纯电动餐厨垃圾车上装设备无级调速控制方法
【专利摘要】一种纯电动餐厨垃圾车上装设备无级调速控制方法，包括以下步骤：在纯电动餐厨垃圾车处于上装工作模式的情况下，取力器挂档，驱动电机以默认目标转速运行，同时实时接收用于调节驱动电机目标转速的调速开关的输出信号；在接收到所述调速开关的输出信号后，判断所述调速开关的输出信号是否正常：若正常，则驱动电机以与所述调速开关输出信号匹配的目标转速运行；在未接收到所述调速开关的输出信号时，驱动电机以默认目标转速运行；所述调速开关为无级调速开关。本发明可根据上装设备执行各个动作时不同的取力要求随时调节驱动电机运行速度，从而防止垃圾桶翻转时速度过快使垃圾飞溅、引起洒漏造成二次污染，又能提高车辆工作效率。
【专利说明】纯电动餐厨垃圾车上装设备无级调速控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种调速控制方法，尤其是一种纯电动餐厨垃圾车上装设备无级调速控制方法。
【背景技术】
[0002]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(如餐厨垃圾车)和要求在车辆行进间同时作业(如扫地车)两类。对于要求静止作业的纯电动专用车，参照图1，驱动电机3输出的扭矩经由离合器4、变速箱5、传动轴8、主减速器差速器9、半轴10输出到后车轮2，驱动车辆行驶；考虑到开发、生产、后期维护等因素，当前多采用在变速箱5上安装取力器6，从驱动电机3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3，行驶状态下驱动电机3负责驱动车辆行驶；需要上装设备工作时，控制取力器6与变速箱5啮合，从变速箱5取力，作为上装设备的动力源。
[0003]纯电动餐厨垃圾车在作业时(如装卸垃圾、分离垃圾等)车辆需要静止，此时变速箱5处于空挡位置，而取力器6齿轮与变速箱5齿轮啮合，驱动电机3输出的扭矩通过变速箱5传递给取力器6，驱动电机3与取力器6为刚性连接方式，取力器6的转速与驱动电机3转速成正比关系。常见的餐厨垃圾车上装工作机构多使用液压驱动方式，液压系统的动力源一液压泵7，与取力器6输出端刚性连接，取力器6与液压泵7转速一致。在液压系统安全压力范围下，液压泵7转速越高、液压系统的压力越高，上装设备的动作速度越快，反之如果降低液压泵7转速、则液压系统压力降低，上装设备的动作速度随之变慢。综上所述，驱动电机3转速与液压泵7转速成正比，通过调整驱动电机3转速快慢，就能实现液压系统压力的调节，从而加快或减慢上装设备运动速度。在目前常见的取力器控制方法中，上装设备工作时驱动电机3都是以恒定转速运行。对于餐厨垃圾车，因为其上装设备的功能特点，采用恒转速控制已经不能满足使用要求，例如垃圾桶被提升到车顶后会开始翻转，将垃圾倒入后箱内，如果速度过快，则餐厨垃圾飞溅泄露，造成二次污染，此时应减慢速度；又比如在垃圾回收处理厂，可以控制车辆后箱内的推板将垃圾推出车厢，推板推出和回位的速度如果可调，则既能避免垃圾过快推出引起洒漏，又能加快回位速度，提高车辆工作效率。
[0004]有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种可根据上装设备执行各个动作时不同的取力要求随时调节驱动电机运行速度，从而防止垃圾桶翻转时速度过快使垃圾飞溅、引起洒漏造成二次污染，又能提高车辆工作效率的纯电动餐厨垃圾车上装设备无级调速控制方法。[0006]为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是:
[0007]—种纯电动餐厨垃圾车上装设备无级调速控制方法，包括以下步骤:
[0008]在纯电动餐厨垃圾车处于上装工作模式的情况下，取力器挂档，驱动电机以默认目标转速运行，同时实时接收用于调节驱动电机目标转速的调速开关的输出信号；
[0009]在接收到所述调速开关的输出信号后，判断所述调速开关的输出信号是否正常:若正常，则驱动电机以与所述调速开关输出信号匹配的目标转速运行；
[0010]在未接收到所述调速开关的输出信号时，驱动电机以默认目标转速运行；
[0011 ] 所述调速开关为无级调速开关。
