发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种氢能汽车拖车挂挡系统,还提供一种氢能汽车拖车挂挡系统的控制方法。通过减速器的齿轮与车轴的脱离,使得轮边的转速无法通过减速器齿轮传递给电机,在拖车时实现电机零转速,彻底消除了反向电动势带来的不利影响,保证了拖车时电驱动系统的安全及高压储能系统的安全。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种氢能汽车拖车挂挡系统的控制方法,包括:识别工况场景,根据工况场景判断进入或退出脱开工况;
判断为进入脱开工况时,开启拖车模式;
判断为退出脱开工况时,关闭拖车模式。
优选的是,识别工况场景的具体方法为:通过整车控制器获取档位开关的状态信息、制动踏板的状态信息、电机的转速信息,再判断进入或退出脱开工况;
其中,整车控制器通过硬线采集档位开关的状态信息、制动踏板的状态信息;
整车控制器从CAN通讯网络中获取电机的转速信息;
电机的转速信息由电机控制器发送至CAN通讯网络。
优选的是,整车控制器判断为进入脱开工况的条件包括:档位开关状态为N档、制动踏板为踩下状态且持续第一预设时间及以上、电机转速低于第一预设转速;
或者HMI系统中显示拖车模式为开启,且电机转速低于第一预设转速;
其中,整车控制器从CAN通讯网络中获取拖车模式为开启或关闭的状态信息,拖车模式开启或关闭的状态信息由HMI系统将发送至CAN通讯网络。
优选的是,判断为进入脱开工况时,开启拖车模式;
具体为:整车控制器发送脱开请求信号至电机控制器,电机控制器控制脱开机构执行同步器脱开减速器齿轮的动作;
同时电机控制器发送脱开机构的状态信息至整车控制器,当整车控制器获取到脱开机构为已脱开的状态信息时,整车控制器发送拖车模式启动信号至HMI系统,HMI系统显示开启拖车模式。
优选的是,整车控制器发送脱开请求信号至电机控制器超过第二预设时间后脱开机构仍未完成脱开操作,则整车控制器停止发送脱开请求信号,整车控制器发送脱开失败信号至HMI系统,HMI系统显示进入拖车模式失败;
若连续超过三次失败,HMI系统显示拖车模式故障。
优选的是,所述脱开机构为可伸缩的气缸结构;
开启拖车模式时,脱开机构收缩,减速器齿轮与同步器之间脱离,从而使减速器齿轮与车轴之间脱离;
关闭拖车模式时,脱开机构伸出,减速器齿轮与同步器之间结合,从而使减速器齿轮与车轴之间结合;
其中,所述同步器为圆盘状结构,所述同步器固定在所述脱开机构的末端,所述同步器固定在所述车轴的末端。
优选的是,整车控制器判断为退出脱开工况的条件包括:档位开关状态为D档;
或者档位开关状态为R档;
或者电机转速大于第一预设转速时;
或者HMI系统中显示拖车模式为关闭或电机转速大于第一预设转速时;
判断为退出脱开工况时,关闭拖车模式;
具体为:整车控制器发送结合请求信号至电机控制器,电机控制器控制脱开机构执行结合动作;
当整车控制器获取到脱开机构为已结合的状态信息时,整车控制器发送拖车模式关闭信号至HMI系统,HMI系统显示关闭拖车模式。
本发明还提供一种氢能汽车拖车挂挡系统,包括:
识别单元,用于识别工况场景,根据工况场景判断为进入或退出脱开工况;
状态控制单元,用于控制氢能汽车开启或关闭拖车模式。
优选的是,所述识别单元具体用于,通过整车控制器获取档位开关的状态信息、制动踏板的状态信息、电机的转速信息,再判断为进入或退出脱开工况;
所述状态控制单元具体用于,识别单元判断为进入脱开工况时,开启拖车模式;
具体为:整车控制器发送脱开请求信号至电机控制器,电机控制器控制脱开机构执行同步器脱开减速器齿轮的动作;
