一種純電動專用車取力器控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種純電動專用車取力器控制方法，包括以下步驟：1）根據取力器開關信號判斷駕駛員控制意圖；2）進行車輛運動狀態判定；3）整車控制器檢查變速箱擋位和手剎狀態，如果此時變速箱處于空擋且手剎拉起，則控制驅動電機以預設的恒轉速運行，電機扭矩通過取力器傳遞到上裝設備，車輛開始在原地作業；4）作業完成后，斷開取力器開關，整車控制器命令電機控制器關閉驅動電機；5）確認電機停止轉動后，進行摘檔，恢復行駛狀態。本發明的有益效果為：通過引入電機實際轉速信號、實際扭矩信號及車速信號完善了取力器控制功能，確保車輛只在靜止條件下才能開啟上裝設備，消除了安全隱患，同時便于實現。
【專利說明】一種純電動專用車取力器控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電動汽車的控制【技術領域】，尤其涉及一種純電動專用車取力器控制方法。
【背景技術】
[0002]為了加快新能源汽車產業發展，推進節能減排，促進大氣污染治理，國家持續開展新能源汽車推廣應用工作。其中的純電動專用車，以高壓動力電池作為唯一能源，靠電動機驅動車輛行駛，具備零排放、低噪音等優點，可在郵政、物流、環衛等領域廣泛使用，越來越受到國家和企業的重視。純電動專用車可分為無上裝設備(如物流車)和有上裝設備(如環衛車)兩大類，在有上裝設備的專用車中又分成要求上裝設備在車輛靜止時作業(如垃圾收集車)和要求在車輛行進間開展作業(如掃地車)兩類。對于要求靜止作業的純電動專用車，考慮到開發、生產、后期維護等因素，當前多采用在變速箱上安裝取力器，從驅動電機取力為上裝設備提供動力這種方式，這類純電動專用車只安裝有一臺驅動電機，行駛狀態下驅動電機負責驅動車輛行駛，需要上裝設備工作時，控制取力器與變速箱嚙合，驅動上裝作業部分。
[0003]在實際操作中，駕駛員有時會在車輛還沒有完全停穩的情況下就起動上裝設備，或者在上裝設備還未關閉就駕駛車輛行駛，如果出現上述情況容易引起車輛內部傳動部件的機械磨損與故障，同時對車輛周圍人員也易帶來安全隱患。為了避免上述問題，在現有技術方案中多是根據手剎信號和變速箱空擋信號控制取力器掛擋和驅動電機運行，有些會再引入加速踏板或制動踏板信號進行輔助判斷。但在某些特殊情況，還是很難保證上裝設備只在車輛靜止時才被開啟，例如垃圾收集車空載時在坡道上停車開始作業，手剎拉起但未完全拉緊，假設其它條件都已經滿足，控制取力器掛擋，上裝設備運行開始回收垃圾，隨著垃圾的收集車重也不斷增加，手剎制動力不足，車輛發生倒遛的同時上裝設備始終工作，造成人員及車輛危險。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種純電動專用車取力器控制方法，在現有技術的基礎上監測車輛運行狀態與電機的實際工作狀態，完善了取力器控制方法，可保證專用車輛作業時人員及車輛安全，有效解決現有技術存在的上述問題。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案來實現:
一種純電動專用車取力器控制方法，包括以下步驟:
1)根據取力器開關信號判斷駕駛員控制意圖；
2)進行車輛運動狀態判定，如果車輛靜止，則命令電機控制器關閉電機，待電機完全停穩后控制取力器換擋機構為取力器掛擋；
3)整車控制器檢查變速箱擋位和手剎狀態，如果此時變速箱處于空擋且手剎拉起，則控制驅動電機以預設的恒轉速運行，電機扭矩通過取力器傳遞到上裝設備，車輛開始在原地作業；
4)作業完成后，駕駛員斷開取力器開關，整車控制器命令電機控制器關閉驅動電機；
5)確認電機停止轉動后，控制取力器換擋機構完成摘檔動作，取力器齒輪與變速箱齒輪脫開，恢復行駛狀態。
