CN107618509A - 一种纯电动教练车的动力总成*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纯电动教练车的动力总成***，包括电子换档器，电子离合踏板，电子加速踏板，电子制动踏板，自动变速动力总成，整车控制器，所述电子换档器用于输出驾驶员挡位意图信号，电子离合踏板用于输出离合踏板开度信号，电子加速踏板用于输出驾驶员的加速意图信号，电子制动踏板用于输出驾驶员的制动意图信号，整车控制器接收挡位意图信号、离合器踏板开度信号、加速意图信号和制动意图信号。采用电控机械式自动变速器代替传统手动换挡变速器，采用电子换档器代替机械式手动选换挡装置，电子换档器提供挡位信号，改善现有的电动教练车的控制***，以更好地模拟燃油车的性能特点与驾驶感受。

Description

一种纯电动教练车的动力总成***

技术领域

本发明涉及纯电动汽车领域，更具体地，涉及一种纯电动教练车的动力总成***。

背景技术

目前，机动车驾驶证考试所用的考试用车一般为传统燃油车。与此相应，驾校培训时所用的教练车也多为传统燃油车，其动力总成***一般包括发动机、离合器、手动换挡变速器等操纵装置，如图1所示；其中，加速踏板控制发动机节气门，离合器踏板控制离合器开度，换挡装置通过软轴连接手动换挡变速器，实现手动选换挡操作。在驾驶员操作离合器踏板时，离合器分别呈现分离、半离合或结合的机械状态，换挡装置对手动换挡变速器的操纵，仅在离合器的分离状态下可以实现；而换挡装置包括换挡杆和拨叉，驾驶员对换挡杆进行动作时，通过拔叉实现对手动换挡变速器的选换挡操纵。

随着环保意识的增强和节能的需求，部分驾校开始采用纯电动汽车作为教练车。其方案基本是对传统燃油教练车进行动力总成***改装：发动机及其附属***等替换为驱动电机、整车控制器以及电机控制器；同时，在离合器踏板、加速踏板以及制动踏板上加装相应功能的传感器，如图2所示。这种改装的教练车可以实现纯电动汽车换挡的基本功能，如起步、加速、匀速行驶、制动和停车等。

但是，此类改装的电动教练车仍然具有以下缺陷：

（1）***有机械式离合器及离合器操纵机构，结构复杂，电机转速及车速的协调困难，离合器容易磨损而需要频繁更换。

（2）由于学员离合器踏板、加速踏板及换挡手柄配合不协调，容易造成变速器齿轮损坏。

（3）与发动机扭矩输出特性不同，驱动电机在低转速时即可输出大扭矩，可能导致车辆在高挡位时也可起步，也不符合教练车的使用要求，也存在安全隐患。

发明内容

针对现有电动教练车技术的缺陷或改进需求，本发明提供了一种纯电动教练车的动力总成***，不带传统离合器及离合器操纵装置，采用电控机械式自动变速器代替传统手动换挡变速器，采用电子换档器代替机械式手动选换挡装置，电子换档器提供挡位信号，改善现有的电动教练车的控制***，以更好地模拟燃油车的性能特点与驾驶感受。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种纯电动教练车的动力总成***，其特征在于：包括电子换档器，电子离合踏板，电子加速踏板，电子制动踏板，自动变速动力总成，整车控制器，所述电子换档器用于输出驾驶员挡位意图信号，电子离合踏板用于输出离合踏板开度信号，电子加速踏板用于输出驾驶员的加速意图信号，电子制动踏板用于输出驾驶员的制动意图信号，整车控制器接收挡位意图信号、离合器踏板开度信号、加速意图信号和制动意图信号；整车控制器基于驾驶需求、整车安全和经济性策略给EMT动力总成***发送执行指令， EMT动力总成***用于根据所述整车控制器发出的指令控制电机转速、扭矩及变速器挡位。

对上述技术方案的改进：所述电子换挡器的输出端连接至整车控制器的第一输入端，所述离合器装置的输出端连接整车控制器的第二输入端，所述加速装置的输出端连接整车控制器的第三输入端，所述制动装置的输出端连接整车控制器的第四输入端；所述整车控制器的第一输出端连接电机控制器的输入端，第二输出端连接变速器控制器的第一输入端；所述电机控制器的第一输出端连接电动变速动力总成的第一输入端，第二输出端连接变速器控制器的第二输入端；所述变速器控制器的输出端连接电动变速动力总成的第二输入端；所述离合装置、加速装置、换挡装置以及制动装置上都设置有传感器信号；所述控制装置用于通过传感器信号获得扭矩信号、转速信号；所述电动变速器动力总成中的电机根据转速信号控制电动教练车的车轮以对应的转速旋转，电控机械式自动变速器根据扭矩信号控制电动教练车的车轮以对应的扭矩旋转。

