一种纯电动商用车、控制系统、起步档位控制方法与流程

1.本发明涉及电动车辆技术领域，更具体地说，涉及一种起步档位控制方法。此外，本发明还涉及一种用于实施上述起步档位控制方法的控制系统以及一种包括上述控制系统的纯电动商用车。


背景技术：

2.纯电动amt商用汽车动力传递链为：驱动电机通过变速箱、传动轴、驱动桥、驱动轮驱动车辆前进，相较于传统燃油发动机车辆，纯电amt(电控机械变速箱)无离合器及其控制机构。
3.现有两种常用的方案包括：第一种，通过轻、重载开关将车辆的载重信息传递至tcu(变速箱控制单元)和vcu(整车控制器单元)，增加了驾驶员的操作步骤，不利于驾驶员的驾驶体验及便利性，且实际运行过程中，车辆载重情况不一，不能覆盖车辆全部工况。方案二，需要车辆在起步行驶一段时间后，待车辆稳定运行后测算较稳定、准确的车辆载重情况，对于车辆起步过程中无较大实际意义，无法改善起步过程中的性能。
4.综上所述，如何提高车辆在起步阶段的性能，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的是提供一种起步档位控制方法，使车辆在起步阶段、稳定行驶阶段等任何工况下均能够选择合理的起步档位，从而提升驾驶性能和车辆在起步阶段的性能。
6.本发明的另一目的是提供一种用于实施上述起步档位控制方法的控制系统以及一种包括上述控制系统的纯电动商用车。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种起步档位控制方法，应用于控制系统，所述控制系统包括整车控制器、变速箱控制器、动力系统控制器以及悬架控制器；所述起步档位控制方法包括：
9.所述悬架控制器获取车辆实时的整车载荷，并将获取的所述整车载荷传输至所述整车控制器和所述变速箱控制器；
10.所述整车控制器根据油门踏板开度计算得到行车需求扭矩，并将所述行车需求扭矩传递至所述动力系统控制器和所述变速箱控制器；
11.所述动力系统控制器根据所述行车需求扭矩和电机map曲线图获取驱动电机的目标转速，并控制所述驱动电机以所述目标转速转动；
12.所述变速箱控制器根据所述行车需求扭矩、所述整车载荷、驱动桥减速比、驱动轮直径计算得到对应的变速箱变速比；
13.所述变速箱控制器控制变速箱调整至与所述变速箱变速比匹配的档位。
14.可选地，所述悬架控制器获取车辆实时的整车载荷，并将获取的所述整车载荷传
输至所述整车控制器和所述变速箱控制器之前，包括：
15.判断所述整车控制器、所述变速箱控制器、所述动力系统控制器以及所述悬架控制器是否故障，若无故障，则进入步骤所述悬架控制器获取车辆的整车载荷，并将获取的所述整车载荷传输至所述整车控制器和所述变速箱控制器；若故障，则进入故障模式。
16.可选地，所述悬架控制器获取车辆实时的整车载荷，并将获取的所述整车载荷传输至所述整车控制器和所述变速箱控制器，包括：
17.所述悬架控制器获取驱动桥的各个单轴载荷；
18.所述悬架控制器计算得到各个所述单轴载荷相加的载荷总值；
19.所述悬架控制器根据所述载荷总值计算整车重量；
20.所述悬架控制器将所述整车重量传输至所述整车控制器和所述变速箱控制器。
21.可选地，所述悬架控制器包括多个设置于所述驱动桥的气囊，所述获取驱动桥的各个单轴载荷包括：
22.所述悬架控制器获取对应所述单轴中所有所述气囊的测量压力值以及对应所述气囊的横截面直径；
23.所述悬架控制器根据计算所述单轴中各个所述气囊所对应的载荷单值；其中，p
ij
为第i个轴第j个气囊的测量压力值，p0为大气压力值，d为气囊横截面直径，a
ij
为第i个轴第j个气囊的截面有效系数，f
ij
为第i个轴第j个气囊载荷修正值；
24.所述悬架控制器将所述单轴中各个所述气囊所对应的所述载荷单值相加即为所述单轴载荷。
25.可选地，所述变速箱控制器根据所述行车需求扭矩、所述整车重量、驱动桥减速比、驱动轮直径计算得到对应的变速箱速比，包括：
26.所述变速箱控制器根据所述整车重量计算后驱动轮的轮边驱动力矩；
27.所述变速箱控制器根据所述行车需求扭矩、所述轮边驱动力矩、驱动桥减速比、驱动轮直径计算得到对应的变速箱变速比。
