CN114919553A - 一种大功率液力缓速器控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种大功率液力缓速器控制方法，包括信号采集、驾驶操作意图判断、缓速器温度管理、缓速器状态管理、缓速器工作输出值计算和电磁阀驱动控制等步骤。本发明通过对软件功能进行模块化设计；对驾驶操作意图进行区分和判断；根据缓速器油温和进口油温的温度差对控制参数进行动态调整；使用状态机对控制过程进行区分和管理，能够解决大功率液力缓速器电控软件的架构设计及功能实现方法的技术问题。

Description

一种大功率液力缓速器控制方法

技术领域

本发明属于车辆传动系统控制技术领域，具体涉及一种大功率液力缓速器控制方法。

背景技术

重型卡车在满载行驶时，长时间下坡时如果只依靠行车制动器进行减速，可能导致制动器过热引起制动力不足，严重情况下会损坏制动器，影响车辆行驶安全。另外，在行驶过程中频繁操作制动踏板也会增加驾驶员的工作强度，降低驾驶舒适性。因此，通过加装液力缓速器对车辆进行辅助制动，能够降低行车制动器的工作负荷，提高车辆行驶的安全性。

液力缓速器系统组成如图1所示。其中，液力缓速器与变速器输出轴连接，工作时产生的制动力矩直接作用于车辆传动轴；液力缓速器的控制单元(RCU)通过CAN总线和传感器采集驾驶员操纵信息、缓速器状态信息，判断驾驶员操纵意图，对缓速器工作状态进行控制和决策；RCU控制开关电磁阀对液力缓速器的蓄能油缸进行开启/关闭操作，实现对液力缓速器的快速充放油；控制比例电磁阀调节缓速器本体的工作压力，最终实现产生不同制动力矩的控制需求。

大功率液力缓速器运行工况复杂，工作时发热功率大，油液温度变化剧烈，如果长时间高温工作容易损坏从而影响车辆运行安全。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种大功率液力缓速器控制方法，以解决大功率液力缓速器电控软件的架构设计及功能实现方法的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种大功率液力缓速器控制方法，该控制方法包括如下步骤：

S1.信号采集

通过RCU采集缓速器控制所需的CAN总线信号和传感器信号；完成总线信号解析，并把采集到的传感器信号转换为标准单位信号；对CAN总线和传感器信号进行滤波处理后输出信号；

S2.驾驶操作意图判断

通过对油门踏板信号和制动踏板信号进行分析，对驾驶员的驾驶操作意图进行判断，把驾驶意图分为动力工况、无动力工况和制动工况；根据缓速器手柄位置编码信号把缓速器工作模式分为空档模式、恒速模式和恒扭矩模式，并在恒扭矩模式下将缓速器手柄位置编码信号转换为扭矩档位需求；

S3.缓速器温度管理

根据驾驶意图判断，设置缓速器油温正常、缓速器油温高和缓速器油温异常三种温度状态的判断时间参数；在缓速器空档模式或动力工况下，判断时间参数设为常值；在无动力工况和制动工况下，设置不同修正参数，根据缓速器工作油温和缓速器进口油温的差值对油温状态的判断时间进行修正；对三种油温状态进行计算，输出油温标志；

S4.缓速器状态管理

对缓速器的控制模式进行状态管理，把液力缓速器的工作过程分为四种状态：空档控制状态、预充控制状态、扭矩控制状态和温度控制状态，用于状态判断和迁移，并输出激活的状态标志；

S5.缓速器工作输出值计算

根据步骤S4输出的缓速器控制状态标志，执行相应的状态模块，计算缓速器制动扭矩需求和蓄能油缸开关状态；

S6.电磁阀驱动控制

根据步骤S5输出的液力缓速器扭矩需求变量、蓄能器控制需求变量对电磁阀进行控制：由液力缓速器扭矩需求变量计算比例电磁阀的驱动电流；由蓄能器控制需求变量确定开关电磁阀的驱动指令。

进一步地，步骤S1具体包括如下步骤：

S1-1.CAN总线信号采集：通过CAN总线获取发动机油门踏板信号、制动踏板信号；

S1-2.总线信号解析：总线报文采用SAE J1939协议，信息解析后，油门踏板信号数值范围为0～100，对应油门开度百分比；制动踏板信号范围为0和1，0为松开，1为踩下；

S1-3.传感器信号采集：通过开关量采集缓速器手柄位置编码信号，有效值为0、1、2、4、8、16、32，其它值无效，默认为0；使用A/D采集缓速器进口油温信号、缓速器工作油温信号；通过脉冲方式采集变速器输出轴转速信号的频率值；

S1-4.单位转换：根据对应的MAP图进行查表，插值计算液力缓速器工作油温值，单位为摄氏度；将变速器输出轴转速信号的频率值转换为转速值，单位为转/分钟；

S1-5.信号滤波：对RCU采集到的信号进行滤波处理，减小信号扰动对控制过程的影响；其中，使用截止频率0.5Hz的二阶低通Butterworth滤波器对油温信号进行滤波；使用截止频率2Hz的二阶低通Butterworth滤波器对油门踏板信号进行滤波处理；使用截止频率10Hz的二阶低通Butterworth滤波器对转速信号进行滤波处理。

