eingegebenen grundlegenden Drehmomentbefehl und des von der Virtuelle-Effekt-Erzeugungssteuereinheit 22 eingegebenen virtuellen Effektbefehls erzeugen.
Wenn die zweite Steuerung 30 den Betrieb des Motors, der die Antriebsvorrichtung 41 des Fahrzeugs ist, entsprechend dem auf diese Weise erzeugten Enddrehmomentbefehl steuert, kann eine Vibration, welche die Vibration eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine nachahmt (virtuelle Vibration), erzeugt und durch den Motor bereitgestellt werden.
Unterdessen ist es in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung möglich, die Wellenform des virtuellen Effekts zu binarisieren. Das heißt, die Form und die Position der Zahnflächen können je nach der Form des Zahnradprofils variieren, und das Vibrationsprofil kann sich je nach Form und Position dieser Zahnflächen oder der Größe und Richtung des übertragenen Drehmoments ändern. Um diesen Effekt nachzuahmen, kann die Änderung des Vibrationsprofils auch in den virtuellen Vibrationsprofilen und den virtuellen Tonprofilen widergespiegelt werden.
Erstens kann der Typ des Profils des virtuellen Vibrationssignals und der Wellenform des virtuellen Tonsignals je nach der Höhe des vom Getriebe des Antriebssystems übertragenen Drehmoments geändert werden. So kann beispielsweise mit zunehmender Größe des Drehmoments allmählich von Profil 1 zu Profil 2 gewechselt werden.
Alternativ können Typ und Amplitude des Profils des virtuellen Vibrationssignals und der Wellenform des virtuellen Tonsignals in Abhängigkeit von der Richtung des Drehmoments binarisiert werden. So kann beispielsweise Profil 1 verwendet werden, wenn ein Vorwärtsdrehmoment angelegt wird, und Profil 2, wenn ein Rückwärtsdrehmoment angelegt wird.
Wenn nun das Profil 1 als Vibrationsprofil beim Anlegen eines Vorwärtsdrehmoments und das Profil 2 als Vibrationsprofil beim Anlegen eines Rückwärtsdrehmoments definiert ist, kann man sagen, dass die Frequenzkomponente von Profil 1 heterogener ist als die Frequenzkomponente von Profil 2. Das heißt, die Frequenzkomponente von Profil 2 ist homogener als die Frequenzkomponente von Profil 1.
In den Wellenformen des virtuellen Vibrationssignals und des virtuellen Tonsignals ist der Grund für die Einstellung der unterschiedlichen Profile der Wellenformen beim Anlegen des Vorwärtsdrehmoments und beim Anlegen des Rückwärtsdrehmoments, wie oben beschrieben, darin zu suchen, dass bei der Analyse der Vibrationseigenschaften des Antriebsstrangs, auf den die Verbrennungskraftmaschine, die das eigentliche Emulationsziel ist, angewendet wird, Es gibt einen Explosionshub des Motors, während ein Vorwärtsdrehmoment erzeugt wird, und im Fall der Erzeugung eines Vorwärtsdrehmoments (gezündete), das den Prozess von Saug-Kompressions-Explosions-Abgas durchläuft, verglichen mit dem Fall der Erzeugung eines Rückwärtsdrehmoments (motorisiert), das einfach den Prozess von Saug-Kompressions-Expansions-Abgas durchläuft, wird die Vibrationskomponente aufgrund der Explosion hinzugefügt, und die Frequenzkomponente wird schließlich gemischt.
Außerdem kann eine Spitzenform unter den Wellenformen des Profils 1 eine schärfere Form haben als eine Spitzenform unter den Wellenformen des Profils 2. Das heißt, die heterogene Frequenzkomponente von Profil 1 ist höher als das primäre Frequenzband von Profil 2.
Der Grund für die Differenzierung der Spitzenform der Wellenform beim Anlegen des Vorwärtsdrehmoments und beim Anlegen des Rückwärtsdrehmoments, wie oben beschrieben, ist die Nachahmung der Wirkung der Explosion. In 10 ist zu erkennen, dass die „ gezündete Kurve" (Erzeugung des Vorwärtsdrehmoments) im Vergleich zur „motorisierten Kurve" (Erzeugung des Rückwärtsdrehmoments) im Zylinderdruckzustand eines typischen Benzinmotors eine hochfrequente Komponente aufweist.
11 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Änderung der Größe und Form in Echtzeit in der Wellenform von virtuellen Effekten zeigt, nachdem der Zahnkontaktdruck in der vorliegenden Offenbarung berechnet wurde. In der vorliegenden Offenbarung umfasst der virtuelle Effekt virtuelle Vibrationen und virtuelle Lautstärke, wie vorstehend beschrieben. Außerdem entspricht die Größe der Wellenform der Amplitude der Vibration und der Lautstärke des akustischen Signals.