[0006]進一步的，步驟2)中，如果車輛為非靜止狀態，認為駕駛員是在車輛行駛過程中按下的取力器開關，判定為操作失誤，通過儀表進行聲光報警，提示駕駛員。
[0007]進一步的，步驟3)中，取力器完成掛擋后，整車控制器如果在預設時間內如果沒有同時收到變速箱的空擋信號和手剎信號，則判定不滿足取力器工作條件，通過儀表進行聲光報警，提示駕駛員；步驟3)中，上裝進行作業時，整車控制器命令電機使用轉速控制模式，以預設的恒定轉速工作；步驟3)中，上裝設備進行作業時，整車控制器持續監測取力器開關信號、車速信號、空擋信號以及手剎信號，如果駕駛員主動斷開取力器開關，整車控制器收到開關信號后，判定為正常操作，開始執行摘擋流程；如果在未關閉取力器開關的情況下，整車控制器監測到車輛發生移動、變速箱離開空擋位置或手剎松開中的任一種情況出現，判定為狀態異常，通過儀表進行聲光報警提示駕駛員并執行摘擋流程。
[0008]進一步的，步驟5 )中，整車控制器先命令電機控制器關閉電機，隨后依據電機控制器報送的電機實際扭矩和實際轉速判定電機狀態，如果關閉電機后，超過預設時間后電機仍然旋轉或有扭矩輸出，判定系統異常，通過儀表進行聲光報警提示駕駛員。
[0009]本發明的有益效果為:通過引入電機實際轉速信號、實際扭矩信號及車速信號完善了取力器控制功能，確保車輛只在靜止條件下才能開啟上裝設備，消除了安全隱患，同時便于實現。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]下面根據附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0011]圖1是本發明實施例所述純電動專用車取力器控制方法的控制流程圖；
圖2是本發明實施例所述純電動專用車取力器控制方法的取力器電氣原理圖。
[0012]圖中:
1、手剎；2、取力器開關；3、取力器換擋機構；4、取力器；5、變速箱；6、儀表；7、整車控制器；8、電機控制器；9、驅動電機。
【具體實施方式】
[0013]如圖1-2所示，本發明實施例所述的純電動專用車取力器控制方法，包括以下步驟:
I)根據取力器開關2信號判斷駕駛員控制意圖。如果取力器開關2為斷開狀態，判定駕駛員主觀不需要上裝設備運行，停止后續的取力器4控制判斷；如果取力器開關2為閉合狀態，判定駕駛員需要開啟上裝設備，繼續判斷其他條件是否滿足。
[0014]2)車輛運動狀態判定。根據車速信號判斷車輛當前是否靜止，正確操作要求車輛在靜止時再閉合取力器開關2，滿足本要求則進行后續判斷；如不滿足，即車輛在行駛過程中整車控制器7監測到取力器開關2變成了閉合狀態，判定為駕駛員誤操作，通過儀表6進行報警，同時結束取力器控制方法后續步驟。[0015]3)取力器4掛擋。取力器4在掛擋前，要求變速箱5的輸入軸靜止，這樣可以減小掛擋沖擊保護車輛機械傳動部件。整車控制器7命令電機控制器8關閉驅動電機9，電機關閉后不再輸出扭矩也不進行能量回收，驅動電機9處于自由旋轉狀態。電機關閉后，整車控制器7根據收到的電機實際轉速與實際扭矩判斷電機是否停穩且沒有扭矩輸出，之后控制取力器4掛擋；如果關閉電機后，超過預設時間電機仍在旋轉或電機有實際扭矩輸出，則通過儀表6報警提示駕駛員并結束判斷流程。
[0016]4)開啟上裝設備。取力器4完成掛擋后，如果變速箱5處于空擋且手剎I被拉起，判定滿足上裝設備的工作條件，整車控制器7命令驅動電機9進入轉速控制模式，以恒定轉速運行，驅動上裝設備工作，同時儀表6點亮上裝設備工作指示燈；如果掛擋后，整車控制器7沒有收到空擋信號或者手剎I信號，判定不滿足上裝開啟條件，通過儀表6報警提示駕駛員并結束取力器4控制流程。
[0017]5)停止上裝設備。正確操作流程為車輛完成作業后，駕駛員斷開取力器開關2，整車控制器7收到信號后命令關閉驅動電機9 ;如果在上裝設備運行過程中，整車控制器7監測到有車速信號(車輛發生移動)、變速箱5離開空擋位置(駕駛員有行駛意圖)或手剎I被松開(駕駛員有行駛意圖)中的任一種情況出現，判定處于異常情況，有可能發生危險，通過儀表6報警提示駕駛員，同時關閉驅動電機9。