28.一种控制系统，用于实施上述任一项所述的起步档位控制方法，包括：
29.悬架控制器，获取车辆的整车载荷，并将获取的所述整车载荷传输至整车控制器和变速箱控制器；
30.所述整车控制器，根据油门踏板开度计算得到行车需求扭矩，并将所述行车需求扭矩传递至动力系统控制器和所述变速箱控制器；
31.所述动力系统控制器，根据所述行车需求扭矩和电机map曲线图获取驱动电机的目标转速，并控制所述驱动电机以目标转速转动；
32.所述变速箱控制器，根据所述行车需求扭矩、所述整车载荷、驱动桥减速比、驱动轮直径计算得到对应的变速箱变速比；并控制变速箱调整至与所述变速箱变速比匹配的档位。
33.可选地，所述悬架控制器包括多个设置于所述驱动桥的气囊以及用于测量所述气囊压力值的压力传感器。
34.可选地，所述悬架控制器包括设置于所述驱动桥的位移传感器，所述悬架控制器
可根据所述位移传感器所测的位移信息计算所述整车载荷。
35.一种纯电动商用车，包括上述任一项所述的控制系统。
36.在实施本发明提供的起步档位控制方法的过程中，首先，悬架控制器获取车辆实时的整车载荷，并将获取的整车载荷传输至整车控制器和变速箱控制器；整车控制器根据油门踏板开度计算得到行车需求扭矩，并将行车需求扭矩传递至动力系统控制器和变速箱控制器，动力系统控制器根据行车需求扭矩和电机map曲线图获取驱动电机的目标转速，并控制驱动电机以目标转速转动；变速箱控制器根据行车需求扭矩、整车载荷、驱动桥减速比、驱动轮直径计算得到对应的变速箱变速比；并控制变速箱调整至与变速箱变速比匹配的档位。
37.相比于现有技术，本发明所提供的起步档位控制方法在实时的过程中，可以实时获取车辆的整车载荷，并将获取的整车载荷传输至整车控制器和变速箱控制器，从而可以使变速箱控制器根据行车需求扭矩、整车载荷、驱动桥减速比、驱动轮直径计算得到实时的整车载荷所对应的合理的变速箱变速比，使车辆在起步阶段、稳定运行阶段等各个阶段均可以选择合理的起步档位，从而提升驾驶性能和车辆在起步阶段的性能。
38.此外，本发明还提供了一种用于实施上述起步档位控制方法的控制系统以及一种包括上述控制系统的纯电动商用车。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
40.图1为本发明所提供的纯电动商用车中动力传动装置的结构示意图；
41.图2为本发明所提供的纯电动商用车的部分结构示意图；
42.图3为本发明所提供的控制系统的具体实施例的结构示意图；
43.图4为本发明所提供的起步档位控制方法的具体实施例的流程示意图。
44.图1-图4中：
45.1为气囊、2为压力传感器、3为车辆大梁上翼面、4为车辆大梁下翼面、5为驱动桥连接件、6为驱动电机、7为变速箱、8为传动轴、9为驱动桥、10为整车气压传感器、11为动力系统控制器、12为整车控制器、13为空气悬架、14为变速箱控制器、15为驱动轮。
具体实施方式
46.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，所描述的实施例仅仅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。
47.本发明的核心是提供一种起步档位控制方法，使车辆在起步阶段、稳定行驶阶段等任何工况下均能够选择合理的起步档位，从而提升驾驶性能和车辆在起步阶段的性能。本发明的另一核心是提供一种用于实施上述起步档位控制方法的控制系统以及一种包括
上述控制系统的纯电动商用车。
48.请参考图1至图4。
49.本具体实施例公开了一种起步档位控制方法，应用于控制系统，控制系统包括整车控制器12、变速箱控制器14、动力系统控制器11以及悬架控制器；起步档位控制方法包括：
50.步骤s1，悬架控制器获取车辆实时的整车载荷，并将获取的整车载荷传输至整车控制器12和变速箱控制器14；
51.需要进行说明的是，悬架控制器设置有用于载重传感器，用于测量整车载荷。
52.步骤s2，整车控制器12根据油门踏板开度计算得到行车需求扭矩，并将行车需求扭矩传递至动力系统控制器11和变速箱控制器14；
53.在行驶过程中，驾驶员的驾驶意图可以通过油门开度进行体现，整车控制器12根据油门踏板开度计算得到行车需求扭矩。