Aus 11 ist ersichtlich, dass das Vibrationsprofil separat eingestellt wird, wenn ein Rückwärtsdrehmoment und ein Vorwärtsdrehmoment angelegt wird. Wie gezeigt, kann das Profil der Wellenform beim Anlegen des Rückwärtsdrehmoments und das Profil der Wellenform beim Anlegen des Vorwärtsdrehmoments mit unterschiedlichen Spitzenformen voreingestellt werden.
Im Beispiel von 11 wird das Eingangsdrehmoment vom Rückwärtsdrehmoment, das ein negatives (-) Drehmoment ist, in das Vorwärtsdrehmoment, das ein positives (+) Drehmoment ist, umgewandelt, und zu diesem Zeitpunkt wandelt sich auch der Zahnflächendruck von negativem Drehmoment und Druck in positives Drehmoment und Druck um. Das negative (-) Drehmoment ist ein Drehmoment, das das Fahrzeug verzögert, und das positive (+) Drehmoment ist ein Drehmoment, das das Fahrzeug beschleunigt.
Wie in 11 gezeigt, kann nach dem Berechnen des Zahnkontaktdrucks die Größe des virtuellen Effekts, d. h. die Amplitude der virtuellen Vibration und die Lautstärke des virtuellen akustischen Signals, basierend auf dem berechneten Zahnkontaktdruck erhalten werden. Zu diesem Zeitpunkt können die Amplitude der virtuellen Vibration und die Lautstärke des virtuellen akustischen Signals, die sich in Verbindung mit dem Zahnkontaktdruck in Echtzeit ändern, erhalten werden.
Wenn die Amplitude der virtuellen Vibration und die Lautstärke des virtuellen akustischen Signals, die mit dem Zahnkontaktdruck in Echtzeit verbunden sind, wie vorstehend beschrieben erhalten werden, werden das eingestellte Profil der Wellenform, wenn das Vorwärtsdrehmoment angelegt wird, und das eingestellte Profil der Wellenform, wenn das Rückwärtsdrehmoment angelegt wird, angelegt, und dennoch kann ein virtuelles Vibrationssignal einer Wellenform, deren Amplitude sich in Echtzeit ändert, und ein virtuelles akustisches Signal einer Wellenform, deren Lautstärke sich in Echtzeit ändert, bestimmt werden.
Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass, wenn die Virtuelle-Effekt-Erzeugungssteuereinheit 22 der Steuerung ein virtuelles Vibrationssignal und ein virtuelles akustisches Signal gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren erzeugt und ausgibt, die Vibrationsvorrichtung 51 und die Tonvorrichtung 54 die Vibration und das akustische Signal gemäß dem virtuellen Vibrationssignal und dem virtuellen akustischen Signal wie vorstehend beschrieben erzeugen und ausgeben können.
Im Beispiel von 11 kann im Spielabschnitt, in welchem der Zahnkontaktdruck Null (0) wird, ein Profil verwendet werden, das durch Kombination des Profils zum Zeitpunkt des Anlegens des Vorwärtsmoments und des Profils zum Zeitpunkt des Anlegens des Rückwärtsmoments erhalten wird. Zu diesem Zeitpunkt können die beiden Profile mit Hilfe einer Methode synthetisiert werden, bei der die Wellenformwerte der beiden Profile mit Gewichten (α, 1-α) multipliziert und dann die beiden mit den Gewichten multiplizierten Werte addiert werden.
Das Gewicht α kann durch ein Kennfeld bestimmt werden, das das Eingangsdrehmoment als Eingabe verwendet. Das heißt, aus dem Eingangsdrehmoment oder dem Ausgangsdrehmoment kann das entsprechende Gewicht α durch das Kennfeld bestimmt werden, und wenn das Gewicht α bestimmt ist, kann ein Profil durch Anwendung und Synthese von α und 1-α auf zwei Typen von Profilen erhalten werden.
In 11 ist ein Profil dargestellt, das durch Anwendung einer Gewichtung a=0,5 auf das Profil der Wellenform beim Anlegen des Rückwärtsdrehmoments und das Profil der Wellenform beim Anlegen des Vorwärtsdrehmoments synthetisiert wurde (synthetisiert im Verhältnis 5:5) .
Bisher wurde ein Verfahren zum Virtualisieren von Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine in einem Elektrofahrzeug entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausführlich beschrieben.
