电动车辆的用于生成虚拟换挡感觉的控制方法与流程

1.本发明涉及电动车辆的控制方法，并且更具体地涉及能够在不具有多挡位变速器的电动车辆中，生成和实现与配备有多挡位变速器的车辆相同的换挡感觉的电动车辆的控制方法。


背景技术：

2.众所周知，电动车辆(ev)是使用电机作为驱动车辆的驱动力源来驱动的车辆。电动车辆的动力传动系包括电池、逆变器、电机和减速齿轮，所述电池供应电力以驱动电机，所述逆变器连接至电池以驱动和控制电机，所述电机作为车辆的驱动源通过逆变器连接至电池从而进行充电和放电，所述减速齿轮使电机的旋转力减速并将旋转力传递至驱动轮。
3.当驱动电机时，逆变器将从电池供应的直流电(dc)转换成交流电(ac)，并且通过电线将交流电施加至电机。当电机再生时，逆变器将电机作为发电机工作所产生的交流电转换成供应给电池的直流电，因此逆变器使得电池充电。
4.此外，与传统的内燃机车辆不同，普通电动车辆不使用多挡位变速器，而是在电机和驱动轮之间设置了具有固定传动比的减速齿轮。原因在于，内燃机具有相对于工作点较宽的能量效率分布范围，并且只能在高速区域内提供高扭矩，而在电机的情况下，相对于工作点的效率差异相对较小，并且仅通过电机独特的特性即可实现低速高扭矩。
5.明显的优势在于无需变速器，可以提供平稳的可操作性而不会因换挡引起的驾驶性能中断。然而，对于希望在驾驶中获得乐趣的驾驶员而言，没有变速器和换挡感觉会给驾驶员带来无聊感。因此，在不具有多挡位变速器并且配备有减速齿轮的电动车辆中，需要使驾驶员能够体验到配备有多挡位变速器的车辆所提供的驾驶感觉、乐趣、刺激和直接连接感觉的技术。


技术实现要素：

6.因此，本发明提供了一种能够在没有多挡位变速器的电动车辆中生成和实现与配备有多挡位变速器的车辆相同的换挡感觉的电动车辆的控制方法。
7.为了实现该目的，根据本发明的示例性实施方案，一种生成电动车辆的虚拟换挡感觉的控制方法可以包括：基于在电动车辆行驶期间从车辆收集的车辆驾驶信息，通过控制器实时确定基本扭矩指令；基于从车辆收集的车辆驾驶信息，通过控制器确定虚拟目标挡位；根据虚拟当前挡位和确定的虚拟目标挡位，通过控制器确定换挡类别，并且从每个换挡类别的预设虚拟换挡干预扭矩曲线中选择与确定的当前换挡类别相对应的虚拟换挡干预扭矩曲线；根据选择的虚拟换挡干预扭矩曲线，通过控制器实时确定用于生成虚拟换挡感觉的虚拟换挡干预扭矩，并且利用确定的基本扭矩指令和虚拟换挡干预扭矩来生成最终电机扭矩指令；根据生成的最终电机扭矩指令，通过控制器调节用于驱动车辆的电机的运转。
8.因此，根据本发明的电动车辆的控制方法，可以在不具有多挡位变速器的电动车
辆中生成和实现与配备有多挡位变速器的车辆相同的换挡感觉。
附图说明
9.提供每张附图的简要说明以更充分地理解本发明的详细说明中使用的附图。
10.图1是示出根据本发明的用于控制电动车辆的装置配置的框图。
11.图2是示出本发明的用于实现虚拟换挡功能的虚拟换挡模型的输入变量和输出变量以及虚拟换挡中间变量的框图。
12.图3是示出本发明的用于实现虚拟换挡功能的过程的流程图。
13.图4是示出本发明的用于确定虚拟目标挡位的换挡计划映射图的图。
14.图5是示出本发明的可用于升挡和降挡的换挡计划映射图的图。
15.图6是示出本发明的取决于电机转速的最大电机扭矩曲线和每个虚拟挡位的极限扭矩的图，其中，通过反映传动比信息来计算每个虚拟挡位的极限扭矩。
16.图7是示出本发明的虚拟换挡干预扭矩曲线的示例的图。
17.图8是示出根据本发明的虚拟换挡过程中的换挡状态和车辆行为状态的图。
具体实施方式
18.应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(suv)、大客车、大货车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如，源于非化石能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或多种动力源的车辆，例如具有汽油动力车辆和电力动力两者的车辆。
19.尽管示例性实施方案被描述成使用多个单元进行示例性过程，应理解的是，示例性过程也可以通过一个或多个模块进行。此外，应当理解的是，术语控制器/控制单元表示包括存储器和处理器的硬件装置，并且被特别编程以进行本文描述的过程。存储器配置为存储模块，处理器特别配置为执行所述模块从而进行一个或多个下文进一步描述的过程。
20.此外，本发明的控制逻辑可以实施为计算机可读介质上的非易失性计算机可读介质，其包括由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于rom、ram、光盘(cd)
‑
rom、磁带、软盘、闪盘驱动器、智能卡和光学数据存储器件。计算机可读记录介质也可以分布在网络联接的计算机系统中，使得计算机可读介质以分布方式存储和执行，例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(can)。
21.本文所用的术语仅为了描述具体实施方案的目的，并不旨在限制本发明。正如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚说明。还将理解当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，表明存在所述特征、数值、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或加入一种或多种其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。正如本文所使用的，术语“和/或”包括一种或多种相关列举项目的任何和所有组合。
