本發(fā)明涉及車(chē)輛技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于純電驅(qū)動(dòng)的模擬手動(dòng)擋教練車(chē)。

背景技術(shù)：

目前，全國(guó)共有駕駛員培訓(xùn)機(jī)構(gòu)1萬(wàn)多所，教練車(chē)至少保有量在50萬(wàn)輛以上，每天超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)10小時(shí)以上，使用率是社會(huì)車(chē)輛的5倍以上，一輛教練車(chē)的尾氣排放量相當(dāng)于5輛以上社會(huì)車(chē)輛。

在練習(xí)移庫(kù)、倒庫(kù)、半坡起步等科目時(shí)，因?yàn)檐?chē)速低、怠速高，離合器很容易發(fā)熱，車(chē)輛磨損嚴(yán)重，并且費(fèi)油。

圖1為傳統(tǒng)的純電動(dòng)汽車(chē)的基本結(jié)構(gòu)。從圖中可以看出，傳統(tǒng)的純電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制器功能中，缺少駕駛模擬功能，無(wú)法滿(mǎn)足駕校教練車(chē)的使用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種基于純電驅(qū)動(dòng)的模擬手動(dòng)擋教練車(chē)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種基于純電驅(qū)動(dòng)的模擬手動(dòng)擋教練車(chē)，包括：整車(chē)控制器、電機(jī)控制器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置、車(chē)速傳感器、方向盤(pán)位置傳感器、擋位器模擬裝置和離合器模擬裝置，其中，

所述整車(chē)控制器的輸入端與學(xué)員制動(dòng)踏板、加速踏板、教練制動(dòng)踏板、電機(jī)控制器、車(chē)速傳感器、方向盤(pán)位置傳感器、擋位器模擬裝置和離合器模擬裝置相連，所述整車(chē)控制器的輸出端與所述電機(jī)控制器的輸入端相連，且所述電機(jī)控制器的輸出端與所述電動(dòng)機(jī)的輸入端相連，所述電動(dòng)機(jī)的輸出端與機(jī)械傳動(dòng)裝置相連，

所述整車(chē)控制器用于采集學(xué)員制動(dòng)踏板、加速踏板、教練制動(dòng)踏板的踏板信號(hào)，以及采集來(lái)自車(chē)速傳感器的車(chē)速信號(hào)和來(lái)自所述方向盤(pán)位置傳感器的方向信號(hào)，并根據(jù)擋位器模擬裝置模擬輸出的擋位信號(hào)、離合器模擬裝置模擬輸出的離合動(dòng)作信號(hào)，判斷車(chē)輛的當(dāng)前駕駛狀態(tài)信息和學(xué)員的駕駛操作信息，并發(fā)送至駕駛水平考試系統(tǒng)，由所述駕駛水平考試系統(tǒng)記錄學(xué)院的操作，并進(jìn)行評(píng)分，以及判斷學(xué)員的操作是否符合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，如果否則向所述整車(chē)控制器發(fā)送報(bào)警信號(hào)，并且，所述整車(chē)控制器根據(jù)踏板信號(hào)、車(chē)速信號(hào)和方向信號(hào)，生成相應(yīng)的電機(jī)控制信號(hào)發(fā)送至所述電機(jī)控制器，由所述電機(jī)控制器進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置的動(dòng)作。

進(jìn)一步，所述擋位器模擬系統(tǒng)，包括：依次相連的變速箱控制器、手動(dòng)擋擋位和變速箱模擬器，所述變速箱控制器進(jìn)一步與所述整車(chē)控制器相連；

所述變速器模擬箱接收來(lái)自司機(jī)的手動(dòng)擋擋桿的換擋指令后，模擬手動(dòng)換擋的變速箱機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)作并輸出電子信號(hào)至所述手動(dòng)擋擋位，由所述手動(dòng)擋擋位生成擋位信號(hào)并發(fā)送至所述變速箱控制器，進(jìn)而由所述變速箱控制器將向擋位信號(hào)發(fā)送至純電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制器。

