一种电动装载机的冲击抑制方法、装置及系统与流程

本发明涉及电动装载机领域，特别是涉及一种电动装载机的冲击抑制方法，本发明还涉及一种电动装载机的冲击抑制装置及系统。

背景技术：

电动装载机可以用于物料的转运，例如用于对砂石的转运等，电动装载机的驾驶员在对砂石等物料进行铲掘时通常会边铲掘边收斗，也即一边向前行驶以便将物料铲进铲斗内，一边控制铲斗向上转动从而完成收斗动作，然而，当收斗动作接近完成时，由于在铲斗抬起的状态下还有一定的车速，装载机铲斗底部会瞬间冲撞到物料上，此时车速会很快降为零，会对电动装载机的动力系统以及传动系统产生剧烈的冲击，不但会降低动力系统以及传动系统的寿命，而且还会使驾驶员感到不适。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电动装载机的冲击抑制方法，延长了动力系统以及传动系统的寿命，而且还提高了驾驶员的舒适度；本发明的另一目的是提供一种电动装载机的冲击抑制装置及系统，延长了动力系统以及传动系统的寿命，而且还提高了驾驶员的舒适度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电动装载机的冲击抑制方法，包括：

预先设定从采样当前车速到驱动电机响应目标扭矩之间的过程预测时间；

在电动装载机收斗过程中遭受到撞击冲击时，获取所述电动装载机的所述当前车速；

根据所述当前车速确定出所述过程预测时间后的所述电动装载机的目标车速；

采用预设闭环算法，计算出与所述目标车速对应的目标扭矩；

控制所述驱动电机响应所述目标扭矩。

优选地，所述在电动装载机收斗过程中遭受到撞击冲击时，获取所述电动装载机的所述当前车速具体为：

在电动装载机满足预设使能条件时，判定所述电动装载机处于铲掘阶段的收斗过程；

当处于所述铲掘阶段收斗过程中的所述电动装载机满足预设冲击条件时，判定所述电动装载机遭受到撞击冲击；

获取所述电动装载机的所述当前车速。

优选地，所述判定所述电动装载机遭受到撞击冲击之后，所述获取所述电动装载机的所述当前车速之前，该电动装载机的冲击抑制方法还包括：

判断所述驱动电机的驱动扭矩是否大于峰值扭矩的预设比例且加速踏板的开度大于所述预设比例；

若是，则执行获取所述电动装载机的所述当前车速的步骤。

优选地，所述采用预设闭环算法，计算出与所述目标车速对应的目标扭矩之后，该电动装载机的冲击抑制方法还包括：

判断所述电动装载机是否满足预设冲击抑制退出条件；

若是，则恢复所述电动装载机的默认驱动扭矩控制机制；

其中，所述预设冲击抑制退出条件具体为：

车速为零的持续时间大于第一预设阈值、当前的加速踏板开度对应的驱动扭矩小于所述目标扭矩、纵向冲击度小于第二预设阈值以及档位不为前进档位中的任一项。

优选地，所述预设使能条件包括：

车速低于第三预设阈值、档位为前进挡、铲斗存在收斗特征以及举升缸位置低于预设位置阈值。

优选地，所述预设冲击条件具体为：

纵向向后的加速度大于第四预设阈值且纵向冲击度大于第五预设阈值。

优选地，所述预先设定从采样当前车速到驱动电机响应目标扭矩之间的过程预测时间具体为：

将车速信号采样周期、整车控制器vcu算法调度周期、扭矩命令信号采样周期、电机控制器mcu算法调度周期以及驱动电机响应周期之和，作为从采样当前车速到驱动电机响应目标扭矩之间的过程预测时间。

优选地，该电动装载机的冲击抑制方法还包括：

预先根据所述电动装载机多次在遭受到撞击冲击时的车速变化采样数据，采用预设回归算法拟合出所述电动装载机在遭受到撞击冲击时的车速变化曲线；

则所述根据所述当前车速确定出所述过程预测时间后的所述电动装载机的目标车速具体为：

根据所述当前车速以及所述车速变化曲线，确定出所述过程预测时间后的所述电动装载机的目标车速。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电动装载机的冲击抑制装置，包括：