22.除非特别声明或者从上下文显而易见的，本文所使用的术语“约”被理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准差内。“约”可被理解为在指定值的10％、
9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非从上下文清楚的，本文提供的所有数值通过术语“约”进行修饰。
23.在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施方案，使得本领域技术人员可以容易地实现本发明。然而，本发明不限于本文描述的实施方案，并且可以以其它形式实施。
24.本发明的目的是提供一种电动车辆的控制方法，所述电动车辆的控制方法能够在不具有多挡位变速器的电动车辆中，生成和实现与配备有多挡位变速器的车辆相同的多挡位换挡感觉。
25.在下面的描述中，电机是指驱动车辆的驱动电机，并且在本发明中，待操作的车辆可以是配备有减速齿轮而不具有内燃机(即，通用发动机)和多挡位变速器的电动车辆。如上所述，在由电机驱动的纯电动车辆(即，电机驱动的车辆)的情况下，与传统的内燃机车辆不同，纯电动车辆不使用多挡位变速器，但是在电机和驱动轮之间设置使用固定传动比的减速齿轮。
26.然而，当没有多挡位变速器时，优点是换挡时运行平稳而不会中断驾驶性能，但是当驾驶员期望多挡位变速器所提供的驾驶感觉、乐趣、刺激、直接连接感觉等时，驾驶员在驾驶时会感到无聊。因此，在配备有减速齿轮而非多挡位变速器的电动车辆中，需要使驾驶员能够体验到多挡位变速器所提供的驾驶感觉、乐趣、刺激、直接连接感觉等的技术。
27.如本发明中那样，当驾驶员期望体验只有变速器才能提供的驾驶感觉、乐趣、刺激、直接连接感觉等时，如果具有实现虚拟换挡感觉的功能使驾驶员能够在同一车辆上体验期望的感觉和乐趣而不必更换车辆的话，则可以改善和区分车辆的商业价值。另外，在常规的电动车辆中，不可能由驾驶员来调节挡位，因此只能使用速度和加速踏板输入来调节车辆的行为。然而，如果在能够进行高性能运动驾驶的车辆中实现虚拟换挡感觉的功能，则可以有助于管理驾驶时的转弯进入速度、负载传递等。
28.因此，需要在不具有多挡位变速器的电动车辆中实现虚拟多挡位换挡的方法。因此，公开了一种电机的控制方法，其中建立了虚拟换挡模型并且可以利用所述模型实现多挡位换挡感觉。
29.本发明的特点在于，通过虚拟换挡模型从输入变量确定虚拟换挡干预扭矩和每个虚拟挡位的极限扭矩，所述虚拟换挡模型利用在驾驶期间从车辆收集的车辆驾驶信息作为输入，然后可以利用确定的虚拟换挡干预扭矩、确定的每个虚拟挡位的极限扭矩和电机扭矩指令来控制电机，从而实现虚拟多挡位换挡。
30.在本发明中，虚拟换挡功能可以是指基于预设的与虚拟换挡感觉的生成相关的变量值(即，参数)，根据驾驶员的驾驶输入值和车辆状况生成虚拟换挡感觉，从而在驾驶不具有多挡位变速器的电动车辆时模拟驾驶员在具有多挡位变速器的车辆中换挡时可以感觉到的多挡位换挡。
31.此外，虚拟换挡感觉可以是驾驶员在多挡位变速器的换挡过程中可以感觉到的车辆行为和运动的模拟，并且在本发明中，通过驱动电机的控制来生成和实现虚拟换挡感觉。特别地，多挡位变速器可以是自动变速器(at)、双离合器变速器(dct)和自动手动变速器(amt)中的一种。经由驱动电机的运转，通过生成和模拟配备有这些变速器之一的车辆在换挡过程中表现出的车辆行为和运动来提供虚拟换挡感觉。
32.图1是示出根据本发明的用于控制电动车辆的装置配置的框图，并且图2是示出本发明的用于实现虚拟换挡功能的虚拟换挡模型的输入变量和输出变量以及虚拟换挡中间变量的框图。此外，图3是示出本发明的用于实现虚拟换挡功能的过程的流程图。根据本发明的控制方法可以包括虚拟换挡方法，所述虚拟换挡方法在车辆行驶的过程中通过电机的控制来生成和实现模拟传统多挡位变速器车辆的多挡位换挡的虚拟换挡感觉。
33.参考图3，根据本发明的控制方法可以包括：步骤s11、步骤s12、步骤s13和步骤s14；所述步骤s11确定虚拟换挡功能是否打开；当虚拟换挡功能打开时所述步骤s12实时计算基本扭矩指令；所述步骤s13通过虚拟换挡模型中的输入变量来确定虚拟换挡中间变量值；所述步骤s14确定由每个虚拟挡位的极限扭矩(即，当前挡位的极限扭矩)限制的基本扭矩指令。
34.另外，根据本发明的控制方法还可以包括：步骤s15、步骤s16、步骤s17和步骤s18；所述步骤s15通过虚拟发动机转速确定是否已经进入虚拟红色区域；当确定出进入了虚拟红色区域时，所述步骤s16进行虚拟燃料切断控制；所述步骤s17通过使虚拟换挡干预扭矩与基本扭矩指令相加来确定最终电机扭矩指令；所述步骤s18根据最终电机扭矩指令进行电机控制。
35.如图1所示，描述用于进行上述虚拟换挡过程的装置配置，根据本发明的用于控制的装置可以包括：驾驶信息检测器12、第一控制器20和第二控制器30；所述驾驶信息检测器12配置为检测车辆驾驶信息；所述第一控制器20配置为基于由驾驶信息检测器12检测到的车辆驾驶信息来生成和输出扭矩指令；所述第二控制器30配置为根据从第一控制器20输出的扭矩指令来使驱动装置41运转。