进一步地，步骤S2具体包括如下步骤：

S2-1.根据油门踏板信号、制动踏板信号判断驾驶操作意图

动力需求分为三种工况：油门踏板信号大于5％，则动力需求为动力工况；如果上述条件不成立，则判断是否有制动踏板信号，如果有则为制动工况；如果上述两个条件都不满足，则为无动力工况；

S2-2.根据缓速器手柄位置编码信号判断缓速器工作模式

如果缓速器手柄位置编码信号为2、4、8、16、32，则缓速器制动需求为恒扭矩模式，，对应的档位值为1、2、3、4、5；如果缓速器手柄位置编码信号为1，则缓速器制动需求为恒速模式；如果缓速器手柄编码信号为0或其它无效值，则缓速器制动需求为空档模式。

进一步地，步骤S3具体包括如下步骤：

设置油温正常T、油温高、油温异常三个温度参数，且油温正常＜油温高＜油温异常；

根据步骤S2中输出的动力需求变量标志和缓速器工作模式变量标志，计算温度判断时间阈值：

当缓速器工作模式为空档模式或动力需求为动力工况时，判断时间阈值为固定值，如以下公式所示：

RTD_TMhigh_Delay＝TM_Delay

RTD_TMerr_Delay＝TM_Delay

RTD_TMok_Delay＝TM_Delay

其中，RTD_TMhigh_Delay为油温高的判断时间阈值；RTD_TMerr_Delay为油温异常的判断时间阈值；RTD_TMok_Delay为油温正常的判断时间阈值；TM_Delay为基础判断时间；

如果上述条件不成立，则根据是否有制动需求确定判断时间的修正系数，根据以下公式计算判断时间阈值：

RTD_TMhigh_Delay＝TM_Delay+TM_diff*Kh

RTD_TMerr_Delay＝TM_Delay+TM_diff*Ke

RTD_TMok_Delay＝TM_Delay

其中，TM_diff为缓速器工作油温与进口油温差值；Kh为油温高判断时间修正系数；Ke为油温异常判断时间修正系数；

根据温度参数和判断时间阈值计算并输出温度标志：

如果缓速器工作油温小于等于油温正常参数并且持续时间大于油温正常的判断时间阈值，则输出油温正常标志；

如果缓速器工作油温大于等于油温异常参数并且持续时间大于油温异常的判断时间阈值，则输出油温异常标志；

如果缓速器油温大于等于油温高参数并且持续时间大于油温高的判断时间阈值，则输出油温高标志；

缺省设置时保持三个油温标志不变。

进一步地，步骤S4具体包括如下步骤：

S4-1.当缓速器为空档模式、动力需求为动力工况或缓速器存在油温异常时，缓速器控制状态转移至空档控制；输出缓速器控制状态标志；

S4-2.当缓速器控制状态为空档状态，并且缓速器空档控制已经完成时，缓速器控制状态转移至预充控制；输出缓速器控制状态标志；

S4-3.当缓速器控制状态为预充控制并且预充已经完成，或工作状态为温度控制并且温度标志为正常时，缓速器控制状态转移至扭矩控制；输出缓速器控制状态标志；

S4-4.当缓速器控制状态为扭矩控制并且温度标志为油温高时，缓速器控制状态转移至温度控制；输出缓速器控制状态标志；

S4-5.如果以上条件都不满足，缓速器控制状态标志保持不变。

进一步地，步骤S5具体包括如下步骤：

(1)空档控制状态，执行缓速器空档操作，设置缓速器空档扭矩，关闭蓄能油缸，确认缓速器空档控制是否完成；其中，

S5-1.空档控制状态时，设置缓速器无制动扭矩需求；输出液力缓速器扭矩需求变量；

S5-2.空档控制状态时，关闭蓄能器；输出蓄能器控制需求变量；

S5-3.当满足空挡计时大于参数并且非动力工况并且缓速器油温正常时，则形成空档控制完成标志；输出空档控制完成标志；

(2)预充控制状态，执行缓速器预充操作，设置缓速器制动扭矩需求为0，开启蓄能油缸以提高缓速器响应速度，确认缓速器预充控制是否完成；其中，

S5-1.预充控制状态时，设置缓速器无制动扭矩需求；输出液力缓速器扭矩需求变量；

S5-2.开启蓄能油缸；通过输出蓄能器控制需求变量；

S5-3.当满足缓速器预充状态计时大于参数，则形成预充控制完成标志置；输出预充控制完成标志；

(3)扭矩控制状态，根据缓速器档位模式判断扭矩控制方式，分为恒转速控制和恒扭矩控制；恒转速控制时，使用PI算法计算缓速器制动扭矩需求；恒扭矩控制时，根据缓速器扭矩档位设置对应的制动扭矩需求，实现扭矩分级控制；其中，

