CN102398308A - 一种搅拌筒转速控制器及其控制方法及电控发动机和搅拌运输车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搅拌筒转速控制器及其控制方法及电控发动机和搅拌运输车。本发明公开的方案，令发动机在需要提高转速才能使搅拌筒达到高速时，实现自动地向发动机发出提速指令，从而省去了搅拌运输车在出料等工况操作搅拌筒高速转动时对发动机的人工操作。既简便，又省去了通常的相应机械操作机构，同时保存了恒速控制搅拌筒转速达到节能等特点。本发明将上述控制器的控制逻辑含在发动机的控制器内，实现了二者合一，就更精简了。

Description

一种搅拌筒转速控制器及其控制方法及电控发动机和搅拌运输车

技术领域

本发明涉及一种搅拌筒转速控制器及其控制方法及电控发动机和搅拌运输车。

背景技术

我国已成为混凝土搅拌车的生产及使用大国。通常，该运输车在出料等场合须在车后端操作。此时，操作者通过指令部件发出搅拌筒的转速指令，由于出料时高速转动搅拌筒，不仅需要泵在大排量位置，还须发动机提高转速，以满足搅拌筒高速转动时，泵供出大流量。这样，通常需要二套机构，进行二重操作，将发动机提速指令及泵的排量指令从车的后部传达到相应的执行部件……。

同时，搅拌筒在行驶状态时，保持恒定的必要低速有节能等积极意义。专利号为：ZL2008201538543的中国专利等虽提出解决搅拌筒恒速转动的方案，但均未涉及搅拌筒高转速时，发动机自动提速的解决方案。

发明内容

本发明省去了车后部的发动机提速的输入指令的机构，将输入搅拌筒转速指令的与输入发动机提速指令的双重输入机构合并为唯一的搅拌筒转速指令输入机构来控制转速，当搅拌筒高速运转需要大流量时，由控制器自动地予以判断并给出对发动机的提速指令，使操作简洁，机构精简；将上述控制逻辑置于发动机控制器中，使二控制器合一，就更节省了。

本发明也解决了为安全起见，在行驶中避免误操作引起搅拌筒的不正常转动，且可维持必要的恒定低速。也解决了，在车后部操作搅拌筒的高速运转时，控制器自动发出发动机提速指令时，与驾驶室油门踏板输入的指令信号的协调。

本发明采用的技术方案是，一种搅拌筒转速控制器，应用于搅拌筒传动系统中控制一搅拌筒的转速，在该搅拌筒传动系统中，一电控发动机驱动一电控变量泵旋转，所述电控变量泵提供的压力油驱动一液压马达旋转，并通过一减速器减速驱动所述搅拌筒的转速，其中，所述搅拌筒转速控制器的控制逻辑包括：所述搅拌筒转速控制器根据一搅拌筒转速指令信号n_筒和所述电控发动机的转速信号n_发，向所述电控变量泵发出控制泵排量的电控信号，其特征在于，根据：

当|A|＜D_pm时，所述搅拌筒转速控制器向所述电控变量泵发出一控制信号，令D_p＝A；

当|A|≥D_pm时，控制器向变量泵发出控制信号，n_筒＞0时，令D_p＝D_pm，n_筒＜0时，令D_p＝-D_pm，且根据向发动机发出发动机转速的控制信号；

其中，i为所述减速器的减速比，D_m为所述液压马达的排量，η_vp为所述电控变量泵的容积效率，η_vm为所述液压马达的容积效率，D_pm为所述电控变量泵的最大排量，A为电控发动机转速在n_发时能满足搅拌筒转速指令n_筒时所述电控变量泵的理想排量。

这样，就实现了当在泵可变的排量范围内，用泵变量来实现搅拌筒转速的控制，当要求搅拌筒高转速，以致超出泵的可变的排量的范围时，控制器置泵的排量至最大，并用发动机的提速来实现对搅拌筒的转速控制，就省去了人对发动机提速的操作，及相应的操作机构。

比较好的是，所述搅拌筒转速控制器还有一输入通道接收搅拌车行驶速度V_车的信号，当所述搅拌筒转速控制器接收到V_车＝0的信号时，由所述搅拌筒转速指令信号n_筒，根据：

其中，n_怠为所述电控发动机怠速，B为发动机怠速条件下所述电控变量泵能满足搅拌筒转速指令n_筒的理想排量；

当|B|＜D_pm时，所述搅拌筒转速控制器令所述电控变量泵D_p＝B，且令所述电控发动机n_发＝n_怠；

当|B|≥D_pm时，所述搅拌筒转速控制器向所述电控变量泵发出控制信号，当n_筒＞0时，令D_p＝D_pm，当n_筒＜0时，令D_p＝-D_pm，且令所述电控发动机

这样，就对在搅拌运输车非行驶时，根据搅拌筒转速指令的值，当发动机怠速时，变动泵排量就能满足搅拌筒转速的指令要求时，控制器置发动机于怠速，当不能满足搅拌筒高转速的指令要求时，控制器置泵为最大排量，同时，置发动机提速来满足搅拌筒高转速的要求，节省了人的操作及相应的机构。

比较好的是，所述搅拌筒转速控制器还有一输入通道接收搅拌车行驶速度V_车的信号，当所述搅拌筒转速控制器判定V_车≠0时，初始默认搅拌筒转速指令n_筒＝2转/分，将搅拌筒转速指令n_筒＝2转/分代入所述公式(1)后发出D_p＝A的相应指令，此时，若输入停转指令，即n_筒＝0的指令，则令D_p＝0，当交替输入n_筒＝2转/分的标准指令及停转指令时，可使电控变量泵的排量在这二者之间交替变化；而对输入其它转速指令，该控制器不予响应。这样，就使搅拌运输车在行驶中时，其搅拌筒或者停转，或者以标准转速(约2转/分)恒速运转，对其它转速要求不予响应，可避免误操作造成恶劣后果。