36.此外，根据本发明的用于控制的装置可以进一步包括接口部11，驾驶员使用所述接口部11选择性地输入打开和关闭车辆的虚拟换挡功能的其中之一。在下面的描述中，控制器被划分为第一控制器20和第二控制器30，但是多个控制器或单个集成控制元件统称为控制器，并且还可以理解，根据本发明通过控制器进行控制过程。
37.作为接口部11，可以利用任何装置，只要驾驶员可以操作车辆的虚拟换挡功能的打开和关闭的装置即可，例如，设置在车辆中的操作装置(例如，按钮和开关)以及avn(音频、视频、导航)系统的其它输入装置或触摸屏等是适用的。接口部11可以连接至第一控制器20，然后，响应于接收到驾驶员输入打开操作或关闭操作，打开操作信号或关闭操作信号可以在接口部11中输入或发送至第一控制器20。因此，第一控制器20可以配置为识别驾驶员对虚拟换挡功能的打开操作状态或关闭操作状态。
38.在本发明中，只有当驾驶员通过接口部11输入虚拟换挡功能的打开时，才进行在车辆行驶期间生成和实现虚拟换挡感觉的虚拟换挡功能(参见图3中的步骤s11)。另外，当上述接口部11是设置在车辆中的车辆输入装置时，尽管图1中未示出，驾驶员也可以通过移动装置(未示出)进行虚拟换挡功能的打开操作和关闭操作，而不是使用车辆输入装置。
39.移动装置必须与车载装置(例如，第一控制器)通信连接，为此，利用在移动装置与第一控制器20之间建立通信的输入/输出通信接口(未示出)。驾驶信息检测器12可以配置为检测在车辆中生成电机扭矩指令所必需的车辆驾驶信息，其中车辆驾驶信息可以包括驾驶员的驾驶输入信息和车辆状态信息。
40.在本发明的示例性实施方案中，驾驶信息检测器12可以包括加速踏板检测器和制
动踏板检测器，所述加速踏板检测器配置为根据驾驶员的加速踏板操作来检测加速踏板输入信息，所述制动踏板检测器配置为根据驾驶员的制动踏板操作来检测制动踏板输入信息。驾驶信息检测器12可以进一步包括换挡拨片和换挡杆检测器以及电机转速检测器，所述电机转速检测器配置为检测作为用于驱动车辆的驱动装置41的电机的转速(以下称为“电机转速”)。
41.特别地，加速踏板检测器可以是安装在加速踏板上并配置为根据驾驶员的加速踏板操作状态输出电信号的普通加速踏板传感器(即，加速踏板位置传感器，aps)。制动踏板检测器可以是安装在制动踏板上并配置为根据驾驶员的制动踏板操作状态输出电信号的普通制动踏板传感器(bps)。另外，电机转速检测器可以是安装在电机(即，驱动电机)41中的已知旋转变压器。
42.此时，驾驶员的驾驶输入信息可以包括由加速踏板检测器检测到的加速踏板输入值(aps值)和由制动踏板检测器检测到的制动踏板输入值(bps值)。另外，驾驶员的驾驶输入信息可以进一步包括：根据驾驶员的换挡拨片操作的换挡拨片输入信息；以及根据驾驶员的换挡杆操作的换挡杆输入信息(即，p挡、r挡、n挡和d挡的信息)。
43.换挡杆输入信息可以由换挡杆检测器检测，并且换挡拨片输入信息可以由第一控制器20从换挡拨片接收。此外，车辆状态信息可以包括由电机转速检测器检测到的电机转速。在扭矩指令生成器21中用于生成基本扭矩指令的驾驶信息可以进一步包括作为车辆状态信息的车速，并且在这种情况下，图1中未示出驾驶信息检测器12，但是可以进一步包括配置为检测当前行驶车速的车速检测器，并且所述车速检测器可以配置为包括安装在车辆驱动轮中的轮速传感器。
44.另外，第一控制器20可以包括：扭矩指令生成器21、虚拟换挡控制器22和最终扭矩指令生成器23；所述扭矩指令生成器21配置为从车辆驾驶信息生成基本扭矩指令；所述虚拟换挡控制器22配置为从车辆驾驶信息生成用于生成和实现虚拟换挡感觉的校正扭矩指令(即，用于实现虚拟换挡感觉的虚拟换挡干预扭矩指令)；所述最终扭矩指令生成器23配置为利用校正扭矩指令来校正基本扭矩指令以生成校正的最终扭矩指令。
45.基本扭矩指令可以是基于在普通电动车辆行驶期间收集的驾驶信息而确定和生成的电机扭矩指令(步骤s12)，并且扭矩指令生成器21可以是配置为基于普通电动车辆中的驾驶信息生成电机扭矩指令的车辆控制器(vcu)或车辆控制器的一部分。此外，在本发明中，虚拟换挡控制器22是一种新型组件，其配置为确定、生成和输出虚拟换挡干预扭矩指令(所述虚拟换挡干预扭矩指令是与基本扭矩指令分开，仅用于实现虚拟换挡感觉的校正扭矩指令)，并且可以被添加作为车辆控制器内部的一部分，或者可以设置为与车辆控制器分开的单独控制组件。
46.在最终扭矩指令生成器23中，可以通过从虚拟换挡控制器22输入的校正扭矩指令来校正从扭矩指令生成器21输入的基本扭矩指令，但是可以通过将作为校正扭矩指令的虚拟换挡干预扭矩指令与基本扭矩指令相加来计算最终扭矩指令。第二控制器30是配置为接收从第一控制器20发送的扭矩指令(即，由第一控制器20的最终扭矩指令生成器23确定从而使驱动装置41运转的最终扭矩指令)的控制器。
47.在本发明中，驱动装置41是配置为驱动车辆的电机(即，驱动电机)，第二控制器30是已知的电机控制器(即，电机控制单元，mcu)并且配置为利用普通电动车辆中的逆变器来
驱动电机并控制电机的运转。同时，在本发明中，可以设定利用从车辆收集的车辆驾驶信息作为输入来确定和输出虚拟换挡干预扭矩指令的虚拟换挡模型，并将虚拟换挡模型输入到虚拟换挡控制器22。
48.虚拟换挡模型的输入变量成为由驾驶信息检测器12检测到的车辆驾驶信息，并且车辆驾驶信息可以包括如上所述的驾驶员的驾驶输入信息和车辆状态信息。特别地，驾驶员的驾驶输入信息可以包括加速踏板输入信息(即，aps值的信息)、制动踏板输入信息(即，bps值的信息)、换挡拨片输入信息和换挡杆输入信息(即，p挡、r挡、n挡和d挡的信息)。另外，车辆状态信息可以包括电机转速。