S5-1.扭矩控制状态时，根据缓速器工作模式变量数值判断缓速器工作模式，分为恒扭矩控制和恒转速控制两种模式；

S5-2.如果判断为进入恒扭矩控制模式，缓速器扭矩档位变量标志选择制动扭矩，1～5档位分别对应固定扭矩需求；输出液力缓速器扭矩需求变量；

S5-3.如果判断为进入恒速控制模式，则判断是否为首次激活，如果成立，则根据以下公式迭代计算转速信号的10个采样周期均值：

其中，U_n为转速均值；S_n为当前输出轴转速；n为计算迭代次数，n≤10；当n＝10时，计算结束，U₁₀为恒速控制时的目标转速；

S5-4.在计算目标转速过程中，输出扭矩保持不变；输出液力缓速器扭矩需求变量；

S5-5.如果恒速控制模式非首次激活，则计算目标转速与当前输出轴转速的差值Sp_Diff；

S5-6.根据转速差值Sp_Diff进行恒转速PI控制，根据以下公式计算缓速器需求的制动力矩；输出液力缓速器扭矩需求变量：

T_q＝P_s*Sp_Diff+I_s*ΣSp_Diff

其中，T_q为缓速器需求的制动力矩；P_S为转速比例控制参数；I_S为转速积分控制参数；

(4)温度控制状态，当缓速器的油温超过警戒温度后，对缓速器制动力进行油温闭环控制；其中，

S5-1.温度控制状态时，计算缓速器当前油温与油温正常的设定目标油温值的差值Tm_Diff；

S5-2.根据以下公式，对油温差值进行PI调节制动力矩：

T_q＝P_t*Tm_Diff+I_t*∑Tm_Diff

其中，P_t为油温比例控制参数；I_t为油温积分控制参数；

S5-3.判断扭矩需求T_q是否小于最小扭矩需求，如果条件成立，则对输出扭矩进行限值，输出值为设定的最小扭矩需求；否则，制动力矩计算值T_q作为需求制动力矩值并输出液力缓速器扭矩需求变量。

进一步地，步骤S6具体包括如下步骤：

S6-1.对缓速器扭矩需求变进行判断，如果扭矩需求小于零，则控制缓速器本体的比例电磁阀控制电流为0；

S6-2.如果缓速器扭矩需求大于等于零，则依据输出轴转速、需求扭矩进行MAP图查表，插值计算比例电磁阀控制电流值；

S6-3.根据计算得到的控制电流值对比例电磁阀驱动模块进行电流设置，从而实现通过控制缓速器液压系统的工作压力，达到控制缓速器制动力矩的目的；

S6-4.根据蓄能器控制需求变量的逻辑值，对控制蓄能油缸的开关阀进行控制，该变量的逻辑值为真对应开启，为假则对应关闭；

S6-5.根据蓄能器控制需求变量的逻辑值，对开关阀的驱动模块进行电流设置，从而控制蓄能油缸工作，实现充油或放油动作。

(三)有益效果

本发明提出一种大功率液力缓速器控制方法，包括信号采集、驾驶操作意图判断、缓速器温度管理、缓速器状态管理、缓速器工作输出值计算和电磁阀驱动控制等步骤。本发明通过对软件功能进行模块化设计；对驾驶操作意图进行区分和判断；根据缓速器油温和进口油温的温度差对控制参数进行动态调整；使用状态机对控制过程进行区分和管理，能够解决大功率液力缓速器电控软件的架构设计及功能实现方法的技术问题。

附图说明

图1为现有液力缓速器系统组成示意图；

图2为本发明实施例的液力缓速器控制流程图；

图3为本发明实施例中信号采集流程图；

图4为本发明实施例中驾驶操作意图判断流程图；

图5为本发明实施例中缓速器温度管理流程图；

图6为本发明实施例中缓速器状态管理流程图；

图7为本发明实施例中空档控制状态流程图；

图8为本发明实施例中预充控制状态流程图；

图9为本发明实施例中扭矩控制状态流程图；

图10为本发明实施例中温度控制状态流程图；

图11为本发明实施例中电磁阀驱动控制流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本实施例提出一种大功率液力缓速器控制方法，主要控制流程如图2所示，具体包括如下步骤：

S1.信号采集

通过RCU采集缓速器控制所需的CAN总线信号和传感器信号；完成总线信号解析，并把采集到的传感器信号转换为标准单位信号；对CAN总线和传感器信号进行滤波处理后输出信号，以减小信号扰动对控制过程的影响。信号采集的具体步骤如图3所示。

S1-1.CAN总线信号采集(3-1)

通过CAN总线获取发动机油门踏板信号、制动踏板信号。

S1-2.总线信号解析(3-2)

总线报文采用SAE J1939协议，信息解析后，油门踏板信号数值范围为0～100，对应油门开度百分比；制动踏板信号范围为0和1，0为松开，1为踩下。

S1-3.传感器信号采集(3-3)

通过开关量采集缓速器手柄位置编码信号，有效值为0、1、2、4、8、16、32，其它值无效，默认为0；使用A/D采集缓速器进口油温信号、缓速器工作油温信号；通过脉冲方式采集变速器输出轴转速信号的频率值。

S1-4.单位转换(3-4)