進(jìn)一步，所述離合器模擬系統(tǒng)包括：依次相連的離合器控制器、離合器踏板和離合器力矩反饋模擬機(jī)構(gòu)，所述離合器控制器與所述整車(chē)控制器相連，其中，所述離合器力矩反饋模擬結(jié)構(gòu)包括：第一同軸桿和第二同軸桿、安裝在所述第一同軸桿上的第一轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器和減速機(jī)構(gòu)，安裝在所述第二同軸桿上的離合器、第二轉(zhuǎn)角傳感器和直流電動(dòng)機(jī)，所述離合器踏板安裝在輸入軸上，所述輸入軸進(jìn)一步連接至所述第一同軸桿上，

其中，所述第一轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器和減速機(jī)構(gòu)，所述離合器、第二轉(zhuǎn)角傳感器和直流電動(dòng)機(jī)均與所述離合器控制器相連。

進(jìn)一步，所述第一轉(zhuǎn)角傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)角，并計(jì)算出離合器腳踏板行程；

所述第二轉(zhuǎn)角傳感器用于通過(guò)檢測(cè)所述直流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度防止扭矩波動(dòng)。

進(jìn)一步，所述變速箱控制和離合器控制器可集成于一個(gè)電路中，包括：can通訊電路、k-line通訊電路、傳感器電路和電機(jī)控制電路，其中，所述傳感器電路包括：模擬信號(hào)傳輸電路、電壓信號(hào)傳輸電路和位置信號(hào)傳輸電路。

進(jìn)一步，所述位置信號(hào)傳輸電路采用自適應(yīng)可調(diào)磁阻傳感放大器。

進(jìn)一步，當(dāng)所述駕駛水平考試系統(tǒng)判斷出現(xiàn)以下條件之一，發(fā)出報(bào)警信號(hào)：

1)車(chē)輛起步：擋位為2擋以上；

2)車(chē)輛運(yùn)行：換檔時(shí)離合器踏板沒(méi)有踩到底；

3)車(chē)輛制動(dòng)時(shí)：監(jiān)測(cè)學(xué)員沒(méi)有踩離合摘擋的操作。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于純電驅(qū)動(dòng)的模擬手動(dòng)擋教練車(chē)，在純電驅(qū)動(dòng)(例如電池加電機(jī)式、増程式、燃料電池式等)的駕校車(chē)輛上，模擬手動(dòng)擋的傳統(tǒng)車(chē)輛，具有以下有益效果：

1、日常使用、維護(hù)，更加經(jīng)濟(jì)；

2、實(shí)現(xiàn)低碳排放，節(jié)能環(huán)保；

3、不改變駕駛習(xí)慣(具有手動(dòng)擋、離合器等配置)；

4、能夠迅速、客觀判定駕駛水平(電子化集成度高)；

5、進(jìn)行“移庫(kù)”、“倒庫(kù)”、“半坡起步”等科目時(shí)，不磨損、不費(fèi)油。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的純電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于純電驅(qū)動(dòng)的模擬手動(dòng)擋教練車(chē)的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的離合器和擋位器的模擬示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的擋位器模擬系統(tǒng)的示意圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的離合器試驗(yàn)踏板的特性曲線(xiàn)圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的離合器模擬系統(tǒng)的示意圖；

圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的can通訊電路的電路圖；

圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的k-line通訊電路的電路圖；

圖9a至圖9c為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳感器電路的電路圖；

圖10為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)控制電路的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

本發(fā)明提出的基于純電驅(qū)動(dòng)的模擬手動(dòng)擋教練車(chē)，在保留純電驅(qū)動(dòng)車(chē)輛節(jié)能環(huán)保、低磨損的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，對(duì)傳統(tǒng)車(chē)輛該進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，模擬手動(dòng)擋傳統(tǒng)車(chē)輛的操作環(huán)境，以更適合教練車(chē)的功能需要。

