CN103122694A - 混凝土泵车及其档位检测控制装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土泵车及其档位检测控制装置与档位检测控制方法，档位检测控制装置用于泵车底盘变速箱的档位检测与泵车控制，其包括：第一开关，连接于泵车的底盘电子控制单元与车速传感器之间；第二开关，连接于泵车的底盘仪表与车速传感器信号处理单元之间；泵车上装控制器，第一与第二开关的控制端连接于泵车上装控制器，泵车上装控制器与底盘电子控制单元通过总线连接与交互，泵车上装控制器读取由底盘电子控制单元上传至总线的发动机转速信号与车速信号，在上装控制按键按下后，控制第二开关关断，并根据发动机转速信号与车速信号判断底盘变速箱处于正确档位时，控制第一开关关断。本发明的档位检测控制装置，可靠性高且成本低。

Description

混凝土泵车及其档位检测控制装置与方法

技术领域

本发明涉及混凝土泵车，尤其涉及用于混凝土泵车底盘变速箱的档位检测与泵车控制的档位检测控制装置、具有该档位检测控制装置的混凝土泵车及该混凝土泵车的档位检测控制方法。

背景技术

混凝土泵车是一种重要的混凝土输送设备，混凝土泵车包括底盘和上装，其底盘的发动机提供混凝土泵车的走行动力并对上装的混凝土泵送作业提供动力。因此，混凝土泵车的作业装置，也即泵送系统(通常是液压泵送系统)的动力是来自底盘发动机。通常，在混凝土泵车到达目的地停驶后，其作业装置才可以进行混凝土泵送作业。

混凝土泵车是通过一个连接在底盘变速箱输出轴上的分动箱，取出发动机的动力，作为上装的泵送系统主油泵的动力。发动机动力输出的前提是变速箱挂档，而且为了保证泵送系统主油泵既不会超速损坏，又不会速度过低导致动力不足，就必须要挂在唯一正确的档位上。而这一唯一正确的档位(以下简称正确档位)，通常与混凝土泵车的型号有关，有的是五档，有的是六档。为了保证档位不挂错，需要对档位进行准确的操作和判断。

由于混凝土泵车的底盘一般都无法直接提供档位信号，或者即使能够提供挂档信号，但也不能提供“具体第几档”的判断信号，故现有技术中通常采用以下的方式进行档位判断：

图1为现有技术的混凝土泵车的泵车档位判断硬件接线原理图，如图1所示，在底盘变速箱的输出轴上安装自选的车速传感器，或者从底盘既有的车速传感器上接线导出车速信号，并加以信号放大、经过混凝土泵车的泵车上装控制器(简称为泵车上装CPU)运算得出车速信号或转速信号，这里所称的车速传感器，也可以是转速传感器，因为既可以把传感器中取出的脉冲信号按照一定的规则转换为以公里/小时所表达的车速信号，也可以转换为以转/分所表达的转速信号。

泵车上装CPU将上一步骤所得出的转速信号与所存储的正确档位的标准转速信号值相比较，得到是否正确挂档的判断。

得出正确的档位判断之后，上装控制系统即可对发动机进行升速以驱动上装作业系统进行工作。

然而，现有技术的泵车档位判断方法与判断装置，其所获得的档位判断，是经过导出、放大、运算等多个环节所得到的，环节越多，因此其可靠性也就越差。且其所安装的放大电路、采样电路以及对信号进行转换的电路等都会增加成本，因此，现有技术的混凝土泵车的档位判断装置与方法具有可靠性差与成本高的缺陷。

