CN112406532A - 一种取力器控制方法和电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种取力器控制方法和电动汽车，属于电动汽车技术领域。该方法包括：获取整车ready信号、电机转速、变速箱输出转速和取力器开关信号；当所述整车ready信号有效、所述电机转速小于第一设定转速、所述变速箱输出转速小于第二设定转速且所述取力器开关信号有效时，控制取力器与电机啮合。由于取力器与电机啮合通过取力器与变速箱的中间轴啮合来实现，又由于电机的输出轴与变速箱的中间轴始终啮合，那么当控制电机转速不为0时，变速箱的中间轴会处于运动状态，与电机转速为0时变速箱的中间轴处于静止状态相比，取力器与变速箱的中间轴啮合会更容易，即取力器与电机啮合更容易，从而增加了取力器与电机成功啮合的几率，使取力器能够正常工作。

Description

一种取力器控制方法和电动汽车
技术领域
本发明涉及一种取力器控制方法和电动汽车，属于电动汽车技术领域。
背景技术
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，多在变速箱上安装取力器，通过启用取力器为上装设备提供动力。纯电动专用车电机的输出轴始终与变速箱的中间轴啮合，需要使用取力器时，将取力器与变速箱的中间轴啮合，从而实现取力器与电机啮合，这样电机工作时，取力器就能从电机取力，进而为上装设备提供动力。
目前车辆静止状态下的取力器控制方法，通常是在电机转速为0时控制取力器与电机啮合，但是在实际运用中，电机转速为0时会出现取力器与电机啮合不上的情况，导致取力器无法工作；另外，目前车辆静止状态下的取力器控制方法，仅能实现取力器输出固定转速，而在一些需要取力器输出转速可调，甚至需要取力器输出最大转速(即极限转速)的特殊场合(例如需要对取力器性能进行测试的场合)，目前的取力器控制方法无法适用。
发明内容
本发明的目的是提供一种取力器控制方法和电动汽车，用以解决利用目前的取力器控制方法控制取力器与电机啮合时，会出现取力器与电机啮合不上，导致取力器无法工作的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种取力器控制方法，该方法包括以下步骤：
获取整车ready信号、电机转速、变速箱输出转速和取力器开关信号；
当所述整车ready信号有效、所述电机转速小于第一设定转速、所述变速箱输出转速小于第二设定转速且所述取力器开关信号有效时，控制取力器与电机啮合。
本发明还提供了一种电动汽车，包括车辆本体和取力器控制装置，所述取力器控制装置包括处理器和存储器，所述处理器用于运行存储在所述存储器中的程序指令以实现以上取力器控制方法。
本发明的有益效果是：在整车ready信号有效、取力器开关信号有效、电机转速小于第一设定转速且变速箱输出转速小于第二设定转速时，控制取力器与电机啮合，由于取力器与电机啮合通过取力器与变速箱的中间轴啮合来实现，又由于电机的输出轴与变速箱的中间轴始终啮合，那么当控制电机转速不为0时，变速箱的中间轴会处于运动状态，与电机转速为0时变速箱的中间轴处于静止状态相比，变速箱的中间轴处于运动状态下取力器与变速箱的中间轴啮合会更容易，即取力器与电机啮合更容易，从而有效增加了取力器与电机成功啮合的几率，由于取力器与电机啮合不上的几率得到降低，进一步保障了取力器能够正常工作。
进一步地，在上述取力器控制方法和电动汽车中，取力器与电机啮合后，当所述整车ready信号无效或所述取力器开关信号无效时，控制取力器与电机断开连接。
进一步地，在上述取力器控制方法和电动汽车中，所述第一设定转速r1满足：0<r1≤10，所述第二设定转速r2满足：0<r2≤10。
