一种电动汽车模拟手动挡燃油车变速换挡方法技术

本发明专利技术提供一种电动汽车模拟手动挡燃油车变速换挡方法，属于电动汽车技术领域。本发明专利技术在单级减速电动汽车上安装模拟离合器和模拟挡位器、扭矩控制器，通过霍尔传感器检测离合器踏板的位置，根据离合器踏板的不同位置信号，通过扭矩控制器模拟出离合器的分离、结合和半联动状态，实现手动挡汽车的离合器功能；通过测量模拟挡位器的6个霍尔传感器的电压信号判断换挡挡杆所处的位置，实现手动挡汽车的挡位识别功能。本发明专利技术只需在电动汽车上布置离合器踏板、换挡挡杆和霍尔传感器，既可实现车辆手动挡操作变速换挡的功能，并且相对于传统手挡汽车节省了车辆空间，提高了可靠性与耐久性，满足了消费者手动挡驾驶习惯和驾校学员考取手动挡驾照的需求。

A Method of Simulating Manual Shift of Electric Vehicle with Variable Speed Shift of Fuel Vehicle

The invention provides a transmission method of an electric vehicle analog manual transmission fuel vehicle, which belongs to the technical field of electric vehicles. The invention installs an analog clutch and an analog gear and a torque controller on a single-stage decelerated electric vehicle. The position of the clutch pedal is detected by Hall sensor. According to the different position signals of the clutch pedal, the separation, combination and semi-linkage state of the clutch are simulated by the torque controller, thus realizing the clutch function of the manual gear vehicle by measuring 6 of the analog gear. Voltage signal of Hall sensor judges the position of shift rod and realizes the gear recognition function of manual gear vehicle. The invention only needs to arrange clutch pedals, shift rods and Hall sensors on the electric vehicle, which can realize the function of manual shifting operation, save vehicle space, improve reliability and durability, and meet the needs of consumers'driving habits of manual shifting and driving school students' examination for manual shifting license.

