一種控制系統的制作方法

本發明屬于機動車控制領域，更具體地，涉及一種控制系統。

背景技術：

駕駛員培訓行業在公路運輸業中占據重要地位，是消耗非再生型能源的行業。傳統教練車都為手動燃油車受學員整體操作水平影響及長期低速行駛造成了維修頻率高、燃料利用率低、排放污染嚴重、運營成本高等，而傳統電動車都為自動擋車型，具有零排放、高效率、運營成本低的優勢但不能達到駕駛培訓的要求，如何解決兩者的技術問題顯得非常必要。

而教練車的使用環境、道路情況、行駛距離、行駛成本等都非常符合電動車的特性。隨著環境污染日益受重視，零排放的電動教練車也將成為行業發展的趨勢。解決電動教練車與燃油教練車的駕駛感受不一致的問題。

技術實現要素：

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種控制系統，其目的在于通過離合換擋裝置，由此解決電動教練車的駕駛感受問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種電動車的控制系統，包括離合換擋裝置、加速裝置、制動裝置、驅動電機、控制器以及警報裝置；

所述離合換擋裝置的輸出端連接控制器的第一輸入端，所述加速裝置的輸出端連接控制器的第二輸入端，所述制動裝置的輸出端連接控制器的第三輸入端，所述控制器的交互端連接驅動電機的交互端，所述控制器的輸出端連接警報裝置的輸入端；

所述離合換擋裝置用于獲得擋位信號以及離合信號，所述加速裝置用于獲得加速信號，所述制動裝置用于獲得制動信號，并同時進行電動車的制動，所述驅動電機用于根據電機驅動信號運行，并將自身的速度信號反饋給控制器，所述控制器用于選取擋位信號、加速信號或制動信號中的一項或多項作為電機驅動信號，同時用于獲取警報信號，所述警報裝置用于根據警報信號發出警報訊息。

優選地，所述控制系統還包括啟動裝置以及電源，所述啟動裝置的輸出端連接控制器的第四輸入端，所述控制器的第二輸出端連接所述電源，所述啟動裝置用于獲得啟動信號，所述控制器還用于根據所述啟動信號，獲得電源接通信號，所述電源用于根據所述電源接通信號而提供電動力。

優選地，所述離合換擋裝置包括離合裝置以及換擋裝置，所述離合裝置的第一輸出端連接換擋裝置的輸入端，所述換擋裝置的第一輸出端作為所述離合換擋裝置的第一輸出端，所述離合裝置的第二輸出端作為所述離合換擋裝置的第二輸出端；

所述離合裝置用于獲得離合信號，所述離合信號包括離合開度以及離合加速度，所述換擋裝置用于根據所述離合開度以及外部的控制信號，獲得擋位信號。

優選地，在驅動電機和控制器之間還連接有自動變速器，所述自動變速器控制器用于根據擋位信號，控制驅動電機的傳動比。

優選地，在驅動電機和控制器之間還連接有電機控制器，所述電機控制器用于根據加速信號，控制驅動電機的轉速。

按照本發明的另一方面，還提供了一種包括一種用于上述控制系統的離合換擋裝置，包括離合裝置以及換擋裝置，所述離合裝置的第一輸出端連接換擋裝置的輸入端；

所述離合裝置用于獲得離合信號，所述離合信號包括離合開度以及離合加速度，所述換擋裝置用于根據所述離合開度以及外部的控制信號，獲得擋位信號。

按照本發明的另一方面，還提供了一種包括上述控制系統的電動車。

按照本發明的另一方面，還提供了一種利用上述控制系統的控制方法，包括以下步驟：

s1.判斷驅動電機的速度信號是否為0，是則進入步驟s2，否則進入步驟s3；

s2.判斷所述擋位信號是否為空擋，是則控制器發出第一警報信號，警報裝置發出第一警報訊息，進入步驟s3，否則進入步驟s5；

s3.判斷當前是否存在制動信號，是則控制器停止輸出電機驅動信號，返回步驟s1；否則進入步驟s4；

s4.判斷離合加速度信號是否小于離合加速度閾值，是則控制器發出與擋位信號以及加速信號對應的電機驅動信號，驅動電機以擋位信號對應的傳動比以及加速信號對應的轉速運行，返回步驟s1；否則進入步驟s5；

s5.控制器發出電機驅動信號以及第二警報信號，驅動電機的轉速以所述擋位信號對應的傳動比以及初始加速信號，在響應時間內提升至響應轉速并回落，警報裝置發出第二警報訊息，返回步驟s1。