Nach dem Verfahren des Virtualisierens von Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, virtuelle Vibrationen und virtuelle akustische Signale zu erzeugen und bereitzustellen, die mit dem Zahnkontaktdruck des Getriebes des Antriebssystems verbunden sind. Dementsprechend können die Charakteristiken des virtuellen verbrennungsmotorischen Antriebsstrangs in einem Elektrofahrzeug mit Vibration und akustischen Signalen erzeugt und ausgeführt werden, und der Realismus des virtuellen Effekts kann maximiert werden.
Darüber hinaus ist es möglich, dem Fahrer ein realistischeres Betriebseffekt und Fahreffekt zu vermitteln, welches dem des verbrennungsmotorischen Antriebsstrangs ähnelt, und die Marktfähigkeit des Fahrzeugs durch sehr realistische virtuelle Effekte erheblich zu verbessern. Im Übrigen kann der Fahrer das Fahrgefühl, die Aufregung, die Begeisterung und den direkten Schaltgangeffekt, welche der Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor bietet, in seinem Fahrzeug erleben, ohne auf ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor wechseln zu müssen.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail oben beschrieben worden sind, ist der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen von Fachleuten, die die Basiskonzepte der vorliegenden Offenbarung verwenden, wie in den nachfolgenden Ansprüchen definiert, sind auch im Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung beinhaltet.

Claims

Verfahren zum Virtualisieren der Charakteristiken eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine in einem Elektrofahrzeug, das Verfahren umfassend: Bestimmen, durch eine Steuerung, eines gegenwärtigen Eingangsdrehmoments, welches von einem Motor an ein Antriebssystem angelegt wird, um ein Fahrzeug zum Fahren zu veranlassen; Bestimmen, durch die Steuerung, der Zahnkontaktdrücke von Getrieben im Antriebssystem zwischen Motor und Antriebsrädern aus dem bestimmten gegenwärtigen Eingangsdrehmoment; Erzeugen, durch die Steuerung, eines virtuellen Effektsignals zum Erzeugen eines virtuellen Effekts, welcher die Charakteristiken des Antriebsstrangs des Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine nachahmt, basierend auf den bestimmten Zahnkontaktdrücken der Getriebe im Antriebssystem; und Erzeugen, durch die Steuerung, des virtuellen Effekts, welcher die Charakteristiken des Antriebsstrangs des Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine nachahmt, indem der Betrieb einer Virtuelleffekt-Erzeugungsvorrichtung gesteuert wird, welche den virtuellen Effekt entsprechend dem erzeugten virtuellen Effektsignal erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Eingangsdrehmoment wahlweise ein Motordrehmomentbefehl zum Steuern des Motorbetriebs, eine von der Steuerung geschätzte Motordrehmomentschätzung, ein von einem Sensor erfasster Motordrehmomenterfassungswert, ein auf den Motordrehmomentbefehl angewendeter Filterwert, ein auf die Motordrehmomentschätzung angewendeter Filterwert oder ein durch Anwendung eines Filters auf den Motordrehmomenterfassungswert erhaltener Wert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei beim Bestimmen der Zahnkontaktdrücke der Getriebe des Antriebssystems die Zahnkontaktdrücke der Getriebe des Antriebssystems als ein zum Eingangsdrehmoment proportionaler Wert bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei beim Erzeugen eines virtuellen Effektsignals die Steuerung eine Größe des Virtualisierungseffekts bestimmt, welche mit den Zahnkontaktdrücken der Getriebe im Antriebssystem verbunden ist, und ein virtuelles Effektsignal mit einer Wellenform erzeugt, welche die Größe des virtuellen Effekts als Amplitude aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Steuerung eingestellt ist, die Größe des virtuellen Effekts als einen größeren Wert zu bestimmen, wenn die Größen der Zahnkontaktdrücke der Getriebe des Antriebssystems erhöht werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Steuerung die Größe des virtuellen Effekts als einen voreingestellten Mindestwert bestimmt, wenn die Zahnkontaktdrücke der Getriebe im Antriebssystem den Drücken eines voreingestellten Spielabschnitts entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Virtuelleffekt-Erzeugungsvorrichtung eine Vibrationsvorrichtung ist, welche eine Vibration mit einer Amplitude entsprechend einer Wellenform des virtuellen Effektsignals in einem Fahrzeug erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Virtuelleffekt-Erzeugungsvorrichtung eine Tonvorrichtung ist, welche den akustischen Effekt mit einer Lautstärke entsprechend einer Wellenform des virtuellen Effektsignals in einem Fahrzeug erzeugt und ausgibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Zahnkontaktdrücke von Getrieben im Antriebssystem umfasst: Bestimmen, dass der gegenwärtige Zustand der Getriebe im Antriebssystem wahlweise ein Spielzustand oder ein Normalzustand ist, entsprechend dem bestimmten gegenwärtigen Eingangsdrehmoment; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass der gegenwärtige Zustand der Spielzustand ist, Bestimmen der Zahnkontaktdrücke der Getriebe im Antriebssystem als einen voreingestellten Mindestwert für den Zahnkontaktdruck.