发明内容

本发明的目的为提供一种混凝土泵车底盘变速箱的档位检测与控制的档位检测控制装置，以解决现有技术混凝土泵车的档位判断装置可靠性差与成本高的技术问题。

本发明的另一目的为提供一种具有本发明档位检测控制装置的混凝土泵车。

本发明的目的还在于提供一种档位检测控制方法，以解决现有技术混凝土泵车的档位判断方法可靠性差与成本高的技术问题。为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种档位检测控制装置，用于混凝土泵车底盘变速箱的档位检测与泵车控制，所述档位检测控制装置包括：第一开关，连接于所述混凝土泵车的底盘电子控制单元与车速传感器之间；第二开关，连接于所述混凝土泵车的底盘仪表与所述车速传感器所连接的车速传感器信号处理单元之间；泵车上装控制器，所述第一开关与所述第二开关的控制端均与泵车上装控制器相连，同时所述泵车上装控制器与所述底盘电子控制单元通过总线连接与交互，所述泵车上装控制器读取由所述底盘电子控制单元上传至所述总线的发动机转速信号与车速信号，在上装控制按键按下后，控制所述第二开关关断，并根据所述发动机转速信号与车速信号判断所述底盘变速箱处于正确档位时，控制所述第一开关关断。

本发明的混凝土泵车，具有本发明的档位检测控制装置。

本发明的档位检测控制方法，用于本发明的混凝土泵车的底盘变速箱的档位检测与泵车控制，所述档位检测控制方法包括步骤：步骤1：读取所述底盘电子控制单元上传至所述总线的发动机转速信号与车速信号，在上装控制按键按下后，控制所述第二开关关断；步骤2：挂档，并根据所述发动机转速信号与车速信号判断所述底盘变速箱是否处于正确档位；步骤3：经步骤2判断发动机处于正确档位时，控制所述第一开关关断。

本发明的有益效果在于，本发明的档位检测控制装置及档位检测控制方法，泵车上装CPU通过与底盘电子控制单元(以下简称底盘ECU)进行总线交互，而直接获取“发动机转速信号”与“车速信号”，进而对档位给出准确判断，当完成挂档的正确判断之后，再通过立即断开第一开关，来激活底盘发动机为泵车的上装正常工作，同时与泵车底盘的既有的安全机制兼容，具有成本低且可靠性高的优点。

本发明的档位检测控制装置及档位检测控制方法，与现有技术相比，省去在变速箱输出轴安装转速传感器装置或从车速传感器上引线到上装控制系统中，省去对车速传感器信号加装的信号放大与处理电路、省去了对车速传感器信号的采样、运算的智能分析系统，直接从底盘ECU中取出速度信号，减少了信号处理环节，提高了信号的可靠性，且降低了成本。

附图说明

图1：为现有技术的档位判断装置的示意图。

图2：为本发明第一实施例的档位检测控制装置的示意图。

图3：为本发明第二实施例的档位检测控制装置的示意图。

图4：为本发明实施例的档位检测控制方法的流程图。

图5：为本发明第一实施例的档位检测控制装置的泵车上装CPU侧的接线示意图。

图6：为本发明第一实施例的档位检测控制装置的底盘ECU侧的底盘接口电路示意图。

图7：为本发明实施例的档位检测控制装置的泵车上装CPU中的控制模块结构图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明实施例的混凝土泵车，具有本发明实施例的档位检测控制装置，且也采用本发明实施例的档位检测控制方法进行底盘变速箱的档位检测与泵车控制。

以下以具有控制局域网总线(以下简称CAN总线)，具体的为J1939标准的CAN控制总线的采用五十铃底盘的混凝土输送泵车为例，具体介绍本发明实施例的档位检测控制装置及档位检测控制方法。在本车型中，适于上装作业的唯一正确的档位是5档。其中，CAN_H表示其高电平总线电路，CAN_L表示其低电平总线电路。

如图2、图3、图5和图6所示，本发明的档位检测控制装置，泵车上装CPU与底盘ECU均与车辆总线单元(以下简称总线)相连接，泵车上装CPU与底盘ECU通过总线交互，来获取发动机转速信号与车速信号。

