一种手动挡电动汽车的控制方法、系统及装置与流程

本发明涉及手动挡新能源汽车驱动控制领域，特别涉及一种手动挡电动汽车的控制方法、系统及装置。
背景技术：
：对燃油车而言，其发动机有最低转速的限制，当转速低于一定值，发动机将熄火停止工作。而电动汽车的电机则不存在最低转速的限制，将手动挡燃油车的发动机更换为电机、保留离合器和变速箱，即可改装得到一手动挡电动汽车，因为电动汽车不会真正熄火，同时由保留了燃油车的起步特点，因此常作为练习起步、低速使用的教练车。手动挡汽车运行时离合磨损主要出现在起步工况，燃油车减轻离合磨损的方法，通常是改变离合的材料或结构等思路。但对于手动挡电动汽车来说，目前还没有具有针对电机的特质来降低离合磨损的方案。因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种手动挡电动汽车的控制方法、系统及装置，以通过电机的运行特性控制电机的运行来减轻离合磨损。其具体方案如下：一种手动挡电动汽车的控制方法，应用于汽车起步离合结合过程中，所述控制方法包括：通过mcu获取电机的实时转速；根据所述实时转速，确定对应的控制信号；将所述控制信号输出到所述mcu，使所述mcu根据所述控制信号对所述电机进行控制，以使所述实时转速下降至最低点后再上升至怠速点。优选的，所述根据所述实时转速，确定对应的控制信号的过程，包括：根据所述实时转速，将跟随所述实时转速的目标转速作为控制信号。优选的，所述将所述控制信号输出到所述mcu，使所述mcu根据所述控制信号对所述电机进行控制的过程，具体包括：将所述控制信号输出到所述mcu，使所述mcu进行以下操作：根据所述控制信号确定对应的第一目标扭矩；获取与所述第一目标转速负相关的扭矩上限值；判断所述第一目标扭矩的绝对值是否超出所述扭矩上限值；若是，将与所述第一目标扭矩同方向、与所述扭矩上限值同幅值的扭矩作为输出扭矩；若否，将所述第一目标扭矩作为所述输出扭矩；利用所述输出扭矩，对所述电机进行控制。优选的，所述获取与所述第一目标转速负相关的扭矩上限值的过程，包括：通过查表或pid计算，确定与所述第一目标转速负相关的扭矩上限值。优选的，所述通过查表或pid计算，确定与所述第一目标转速负相关的扭矩上限值的过程，包括：通过查表或pid计算，确定与所述第一目标转速负相关、变化量在步长范围内的所述扭矩上限值。优选的，所述根据所述实时转速，确定对应的控制信号的过程，包括：根据所述实时转速，将与所述实时转速负相关的第二目标扭矩确定为控制信号。优选的，所述根据所述实时转速，确定对应的控制信号之前，还包括：获取离合踏板的开度；相应的，所述根据所述实时转速，确定对应的控制信号的过程，包括：根据所述实时转速和所述开度，将与所述实时转速负相关、与所述开度负相关的第二目标扭矩确定为控制信号。优选的，所述根据所述实时转速和所述开度，将与所述实时转速负相关、与所述开度负相关的第二目标扭矩确定为控制信号的过程，包括：根据所述实时转速和所述开度，确定与所述实时转速负相关、与所述开度负相关的第二目标扭矩；判断所述第二目标扭矩的绝对值是否超出扭矩上限值；若是，将与所述第二目标扭矩同方向、与所述扭矩上限值同幅值的扭矩作为控制信号；若否，将所述第二目标扭矩作为所述控制信号。相应的，本申请还公开了一种手动挡电动汽车的控制系统，应用于汽车起步离合结合过程中，所述控制系统包括：数据获取模块，用于通过mcu获取电机的实时转速；信号确定模块，用于根据所述实时转速，确定对应的控制信号；信号输出模块，用于将所述控制信号输出到所述mcu，使所述mcu根据所述控制信号对所述电机进行控制，以使所述实时转速下降至最低点后再上升至怠速点。相应的，本申请还公开了一种手动挡电动汽车的控制装置，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任一项所述手动挡电动汽车的控制方法的步骤。本申请公开了一种手动挡电动汽车的控制方法，应用于汽车起步离合结合过程中，所述控制方法包括：通过mcu获取电机的实时转速；根据所述实时转速，确定对应的控制信号；将所述控制信号输出到所述mcu，使所述mcu根据所述控制信号对所述电机进行控制，以使所述实时转速下降至最低点后再上升至怠速点。