预设模块，用于预先设定从采样当前车速到驱动电机响应目标扭矩之间的过程预测时间；

获取模块，用于在电动装载机收斗过程中遭受到撞击冲击时，获取所述电动装载机的所述当前车速；

确定模块，用于根据所述当前车速确定出所述过程预测时间后的所述电动装载机的目标车速；

计算模块，用于采用预设闭环算法，计算出与所述目标车速对应的目标扭矩；

控制模块，用于控制所述驱动电机响应所述目标扭矩。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电动装载机的冲击抑制系统，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述的电动装载机的冲击抑制方法的步骤。

本发明提供了一种电动装载机的冲击抑制方法，考虑到撞击时继续控制驱动电机输出高扭矩会使得动力系统和传动系统遭受较大的冲击，本申请可以在电动装载机收斗过程中因撞击物料而产生冲击时，计算出(从采样当前车速到驱动电机响应目标扭矩之间)过程预测时间之后的目标车速，并采用预设闭环算法计算出目标车速对应的目标扭矩，而后控制驱动电机响应该目标扭矩，控制效果等同于当电动装载机因铲斗撞击物料而车速剧烈变化时，主动控制驱动扭矩，以匹配车速，以免动力系统以及传动系统遭受到强度较高的冲击，延长了动力系统以及传动系统的寿命，而且还提高了驾驶员的舒适度。

本发明还提供了一种电动装载机的冲击抑制装置及系统，具有如上电动装载机的冲击抑制方法相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种电动装载机的冲击抑制方法的流程示意图；

图2为本发明提供的一种电动装载机的冲击抑制装置的结构示意图；

图3为本发明提供的一种电动装载机的冲击抑制系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电动装载机的冲击抑制方法，延长了动力系统以及传动系统的寿命，而且还提高了驾驶员的舒适度；本发明的另一核心是提供一种电动装载机的冲击抑制装置及系统，延长了动力系统以及传动系统的寿命，而且还提高了驾驶员的舒适度。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明提供的一种电动装载机的冲击抑制方法的流程示意图，该电动装载机的冲击抑制方法包括：

步骤s1：预先设定从采样当前车速到驱动电机响应目标扭矩之间的过程预测时间；

具体的，考虑后续步骤中首先要在电动装载机在收斗过程中遭受到撞击冲击时采样电动装载机的当前车速，然后根据当前车速计算出过程预测时间后的目标车速，最后控制驱动电机响应与目标车速对应的目标扭矩，也就从采样当前车速到驱动电机响应目标扭矩之间是需要经过“过程预测时间”这一段时间的，因此目标扭矩应该对应于过程预测时间后的目标车速，本发明实施例中可以预先设定出过程预测时间，便于后续步骤中对于过程预测时间后的目标车速进行计算并生成与目标车速对应的目标扭矩对驱动电机进行控制。

其中，“预先设定”在通常情况下仅仅需要在方法开始前设定一次即可，除非需要对预先设定的内容进行修改。

步骤s2：在电动装载机收斗过程中遭受到撞击冲击时，获取电动装载机的当前车速；

具体的，本申请中获取的当前车速可以作为后续步骤的数据基础，本步骤之所以对当前车速进行采集，是由于本申请中控制驱动电机的扭矩降低是基于车速的降低从而给出响应的目标扭矩，同时由于从目标扭矩的计算直至驱动电机响应目标扭矩是有时间的，因此需要计算驱动电机真正响应目标扭矩时的目标车速，而目标车速的计算就必须依赖于当前车速。

其中，获取电动装载机的当前车速的方法可以为多种，例如可以为通过电动装载机上原有的车速传感器进行获取等，本发明实施例在此不做限定。

步骤s3：根据当前车速确定出过程预测时间后的电动装载机的目标车速；

具体的，根据上个步骤中获取的当前车速，便可以通过预设的方法预估出过程预测时间后的电动装载机的目标车速，目标车速可以作为后续步骤处理的数据基础。

步骤s4：采用预设闭环算法，计算出与目标车速对应的目标扭矩；

具体的，之所以要计算出与目标车速对应的目标扭矩，是考虑到在撞击发生的瞬间本身会产生巨大的冲击力，若此时驱动电机的驱动扭矩较小，那么驱动系统以及传动系统便不会承受太大的压力，但是若(由于驾驶员仍然将加速踏板踩下较深的行程)此时驱动电机的驱动扭矩依然较大，那么整个驱动系统以及传动系统将会承受极大的压力，从而影响到驱动系统以及传动系统的寿命。