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车模拟手动挡燃油车变速换挡方法
本专利技术属于电动汽车领域，具体涉及一种电动汽车模拟手动挡燃油车变速换挡方法。
技术介绍
电动汽车作为“绿色的交通工具”，与普通内燃机燃油汽车相比，具有无污染、噪声小及能耗低等特点，逐渐成为车主购车和驾校选择驾培车时的首要选择。当前电动汽车的变速系统大多采用单级或两级减速器方案，没有燃油车上的多挡手动变速器，无法实现手动换挡变速功能。为了满足部分消费者手动挡驾驶习惯和驾校学员考取手动挡驾照的需求，整车厂必须开发具有手动换挡功能的电动汽车。当前，针对这一需求，普遍的做法是直接将单级或两级减速器换装成普通离合器和多挡变速器的方案，但是驱动电机的工作特性与传统汽油机工作特性不同，具有扭矩响应快等特点，极易造成离合器烧毁，并且换装离合器和多挡变速箱价格昂贵，离合器和多挡变速箱属于易磨损件，后期维护保养费用大。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题提供一种电动汽车模拟手动挡燃油车变速换挡方法，通过在单级减速电动车辆上安装模拟离合器和模拟挡位器，模拟实现手动挡汽车的离合器功能和换挡功能，以满足部分消费者手动挡驾驶习惯和驾校学员考取手动挡驾照的需求。本专利技术提供的电动汽车模拟手动挡燃油车变速换挡方法，包括：(1)在单级减速电动汽车上安装模拟离合器和模拟挡位器、扭矩控制器。模拟离合器由离合器踏板和霍尔传感器组成，离合器踏板安装在制动踏板左侧，在离合器踏板后方安装一个霍尔传感器。模拟挡位器由手动挡换挡挡杆和霍尔传感器组成；将车辆的自动挡换挡挡杆替换为手动挡换挡挡杆，在挡杆的每个挡位位置的下方布置一个霍尔传感器。(2)扭矩控制器通过霍尔传感器检测离合器踏板的位置，根据离合器踏板的不同位置信号，模拟出离合器的分离、结合和半联动状态，实现手动挡汽车的离合器功能。(3)扭矩控制器通过测量模拟挡位器的6个霍尔传感器的电压信号判断换挡挡杆所处的位置，实现手动挡汽车的挡位识别功能。所述的霍尔传感器将测量输出的模拟量电信号经过AD转换器转换为数字电信号输入到扭矩控制器。所述的扭矩控制器在获得离合器踏板的位置信号Cposition后，根据测量的阈值Cposition1和Cposition2来判断离合器的状态；对标手动挡燃油汽车的离合器踏板，踩下离合器踏板，测出离合器完全分离时的离合器踏板位置信号Cposition1和离合器完全结合时的离合器踏板位置信号Cposition2；当模拟离合器的霍尔传感器测量输出的位置信号Cposition小于阈值Cposition1时，判断此时离合器处于分离状态，当Cposition大于等于阈值Cposition1小于阈值Cposition2时，判断此时离合器处于半联动状态，当Cposition大于等于阈值Cposition2时，判断此时离合器处于结合状态。所述的扭矩控制器根据预先设定的数字量信号阈值C3来判断汽车的挡位，当扭矩控制器检测到模拟挡位器的某个挡位下的霍尔传感器输出的数字量信号大于阈值C3时，判断为该挡位，若所有挡位下的霍尔传感器输出的数字量信号都没有超过阈值C3，则判定车辆处于空挡状态。本专利技术的优点与积极效果在于：本专利技术方法采用安装离合器模拟器和挡位模拟器的方案，只需布置离合器踏板、换挡挡杆和霍尔传感器，既可实现车辆手动挡操作变速换挡的功能。与传统的手动挡汽车相比，本专利技术方法省去了在车辆上布置离合器和手动挡变速箱，简化了车辆的布置方案，节省了车辆的空间。同时，离合器和变速器都属于易磨损件，本专利技术方法大大提高车辆的可靠性与耐久性。附图说明图1是本专利技术的电动汽车模拟手动挡燃油车变速换挡方法涉及的硬件组成示意图；图2中，(a)是本专利技术提供的模拟离合器示意图，(b)是模拟离合器的控制逻辑图；图3中，(a)是本专利技术提供的模拟挡位器示意图，(b)是模拟挡位器的控制逻辑图。具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。如图1所示，本专利技术提供的电动汽车模拟手动挡燃油车变速换挡方法是在单级减速电动汽车上安装了模拟离合器和模拟挡位器、扭矩控制器。模拟离合器由离合器踏板和霍尔传感器组成，模拟挡位器由手动挡换挡挡杆和霍尔传感器组成。本专利技术实施例在单级减速电动车辆的制动踏板左侧，即传统手动挡燃油车安装离合器踏板的位置，安装一个离合器踏板，并在离合器踏板后方安装1个霍尔传感器，通过霍尔传感器检测离合器踏板的位置，根据离合器踏板的不同位置信号，霍尔传感器输出电压信号给扭矩控制器，扭矩控制器判断离合器的分离、结合或半联动状态，输出相应的驱动扭矩信号给电机控制器，实现手动挡汽车的离合器功能。本专利技术实施例将单级减速电动车辆的自动挡换挡挡杆换成了一个带有六个挡位(5个前进挡和1个倒挡)功能的手动挡换挡挡杆，并在换挡挡杆每个挡位位置的下方布置了一个霍尔传感器，通过测量6个霍尔传感器的电压信号判断换挡挡杆所处的位置。模拟挡位器的6个霍尔传感器输出电压信号给扭矩控制器，扭矩控制器判断换挡挡杆所处的挡位，并输出相应的驱动扭矩信号给电机控制器，实现手动挡汽车的挡位识别功能。模拟离合器的结构如图2的(a)所示。本专利技术通过离合器踏板和霍尔传感器构成的模拟离合器实现离合器的结合、分离和半联动等状态。霍尔传感器根据离合器踏板所处的位置的变化，输出0～5V的模拟量电信号，通过AD转换将模拟量信号转换成数字量信号。设离合器踏板处于某一位置时霍尔传感器输出的数字量信号表示为C，离合器踏板踩到底时霍尔传感器输出的数字量信号的最小值为Cmin，离合器踏板完全松开时霍尔传感器输出的数字量信号的最大值为Cmax，为了将离合器踏板位置信号线性的表达出来，则离合器踏板的位置信号Cposition可以计算为：此时，离合器踏板的位置信号Cposition可以表达为一个0～100的数字信号。对标传统手动挡燃油汽车的离合器踏板，踩下离合器踏板，测出离合器完全分离时的离合器踏板位置信号Cposition1和离合器完全结合时的离合器踏板位置信号Cposition2。如图2的(b)所示，将Cposition1和Cposition2作为两个阈值来判断离合器的状态，当模拟离合器的霍尔传感器测量输出的位置信号Cposition小于阈值Cposition1时，判断此时离合器处于分离状态，当Cposition大于等于阈值Cposition1小于阈值Cposition2时，判断此时离合器处于半联动状态，当Cposition大于等于阈值Cposition2时，判断此时离合器处于结合状态。为了表达离合器在不同工作状态下的动力传递能力，定义离合器不同状态下的扭矩传递系数α为：离合器处于不同状态下的输入扭矩TCin和输出扭矩TCout的比值，即：对标传统手动挡燃油汽车的离合器，测量离合器在几个不同位置(主要取样点为半联动区间)下的扭矩传递系数，并通过非线性插值的方法计算出离合器处于不同位置时的传递系数，绘制出离合器扭矩传递系数随离合器踏板位置的变化曲线。当离合器踏板处于不同位置时，通过离合器扭矩传递系数随离合器踏板位置的变化曲线计算出对应的扭矩传递系数，可进一步用于整车驱动扭矩的计算。模拟挡位器的结构如图3的(a)所示。本专利技术将单级减速电动汽车的自动挡换挡挡杆换成了一个带有六个挡位(5个前进挡和1个倒挡)功能的手动挡换挡挡杆，并在换挡挡杆6个挡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车模拟手动挡燃油车变速换挡方法，其特征在于，所述方法包括：(1)在单级减速电动汽车上安装模拟离合器和模拟挡位器、扭矩控制器；所述的模拟离合器由离合器踏板和霍尔传感器组成；所述的离合器踏板安装在制动踏板左侧，在离合器踏板后方安装一个霍尔传感器；所述的模拟挡位器由手动挡换挡挡杆和霍尔传感器组成；将车辆的自动挡换挡挡杆替换为手动挡换挡挡杆，在挡杆的每个挡位位置的下方布置一个霍尔传感器；(2)扭矩控制器通过霍尔传感器检测离合器踏板的位置，根据离合器踏板的不同位置信号，模拟出离合器的分离、结合和半联动状态；(3)扭矩控制器通过测量模拟挡位器的6个霍尔传感器的电压信号判断换挡挡杆所处的位置。