根据对应的MAP图进行查表，插值计算液力缓速器工作油温值，单位为摄氏度；将变速器输出轴转速信号的频率值转换为转速值，单位为转/分钟。

S1-5.信号滤波(3-5)

对RCU采集到的信号进行滤波处理，减小信号扰动对控制过程的影响。其中，使用截止频率0.5Hz的二阶低通Butterworth滤波器对油温信号进行滤波；使用截止频率2Hz的二阶低通Butterworth滤波器对油门踏板信号进行滤波处理；使用截止频率10Hz的二阶低通Butterworth滤波器对转速信号进行滤波处理。

S2.驾驶操作意图判断

通过对油门踏板信号和制动踏板信号进行分析，对驾驶员的驾驶操作意图进行判断，把驾驶意图分为动力工况、无动力工况和制动工况；根据缓速器手柄位置编码信号把缓速器工作模式分为空档模式、恒速模式和恒扭矩模式，并在恒扭矩模式下将缓速器手柄位置编码信号转换为扭矩档位需求。

驾驶操作意图判断的具体步骤如图4所示。其中：A1模块输出驾驶意图变量Power_Flag；A2模块输出缓速器扭矩档位变量RTD_TqGear；A3模块输出缓速器工作模式变量RTD_Mode。

S2-1.根据油门踏板信号、制动踏板信号判断驾驶操作意图

动力需求分为三种工况：油门踏板信号大于5％，则动力需求为动力工况(4-1)，驾驶意图变量Power_Flag＝2；如果上述条件不成立，则判断是否有制动踏板信号，如果有则为制动工况(4-2)，驾驶意图变量Power_Flag＝1；如果上述两个条件都不满足，则为无动力工况(4-3)，驾驶意图变量Power_Flag＝0；通过A1模块输出对应工况的动力需求变量Power_Flag。

S2-2.根据缓速器手柄位置编码信号判断缓速器工作模式

如果缓速器手柄位置编码信号为2、4、8、16、32，则缓速器制动需求为恒扭矩模式(4-4)，缓速器工作模式变量RTD_Mode＝2，对应的档位值为1、2、3、4、5，并通过A2模块输出缓速器扭矩档位变量RTD_TqGear；如果缓速器手柄位置编码信号为1，则缓速器制动需求为恒速模式(4-5)，缓速器工作模式变量RTD_Mode＝1；如果缓速器手柄编码信号为0或其它无效值，则缓速器制动需求为空档模式(4-6)，缓速器工作模式变量RTD_Mode＝0；通过A3模块输出对应的缓速器工作模式变量RTD_Mode。

S3.缓速器温度管理

根据驾驶意图判断，设置缓速器油温正常、缓速器油温高和缓速器油温异常三种温度状态的判断时间参数；在缓速器空档模式或动力工况下，判断时间参数设为常值；在无动力工况和制动工况下，设置不同修正参数，根据缓速器工作油温和缓速器进口油温的差值对油温状态的判断时间进行修正；对三种油温状态进行计算，输出油温标志。

缓速器温度管理的具体步骤如图5所示。其中，B模块输出油温正常标志RTD_Tmok、油温高标志RTD_TMhigh、油温异常标志RTD_TMerr。

设置油温正常(TM_OK_Cont)、油温高(TMhigh_Cont)、油温异常(TMerr_Cont)三个温度参数，且TM_OK_Cont＜TMhigh_Cont＜TMerr_Cont。

根据步骤S2中输出的动力需求变量标志Power_Flag和缓速器工作模式变量标志RTD_Mode，计算温度判断时间阈值：

当缓速器工作模式为空档模式RTD_Mode＝＝0或动力需求为动力工况(驾驶意图变量Power_Flag＝＝2)时(5-1)，判断时间阈值为固定值(5-3)，如以下公式所示：

RTD_TMhigh_Delay＝TM_Delay

RTD_TMerr_Delay＝TM_Delay

RTD_TMok_Delay＝TM_Delay

其中，RTD_TMhigh_Delay为油温高的判断时间阈值；RTD_TMerr_Delay为油温异常的判断时间阈值；RTD_TMok_Delay为油温正常的判断时间阈值；TM_Delay为基础判断时间。

如果上述条件不成立，则根据是否有制动需求(驾驶意图变量Power_Flag＝＝1)确定判断时间的修正系数(5-2)，根据以下公式计算判断时间阈值(5-4)：

RTD_TMhigh_Delay＝TM_Delay+TM_diff*Kh

RTD_TMerr_Delay＝TM_Delay+TM_diff*Ke

RTD_TMok_Delay＝TM_Delay

其中，TM_diff为缓速器工作油温与进口油温差值；Kh为油温高判断时间修正系数；Ke为油温异常判断时间修正系数。

根据温度参数和判断时间阈值计算并输出温度标志：

如果缓速器工作油温小于等于参数TM_OK_Cont并且持续时间大于RTD_TMok_Delay，则通过B模块输出油温正常标志RTD_TMok为TRUE，其它标志为FALSE(5-5)；

如果缓速器工作油温大于等于参数TMerr_Cont并且持续时间大于RTD_TMerr_Delay，则通过B模块输出油温异常标志RTD_TMerr为TRUE，其它标志为FALSE(5-6)；