49.在虚拟换挡控制器22中，可以通过虚拟换挡模型从模型输入变量计算中间变量的值，此外，从这些中间变量的值可以确定和输出用于生成和实现虚拟换挡感觉的扭矩指令以及每个虚拟挡位的反映传动比信息的极限扭矩(参见步骤s13)。特别地，用于生成和实现虚拟换挡感觉的扭矩指令不仅成为虚拟换挡干预扭矩指令，而且还成为用于校正基本扭矩指令的校正扭矩指令。
50.参考图2，作为车辆驾驶信息，虚拟换挡模型m的输入变量可以包括：加速踏板输入信息(aps值的信息)；制动踏板输入信息(bps值的信息)；换挡拨片输入信息；换挡杆输入信息(p挡、r挡、n挡和d挡的信息)；以及电机转速omegam信息。另外，在图2中示出了虚拟换挡模型m中用于执行虚拟换挡功能的中间变量，即虚拟换挡模型中从输入变量获得的用于生成虚拟换挡感觉的模型中间变量。
51.在本发明的示例性实施方案中，从输入变量获得的中间变量可以包括：虚拟速度spdvir、用于降挡的虚拟速度spdvirdn、虚拟目标挡位targe、虚拟手动换挡模式目标挡位targeman、虚拟当前挡位curge、虚挡发动机转速omegavir、每个虚拟挡位的传动比rg1、rg2、
……
和rgi、虚拟最终传动比rfg、基于虚拟目标挡位的目标输入速度omegatar、基于虚拟当前挡位的目标输入速度omegacur和虚拟换挡进度xprogress。
52.当假设车辆中存在虚拟变速器和虚拟发动机时，“输入速度”是指成为虚拟变速器的输入速度的虚拟发动机转速。因此，“基于虚拟目标挡位的目标输入速度”是指虚拟目标挡位的虚拟发动机转速，并且“基于虚拟当前挡位的目标输入速度”是指虚拟当前挡位的虚拟发动机转速。
53.在本发明中，用于虚拟换挡的中间变量与车辆实际硬件的物理值无关，仅用于实现虚拟换挡感觉。此外，在电动车辆的动力传动系中用作实际测量或干预的物理变量可以被称为上述输入变量(aps值、bps值、换挡拨片输入值和换挡杆输入值)、电机转速omegam、虚拟换挡干预扭矩tqltv和每个虚拟挡位的极限扭矩tqlmt。
54.在本发明的示例性实施方案中，虚拟换挡模型m的输出变量可以包括用于提供和实现虚拟换挡感觉的虚拟换挡干预扭矩指令(即，校正扭矩指令)tqltv。另外，虚拟换挡模型m的输出变量可以进一步包括每个虚拟挡位的极限扭矩tqlmt。
55.此外，在本发明的示例性实施方案中，虚拟换挡模型m的输出变量可以包括至少一些虚拟换挡中间变量，例如，可以进一步包括虚拟换挡中间变量中的虚拟目标挡位targe、虚拟当前挡位curge和虚拟发动机转速omegavir。
56.从虚拟换挡模型m输出的虚拟目标挡位targe、虚拟当前挡位curge和虚拟发动机转速omegavir可以发送至组合仪表板控制器(未显示)并且可以成为在组合仪表板(未示
出)上显示的组合仪表板显示信息。从虚拟换挡控制器22输出的虚拟换挡干预扭矩指令和每个虚拟挡位的极限扭矩(其为当前挡位的极限扭矩)输入到最终扭矩指令生成器23，然后，可以利用最终扭矩指令生成器23从基本扭矩指令生成最终扭矩指令。
57.换句话说，在最终扭矩指令生成器23中，必要时，基本扭矩指令可以受限于每个虚拟挡位的极限扭矩(步骤s14)，其中，当基本扭矩指令小于极限扭矩时，基本扭矩指令可以原样使用，而当基本扭矩指令大于极限扭矩时，基本扭矩指令可以受限于极限扭矩值。因此，在最终扭矩指令生成器23中，受限于每个虚拟挡位的极限扭矩内的值的基本扭矩指令随后可以与虚拟换挡干预扭矩指令相加，并且相加后的扭矩指令成为最终电机扭矩指令(步骤s17)。
58.当基本扭矩指令大于或等于极限扭矩时，可以通过极限扭矩值和虚拟换挡干预扭矩指令之和来确定最终电机扭矩指令。就此而言，在最终扭矩指令生成器23中计算的最终电机扭矩指令可以发送至第二控制器30，并且在步骤s18，第二控制器30可以配置为根据最终电机扭矩指令来使电机运转。
59.在下文中，将更详细地描述虚拟换挡控制器22中的虚拟换挡模型m的虚拟换挡中间变量。首先，在虚拟换挡控制器22的虚拟换挡模型m中，可以生成虚拟车速spdvir作为换挡计划映射图的输入，并且在虚拟换挡功能中可以利用该虚拟车速spdvir作为基准车速。通过利用实际电机转速omegam和虚拟最终传动比rfg(它们为一些模型输入变量)，虚拟车速spdvir可以计算为直接与实际电机转速omegam成比例的值。
60.在图2的示例中，虚拟最终传动比示为包括在虚拟换挡中间变量中，但是在本发明的示例性实施方案中，虚拟最终传动比rfg可以是预定值。此外，在虚拟换挡模型中，生成用于降挡的虚拟车速spdvirdn，所述虚拟车速spdvirdn是在降挡期间用作换挡计划映射图的输入的变量，因此通过将预设比例因子和补偿值应用于虚拟车速spdvir来计算。
61.然而，当分别提供和使用用于升挡和降挡的换挡计划映射图时，仅利用作为基准速度的虚拟车速spdvir是没有问题的。当利用单个换挡计划映射图而不区分升挡和降挡时，除了作为基准车速的虚拟车速spdvir之外可以进一步利用用于降挡的虚拟车速spdvirdn，以加上升换和降挡之间的滞后效果。为了在本发明中实现常见的滞后效果，在使虚拟车速spdvir乘以大于1的比例因子之后，可以将用于降挡的虚拟车速spdvirdn确定为通过将正补偿值与上述乘积值相加而获得的值。