[0018]6)取力器4摘擋。與取力器4掛擋控制類似，摘擋前也要根據驅動電機9實際轉速和實際扭矩信號確認驅動電機9已經停穩并且無扭矩輸出，之后整車控制器7發出摘擋信號，控制取力器4完成摘擋，車輛可正常行駛。如果關閉電機后，超過預設時間電機仍在旋轉或有扭矩輸出，判定為系統異常，通過儀表6報警提示駕駛員。
[0019]所述純電動專用車具有下列特征:車輛采用純電驅動方式，動力系統中只安裝一臺驅動電機9作為動力源；行駛狀態下，驅動電機9輸出扭矩經過變速箱5、驅動軸、驅動橋傳遞到車輪，驅動車輛行駛；上裝作業狀態下，驅動電機9輸出扭矩經過變速箱5、取力器4傳遞到上裝設備；并且要求車輛必須在靜止時才能開啟上裝設備進行作業；取力器開關2為翹板開關，有閉合和斷開兩種狀態，安裝在駕駛室內供駕駛員操作，當希望上裝設備工作時，應使取力器開關2為閉合狀態；當希望停止上裝設備運行時，應使開關為閉合狀態；取力器開關2信號通過硬線連接至整車控制器7 ;取力器換擋機構3的動作受整車控制器7的取力器掛擋信號控制。掛擋信號為數字控制信號，它能控制換擋機構中的氣動回路完成取力器4的掛擋/摘擋動作；變速箱5通過硬線將空擋信號傳遞到整車控制器7 ;儀表6負責采集車速信號并發送給整車控制器7，同時接收整車控制器7發送的取力器4工作狀態信號和報警信號；儀表6與整車控制器7之間使用CAN網絡進行通信；電機控制器8直接控制驅動電機9，并與整車控制器7通過CAN網絡進行通信；驅動電機9具有轉速控制模式和扭矩控制模式；
下述內容為本發明的一個應用實例，目的在于使本領域人員更好的理解本
【發明內容】
，但本
【發明內容】
并不局限于下述實例:
在一款純電動垃圾收集車上，為實現所述控制方法整車控制器7需要接收的信號有:取力器開關2信號、車速信號、變速箱5空擋信號、驅動電機9實際轉速信號、驅動電機9實際扭矩信號；整車控制器7發出的控制信號包括:取力器4控制信號(控制取力器4的掛擋與摘檔)、取力器4狀態信號(用于儀表6顯與報警)、驅動電機9模式控制信號,驅動電機9目標轉速信號與驅動電機9目標扭矩信號。
[0020]如圖2所示，上述取力器開關2信號由取力器開關2通過硬線連接至整車控制器7 ;上述車速信號由儀表6提通過CAN總線發送給整車控制器7 ;上述變速箱5空擋信號由安裝在變速箱5上的擋位傳感器采集，經硬線連接至整車控制器7 ;上述驅動電機9實際轉速信號和實際扭矩信號由電機控制器8通過CAN線發送至整車控制器7 ;上述的取力4控制信號由整車控制器7發出，控制換擋機構完成取力器4的掛擋/摘擋動作；上述的驅動電機9模式控制信號、目標轉速信號與目標扭矩信號由整車控制器7實時計算得出，并發送到電機控制器8。驅動電機9的開啟/關閉、工作模式、輸出扭矩等直接受電機控制器8控制。
[0021]下面按照圖1所示的具體步驟，對所述控制方法按不同情況加以說明:
具體實施例1:正確操作。
[0022]步驟SI，駕駛車輛到達作業地點準備收集垃圾，車輛停穩后，變速箱5掛空擋，拉起手剎I，閉合取力器開關2;
步驟S2，已經車輛靜止，條件滿足執行下一步驟；
步驟S3，命令電機控制器8關閉驅動電機9 ；
步驟S4，本實例中的車輛裝配了手動變速箱5和離合器。如果在制動時，駕駛員踩下了離合器踏板，車輛停穩后，由于電機慣性還會在短時間內繼續空轉，當實際電機轉速小于5rpm時，判定電機已經停穩，執行下一步；
步驟S6，整車控制器7控制取力器換擋機構3為取力器4掛擋；
步驟S7，因為停車時已經換人空擋且拉起手剎I，條件滿足允許開啟上裝設備；
步驟S8，控制驅動電機9以400rpm恒轉速運行，同時點亮儀表6上的指示燈；
步驟S9，垃圾收集完畢，駕駛員斷開取力器開關2 ；
步驟S12，命令電機控制器8關閉驅動電機9 ；
步驟S13，電機停穩后，執行下一步驟；