優選地，所述離合加速度閾值為1米/秒～3米/秒，所述響應時間為0.5秒～1.5秒，所述響應轉速為800r/min～1200r/min。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，具有以下優點：

1、通過離合換擋裝置、加速裝置以及制動裝置對控制器發出不同信號，使得驅動電機根據外部的控制指令運轉，制動裝置進行電動車的制動，從而能模擬整車實現熄火前沖、熄火后沖、頓挫前行等動作，以此實現電動車與傳統手動車的駕駛感受相一致；

2、警報裝置能發出不同的警報訊息，從而模擬車輛怠速運行的聲音，使得電動車的運行更接近傳統手動的教練車；

3、離合換擋裝置聯動，換擋裝置根據離合開度獲得換擋信號，在離合開度不滿足裝置要求的條件下無法換擋，而更接近傳統手動車的控制模式。

附圖說明

圖1為本發明控制系統結構示意圖；

圖2為本發明實施例1變擋控制系統的整車結構關聯示意圖；

圖3為本發明實施例1變擋控制系統的整車控制邏輯示意圖；

圖4為本發明實施例1變擋控制系統的啟動控制邏輯示意圖；

圖5為本發明實施例1變擋控制系統的起步換擋控制邏輯示意圖；

圖6為本發明實施例1變擋控制系統的行駛換擋控制邏輯示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

本發明提供了一種電動車的控制系統，包括離合換擋裝置、加速裝置、制動裝置、驅動電機、控制器、啟動裝置、電源以及警報裝置；

所述離合換擋裝置的輸出端連接控制器的第一輸入端，所述加速裝置的輸出端連接控制器的第二輸入端，所述制動裝置的輸出端連接控制器的第三輸入端，所述控制器的交互端連接驅動電機的交互端，所述控制器的輸出端連接警報裝置的輸入端,所述啟動裝置的輸出端連接控制器的第四輸入端，所述控制器的第二輸出端連接所述電源，如圖1所示；

所述離合換擋裝置用于獲得擋位信號以及離合信號，所述加速裝置用于獲得加速信號，所述制動裝置用于獲得制動信號，并同時進行電動車的制動，所述驅動電機用于根據電機驅動信號運行，并將自身的速度信號反饋給控制器，所述控制器用于根據擋位信號、加速信號、速度信號以及制動信號，選取擋位信號、加速信號或制動信號中的一項或多項作為電機驅動信號，同時用于獲取第一警報信號以及第二警報信號，所述警報裝置用于分別根據第一警報信號以及第二警報信號，發出第一警報訊息以及第二警報訊息，所述啟動裝置用于獲得啟動信號，所述控制器還用于根據所述啟動信號，獲得電源接通信號，所述電源用于根據所述電源接通信號而提供電動力，使整車通電。

所述離合換擋裝置通常包括離合裝置以及換擋裝置，所述離合裝置的第一輸出端連接換擋裝置的輸入端，所述換擋裝置的第一輸出端作為所述離合換擋裝置的第一輸出端，所述離合裝置的第二輸出端作為所述離合換擋裝置的第二輸出端；

所述離合裝置用于獲得離合信號，所述離合信號包括離合開度以及離合加速度，所述換擋裝置用于根據所述離合開度以及外部的控制信號，獲得擋位信號，例如，當離合開度大于80％～95％之間的某一閾值，換擋裝置可以在擋位信號(d/n/r/1/2/3/4/5擋)間進行切換。例如換擋裝置可采用多擋手動式，1/2/3/4/5/r擋帶有卡簧/卡珠/電磁機構，換擋力可調節設定；n擋帶有鎖止機構，鎖止機構受離合踏板開度影響，離合踏板開度大于某一閾值時，n擋解除鎖止可換擋操作；各擋位帶有擋位信號傳感器將信號傳遞給控制器，而離合裝置為機械式電信號踏板，可將離合器開度信號，不間斷傳遞給控制器，控制器可計算出離合踏板松開時的加速度。以離合加速度來判斷離合裝置是否處于半聯動狀態，使得換擋操作更接近于手動車。

