CN103754134A - 一种纯电动专用车取力器控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纯电动专用车取力器控制方法，包括以下步骤：1）根据取力器开关信号判断驾驶员控制意图；2）进行车辆运动状态判定；3）整车控制器检查变速箱挡位和手刹状态，如果此时变速箱处于空挡且手刹拉起，则控制驱动电机以预设的恒转速运行，电机扭矩通过取力器传递到上装设备，车辆开始在原地作业；4）作业完成后，断开取力器开关，整车控制器命令电机控制器关闭驱动电机；5）确认电机停止转动后，进行摘档，恢复行驶状态。本发明的有益效果为：通过引入电机实际转速信号、实际扭矩信号及车速信号完善了取力器控制功能，确保车辆只在静止条件下才能开启上装设备，消除了安全隐患，同时便于实现。

Description

一种纯电动专用车取力器控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车的控制技术领域，尤其涉及一种纯电动专用车取力器控制方法。

背景技术

为了加快新能源汽车产业发展，推进节能减排，促进大气污染治理，国家持续开展新能源汽车推广应用工作。其中的纯电动专用车，以高压动力电池作为唯一能源，靠电动机驱动车辆行驶，具备零排放、低噪音等优点，可在邮政、物流、环卫等领域广泛使用，越来越受到国家和企业的重视。纯电动专用车可分为无上装设备（如物流车）和有上装设备（如环卫车）两大类，在有上装设备的专用车中又分成要求上装设备在车辆静止时作业（如垃圾收集车）和要求在车辆行进间开展作业（如扫地车）两类。对于要求静止作业的纯电动专用车，考虑到开发、生产、后期维护等因素，当前多采用在变速箱上安装取力器，从驱动电机取力为上装设备提供动力这种方式，这类纯电动专用车只安装有一台驱动电机，行驶状态下驱动电机负责驱动车辆行驶，需要上装设备工作时，控制取力器与变速箱啮合，驱动上装作业部分。

在实际操作中，驾驶员有时会在车辆还没有完全停稳的情况下就起动上装设备，或者在上装设备还未关闭就驾驶车辆行驶，如果出现上述情况容易引起车辆内部传动部件的机械磨损与故障，同时对车辆周围人员也易带来安全隐患。为了避免上述问题，在现有技术方案中多是根据手刹信号和变速箱空挡信号控制取力器挂挡和驱动电机运行，有些会再引入加速踏板或制动踏板信号进行辅助判断。但在某些特殊情况，还是很难保证上装设备只在车辆静止时才被开启，例如垃圾收集车空载时在坡道上停车开始作业，手刹拉起但未完全拉紧，假设其它条件都已经满足，控制取力器挂挡，上装设备运行开始回收垃圾，随着垃圾的收集车重也不断增加，手刹制动力不足，车辆发生倒遛的同时上装设备始终工作，造成人员及车辆危险。

发明内容

本发明的目的是提供一种纯电动专用车取力器控制方法，在现有技术的基础上监测车辆运行状态与电机的实际工作状态，完善了取力器控制方法，可保证专用车辆作业时人员及车辆安全，有效解决现有技术存在的上述问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种纯电动专用车取力器控制方法，包括以下步骤：

1）根据取力器开关信号判断驾驶员控制意图；

2）进行车辆运动状态判定，如果车辆静止，则命令电机控制器关闭电机，待电机完全停稳后控制取力器换挡机构为取力器挂挡；

3）整车控制器检查变速箱挡位和手刹状态，如果此时变速箱处于空挡且手刹拉起，则控制驱动电机以预设的恒转速运行，电机扭矩通过取力器传递到上装设备，车辆开始在原地作业；

