CN108248448A - 纯电动环卫车匀速控制方法和控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纯电动环卫车匀速控制方法和控制装置，首先检测车辆的档位信息、车速信息、油门踏板开度信息、制动踏板开度信息及车辆故障信息；然后，当车速处于车辆的运行工作速度区间内，油门踏板开度在设定时间内没有改变，车辆的档位信号为前进档、且在该设定时间内没有换档，该设定时间内没有有效的制动踏板开度信号，且车辆没有不能进行匀速控制的故障时，控制车辆以当前车速匀速行驶。通过该匀速控制方法的控制能够使纯电动环卫车处于匀速行驶状态，并且是低速稳速驾驶状态，所以，驾驶员不再长时间操作油门踏板，更加不用对油门踏板进行精确控制，减少了驾驶员操纵负担和劳动作业强度。

Description

纯电动环卫车匀速控制方法和控制装置

技术领域

本发明涉及纯电动环卫车匀速控制方法和控制装置，属于纯电动环卫车匀速控制技术领域。

背景技术

2014年国务院发布《国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》，该指导意见中提出，以纯电驱动为新能源汽车发展的主要战略取向，把公共服务领域用车作为新能源汽车推广应用的突破口。环卫系统作为公共服务领域的一部分，各新能源汽车示范推广城市政府也将购买使用纯电动环卫车作为新能源汽车推广应用工作计划的一部分。新能源环卫车，即纯电动环卫车，具有技术相对简单且成熟、充电方便、零排放、噪声小等优点，不但能够大幅降低大气污染物含量，而且还能够减少运行作业时的扰民问题。

环卫车的运行特点有：工作时间固定、工作道路通畅及工作车速基本固定。环卫车根据作业种类的不同大致分为两种：洗扫车和清洗车，一般情况下，洗扫车的工作速度基本在4-5km/h，清洗车的工作速度基本在15-20km/h。

目前市场上的环卫车大多为传统内燃机车辆，作业时档位放置在一档或二档上，车速控制较为稳定。但是，由于纯电动环卫车大都为一级或二级减速系统，车速本就对油门开度较为敏感，而且环卫车的车速通常比较低，在低速环境下，较小的油门开度的变化可能就会对车速造成很大的影响，所以，驾驶员很难对油门踏板进行精确控制以使纯电动环卫车处于低速稳速驾驶状态。而且，传统的车速巡航的控制方式并不适用于环卫车这一特殊车种。

发明内容

本发明的目的是提供一种纯电动环卫车匀速控制方法，用以解决驾驶员很难通过对油门踏板进行精确控制以使纯电动环卫车处于低速稳速驾驶状态的问题。本发明同时提供一种纯电动环卫车匀速控制装置。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种纯电动环卫车匀速控制方法，包括以下步骤：

(1)检测车辆的档位信息、车速信息、油门踏板开度信息、制动踏板开度信息及车辆故障信息；

(2)当车速处于车辆的运行工作速度区间内，油门踏板开度在设定时间内没有改变，车辆的档位信号为前进档、且在所述设定时间内没有换档，在所述设定时间内没有有效的制动踏板开度信号，且车辆没有不能进行匀速控制的故障时，控制车辆以所述车速匀速行驶。

当检测到以下情况中的至少一个时：车辆换档、任意两个车轮的轮速的误差值大于一个设定误差值、车速的变化率大于一个设定的变化率阈值、车速没有处于车辆的运行工作速度区间内、油门踏板再次输出有效的开度信号、制动踏板输出有效的开度信号和车辆出现不能进行匀速控制的故障，控制车辆解除匀速控制。

检测的信息中还包括有车轮轮速信息，在各判断条件均满足的基础上，如果在所述设定时间内任意两个车轮轮速的误差值小于或者等于一个设定的误差值，则控制车辆以所述车速匀速行驶。

当控制车辆解除匀速控制时，控制设置在车中的报警装置进行报警，以提醒驾驶员接管车辆操作。

将设定的油门踏板开度范围分为N个子区间，N≥2，油门踏板开度仅在某个子区间内变化时认定油门踏板开度没有改变。

一种纯电动环卫车匀速控制装置，包括：

检测模块，用于检测车辆的档位信息、车速信息、油门踏板开度信息、制动踏板开度信息及车辆故障信息；

控制模块，用于当车速处于车辆的运行工作速度区间内，油门踏板开度在设定时间内没有改变，车辆的档位信号为前进档、且在所述设定时间内没有换档，在所述设定时间内没有有效的制动踏板开度信号，且车辆没有不能进行匀速控制的故障时，控制车辆以所述车速匀速行驶。