同時，在驅動電機和控制器之間還連接有自動變速器和電機控制器，所述自動變速器控制器用于根據擋位信號，控制驅動電機的傳動比，所述電機控制器用于根據加速信號，控制驅動電機的轉速。

按照本發明的另一方面，還提供了一種利用上述控制系統的控制方法，包括以下步驟：

s1.根據外部的控制，啟動裝置通電，然后發出啟動信號，控制器判斷驅動電機的速度信號是否為0(即車輛是否靜止待發動)，是則進入步驟s2，否則進入步驟s3；

s2.判斷所述擋位信號是否為空擋，是則控制器發出第一警報信號，警報裝置發出第一警報訊息(通常設置為發動機怠速模仿聲)，說明啟動成功，進入步驟s3，否則擋位信號應處于速度擋或倒擋，進入步驟s5；

s3.判斷當前是否存在制動信號，是則控制器停止輸出電機驅動信號(即同時有加速信號時，加速信號無效)，制動裝置同時進行電動車的制動，返回步驟s1；否則進入步驟s4；

s4.判斷離合加速度信號是否小于離合加速度閾值(即松開離合踏板的加速度，通常設置為1～3米/秒)，是則控制器發出與擋位信號以及加速信號對應的電機驅動信號，驅動電機以擋位信號對應的傳動比以及加速信號對應的轉速運行，傳統電動車并不分擋位運行，此時，本發明通過自動變速器和電機控制器分別控制電機的傳動比和轉速，使得驅動電機在自身速度不符合擋位信號時，車輛能出現頓挫前行的現象，從而更接近手動擋車，返回步驟s1；否則進入步驟s5；

s5.控制器發出電機驅動信號以及第二警報信號，驅動電機的轉速以所述擋位信號對應的傳動比以及初始加速信號，在2秒～5秒內提升至800r/min～1200r/min并回落，警報裝置發出第二警報訊息，返回步驟s1。

實施例1

如圖2所示，實施例1提供了一種手動多擋電動教練車，該教練車包括啟動裝置、多擋手動電子式換擋裝置、電控機械式離合踏板裝置、制動踏板裝置、駐車制動裝置、電機控制器、自動變速器控制器、整車控制器、蜂鳴器、驅動電機、電控機械自動變速器。由于通過上述各裝置將信號傳輸給整車控制器，整車控制器將按照整車控制策略對各裝置發出指令執行可控制整車實現車輛怠速運行、模擬熄火前沖動作、模擬熄火后沖動作、模擬頓挫前行等，以此實現電動教練車與傳動手動燃油教練車的駕駛感受相一致；

其中，所述啟動裝置的輸出端連接整車控制器的第一輸入端，所述電控機械式離合踏板裝置的輸出端連接整車控制器的第二輸入端，所述加速踏板裝置的輸出端連接整車控制器的第三輸入端，所述制動踏板裝置的輸出端連接整車控制器的第四輸入端，所述駐車制動裝置的輸出端連接整車控制器的第五輸入端；

所述多擋手動電子式換擋裝置的交互端連接整車控制器的第一交互端，所述電機控制器的第一交互端連接整車控制器的第二交互端，第二交互端連接驅動電機的第一交互端，所述自動變速器控制器的第一交互端連接整車控制器的第三交互端，第二交互端連接電控機械自動變速器的第一交互端，所述電源的交互端連接整車控制器的第四交互端