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的基于純電驅(qū)動(dòng)的模擬手動(dòng)擋教練車(chē)，包括：整車(chē)控制器vcu、電機(jī)控制器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置、車(chē)速傳感器、方向盤(pán)位置傳感器、擋位器模擬裝置和離合器模擬裝置。

具體地，整車(chē)控制器的輸入端與學(xué)員制動(dòng)踏板、加速踏板、教練制動(dòng)踏板、電機(jī)控制器、車(chē)速傳感器、方向盤(pán)位置傳感器、擋位器模擬裝置和離合器模擬裝置相連，整車(chē)控制器的輸出端與電機(jī)控制器的輸入端相連，且電機(jī)控制器的輸出端與電動(dòng)機(jī)的輸入端相連，電動(dòng)機(jī)的輸出端與機(jī)械傳動(dòng)裝置相連。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，參考圖3，擋位器模擬系統(tǒng)，包括：依次相連的變速箱控制器tcu、手動(dòng)擋擋位和變速箱模擬器，變速箱控制器進(jìn)一步與整車(chē)控制器相連。

如圖4所示，變速器模擬箱接收來(lái)自司機(jī)的手動(dòng)擋擋桿的換擋指令后，模擬手動(dòng)換擋的變速箱機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)作并輸出電子信號(hào)至手動(dòng)擋擋位，由手動(dòng)擋擋位生成擋位信號(hào)并發(fā)送至變速箱控制器，進(jìn)而由變速箱控制器將向擋位信號(hào)發(fā)送至純電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)控制器。

變速箱控制器tcu的控制策略如下：

司機(jī)換擋操作時(shí)，換擋器模擬如下：

加檔要逐級(jí)往上加，不能跳躍加檔，否則報(bào)警；

換擋時(shí)機(jī)：對(duì)于上表，如果司機(jī)進(jìn)入到某車(chē)速時(shí)，未切換到適合的擋位，那么vcu將記錄受訓(xùn)學(xué)員不正當(dāng)操作，并反饋給駕駛水平考評(píng)系統(tǒng)。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，參考圖3，離合器模擬系統(tǒng)包括：依次相連的離合器控制器、離合器踏板和離合器力矩反饋模擬機(jī)構(gòu)，離合器控制器ccu與整車(chē)控制器相連。

如圖6所示，離合器力矩反饋模擬結(jié)構(gòu)包括：第一同軸桿和第二同軸桿、安裝在第一同軸桿上的第一轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器和減速機(jī)構(gòu)，安裝在第二同軸桿上的離合器、第二轉(zhuǎn)角傳感器和直流電動(dòng)機(jī)，離合器踏板安裝在輸入軸上，輸入軸進(jìn)一步連接至第一同軸桿上。

其中，第一轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器和減速機(jī)構(gòu)，離合器、第二轉(zhuǎn)角傳感器和直流電動(dòng)機(jī)均與離合器控制器相連。具體地，第一轉(zhuǎn)角傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)角，并計(jì)算出離合器腳踏板行程。第二轉(zhuǎn)角傳感器用于通過(guò)檢測(cè)直流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度防止扭矩波動(dòng)。

對(duì)于實(shí)際手動(dòng)擋車(chē)輛，其離合器踏板的受力特性曲線(xiàn)，如圖5所示。本發(fā)明本質(zhì)上為純電驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，故沒(méi)有離合器實(shí)物。為了使受訓(xùn)學(xué)員產(chǎn)生真實(shí)的腳踩離合效果，故模擬該特性曲線(xiàn)(見(jiàn)圖5)，讓機(jī)械模擬裝置產(chǎn)出與之相擬合的力矩反饋。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，變速箱控制tcu和離合器控制器ccu為核心硬件，可分別獨(dú)立設(shè)計(jì)這兩個(gè)控制器，也可合二為一，集成于一個(gè)電路中，包括：can通訊電路(如圖7所示)、k-line通訊電路(如圖8所示)、傳感器電路和電機(jī)控制電路(如圖10所示)。參考圖9a至圖9c，傳感器電路包括：模擬信號(hào)傳輸電路、電壓信號(hào)傳輸電路和位置信號(hào)傳輸電路。優(yōu)選的，位置信號(hào)傳輸電路采用自適應(yīng)可調(diào)磁阻傳感放大器。