当检测到以下情况中的至少一个时：车辆换档、任意两个车轮的轮速的误差值大于一个设定误差值、车速的变化率大于一个设定的变化率阈值、车速没有处于车辆的运行工作速度区间内、油门踏板再次输出有效的开度信号、制动踏板输出有效的开度信号和车辆出现不能进行匀速控制的故障，控制车辆解除匀速控制。

检测的信息中还包括有车轮轮速信息，在各判断条件均满足的基础上，如果在所述设定时间内任意两个车轮轮速的误差值小于或者等于一个设定的误差值，则控制车辆以所述车速匀速行驶。

所述匀速控制装置还包括设置在车中的控制装置，当控制车辆解除匀速控制时，控制所述报警装置进行报警，以提醒驾驶员接管车辆操作。

将设定的油门踏板开度范围分为N个子区间，N≥2，油门踏板开度仅在某个子区间内变化时认定油门踏板开度没有改变。

本发明提供的匀速控制方法专用于纯电动环卫车，通过该匀速控制方法的控制能够使纯电动环卫车处于匀速行驶状态，并且是低速稳速驾驶状态，所以，驾驶员不再长时间操作油门踏板，更加不用对油门踏板进行精确控制，减少了驾驶员操纵负担和劳动作业强度。

并且，该匀速控制方法中，首先检测车辆的一些数据信息，这些数据信息均与匀速控制有密切关联，比如档位信息、车速信息、油门踏板信息及制动踏板信息，然后对检测到的信息进行分析，由于环卫车的工作速度较低，所以，只有在车速处于运行工作速度区间内才能够谈得上对其进行匀速控制；油门踏板开度为匀速控制的最重要的因素，是匀速控制最直观的判断因素，只有油门踏板开度稳定在某开度一定时间，才表示车辆能够匀速控制，如果油门踏板开度变化比较频繁，就无法匀速控制；当车辆的档位信号为前进档、且在上述一定时间内没有换档，表示车辆处于稳定前进状态；由于环卫车的匀速控制为行驶状态，那么在该一定时间内制动踏板就不能输出有效的开度信号；当然，为了保证车辆安全运行，车辆中就不能有不能进行匀速控制的故障。因此，该匀速控制方法以纯电动环卫车作为控制对象，分析针对纯电动环卫车中影响匀速行驶的关键因素，对这些关键因素各自满足的条件进行分析，找到各关键因素满足匀速行驶的条件，并根据这些条件进行匀速控制。所以，该匀速控制方法能够保证纯电动环卫车匀速行驶的可靠控制。

附图说明

图1是匀速控制系统的硬件结构框图；

图2是匀速控制方法的整体流程图；

图3是匀速控制方法的一种具体实施方式示意图。

具体实施方式

纯电动环卫车匀速控制方法实施例

本发明提供的匀速控制方法适用于纯电动环卫车，环卫车是指用于城市市容整理、清洁的专用车辆，本实施例中的环卫车为：洒水车、清扫车、清洗车、除雾霾车等在工作时需要匀速运行的作业车辆。并且为了实施本实施例中的匀速控制方法，本实施例中还提供一种纯电动环卫车的控制系统，该系统的各组成部分均为硬件设备。

如图1所示，该控制系统包括档位检测模块、车速检测模块、油门踏板开度检测模块和制动踏板开度检测模块，其中，档位检测模块用于检测环卫车的档位信息，车速检测模块用于检测环卫车的车速信息，油门踏板开度检测模块用于检测环卫车的油门踏板开度信息，制动踏板开度检测模块用于检测环卫车的制动踏板开度信息。另外，该控制系统还包括其他检测设备，用于检测车辆的故障信息，这些故障信息能够妨碍环卫车的匀速控制，因此，将这些故障称为不能进行匀速控制的故障，比如：ABS故障、电机过热、电池过流及硬件等各种故障，图1中就不再体现用于检测这些故障的相关设备。上述各检测设备均属于常规技术，本实施例就不再对设备本身进行描述。

本实施例中，整车控制器作为匀速控制的核心部件，用于对各相关数据的分析以及发出匀速控制命令，当然，作为其他的实施例，还可以专门设置一控制器作为匀速控制的控制核心。

整车控制器输入连接上述各检测模块以及用于检测不能进行匀速控制的故障的相关设备，接收这些检测设备检测的各种数据信息；整车控制器控制连接电机控制器，整车控制器对接收到的数据信息进行分析，当满足匀速控制条件时，向电机控制器输出控制命令，电机控制器给驱动电机一个恒定的转矩(扭矩)，使其匀速转动，实现环卫车的匀速行驶。