所述電控機械自動變速器與驅動電機機械連接，所述整車控制器的輸出端連接蜂鳴器的輸入端。

所述啟動裝置用于根據外部的命令，獲得啟動信號并輸出，使整車通電，

所述多擋手動電子式換擋裝置用于根據外部的命令，獲得換擋信號并輸出；

所述電控機械式離合踏板裝置用于根據外部的命令，獲得離合踏板開度信號并輸出；

所述加速踏板裝置用于根據外部的命令，獲得行車加速信號并輸出；

所述制動踏板裝置用于根據外部的命令，獲得行車制動信號并輸出；

所述駐車制動裝置用于根據外部的命令，獲得駐車制動信號并輸出；

所述電機控制器用于根據整車控制器發出的指令來控制電機的起停/轉速/扭矩，并將驅動電機的實時狀況反饋給整車控制器；

所述驅動電機用于根據電機控制器所發出的驅動命令運轉。

所述自動變速器控制器用于根據整車控制器發出的擋位指令控制自動變速器與電機的接合及擋位轉換，并將換擋執行的實時狀況反饋給整車控制器；

所述電控機械自動變速器用于根據自動變速器控制器發出的擋位命令來執行換擋；

所述整車控制器用于根據實時狀況獲得實時車速，并根據啟動信號的狀態(斷開off擋/接通on擋/啟動start擋)，根據換擋信號的狀態(1/2/3/4/5/空/倒擋)，根據離合踏板開度信號(0～100)，根據行車制動信號(制動/非制動)，按照整車控制策略的判定導向，獲得驅動指令、擋位指令以及警報指令。

所述蜂鳴器用于根據所述警報指令，發出報警聲或發動機怠速聲。

另外，整車控制器包括電源(圖2中未列出)所述電源用于根據整車控制器發出的通電指令提供電量輸出及輸入，并將電源溫度、電量等信息反饋給整車控制器。

該電動教練車的整車控制策略如圖5所示：

情況1：整車通電

啟動裝置分on、start和off擋，on擋時發出接通信號，start擋時發出啟動信號，off擋時發出關閉信號；當駕駛員將鑰匙插入啟動裝置時，鑰匙在啟動裝置on(接通)擋時整車控制器發出通電指令，整車控制器接到指令后控制電源高壓電上電，整車通電自檢，如圖3所示；

情況2：啟動成功，怠速運行

鑰匙在啟動裝置start(啟動)擋3秒且整車控制器檢測到多擋手動電子式換擋裝置的擋位信號為n(空)擋時車輛啟動成功，整車控制器發出怠速指令，蜂鳴器發出發動機怠速模仿聲。

情況3：啟動失敗，熄火前沖

鑰匙在啟動裝置start擋1秒且整車控制器檢測到擋位信號為1/2/3/4/5擋時車輛啟動失敗，整車控制器發出前沖熄火指令給電機控制器及自動變速器控制器，自動變速器控制器控制電控機械自動變速器執行操作結合離合器，電機控制器控制驅動電機執行正向運轉，轉速提升至800～1200轉/min，1秒后轉速回落至0轉每分鐘，以實現后沖動作，熄火蜂鳴器報警長鳴，提示車輛啟動失敗，如圖4所示；

情況4：啟動失敗，熄火后沖

鑰匙在啟動裝置start擋1秒且整車控制器檢測到多擋手動電子式換擋裝置的擋位信號為r(倒)擋時車輛啟動失敗，整車控制器發出前沖熄火指令給電機控制器及自動變速器控制器，自動變速器控制器控制電控機械自動變速器執行操作結合離合器，電機控制器控制驅動電機執行反向運轉，轉速提升至800～1200轉/min，1秒后轉速回落至0轉每分鐘，以實現后沖動作，熄火蜂鳴器報警長鳴，提示車輛啟動失敗；