具体的，基于上述理论，申请人考虑到了在遭受到撞击冲击时电动装载机的车速本身就呈现减缓趋势，因此可以根据遭受到撞击冲击时的车速生成对应的目标扭矩并控制驱动电机响应目标扭矩，以此来对驱动系统以及传动系统进行保护。

其中，闭环算法具有准确性高以及计算速度快等优点。

当然，除了预设闭环算法外，还可以采用其他类型的方法进行计算，本发明实施例在此不做限定。

具体的，预设闭环算法可以为多种类型，例如可以为pid(proportional-integral-derivativecontrol，比例积分微分控制)或者pd(proportional-derivativecontrol，比例微分控制)等，本发明实施例在此不做限定。

值得一提的是，目标扭矩可以设定上下限，例如可以在判定电动装载机遭受到撞击冲击瞬间的驱动电机的扭矩为上限，以电机峰值扭矩的50％为下限等，其中，由于本申请的限制驱动系统以及传动系统压力的手段是降低驱动扭矩，因此目标扭矩理论上来讲不会超过电动装载机遭受到撞击冲击瞬间的驱动电机的扭矩，而为了保证本申请不会对电动装载机正常的工作造成影响，因此可以将目标扭矩的下限设置为电机峰值扭矩的50％，本发明实施例在此不做限定。

当然，目标扭矩的下限也可以为电机峰值扭矩的其他比例，例如可以为49％等，本发明实施例在此不做限定。

步骤s5：控制驱动电机响应目标扭矩。

具体的，在计算出目标扭矩后便可以控制驱动电机响应目标扭矩，以便通过降低驱动电机扭矩的方式防止电动装载机的驱动系统以及传动系统承受过大的压力而造成损坏。

本发明提供了一种电动装载机的冲击抑制方法，考虑到撞击时继续控制驱动电机输出高扭矩会使得动力系统和传动系统遭受较大的冲击，本申请可以在电动装载机收斗过程中因撞击物料而产生冲击时，计算出(从采样当前车速到驱动电机响应目标扭矩之间)过程预测时间之后的目标车速，并采用预设闭环算法计算出目标车速对应的目标扭矩，而后控制驱动电机响应该目标扭矩，控制效果等同于当电动装载机因铲斗撞击物料而车速剧烈变化时，主动控制驱动扭矩，以匹配车速，以免动力系统以及传动系统遭受到强度较高的冲击，延长了动力系统以及传动系统的寿命，而且还提高了驾驶员的舒适度。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，在电动装载机收斗过程中遭受到撞击冲击时，获取电动装载机的当前车速具体为：

在电动装载机满足预设使能条件时，判定电动装载机处于铲掘阶段的收斗过程；

当处于铲掘阶段收斗过程中的电动装载机满足预设冲击条件时，判定电动装载机遭受到撞击冲击；

获取电动装载机的当前车速。

具体的，本发明实施例可以在电动装载机满足预设使能条件时，判定电动装载机处于铲掘过程的收斗过程，以此来对后续步骤进行使能，以便电动装载机可以在遭受到撞击冲击时成功判定并进行目标扭矩的计算等步骤，当然，在没有满足这些预设使能条件时，便不可以执行后续步骤，也就只能按照默认的扭矩控制驱动电机，保证了电动装载机不会误动作。

具体的，在满足预设使能条件后，本发明实施例还可以对电动装载机是否遭受到撞击冲击进行判定，也即在使能条件满足之后，还需要判定电动装载机遭受到撞击冲击时才会进行后续目标扭矩的计算等步骤，进一步保证了电动装载机不会误动作。