62.图4是示出本发明的用于确定虚拟目标挡位targe的换挡计划映射图的图，并且示出了分别提供的用于升挡的换挡计划映射图和用于降挡的换挡计划映射图。在所示出的每个换挡计划映射图中，横轴表示车速(km/h)，纵轴表示加速踏板输入值(aps值)，此时横轴的车速是作为基准车速的虚拟车速spdvir。
63.如上所述，换挡计划映射图利用虚拟车速spdvir和表示驾驶员意图的加速踏板输入值(aps值)，并且可以根据换挡计划映射图确定与虚拟车速spdvir和加速踏板输入值(aps值)相对应的虚拟目标挡位targe。如图4所示，当分别提供用于升挡的换挡计划映射图和用于降挡的换挡计划映射图时，可以利用虚拟车速作为用于确定虚拟目标挡位targe的车速，并且此时，虚拟车速是如上所述的从实际电机转速omegam和虚拟最终传动比rfg获得的作为基准速度的虚拟车速spdvir。
64.如上所述，当分别利用用于升挡的换挡计划映射图和用于降挡的换挡计划映射图
时，可以根据作为基准车速的虚拟车速spdvir和加速踏板输入值(aps值)来确定虚拟目标挡位targe。然而，当升挡和降挡利用单个换挡计划映射图时，可以将用于降挡的虚拟车速spdvir与作为基准车速的虚拟车速spdvir分开使用来确定虚拟目标挡位targe。
65.图5是示出本发明的可用于升挡和降挡二者的换挡计划映射图的图。当图5中所示的单个换挡计划映射图用于升挡和降挡二者时，在升挡期间，利用作为基准车速的虚拟车速spdvir(成为用于升挡的虚拟车速)，并且在降挡期间，可以利用用于降挡的虚拟车速spdvirdn，从而确定换挡计划映射图中的虚拟目标挡位targe。
66.换句话说，通过利用一个换挡计划映射图，在升挡期间，可以根据作为基准车速的虚拟车速spdvir和加速踏板输入值(aps值)来确定虚拟目标挡位targe，并且在降挡期间，可以根据用于降挡的虚拟车速spdvirdn和加速踏板输入值(aps值)来确定虚拟目标挡位targe。在图5的换挡计划映射图中，在车辆升挡时，横轴的车速是作为基准速度的虚拟车速spdvir，而在车辆降挡时，横轴的车速是用于降挡的虚拟车速spdvirdn。
67.在上面的描述中，尽管将图4和图5的纵轴描述为加速踏板输入值，即aps值(％)，其它车辆负载值也可以代替加速踏板输入值作为换挡计划映射图的纵轴值。换句话说，换挡计划映射图的纵轴可以是制动踏板输入值(bps值)或基本扭矩指令，而不是加速踏板输入值。
68.连同该虚拟车速还可以存在换挡计划映射图的用于确定虚拟目标挡位的输入变量。当作为基准车速的虚拟车速spdvir是用于升挡的虚拟车速时，可以通过将用于升挡的虚拟车速spdvir乘以比例因子α之后再加上补偿值β得到的值来确定用于降挡的虚拟车速spdvirdn，如下面的等式1所示。
69.spdvirdn＝spdvir
×
α+β
ꢀꢀꢀ
(1)
70.接下来，在虚拟换挡控制器22的虚拟换挡模型m中，可以确定是否进入手动换挡模式，但是当出现换挡杆的操作或换挡拨片的输入时，可以确定出运行了根据驾驶员意图进行换挡的手动换挡模式，否则运行了根据预设换挡计划自动进行换挡的普通自动换挡。
71.由于根据驾驶员意图的目标挡位可能不同于自动换挡时的目标挡位，因此响应于确定出运行了手动换挡模式，可以在虚拟换挡控制器22的虚拟换挡模型m中确定手动换挡模式下的目标挡位，即虚拟手动换挡模式目标挡位targeman。
72.可以通过驾驶员的换挡杆输入信息或换挡拨片输入信息来确定虚拟手动换挡模式目标挡位targeman。另外，可以从虚拟换挡控制器22的虚拟换挡模型m计算虚拟换挡功能中的最终目标挡位。如上所述，基本上，在自动换挡模式下，可以将通过换挡计划映射图确定的目标挡位确定为虚拟目标挡位targe，但是在手动换挡模式下，可以将通过驾驶员的换挡杆输入或换挡拨片输入确定的虚拟手动换挡模式目标挡位targeman确定为虚拟目标挡位targe。
73.解释在自动换挡模式下(即，当不在手动换挡模式下时)如何如上所述通过换挡计划映射图来确定目标挡位，利用具有负载值输入的换挡计划映射图，所述负载值例如为虚拟车速(km/h)、加速踏板输入值(aps值)等。特别地，换挡计划映射图是预先设定了虚拟目标挡位的映射图，虚拟目标挡位与车辆负载值信息(其包括虚拟车速、加速踏板输入值等)的输入的每个组合相对应，并且对于车辆负载值信息，除了作为驾驶员的驾驶输入信息的加速踏板输入值(aps值)之外，还可以利用制动踏板输入值(bps值)或基本扭矩指令等。
74.对于如上所述的用作换挡计划映射图的输入的基准速度，可以利用通过虚拟最终传动比rfg和实际电机转速omegam确定的虚拟车速spdvir，或者可以使用从虚拟车速确定的用于降挡的虚拟车速spdvirdn。当如上所述确定目标挡位时，在当前时间点存在两个目标挡位，即通过作为基准速度的虚拟车速spdvir和用于降挡的虚拟车速spdvirdn分别确定的两个目标挡位。
75.此时，可以利用两个值来确定最终目标挡位，其中，作为其方法，只有当通过虚拟车速spdvir确定的目标挡位的值相比于前一步骤中的值增大时(例如，从第一挡位到第二挡位)才将其确定为有效值，从而可以确定通过虚拟车速spdvir确定的目标挡位，并将其更新为最终虚拟目标挡位targe。
76.以相同的方式，只有当通过用于降挡的虚拟车速spdvirdn确定的目标挡位的值相比于前一步骤中的值减小时(例如，从第二挡位到第一挡位)才将其确定为有效值，从而可以确定通过用于降挡的虚拟车速spdvirdn确定的目标挡位，并将其更新为最终虚拟目标挡位targe。然而，最终确定的虚拟目标挡位targe应计算为在最低挡位和最高挡位的可选范围内的值。