因此，整车控制器中加载有匀速控制策略，整车控制器通过该策略实现匀速控制，该策略即为本发明提供的匀速控制方法中的核心步骤，以下对该控制方法进行详细说明。

该匀速控制方法的第一步骤为检测步骤：检测车辆的档位信息、车速信息、油门踏板信息、制动踏板信息及车辆故障信息，由于上述已对检测各信息的相应检测设备做出了描述，这里就不再说明。

该匀速控制方法的第二步骤为控制步骤，该控制步骤为整车控制器中的匀速控制策略，通过软件程序的方式加载在整车控制器中。图2为该匀速控制方法的整体流程图。

整车控制器根据接收到的数据信息进行分析，其中，

对于车速信息，环卫车在匀速控制的范围是车辆处于正常工作状态，因此，“匀速控制”中的“速”要处于运行工作速度区间内。由于环卫车的工作速度较低，而且，不同工作类型的环卫车的工作速度范围不同，比如洗扫车的工作速度基本在4-5km/h，清洗车的工作速度基本在15-20km/h，而且，工作速度范围并不一定是上述取值范围，不同的道路可能就需要不同的清扫速度，比如：道路较脏时，清扫时就要慢，这样才能够清扫干净。因此，考虑到上述各因素来设定环卫车的运行工作速度区间。总之，在进行匀速控制时，车速信息满足的条件是：车速处于运行工作速度区间内。

对于油门踏板信息，为了使整车控制器实现匀速控制，就需要油门踏板开度在设定的时间(该设定时间根据实际控制精度进行选取)内不变动，即油门踏板开度在该设定时间内不改变，设置该设定时间的目的在于：整车控制器在油门踏板开度稳定一定时间后确定出车辆需要匀速行驶。并且，实际情况下，由于车辆行驶震动及其他因素等，在匀速控制时，驾驶员很难控制油门踏板开度在一定时间内处于绝对不变的状态，可能会有约2％的偏差，如果直接对油门踏板开度进行检测，很难判断油门踏板开度是否稳定设定时间，因此需要对油门踏板开度进行处理，具体为：设定一个油门踏板开度范围，该范围为环卫车正常行驶的油门踏板的开度范围，将该范围分为至少两个子区间，当油门踏板开度只在某一个子区间内变化时，表示油门踏板开度变化程度不大，认定油门踏板开度没有改变，只有当油门踏板开度从处于其中一个子区间内变化到处于另一个子区间内时，表示油门踏板开度变化程度较大，才认定油门踏板开度发生了变化。其中，子区间划分的个数根据实际要求进行设定，划分的个数较少时，控制精度不高，但是，控制复杂度低，相应地，划分的个数较多时，控制精度高，但是，控制复杂度高。由于一般情况下的油门踏板开度的范围为0-100％，所以，本实施例中油门踏板开度范围设定为0-100％，精度为1％，对该油门踏板开度范围进行分级处理，将踏板信号模糊处理为3％精度(也可以根据实际车辆情况进行调节)，即油门踏板开度在0-100％范围内大致可分为33个子区间，通过识别踏板开度信号在各区间的稳定情况来确定驾驶员稳定操作行驶的状态，比如：如果油门踏板开度在设定时间内只在[10％，12％]区间内变化，则表示油门踏板开度在设定时间内没有变化；如果油门踏板开度在设定时间内由处于[10％，12％]区间内变化到处于[13％，15％]区间内，则表示油门踏板开度在该设定时间内发生了变化。因此，在进行匀速控制时，油门信息满足的条件是：油门踏板开度在设定的时间内不改变。

对于档位信息，由于环卫车在匀速控制时最基本的因素是沿前进方向稳定行驶，所以，在进行匀速控制时，档位信息满足的条件是：档位信息为前进档中的某一档、且在上述设定时间内档位没有改变。

对于制动信息，为了使整车控制器实现匀速控制，制动踏板就不能输出有效的开度信号。其中，制动踏板不被踩下时，当然无法输出有效的开度信号；制动踏板只被轻微踩下时，输出的开度信号很小，可以忽略不计，认为该开度信号是无效的。因此，在进行匀速控制时，制动信息满足的条件是：制动踏板在上述设定时间内没有输出有效的开度信号。

对于故障信息，为了使整车控制器实现匀速控制，环卫车就不能出现不能进行匀速控制的故障，比如：ABS故障、电机过热、电池过流及硬件等各种故障。因此，在进行匀速控制时，故障信息满足的条件是：车辆没有不能进行匀速控制的故障(可以理解为在上述设定时间内车辆没有不能进行匀速控制的故障)。

