CN103754175B - 一种针对手动挡纯电动专用车取力器控制***的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种针对手动挡纯电动专用车的取力器控制***和方法，所述控制***包括手刹、取力器开关、整车控制器、电机控制器以及驱动电机；所述控制方法包括：1）取力器挂挡控制，2）驱动电机开启控制，3）上装设备运行阶段，4）驱动电机关闭控制，5）取力器退挡控制。本发明的有益效果为：通过引入离合器踏板信号完善了取力器控制功能，确保取力器在挂挡和退挡过程中不会出现打齿现象，延长了零部件的使用寿命，降低了车辆保养维修成本；本发明可广泛应用于装配有离合器、手动变速箱并使用取力器为上装设备提供动力的纯电动专用车中。

Description

一种针对手动挡纯电动专用车取力器控制***的控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种针对手动挡纯电动专用车的取力器控制***和方法。

背景技术

为了加快新能源汽车产业发展，推进节能减排，促进大气污染治理，国家持续开展新能源汽车推广应用工作。其中的纯电动专用车，以高压动力电池作为唯一能源，靠电动机驱动车辆行驶，具备零排放、低噪音等优点，可在邮政、物流、环卫等领域广泛使用，越来越受到国家和企业的重视。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）和要求在车辆行驶过程中同时开展作业（如扫地车）两类：其中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，当前多采用在变速箱上安装取力器，从驱动电机取力为上装设备提供动力这种方式，这类纯电动专用车只安装有一台驱动电机，行驶状态下驱动电机负责驱动车辆行驶，需要上装设备工作时，控制取力器与变速箱啮合，驱动上装作业部分；而在要求车辆行驶与上装作业同时进行的纯电动专用车中，多配备有主、辅两套可独立控制的电驱动***，其中主动力源用于满足车辆的行驶要求，辅动力源负责驱动上装设备。

对于只安装有一台驱动电机，需要通过在变速箱上外接取力器为上装设备提供动力的这类专用车，在实际操作中，由于驾驶员误操作，有时会在车辆还没有完全停稳的情况下就起动上装设备，或者在上装设备还未关闭就驾驶车辆行驶的情况，易对车辆周围人员带来安全隐患，同时加快了车辆内部传动部件的机械磨损、提高了车辆故障出现频率。为了避免上述问题，现有的取力器控制方案中多是根据手刹信号和变速箱空挡信号作为判定条件，对取力器进行控制，有些会再引入加速踏板或制动踏板信号作为辅助判定条件。

但由于驱动电机的扭矩、转速响应速度要远快于传统内燃机，取力器挂挡动作执行相对较慢，使用上述取力器控制方式时，有可能出现取力器挂挡完成前（即齿轮完全啮合到位之前），变速箱输入轴已经在驱动电机的驱动下按照预设的转速开始旋转，此时取力器齿轮强行啮合，会出现不同程度的“打齿”现象，对变速箱、取力器及传动***零部件造成冲击，缩短了零部件使用寿命，增加了车辆保养、维修成本，影响车辆的正常使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对手动挡纯电动专用车的取力器控制***和方法，以克服现有技术存在的上述不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种针对手动挡纯电动专用车的取力器控制***，包括手刹、取力器开关、整车控制器、电机控制器以及驱动电机，所述手刹与取力器开关串联连接，所述取力器开关通过硬线连接有取力器且所述取力器上设有取力器换挡机构，所述取力器通过齿轮连接有变速箱；所述取力器开关、变速箱均通过硬线与整车控制器连接，所述整车控制器还通过硬线连接有离合器且所述离合器上设有踏板传感器，所述整车控制器通过CAN总线连接有仪表；所述整车控制器通过CAN总线与电机控制器连接；所述电机控制器与驱动电机连接。取力器开关为翘板开关。所述变速箱上设有空挡传感器。

针对手动挡纯电动专用车的取力器控制方法，包括以下步骤：

1）取力器挂挡控制：取力器开关为闭合状态，此时取力器信号为逻辑值1，取力器换挡机构执行取力器挂挡动作，取力器齿轮与变速箱中间轴啮合，从变速箱中取力；

2）驱动电机开启控制：驱动电机开启条件判断，根据空挡信号、车速信号和驱动电机转速信号判断是否满足驱动电机开启条件；开启条件成立后，根据离合器踏板信号判断是否满足驱动电机触发条件；