本发明还公开了一种搅拌筒转速控制器，该搅拌筒转速控制器与前、后二个输入搅拌筒转速指令的部件相连，其特征在于，该搅拌筒转速控制器的控制逻辑包括：接收来自驾驶室内操作部件输入的发动机转速指令，当置于车后部输入部件为驾驶者用操作指令选中时，且搅拌筒转速指令n_筒≠0时，该控制器对从驾驶室内操作指令部件输入的发动机转速指令不予响应。这样，当操作者在车后部操作搅拌筒时，避免有人在车前方驾驶室误操作发动机。

本发明公开了一种搅拌运输车，所述搅拌运输车包括一搅拌筒转速控制器，其中的程序中包括根据前述任何一种搅拌筒转速控制器的控制逻辑之一或其组合。

本发明公开了一种发动机控制器，其特征在于：该发动机控制器在搅拌运输车的电控发动机、电控变量泵、液压马达、搅拌筒组成的传动系统中，还承担对搅拌筒的转速予以控制，其中，有输入端与搅拌筒指令输入部件相连，也有输入端与反映车辆行驶状态的传感器相连，有输出端与所述电控变量泵相连，其控制程序中含有前述搅拌筒转速控制器的控制逻辑之一或其组合。

这样，将搅拌筒控制器的功能由发动机的ECU承担，由于原来搅拌筒控制器的输入、输出点少、又可省去原来发动机控制器与搅拌筒转速控制器二者之间CAN总线的通讯，原搅拌筒控制器的程序量又少，所以一般ECU均能对增加上述功能，不会增加额外的硬件成本，所以节省是显然的。

本发明公开了一种搅拌筒转速控制器，应用在包括搅拌运输车的电控发动机、电控变量泵、液压马达、减速器、搅拌筒组成的传动系统中，用于控制搅拌筒的转速，该搅拌筒转速控制器从指令输入部件处获得搅拌筒转速的指令信号，从搅拌筒机械传动装置上装有的传感器上获得搅拌筒的实际转速值，向电控变量泵发出控制排量的控制信号，从反映搅拌运输车行驶状态的传感器上读取行驶状态信息，各相关部件的关系由所述搅拌筒转速控制器的下述控制逻辑实现：即根据搅拌筒实际转速值与搅拌筒转速指令值的偏差来计算给出电控变量泵的排量或其增量值及其对应的控制电信号值并发给电控变量泵执行，其特征在于：当向电控变量泵发出最大排量的指令后，搅拌筒实际转速仍小于转速指令值时，并且该搅拌运输车不在行驶中时，该控制器便根据搅拌筒实际转速值与其转速指令值之误差值来计得发动机的转速值或其增量值，并向电控发动机发出该发动机的转速指令。

这样，对以搅拌筒转度的反馈信号来控制搅拌筒转速的这种模式，也实现了搅拌筒高速时，发动机的自动提速，省去了人对发动机的操作及相应的在车后部对发动机操作的机构。

本发明公开了一种发动机控制器，应用在搅拌运输车的由电控发动机、电控变量泵、液压马达、减速器、搅拌筒组成的传动系统中，还承担对搅拌筒转速的控制功能，其特征在于：该发动机控制器有输入端与搅拌筒指令输入部件相连，有输入端与安装反映搅拌筒转速的传感器相连，也有输入端与反映车辆行驶状态的传感器相连，有输出端与电控变量泵相连；其控制逻辑中含有：根据搅拌筒实际转速值与搅拌筒转速指令值的偏差来计算给出电控变量泵的排量或其增量值及对应的控制信号并发给电控变量泵执行。

比较好的是，当向该电控变量泵发出最大排量的指令后，该搅拌筒实际转速仍小于转速指令值时，并且该搅拌运输车不在行驶时，该控制器根据该搅拌筒实际转速值与其转速指令值之误差值来计得该电控发动机的转速值或其增量值，并向该电控发动机发出转速指令。

这样，也实现了在该控制模式中二种控制器的合一，实现了节省。

本发明公开了一种电控发动机，包括根据前述的发动机控制器。

本发明公开了一种搅拌运输车，包括根据前述第7项所述的搅拌筒转速控制器。

本发明公开了一种搅拌运输车，包括根据前述第10项所述的电控发动机。

本发明公开了一种搅拌筒转速控制器的控制方法，应用于搅拌筒传动系统中控制一搅拌筒的转速，在该搅拌筒传动系统中，一电控发动机驱动一电控变量泵旋转，所述电控变量泵提供的压力油驱动一液压马达旋转，并通过一减速器减速驱动所述搅拌筒的转速，其中，所述搅拌筒转速控制器的控制逻辑包括：所述搅拌筒转速控制器根据一搅拌筒转速指令信号n_筒和所述电控发动机的转速信号n_发，向所述电控变量泵发出控制泵排量的电控信号，其特征在于，根据：

当|A|＜D_pm时，所述搅拌筒转速控制器向所述电控变量泵发出一控制信号，令D_p＝A；

当|A|≥D_pm时，控制器向变量泵发出控制信号，n_筒＞0时，令D_p＝D_pm，n_筒＜0时，令D_p＝-D_pm，且根据

向发动机发出发动机转速的控制信号；

其中，i为所述减速器的减速比，D_m为所述液压马达的排量，η_vp为所述电控变量泵的容积效率，η_vm为所述液压马达的容积效率，D_pm为所述电控变量泵的最大排量，A为电控发动机转速在n_发时能满足搅拌筒转速指令n_筒时所述电控变量泵的理想排量。

比较好的是，所述搅拌筒转速控制器还有一输入通道接收搅拌车行驶速度V_车的信号，当所述搅拌筒转速控制器接收到V_车＝0的信号时，由所述搅拌筒转速指令信号n_筒，根据：