[0012]优选的，所述调速开关的输出信号为模拟电压信号，在所述调速开关输出的电压信号为0.5V到4.5V之间的连续可调电压值时，确定所述调速开关的输出信号正常，否则为不正常。
[0013]整车控制器根据调速开关输出的电压值计算所述驱动电机的目标转速，并将所述目标转速发送给电机控制器，所述电机控制器控制所述驱动电机按照所述目标转速运行。
[0014]当收到纯电动餐厨垃圾车上装工作模式启动信号、车辆手刹拉启信号、车辆变速箱空挡信号、车辆车速为零信号、车辆驱动电机实际扭矩为零信号以及车辆驱动电机实际转速为零信号时确定纯电动餐厨垃圾车处于上装工作模式。
[0015]在纯电动餐厨垃圾车处于行驶工作模式的情况下，取力器摘挡，纯电动餐厨垃圾车进入行驶状态。
[0016]当收到纯电动餐厨垃圾车上装工作模式关闭信号、车辆车速大于零信号、车辆手刹松开信号、车辆变速箱离开空挡信号任一信号时关闭车辆驱动电机，在所述车辆驱动电机实际转速和实际扭矩为零时纯电动餐厨垃圾车进入行驶工作模式。
[0017]车辆变速箱空挡信号由安装在车辆变速箱上的挡位传感器获得，所述纯电动餐厨垃圾车上装工作模式由取力器开关状态获得，车辆手刹信号由整车控制器获得，车辆车速信号由仪表获得。
[0018]本发明的有益效果为:本发明可根据上装设备执行各个动作时不同的取力要求随时调节驱动电机运行速度，从而防止垃圾桶翻转时速度过快使垃圾飞溅、引起洒漏造成二次污染，又能提高车辆工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为纯电动餐厨垃圾车的结构示意图；
[0020]图2为本发明的纯电动餐厨垃圾车上装设备的一种调速控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0021]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
[0022]参照图2，本发明是一种纯电动餐厨垃圾车上装设备无级调速控制方法，包括以下步骤:
[0023]在步骤S100、车辆(纯电动餐厨垃圾车)处于行驶状态时执行步骤SlOl、判断车辆处于上装工作模式的条件是否成立，若确定处于上装工作模式，则执行步骤S102、取力器挂档，驱动电机以默认目标转速运行，同时实时接收用于调节驱动电机目标转速的调速开关的输出信号；若处于上装工作模式的条件不成立，则进行相应操作，而后重复步骤SlOl ;在步骤S102后执行步骤S103、在接收到所述调速开关的输出信号后，判断所述调速开关的输出信号是否正常，若正常，执行S104、驱动电机以与所述调速开关输出信号匹配的目标转速运行，否则执行步骤S107、驱动电机仍以默认目标转速运行；在对应的上装设备工作完成后，执行S105、判断车辆行驶模式条件成立与否，若成立，执行步骤S106、取力器摘挡，车辆进入行驶状态，否则继续执行步骤S103。
[0024]驱动电机在默认目标转速下，取力器应能保证上装设备全部动作都可以正常运行，例如垃圾桶的升降、车辆后车厢尾门开启、关闭等，但不排除部分动作会出现过快或过慢的现象。上装工作模式的驱动电机最高允许转速受下列条件限制:a)取力器所提供的液压系统压力应小于上装设备液压控制系统的安全油压、b)上装设备运动速度小于最高设计运动速度、c)不能引起其它人员、车辆安全隐患，比如垃圾桶在提升或放下过程中被甩离车体等。
[0025]所述调速开关的输出信号为模拟电压信号，在所述调速开关输出的模拟电压信号为0.5V到4.5V之间的连续可调电压值时，确定所述调速开关的输出信号正常，当调速开关输出信号小于0.5V或高于4.5V后，判定调速开关与地短路或与电源短路，为不正常，为了保证人员、设备安全。
[0026]当收到纯电动餐厨垃圾车上装工作模式启动信号、车辆手刹拉启信号、车辆变速箱空挡信号、车辆车速为零信号、车辆驱动电机实际扭矩为零信号以及车辆驱动电机实际转速为零信号时确定纯电动餐厨垃圾车处于上装工作模式。
[0027]当收到纯电动餐厨垃圾车上装工作模式关闭信号、车辆车速大于零信号、车辆手刹松开信号、车辆变速箱离开空挡信号任一信号时关闭车辆驱动电机，在所述车辆驱动电机实际转速和实际扭矩为零时纯电动餐厨垃圾车进入行驶工作模式。