【技术特征摘要】
2018.08.17 CN 20181095967381.一种电动汽车模拟手动挡燃油车变速换挡方法，其特征在于，所述方法包括：(1)在单级减速电动汽车上安装模拟离合器和模拟挡位器、扭矩控制器；所述的模拟离合器由离合器踏板和霍尔传感器组成；所述的离合器踏板安装在制动踏板左侧，在离合器踏板后方安装一个霍尔传感器；所述的模拟挡位器由手动挡换挡挡杆和霍尔传感器组成；将车辆的自动挡换挡挡杆替换为手动挡换挡挡杆，在挡杆的每个挡位位置的下方布置一个霍尔传感器；(2)扭矩控制器通过霍尔传感器检测离合器踏板的位置，根据离合器踏板的不同位置信号，模拟出离合器的分离、结合和半联动状态；(3)扭矩控制器通过测量模拟挡位器的6个霍尔传感器的电压信号判断换挡挡杆所处的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的霍尔传感器将测量输出的模拟量电信号经过AD转换器转换为数字电信号输入到扭矩控制器。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的霍尔传感器输出0～5V的模拟量电信号，设转换成的数字量信号表示为C，测量得到离合器踏板踩到底时霍尔传感器输出的数字量信号的最小值为Cmin，离合器踏板完全松开时霍尔传感器输出的数字量信号的最大值为Cmax，则将离合器踏板的位置信号Cposition表示为一个0～100的数字信号，如下：4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述的(2)中，扭矩控制器在获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨世春，陈飞，陈昱伊，余江，包阳萍，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11