在离合结合过程中，离合驱动轴端与电机端的摩擦力逐渐增加，而电机的转速由电机扭矩和摩擦力共同作用决定，当电机在控制下实时转速下降至最低点再上升，电机输出扭矩由小于原摩擦力逐渐增大到超过当前摩擦力，离合结合时的转速明显低于离合结合前的转速，也明显低于手动挡燃油车的离合过程中的转速，从而离合器磨损减轻，离合器的使用寿命延长。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本发明实施例中一种手动挡电动汽车的控制方法的步骤流程图；图2为本发明实施例中一种具体的手动挡电动汽车的控制方法的步骤流程图；图3为本发明实施例中另一种具体的手动挡电动汽车的控制方法的步骤流程图；图4为本发明实施例中一种手动挡电动汽车的控制系统的结构分布图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。手动挡汽车运行时离合磨损主要出现在起步工况，燃油车减轻离合磨损的方法，通常是改变离合的材料或结构等思路。但对于手动挡电动汽车来说，目前还没有具有针对电机的特质来降低离合磨损的方案。本申请当电机在控制下实时转速下降至最低点再上升，电机输出扭矩由小于原摩擦力逐渐增大到超过当前摩擦力，离合结合时的转速明显低于离合结合前的转速，也明显低于手动挡燃油车的离合过程中的转速，从而离合器磨损减轻，离合器的使用寿命延长。本发明实施例公开了一种手动挡电动汽车的控制方法，应用于汽车起步离合结合过程中，参见图1所示，控制方法包括：s11：通过mcu获取电机的实时转速；s12：根据实时转速，确定对应的控制信号；s13：将控制信号输出到mcu，使mcu根据控制信号对电机进行控制，以使实时转速下降至最低点后再上升至怠速点。可以理解的是，手动挡电动汽车通常由手动挡燃油车改装而成，其发动机被更换为电机，发动机ecu(electroniccontrolunit，电子控制单元)被去掉，保留离合器和变速箱，油门踏板、制动踏板和离合踏板不许改变，由整车控制器(vcu，vehiclecontrolunit)采集档位状态、油门踏板行程、制动踏板开关状态、离合踏板开关状态，同时vcu与电机控制器(mcu，motorcontrolunit)、制动防抱死系统(abs，antilockbrakesystem)进行通信，mcu反馈电机转速、电机扭矩信号，abs反馈车速信号，vcu可将mcu对电机的控制模式设定为扭矩模式或转速模式。本实施例的控制方法由vcu执行，将控制信号发送到mcu后，mcu控制电机，使电机的实时转速下降到最低点再上升到怠速点。通常，该最低点与手动挡燃油车不熄火起步时转速会到达的最低值相对应。可以理解的是，电机的实时转速的变化可能出现上下波动或干扰抖动，但离合结合的过程中，实时转速的整体趋势为先下降再上升。离合结合前，也即车辆未挂到非空挡或未松开离合踏板时，电机输出端与车辆处于分离状态，此时电机阻力较小，与离合器的摩擦力为零，mcu根据vcu的指令控制电机稳定运行在正常怠速点；将档位挂到非空挡，如1档，松开离合踏板时，车身的阻力通过离合器传递到电机，随着离合踏板松开越来越多，离合器贴合越紧，摩擦力增大，传递到电机的阻力越大。而电机的转速由电机扭矩、离合器的摩擦力共同决定，离合结合过程中，电机的转速原本在怠速点，mcu控制电机输出的扭矩较小，受到离合器的摩擦力影响，不足以在离合结合时维持电机转速，转速就会下降。在离合器贴合程度较弱时，离合器所能传递的扭矩小于整车阻力，离合器车辆端保持不动，电机端转速与车辆端转速不一致，则离合器处于滑磨状态，若电机输出的扭矩比离合器的摩擦力小，电机转速会持续下降。当离合器贴紧程度导致离合器的摩擦力比整车阻力大时，车辆开始移动，离合器车辆端的转速上升，电机端的转速稍微下降或上升，直至离合器的车辆端和电机端的转速同步。本实施例中要求电机的实时转速下降到最低点后再上升到怠速点，考虑实时转速由电机的输出扭矩和离合器的摩擦力共同决定，而离合结合过程中离合器的摩擦力逐渐增大，因此电机的输出扭矩在离合结合过程中应有以下表现：起点处输出扭矩比摩擦力小，过程中逐渐增大，其增长速率超过摩擦力，最终超过摩擦力。这一过程中，离合器的车辆端和电机端会相应的转速变化，但均不影响本实施例中的实施。需要注意的，由于本实施例中手动挡电动汽车需要模拟手动挡燃油车的操作特性，因此起步离合结合时不能是输出转矩为0或转速为0的状态，否则与手动挡燃油车的操作特性差别太大，不能作为手动挡教练车使用。