同时电机控制器发送脱开机构的状态信息至整车控制器,当整车控制器获取到脱开机构为已脱开的状态信息时,整车控制器发送拖车模式启动信号至HMI系统,HMI系统显示开启拖车模式;
所述状态控制单元具体用于,识别单元判断为退出脱开工况时,关闭拖车模式;
具体为:整车控制器发送结合请求信号至电机控制器,电机控制器控制脱开机构执行结合动作;
当整车控制器获取到脱开机构为已结合的状态信息时,整车控制器发送拖车模式关闭信号至HMI系统,HMI系统显示关闭拖车模式。
优选的是,包括:档位开关、整车控制器、制动踏板、HMI系统、电机控制器、电机、同步器、脱开机构、减速器,所述电机控制器、所述整车控制器、所述HMI系统之间采用通讯线进行连接,所述整车控制器通过硬线分别与所述档位开关、所述制动踏板连接,所述电机与所述减速器连接;
所述减速器的减速器齿轮上均匀分布设置有若干齿槽;
所述同步器包括圆盘和间隔设置在所述圆盘上的若干齿凸;
减速器齿轮与同步器结合时,若干齿凸卡设在若干齿槽内。
本发明至少包括以下有益效果:
通过脱开机构能够将减速器齿轮与车轴进行脱离,使得轮边的转速无法通过减速器齿轮传递给电机,这样在拖车的时候实现电机零转速,彻底消除了反向电动势带来的不利影响,保证了拖车时电驱动系统的安全及高压储能系统的安全;
拖车挂挡系统功能完善,协调合作,共同完成拖车挂挡系统功能,具有很高的稳定性和可靠性;
通过工况场景识别和控制脱开机构状态两个步骤,分工协作共同完成氢能汽车拖车挂挡系统功能,将复杂功能简单化,提高氢能汽车拖车挂挡系统的可实现性;
采用HMI系统的显示屏显示拖车模式,能很好的提醒驾驶员进行相关的操作。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
该氢能汽车挂挡系统功能完善,各控制单元协调合作,共同完成拖车挂挡系统功能,具有很高的稳定性和可靠性。
通过工况场景识别和控制脱开机构1状态两个步骤,分工协作共同完成氢能汽车拖车挂挡系统功能,将复杂功能简单化,提高氢能汽车拖车挂挡系统的可实现性。
参照图1,本发明还提供一种氢能汽车拖车挂挡系统,包括:档位开关210、整车控制器220、制动踏板230、HMI系统240、电机控制器27、电机29、同步器2、脱开机构1、减速器28,所述电机控制器27、所述整车控制器220、所述HMI系统240之间采用通讯线进行连接,所述整车控制器220通过硬线分别与所述档位开关210、所述制动踏板230连接,所述电机29与所述减速器28连接。
参照图2,所述减速器28的减速器齿轮3上均匀分布设置有若干齿槽;所述同步器2包括圆盘和间隔设置在所述圆盘上的若干齿凸;减速器齿轮3与同步器2结合时,若干齿凸卡设在若干齿槽内。
在本发明实施例中,需要理解的是,电机控制器27、整车控制器220、HIM系统240之间通过CAN通讯信号线进行电性连接,并进行相应的信息交互和控制。氢燃料电池系统24和动力电池系统26为行驶系统提供行驶所需的电能,高压配电箱25将电能分配给电机控制器27和电机29,电机控制器27利用电能驱动电机29,并将电机29产生的动能通过机械连接传递给减速器28,最终将动力传递给后驱动轴实现氢能汽车行驶功能。
在本发明实施例中,需要理解的是,整车控制器220通过硬线采集档位开关210的状态信息、制动踏板230的状态信息,同时电机29及电机控制器27发送减速器28的状态信息和电机29的转速信息至CAN通讯网络上,HMI系统240将拖车模式开启或关闭的状态信息发送至CAN通讯网络上,整车控制器220从CAN通讯网络上获取减速器28的状态信息、电机29的转速信息和拖车模式开启或关闭的状态信息。
本实施例还提供一种氢能汽车拖车挂挡系统,包括:
识别单元,用于识别工况场景,根据工况场景判断为进入或退出脱开工况;
状态控制单元,用于控制氢能汽车开启或关闭拖车模式。