作为一种优选的实施例，判定电动装载机遭受到撞击冲击之后，获取电动装载机的当前车速之前，该电动装载机的冲击抑制方法还包括：

判断驱动电机的驱动扭矩是否大于峰值扭矩的预设比例且加速踏板的开度大于预设比例；

若是，则执行获取电动装载机的当前车速的步骤。

具体的，考虑到在遭受到撞击冲击时，若驱动电机的驱动扭矩并不是很大，驱动系统以及传动系统是不会承受太大压力的，在这种情况下没有必须执行“获取电动装载机的当前车速”以及后续的步骤，也即采用默认的扭矩控制方法即可，但是一旦驱动电机的驱动扭矩过大(在本发明实施例中为大于峰值扭矩的预设比例)，那么驱动系统以及传动系统便会承受较大的压力，在此种情况下便可以执行“获取电动装载机的当前车速”以及后续的步骤，以便主动降低驱动电机的扭矩以便保证驱动系统以及传动系统的安全。

其中，本发明实施例中，若驱动电机的驱动扭矩本身就大于峰值扭矩的预设比例，而且与此同时加速踏板的开度也大于预设比例，那么在这双重验证下足以证明当前的驱动扭矩是大于峰值扭矩的预设比例的，在这种情况下就需要执行后续步骤以便保证驱动系统以及传动系统的安全。

其中，预设比例可以进行自主设定，例如可以设置为70％等，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，采用预设闭环算法，计算出与目标车速对应的目标扭矩之后，该电动装载机的冲击抑制方法还包括：

判断电动装载机是否满足预设冲击抑制退出条件；

若是，则恢复电动装载机的默认驱动扭矩控制机制；

其中，预设冲击抑制退出条件具体为：

车速为零的持续时间大于第一预设阈值、当前的加速踏板开度对应的驱动扭矩小于目标扭矩、纵向冲击度小于第二预设阈值以及档位不为前进档位中的任一项。

具体的，上述的目标扭矩的计算及控制驱动电机响应目标扭矩的方法仅适用于电动装载机在收斗过程中遭受到撞击冲击时使用，以便限制驱动系统以及传动系统所承受的压力，因此在使用上述的目标扭矩的计算及控制驱动电机响应目标扭矩的方法时，还可以通过预设冲击抑制退出条件判断是否可以恢复默认的驱动扭矩控制机制，将电动装载机的驱动扭矩的控制权交还给驾驶员，以便恢复电动装载机的正常使用。

具体的，车速为零的持续时间大于第一预设阈值表示电动装载机在遭受撞击冲击后已经静止了一段时间，此时的冲击力基本已经不存在；当前的加速踏板开度对应的驱动扭矩小于目标扭矩表示驾驶员正在主动地通过控制踏板来控制驱动扭矩减小，因此理论上来说可以无需辅助降低扭矩并将控制权交给驾驶员；纵向冲击度小于第二预设阈值表示此时的冲击度足够小，即使驱动电机输出了较高的驱动扭矩也不会给驱动系统以及传动系统造成太大的压力；而档位不为前进档位表示驱动电机不会输出向前的驱动扭矩，那么驱动系统以及传动系统也势必不会承受大的压力。

其中，通过上述预设冲击抑制退出条件可以准确地判断电动装载机已经处于无需辅助降低扭矩的状态，可以控制电动装载机安全地退出冲击抑制模式并恢复默认驱动扭矩控制机制。

当然，除了上述的预设冲击抑制退出条件外，预设冲击抑制退出条件还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。

具体的，第一预设阈值以及第二预设阈值均可以进行自主设定，例如第一预设阈值可以为0.5s，第二预设阈值可以为15m/s³等，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，预设使能条件包括：

车速低于第三预设阈值、档位为前进挡、铲斗存在收斗特征以及举升缸位置低于预设位置阈值。

具体的，车速低于第三预设阈值是因为在电动装载机的收斗过程中，车速通常会较低；档位为前进挡是因为在电动装载机的收斗过程中，其通常处于边向前铲掘边收斗的状态；铲斗存在收斗特征自然不必多说，这是因为收斗才会有遭受撞击冲击的可能；举升缸位置低于预设位置阈值是因为只有在电动装载机的举升缸较低时才能进行铲掘工作，同时在铲斗快满的阶段进行收斗动作。

