CN109249851A

CN109249851A - 一种拓展舱控制系统及其防夹控制方法

Info

Publication number: CN109249851A
Application number: CN201710575644.7A
Authority: CN
Inventors: 贾天阳; 张国权; 崔兴举
Original assignee: Zhengzhou Yutong Bus Co Ltd
Current assignee: Zhengzhou Yutong Bus Co Ltd
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2019-01-22

Abstract

本发明涉及一种拓展舱控制系统及其防夹控制方法，通过检测拓展舱在运行时的阻力差值是否大于等于设定的防夹力阈值，当运行时的阻力差值超过防夹力阈值时，则判断为需要防夹，进行防夹处理。本发明的防夹方法对环境温度变化、老化、变形等因素有适应能力，不容易出现误防夹或者不防夹的问题，产品可靠性强。

Description

一种拓展舱控制系统及其防夹控制方法

技术领域

本发明涉及专用车辆领域，特别是一种拓展舱控制系统及其防夹控制方法。

背景技术

目前房车发展正处于迅速增长阶段，但由于车辆空间有限，行业中通用做法是在房车的左侧和后侧增加电动拓展舱，业内统称“双拓展”房车。而实际在展开和收回时，会出现车内部和外部夹伤人或者物的情况，存在安全隐患。

现有产品的实现方案主要包括：

基于电流检测的防夹控制器的防夹方案，在拓展机构运行过程中检测电机电流，如果电流超过一定范围，则认为防夹，这对拓展舱机械结构要求较高，而体积大的拓展机构的精度是很难保证的，结果就会出现误防夹导致展开和收回不能到位。

基于检测电机堵转的防夹方案，实际也是依靠基于电流检测方式实现，在拓展舱控制器出厂前标定的堵转值，如果在运行过程中拓展舱堵转电流超过标定值，则认为防夹，这种方案对MCU和电机在长时间的工作导致电机过热害，缩短电机寿命，而且存在一定的缺陷，防夹力过大，容易夹伤乘车人员，可靠性差。

现有技术中还包括基于转速检测判断防夹的方案，该方案容易积累误差，故障率较高。

综上所述，现有方案的防夹方案并不成熟，效果也不理想。更重要的原因在于，拓展舱展开/收回过程中，存在路面振动、电机温度变化、电源电压变化、设备老化以及速度变化等因素，这些因素都会对防夹产生影响，即使经过标定的参数阈值，在这些因素影响下也变的不再可靠，导致出现误防夹或者不防夹的问题，产品性能不可靠。

发明内容

本发明的目的是提供一种拓展舱控制系统及其防夹控制方法，用以解决电机温度变化、设备老化、变形等因素影响参数阈值，导致出现误防夹或者不防夹的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

拓展舱防夹控制方法，包括步骤如下：

在拓展舱展开/收回行程中，至少设有一个防夹区域；在拓展舱展开/收回到所述防夹区域时，获得阻力数据；记录相邻位置的阻力数据；计算相邻位置阻力变化；判断所述相邻位置阻力变化是否超过所述防夹区域对应的防夹力阈值，若超过，则进行防夹处理。

进一步的，所述防夹区域的范围小于所述拓展舱展开/收回行程；通过电机转速数据计算拓展舱当前的运行方向和拓展舱的位置，从而判断拓展舱是否在防夹区域。

进一步的，所述阻力数据是通过实时检测得到的电机转速数据后，通过下面的公式对所述电机转速数据转换得到：Fp＝(Sm-B)*C/D-Ff；Fp为阻力，Ff为摩擦力，B、C、D为电机相关常数。

进一步的，所述防夹处理的手段包括：控制电机沿与当前运动方向相反的方向转动到指定位置。

进一步的，在控制过程中，所述防夹力阈值根据实际阻力变化值和相应算法进行更新。

本发明的方案还包括：

一种拓展舱控制系统，包括控制单元和存储器，所述存储器中存储有用于控制单元执行以实现如下方法的指令：在拓展舱展开/收回行程中，至少设有一个防夹区域；在拓展舱展开/收回到所述防夹区域时，获得阻力数据；记录相邻位置的阻力数据；计算相邻位置阻力变化；判断所述相邻位置阻力变化是否超过所述防夹区域对应的防夹力阈值，若超过，则进行防夹处理。

本发明的有益效果是：本发明的防夹控制方法根据拓展舱运行过程中相邻位置的阻力(差值即防夹力)判断是否防夹，如果阻力差值大于等于防夹力阈值，判断进行防夹处理。通过相邻位置的阻力变化差，不是检测拓展舱绝对阻力，而拓展舱环境温度变化、老化、变形等虽然会引起拓展舱整体运行阻力变化，但在相邻位置的阻力变化是基本相同的，因此本发明的防夹方法对环境温度变化、老化、变形等因素有适应能力，不容易出现误防夹或者不防夹的问题，产品可靠性强。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2是控制结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，拓展舱防夹控制的方法包括：