其中，n_怠为所述电控发动机怠速，B为发动机怠速条件下所述电控变量泵能满足搅拌筒转速指令n_筒的理想排量；

当|B|＜D_pm时，所述搅拌筒转速控制器令所述电控变量泵D_p＝B，且令所述电控发动机n_发＝n_怠；

当|B|≥D_pm时，所述搅拌筒转速控制器向所述电控变量泵发出控制信号，n_筒＞0时，令D_p＝D_pm，n_筒＜0时，令D_p＝-D_pm，且令所述电控发动机

比较好的是，所述搅拌筒转速控制器还有一输入通道接收搅拌车行驶速度V_车的信号，当所述搅拌筒转速控制器判定V_车≠0时，初始默认搅拌筒转速指令n_筒＝2转/分，将搅拌筒转速指令n_筒＝2转/分代入所述公式(1)后发出D_p＝A的相应指令，此时，若输入停转指令，即n_筒＝0的指令，则令D_p＝0，当交替输入n_筒＝2转/分的标准指令及停转指令时，可使电控变量泵的排量在这二者之间交替变化；而对输入其它转速指令，该控制器不予响应。

比较好的是，该搅拌筒转速控制器与前、后二个输入搅拌筒转速指令的部件相连，其特征在于，该搅拌筒转速控制器的控制逻辑包括：接收来自驾驶室内操作部件输入的发动机转速指令，当置于车后部输入部件为驾驶者用操作指令选中时，且搅拌筒转速指令n_筒≠0时，该控制器对从驾驶室内操作指令部件输入的发动机转速指令不予响应。

本发明公开了一种搅拌筒转速控制器的控制方法，其特征在于：该控制方法，包括根据前述控制方法中任何可能之组合。

本发明公开了一种发动机控制器的控制方法，该发动机控制器在搅拌运输车的电控发动机、电控变量泵、液压马达、搅拌筒组成的传动系统中，还承担对搅拌筒的转速予以控制，其中，有输入端与搅拌筒指令输入部件相连，也有输入端与反映车辆行驶状态的传感器相连，有输出端与所述电控变量泵相连，其控制程序中含有前述搅拌筒转速控制器之控制逻辑之一或其组合。

本发明公开了一种发动机控制器的控制方法，应用在包括搅拌运输车的电控发动机、电控变量泵、液压马达、减速器、搅拌筒组成的传动系统中，用于控制搅拌筒的转速，该搅拌筒转速控制器从指令输入部件处获得搅拌筒转速的指令信号，从搅拌筒机械传动装置上装有的传感器上获得搅拌筒的实际转速值，向电控变量泵发出控制排量的控制信号，从反映搅拌运输车行驶状态的传感器上读取行驶状态信息，各相关部件的关系由所述搅拌筒转速控制器的下述控制逻辑实现：即根据搅拌筒实际转速值与搅拌筒转速指令值的偏差来计算给出电控变量泵的排量或其增量值及其对应的控制电信号值并发给电控变量泵执行，其特征在于：当向电控变量泵发出最大排量的指令后，搅拌筒实际转速仍小于转速指令值时，并且该搅拌运输车不在行驶中时，该控制器便根据搅拌筒实际转速值与其转速指令值之误差值来计得发动机的转速值或其增量值，并向电控发动机发出该发动机的转速指令。

本发明公开了一种发动机控制器的控制方法，应用在搅拌运输车的由电控发动机、电控变量泵、液压马达、减速器、搅拌筒组成的传动系统中，还承担对搅拌筒转速的控制功能，其特征在于：该发动机控制器有输入端与搅拌筒指令输入部件相连，有输入端与安装反映搅拌筒转速的传感器相连，也有输入端与反映车辆行驶状态的传感器相连，有输出端与电控变量泵相连；其控制逻辑中含有：根据搅拌筒实际转速值与搅拌筒转速指令值的偏差来计算给出电控变量泵的排量或其增量值及对应的控制信号并发给电控变量泵执行。

比较好的是，当向该电控变量泵发出最大排量的指令后，该搅拌筒实际转速仍小于转速指令值时，并且该搅拌运输车不在行驶时，该控制器根据该搅拌筒实际转速值与其转速指令值之误差值来计得该电控发动机的转速值或其增量值，并向该电控发动机发出转速指令。

总之，本发明公开的方案，令发动机在需要提高转速才能使搅拌筒达到高速时，实现自动地向发动机发出提速指令，从而省去了搅拌运输车在出料等工况操作搅拌筒高速转动时对发动机的人工操作。既简便，又省去了通常的相应机械操作机构，同时保存了恒速控制搅拌筒转速达到节能等特点。本发明将上述控制器的控制逻辑含在发动机的控制器内，实现了二者合一，就更精简了。

附图说明

本发明的具体结构特征及表达其控制对象与控制条件结合方式的控制逻辑由以下实施例及其附图进一步描述。

图1为本发明一种实施例之系统结构示意图；

图2为SAUER公司的EDC控制方式的电控变量泵的控制特性曲线；

图3为本发明搅拌筒转速控制器实施例的一种程序概略框图；

图4为本发明搅拌筒转速控制器实施例的另一种程序概略框图；

图5为本发明搅拌筒转速控制器实施例的另一种程序的部分概略框图；

图6为本发明搅拌筒转速控制器实施例的又一种程序的部分概略框图；

图7为一种实施例中，电控发动机之控制器与对应的指令输入部件等及控制对象的示意图；

图8为权利要求7对应方案实施例之系统结构示意图；

图9为权利要求8、9对应方案实施例之系统结构示意图。

具体实施方式

下述说明，仅是示范，不意味对保护范围的局限。

参见图1，电控发动机1驱动电控变量泵2转动，供出压力油，驱动定量液压马达3转动，通过减速器4减速并增加扭矩，驱动混凝土搅拌筒5转动。搅拌筒转速控制器6通过CAN总线与电控发动机控制器11进行通讯，根据J1939协议读发动机转速信号及行驶速度信号，输出发动机转速指令给电控发动机控制器11。装于驾驶室内的搅拌筒转速控制器6可从装于车后部的输入部件61处接受向其输入的搅拌筒转速指令6b，也可通过驾驶室的输入部件直接输入搅拌筒转速指令6a，通过发动机油门踏板输入发动机转速指令6c等。搅拌筒转速控制器6输出端与电控变量泵2的控制电路相连，可以是直接相连，也不排斥为优化控制器与电控变量泵电路的电量匹配，采取串接或并接电阻等方案，发出控制信号，控制泵变量。