3）上装设备运行阶段：驱动电机以预设的固定转速旋转，带动取力器旋转为上装设备提供动力；

4）驱动电机关闭控制：包括正常关闭和异常关闭两种情况，正常关闭指上装作业完成后，驾驶员踩下离合器踏板，***收到离合器踏板信号后，关闭驱动电机；异常关闭指具备下面任一条件时，关闭驱动电机：车速信号不为0km/h、变速箱离开空挡位置、取力器开关信号变为逻辑值0；

5）取力器退挡控制：取力器开关为开启状态，取力器开关信号为逻辑值0，取力器换挡机构执行取力器退挡动作，齿轮与变速箱中间轴分离。

进一步的，步骤1）中，手刹松开，取力器开关信号始终为逻辑值0，手刹拉起，取力器开关信号始终为逻辑值1。驱动电机处于静止状态。

进一步的，步骤2）中，变速箱处于空挡、车辆静止和驱动电机处于静止状态三项条件同时成立时，判定驱动电机开启条件成立。离合器踏板被踩下后，判定触发条件成立，驱动电机被开启。

进一步的，步骤5）中，需驾驶员先踩下离合器踏板，再断开取力器开关。

本发明的有益效果为：通过引入离合器踏板信号完善了取力器控制功能，确保取力器在挂挡和退挡过程中不会出现打齿现象，延长了零部件的使用寿命，降低了车辆保养维修成本；本发明可广泛应用于装配有离合器、手动变速箱并使用取力器为上装设备提供动力的纯电动专用车中。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述针对手动挡纯电动专用车的取力器控制***原理框图；

图2是本发明实施例所述针对手动挡纯电动专用车的取力器控制方法总体流程图；

图3是本发明实施例所述驱动电机开启控制阶段流程图；

图4是本发明实施例所述驱动电机关闭控制阶段流程图；

图5是本发明实施例所述取力器退挡控制阶段流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例所述的一种针对手动挡纯电动专用车的取力器控制***，包括手刹、取力器开关、整车控制器、电机控制器以及驱动电机，所述手刹与取力器开关串联连接，所述取力器开关通过硬线连接有取力器且所述取力器上设有取力器换挡机构，所述取力器通过齿轮连接有变速箱；所述取力器开关、变速箱均通过硬线与整车控制器连接，所述整车控制器还通过硬线连接有离合器且所述离合器上设有踏板传感器，所述整车控制器通过CAN总线连接有仪表；所述整车控制器通过CAN总线与电机控制器连接；所述电机控制器与驱动电机连接。取力器开关为翘板开关。所述变速箱上设有空挡传感器。

如图2-5所示，针对手动挡纯电动专用车的取力器控制方法，包括以下步骤：

1）取力器挂挡控制：手刹拉起，取力器开关为闭合状态，此时取力器信号为逻辑值1，取力器换挡机构执行取力器挂挡动作，取力器齿轮与变速箱中间轴啮合，从变速箱中取力。驱动电机处于静止状态。

2）驱动电机开启控制：驱动电机开启条件判断，根据空挡信号、车速信号和驱动电机转速信号判断是否满足驱动电机开启条件；开启条件成立后，根据离合器踏板信号判断是否满足驱动电机触发条件；变速箱处于空挡、车辆静止和驱动电机处于静止状态三项条件同时成立时，判定驱动电机开启条件成立。离合器踏板被踩下后，判定触发条件成立，驱动电机被开启。

3）上装设备运行阶段：驱动电机以预设的固定转速旋转，带动取力器旋转为上装设备提供动力。

4）驱动电机关闭控制：包括正常关闭和异常关闭两种情况，正常关闭指上装作业完成后，驾驶员踩下离合器踏板，***收到离合器踏板信号后，关闭驱动电机；异常关闭指具备下面任一条件时，关闭驱动电机：车速信号不为0km/h、变速箱离开空挡位置、取力器开关信号变为逻辑值0。

5）取力器退挡控制：手刹松开，取力器开关为开启状态，取力器开关信号为逻辑值0，取力器换挡机构执行取力器退挡动作，齿轮与变速箱中间轴分离。取力器退挡控制阶段需驾驶员先踩下离合器踏板，再断开取力器开关。

下面结合附图举例说明：在一款纯电动垃圾收集车上，为实现所述控制方法整车控制器需要接收的信号有：取力器开关信号、变速箱空挡信号、车速信号、离合器状态信号、驱动电机实际转速信号；整车控制器发出的控制信号包括:取力器状态信号（用于仪表显示与报警）、驱动电机模式控制信号，驱动电机目标转速信号。