情況5：車輛起步

車輛啟動后，電控機械式離合踏板裝置不間斷輸出離合器開度信號給整車控制器，多擋手動電子式換擋裝置帶有n(空)擋鎖止機構，整車控制器檢測到離合器開度信號小于a時，整車控制器控制換擋裝置的鎖止機構鎖止，不可以換擋；整車控制器檢測到離合器開度信號大于a時，整車控制器控制換擋裝置的鎖止機構解鎖，可以任意換擋；換擋結束后，松開離合踏板，整車控制器接收到離合踏板裝置發出的離合開度減小的信號正常(離合器緩慢釋放，松開加速度不大于b米/秒)且擋位信號正常(起步時為1擋或r(倒)擋起步)且不存在制動信號時則車輛正常行駛；否則整車控制器發出指令給電機控制器及自動變速器控制器，整車控制器控制離合器結合，轉速提升至800～1200轉/min，1秒后轉速回落至0轉每分鐘，以實現前沖(1/2/3/4/5擋時)或后沖(倒擋時)動作，熄火蜂鳴器報警長鳴，提示車輛啟動失敗；

其中，a為80％～95％，b為1～3。

情況6：車輛中途換擋

車輛行駛中，離合器不間斷輸出離合器開度信號給整車控制器，整車控制器檢測到離合器就開度信號大于a時即可換擋；換擋結束后，松開離合踏板，vcu檢測實時車速及擋位，以本實施例為例，當擋位d滿足

d＝2擋時，車速低于ξ1則車輛頓挫前行，車速高于ξ2則減速到ξ2；

d＝3擋時，車速低于ξ2則車輛頓挫前行，車速高于ξ3則減速到ξ3；

d＝4擋時，車速低于ξ3則車輛頓挫前行，車速高于ξ4則減速到ξ4；

d＝5擋時，車速低于ξ4則車輛頓挫前行，車速高于ξ5則減速到ξ5。

頓挫前行是由整車控制器發出轉速變化指令給電機控制器及tcu(自動變速器控制器)共同執行，使得電機控制器執行電機轉速變化(以d＝2擋時為例，電機轉速1秒內下降至原車速，再1秒內回升ξ1，直至車速滿足上述范圍時或踩下加速踏板后車速滿足上述范圍時，此指令解除)的操作，自動變速器控制器執行擋位延遲變換(延遲到車速滿足上述范圍時，此指令解除)的操作，以模仿燃油車拖擋時的特征。

其中，a為80％～95％，ξ1為10km/h～30km/h；ξ2為20～40km/h；ξ3為30km/h～50km/h；ξ4為40km/h～60km/h；ξ5為50km/h～70km/h；且ξ1＜ξ2＜ξ3＜ξ4＜ξ5。

情況7：非常規操作

車輛啟動后，同時有制動信號(手剎腳剎信號)和加速信號時(油門)，加速信號失效，如圖6所示。

本實施例所用的換擋裝置為多擋手動式，1,/2/3/4/5/r擋帶有卡簧/卡珠/電磁機構，換擋力可調節設定；n擋帶有鎖止機構，鎖止機構受離合踏板開度影響，離合踏板開度大于a％時，n擋解除鎖止可換擋操作；各擋位帶有擋位信號傳感器將信號傳遞給vcu。

本實施例所用的離合裝置為機械式電信號踏板，可每10～20秒輸出一次離合器開度信號，不間斷傳遞給vcu，vcu可計算出離合踏板松開時的加速度。

本實施例的的手動多擋電動教練車相當于在現電動車的基礎上增加了電控機械式離合踏板裝置并用本發明涉及的多擋手動電子式換擋裝置替換傳統的電子排擋桿(d/n/r/p擋)，目的在于解決教練車需要手動擋進行教學。該教練車依舊采用電控機械自動變速器，多擋手動電子式換擋裝置與變速器之間無變速拉索，變速器與電機之間的實際換擋原理依舊采用電控機械自動變速器原有選換擋邏輯，只是在整車控制器中添加整車控制邏輯以實現電動教練車與燃油擋教練車相一致的怠速抖動，熄火動作，前沖動作，后沖動作，頓挫前行動作等特征，進一步達到兩種車型相一致的操作感受。結構方面，該電動教練車只是增加電子離合踏板裝置及手動電子式選換擋裝置，并將整車控制器執行策略進行了重新設計。應用方面，該電動教練車可實現駕校駕駛員培訓的需求。成本方面，該電動教練車日常行駛成本低于燃油車成本。環保方面，該電動教練車達到零排放，是燃油車所無法實現的。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。