这里的发动机转速信号，是表征发动机自身转轴转速的转速信号，而车速信号，是表征混凝土泵车的底盘变速箱的输出轴的转轴转速所对应的车速，也即混凝土泵车的动力驱动转化装置——分动箱的输入转速。因此，其通常是经挂档后的转轴转速，相同的发动机转速信号，挂不同的档位后应当对应不同的车速信号，因此本发明通过判断发动机转速信号与车速信号之间是否符合一定的对应关系，来判断混凝土泵车底盘的档位是否处于唯一正确的档位。

如图2所示，本发明实施例的档位检测控制装置包括泵车上装CPU、继电器KA1和继电器KA2，在混凝土泵车中，在底盘变速箱的输出轴上设置有车速传感器，车速传感器与底盘ECU之间设置有车速传感器信号处理单元，底盘仪表也通过车速传感器信号处理单元而与车速传感器相连接，在混凝土泵车行驶时，在底盘仪表上可以显示混凝土泵车的行驶速度和里程等信息。继电器KA2连接在底盘仪表与车速传感器信号处理单元之间，继电器KA2用于混凝土泵车在进行泵送作业时切断底盘仪表与车速传感器处理单元之间的连接，使得底盘仪表不再显示相应的车速信号和行驶里程数；继电器KA1设置在车速传感器信号处理单元与车速传感器之间，继电器KA1的作用在于，在混凝土泵车进行泵送作业时，切断车速传感器信号处理单元与车速传感器之间的连接，因而切断底盘ECU对混凝土泵车底盘的车速控制，转而由泵车上装CPU进行车速控制。在本实施例中，继电器KA1与继电器KA2是一种串联关系。

如图3所示，本发明第二实施例的档位检测控制装置，也具有继电器KA1和继电器KA2，且各自所起的作用也与第一实施例相同，与第一实施例不同的是，继电器KA1与继电器KA2之间的连接关系改变为并联关系，车速传感器直接与车速传感器信号处理单元相连接，继电器KA1设置于车速传感器信号处理单元与底盘ECU之间，而继电器KA2设置于车速传感器信号处理单元与底盘仪表之间。

如图5所示，在泵车上装控制器侧，泵车上装控制器的四个端子分别连接CAN_H、CAN_L、用于底盘ECU切换的继电器KA1和用于底盘仪表切换的继电器KA2及动力输出开关(power take-off，PTO)，使得继电器KA1与继电器KA2的得电与失电能够受到泵车上装控制器中的控制单元的控制。

相应的，在底盘ECU侧，如图6所示，图6中的以15-20表示的接点分别连接图5中的相同符号的接点15-20。以使继电器KA1的触点对连接于车速传感器与车速传感器信号处理单元之间，而将继电器KA2的触点对连接于车速传感器信号处理单元与底盘仪表(n/v)之间。

按照五十铃底盘的底盘ECU工作原理，通过既有转速传感器(图中未示出)与既有车速传感器获取上述的发动机转速信号与车速信号，所获取的转速信号及所获取的经车速传感器信号处理单元所处理后的车速信号通过底盘ECU上传至总线，泵车上装CPU即可通过总线获取上述发动机转速信号与车速信号，以进一步判断泵车底盘是否挂档于正确档位。

上述的泵车上装CPU可以采用任何通用PLC或专用控制器(如易福门(IFM)工程机械专用控制器CR0020)。而继电器KA1而继电器KA2可以采用欧姆龙LY2继电器。当然，这里起到通断功能的继电器KA1和继电器KA2，也可以采用其他可控的自动开关来代替。

下面结合混凝土泵车的工作过程，介绍本发明实施例的档位检测控制装置方法的流程及本发明实施例的档位检测控制装置的工作原理。

如图4所示，本发明实施例的档位检测控制方法，主要包括仪表切换、挂档、检测发动机是否处于怠速、检测发动机是否符合正确档位规范怠速、判断挂档正确后使继电器KA1得电断开的步骤。各步骤具体介绍如下：