本申请实施例公开了一种手动挡电动汽车的控制方法，应用于汽车起步离合结合过程中，控制方法包括：通过mcu获取电机的实时转速；根据实时转速，确定对应的控制信号；将控制信号输出到mcu，使mcu根据控制信号对电机进行控制，以使实时转速下降至最低点后再上升至怠速点。通常在离合结合过程中，离合驱动轴端与电机端的摩擦力逐渐增加，而电机的转速由电机扭矩和摩擦力共同作用决定。当电机在控制下实时转速下降至最低点再上升，电机输出扭矩由小于原摩擦力逐渐增大到超过当前摩擦力，离合结合时的转速明显低于离合结合前的转速，也明显低于手动挡燃油车的离合过程中的转速，从而离合器磨损减轻，离合器的使用寿命延长。本发明实施例公开了一种具体的手动挡电动汽车的控制方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的，参见图2所示，包括：s21：通过mcu获取电机的实时转速；s22：根据实时转速，将跟随实时转速的目标转速作为控制信号；也就是说，本实施例中vcu控制mcu的电机模式为转速模式，控制信号为目标转速，mcu内部再进行对应的调整。可以理解的是，此处目标转速的跟随，包括在实时转速增大时增大、在实时转速下降时减小，为了避免出现转速突变，可设置一定的跟随步长，跟随步长可按照具体情况进行调整。s23：将控制信号输出到mcu，使mcu进行以下操作：s231：根据控制信号确定对应的第一目标扭矩；具体的，此处第一目标扭矩与目标转速直接对应。s232：获取与目标转速负相关的扭矩上限值；具体的，通过查表或pid计算，确定与目标转速负相关的扭矩上限值。扭矩上限值与目标转速负相关，离合结合初期转速在怠速点时，扭矩上限值较小，当转速逐渐下降，扭矩上限值逐渐增大。扭矩上限值的数值可通过查表确定，如下表1，其中怠速点取850rpm，也可根据车辆的最大总质量、需要起步角度、阻力情况、起步加速度、转速下降程度等进行pid计算，最终确定与目标转速负相关的扭矩上限值。表1目标转速-扭矩上限值对应表目标转速(rpm)扭矩上限值(n·m)40012050010460095700808006685047上文中提到当离合器贴紧程度达到使离合器的摩擦力比整车阻力大，当车辆开始移动，离合器车辆端的转速上升，电机端的转速稍微下降或上升，直到离合器车辆端和电机端转速同步；若扭矩上限值不够大，此时电机输出扭矩比阻力小，电机实时转速无法响应跟随目标转速，则电机实时转速进一步下降，无法带动车辆起步或起步加速很慢。为了模拟燃油车时避免无法带动起步或起步过慢的情况出现，可让电机实时转速不至于下降到太低，在怠速点以下某一值，该值可在怠速点转速的三分之一到一半之间选择，将扭矩上限值设置到较大值。进一步的，考虑路面坑洼时实时转速突增、第一目标扭矩突增、扭矩上限值突增的情况发生，扭矩上限值也可设定步长范围，若上一时刻扭矩上限值与当前时刻的扭矩上限值的差量超过步长范围，则以步长范围为允许变化量，将该允许变化量与上一时刻的扭矩上限值相加得到当前时刻的最终扭矩上限值。具体的，不同型号的电机，一般对应不同大小的步长范围。s233：判断第一目标扭矩的绝对值是否超出扭矩上限值；s234：若是，将与第一目标扭矩同方向、与扭矩上限值同幅值的扭矩作为输出扭矩；s235：若否，将第一目标扭矩作为输出扭矩；可以理解的是，最终的输出扭矩的幅值应当不超过扭矩上限值，因此其方向与第一目标扭矩同向，幅值取第一目标扭矩和扭矩上限值的较小值。因为在实际工作中，最终的输出扭矩位于正负扭矩上限值之间，不一定是稳定值，关于输出扭矩的工作效果，扭矩上限值的设置有两层考虑：一是一些路面坑洼情况会导致实际转速突增，而目标转速还未更新时，电机会输出一个比较大的扭矩，造成整车突然窜动，因此需要有一个对最大输出扭矩的限定，避免这种情况出现；二是如果实时转速的最低点太低，电机无法带动车辆起步或起步过慢，为了模拟燃油车起步时实时转速不会特别低的特征，对较低的转速设置较大的扭矩上限值。s236：利用输出扭矩，对电机进行控制。进一步的，当离合器两端转速逐渐同步、离合器滑磨而损耗的扭矩更多用在驱动车辆上，此时即使扭矩上限值不变，输出扭矩不变，车辆也会逐渐加速。实际上该过程中，电机实时转速上升，目标转速上升，mcu控制电机跟随加速，车辆继续加速起步，直至目标转速和实时转速均上升到怠速点。