77.同时，在虚拟换挡控制器22的虚拟换挡模型中，可以确定从虚拟目标挡位targe延迟了预定延迟时间的具有延迟值的延迟目标挡位，其中延迟时间使用预设时间，表示改变成目标挡位但虚拟发动机转速omegavir的换挡尚未开始所进行换挡的时间。延迟时间是实际变速器上惯性阶段开始之前的状态所涉及的时间。
78.另外，虚拟换挡控制器22的虚拟换挡模型m可以配置为检测目标挡位targe的变化以计算虚拟换挡进度xprogress。特别地，目标挡位的变化表示在手动换挡模式下，根据换挡计划映射图或换挡拨片输入信息或换挡杆输入信息来确定不同于当前挡位的新的虚拟目标挡位。
79.在目标挡位改变时(例如，在确定了新的虚拟目标挡位时)，计时从时间0开始，换挡进度xprogress可以确定为计时时间相比于总的预设换挡时间的百分比，其中该换挡进度xprogress增大直至100％。目标挡位改变的时间点是指通过虚拟当前挡位的换挡计划映射图确定新的虚拟目标挡位的时间点，所述虚拟当前挡位是先前的目标挡位。
80.如上所述，可以通过将目标挡位改变的时间点设定为时间0来开始计时，但是也可以利用延迟目标挡位的改变时间点代替作为计时开始时间。换句话说，当确定了改变的虚拟目标挡位时，控制器可以配置为从确定了虚拟目标挡位之后经过了延迟时间的时间开始计时，并且以相同方式利用计时时间来确定虚拟换挡进度。
81.或者，作为另一种方法，在换挡过程中，当前虚拟发动机转速的值可以表示为百分比，该百分比表示：实时获得的发动机转速值在基于虚拟当前挡位的目标输入速度(即，虚拟当前挡位的虚拟发动机转速)omegacur与基于虚拟目标挡位的目标输入速度(即，虚拟目标挡位的虚拟发动机转速)omegatar之间所处的位置。换句话说，在确定虚拟目标挡位时，可以将虚拟换挡进度确定为：换挡过程中实时虚拟发动机转速omegavir与基于虚拟当前挡位的目标输入速度omegacur之间的速度差，相对于换挡过程中基于虚拟目标挡位的目标输入速度omegatar与基于虚拟当前挡位的目标输入速度omegacur之间的速度差的百分比值。
82.另外，在虚拟换挡控制器22的虚拟换挡模型m中，可以利用虚拟车速spdvir(其本质上为基准速度)和虚拟当前挡位的虚拟传动比rgi的信息来确定虚拟发动机转速
omegacur。换句话说，虚拟发动机转速omegacur可以从虚拟当前挡位的虚拟车速spdvir与虚拟传动比rgi的乘积获得，或者虚拟发动机转速omegacur可以从动力传动系速度(例如，电机转速)与虚拟当前挡位的虚拟传动比rgi的乘积获得。
83.另外，在从目标挡位改变时(即，换挡开始时)开始的换挡过程中，可以根据基于虚拟当前挡位的目标输入速度(即，虚拟当前挡位的虚拟发动机转速)omegacur和基于虚拟目标挡位的目标输入速度(即，虚拟目标挡位的虚拟发动机转速)omegatar的信息来确定虚拟发动机转速omegavir。
84.特别地，在目标挡位改变时，可以利用虚拟当前挡位curge的虚拟车速spdvir和虚拟传动比rgi来获得基于虚拟当前挡位的目标输入速度omegacur。另外，当目标挡位改变时，可以利用虚拟目标挡位targe的虚拟车速spdvir和虚拟传动比rgi来获得基于虚拟目标挡位的目标输入速度omegatar。
85.随后，在换挡过程中，可以通过将预设的速率极限应用于基于虚拟当前挡位的目标输入速度来获得虚拟发动机转速omegavir。换句话说，在本发明中，换挡过程中的当前虚拟发动机转速omegavir可以从虚拟车速实时获得，但是可以将其确定为在保持预设的速率极限(即，变化速率极限值)的情况下，从基于当前挡位的虚拟速度(即，基于虚拟当前挡位的目标输入速度)到基于目标挡位的虚拟速度(即，基于虚拟目标挡位的目标输入速度)改变的值。
86.此外，随着换挡进行到一定程度，设定为基于虚拟当前挡位的目标输入速度(即，虚拟当前挡位的虚拟发动机转速)omegacur的虚拟发动机转速omegavir可以被基于虚拟目标挡位的目标输入速度(即，虚拟目标挡位的虚拟发动机转速)omegatar代替。作为一种替代方法，可以通过将与先前计算的延迟目标挡位相对应的虚拟传动比rgi乘以作为基准车速的虚拟车速spdvir并取其速率极限值，来获得虚拟发动机转速omegavir。
87.同时，在虚拟换挡控制器22的虚拟换挡模型m中，虚拟当前挡位curge本质上表示前一时间步骤的当前挡位(即，换挡开始之前的当前挡位)，直到满足当前换挡完成条件为止。换句话说，当前挡位值可以保持直到换挡完成条件满足为止，并且通过换挡计划映射图确定的虚拟目标挡位可以保持为从换挡完成之前的状态开始进行换挡之后的目标挡位。
88.然而，当在换挡开始之后换挡完成条件满足时，可以将满足之前的虚拟目标挡位targe更新为虚拟当前挡位curge，并且从换挡完成条件满足的时间点开始，先前目标挡位成为当前挡位。此时，换挡完成条件可以包括以下条件中的一个或多个。
89.1)虚拟换挡进度xprogress值为100％的条件。
90.2)虚拟换挡进度xprogress值重置为0％的条件。
91.3)虚拟换挡进度xprogress值大于某个值的条件。
92.4)虚拟发动机转速omegavir与虚拟目标挡位的虚拟发动机转速(即，基于虚拟目标挡位的目标输入速度)omegatar之差小于某个值的条件。