1、仪表切换步骤

操作者可以按下加装在泵车驾驶室的泵车控制切换按键，使得泵车上装CPU向继电器KA2发出仪表切换信号，使得继电器KA2得电，连接在底盘仪表与车速传感器之间的常闭触点断开，切断底盘仪表与车速传感器信号处理单元之间的连接，从而切断底盘仪表与车速传感器之间的连接。同时，接通动力输出开关(PTO)，也即点亮PTO指示灯，示意操作者可以进行挂档操作。

2、挂档步骤

挂档，将档位挂到正确档位，当然，操作人员挂档后，通常的混凝土泵车并无对所挂档位的直接反馈，因此需要进行档位判断，以确保混凝土泵车上装的泵送作业的安全有效进行。在进行挂档后，作出档位判断之前，继电器KA1处于失电状态，车速传感器与底盘ECU之间的处于连接状态，底盘ECU可以将车速传感器上传的车速信号再上传至总线，因此底盘的车速总线信号处于可测状态；而此时，泵车上装CPU对底盘车速的控制信号并不能发生作用。

3、判断发动机是否处于怠速状态的步骤

此步骤是进行下一步的正式的档位判断步骤之前的预判步骤，该预判步骤是通过排除发动机由于各种不可预测的原因而非处于怠速状态的情形，避免下一步判断的误判，提高可靠性与安全性。通常，可以通过判断发动机转速信号是否处于一定转速范围，例如550-650转/分之间，来判断发动机是否处于怠速状态。如果转速高于650转/分，则说明发动机没有处于怠速状态。如果判断发动机未处于怠速状态，则给操作者发送相应的信号，操作者可以通过人工降速(例如松开油门拉杆)来达到怠速状态，然后，再重复判断发动机是否处于怠速状态的步骤，直至确认发动机确实已经处于怠速状态。

在底盘ECU可以写入的场合，也可以实现转速的自动降速，即通过总线交互，由混凝土泵车上装CPU向底盘ECU发出降速信号，由底盘ECU向发动机发出降速信号来使发动机进入怠速状态。

4、判断是否符合正确档位规范怠速的步骤

在判断发动机处于怠速状态之后，即可以通过前述的判断发动机转速信号与车速信号之间是否符合一定的对应关系，来判断混凝土泵车底盘的档位是否处于唯一正确的档位。可以通过比较所述车速信号与所述泵车上装控制器所存储的标准档位速度信号来判断所述车速信号是否符合正确档位规范怠速。

如果档位挂错，则向操作人员发出报警信号，例如使报警指示灯闪烁，提示操作人员重新进行挂档，挂档后，继续进行判断发动机是否处于怠速状态的步骤。

5、判断挂档正确后使继电器KA1得电断开的步骤

在得到档位是正确档位的判断后，继电器KA1处于得电状态，连接在底盘ECU与车速传感器信号处理单元之间的常闭触点断开，切断底盘ECU与车速传感器信号处理单元之间的连接，因此，不论是第一实施例还是第二实施例，车速传感器与底盘ECU之间均处于断开状态，底盘ECU无法得到车速传感器上传的车速信号，因此总线上的车速信号为0，因此底盘的车速总线信号处于不可测状态；而此时，泵车上装CPU对发动机转速的控制端口处于有效状态，泵车上装CPU对底盘车速的控制信号生效，可以开始进行混凝土泵车的泵送作业。

混凝土泵车结束上装的泵送作业后，首先退档至空挡状态，再次按下泵车控制切换按键，泵车上装CPU控制继电器KA1与继电器KA2失电接通，底盘ECU和底盘仪表恢复与车速传感器之间的连接，底盘ECU再次取得车速传感器上传的车速信号，并可将车速信号上传至总线，泵车上装CPU对底盘车速的控制端口处于失效状态，底盘ECU对底盘车速的控制端口处于有效状态，混凝土泵车可以进入行驶状态。