对上述技术方案的进一步改进：所述电子换档器包括换挡杆以及位置传感器，所述换挡杆的输出端连接位置传感器的输入端，所述位置传感器用于提供挡位信号。

对上述技术方案的再进一步改进：所述挡位信号包括5个前进挡信号，1个倒挡信号和1个空挡信号。

有益效果：

本发明所述的纯电动教练车的动力总成***，与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、使用电子换挡器和电控机械式自动变速器，替代普通的换挡杆+拨叉的方式，省去了离合器及离合器机械操纵机构，无离合器的机械摩擦，减少换挡***故障点数量。

2、***采用了电控机械式自动变速箱和电子离合器，换挡时机和换挡力度由变速器控制***完成，可以避免由于换挡时机不当对变速箱造成的损伤。

3、整车控制器可以协调控制电子换档器挡位信息、离合器信息、加速信息及车速的关系，避免在变速器处于高挡位时整车起步。

附图说明

图1是现有技术的纯电动教练车示意图；

图2是本发明实施的控制***示意图；

图3是本发明实施的网络结构拓扑图；

图4是本发明实施的电子离合器踏板工作原理图

图5是本发明实施的电子换挡器的工作原理示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明。

如图2所示的本发明一种纯电动教练车的动力总成***，电子换档器，电子离合踏板，电子加速踏板，电子制动踏板，自动变速动力总成，整车控制器。所述电子换挡器的输出端连接至整车控制器的第一输入端，所述离合器装置的输出端连接整车控制器的第二输入端，所述加速装置的输出端连接整车控制器的第三输入端，所述制动装置的输出端连接整车控制器的第四输入端；所述整车控制器的第一输出端连接电机控制器的输入端，第二输出端连接变速器控制器的第一输入端；所述电机控制器的第一输出端连接电动变速动力总成的第一输入端，第二输出端连接变速器控制器的第二输入端；所述变速器控制器的输出端连接电动变速动力总成的第二输入端；

所述离合装置、加速装置、换挡装置以及制动装置上都设置有传感器信号，传感器获得的信号分别为第一传感器信号、第二传感器信号、第三传感器信号以及第四传感器信号，其信号类型与传感器类型相关；因此，整车控制器获得的信号的类型也与传感器的类型相关；所述控制装置用于根据第一传感器信号、第三传感器信号获得扭矩信号，同时根据所述第二传感器信号、以及第四传感器信号获得转速信号；而所述电动变速器动力总成中的电机用于根据所述转速信号控制电动教练车的车轮以对应的转速旋转，而电控机械式自动变速器根据扭矩信号控制电动教练车的车轮以对应的扭矩旋转。

例如，离合装置可由离合器踏板以及第一角度传感器组成，加速装置也可由加速踏板以及第二角度传感器组成，如图2所示；此时，第一传感器信号和第二传感器信号分别为第一角度信号以及第二角度信号，其分别对应离合器踏板以及加速踏板的开度；与机械燃油车相同，离合器的状态与离合器的开度相关，控制装置能根据第一角度信号获得离合信号，离合信号分别对应离合器的结合信号、分离信号以及半离合信号；当第一角度信号小于第一阈值时，所述控制装置根据第一角度信号获得结合信号，当第一角度信号大于第二阈值时，所述控制装置根据第一角度信号获得分离信号，否则控制装置根据第一角度信号获得半离合信号；可将第一阈值设置为10%~20%，第二阈值为75%~85%，以跟机械燃油车的状态相适应。

同样的，控制装置也可根据第二角度传感器的角度信号，获得与其开度信号正相关的转速信号。

所述换挡装置可由换挡杆以及位置传感器组成，此时所述第三传感器信号为位置信号；挡位通常包括速度档（5级或6级）、倒档和空档，位置信号也与换挡杆的相应位置对应，而控制装置能根据位置信号，获得换挡杆的位置，进行获得分别对应速度档、倒档和空档的速度信号，倒档信号以及空档信号。

当离合信号为分离信号时，控制装置获得的扭矩信号为0；当离合信号为结合信号时，与机械燃油车相同，因此，换挡装置的换挡操作无法成功，因此扭矩信号保持当前状态不变化；而当离合信号为半离合时，换挡装置可以进行换挡操作，此时的扭矩信号与挡位相关；即当挡位信号为速度信号时，电控机械式自动变速器能操纵车轮进行相应的扭矩调整。

实施例一

如图2、图3、图4、图5所示的实施例1的动力总成及其控制***由EMT动力总成、整车控制器、电子换挡器、离合器踏板、加速踏板、制动踏板、电机控制器、变速器控制器等组成。

EMT动力总成：该动力总成包括电机和电控机械式自动变速器。其中，电机根据电机控制器的指令完成转速的调节；电控机械式自动变速器的挡位信号是EMT动力总成***内部的信息，由变速器控制器控制换挡。