在拓展舱展开/收回行程中，至少设有一个防夹区域；在拓展舱展开/收回到防夹区域时，获得阻力数据；

记录相邻位置的阻力数据；

计算相邻位置阻力变化；

判断所述相邻位置阻力变化是否超过所述防夹区域对应的防夹力阈值，若超过，则进行防夹处理。

本实施例中，防夹区域是整个拓展舱展开/收回行程。本实施例中，阻力数据是通过电机转速数据转化得到的，电机转速数据可以通过传感器采集获得，例如Hall传感器。采用的转化公式是：

Fm×C＝Ff+Fp (1)

其中：Fm——电机转动扭矩，

Ff——拓展舱运行过程中摩擦力，

Fp——拓展舱防夹力，

C——电机扭矩相关常数。

电机转速与电机扭矩可以用以下公式描述：

Sm＝Fm×D+B (2)

其中：Sm——电机转速，

Fm——电机扭矩，

B——电机转速相关常数，D也是电机相关系数。

从而得到：Fp＝(Sm-B)*C/D-Ff；Fp为阻力，Ff为摩擦力，B、C、D为电机相关常数，即阻力变化只与Sm、C、D有关，而C、D为电机相关系数，可以直接从电机参数获得或者通过试验获得。

拓展舱电机输出齿与机械传动机构是一个互锁的惯性系统，在拓展舱正常运行时阻力变化将反应到电机转速上。由防夹公式(1)和(2)可知，通过检测电机转速变化可以间接检测到拓展舱运行阻力变化，由此可以判断拓展舱是否防夹。

具体的，相邻位置的取值范围在ECU能分辨的最小单位到拓展舱最大行程之间。

具体的，防夹处理可以是使电机反转，或者停止运行。

具体的，防夹区域可以是整个拓展舱展开/收回行程，也可以是整个行程的一部分。具有是哪一部分，可以由设计人员根据情况进行设计。

相比于现有技术，上述方法能够提高对温度、老化、变形因素的适应能力，原因在于：拓展舱环境温度变化会引起拓展舱整体运行阻力变化，但温度变化在相邻位置的阻力变化程度基本相同，防夹算法检测是相邻位置的阻力变化差，不是检测拓展舱绝对阻力变化，因此防夹算法对环境温度变化引起的阻力变化有适应能力。同理，本实施例的方法对于对拓展舱老化，拓展舱变形，风阻引起的拓展舱阻力变化有适应能力。当上述阻力变化发生时，相邻位置阻力变化程度基本相同，因此对上述阻力变化有一定的适应能力。

下面给出一个具体例子，将上述方法应用到如同2所述的拓展舱控制系统，包括拓展舱电机，用于驱动电机的继电器，继电器与电机控制系统连接，继电器还用于控制电源与电机的通断，Hall传感器用于检测电机转速信号输入到ECU。下文中，电机转速信号也称Hall数据、Hall脉冲宽度信号。拓展舱电机包括两个，两电机分别处于拓展舱左右两侧，同步地驱动拓展舱的运动(关于同步控制技术不属于本发明探讨的范围，在此不再赘述)。

防夹方法应用于两个电机的系统时，单独对每个电机进行检测、判断，根据判断情况可以采用多种策略，一种比较安全的策略是：如果任一个电机出现阻力变化大于其防夹力阈值的情况，则控制两个电机同时停止运行或反转。

由于两个拓展舱电机的检测、判断过程相同，因此下面仅针对一个拓展舱电机进行具体说明：

ECU接收拓展舱Hall传感器检测的电机转速信号，计算拓展舱当前的运行方向和拓展舱的位置，判断拓展舱是否在防夹区域，如果拓展舱在防夹区域，则启用防夹功能，如果拓展舱不在防夹区域将不启动防夹功能；

当拓展舱在防夹区域，ECU进行防夹力计算，所述防夹力计算包括ECU检测拓展舱在运行时相邻位置的电机转速差值，将相邻位置的电机转速差值根据公式转换为阻力差值，阻力差值作为拓展舱在运行时的防夹力。

ECU将计算获得的阻力差值与设定的防夹力阈值进行比较，判断是否防夹。

ECU中的电机转速信号处理模块对电机转速信号进行处理，电机转速信号处理模块是指将电机转速信号进行数据变换处理的程序模块，将两路Hall脉冲宽度信号转换为速度数据、方向数据和电流数据(生成这三种数据的方法属于现有技术，因此在此不再详细介绍)，处理后的转速信号分为三路，第一路用于输入拓展舱位置处理模块，拓展舱位置处理模块根据电机转速信号处理模块的处理结果判断拓展舱的位置及方向，反馈至电机控制系统。第二路用于自适应防夹算法模块，第三路提供给历史数据模块进行保存，历史数据是一个先进先出数组，保存一段距离的Hall数据，最新一个数据保存在顶端，旧的数据顺序保存在下端。