另外，环卫车有时需要转弯，车辆无法实现自动转弯，所以在转弯时不需要车辆匀速控制，驾驶员就要接管车辆。所以，进一步地，在匀速控制时还需要有转弯检测，则，在上述控制系统中还设置有用于检测各车轮轮速的轮速检测模块(图1中未画出)，整车控制器采样连接各轮速检测模块。由于转弯时左右两侧的车轮的轮速不同，还有可能同一侧的两个车轮的轮速也不同。所以，计算任意两个的车轮轮速的误差值，如果有两个车轮转速的误差值大于一个设定的误差值(比如：15r/min)，表示有两个车轮的轮速相差很大，表明环卫车在转弯。因此，相应地，如果需要进行匀速控制，轮速信息就需要满足的条件是：在上述设定时间内任意两个的车轮轮速的误差值小于或者等于上述设定的误差值。

综上可得，只有以下条件均满足时：车速处于车辆的运行工作速度区间内、油门踏板开度在设定时间内没有改变、车辆的档位信号为前进档、且在该设定时间内不换档、在该设定时间内没有有效的制动踏板开度信号、车辆没有不能进行匀速控制的故障、在该设定时间内任意两个的车轮轮速的误差值小于或者等于一个设定的误差值，整车控制器输出给电机控制器一个控制命令，然后电机控制器输出一个与当前车速对应的转矩信号，控制驱动电机以该转矩进行匀速行驶。

控制系统会保持当前的动力输出，为了降低驾驶员操作复杂度，一般情况下驾驶员会松开油门踏板，环卫车仍会保持匀速行驶。

环卫车在匀速行驶过程中，当整车控制器检测到以下情况中出现了至少一个时：车辆换档(由前进档变为其他档，或者由前进档中的某一档变成了前进档中的其他档，比如：由前进档变为倒档，或者由前进档中的1档变成了前进档中的2档)、任意两个车轮的轮速的误差值大于设定误差值、车速有明显变化(即车速变化率大于设定的变化率阈值，比如0.5m/s²)、车速没有处于车辆的运行工作速度区间内(比如车速超出该工作速度区间)、油门踏板再次被踩下(即油门踏板再次输出有效的开度信号，表示驾驶员有人为加速需求)、制动踏板输出有效的开度信号和车辆出现了不能进行匀速控制的故障，整车控制器控制解除匀速控制，驾驶员接管车辆。为了及时提醒驾驶员接管车辆，整车控制器同时控制车上的报警装置进行报警。

因此，环卫车主要包括两个运行模式：道路作业匀速控制模式和车辆正常行驶模式。其中，

道路作业匀速控制模式为上述匀速控制状态，整车控制器确定道路扭矩(功率)输出需求，进而控制车辆扭矩输出，保证车辆匀速作业。

车辆正常行驶模式为驾驶员对车辆进行正常控制的状态，比如环卫车在进行非作业工况，如加减速操作，减速转弯操作，或者以较高车速回厂等，驾驶员可以对车辆进行正常的操纵控制。

另外，为了实现车辆控制转换及动力输出调节的无缝对接，环卫车还包括过渡工况控制模式，当环卫车在道路作业匀速控制模式中行进，收到驾驶员接管车辆请求信息或是其他故障及其他需要驾驶员接管车辆行驶的时候，车辆需要从匀速自动控制模式经该过渡工况控制模式切换到正常行驶模式。

图3为匀速控制方法的一种具体的实施方式的流程图，当然，这只是一种具体的实施方式，并不对上述匀速控制方法做出任何限定。

如图3所示，车辆在行驶过程中，整车控制器检测道路作业匀速控制模式的标志位状态。道路作业匀速控制模式标志位表示道路作业匀速控制模式是否开启工作：当标志位置位(为1)时，表示车辆进入道路作业匀速控制模式，当标志位复位(为0)时，表示车辆未进入道路作业匀速控制模式。

根据标志位状态，确定相应的控制模式。

当标志位状态处于复位状态时，系统会针对当前驾驶员驾驶操作情况进行分级识别处理，确定车辆后续控制模式。如果系统检测到车辆运行情况满足道路作业匀速控制模式条件，将标志位置位，同时系统进入道路作业匀速控制模式，系统接管车辆运行；如果车辆运行情况无法满足道路作业匀速控制模式开启条件，车辆按照实际驾驶员操作需求，进行正常行驶。