如果缓速器油温大于等于参数TMhigh_Cont并且持续时间大于RTD_TMhigh_Delay，则通过B模块输出油温高标志RTD_TMhigh为TRUE，其它标志为FALSE(5-7)；

缺省设置时保持三个油温标志不变。

S4.缓速器状态管理

对缓速器的控制模式进行状态管理，把液力缓速器的工作过程分为四种状态：空档控制状态、预充控制状态、扭矩控制状态和温度控制状态，用于状态判断和迁移，并输出激活的状态标志。

缓速器状态管理的具体步骤如图6所示。其中，C模块输出缓速器控制状态标志RTD_State。

S4-1.当缓速器为空档模式(RTD_Mode＝＝0)、动力需求为动力工况(Power_Flag＝＝2)或缓速器存在油温异常(RTD_TMerr＝＝TRUE)时(6-1)，缓速器控制状态转移至空档控制(RTD_State＝0)；通过C模块输出缓速器控制状态标志RTD_State；

S4-2.当缓速器控制状态为空档状态(RTD_State＝＝0)，并且缓速器空档控制已经完成(RTD_Ngstate_Finish＝＝TRUE)时(6-2)，缓速器控制状态转移至预充控制(RTD_State＝1)；通过C模块输出缓速器控制状态标志RTD_State；

S4-3.当缓速器控制状态为预充控制(RTD_State＝＝1)并且预充已经完成(RTD_PFstate_Finish＝＝TRUE)，或工作状态为温度控制(RTD_State＝＝3)并且温度标志为正常(RTD_TMok＝＝TRUE)时(6-3)，缓速器控制状态转移至扭矩控制(RTD_State＝2)；通过C模块输出缓速器控制状态标志RTD_State；

S4-4.当缓速器控制状态为扭矩控制(RTD_State＝＝2)并且温度标志为油温高(RTD_TMhigh＝＝TRUE)时(6-4)，缓速器控制状态转移至温度控制(RTD_State＝3)；通过C模块输出缓速器控制状态标志RTD_State；

S4-5.如果以上条件都不满足，缓速器控制状态标志RTD_State保持不变。

S5.缓速器工作输出值计算

根据步骤S4输出的缓速器控制状态标志，执行相应的状态模块，计算缓速器制动扭矩需求和蓄能油缸开关状态。

空档控制状态，执行缓速器空档操作，设置缓速器空档扭矩，关闭蓄能油缸，确认缓速器空档控制是否完成。具体步骤如图7所示。其中，D1模块输出空档控制完成标志RTD_Ngstate_Finish；E1模块输出液力缓速器扭矩需求变量RTD_ReqTq_Nm；E2模块输出蓄能器控制需求变量RTD_AccEnable_Bool。

S5-1.空档控制状态(RTD_State＝＝0)时(7-1)，设置缓速器无制动扭矩需求(RTD_ReqTq_Nm＝-100)；通过E1模块输出液力缓速器扭矩需求变量RTD_ReqTq_Nm；

S5-2.空档控制状态(RTD_State＝＝0)时(7-2)，关闭蓄能器(RTD_AccEnable_Bool＝False)；通过E2模块输出蓄能器控制需求变量RTD_AccEnable_Bool；

S5-3.当满足空挡计时大于参数RTD_Ngstate_Delay并且非动力工况(Power_Flag！＝2)并且缓速器油温正常(RTD_TMok＝＝TRUE)时(7-3)，则空档控制完成标志置为TRUE(RTD_Ngstate_Finish＝TRUE)，否则置为FALSE；通过D1模块输出空档控制完成标志RTD_Ngstate_Finish。

预充控制状态，执行缓速器预充操作，设置缓速器制动扭矩需求为0，开启蓄能油缸以提高缓速器响应速度，确认缓速器预充控制是否完成。具体步骤如图8所示。其中，D2模块输出预充控制完成标志RTD_PFstate_Finish；E1模块输出液力缓速器扭矩需求变量RTD_ReqTq_Nm；E2模块输出蓄能器控制需求变量RTD_AccEnable_Bool。

S5-1.预充控制状态(RTD_State＝＝1)时(8-1)，设置缓速器无制动扭矩需求(RTD_ReqTq_Nm＝0)；通过E1模块输出液力缓速器扭矩需求变量RTD_ReqTq_Nm；

S5-2.开启蓄能油缸(RTD_AccEnable_Bool＝TRUE)(8-2)；通过E2模块输出蓄能器控制需求变量RTD_AccEnable_Bool；

S5-3.当满足缓速器预充状态计时大于参数RTD_PFstate_Delay时(8-3)，则预充控制完成标志置为TRUE(RTD_PFstate_Finish＝TRUE)；否则置为FALSE；通过D2模块输出预充控制完成标志RTD_PFstate_Finish。

扭矩控制状态，根据缓速器档位模式判断扭矩控制方式，分为恒转速控制和恒扭矩控制。恒转速控制时，使用PI算法计算缓速器制动扭矩需求；恒扭矩控制时，根据缓速器扭矩档位设置对应的制动扭矩需求，实现扭矩分级控制。具体步骤如图9所示。