所述识别单元具体用于,通过整车控制器220获取档位开关210的状态信息、制动踏板230的状态信息、电机的转速信息,再判断为进入或退出脱开工况;
所述状态控制单元具体用于,识别单元判断为进入脱开工况时,开启拖车模式;
具体为:整车控制器220发送脱开请求信号至电机控制器27,电机控制器27控制脱开机构1执行同步器2脱开减速器齿轮3的动作;
同时电机控制器27发送脱开机构1的状态信息至整车控制器220,当整车控制器220获取到脱开机构1为已脱开的状态信息时,整车控制器220发送拖车模式启动信号至HMI系统240,HMI系统240显示开启拖车模式;
所述状态控制单元具体用于,识别单元判断为退出脱开工况时,关闭拖车模式;
具体为:整车控制器220发送结合请求信号至电机控制器27,电机控制器27控制脱开机构1执行结合动作;
当整车控制器220获取到脱开机构1为已结合的状态信息时,整车控制器220发送拖车模式关闭信号至HMI系统240,HMI系统240显示关闭拖车模式。
基于氢能汽车拖车挂挡系统,参照图3,本实施例提出一种氢能汽车拖车挂挡系统的控制方法,包括:
步骤S1、识别工况场景,根据工况场景判断进入或退出脱开工况;
识别工况场景的具体方法为:通过整车控制器220获取档位开关210的状态信息、制动踏板230的状态信息、电机29的转速信息,再判断进入或退出脱开工况;其中,整车控制器220通过硬线采集档位开关210的状态信息、制动踏板230的状态信息;整车控制器220从CAN通讯网络中获取电机的转速信息;电机29的转速信息由电机控制器27发送至CAN通讯网络。
需要说明的是,电机控制器27、整车控制器220、HIM系统240之间通过CAN通讯信号线进行电性连接,并进行相应的信息交互和控制。
在本发明实施例中,整车控制器220可以根据档位开关210的状态信息、制动踏板230的状态信息、电机29的转速信息直接判断当前工况,根据当前工况判断减速器28是否需要进行脱开工作。
步骤S2、判断为进入脱开工况时,开启拖车模式;
整车控制器220判断为进入脱开工况的条件包括:档位开关210状态为N档、制动踏板230为踩下状态且持续第一预设时间及以上、电机29的转速低于第一预设转速。
整车控制器220判断为进入脱开工况的条件还包括:HMI系统240中显示拖车模式为开启,且电机29的转速低于第一预设转速;
其中,整车控制器220从CAN通讯网络中获取拖车模式为开启或关闭的状态信息,拖车模式开启或关闭的状态信息由HMI系统240将发送至CAN通讯网络;
以上两种条件任何一个都可以判定整车控制器220在进入脱开工况。
在本实施例中,脱开操作具体为:整车控制器220发送脱开请求信号至电机控制器27,电机控制器27控制脱开机构1执行脱开动作;同时电机控制器27发送脱开机构1的状态信息至整车控制器220,当整车控制器220获取到脱开机构1为已脱开的状态信息时,整车控制器220发送拖车模式启动信号至HMI系统240,HMI系统240显示开启拖车模式。
需要说明的是,减速器28的动能由电机29提供,电机29由电机控制器27提供电能,电机控制器27和电机29的电能由高压配电箱25分配,氢燃料电池系统24和动力电池系统26为行驶系统提供行驶所需的电能。
脱开机构1为可伸缩的气缸结构;
开启拖车模式时,参照图4,脱开机构1使减速器齿轮3与同步器2之间脱离,断开车轴4与电机29之间的机械连接。
所述脱开机构1通过收缩控制减速器齿轮3与同步器2之间的脱离。
整车控制器220发送脱开请求信号至电机控制器27超过第二预设时间后脱开机构1仍未完成脱开操作,则整车控制器220停止发送脱开请求信号,整车控制器220发送脱开失败信号至HMI系统240,HMI系统240显示进入拖车模式失败;