上述的信号读取、判断及切换等控制可由泵车上装CPU的控制模块来完成，控制模块由写入泵车上装CPU的控制程序来实现，如图7所示，该控制模块包括相互连接的底盘仪表切换单元、读取单元、判断单元和底盘ECU切换单元所构成。底盘仪表切换单元，在收到泵车控制切换按键所触发的底盘仪表切换信号后，控制继电器KA2的得电与失电，从而断开或恢复底盘仪表与车速传感器之间的连接；读取单元用于读取底盘ECU上传至总线的发动机转速信号与车速信号，并传送至判断单元；判断单元对发动机是否处于怠速状态以及是否符合正确档位规范怠速进行判断，并将判断结果输出给切换单元；对于底盘ECU切换单元，在控制权由底盘ECU向泵车上装CPU切换的过程中，在收到判断单元发来的挂档正确的信号后，控制继电器KA1得电断开，而在由泵车上装CPU向底盘ECU切换的过程中，在收到泵车控制切换按键所触发的切换信号后，即控制继电器KA1失电。

如果底盘检测到车速信号时，上装的速度控制端口处于失效状态，这是汽车底盘普遍采用的一种避免行驶中速度失控出现意外或危险的一种安全策略。本发明实施例的档位检测控制方法与档位检测控制装置，通过继电器KA1的设置，与上述的安全机制完全兼容，因此有效的保证了混凝土泵车行驶及泵送作业的安全性。

本发明的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种档位检测控制装置，用于混凝土泵车底盘变速箱的档位检测与泵车控制，其特征在于，所述档位检测控制装置包括：

第一开关，连接于所述混凝土泵车的底盘电子控制单元与车速传感器之间；

第二开关，连接于所述混凝土泵车的底盘仪表与所述车速传感器所连接的车速传感器信号处理单元之间；

泵车上装控制器，所述第一开关与所述第二开关的控制端均与泵车上装控制器相连，同时所述泵车上装控制器与所述底盘电子控制单元通过总线连接与交互，所述泵车上装控制器读取由所述底盘电子控制单元上传至所述总线的发动机转速信号与车速信号，在上装控制按键按下后，控制所述第二开关关断，并根据所述发动机转速信号与车速信号判断所述底盘变速箱处于正确档位时，控制所述第一开关关断。

2.如权利要求1所述的档位检测控制装置，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关均为继电器。

3.如权利要求2所述的档位检测控制装置，其特征在于，所述总线为CAN控制总线。

4.如权利要求3所述的档位检测控制装置，其特征在于，所述第一开关设置于所述车速传感器信号处理单元与所述底盘电子控制单元之间。

5.如权利要求3所述的档位检测控制装置，其特征在于，所述第一开关设置于所述车速传感器与所述车速传感器所连接的车速传感器信号处理单元之间。

6.一种混凝土泵车，其特征在于，该混凝土泵车具有权利要求1-5任一所述的档位检测控制装置。

7.一种权利要求6所述的混凝土泵车的档位检测控制方法，用于所述混凝土泵车的底盘变速箱的档位检测与泵车控制，其特征在于，所述档位检测控制方法包括步骤：

步骤1：读取所述底盘电子控制单元上传至所述总线的发动机转速信号与车速信号，在上装控制按键按下后，控制所述第二开关关断；

步骤2：挂档，并根据所述发动机转速信号与车速信号判断所述底盘变速箱是否处于正确档位；

步骤3：经步骤2判断发动机处于正确档位时，控制所述第一开关关断。

8.如权利要求7所述的档位检测控制方法，其特征在于，所述步骤2通过先后判断所述发动机是否处于怠速状态的步骤和判断车速信号是否符合正确档位规范怠速的步骤来检测是否处于正确档位。

9.如权利要求8所述的档位检测控制方法，其特征在于，所述步骤2判断发动机非处于正确档位时，发出报警信号，重新进行所述挂档操作。

10.如权利要求8所述的档位检测控制方法，其特征在于，在判断车速信号是否符合正确档位规范怠速的步骤中，通过比较所述车速信号与所述泵车上装控制器所存储的标准档位速度信号来判断所述车速信号是否符合正确档位规范怠速。

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