93.5)通过将与延迟目标挡位相对应的虚拟传动比rgi乘以作为基准车速的虚拟车速spdvir而获得的值等于通过对相乘值取速率极限值而获得的虚拟发动机转速omegavir的条件，或者两个值之间的差等于某个值或者小于或等于某个值的条件。
94.特别地，当描述“虚拟换挡进度xprogress值重置为0％的条件”时，在控制逻辑被编程为基于虚拟换挡进度达到100％的状态，在该状态之后立即重置为0％的情况下，可以
将如上所述的重置为0％的时间点确定为换挡完成的时间点。换句话说，换挡进度将保持于0％，直到换挡事件再次开始为止，但是可以确定出将换挡进度首先达到0％的时间点被确定为换挡完成的时间。
95.如上所述，换挡的完成可以基于虚拟换挡进度xprogress来确定，但是也可以基于虚拟发动机转速来确定。即使虚拟发动机转速收敛使得差值小于或等于虚拟目标挡位的虚拟发动机转速，也可以确定换挡完成条件满足。
96.接下来，在具有真实变速器的车辆中，由于传动比随着升挡的发生而降低，变速器前部和后部之间的扭矩倍增效果减小，并且最终，即使发动机生成相同的扭矩，最终加速度也会减小。为了模仿该效果，本发明可以计算每个虚拟挡位的极限扭矩tqlmt并且利用该极限扭矩来限制扭矩指令。
97.此时，在虚拟换挡控制器22的虚拟换挡模型中，可以通过将与虚拟当前挡位curge相对应的虚拟传动比rgi、虚拟最终传动比rfg和极限扭矩设定参数全部相乘来计算每个虚拟挡位的极限扭矩tqlmt(其为当前挡位的极限扭矩)。另外，可以在电机的驱动方向和再生方向上进行二元化和设定每个虚拟挡位的极限扭矩tqlmt，这可以通过对极限扭矩设定参数进行二元化来实现。
98.为了通过应用所述极限扭矩来调节电机扭矩，可以将驱动方向上的电机扭矩限定为驱动方向的极限扭矩tqlmt值，并且将再生方向上的电机扭矩限定为再生方向的极限扭矩tqlmt值。在又一方法中，在通过生成三种类型的电机扭矩指令(再生、滑行和驱动)并且使其相加来计算基本扭矩指令之后，在驱动时可以将扭矩指令限定为驱动方向的极限扭矩tqlmt值，并且在滑行和再生期间(在该期间车辆以滑行模式行驶)可以将扭矩指令限定为再生方向的极限扭矩tqlmt值。
99.毫无疑问，在驱动时再生扭矩指令和滑行扭矩指令可以为0，并且在再生或滑行时驱动扭矩指令可以为0。此外，为了模拟按比例应用的每个挡位的传动比效果以及限制扭矩的最大值，当确定加速踏板输入值(aps值)与驱动扭矩之间的值时，可以利用应用加速踏板输入值与当前驱动方向的极限扭矩tqlmt值的比值，而不是利用加速踏板输入值(aps值)与最大电机扭矩的比值。
100.除了通过简单加速踏板输入值(aps值)与每个虚拟挡位的极限扭矩tqlmt的比值确定扭矩指令的方法之外，还可以通过以下扭矩比值来确定扭矩指令：所述扭矩比值是极限扭矩tqlmt的预设加速踏板输入值的函数。例如，当加速踏板输入值分别为20％、50％和80％时，可以将基本扭矩指令确定为极限扭矩tqlmt的20％、50％和80％的扭矩，但是当aps值为20％、50％和80％并且映射至每个aps值的扭矩比值为40％、70％和85％时，可以将基本扭矩指令分别确定为极限扭矩tqlmt的40％、70％和85％的扭矩。
101.图6是示出本发明的取决于电机转速的最大电机扭矩曲线和每个虚拟挡位(1挡、2挡、3挡、4挡、5挡
……
)的极限扭矩的图。参考图6，可以看出，电机转速越大，挡位数(即，挡数)越大，并且挡位数越大(即，挡位越高)，最大电机扭矩越小。
102.另外，在高挡位下，与低挡位相比，随着挡位数的增大，传动比减小，并且最终车轮传递扭矩减小。最大电机扭矩曲线是表示为每个电机转速预设的最大容许扭矩的曲线，并且每个虚拟挡位的极限扭矩可以通过应用每个挡位的传动比信息来计算。
103.图6示出了各种示例，其中确定了每个虚拟挡位的极限扭矩，并且如上所述，可以
通过将与虚拟当前挡位curge相对应的虚拟传动比rgi、虚拟最终传动比rfg和极限扭矩设定参数全部相乘来计算每个虚拟挡位的极限扭矩(即，当前挡位的极限扭矩)。这表明可以根据极限扭矩设定参数的值来设定每个虚拟挡位的极限扭矩的大小，并且参考图6，其示出了可以将每个虚拟挡位的极限扭矩调节成高于或低于最大电机扭矩曲线的值。
104.例如，可以将每个虚拟挡位的极限扭矩设定为比最大电机扭矩曲线更大的值以包括其全部值，如图6所示，并且在这种情况下，可以利用电机的最大性能。可替代地，可以将每个虚拟挡位的极限扭矩的曲线设定为与最大电机扭矩曲线相交的形式，其中，在每个虚拟挡位的电机转速的某些区域中，该挡位的极限扭矩设定为高于最大电机扭矩曲线的值，而在其余区域中，极限扭矩可以设定为低于或等于最大电机扭矩曲线的值。
105.因此，可以在每个虚拟挡位的电机转速的某些区域中利用电机的最大性能，并且也可以在某些区域中实现挡位之间的传动比差异的效果。另外，可以在电机转速的整个范围内将每个虚拟挡位的极限扭矩全部设定为小于最大电机扭矩曲线的值，并且在这种情况下，可能无法利用电机的最大性能，但是却可以使挡位之间的传动比差异的效果最大化。
106.同时，第一控制器20的最终扭矩指令生成器23可以配置为从扭矩指令生成器21接收求和计算后的基本扭矩指令，并且从虚拟换挡控制器22接收虚拟换挡干预扭矩指令。此外，最终扭矩指令生成器23然后可以配置为利用由虚拟换挡控制器22生成的虚拟换挡干预扭矩指令来校正由扭矩指令生成器21生成的基本扭矩指令，并且此时，除了求和计算后的基本扭矩指令之外，可以进一步加上虚拟换挡干预扭矩指令(其是用于生成虚拟换挡感觉的校正扭矩指令)，从而生成最终扭矩指令。