4）作业完成后，驾驶员断开取力器开关，整车控制器命令电机控制器关闭驱动电机； 

5）确认电机停止转动后，控制取力器换挡机构完成摘档动作，取力器齿轮与变速箱齿轮脱开，恢复行驶状态。

进一步的，步骤2）中，如果车辆为非静止状态，认为驾驶员是在车辆行驶过程中按下的取力器开关，判定为操作失误，通过仪表进行声光报警，提示驾驶员。

进一步的，步骤3）中，取力器完成挂挡后，整车控制器如果在预设时间内如果没有同时收到变速箱的空挡信号和手刹信号，则判定不满足取力器工作条件，通过仪表进行声光报警，提示驾驶员；步骤3）中，上装进行作业时，整车控制器命令电机使用转速控制模式，以预设的恒定转速工作；步骤3）中，上装设备进行作业时，整车控制器持续监测取力器开关信号、车速信号、空挡信号以及手刹信号，如果驾驶员主动断开取力器开关，整车控制器收到开关信号后，判定为正常操作，开始执行摘挡流程；如果在未关闭取力器开关的情况下，整车控制器监测到车辆发生移动、变速箱离开空挡位置或手刹松开中的任一种情况出现，判定为状态异常，通过仪表进行声光报警提示驾驶员并执行摘挡流程。

进一步的，步骤5）中，整车控制器先命令电机控制器关闭电机，随后依据电机控制器报送的电机实际扭矩和实际转速判定电机状态，如果关闭电机后，超过预设时间后电机仍然旋转或有扭矩输出，判定系统异常，通过仪表进行声光报警提示驾驶员。

本发明的有益效果为：通过引入电机实际转速信号、实际扭矩信号及车速信号完善了取力器控制功能，确保车辆只在静止条件下才能开启上装设备，消除了安全隐患，同时便于实现。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述纯电动专用车取力器控制方法的控制流程图；

图2是本发明实施例所述纯电动专用车取力器控制方法的取力器电气原理图。

图中：

1、手刹；2、取力器开关； 3、取力器换挡机构；4、取力器；5、变速箱；6、仪表；7、整车控制器；8、电机控制器；9、驱动电机。

具体实施方式

如图1-2所示，本发明实施例所述的纯电动专用车取力器控制方法，包括以下步骤：

1）根据取力器开关2信号判断驾驶员控制意图。如果取力器开关2为断开状态，判定驾驶员主观不需要上装设备运行，停止后续的取力器4控制判断；如果取力器开关2为闭合状态，判定驾驶员需要开启上装设备，继续判断其他条件是否满足。

2）车辆运动状态判定。根据车速信号判断车辆当前是否静止，正确操作要求车辆在静止时再闭合取力器开关2，满足本要求则进行后续判断；如不满足，即车辆在行驶过程中整车控制器7监测到取力器开关2变成了闭合状态，判定为驾驶员误操作，通过仪表6进行报警，同时结束取力器控制方法后续步骤。

3）取力器4挂挡。取力器4在挂挡前，要求变速箱5的输入轴静止，这样可以减小挂挡冲击保护车辆机械传动部件。整车控制器7命令电机控制器8关闭驱动电机9，电机关闭后不再输出扭矩也不进行能量回收，驱动电机9处于自由旋转状态。电机关闭后，整车控制器7根据收到的电机实际转速与实际扭矩判断电机是否停稳且没有扭矩输出，之后控制取力器4挂挡；如果关闭电机后，超过预设时间电机仍在旋转或电机有实际扭矩输出，则通过仪表6报警提示驾驶员并结束判断流程。

4）开启上装设备。取力器4完成挂挡后，如果变速箱5处于空挡且手刹1被拉起，判定满足上装设备的工作条件，整车控制器7命令驱动电机9进入转速控制模式，以恒定转速运行，驱动上装设备工作，同时仪表6点亮上装设备工作指示灯；如果挂挡后，整车控制器7没有收到空挡信号或者手刹1信号，判定不满足上装开启条件，通过仪表6报警提示驾驶员并结束取力器4控制流程。

5）停止上装设备。正确操作流程为车辆完成作业后，驾驶员断开取力器开关2，整车控制器7收到信号后命令关闭驱动电机9；如果在上装设备运行过程中，整车控制器7监测到有车速信号（车辆发生移动）、变速箱5离开空挡位置（驾驶员有行驶意图）或手刹1被松开（驾驶员有行驶意图）中的任一种情况出现，判定处于异常情况，有可能发生危险，通过仪表6报警提示驾驶员，同时关闭驱动电机9。