S5-1.扭矩控制状态(RTD_State＝＝2)时(9-1)，根据缓速器工作模式变量RTD_Mode数值判断缓速器工作模式，分为恒扭矩控制和恒转速控制两种模式；

S5-2.如果判断为进入恒扭矩控制模式，根据A2模块输出的缓速器扭矩档位变量标志(RTD_TqGear)选择制动扭矩，1～5档位分别对应固定扭矩需求；通过E1模块输出液力缓速器扭矩需求变量RTD_ReqTq_Nm；

S5-3.如果判断为进入恒速控制模式，则判断是否为首次激活(9-2)，如果成立，则根据以下公式迭代计算转速信号的10个采样周期均值(9-3)：

其中，U_n为转速均值；S_n为当前输出轴转速；n为计算迭代次数，n≤10；当n＝10时，计算结束，U₁₀为恒速控制时的目标转速。

S5-4.在计算目标转速过程中，输出扭矩保持不变(9-4)；通过E1模块输出液力缓速器扭矩需求变量RTD_ReqTq_Nm；

S5-5.如果恒速控制模式非首次激活，则计算目标转速与当前输出轴转速的差值Sp_Diff(9-5)；

S5-6.根据转速差值Sp_Diff进行恒转速PI控制，根据以下公式计算缓速器需求的制动力矩；通过E1模块输出液力缓速器扭矩需求变量RTD_ReqTq_Nm：

T_q＝P_s*Sp_Diff+I_s*ΣSp_Diff

其中，T_q为缓速器需求的制动力矩；P_S为转速比例控制参数；I_S为转速积分控制参数。

温度控制状态，当缓速器的油温超过警戒温度后，对缓速器制动力进行油温闭环控制。具体步骤如图10所示。

S5-1.温度控制状态(RTD_State＝＝3)时，计算缓速器当前油温与油温正常的设定目标油温值(TM_OK_Cont)的差值Tm_Diff(10-1)；

S5-2.根据以下公式，对油温差值进行PI调节制动力矩(10-2)：

T_q＝P_t*Tm_Diff+I_t*∑Tm_Diff

其中，P_t为油温比例控制参数；I_t为油温积分控制参数。

S5-3.判断扭矩需求T_q是否小于最小扭矩需求(10-3)，如果条件成立，则对输出扭矩进行限值，输出值为设定的最小扭矩需求TqReq_Min(10-4)；否则，制动力矩计算值T_q作为需求制动力矩值并通过E1模块输出液力缓速器扭矩需求变量RTD_ReqTq_Nm。

S6.电磁阀驱动控制

根据步骤S5输出的E1、E2变量对电磁阀进行控制：由液力缓速器扭矩需求变量RTD_ReqTq_Nm计算比例电磁阀的驱动电流；由蓄能器控制需求变量RTD_AccEnable_Bool确定开关电磁阀的驱动指令。

电磁阀驱动控制的具体步骤如图11所示。

S6-1.对缓速器扭矩需求变量RTD_ReqTq_Nm进行判断(11-1)，如果扭矩需求小于零，则控制缓速器本体的比例电磁阀控制电流为0(11-2)；

S6-2.如果缓速器扭矩需求大于等于零，则依据输出轴转速、需求扭矩进行MAP图查表，插值计算比例电磁阀控制电流值(11-3)；

S6-3.根据计算得到的控制电流值对比例电磁阀驱动模块进行电流设置，从而实现通过控制缓速器液压系统的工作压力，达到控制缓速器制动力矩的目的(11-4)；

S6-4.根据蓄能器控制需求变量RTD_AccEnable_Bool的逻辑值，对控制蓄能油缸的开关阀进行控制，该变量的逻辑值TRUE对应开启，FALSE对应关闭(11-5)；

S6-5.根据蓄能器控制需求变量RTD_AccEnable_Bool的逻辑值，对开关阀的驱动模块进行电流设置，从而控制蓄能油缸工作，实现充油或放油动作(11-6)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种大功率液力缓速器控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

S1.信号采集

通过RCU采集缓速器控制所需的CAN总线信号和传感器信号；完成总线信号解析，并把采集到的传感器信号转换为标准单位信号；对CAN总线和传感器信号进行滤波处理后输出信号；

S2.驾驶操作意图判断

通过对油门踏板信号和制动踏板信号进行分析，对驾驶员的驾驶操作意图进行判断，把驾驶意图分为动力工况、无动力工况和制动工况；根据缓速器手柄位置编码信号把缓速器工作模式分为空档模式、恒速模式和恒扭矩模式，并在恒扭矩模式下将缓速器手柄位置编码信号转换为扭矩档位需求；

S3.缓速器温度管理

根据驾驶意图判断，设置缓速器油温正常、缓速器油温高和缓速器油温异常三种温度状态的判断时间参数；在缓速器空档模式或动力工况下，判断时间参数设为常值；在无动力工况和制动工况下，设置不同修正参数，根据缓速器工作油温和缓速器进口油温的差值对油温状态的判断时间进行修正；对三种油温状态进行计算，输出油温标志；