107.图7是示出本发明的虚拟换挡干预扭矩曲线的示例的图。因此，第二控制器30可以配置为接收由第一控制器20的最终扭矩指令生成器23生成和输出的最终扭矩指令，然后操作逆变器从而根据接收到的最终扭矩指令来控制驱动电机41。
108.因此，在虚拟换挡期间可以实现与真实变速器换挡时的换挡效果相似的由于换挡效果而出现的车辆抖动(jerk)现象。在虚拟换挡控制器22的虚拟换挡模型中，可以以利用虚拟换挡进度xprogress作为独立变量的扭矩曲线的形式提供虚拟换挡干预扭矩tqitv。
109.可替代地，虚拟换挡干预扭矩tqitv可以通过基于反映如下的物理值的模型来提供：虚拟发动机转速omegavir信息、基于虚拟当前挡位的目标输入速度(即，虚拟当前挡位的虚拟发动机转速)omegacur、以及基于虚拟目标挡位的目标输入速度(即，虚拟目标挡位的虚拟发动机转速)omegatar。另外，在计算虚拟换挡干预扭矩指令时，虚拟换挡干预扭矩的形式应根据变速器的类型和换挡类别而改变，并且变速器的类型可以分为自动变速器(at)、双离合器变速器(dct)和自动手动变速器(amt)。
110.此外，换挡类别可以分为通电升挡、断电升挡(踏板回位，lift
‑
foot
‑
up)、通电降挡(猛踩油门，kick
‑
down)、断电降挡、近停降挡等。为了计算虚拟换挡干预扭矩指令，可以通过虚拟换挡控制器22确定当前换挡类别。在所述确定方法中，当虚拟目标挡位targe高于虚拟当前挡位curge(即，虚拟目标挡位＞虚拟当前挡位)时，当前换挡类别是升挡，而当虚拟目标挡位小于虚拟当前挡位(即，虚拟目标挡位＜虚拟当前挡位)时，当前换挡类别为降挡。
111.此外，当基本扭矩指令大于预设基准扭矩值时，处于通电状态，而当基本扭矩指令小于预设基准扭矩值时，处于断电状态。最后，在本发明中，当基于虚拟当前挡位和虚拟目
标挡位等来确定当前换挡类别时，在每个换挡类别的虚拟换挡干预扭矩曲线中，可以选择与当前换挡类别相对应的虚拟换挡干预扭矩曲线，并且可以根据所选择的虚拟换挡干预扭矩曲线来实时确定用于生成虚拟换挡感觉的虚拟换挡干预扭矩。
112.此时，可以根据选择的虚拟换挡干预扭矩曲线确定与当前虚拟换挡进度相对应的虚拟换挡干预扭矩值。虚拟换挡干预扭矩曲线是在虚拟换挡控制器22的虚拟换挡模型m中为每个换挡类别预先设定的信息。除了换挡类别之外，还可以根据挡位类型预先设定差异化虚拟换挡干预扭矩曲线。
113.可以通过利用如下作为扭矩大小设定变量来调节虚拟换挡干预扭矩的大小：虚拟发动机转速omegavir、加速踏板输入值(aps值)、实际电机扭矩(即，由扭矩指令生成器生成的电机基本扭矩指令)、以及虚拟当前挡位curge和虚拟目标挡位targe一者或两者的组合中的至少一个或多个。通常，随着电机扭矩(即，基本扭矩指令)的大小增大，虚拟换挡干预扭矩的大小增大；随着挡位变高，由于挡位之间的传动比而虚拟换挡干预扭矩的大小减小；并且随着虚拟发动机转速增大，换挡时速度的减小程度和增大程度增大，因此虚拟换挡干预扭矩的大小自然增大。
114.之后，即使实际电机转速omegam较低，虚拟发动机转速omegavir也会较高。此时，为了模拟配备有变速器的车辆的行为，当虚拟发动机转速omegavir大于或等于预设的阈值转速值时可以确定虚拟红色区域。特别地，阈值转速是指发动机的最大容许转速(rpm)，其在常规内燃机车辆中是预定的，并且当虚拟发动机转速超过阈值转速时可以确定为已经进入了红色区域(参见图3的步骤s15)。
115.在自动换挡模式下，可以预设换挡计划从而在进入红色区域之前进行升挡，这样就不必确定虚拟红色区域，但是当进入手动换挡模式时，在输入驾驶员意图之前虚拟挡位会一直保持，因此可以进入虚拟红色区域。响应于确定出进入了虚拟红色区域，可以通过进行虚拟燃料切断控制来模拟发动机的燃料切断情况，并且可以通过生成以阈值转速(在所述阈值转速下虚拟红色区域开始)为目标的电机扭矩指令来进行所述模拟，从而使电机运转(参见图3的步骤s15)。
116.例如，可以利用当前虚拟发动机转速omegavir与阈值转速之间的误差来进行成比例的扭矩减小控制或pid扭矩控制。在另一种方法中，当超过阈值转速时，可以将扭矩指令设定为预定值以使车辆减速，并且当转速减小到阈值转速以下时，可以恢复对应于驾驶员意图的扭矩。此外，响应于确定出已经进入虚拟红色区域以模拟燃料切断情况，可以将经过考虑的扭矩波动额外地加到基本扭矩指令。
117.此时，在燃料切断时可以将具有预定大小和周期的扭矩波动加到基本扭矩指令，由此使得在虚拟燃料切断情况下能够振动。另外，在所有情况下，当根据驾驶员意图的基本扭矩指令小于将虚拟红色区域开始时的阈值转速设定为虚拟发动机转速的控制目标的扭矩指令时，忽略红色区域控制扭矩，而仅应用根据驾驶员意图的基本扭矩指令。
118.因此，已经描述了根据本发明的用于生成电动车辆的虚拟换挡感觉的控制方法。图8是示出根据本发明的虚拟换挡过程中的换挡状态和车辆行为状态的图。参考图8，当根据由电机转速检测器检测到的实际电机转速omegam获得虚拟车速时，可以根据加速踏板输入信息和虚拟车速来确定虚拟目标挡位，并且可以进行模拟虚拟目标挡位的换挡。此外，每一次虚拟换挡时都能检测到与真实换挡相同的代表车辆行为的加速状态。
119.尽管上面已经详细描述了本发明的示例性实施方案，但是本发明的范围不限于此，并且本领域技术人员利用如所附权利要求所限定的本发明的基本构思进行的各种修改和改进也包括在本发明的范围内。