6）取力器4摘挡。与取力器4挂挡控制类似，摘挡前也要根据驱动电机9实际转速和实际扭矩信号确认驱动电机9已经停稳并且无扭矩输出，之后整车控制器7发出摘挡信号，控制取力器4完成摘挡，车辆可正常行驶。如果关闭电机后，超过预设时间电机仍在旋转或有扭矩输出，判定为系统异常，通过仪表6报警提示驾驶员。

所述纯电动专用车具有下列特征: 车辆采用纯电驱动方式，动力系统中只安装一台驱动电机9作为动力源；行驶状态下，驱动电机9输出扭矩经过变速箱5、驱动轴、驱动桥传递到车轮，驱动车辆行驶；上装作业状态下，驱动电机9输出扭矩经过变速箱5、取力器4传递到上装设备；并且要求车辆必须在静止时才能开启上装设备进行作业；取力器开关2为翘板开关，有闭合和断开两种状态，安装在驾驶室内供驾驶员操作，当希望上装设备工作时，应使取力器开关2为闭合状态；当希望停止上装设备运行时，应使开关为闭合状态；取力器开关2信号通过硬线连接至整车控制器7；取力器换挡机构3的动作受整车控制器7的取力器挂挡信号控制。挂挡信号为数字控制信号，它能控制换挡机构中的气动回路完成取力器4的挂挡/摘挡动作；变速箱5通过硬线将空挡信号传递到整车控制器7；仪表6负责采集车速信号并发送给整车控制器7，同时接收整车控制器7发送的取力器4工作状态信号和报警信号；仪表6与整车控制器7之间使用CAN网络进行通信；电机控制器8直接控制驱动电机9，并与整车控制器7通过CAN网络进行通信；驱动电机9具有转速控制模式和扭矩控制模式；

下述内容为本发明的一个应用实例，目的在于使本领域人员更好的理解本发明内容，但本发明内容并不局限于下述实例：

在一款纯电动垃圾收集车上，为实现所述控制方法整车控制器7需要接收的信号有：取力器开关2信号、车速信号、变速箱5空挡信号、驱动电机9实际转速信号、驱动电机9实际扭矩信号；整车控制器7发出的控制信号包括:取力器4控制信号（控制取力器4的挂挡与摘档）、取力器4状态信号（用于仪表6显示与报警）、驱动电机9模式控制信号，驱动电机9目标转速信号与驱动电机9目标扭矩信号。

如图2所示，上述取力器开关2信号由取力器开关2通过硬线连接至整车控制器7；上述车速信号由仪表6提通过CAN总线发送给整车控制器7；上述变速箱5空挡信号由安装在变速箱5上的挡位传感器采集，经硬线连接至整车控制器7；上述驱动电机9实际转速信号和实际扭矩信号由电机控制器8通过CAN线发送至整车控制器7；上述的取力4控制信号由整车控制器7发出，控制换挡机构完成取力器4的挂挡/摘挡动作；上述的驱动电机9模式控制信号、目标转速信号与目标扭矩信号由整车控制器7实时计算得出，并发送到电机控制器8。驱动电机9的开启/关闭、工作模式、输出扭矩等直接受电机控制器8控制。

下面按照图1所示的具体步骤，对所述控制方法按不同情况加以说明：

具体实施例1：正确操作。 

步骤S1，驾驶车辆到达作业地点准备收集垃圾，车辆停稳后，变速箱5挂空挡，拉起手刹1，闭合取力器开关2；

步骤S2，已经车辆静止，条件满足执行下一步骤；

步骤S3，命令电机控制器8关闭驱动电机9；

步骤S4，本实例中的车辆装配了手动变速箱5和离合器。如果在制动时，驾驶员踩下了离合器踏板，车辆停稳后，由于电机惯性还会在短时间内继续空转，当实际电机转速小于5rpm时，判定电机已经停稳，执行下一步；