历史数据模块存储的数据用于数据标定及学习模块，经过数据标定及学习模块可以更新防夹力阈值，提供给自适应防夹算法模块。

温度检测模块采集拓展舱电机环境中的温度数据提供给温度计算模块，温度计算模块提供给电机温度保护模块，电机温度保护模块根据温度值提供给电机控制系统过热保护或正常温度工作的信号。

电压检测模块用于检测电源电压，作为电机工作电压，由于电机工作电压与上述B、C、D等电机相关系数有关，因此，也提供给自适应算法模块。

自适应防夹算法模块通过比较防夹力阈值和防夹力的大小判断是否防夹，防夹力阈值来自于数据标定及学习模块，防夹力根据电机转速、电源电压计算得到；自适应防夹算法的输出提供给电机控制系统信号，控制电机的转动方向。

所谓标定及学习模块，在ECU学习或标定数据时将拓展舱阻力数据和标定数据写入EEPROM,在拓展舱运行时读取EEPROM数据参于拓展舱控制和防夹力计算，同时，按照一定规则(即自学习的算法)将EEPROM中存储的数据进行更新，以便下次判断时使用，使防夹力更加稳定。例如，一种自学习算法是：由于阻力变化值在车辆使用过程中也会发生变化，因此防夹力阈值也应当有所变化；可以每隔一段时间，就采用最近存储的阻力变化值，再加上一个增量值，做为新的防夹力阈值，以替换旧的防夹力阈值。

所谓防夹区域的对应的防夹力阈值，是指：防夹区域的位置，以及该防夹区域对应的防夹力阈值。一般来说，一个拓展舱需要一个防夹区域和一个防夹力阈值；根据需要，一个拓展舱也可以设计多个防夹区域，不同的防夹区域对应着不同或相同的防夹力阈值。

依据以上实施例为启示，所属领域技术人员完全能够在不偏离本发明的范围内，进行各种仍遵循本发明构思的变型和修改。

譬如：上述实施例中采用Hall器件来检测电机转速，本领域技术人员也可以改为其他直接测量或者间接计算乃至计算电机转速的设备。

再如，上述实施例中的防夹方法除了应用在拖挂房车、自行房车，还可以应用于专用车等各类带拓展舱机构的机动车辆。

因此本项发明的技术范围并不局限于上述实施例。

Claims

1.一种拓展舱防夹控制方法，其特征在于，包括步骤如下：

在拓展舱展开/收回行程中，至少设有一个防夹区域；在拓展舱展开/收回到所述防夹区域时，获得阻力数据；

记录相邻位置的阻力数据；

根据所述相邻位置的阻力数据计算相邻位置阻力变化；

2.根据权利要求1所述的拓展舱防夹控制方法，其特征在于，所述防夹区域的范围小于所述拓展舱展开/收回行程；通过电机转速数据计算拓展舱当前的运行方向和拓展舱的位置，从而判断拓展舱是否在防夹区域。

3.根据权利要求1所述的拓展舱防夹控制方法，其特征在于，所述阻力数据是通过实时检测得到的电机转速数据后，通过下面的公式对所述电机转速数据转换得到：

Fp＝(Sm-B)*C/D-Ff

Fp为阻力，Ff为摩擦力，B、C、D为电机相关常数。

4.根据权利要求1所述的拓展舱防夹控制方法，其特征在于，所述防夹处理的手段包括：控制电机沿与当前运动方向相反的方向转动到指定位置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的拓展舱防夹控制方法，其特征在于，在控制过程中，所述防夹力阈值根据实际阻力变化值和相应算法进行更新。

6.一种拓展舱控制系统，包括控制单元和存储器，其特征在于，所述存储器中存储有用于控制单元执行以实现如下方法的指令：

记录相邻位置的阻力数据；

根据所述相邻位置的阻力数据计算相邻位置阻力变化；

7.根据权利要求6所述的拓展舱控制系统，其特征在于，所述防夹区域的范围小于所述拓展舱展开/收回行程；通过电机转速数据计算拓展舱当前的运行方向和拓展舱的位置，从而判断拓展舱是否在防夹区域。

8.根据权利要求6所述的拓展舱控制系统，其特征在于，所述阻力数据是通过实时检测得到的电机转速数据后，通过下面的公式对所述电机转速数据转换得到：

Fp＝(Sm-B)*C/D-Ff

Fp为阻力，Ff为摩擦力，B、C、D为电机相关常数。

9.根据权利要求6所述的拓展舱控制系统，其特征在于，所述防夹处理的手段包括：控制电机沿与当前运动方向相反的方向转动到指定位置。

10.根据权利要求6-9任一项所述的拓展舱控制系统，其特征在于，在控制过程中，所述防夹力阈值根据实际阻力变化值和相应算法进行更新。