其中，铲斗存在收斗特征具体可以为多种，例如可以包括：驾驶员操作手柄置于收斗位置(即驾驶员有收斗动作)；铲斗缸位置在上升(即驾驶员控制进行了收斗动作)；铲斗缸位置高于预设收斗位置阈值(即收斗接近完成)。

其中，第三预设阈值可以进行自主设定，例如可以设置为3kph等，预设位置阈值以及预设收斗位置阈值也可以进行自主设定，本发明实施例在此不做限定。

当然，除了上述的预设使能条件外，预设使能条件还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，预设冲击条件具体为：

纵向向后的加速度大于第四预设阈值且纵向冲击度大于第五预设阈值。

具体的，纵向向后的加速度大于第四预设阈值表示电动装载机存在向后的较大的加速度，而在收斗过程中(原本应该缓慢前进)突然产生了向后的较大加速度很可能是遭受到了撞击冲击；纵向冲击度大于第五预设阈值表示了遭受到的撞击冲击较为猛烈，此时才有必要进行驱动扭矩的限制。

其中，第四预设阈值以及第五预设阈值均可以进行自主设定，例如第四预设阈值可以为2m/s²，第五预设阈值可以为20m/s³等，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，预先设定从采样当前车速到驱动电机响应目标扭矩之间的过程预测时间具体为：

将车速信号采样周期、vcu(vehiclecontrolunit，整车控制器)算法调度周期、扭矩命令信号采样周期、mcu(vehiclecontrolunit，电机控制器)算法调度周期以及驱动电机响应周期之和，作为从采样当前车速到驱动电机响应目标扭矩之间的过程预测时间。

具体的，车速信号的采样本身需要一段时间，vcu调度自身的相关算法需要时间、vcu在计算出目标扭矩并发送给mcu需要时间、mcu调度自身算法需要时间、mcu根据目标扭矩控制驱动电机需要时间、驱动电机响应目标扭矩也需要时间，通过将上述各时间加起来便可以准确表示从采样当前车速到驱动电机响应目标扭矩之间的过程预测时间，使得本申请可以准确地跟随车速给出响应的扭矩，以便减小遭受到撞击冲击时驱动系统以及传动系统的压力。

作为一种优选的实施例，该电动装载机的冲击抑制方法还包括：

预先根据电动装载机多次在遭受到撞击冲击时的车速变化采样数据，采用预设回归算法拟合出电动装载机在遭受到撞击冲击时的车速变化曲线；

则根据当前车速确定出过程预测时间后的电动装载机的目标车速具体为：

根据当前车速以及车速变化曲线，确定出过程预测时间后的电动装载机的目标车速。

具体的，为了准确地对过程预测时间之后的目标车速进行预估，本发明实施例可以预先根据电动装载机多次在遭受到撞击冲击时的车速变化采样数据，采用预设回归算法拟合出电动装载机在遭受到撞击冲击时的车速变化曲线，然后通过该车速变化曲线便能够准确预估过程预测时间之后的目标车速。

其中，多次可以进行自主设定，例如可以为20-50次等，预设回归算法可以为多种类型，例如可以为线性回归算法等，本发明实施例在此不做限定。

请参考图2，图2位本发明提供的一种电动装载机的冲击抑制装置的结构示意图，包括：

预设模块1，用于预先设定从采样当前车速到驱动电机响应目标扭矩之间的过程预测时间；

获取模块2，用于在电动装载机收斗过程中遭受到撞击冲击时，获取电动装载机的当前车速；

确定模块3，用于根据当前车速确定出过程预测时间后的电动装载机的目标车速；

计算模块4，用于采用预设闭环算法，计算出与目标车速对应的目标扭矩；

控制模块5，用于控制驱动电机响应目标扭矩。

对于本发明实施例提供的电动装载机的冲击抑制装置的介绍请参照前述的电动装载机的冲击抑制方法的实施例，本发明实施例在此不再赘述。

请参考图3，图3位本发明提供的一种电动装载机的冲击抑制系统的结构示意图，包括：

存储器6，用于存储计算机程序；

处理器7，用于执行计算机程序时实现如前述实施例中的电动装载机的冲击抑制方法的步骤。

对于本发明实施例提供的电动装载机的冲击抑制系统的介绍请参照前述的电动装载机的冲击抑制方法的实施例，本发明实施例在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。