S4.缓速器状态管理

对缓速器的控制模式进行状态管理，把液力缓速器的工作过程分为四种状态：空档控制状态、预充控制状态、扭矩控制状态和温度控制状态，用于状态判断和迁移，并输出激活的状态标志；

S5.缓速器工作输出值计算

根据步骤S4输出的缓速器控制状态标志，执行相应的状态模块，计算缓速器制动扭矩需求和蓄能油缸开关状态；

S6.电磁阀驱动控制

根据步骤S5输出的液力缓速器扭矩需求变量、蓄能器控制需求变量对电磁阀进行控制：由液力缓速器扭矩需求变量计算比例电磁阀的驱动电流；由蓄能器控制需求变量确定开关电磁阀的驱动指令。

2.如权利要求1所述的大功率液力缓速器控制方法，其特征在于，步骤S1具体包括如下步骤：

S1-1.CAN总线信号采集：通过CAN总线获取发动机油门踏板信号、制动踏板信号；

S1-2.总线信号解析：总线报文采用SAEJ1939协议，信息解析后，油门踏板信号数值范围为0～100，对应油门开度百分比；制动踏板信号范围为0和1，0为松开，1为踩下；

S1-3.传感器信号采集：通过开关量采集缓速器手柄位置编码信号，有效值为0、1、2、4、8、16、32，其它值无效，默认为0；使用A/D采集缓速器进口油温信号、缓速器工作油温信号；通过脉冲方式采集变速器输出轴转速信号的频率值；

S1-4.单位转换：根据对应的MAP图进行查表，插值计算液力缓速器工作油温值，单位为摄氏度；将变速器输出轴转速信号的频率值转换为转速值，单位为转/分钟；

S1-5.信号滤波：对RCU采集到的信号进行滤波处理，减小信号扰动对控制过程的影响；其中，使用截止频率0.5Hz的二阶低通Butterworth滤波器对油温信号进行滤波；使用截止频率2Hz的二阶低通Butterworth滤波器对油门踏板信号进行滤波处理；使用截止频率10Hz的二阶低通Butterworth滤波器对转速信号进行滤波处理。

3.如权利要求2所述的大功率液力缓速器控制方法，其特征在于，步骤S2具体包括如下步骤：

S2-1.根据油门踏板信号、制动踏板信号判断驾驶操作意图

动力需求分为三种工况：油门踏板信号大于5％，则动力需求为动力工况；如果上述条件不成立，则判断是否有制动踏板信号，如果有则为制动工况；如果上述两个条件都不满足，则为无动力工况；

S2-2.根据缓速器手柄位置编码信号判断缓速器工作模式

如果缓速器手柄位置编码信号为2、4、8、16、32，则缓速器制动需求为恒扭矩模式，，对应的档位值为1、2、3、4、5；如果缓速器手柄位置编码信号为1，则缓速器制动需求为恒速模式；如果缓速器手柄编码信号为0或其它无效值，则缓速器制动需求为空档模式。

4.如权利要求3所述的大功率液力缓速器控制方法，其特征在于，步骤S3具体包括如下步骤：

设置油温正常T、油温高、油温异常三个温度参数，且油温正常<油温高<油温异常；

根据步骤S2中输出的动力需求变量标志和缓速器工作模式变量标志，计算温度判断时间阈值：

当缓速器工作模式为空档模式或动力需求为动力工况时，判断时间阈值为固定值，如以下公式所示：

RTD_TMhigh_Delay＝TM_Delay

RTD_TMerr_Delay＝TM_Delay

RTD_TMok_Delay＝TM_Delay

其中，RTD_TMhigh_Delay为油温高的判断时间阈值；RTD_TMerr_Delay为油温异常的判断时间阈值；RTD_TMok_Delay为油温正常的判断时间阈值；TM_Delay为基础判断时间；