本发明实施例公开了一种具体的手动挡电动汽车的控制方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的，参见图3所示，包括：s31：通过mcu获取电机的实时转速；s32：根据实时转速，将与实时转速负相关的第二目标扭矩确定为控制信号。可以理解的是，本实施例中mcu的控制模式为扭矩模式，直接控制电机的扭矩。进一步的，根据实时转速，确定对应的控制信号之前，还包括：获取离合踏板的开度；相应的，根据实时转速，确定对应的控制信号的过程，包括：根据实时转速和开度，将与实时转速负相关、与开度负相关的第二目标扭矩确定为控制信号。可以理解的是，加入离合踏板的开度作为参数确定第二目标扭矩的参数之一，能够减轻用实时转速造成的精确度低、转速和扭矩在一定范围内来回波动的问题。具体的，确定第二目标扭矩可通过查表或pid计算确定，例如下表2中所示，其中离合踏板的开度1000‰是离合器完全分离的状态，开度0‰是离合器完全贴合的状态，实时转速单位仍为rpm，怠速点取850rpm。表2实时转速-开度-扭矩上限值对应表实时转速/开度4005005706407107508008509000600600500420280180700030060060050042028018070005005505304504202801806000800550480400420280180500010005003503002502301804000进一步的，根据实时转速和开度，将与实时转速负相关、与开度负相关的第二目标扭矩确定为控制信号的过程，包括：根据实时转速和开度，确定与实时转速负相关、与开度负相关的第二目标扭矩；判断第二目标扭矩的绝对值是否超出扭矩上限值；若是，将与第二目标扭矩同方向、与扭矩上限值同幅值的扭矩作为控制信号；若否，将第二目标扭矩作为控制信号。可以理解的是，扭矩上限值的设定是为了避免输出扭矩过大，该扭矩上限值通常根据车辆的最大总质量、需要的爬坡起步角度、阻力情况进行估算，然后根据起步加速度、转速下降程度进行一定的放大。如直接通过查表来确定第二目标扭矩，则可提前将扭矩上限值的限制写入表中，后续应用过程中直接查表得到第二目标扭矩作为控制信号即可，不需再判断第二目标扭矩的绝对值是否超出扭矩上限值。s33：将控制信号输出到mcu，使mcu根据控制信号对电机进行控制，以使实时转速下降至最低点后再上升至怠速点。可以理解的是，本实施例中整个起步过程与上一实施例中类似，只是其扭矩直接由vcu控制。当电机转速下降，控制信号对应的扭矩逐渐增大，在该扭矩小于离合器滑磨的摩擦力时，电机转速持续下降，该扭矩持续增大。当离合器贴紧程度增大，滑磨的摩擦力大于车辆阻力时，电机端的扭矩才能传递给车身带动车辆起步。当控制信号对应的扭矩增大到扭矩上限值，扭矩停止增大，等待离合器车辆端的转速上升，离合器两端转速基本同步后，两端的转速均会继续上升，扭矩开始降低，以减慢车辆的加速，并最终稳定在怠速点附近。相应的，本申请实施例还公开了一种手动挡电动汽车的控制系统，应用于汽车起步离合结合过程中，参见图4所示，控制系统包括：数据获取模块1，用于通过mcu获取电机的实时转速；信号确定模块2，用于根据实时转速，确定对应的控制信号；信号输出模块3，用于将控制信号输出到mcu，使mcu根据控制信号对电机进行控制，以使实时转速下降至最低点后再上升至怠速点。通常在离合结合过程中，离合驱动轴端与电机端的摩擦力逐渐增加，而电机的转速由电机扭矩和摩擦力共同作用决定。当电机在控制下实时转速下降至最低点再上升，电机输出扭矩由小于原摩擦力逐渐增大到超过当前摩擦力，离合结合时的转速明显低于离合结合前的转速，也明显低于手动挡燃油车的离合过程中的转速，从而离合器磨损减轻，离合器的使用寿命延长。相应的，本申请实施例还公开了一种手动挡电动汽车的控制装置，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任一实施例所述手动挡电动汽车的控制方法的步骤。其中，具体有关手动挡电动汽车的控制方法的细节，可参照上文实施例中的相关内容。其中，本实施例中手动挡电动汽车的控制装置具有与上文实施例中手动挡电动汽车的控制装置相同的有益效果。最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上对本发明所提供的一种手动挡电动汽车的控制方法、系统及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。当前第1页12