步骤S6，整车控制器7控制取力器换挡机构3为取力器4挂挡；

步骤S7，因为停车时已经换人空挡且拉起手刹1，条件满足允许开启上装设备；

步骤S8，控制驱动电机9以400rpm恒转速运行，同时点亮仪表6上的指示灯；

步骤S9，垃圾收集完毕，驾驶员断开取力器开关2；

步骤S12，命令电机控制器8关闭驱动电机9；

步骤S13，电机停稳后，执行下一步骤；

步骤S14，整车控制器7控制取力器换挡机构3为取力器4摘挡，车辆可行驶到下一作业点；

具体实施例2： 驾驶员提前闭合取力器开关2。

步骤S1，驾驶车辆到达作业地点前，驾驶员提前闭合了取力器开关2；

步骤S2，整车控制器7检测到有车速，判定为误操作，不响应驾驶员请求，结束判断流程；

具体实施例3：在坡道上停车作业，手刹1未拉紧。

步骤S1至S7与实例1相同。

步骤S8，垃圾收集过程中，车辆重量逐渐增加；

步骤S9，取力器开关2始终闭合；

步骤S10，车辆因为自重增加，手刹1制动力不足出现倒溜。整车控制器7收到仪表6发出的车速信号超过1km/h后，判定取力器4工作条件不满足；

步骤S11，整车控制器7命令组合仪表6发出声光报警；

步骤S12，命令电机控制器8关闭驱动电机9；

步骤S13，电机停稳后，执行下一步骤；

步骤S14，整车控制器7控制取力器换挡机构3为取力器4摘挡。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种纯电动专用车取力器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）根据取力器开关信号判断驾驶员控制意图；

2）进行车辆运动状态判定，如果车辆静止，则命令电机控制器关闭电机，待电机完全停稳后控制取力器换挡机构，为取力器挂挡；

3）整车控制器检查变速箱挡位和手刹状态，如果此时变速箱处于空挡且手刹拉起，则控制驱动电机以预设的恒转速运行，电机扭矩通过取力器传递到上装设备，车辆开始在原地作业；如果整车控制器在预设时间内没有同时收到变速箱的空挡信号和手刹信号，则判定不满足取力器工作条件，通过仪表进行声光报警，提示驾驶员；

4）作业完成后，驾驶员断开取力器开关，整车控制器命令电机控制器关闭驱动电机；以及

5）确认电机停止转动后，控制取力器换挡机构完成摘档动作，取力器齿轮与变速箱齿轮脱开，恢复行驶状态。

2.根据权利要求1所述的纯电动专用车取力器控制方法，其特征在于：步骤2）中，如果车辆为非静止状态，则认为驾驶员是在车辆行驶过程中按下的取力器开关，判定为操作失误，通过仪表进行声光报警，提示驾驶员。

3.根据权利要求1所述的纯电动专用车取力器控制方法，其特征在于：步骤3）中，上装设备进行作业时，整车控制器命令电机使用转速控制模式，以预设的恒定转速工作。

4.根据权利要求1所述的纯电动专用车取力器控制方法，其特征在于：步骤3）中，上装设备进行作业时，整车控制器持续监测取力器开关信号、车速信号、空挡信号以及手刹信号，如果驾驶员主动断开取力器开关，整车控制器收到开关信号后，判定为正常操作，开始执行摘挡流程。

5.根据权利要求4所述的纯电动专用车取力器控制方法，其特征在于：如果在未关闭取力器开关的情况下，整车控制器监测到车辆发生移动、变速箱离开空挡位置或手刹松开中的任一种情况出现，判定为状态异常，通过仪表进行声光报警提示驾驶员，并执行摘挡流程。

6.根据权利要求1所述的纯电动专用车取力器控制方法，其特征在于：步骤5）中，整车控制器先命令电机控制器关闭电机，随后依据电机控制器报送的电机实际扭矩和实际转速判定电机状态。

7.根据权利要求6所述的纯电动专用车取力器控制方法，其特征在于：如果关闭电机后，超过预设时间后电机仍然旋转或有扭矩输出，判定系统异常，通过仪表进行声光报警提示驾驶员。

Images