将第二设定转速r2设置为0<r2≤10，保证了变速箱有小转速时取力器也能正常啮合。
进一步地，在上述取力器控制方法和电动汽车中，取力器与电机啮合后，采集车辆当前档位和加速踏板开度；
在车辆当前档位为空档且加速踏板开度大于0％时，根据加速踏板开度控制电机输出相应转速，从而控制取力器。
为了实现取力器输出转速在其正常工作转速和极限转速之间可控可调，进一步地，在上述取力器控制方法和电动汽车中，所述根据加速踏板开度控制电机输出相应转速的步骤如下：
计算加速踏板开度与允许最大转速的乘积，当所述乘积大于转速阈值且小于允许最大转速时，控制电机输出转速为所述乘积；所述允许最大转速是取力器的极限转速对应的电机转速，所述转速阈值是取力器的正常工作转速对应的电机转速。
为了实现取力器固定输出其正常工作转速，进一步地，在上述取力器控制方法和电动汽车中，当所述乘积小于转速阈值时，控制电机输出转速为所述转速阈值。
为了保证取力器输出转速始终不超过其极限转速，进一步地，在上述取力器控制方法和电动汽车中，当所述乘积大于允许最大转速时，控制电机输出转速为所述允许最大转速。
为了实现车辆行走状态下取力器转速的控制，保证取力器输出转速始终不超过其极限转速，进一步地，在上述取力器控制方法和电动汽车中，取力器与电机啮合后，采集车辆当前档位，判断车辆当前档位是否为前进档；
在车辆当前档位为前进档时，通过控制电机转矩使电机的输出转速不大于允许最大转速，从而控制与电机啮合的取力器的输出转速不大于极限转速，所述允许最大转速是取力器的极限转速对应的电机转速。
进一步地，在上述取力器控制方法和电动汽车中，取力器与电机啮合后，采集车辆当前档位，判断车辆当前档位是否为倒档；
在车辆当前档位为倒档时，控制取力器与电机断开连接。
附图说明
图1是本发明方法实施例中取力器控制方法的流程图；
图2是本发明电动汽车实施例中取力器控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
方法实施例：
本实施例的取力器控制方法如图1所示，通过获取整车ready信号、电机转速、变速箱输出转速和取力器开关信号；在整车ready信号有效、电机转速小于第一设定转速、变速箱输出转速小于第二设定转速且取力器开关信号有效时，控制取力器与电机啮合；取力器与电机啮合后，在整车ready信号无效或取力器开关信号无效时，控制取力器与电机断开连接。其中，整车ready信号的获取和整车ready信号是否有效的判断可由整车控制器实现，当整车无严重故障且已完成上高压，可满足车辆正常行驶时，整车ready信号有效。
其中，第一设定转速r1满足：0<r1≤10，第二设定转速r2满足：0<r2≤10。其中，将第二设定转速r2设置为0<r2≤10，保证了变速箱有小转速时取力器也能正常啮合。
该方法在整车ready信号有效、取力器开关信号有效、电机转速小于第一设定转速且变速箱输出转速小于第二设定转速时，控制取力器与电机啮合，由于取力器与电机啮合通过取力器与变速箱的中间轴啮合来实现，又由于电机的输出轴与变速箱的中间轴始终啮合，那么当控制电机转速不为0时，变速箱的中间轴会处于运动状态，与电机转速为0时变速箱的中间轴处于静止状态相比，变速箱的中间轴处于运动状态下取力器与变速箱的中间轴啮合会更容易，即取力器与电机啮合更容易，从而有效增加了取力器与电机成功啮合的几率，由于取力器与电机啮合不上的几率得到降低，进一步保障了取力器能够正常工作。
在取力器与电机成功啮合的状态下，采集车辆当前档位和加速踏板开度，在车辆当前档位为空档且加速踏板开度大于0％时，根据加速踏板开度控制电机输出相应转速，从而控制取力器，使与电机啮合的取力器输出不同转速。
本实施例中，根据加速踏板开度控制电机输出相应转速的具体过程如下：