[0028]车辆变速箱空挡信号由安装在车辆变速箱上的挡位传感器获得，所述纯电动餐厨垃圾车上装工作模式由取力器开关状态获得，车辆手刹信号由整车控制器获得，车辆车速信号由仪表获得。
[0029]取力器开关为翘板开关，有闭合和断开两种状态，安装在驾驶室内供驾驶员操作，当希望上装设备工作时，应使取力器开关为闭合状态；当希望停止上装设备运行时，应使开关为断开状态；取力器开关通过连接线连接至整车控制器和取力器换挡机构；
[0030]仪表负责采集车速信号并通过CAN总线发送给整车控制器，同时接收整车控制器发送的取力器工作状态信号；仪表与整车控制器之间使用CAN网络进行通信；
[0031]电机控制器直接控制驱动电机，并与整车控制器通过CAN网络进行通信，驱动电机工作模式信号、目标转速信号与目标扭矩信号由整车控制器实时计算得出，并发送到电机控制器，驱动电机的开启/关闭、工作模式、输出转速等直接受电机控制器控制。
[0032]所述调速开关为无级调速开关，通过连接线连接至整车控制器；
[0033]上述取力器开关状态由取力器开关通过连接线发送至整车控制器；上述车速信号由仪表通过CAN总线发送给整车控制器；变速箱空挡信号由挡位传感器经连接线发送至整车控制器；取力器状态信号由整车控制器通过CAN总线发送到仪表，用于点亮仪表上的指示灯或报警；[0034]所述调速开关安装在纯电动餐厨垃圾车的上装设备操作面板上，为无级调速开关。作业过程中，驾驶员操作调速开关，整车控制器根据调速开关输出的电压值计算所述驱动电机的目标转速，并将所述目标转速发送给电机控制器，所述电机控制器控制所述驱动电机按照所述目标转速运行。
[0035]本发明中的驱动电机具备两种工作模式:转速控制模式和扭矩控制模式。
[0036]两种模式的区别为:“转速控制模式”下，电机控制器只对整车控制器发出的转速指令(即目标转速)进行响应；对应的，在“扭矩控制模式”下，电机控制器只对整车控制器发出的扭矩指令(即目标扭矩)进行响应。
[0037]例:
[0038]转速控制模式:VCU (整车控制器)只需发送给MCU (电机控制器)现在要求驱动电机以500rpm旋转，500rpm就是目标转速。MCU接到指令后，控制驱动电机输出扭矩，但输出扭矩的大小和负载大小有关，如果电机负载小，则达到相同实际转速的驱动电机实际输出扭矩小，如只要IONm就能维持500rpm，如果电机负载大，则需要较大的实际输出扭矩才可达到同样的实际转速，如驱动电机实际输出扭矩也许要提高到IOONm才能维持500rpm。也就是说实现VCU的目标转速实际需要输出多少扭矩，完全是MCU自己进行控制，因此VCU计算出的转速即为目标转速，而驱动电机此时真正达到的转速为其实际转速；
[0039]在转速控制模式下，侧重的是驱动电机实际转速是否能和VCU预期的目标转速一致。由于控制精度原因，是没有能完全一致的，如VCU发出目标转速为500rpm，实际转速在500rpm附近小范围波动(495rpm到505rpm),就认为满足使用要求。
[0040]扭矩控制模式:VCU只需发送给MCU现在需要驱动电机输出多少扭矩。例如，车辆行驶中，油门踏板被踩下了一半，VCU据此解析出驾驶员需要IOONm的扭矩。该IOONm就是目标扭矩，它会发送到MCU中，MCU接收到这个指令后，控制驱动电机输出lOONm，而对于同样的lOONm，同样档位(比如3挡)，如果是平路车速能到80km/h，电机转速就在4000rpm，如果是上坡，IOONm只能让车辆以40km/h速度行驶，对应的电机转速也就变成了 2000rpm。VCU计算出的扭矩即为目标扭矩，而驱动电机此时真正具有的扭矩为其实际扭矩。
[0041]同样需要明确:在扭矩控制模式下，驱动电机实际扭矩和VCU发出的目标扭矩还不能达到完全一致，还以VCU发出的IOONm的目标扭矩为例，驱动电机实际输出扭矩是不可能完全等于IOONm的，总会有小的正负偏差(比如实际输出扭矩在95Nm到105Nm之间)，在工程上如果不影响实际车辆的控制，这种误差是允许的。
[0042]转速模式下:只控制转速，某一转速可对应不同的扭矩；
[0043]扭矩模式下:只控制扭矩，某一扭矩可对应不同的转速。
[0044]下面是一个纯电动餐厨垃圾车具体完整的工作流程。