上述电控发动机优先采用出厂时已具备电控功能的，即发动机有输出实际转速电信号的功能，有接收油门电信号的功能，这种功能可以是由电控发动机控制器(以下简称ECU)的普通输出、输入端子实现，也可通过CAN总线实现。

应用例选潍柴WP12.375(其ECU型号为EDC7VC31)是可行的选择之一(视功率需求，也可选同系列其他型号)。但并不排斥将非电控发动机改装成电控发动机的方案，即安装转速传感器来实现输出发动机转速电信号，用装电执行器，实现将电信号转变为油门执行动作等。

电控变量泵2可选用SAUER公司的90系列EDC控制方式的电控变量泵。参见图2该泵的控制特性曲线，当控制器输出不同的电量给泵时，该泵的供油排量及方向相应变化：当电控变量泵的输入线圈的电流在“a”至“b”的范围内变动时，泵的排量就相应从0线性地变至100％，而在“-a”变至“-b”时，泵的排量反方向从0变至100％。

当然，也不排斥其他种类的电控变量泵可选用，即给出不同的控制电信号，使该泵的排量及供油方向相应变化即可。

选液压马达3为定量液压马达，它与减速器4及搅拌筒的传动方式已为公众所知，不必详述。

优选方案中搅拌筒转速控制器用CAN总线连接端与电控发动机的CAN总线连接端相连，从中按协议J1939规定的方式，读取发动机的实际转速信号。当然，也不排斥用其它方式，例如在发动机控制器的普通端子上读取表达发动机转速的电信号之类似方案。优选方案中参见图1，车的行驶速度信号11a为发动机控制器11接收并寄存，搅拌筒转速控制器6从CAN总线处可根据J1939协议读出车的行驶速度信号；还通过CAN总线将搅拌筒转速控制器6发出的发动机转速指令发给发动机控制器11。

以下描述控制逻辑。

装于车后部的输入部件61向其输入搅拌筒标准行驶速度的搅拌筒转速指令(例如2转/分)时，混凝土搅拌筒5的转速与发动机的转速可用下式表达：

n_发×D_p×η_vp×η_vm＝n_m×D_m

所以

其中n_发：发动机转速；

n_m：液压马达转速；

D_m：马达排量(常数)；

η_vp：泵的容积效率；

η_vm：马达的容积效率。

又由于存在减速机(速比为i，选定后是确定值)。

所以n_m＝i×n_筒           n_筒为搅拌筒转速。

所以

或

$(k=\frac{i\×D_m}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vp}}\×{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vm}}})$

η_vp及η_vm可在泵及马达的说明书上查得，也可用实验方法测得。用二个常数来代替η_vp及η_vm不会产生太大的误差。

n_筒由指令输入部件输入指令定。

n_发由CAN总线读入。

所以D_p是可以计算得到的。这就可在程序中实现。

以下确定控制器向电控变量泵发出的控制电流。

根据图2所述控制特性，例如采用双线圈串联时，搅拌筒转速控制器对变量泵发出的输出电流I_out＝b＝43mA时，D_p＝D_pmax。

当电控变量泵2正向输出油时，即D_p＞0时，

$\frac{C_{\mathrm{DP}}-0}{I_{\mathrm{out}}-a}=\frac{100\%}{b-a}$

其中，C_DP为泵的变量系数，数值等于实际排量C_p与最大排量D_pmax之比，即：

所以 $C_{\mathrm{DP}}=\frac{I_{\mathrm{out}}-a}{b-a},$ 即 $I_{\mathrm{out}}=(b-a)\×C_{\mathrm{DP}}+a=(b-a)\×\frac{D_P}{D_{P\max }}+a$

当电控变量泵2反向输出油流时(用D_p为负值来表征)，即D_p＜0时，当I_out＝-43mA时，D_p＝-D_pmax

一般表达式为：

$I_{\mathrm{out}}=(b-a)\×\frac{D_P}{D_{P\max }}-a$

当D_p＝0时，令I_out＝0

上述各量均是确定的，显然，根据上述控制逻辑，可以计得相应的输出量而实现之。

但前提是计得的D_p必须符合|D_p|≤D_pmax。不考虑此种限制的理想排量由A表征，即

而当计得的|A|＞D_pmax时，可用输出D_p＝D_pmax(正转)即I_out＝43mA，或D_p＝-D_pmax(反转)即I_out＝-43mA，这通过控制输出端加以实现；同时还须提高发动机转速，其值由下下述推导的公式计得：

有

代入D_p＝D_pmax或D_p＝-D_pmax，得

在所选优选例中，i＝111.5，D_m＝75cc/r，D_pmax＝75cc/r，η_vp＝0.97，η_vm＝0.97，

所以

搅拌筒控制器可将此值通过CAN总线向发动机发出转速指令执行之。

参见图3，此为贯彻上述控制逻辑的一种程序概略框图，由发动机转速及搅拌筒转速指令，可计得电控变量泵应输出的排量对应的控制电流；当电控变量泵的排量不足以提供搅拌筒转速所需的流量时，输出使泵处全排量的控制电流(43mA或-43mA)。同时计算此时发动机应输出的转速，然后通过CAN总线将指令传送给发动机控制器(ECU)，使发动机达到该转速。为说明重点，图3是概略框图，忽略了与重点无关的细节。