若连续超过三次失败,HMI系统240显示拖车模式故障。
步骤S3、判断为退出脱开工况时,关闭拖车模式。
整车控制器220判断为退出脱开工况的条件包括:档位开关210状态为D档;或者档位开关210状态为R档;或者电机29的转速大于第一预设转速时;或者HMI系统240中显示拖车模式为关闭或电机转速大于第一预设转速时;
以上条件满足一种状况时,判定整车控制器220在退出脱开工况。
判断为退出脱开工况时,关闭拖车模式;
具体为:整车控制器220发送结合请求信号至电机控制器27,电机控制器27控制脱开机构1执行结合动作;
当整车控制器220获取到脱开机构1为已结合的状态信息时,整车控制器220发送拖车模式关闭信号至HMI系统240,HMI系统240显示关闭拖车模式。
关闭拖车模式时,参照图5,脱开机构1使减速器齿轮3与同步器2之间结合,实现车轴4与电机29之间进行机械连接。
所述脱开机构1通过伸出控制减速器齿轮3与同步器2之间的结合。
需要说明的是,同步器2与减速器28结合的方式为,同步器2连接在车轴4的末端,同步器2与减速器齿轮3连接。减速器齿轮3上均匀设置有若干齿槽,同步器2为圆盘状结构,同步器2上均匀设置有与若干齿槽匹配的若干齿凸。当脱开机构1伸出时,若干齿凸卡在若干齿槽内,减速器齿轮3带动同步器2同步旋转,同步器2与车轴4实现同步旋转,从而使车轴4产生转动。当脱开机构1收缩时,若干齿凸脱离若干齿槽,同步器2与减速器齿轮3脱离,减速器齿轮3与同步器2互不影响,使得轮边的转速无法通过减速器齿轮3传递给电机29,电机29也不能将动力提供给车轴4。
为便于对本发明的理解,对本发明实施例的一些具体的工作状态做更一步的描述。
参照图6,根据车辆所处状态,将车辆的拖车模式设计为两个主状态,关闭Off、开启On;在开启拖车模式状态中包含两种子状态:待机Passive、激活warning;
Off-on状态条件,即条件1:
(1)HMI系统240上拖车模式开启或关闭的状态信息为开启且电机转速小于50rpm;
(2)制动踏板230状态为踩下且维持10s,同时档位开关210状态为N档且按下10s有效,同时电机转速小于50rpm;
以上两种情况任一条件满足均可实现Off-On状态。也就是判断为在进入脱开工况。
On-off状态条件,即条件2:
(1)HMI系统240上拖车模式开启或关闭的状态信息为关闭或电机转速大于50rpm;
(2)档位开关210状态为D档或R档或电机转速大于50rpm;
以上条件任一条件满足时实现从开启拖车模式转换为关闭拖车模式状态。也就是判断为在退出脱开工况。
On状态判断条件:
Passive-Active状态判断条件:
Active状态,即条件3:
(1)当前档位为N档;
(2)脱开机构1已将同步器2脱开,且状态计时超过2s;
以上条件同时满足时,进入Active状态。
Active状态:HMI系统240的显示屏显示减速器28已脱开,可进行拖车。
Passive状态,即条件4:
(1)当前档位为非N档状态;
(2)脱开机构1未将同步器2脱开;
以上条件任意一个满足时,进入Passive状态。
当电机控制器27收到脱开指令时,电机控制器27控制脱开机构1右移,使得同步器2与减速器齿轮3脱开,实现减速器齿轮3与车轴4脱开,轮边转速不能传递给电机齿轮5,不能带动电机轴6转动,最终实现动力系统传递中断;
当电机控制器27收到连接指令时,电机控制器27控制脱开机构1左移,使得同步器2与减速器齿轮3卡接,实现减速器齿轮3与车轴4连接,轮边转速传递给电机齿轮5,带动电机轴6转动,最终实现动力系统传递连接。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。