[0045]驾驶员驾驶车辆到达作业地点准备收集餐厨垃圾，车辆停稳后，变速箱挂空挡，拉起手刹，闭合取力器开关，车辆进入上装工作模式。取力器完成挂挡后，整车控制器便能驱动电机，命令驱动电机以默认转速200rpm开始旋转。驾驶员此时从驾驶室移到车辆外侧面操作上装设备的控制杆、控制按钮、调速开关等开始作业。驾驶员首先操作打开后车厢上盖，提升垃圾桶时可以调快电机转速。当垃圾桶被提升接近车顶时，为避免垃圾桶过快翻转倾倒垃圾所引起的飞溅，此时可将电机转速调低，命令驱动电机默认转速200rpm运行。垃圾桶下降过程，同样可以调高电机转速，使垃圾桶快速回位。将垃圾桶摘下后，关闭后车厢上盖，完成一次垃圾回收流程。驾驶员断开取力器开关，取力器摘挡，回复到行驶模式。
[0046]垃圾回收完成后，车辆驶回餐厨垃圾回收厂，待车辆停稳、驾驶员挂回空挡、拉起手刹、闭合取力器开关，车辆进入上装工作模式。驱动电机以默认200rpm旋转，驾驶员控制打开后箱尾门，在控制推板推出垃圾和控制推板回位过程中，可以根据垃圾箱内垃圾情况，由驾驶员随时调整推板速度，加快作业速度。
[0047]本发明可根据上装设备执行各个动作时不同的取力要求随时调节驱动电机运行速度，从而防止垃圾桶翻转时速度过快使垃圾飞溅、引起洒漏造成二次污染，又能提高车辆工作效率。
[0048]本发明对车辆电气线路改动难度小、易于实现，可根据工作现场实际情况随时调整液压系统压力，能有效提高工作效率。本发明可广泛应用于通过取力器获取上装设备动力，且通过驱动电机转速可控制取力器转速的纯电动餐厨垃圾车中。
[0049]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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种纯电动餐厨垃圾车上装设备无级调速控制方法，其特征在于:包括以下步骤:在纯电动餐厨垃圾车处于上装工作模式的情况下，取力器挂档，驱动电机以默认目标转速运行，同时实时接收用于调节驱动电机目标转速的调速开关的输出信号； 在接收到所述调速开关的输出信号后，判断所述调速开关的输出信号是否正常:若正常，则驱动电机以与所述调速开关输出信号匹配的目标转速运行； 在未接收到所述调速开关的输出信号时，驱动电机以默认目标转速运行； 所述调速开关为无级调速开关。
2.根据权利要求1所述的纯电动餐厨垃圾车上装设备无级调速控制方法，其特征在于，所述调速开关的输出信号为模拟电压信号，在所述调速开关输出的电压信号为0.5V到4.5V之间的连续可调电压值时，确定所述调速开关的输出信号正常，否则为不正常。
3.根据权利要求2所述的纯电动餐厨垃圾车上装设备无级调速控制方法，其特征在于，整车控制器根据调速开关输出的电压值计算所述驱动电机的目标转速，并将所述目标转速发送给电机控制器，所述电机控制器控制所述驱动电机按照所述目标转速运行。
4.根据权利要求1所述的纯电动餐厨垃圾车上装设备无级调速控制方法，其特征在于，当收到纯电动餐厨垃圾车上装工作模式启动信号、车辆手刹拉启信号、车辆变速箱空挡信号、车辆车速为零信号、车辆驱动电机实际扭矩为零信号以及车辆驱动电机实际转速为零信号时确定纯电动餐厨垃圾车处于上装工作模式。
5.根据权利要求1所述的纯电动餐厨垃圾车上装设备无级调速控制方法，其特征在于，在纯电动餐厨垃圾车处于行驶工作模式的情况下，取力器摘挡，纯电动餐厨垃圾车进入行驶状态。
6.根据权利要求5所述的纯电动餐厨垃圾车上装设备无级调速控制方法，其特征在于，当收到纯电动餐厨垃圾车上装工作模式关闭信号、车辆车速大于零信号、车辆手刹松开信号、车辆变速箱离开空挡信号任一信号时关闭车辆驱动电机，在所述车辆驱动电机实际转速和实际扭矩为零时纯电动餐厨垃圾车进入行驶工作模式。
7.根据权利要求4或6所述的纯电动餐厨垃圾车上装设备无级调速控制方法，其特征在于，车辆变速箱空挡信号由安装在车辆变速箱上的挡位传感器获得，所述纯电动餐厨垃圾车上装工作模式由取力器开关状态获得，车辆手刹信号由整车控制器获得，车辆车速信号由仪表获得。
【文档编号】B60K25/00GK103921681SQ201410085495
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日
【发明者】赵辛蒙, 张君鸿, 姜炜, 王帅宇 申请人:北京智行鸿远汽车技术有限公司