细读框图：S1为读入发动机非零转速，S2读入n_筒，S3为计算A，S4为判|A|，若＜D_pm，则令D_p＝A，即执行S5。对A＝0者，用S8，即I_out＝0来实现，若A＞0，则用S6执行，A＜0，则用S9执行。

|A|≥D_pm时，用S10判，若n_筒＞0，则执行S11，即令I_out＝b，即令D_p＝D_pm，其余则执行S12，即I_out＝-b，也就是令D_p＝-D_pm。接着，执行S13和S14，即令

接着，重复上述过程。

又一个方案的实施方式可参见图4，它是本发明一种控制器的另一种程序概略框图。该方案对应的硬件配置与前述实施权利要求1的方案类同，但反映行驶状态的传感器及发动机控制器读入该传感器数据的通道及设定了寄存该数据的单元是必须的。优先例采用CAN总线，使搅拌筒转速控制器可根据J1939协议读得存在于发动机ECU中的该数据，作出“是否在行驶”的判断。

细读框图：S1为读发动机非零转速，S2读n_筒指令，S3读行驶状态，S4判，当行驶状态时，执行S5，判n_筒是否为0。若是，执行S6实施之，使D_p＝0，否则，均视为n_筒＝2r/m(S7)。

因为

且此时|A|＜D_pm，所以D_p＝A，就有

此步骤就是S8，并执行S9输出相应的控制电流。

S4判的结果：若是在非行驶中，则对每一个从指令输入部件(搅拌筒转速输入面板)处得到的搅拌筒转速指令，向电控发动机自动给出一个对应的发动机转速指令。优选例中按下表给出发动机转速指令。

搅拌筒转速指令	发动机转速指令
		±14r/m	1660r/m
±12r/m	1422r/m
		±10r/m	1185r/m
±8r/m	948r/m
		±6r/m	800r/m
±4r/m	750r/m
		±2r/m	700r/m
0	700r/m

S10，S11……至S16，就是判s_筒是哪一个指令，S17至S23就是向发动机发出相应的转速指令，而S29是当n_筒＝0时，n_发将置于怠速的指令。

这例中，搅拌筒转速是有级的，发动机怠速为700r/m，在搅拌筒转速的绝对值8r/m以上的转速，电控变量泵均用最大排量，其余搅拌筒转速为±4r/m，±6r/m时，考虑到发动机怠速时扭矩较小，适当地提高发动机转速，可缩短改变搅拌筒转速指令后的增速时间及运行的稳定性。而搅拌筒转速为±2r/m，0r/m时，发动机采用怠速，是由于耗功小，700r/m的怠速能应付了，而当n_筒＝±4r/m，±6r/m时，适当地提高怠速值，利于整车的运行，所以分别将750r/m及800r/m作为搅拌筒±4r/m及±6r/m时的发动机怠速值。代入式(2)后，可计得B值，根据本例配置，|B|＜D_pm，故令D_p＝B，即执行步骤S24至S28；而|n_筒|≥8r/m的搅拌筒转速值，由于|B|＞D_pm，所以令D_p＝D_pm或D_p＝-D_pm，并令

由|n_筒|＝8r/m，10r/m，12r/m，14r/m时计得n_发为948r/m，1185r/m，1422r/m，1660r/m而直接代入了上述转速指令表及图4的框图中。

至于此时，D_p＝D_pm，或D_p＝-D_pm的实现，与图3中框图下部S24至S28中的计算是一致的，即I_out＝43mA或I_out＝-43mA。

优先例是有级调速搅拌筒，但也不排斥用无级调速的。均可用权利要求2所述之规定计算D_p及n_发。

又一个方案的优先例中，参见图1，发动机控制器ECU(11)接受来自反映搅拌车行驶状态的信息(11a)，并根据J1939协议通过CAN总线发送，搅拌筒转速控制器(6)读取该信息，并在搅拌筒转速控制器中设有原行驶状态变量XS₀及现行驶状态变量XS₁，寄存上述信息。

并请参见图5，实施例的另一种程序的部分概略框图。程序中有读入当前行驶状态的步骤(S1)，并在S2判是否行驶中。如果不在行驶时，就执行S3将当前行驶状态记成历史状态，并对输入端读入的搅拌筒转速指令均予以处理执行之。若在行驶中，则用S4判，原不在行驶的，则执行S6，强制为标准转速并执行之，否则，根据S5的判断，用S7只处理n_筒＝0或n_筒＝2r/m的输入指令，其余指令也作为2r/m用S6处理。这样就避免了在行驶中时，误操作引起的后果。S8类同于S3，将当前行驶状态记成历史状态，以备下一程序循环时用。

又一方案的优先例中，参见图1，它有二个输入搅拌筒转速指令的部件，一个在驾驶室内(6)，一个在车后部(61)，可通过输入面板输入指令(6a)，指定其中一块面板的输入搅拌筒转速指令有效。并且，驾驶室油门踏板的电路(6c)与搅拌筒转速控制器相连，该控制器程序中还含有如下控制逻辑，参见图6，实施例的又一种程序的部分概略框图。该搅拌筒转速控制器读得输入面板选择状态值及搅拌筒转速值，用S1判，当选择后输入面板时并且搅拌筒转速指令不为0时，发动机只执行S2由程序计得的发动机转速指令，而其余时，只执行S3由发动机驾驶室油门踏板输入的发动机转速指令。这样，就解决了在车后部高速操作搅拌筒转动时，程序自动生成的发动机提速指令与油门踏板指令间的协调。

又提供一种搅拌运输车的实施方式，其上安装了一搅拌筒转速控制器，所述的搅拌筒控制器与搅拌筒传动系统的相关部件的连接关系(参见图1)，已作了充分解读，不予重复。该控制器的程序中包含了前述例之控制器的控制逻辑之一或其组合，可参见图3至图6之程序框图，不予重复。