整車(chē)控制器用于采集學(xué)員制動(dòng)踏板、加速踏板、教練制動(dòng)踏板的踏板信號(hào)，以及采集來(lái)自車(chē)速傳感器的車(chē)速信號(hào)和來(lái)自方向盤(pán)位置傳感器的方向信號(hào)，并根據(jù)擋位器模擬裝置模擬輸出的擋位信號(hào)、離合器模擬裝置模擬輸出的離合動(dòng)作信號(hào)，判斷車(chē)輛的當(dāng)前駕駛狀態(tài)信息和學(xué)員的駕駛操作信息，并發(fā)送至駕駛水平考試系統(tǒng)，由駕駛水平考試系統(tǒng)記錄學(xué)院的操作，并進(jìn)行評(píng)分，以及判斷學(xué)員的操作是否符合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，如果否則向整車(chē)控制器發(fā)送報(bào)警信號(hào)，并且，整車(chē)控制器根據(jù)踏板信號(hào)、車(chē)速信號(hào)和方向信號(hào)，生成相應(yīng)的電機(jī)控制信號(hào)發(fā)送至電機(jī)控制器，由電機(jī)控制器進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置的動(dòng)作。

具體地，整車(chē)控制策略如下：以下所有的操作，“駕駛水平考評(píng)系統(tǒng)”將記錄學(xué)員的操作，并給予相應(yīng)的評(píng)分

1、對(duì)于車(chē)輛起步：

擋位為空擋，腳抬離合后，車(chē)輛不動(dòng)；

擋位為空擋，腳抬離合后，腳踩加速踏板，車(chē)輛不動(dòng)；

擋位為1～2擋，慢慢松開(kāi)腳下的離合器，車(chē)輛平順行進(jìn)起來(lái)；

擋位為1～2擋，猛抬離合器，車(chē)輛急加速，然后急停；(模擬起步熄火)

擋位為2擋以上，報(bào)警；

2、對(duì)于車(chē)輛運(yùn)行：

換檔時(shí)離合器踏板沒(méi)有踩到底，報(bào)警；

3、車(chē)輛制動(dòng)時(shí)：

監(jiān)測(cè)學(xué)員是否有踩離合摘擋的操作，否則報(bào)警。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)駕駛水平考試系統(tǒng)判斷出現(xiàn)以下條件之一，發(fā)出報(bào)警信號(hào)：

1)車(chē)輛起步：擋位為2擋以上；

2)車(chē)輛運(yùn)行：換檔時(shí)離合器踏板沒(méi)有踩到底；

3)車(chē)輛制動(dòng)時(shí)：監(jiān)測(cè)學(xué)員沒(méi)有踩離合摘擋的操作。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于純電驅(qū)動(dòng)的模擬手動(dòng)擋教練車(chē)，在純電驅(qū)動(dòng)(例如電池加電機(jī)式、増程式、燃料電池式等)的駕校車(chē)輛上，模擬手動(dòng)擋的傳統(tǒng)車(chē)輛，具有以下有益效果：

1、日常使用、維護(hù)，更加經(jīng)濟(jì)；

2、實(shí)現(xiàn)低碳排放，節(jié)能環(huán)保；

3、不改變駕駛習(xí)慣(具有手動(dòng)擋、離合器等配置)；

4、能夠迅速、客觀判定駕駛水平(電子化集成度高)；

5、進(jìn)行“移庫(kù)”、“倒庫(kù)”、“半坡起步”等科目時(shí)，不磨損、不費(fèi)油。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。