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei in der Steuerung ein Spielmomentbereich voreingestellt ist; und die Steuerung bestimmt, dass der gegenwärtige Zustand der Spielzustand ist, wenn das gegenwärtige Eingangsdrehmoment ein Wert innerhalb des eingestellten Spieldrehmomentbereichs ist, und die Steuerung bestimmt, dass der gegenwärtige Zustand ein Normalzustand ist, wenn das gegenwärtige Eingangsdrehmoment nicht innerhalb des eingestellten Spieldrehmomentbereichs ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei in Reaktion auf das Bestimmen, dass der gegenwärtige Zustand der Normalzustand ist, die Zahnkontaktdrücke der Getriebe im Antriebssystem als ein Wert bestimmt werden, welcher dem gegenwärtigen Eingangsdrehmoment entspricht; und als Reaktion auf eine Verzögerungszeit, die abläuft, nachdem die Zahnkontaktdrücke der Getriebe im Antriebssystem außerhalb des Spielmomentbereichs sind, werden die Zahnkontaktdrücke der Getriebe im Antriebssystem als ein Wert bestimmt, welcher dem gegenwärtigen Eingangsdrehmoment entspricht.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Verzögerungszeit als ein Wert bestimmt wird, welcher einem Unterschied zwischen dem gegenwärtigen Eingangsdrehmoment und einem Schwellenwert des Spieldrehmomentbereichs entspricht.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Verzögerungszeit als längere Zeit bestimmt wird, wenn der Unterschied zwischen dem gegenwärtigen Eingangsdrehmoment und dem Schwellenwert des Spieldrehmomentbereichs kleiner ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei beim Erzeugen eines virtuellen Effektsignals die Steuerung eine Größe des virtuellen Effekts bestimmt, die mit den Zahnkontaktdrücken der Getriebe im Antriebssystem verbunden ist, und ein virtuelles Effektsignal mit einer Wellenform erzeugt, welche die Größe des virtuellen Effekts als eine Amplitude aufweist, und als Reaktion auf das Bestimmen, dass der gegenwärtige Zustand der Spielzustand ist, wird die Größe des virtuellen Effekts als ein voreingestellter Mindestwert bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der voreingestellte Mindestwert für den Zahnkontaktdruck auf Null (0) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei in Reaktion auf das Bestimmen, dass der gegenwärtige Zustand der Normalzustand, die Zahnkontaktdrücke der Getriebe im Antriebssystem als ein Wert bestimmt werden, welcher dem gegenwärtigen Eingangsdrehmoment entspricht.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei in Reaktion auf das Bestimmen, dass der gegenwärtige Zustand der Normalzustand ist, die Zahnkontaktdrücke der Getriebe im Antriebssystem als ein Wert bestimmt werden, der proportional zum gegenwärtigen Eingangsdrehmoment erhöht oder verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei beim Erzeugen eines virtuellen Effektsignals die Steuerung eine Größe des virtuellen Effekts bestimmt, die mit den Zahnkontaktdrücken der Getriebe im Antriebssystem verbunden ist, und ein virtuelles Effektsignal mit einer Wellenform erzeugt, welche die Größe des virtuellen Effekts als eine Amplitude aufweist, und als Reaktion auf das Bestimmen, dass der gegenwärtige Zustand der Normalzustand ist, wird die Größe des virtuellen Effekts als ein Wert bestimmt, der den Bestimmen der Zahnkontaktdrücke der Getriebe des Antriebssystems entspricht.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei in Reaktion auf das Bestimmen, dass der gegenwärtige Zustand der Normalzustand ist, die Größe des virtuellen Effekts als ein Wert bestimmt wird, der sich proportional zu den Bestimmen der Zahnkontaktdrücke der Getriebe im Antriebssystem erhöht oder verringert.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Spieldrehmomentbereich als ein Drehmomentbereich eingestellt wird, der Null (0) umfasst, während er an einen unteren Grenzwert, der ein negativer (-) Wert ist, und einen oberen Grenzwert, der ein positiver (+) Wert ist, angrenzt.