计算加速踏板开度与允许最大转速的乘积(即计算转速)：计算转速＝允许最大转速×加速踏板开度；
当计算转速大于转速阈值且小于允许最大转速时，控制电机输出转速为计算转速；当计算转速小于转速阈值时，控制电机输出转速为转速阈值；当计算转速大于允许最大转速时，控制电机输出转速为允许最大转速。
其中，允许最大转速是取力器的极限转速对应的电机转速(取力器的极限转速指取力器所能输出的最大转速)，转速阈值是取力器的正常工作转速对应的电机转速(取力器的正常工作转速根据实际需要设置，正常工作转速<极限转速)。
当加速踏板开度使计算转速大于转速阈值且小于允许最大转速时，电机的输出转速随加速踏板开度的增大而增大，其变化范围为：转速阈值<电机的输出转速<允许最大转速，又由于取力器的输出转速＝传动比(一般为1.138)×电机的输出转速，那么取力器的输出转速也随加速踏板开度的增大而增大，其变化范围为：正常工作转速<取力器的输出转速<极限转速，即实现了取力器输出转速在其正常工作转速和极限转速之间可控可调；
当加速踏板开度使计算转速小于转速阈值时，电机的输出转速保持转速阈值不变，则取力器的输出转速保持正常工作转速不变，即实现了取力器固定输出其正常工作转速；
当加速踏板开度使计算转速大于允许最大转速时，电机的输出转速保持允许最大转速不变，则取力器的输出转速保持极限转速不变，即实现了取力器输出转速始终不超过其极限转速，能够避免变速箱被烧坏，延长变速箱使用寿命。
综上所述，该方法实现了车辆空档状态下(即车辆静止状态下)，取力器输出转速的可控可调。
在取力器与电机成功啮合的状态下，采集车辆当前档位并对车辆当前档位进行判断，在车辆当前档位是倒档时，控制取力器与电机断开连接；在车辆当前档位是前进档时，通过控制电机转矩使电机的输出转速不大于允许最大转速，从而控制与电机啮合的取力器的输出转速不大于极限转速，不会损坏变速箱。
因此，该方法还实现了车辆前进档状态下(即车辆行驶状态下)，取力器输出转速的控制，能够适用于需要在前进档下使用取力器的场景。
电动汽车实施例：
本实施例提供了一种电动汽车，包括车辆本体和取力器控制装置，在实际运用中，取力器控制装置的具体实现形式可以如图2所示，此时取力器控制装置包括：整车控制器(VCU)、电机控制器(MCU)、加速踏板位置传感器和档位传感器。其中，加速踏板位置传感器连接整车控制器，用于安装在加速踏板上以获取加速踏板开度，并将其传送给整车控制器；档位传感器通过CAN总线连接整车控制器，用于安装在变速箱上以获取车辆当前档位，并将其传送给整车控制器；整车控制器和电机控制器通过CAN总线通讯连接。
本实施例中的取力器控制装置能够实现方法实施例中的取力器控制方法，具体如下：
整车控制器用于获取整车ready信号、取力器开关信号、电机转速和变速箱输出转速，并在整车ready信号有效、电机转速小于第一设定转速、变速箱输出转速小于第二设定转速且取力器开关信号有效时，控制取力器与电机啮合；还用于在取力器与电机啮合后，在整车ready信号无效或取力器开关信号无效时，控制取力器与电机断开连接。其中，第一设定转速r1满足：0<r1≤10，第二设定转速r2满足：0<r2≤10。
整车控制器还用于在取力器与电机啮合后，采集车辆当前档位和加速踏板开度，在车辆当前档位为空档且加速踏板开度大于0％时，根据加速踏板开度生成电机转速控制信号；电机控制器用于根据接收到的电机转速控制信号，控制电机输出相应转速，从而控制取力器，使与电机啮合的取力器输出不同转速。
其中，根据加速踏板开度生成电机转速控制信号的具体过程如下：
计算加速踏板开度与允许最大转速的乘积(即计算转速)：计算转速＝允许最大转速×加速踏板开度；