又提供一种发动机控制器的实施例。它将搅拌筒转速控制器的功能由电控发动机控制器来完成，在硬件上将搅拌筒转速控制器与电控发动机的ECU合一称作新的ECU，参见图7，原与搅拌筒转速控制器输入端相连的搅拌筒转速指令输入部件(111与112)，发动机油门电路(110)改与新的ECU(11)的新输入端相连，原与搅拌筒转速控制器输出端相连的电控变量泵控制电路，改与新ECU的新输出端相连，原通过CAN总线传递的发动机实际转速信号，发动机转速指令值，车行驶状态等信息，由于同处ECU中的内存中，可用程序直接读取，不必再由CAN总线传递。110a，111a及112a就是人给予输入部件的操作指令。

这样，就在硬件连接上，由发动机控制器包含了原搅拌筒控制器的功能。此外，其控制程序中，包含：

计算

当|A|＜D_pm时，令D_p＝A；

当|A|≥D_pm时，n_筒＞0时，令D_p＝D_pm，n_筒＜0时，令D_p＝-D_pm，且令

或包含：

当V_车＝0时，计算，

当|B|＜D_pm时，令D_p＝B，且令n_发＝n_怠；

当|B|≥D_pm时，当n_筒＞0时，令D_p＝D_pm，

当n_筒＜0时，令D_p＝-D_pm，

且令

或包含附图5框图所示控制逻辑。

或包含附图6框图所示控制逻辑。

或包含上述控制逻辑之组合。

这样，发动机控制器完全包容了前述各搅拌筒转速控制器之功能，实现了节省。

图8为权利要求7对应方案实施例之系统结构示意图，对照图1，差别在减速器上装有传感器，可获得减速器的转速信息，由于其与搅拌筒为机械直接相连，从而也就获得了搅拌车的实际转速值，以此作为反馈信息，输送给控制器，与指令输入部件处获得的搅拌筒的转速指令值对比，求得偏差，优先例中，经PID运算，输出控制信号给电控变量泵使之变量，从而减小误差，使搅拌筒实际转速向转速指令值趋近。当搅拌车在(停驶状态)进出料需高速运转搅拌筒时，电控变量泵给出的排量变量至极值(即正向或反向的最大排量)，尚不能满足转速指令值的要求(技术特征为输给电控变量泵的控制信号达到饱和值)时，控制器便自动向发动机发出转速提升信号以增加泵的流量，使搅拌筒的转速升高趋近转速指令值，达到指令值时，在此基础上达到平衡。这样就免除了车后部对发动机转速的人工操作及相应的操作机构，实现了节约。

图9为权利要求8及9对应方案实施例之系统结构示意图，对照图7，差别在增加了减速器上安装的转速传感器。与图8对照，是将搅拌筒转速控制器与发动机控制器(ECU)合一了，由发动机控制器(ECU)相应的输入、输出端来取代搅拌筒之转速控制器之相对应的输入、输出端，而发动机控制器的程序中也包含了权利要求7对应方案所述之控制逻辑。总之，既节省了在车后部对发动机转速的人工操作及相应机构，又节省了搅拌筒转速控制器。由于搅拌筒转速控制器的输入、输出点少，且程序量也少，而发动机控制器资源往往又有冗余，所以一般不增加硬件成本。

至于安装权利要求6，或8，或9所述的发动机控制器的电控发动机的实施，其实质是将搅拌筒转速控制器的程序嵌入原发动机控制器，并规定相应的原冗余的输入、输出端来取代原搅拌筒转速控制器的输入、输出端便可，不必过多重复叙述。

至于安装权利要求7所述的搅拌筒转速控制器的搅拌运输车的实施，由于该搅拌筒运输车的搅拌筒传动系统的各相关部件及其相互关系已在图8中充分解读，不予重复。

至于安装权利要求10所述的电控发动机的脚板运输车的实施。由于该搅拌运输车的搅拌筒传动系统的各相关部件及其相互关系在图9中充分解读，不予重复。

至于安装图8，图9所示系统之搅拌运输车，已十分明了，不必重复。总之，对于以搅拌筒实际转速值与指令值之偏差来控制搅拌筒转速的解决方案中，在高速操作搅拌筒时也能省去对发动机的直接操作及其操作机构。

需要指出，上述实施例并不排斥其他实施方式，例如2r/m的行驶时的搅拌筒标准转速是根据经验及试验得出的。当经验及试验证明有更佳的数据时，可以变更，只要与上述权利要求书中的特征相符，均可实施。

其它有的细节，例如变更指令时，响应的速度等，未涉及权利要求书中的特征，在实施例中未予叙述，可根据实际状况、试验情况、用户偏好等灵活处理。

前面提供了对较佳实施例的描述，以使本领域内的任何技术人员可使用或利用本发明。对这些实施例的各种修改对本领域内的技术人员是显而易见的，可把这里所述的总的原理应用到其他实施例而不使用创造性。因而，本发明将不限于这里所示的实施例，而应依据符合这里所揭示的原理和新特征的最宽范围。

Claims (21)

1.一种搅拌筒转速控制器，应用于搅拌筒传动系统中控制一搅拌筒的转速，在该搅拌筒传动系统中，一电控发动机驱动一电控变量泵旋转，所述电控变量泵提供的压力油驱动一液压马达旋转，并通过一减速器减速驱动所述搅拌筒的转速，其中，所述搅拌筒转速控制器的控制逻辑包括：所述搅拌筒转速控制器根据一搅拌筒转速指令信号n_筒和所述电控发动机的转速信号n_发，向所述电控变量泵发出控制泵排量的电控信号，其特征在于，根据：