步驟S14，整車控制器7控制取力器換擋機構3為取力器4摘擋，車輛可行駛到下一作業點；
具體實施例2:駕駛員提前閉合取力器開關2。
[0023]步驟SI，駕駛車輛到達作業地點前，駕駛員提前閉合了取力器開關2 ；
步驟S2，整車控制器7檢測到有車速，判定為誤操作，不響應駕駛員請求，結束判斷流
程;
具體實施例3:在坡道上停車作業，手剎I未拉緊。
[0024]步驟SI至S7與實例I相同。
[0025]步驟S8，垃圾收集過程中，車輛重量逐漸增加；
步驟S9，取力器開關2始終閉合；
步驟S10，車輛因為自重增加，手剎I制動力不足出現倒溜。整車控制器7收到儀表6發出的車速信號超過lkm/h后，判定取力器4工作條件不滿足；
步驟SI I，整車控制器7命令組合儀表6發出聲光報警；
步驟S12，命令電機控制器8關閉驅動電機9 ；
步驟S13，電機停穩后，執行下一步驟；
步驟S14，整車控制器7控制取力器換擋機構3為取力器4摘擋。[0026]本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發明的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種純電動專用車取力器控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)根據取力器開關信號判斷駕駛員控制意圖； 2)進行車輛運動狀態判定，如果車輛靜止，則命令電機控制器關閉電機，待電機完全停穩后控制取力器換擋機構，為取力器掛擋； 3)整車控制器檢查變速箱擋位和手剎狀態，如果此時變速箱處于空擋且手剎拉起，則控制驅動電機以預設的恒轉速運行，電機扭矩通過取力器傳遞到上裝設備，車輛開始在原地作業；如果整車控制器在預設時間內沒有同時收到變速箱的空擋信號和手剎信號，則判定不滿足取力器工作條件，通過儀表進行聲光報警，提示駕駛員； 4)作業完成后，駕駛員斷開取力器開關，整車控制器命令電機控制器關閉驅動電機；以及 5)確認電機停止轉動后，控制取力器換擋機構完成摘檔動作，取力器齒輪與變速箱齒輪脫開，恢復行駛狀態。
2.根據權利要求1所述的純電動專用車取力器控制方法，其特征在于:步驟2)中，如果車輛為非靜止狀態，則認為駕駛員是在車輛行駛過程中按下的取力器開關，判定為操作失誤，通過儀表進行聲光報警，提示駕駛員。
3.根據權利要求1所述的純電動專用車取力器控制方法，其特征在于:步驟3)中，上裝設備進行作業時，整車控制器命令電機使用轉速控制模式，以預設的恒定轉速工作。
4.根據權利要求1所述的純電動專用車取力器控制方法，其特征在于:步驟3)中，上裝設備進行作業時，整車控制器持續監測取力器開關信號、車速信號、空擋信號以及手剎信號，如果駕駛員主動斷開取力器開關，整車控制器收到開關信號后，判定為正常操作，開始執行摘擋流程。
5.根據權利要求4所述的純電動專用車取力器控制方法，其特征在于:如果在未關閉取力器開關的情況下，整車控制器監測到車輛發生移動、變速箱離開空擋位置或手剎松開中的任一種情況出現，判定為狀態異常，通過儀表進行聲光報警提示駕駛員，并執行摘擋流程。
6.根據權利要求1所述的純電動專用車取力器控制方法，其特征在于:步驟5)中，整車控制器先命令電機控制器關閉電機，隨后依據電機控制器報送的電機實際扭矩和實際轉速判定電機狀態。
7.根據權利要求6所述的純電動專用車取力器控制方法，其特征在于:如果關閉電機后，超過預設時間后電機仍然旋轉或有扭矩輸出，判定系統異常，通過儀表進行聲光報警提示駕駛員。
【文檔編號】B60L15/20GK103754134SQ201410003195
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月3日 優先權日:2014年1月3日
【發明者】趙辛蒙, 張君鴻, 姜煒, 王帥宇 申請人:北京智行鴻遠汽車技術有限公司