驾驶员驾驶车辆到达作业地点准备收集垃圾，车辆停稳后，变速箱挂空挡，拉起手刹，按下取力器开关。此时取力器换挡机构收到取力器的开关信号为逻辑值1，开始挂挡，因不同的取力器换挡机构特性不同，完成挂挡所需要时间也会略有差距，但基本在1s左右就可以完成。之后驾驶员踩下离合器踏板。此时处于驱动电机开启控制阶段，整车控制器根据收到的车速信号判定车辆处于静止、根据收到的空挡信号判定当前挡位在空挡，根据收到的驱动电机实际转速信号判定驱动电机静止。上述三个条件同时成立，驱动电机开启条件满足，整车控制器在收到离合器踏板信号后，判定驱动电机触发条件成立，开启驱动电机，并发送300rpm作为目标转速到电机控制器，如图3所示。电机开始旋转后，驾驶员缓慢松开离合器踏板，动力由驱动电机传递到变速箱、取力器。取力器开始旋转，并带动液压泵。垃圾收集车的上装设备采用液压控制回路，液压泵作为动力源，建立压力后上装设备（垃圾筒提升、翻转等机构）可以开始工作。垃圾收集完成后，驾驶员踩下离合器踏板，整车控制器收到离合器踏板信号后，关闭驱动电机，驱动电机由300rpm变为0rpm，如图4所示。此时取力器仍出于挂挡状态，待驾驶员抬起取力器开关后，取力器换挡机构收到逻辑值0，执行退挡动作，如图5所示，1s左右退挡完成。取力器控制结束，驾驶员可以正常驾驶车辆到下一作业点。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种针对手动挡纯电动专用车的取力器控制***的控制方法，取力器控制***包括手刹、取力器开关、整车控制器、电机控制器以及驱动电机，所述手刹与取力器开关串联连接，所述取力器开关通过硬线连接取力器，所述取力器上设有取力器换挡机构，所述取力器通过齿轮连接有变速箱；所述取力器开关、变速箱均通过硬线与所述整车控制器连接，所述整车控制器还通过硬线连接有离合器，所述离合器上设有踏板传感器，所述整车控制器通过CAN总线连接有仪表；所述整车控制器通过CAN总线与所述电机控制器连接；所述电机控制器与所述驱动电机连接，所述取力器开关为翘板开关，所述变速箱上设有空挡传感器；其特征在于，包括以下步骤：

1）取力器挂挡控制：取力器开关为闭合状态，此时取力器信号为逻辑值1，取力器换挡机构执行取力器挂挡动作，取力器齿轮与变速箱中间轴啮合，从变速箱中取力；

2）驱动电机开启控制：驱动电机开启条件判断，根据空挡信号、车速信号和驱动电机转速信号判断是否满足驱动电机开启条件；开启条件成立后，根据离合器踏板信号判断是否满足驱动电机触发条件；

3）上装设备运行阶段：驱动电机以预设的固定转速旋转，带动取力器旋转为上装设备提供动力；

4）驱动电机关闭控制：包括正常关闭和异常关闭两种情况，正常关闭指上装作业完成后，驾驶员踩下离合器踏板，***收到离合器踏板信号后，关闭驱动电机；异常关闭指具备下面任一条件时，关闭驱动电机：车速信号不为0km/h、变速箱离开空挡位置、取力器开关信号变为逻辑值0；

5）取力器退挡控制：取力器开关为开启状态，取力器开关信号为逻辑值0，取力器换挡机构执行取力器退挡动作，齿轮与变速箱中间轴分离。

2.根据权利要求1所述的针对手动挡纯电动专用车的取力器***的控制方法，其特征在于，步骤1）中，手刹松开，取力器开关信号始终为逻辑值0，手刹拉起，取力器开关信号始终为逻辑值1。

3.根据权利要求2所述的一种针对手动挡纯电动专用车的取力器***的控制方法，其特征在于，步骤1）中，驱动电机处于静止状态。

4.根据权利要求3所述的一种针对手动挡纯电动专用车的取力器***的控制方法，其特征在于，步骤2）中，变速箱处于空挡、车辆静止和驱动电机处于静止状态三项条件同时成立时，判定驱动电机开启条件成立。

5.根据权利要求4所述的一种针对手动挡纯电动专用车的取力器***的控制方法，其特征在于，步骤2）中，离合器踏板被踩下后，判定触发条件成立，驱动电机被开启。

6.根据权利要求5所述的一种针对手动挡纯电动专用车的取力器***的控制方法，其特征在于，步骤5）中，需驾驶员先踩下离合器踏板，再断开取力器开关。