当|A|＜D_pm时，所述搅拌筒转速控制器向所述电控变量泵发出一控制信号，令D_p＝A；

当|A|≥D_pm时，控制器向变量泵发出控制信号，n_筒＞0时，令D_p＝D_pm，n_筒＜0时，令D_p＝-D_pm，且根据

向发动机发出发动机转速的控制信号；

其中，i为所述减速器的减速比，D_m为所述液压马达的排量，η_vp为所述电控变量泵的容积效率，η_vm为所述液压马达的容积效率，D_pm为所述电控变量泵的最大排量，A为电控发动机转速在n_发时能满足搅拌筒转速指令n_筒时所述电控变量泵的理想排量。

2.根据权利要求1所述的一种搅拌筒转速控制器，其特征在于，所述搅拌筒转速控制器还有一输入通道接收搅拌车行驶速度V_车的信号，当所述搅拌筒转速控制器接收到V_车＝0的信号时，由所述搅拌筒转速指令信号n_筒，根据：

其中，n_怠为所述电控发动机怠速，B为发动机怠速条件下所述电控变量泵能满足搅拌筒转速指令n_筒的理想排量；

当|B|＜D_pm时，所述搅拌筒转速控制器令所述电控变量泵D_p＝B，且令所述电控发动机n_发＝n_怠；

当|B|≥D_pm时，所述搅拌筒转速控制器向所述电控变量泵发出控制信号，当n_筒＞0时，令D_p＝D_pm，当n_筒＜0时，令D_p＝-D_pm，且令所述电控发动机

3.根据权利要求1所述的一种搅拌筒转速控制器，其特征在于，所述搅拌筒转速控制器还有一输入通道接收搅拌车行驶速度V_车的信号，当所述搅拌筒转速控制器判定V_车≠0时，初始默认搅拌筒转速指令n_筒＝2转/分，将搅拌筒转速指令n_筒＝2转/分代入所述公式(1)后发出D_p＝A的相应指令，此时，若输入停转指令，即n_筒＝0的指令，则令D_p＝0，当交替输入n_筒＝2转/分的标准指令及停转指令时，可使电控变量泵的排量在这二者之间交替变化；而对输入其它转速指令，该控制器不予响应。

4.一种搅拌筒转速控制器，该搅拌筒转速控制器与前、后二个输入搅拌筒转速指令的部件相连，其特征在于，该搅拌筒转速控制器的控制逻辑包括：接收来自驾驶室内操作部件输入的发动机转速指令，当置于车后部输入部件为驾驶者用操作指令选中时，且搅拌筒转速指令n_筒≠0时，该控制器对从驾驶室内操作指令部件输入的发动机转速指令不予响应。

5.一种搅拌运输车，所述搅拌运输车包括一搅拌筒转速控制器，其中的程序中包括根据权利要求1～4中任何一种搅拌筒转速控制器的控制逻辑之一或其组合。

6.一种发动机控制器，其特征在于：该发动机控制器在搅拌运输车的电控发动机、电控变量泵、液压马达、搅拌筒组成的传动系统中，还承担对搅拌筒的转速予以控制，其中，有输入端与搅拌筒指令输入部件相连，也有输入端与反映车辆行驶状态的传感器相连，有输出端与所述电控变量泵相连，其控制程序中含有权利要求1，2，3，4所述的搅拌筒转速控制器的控制逻辑之一或其组合。

7.一种搅拌筒转速控制器，应用在包括搅拌运输车的电控发动机、电控变量泵、液压马达、减速器、搅拌筒组成的传动系统中，用于控制搅拌筒的转速，该搅拌筒转速控制器从指令输入部件处获得搅拌筒转速的指令信号，从搅拌筒机械传动装置上装有的传感器上获得搅拌筒的实际转速值，向电控变量泵发出控制排量的控制信号，从反映搅拌运输车行驶状态的传感器上读取行驶状态信息，各相关部件的关系由所述搅拌筒转速控制器的下述控制逻辑实现：即根据搅拌筒实际转速值与搅拌筒转速指令值的偏差来计算给出电控变量泵的排量或其增量值及其对应的控制电信号值并发给电控变量泵执行，其特征在于：当向电控变量泵发出最大排量的指令后，搅拌筒实际转速仍小于转速指令值时，并且该搅拌运输车不在行驶中时，该控制器便根据搅拌筒实际转速值与其转速指令值之误差值来计得发动机的转速值或其增量值，并向电控发动机发出该发动机的转速指令。

8.一种发动机控制器，应用在搅拌运输车的由电控发动机、电控变量泵、液压马达、减速器、搅拌筒组成的传动系统中，还承担对搅拌筒转速的控制功能，其特征在于：该发动机控制器有输入端与搅拌筒指令输入部件相连，有输入端与安装反映搅拌筒转速的传感器相连，也有输入端与反映车辆行驶状态的传感器相连，有输出端与电控变量泵相连；其控制逻辑中含有：根据搅拌筒实际转速值与搅拌筒转速指令值的偏差来计算给出电控变量泵的排量或其增量值及对应的控制信号并发给电控变量泵执行。

9.根据权利要求8所述的发动机控制器，其特征在于，当向该电控变量泵发出最大排量的指令后，该搅拌筒实际转速仍小于转速指令值时，并且该搅拌运输车不在行驶时，该控制器根据该搅拌筒实际转速值与其转速指令值之误差值来计得该电控发动机的转速值或其增量值，并向该电控发动机发出转速指令。

10.一种电控发动机，包括根据权利要求6或8或9所述的发动机控制器。

11.一种搅拌运输车，包括根据权利要求7所述的搅拌筒转速控制器。

12.一种搅拌运输车，包括根据权利要求10所述的电控发动机。

13.一种搅拌筒转速控制器的控制方法，应用于搅拌筒传动系统中控制一搅拌筒的转速，在该搅拌筒传动系统中，一电控发动机驱动一电控变量泵旋转，所述电控变量泵提供的压力油驱动一液压马达旋转，并通过一减速器减速驱动所述搅拌筒的转速，其中，所述搅拌筒转速控制器的控制逻辑包括：所述搅拌筒转速控制器根据一搅拌筒转速指令信号n_筒和所述电控发动机的转速信号n_发，向所述电控变量泵发出控制泵排量的电控信号，其特征在于，根据：