整车控制器：根据电子换挡器的挡位信息、离合器踏板位置信息、加速踏板信息、制动踏板信息、动力电池状态以及设定的控制逻辑，下达指令，完成对电机控制器、变速器控制器的控制，实现车辆启动、加速、匀速、减速、停车的意图。整车控制器通过CAN总线接收电机控制器标定的电机转速信号，进而根据电机特性扭矩方程计算在该转速下的最大扭矩值。

电子换挡器：该装置由传统的换挡杆、挡位位置监测传感器组成，有1～5档、R档和N挡共7个挡位，通过挡位位置监测传感器监测挡位状态。离合器踏板和该电子换挡器配合使用，可以以数字信号向整车控制器发出各挡位信息，进而整车控制器根据该挡位信息，向变速器控制器发出换挡指令。由于该电子换挡器只输出驾驶员挡位意图，不连接变速箱，不直接执行机械换挡动作。

离合器踏板：该离合器踏板配置角度传感器，可根据离合器踏板的开度向整车控制器发出相应的电压值。在本实施例中，以离合器踏板开度低于15%时为结合状态，介于15%～80%区间时为半联动状态，高于80%时为分离状态。通过比对整车控制器程序中预设的离合器分离状态、半联动状态或结合状态，从而准确地模拟燃油车的离合器工作方式。整车控制器可以根据离合器踏板的开度信息识别驾驶员的意图，结合挡位信息，整车控制器发出车辆控制指令。由于本实施例取消了离合器，因此离合器踏板仅提供离合开度信号，并不执行离合的机械操作。

加速踏板：加速踏板的开度以线性关系从0到100%向整车控制器发出指令，进而通过电机控制器控制电机的加速或减速，实现车辆的加速和减速运行。

制动踏板：根据制动踏板的动作触发制动***动作，完成制动或停车。

电机控制器：接收整车控制器发出的加减速指令，对电机转速进行调节。

变速器控制器：接收整车控制器发出的换挡指令，对电控机械式自动变速器进行挡位变换，实现加减挡、倒挡和空挡切换的驾驶意图。

以上信息均通过CAN总线网络传递。

通过以上改装可以实现手动换挡电动汽车的基本功能，踩下离合器踏板可切断驱动电机与变速箱的动力联接。踩下加速踏板时，整车控制器获取加速指令模拟信号，经CAN总线将加速指令发至电机控制器，提高电机转速，提高车速；同理，踩下制动踏板时，整车控制器获取制动踏板信号，经CAN总线将刹车指令发至电机控制器，电机停止运转，同时通过常规制动***完成制动过程。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种纯电动教练车的动力总成***，其特征在于：包括电子换档器，电子离合踏板，电子加速踏板，电子制动踏板，自动变速动力总成，整车控制器，所述电子换档器用于输出驾驶员挡位意图信号，电子离合踏板用于输出离合踏板开度信号，电子加速踏板用于输出驾驶员的加速意图信号，电子制动踏板用于输出驾驶员的制动意图信号，整车控制器接收挡位意图信号、离合器踏板开度信号、加速意图信号和制动意图信号；整车控制器基于驾驶需求、整车安全和经济性策略给EMT动力总成***发送执行指令， EMT动力总成***用于根据整车控制器发出的指令控制电机转速、扭矩及变速器挡位。

2.根据权利要求1所述的一种纯电动教练车的动力总成***，其特征在于：所述电子换挡器的输出端连接至整车控制器的第一输入端，所述离合器装置的输出端连接整车控制器的第二输入端，所述加速装置的输出端连接整车控制器的第三输入端，所述制动装置的输出端连接整车控制器的第四输入端；所述整车控制器的第一输出端连接电机控制器的输入端，第二输出端连接变速器控制器的第一输入端；所述电机控制器的第一输出端连接电动变速动力总成的第一输入端，第二输出端连接变速器控制器的第二输入端；所述变速器控制器的输出端连接电动变速动力总成的第二输入端；所述离合装置、加速装置、换挡装置以及制动装置上都设置有传感器信号；所述控制装置用于通过传感器信号获得扭矩信号、转速信号；所述电动变速器动力总成中的电机根据转速信号控制电动教练车的车轮以对应的转速旋转，电控机械式自动变速器根据扭矩信号控制电动教练车的车轮以对应的扭矩旋转。

3.根据权利要求1所述的一种纯电动教练车的动力总成***，其特征在于：所述电子换档器包括换挡杆以及位置传感器，所述换挡杆的输出端连接位置传感器的输入端，所述位置传感器用于提供挡位信号。

4.根据权利要求3所述的一种纯电动教练车的动力总成***，其特征在于：所述挡位信号包括5个前进挡信号，1个倒挡信号和1个空挡信号。