当计算转速大于转速阈值且小于允许最大转速时，生成电机转速第一控制信号，用于控制电机输出转速为计算转速；当计算转速小于转速阈值时，生成电机转速第二控制信号，用于控制电机输出转速为转速阈值；当计算转速大于允许最大转速时，生成电机转速第三控制信号，用于控制电机输出转速为允许最大转速。
其中，允许最大转速是取力器的极限转速对应的电机转速(取力器的极限转速指取力器所能输出的最大转速)，转速阈值是取力器的正常工作转速对应的电机转速(取力器的正常工作转速根据实际需要设置，正常工作转速<极限转速)。
整车控制器还用于在取力器与电机啮合后，采集车辆当前档位并对车辆当前档位进行判断，在车辆当前档位是倒档时，控制取力器与电机断开连接。
整车控制器还用于在取力器与电机啮合后，采集车辆当前档位并对车辆当前档位进行判断，在车辆当前档位是前进档时，生成电机转矩控制信号；电机控制器还用于根据接收到的电机转矩控制信号，控制电机转矩使电机的输出转速不大于允许最大转速，从而控制与电机啮合的取力器的输出转速不大于极限转速。
作为其他实施方式，取力器控制装置的具体实现形式不局限于本实施例中的形式，只要其包括处理器和存储器，处理器能够运行存储在存储器中的程序指令以实现方法实施例中的取力器控制方法即可。

Claims (10)

1.一种取力器控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
获取整车ready信号、电机转速、变速箱输出转速和取力器开关信号；
当所述整车ready信号有效、所述电机转速小于第一设定转速、所述变速箱输出转速小于第二设定转速且所述取力器开关信号有效时，控制取力器与电机啮合。
2.根据权利要求1所述的取力器控制方法，其特征在于，取力器与电机啮合后，当所述整车ready信号无效或所述取力器开关信号无效时，控制取力器与电机断开连接。
3.根据权利要求1所述的取力器控制方法，其特征在于，所述第一设定转速r1满足：0<r1≤10，所述第二设定转速r2满足：0<r2≤10。
4.根据权利要求1所述的取力器控制方法，其特征在于，取力器与电机啮合后，采集车辆当前档位和加速踏板开度；
在车辆当前档位为空档且加速踏板开度大于0％时，根据加速踏板开度控制电机输出相应转速，从而控制取力器。
5.根据权利要求4所述的取力器控制方法，其特征在于，所述根据加速踏板开度控制电机输出相应转速的步骤如下：
计算加速踏板开度与允许最大转速的乘积，当所述乘积大于转速阈值且小于允许最大转速时，控制电机输出转速为所述乘积；所述允许最大转速是取力器的极限转速对应的电机转速，所述转速阈值是取力器的正常工作转速对应的电机转速。
6.根据权利要求5所述的取力器控制方法，其特征在于，当所述乘积小于转速阈值时，控制电机输出转速为所述转速阈值。
7.根据权利要求6所述的取力器控制方法，其特征在于，当所述乘积大于允许最大转速时，控制电机输出转速为所述允许最大转速。
8.根据权利要求1所述的取力器控制方法，其特征在于，取力器与电机啮合后，采集车辆当前档位，判断车辆当前档位是否为前进档；
在车辆当前档位为前进档时，通过控制电机转矩使电机的输出转速不大于允许最大转速，从而控制与电机啮合的取力器的输出转速不大于极限转速，所述允许最大转速是取力器的极限转速对应的电机转速。
9.根据权利要求1所述的取力器控制方法，其特征在于，取力器与电机啮合后，采集车辆当前档位，判断车辆当前档位是否为倒档；
在车辆当前档位为倒档时，控制取力器与电机断开连接。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括车辆本体和取力器控制装置，所述取力器控制装置包括处理器和存储器，所述处理器用于运行存储在所述存储器中的程序指令以实现权利要求1-9任一项所述的取力器控制方法。
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