如果上述条件不成立，则根据是否有制动需求确定判断时间的修正系数，根据以下公式计算判断时间阈值：

RTD_TMhigh_Delay＝TM_Delay+TM_diff*Kh

RTD_TMerr_Delay＝TM_Delay+TM_diff*Ke

RTD_TMok_Delay＝TM_Delay

其中，TM_diff为缓速器工作油温与进口油温差值；Kh为油温高判断时间修正系数；Ke为油温异常判断时间修正系数；

根据温度参数和判断时间阈值计算并输出温度标志：

如果缓速器工作油温小于等于油温正常参数并且持续时间大于油温正常的判断时间阈值，则输出油温正常标志；

如果缓速器工作油温大于等于油温异常参数并且持续时间大于油温异常的判断时间阈值，则输出油温异常标志；

如果缓速器油温大于等于油温高参数并且持续时间大于油温高的判断时间阈值，则输出油温高标志；

缺省设置时保持三个油温标志不变。

5.如权利要求4所述的大功率液力缓速器控制方法，其特征在于，步骤S4具体包括如下步骤：

S4-1.当缓速器为空档模式、动力需求为动力工况或缓速器存在油温异常时，缓速器控制状态转移至空档控制；输出缓速器控制状态标志；

S4-2.当缓速器控制状态为空档状态，并且缓速器空档控制已经完成时，缓速器控制状态转移至预充控制；输出缓速器控制状态标志；

S4-3.当缓速器控制状态为预充控制并且预充已经完成，或工作状态为温度控制并且温度标志为正常时，缓速器控制状态转移至扭矩控制；输出缓速器控制状态标志；

S4-4.当缓速器控制状态为扭矩控制并且温度标志为油温高时，缓速器控制状态转移至温度控制；输出缓速器控制状态标志；

S4-5.如果以上条件都不满足，缓速器控制状态标志保持不变。

6.如权利要求5所述的大功率液力缓速器控制方法，其特征在于，步骤S5具体包括如下步骤：

(1)空档控制状态，执行缓速器空档操作，设置缓速器空档扭矩，关闭蓄能油缸，确认缓速器空档控制是否完成；其中，

S5-1.空档控制状态时，设置缓速器无制动扭矩需求；输出液力缓速器扭矩需求变量；

S5-2.空档控制状态时，关闭蓄能器；输出蓄能器控制需求变量；

S5-3.当满足空挡计时大于参数并且非动力工况并且缓速器油温正常时，则形成空档控制完成标志；输出空档控制完成标志；

(2)预充控制状态，执行缓速器预充操作，设置缓速器制动扭矩需求为0，开启蓄能油缸以提高缓速器响应速度，确认缓速器预充控制是否完成；其中，

S5-1.预充控制状态时，设置缓速器无制动扭矩需求；输出液力缓速器扭矩需求变量；

S5-2.开启蓄能油缸；通过输出蓄能器控制需求变量；

S5-3.当满足缓速器预充状态计时大于参数，则形成预充控制完成标志置；输出预充控制完成标志；

(3)扭矩控制状态，根据缓速器档位模式判断扭矩控制方式，分为恒转速控制和恒扭矩控制；恒转速控制时，使用PI算法计算缓速器制动扭矩需求；恒扭矩控制时，根据缓速器扭矩档位设置对应的制动扭矩需求，实现扭矩分级控制；其中，

S5-1.扭矩控制状态时，根据缓速器工作模式变量数值判断缓速器工作模式，分为恒扭矩控制和恒转速控制两种模式；

S5-2.如果判断为进入恒扭矩控制模式，缓速器扭矩档位变量标志选择制动扭矩，1～5档位分别对应固定扭矩需求；输出液力缓速器扭矩需求变量；

S5-3.如果判断为进入恒速控制模式，则判断是否为首次激活，如果成立，则根据以下公式迭代计算转速信号的10个采样周期均值：

其中，U_n为转速均值；S_n为当前输出轴转速；n为计算迭代次数，n≤10；当n＝10时，计算结束，U₁₀为恒速控制时的目标转速；

S5-4.在计算目标转速过程中，输出扭矩保持不变；输出液力缓速器扭矩需求变量；

S5-5.如果恒速控制模式非首次激活，则计算目标转速与当前输出轴转速的差值Sp_Diff；

S5-6.根据转速差值Sp_Diff进行恒转速PI控制，根据以下公式计算缓速器需求的制动力矩；输出液力缓速器扭矩需求变量：

T_q＝P_s*Sp_Diff+I_s*∑Sp_Diff

其中，T_q为缓速器需求的制动力矩；P_S为转速比例控制参数；I_S为转速积分控制参数；

(4)温度控制状态，当缓速器的油温超过警戒温度后，对缓速器制动力进行油温闭环控制；其中，

S5-1.温度控制状态时，计算缓速器当前油温与油温正常的设定目标油温值的差值Tm_Diff；

S5-2.根据以下公式，对油温差值进行PI调节制动力矩：

T_q＝P_t*Tm_Diff+I_t*∑Tm_Diff

其中，P_t为油温比例控制参数；I_t为油温积分控制参数；

S5-3.判断扭矩需求T_q是否小于最小扭矩需求，如果条件成立，则对输出扭矩进行限值，输出值为设定的最小扭矩需求；否则，制动力矩计算值T_q作为需求制动力矩值并输出液力缓速器扭矩需求变量。

7.如权利要求6所述的大功率液力缓速器控制方法，其特征在于，步骤S6具体包括如下步骤：

S6-1.对缓速器扭矩需求变进行判断，如果扭矩需求小于零，则控制缓速器本体的比例电磁阀控制电流为0；

S6-2.如果缓速器扭矩需求大于等于零，则依据输出轴转速、需求扭矩进行MAP图查表，插值计算比例电磁阀控制电流值；

S6-3.根据计算得到的控制电流值对比例电磁阀驱动模块进行电流设置，从而实现通过控制缓速器液压系统的工作压力，达到控制缓速器制动力矩的目的；

S6-4.根据蓄能器控制需求变量的逻辑值，对控制蓄能油缸的开关阀进行控制，该变量的逻辑值为真对应开启，为假则对应关闭；

S6-5.根据蓄能器控制需求变量的逻辑值，对开关阀的驱动模块进行电流设置，从而控制蓄能油缸工作，实现充油或放油动作。

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