当标志位状态处于置位状态时，系统进入道路作业匀速控制模式，系统接管车辆运行；并且系统会检测来自驾驶员操作、车辆行驶状态信息、车辆故障信息等，判断车辆是否退出道路作业匀速控制模式：如果检测出车辆满足退出道路作业匀速控制模式的条件，系统将标志位复位，退出匀速控制模式，进入过渡工况控制模式，同时提示驾驶员接管车辆；如果未检测出车辆有退出道路作业匀速控制模式，系统控制车辆继续以道路作业匀速控制模式运行，同时保持标志位置位状态。

纯电动环卫车匀速控制装置实施例

本实施例中，控制装置包括以下模块：

检测模块，用于检测车辆的档位信息、车速信息、油门踏板开度信息、制动踏板开度信息及车辆故障信息；

控制模块，用于当车速处于车辆的运行工作速度区间内，油门踏板开度在设定时间内没有改变，车辆的档位信号为前进档、且在上述设定时间内没有换档，在上述设定时间内没有有效的制动踏板开度信号，且车辆没有不能进行匀速控制的故障时，控制车辆以上述车速匀速行驶。

通过分析可知，该控制装置的两个模块与纯电动环卫车匀速控制方法中的两个主要步骤本质上相同，因此，该控制装置本质上仍旧是控制方法，由于上述控制方法实施例中已对该控制方法做出了详细地描述，这里就不再具体说明。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种纯电动环卫车匀速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)检测车辆的档位信息、车速信息、油门踏板开度信息、制动踏板开度信息及车辆故障信息；

(2)当车速处于车辆的运行工作速度区间内，油门踏板开度在设定时间内没有改变，车辆的档位信号为前进档、且在所述设定时间内没有换档，在所述设定时间内没有有效的制动踏板开度信号，且车辆没有不能进行匀速控制的故障时，控制车辆以所述车速匀速行驶。

2.根据权利要求1所述的纯电动环卫车匀速控制方法，其特征在于，当检测到以下情况中的至少一个时：车辆换档、任意两个车轮的轮速的误差值大于一个设定误差值、车速的变化率大于一个设定的变化率阈值、车速没有处于车辆的运行工作速度区间内、油门踏板再次输出有效的开度信号、制动踏板输出有效的开度信号和车辆出现不能进行匀速控制的故障，控制车辆解除匀速控制。

3.根据权利要求1所述的纯电动环卫车匀速控制方法，其特征在于，检测的信息中还包括有车轮轮速信息，在各判断条件均满足的基础上，如果在所述设定时间内任意两个车轮轮速的误差值小于或者等于一个设定的误差值，则控制车辆以所述车速匀速行驶。

4.根据权利要求2所述的纯电动环卫车匀速控制方法，其特征在于，当控制车辆解除匀速控制时，控制设置在车中的报警装置进行报警，以提醒驾驶员接管车辆操作。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的纯电动环卫车匀速控制方法，其特征在于，将设定的油门踏板开度范围分为N个子区间，N≥2，油门踏板开度仅在某个子区间内变化时认定油门踏板开度没有改变。

6.一种纯电动环卫车匀速控制装置，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测车辆的档位信息、车速信息、油门踏板开度信息、制动踏板开度信息及车辆故障信息；

控制模块，用于当车速处于车辆的运行工作速度区间内，油门踏板开度在设定时间内没有改变，车辆的档位信号为前进档、且在所述设定时间内没有换档，在所述设定时间内没有有效的制动踏板开度信号，且车辆没有不能进行匀速控制的故障时，控制车辆以所述车速匀速行驶。

7.根据权利要求6所述的纯电动环卫车匀速控制装置，其特征在于，当检测到以下情况中的至少一个时：车辆换档、任意两个车轮的轮速的误差值大于一个设定误差值、车速的变化率大于一个设定的变化率阈值、车速没有处于车辆的运行工作速度区间内、油门踏板再次输出有效的开度信号、制动踏板输出有效的开度信号和车辆出现不能进行匀速控制的故障，控制车辆解除匀速控制。

8.根据权利要求6所述的纯电动环卫车匀速控制装置，其特征在于，检测的信息中还包括有车轮轮速信息，在各判断条件均满足的基础上，如果在所述设定时间内任意两个车轮轮速的误差值小于或者等于一个设定的误差值，则控制车辆以所述车速匀速行驶。

9.根据权利要求7所述的纯电动环卫车匀速控制装置，其特征在于，所述匀速控制装置还包括设置在车中的控制装置，当控制车辆解除匀速控制时，控制所述报警装置进行报警，以提醒驾驶员接管车辆操作。

10.根据权利要求6-9任意一项所述的纯电动环卫车匀速控制装置，其特征在于，将设定的油门踏板开度范围分为N个子区间，N≥2，油门踏板开度仅在某个子区间内变化时认定油门踏板开度没有改变。