当|A|＜D_pm时，所述搅拌筒转速控制器向所述电控变量泵发出一控制信号，令D_p＝A；

当|A|≥D_pm时，控制器向变量泵发出控制信号，n_筒＞0时，令D_p＝D_pm，n_筒＜0时，令D_p＝-D_pm，且根据

向发动机发出发动机转速的控制信号；

其中，i为所述减速器的减速比，D_m为所述液压马达的排量，η_vp为所述电控变量泵的容积效率，η_vm为所述液压马达的容积效率，D_pm为所述电控变量泵的最大排量，A为电控发动机转速在n_发时能满足搅拌筒转速指令n_筒时所述电控变量泵的理想排量。

14.根据权利要求13所述的一种搅拌筒转速控制器控制方法，其特征在于，所述搅拌筒转速控制器还有一输入通道接收搅拌车行驶速度V_车的信号，当所述搅拌筒转速控制器接收到V_车＝0的信号时，由所述搅拌筒转速指令信号n_筒，根据：

其中，n_怠为所述电控发动机怠速，B为发动机怠速条件下所述电控变量泵能满足搅拌筒转速指令n_筒的理想排量；

当|B|＜D_pm时，所述搅拌筒转速控制器令所述电控变量泵D_p＝B，且令所述电控发动机n_发＝n_怠；

当|B|≥D_pm时，所述搅拌筒转速控制器向所述电控变量泵发出控制信号，n_筒＞0时，令D_p＝D_pm，n_筒＜0时，令D_p＝-D_pm，且令所述电控发动机

15.根据权利要求14所述的一种搅拌筒转速控制器的控制方法，其特征在于，所述搅拌筒转速控制器还有一输入通道接收搅拌车行驶速度V_车的信号，当所述搅拌筒转速控制器判定V_车≠0时，初始默认搅拌筒转速指令n_筒＝2转/分，将搅拌筒转速指令n_筒＝2转/分代入所述公式(1)后发出D_p＝A的相应指令，此时，若输入停转指令，即n_筒＝0的指令，则令D_p＝0，当交替输入n_筒＝2转/分的标准指令及停转指令时，可使电控变量泵的排量在这二者之间交替变化；而对输入其它转速指令，该控制器不予响应。

16.根据权利要求15所述的一种搅拌筒转速控制器的控制方法，该搅拌筒转速控制器与前、后二个输入搅拌筒转速指令的部件相连，其特征在于，该搅拌筒转速控制器的控制逻辑包括：接收来自驾驶室内操作部件输入的发动机转速指令，当置于车后部输入部件为驾驶者用操作指令选中时，且搅拌筒转速指令n_筒≠0时，该控制器对从驾驶室内操作指令部件输入的发动机转速指令不予响应。

17.一种搅拌筒转速控制器的控制方法，其特征在于：该控制方法，包括根据权利要求13～16所述控制方法中任何可能之组合。

18.一种发动机控制器的控制方法，其特征在于：该发动机控制器在搅拌运输车的电控发动机、电控变量泵、液压马达、搅拌筒组成的传动系统中，还承担对搅拌筒的转速予以控制，其中，有输入端与搅拌筒指令输入部件相连，也有输入端与反映车辆行驶状态的传感器相连，有输出端与所述电控变量泵相连，其控制程序中含有权利要求13～16所述之搅拌筒转速控制器之控制逻辑之一或其组合。

19.一种发动机控制器的控制方法，应用在包括搅拌运输车的电控发动机、电控变量泵、液压马达、减速器、搅拌筒组成的传动系统中，用于控制搅拌筒的转速，该搅拌筒转速控制器从指令输入部件处获得搅拌筒转速的指令信号，从搅拌筒机械传动装置上装有的传感器上获得搅拌筒的实际转速值，向电控变量泵发出控制排量的控制信号，从反映搅拌运输车行驶状态的传感器上读取行驶状态信息，各相关部件的关系由所述搅拌筒转速控制器的下述控制逻辑实现：即根据搅拌筒实际转速值与搅拌筒转速指令值的偏差来计算给出电控变量泵的排量或其增量值及其对应的控制电信号值并发给电控变量泵执行，其特征在于：当向电控变量泵发出最大排量的指令后，搅拌筒实际转速仍小于转速指令值时，并且该搅拌运输车不在行驶中时，该控制器便根据搅拌筒实际转速值与其转速指令值之误差值来计得发动机的转速值或其增量值，并向电控发动机发出该发动机的转速指令。

20.一种发动机控制器的控制方法，应用在搅拌运输车的由电控发动机、电控变量泵、液压马达、减速器、搅拌筒组成的传动系统中，还承担对搅拌筒转速的控制功能，其特征在于：该发动机控制器有输入端与搅拌筒指令输入部件相连，有输入端与安装反映搅拌筒转速的传感器相连，也有输入端与反映车辆行驶状态的传感器相连，有输出端与电控变量泵相连；其控制逻辑中含有：根据搅拌筒实际转速值与搅拌筒转速指令值的偏差来计算给出电控变量泵的排量或其增量值及对应的控制信号并发给电控变量泵执行。

21.根据权利要求20所述的一种发动机控制器的控制方法，其特征在于，当向该电控变量泵发出最大排量的指令后，该搅拌筒实际转速仍小于转速指令值时，并且该搅拌运输车不在行驶时，该控制器根据该搅拌筒实际转速值与其转速指令值之误差值来计得该电控发动机的转速值或其增量值，并向该电控发动机发出转速指令。

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