54.步骤s3，动力系统控制器11根据行车需求扭矩和电机map曲线图获取驱动电机6的目标转速，并控制驱动电机6以目标转速转动；
55.在实际实施的过程中，动力系统控制器11预先存储有电机map(电机数据曲线图)曲线图，动力系统控制器11获取行车需求扭矩后，可以根据获取的行车需求扭矩在电机map曲线图中查找对应的目标转速。
56.步骤s4，变速箱控制器14根据行车需求扭矩、整车载荷、驱动桥减速比、驱动轮直径计算得到对应的变速箱7变速比；
57.步骤s5，变速箱控制器14控制变速箱7调整至与变速箱7变速比匹配的档位。
58.在实施本具体实施例提供的起步档位控制方法的过程中，首先，悬架控制器获取车辆实时的整车载荷，并将获取的整车载荷传输至整车控制器12和变速箱控制器14；整车控制器12根据油门踏板开度计算得到行车需求扭矩，并将行车需求扭矩传递至动力系统控制器11和变速箱控制器14，动力系统控制器11根据行车需求扭矩和电机map曲线图获取驱动电机6的目标转速，并控制驱动电机6以目标转速转动；变速箱控制器14根据行车需求扭矩、整车载荷、驱动桥减速比、驱动轮直径计算得到对应的变速箱7变速比；并控制变速箱7调整至与变速箱7变速比匹配的档位。
59.相比于现有技术，本具体实施例所提供的起步档位控制方法在实时的过程中，可以实时获取车辆的整车载荷，并将获取的整车载荷传输至整车控制器12和变速箱控制器14，从而可以使变速箱控制器14根据行车需求扭矩、整车载荷、驱动桥减速比、驱动轮直径计算得到实时的整车载荷所对应的合理的变速箱7变速比，使车辆在起步阶段、稳定运行阶段等各个阶段均可以选择合理的起步档位，从而提升驾驶性能和车辆在起步阶段的性能。
60.在一具体实施例中，起步档位控制方法包括：
61.步骤s0，判断整车控制器12、变速箱控制器14、动力系统控制器11以及悬架控制器是否存在故障，若否，则进入步骤s1；若是，则进入故障模式。
62.步骤s0中，当车辆静止准备车辆起步行车时，首先驾驶员将整车钥匙上电，上电完成后，整车各控制器完成上电自检，当各控制器自检完成后进行各系统有无故障判定，当有故障时进入系统故障处理模式，并提示驾驶员车辆故障状态。
63.在一具体实施例中，步骤s1包括：
64.步骤s11，悬架控制器获取驱动桥9的各个单轴载荷。
65.步骤s12，悬架控制器计算得到各个单轴载荷相加的载荷总值。
66.步骤s13，悬架控制器根据载荷总值计算整车重量。
67.步骤s14，悬架控制器将整车重量传输至整车控制器12和变速箱控制器14。
68.当悬架控制器包括多个设置于驱动桥9的气囊1时，步骤s11包括：
69.步骤s111，悬架控制器获取对应单轴中所有气囊1的测量压力值以及对应气囊1的横截面直径。
70.步骤s112，悬架控制器根据计算单轴中各个气囊1所对应的载荷单值；其中，p
ij
为第i个轴第j个气囊1的测量压力值，p0为大气压力值，d为气囊1横截面直径，a
ij
为第i个轴第j个气囊1的截面有效系数，f
ij
为第i个轴第j个气囊1载荷修正值。
71.步骤s113，悬架控制器将单轴中各个气囊1所对应的载荷单值相加即为单轴载荷。
72.在此具体实施例中，车辆有多个承载轴，单个承载轴(单轴)上设置有多个气囊1，用i表示轴的数量，用j表示第i个单轴上气囊1的数量；首先，根据公式：计算第i轴上的第j个气囊1所对应的载荷单值，将单轴上所有气囊1对应的载荷单值相加即可得到单轴载荷，将单轴载荷用fi表示，根据公式可计算得到单轴载荷，其中fi为第i个轴的单轴载荷，n为单轴配置的气囊1数量，f
ij
为第i个轴第j个气囊1的载荷，针对非完全载气囊1悬架车辆，可通过各轴的轴荷比来计算轴荷。根据其中，g为整车重量，t为驱动轮自重，m为单轴的数量，可以计算得到整车载荷。
73.下表为本具体实施例中气囊1特性参数，当然，还可以是其它数值，具体根据实际情况确定：
74.压力(bar)13578.5载荷(kn)4.714.524.534.241.7
75.在一具体实施例中，步骤s4包括：
76.步骤s41，变速箱控制器14根据整车重量计算后驱动轮15的所需轮边驱动力矩。
77.步骤s42，变速箱控制器14根据行车需求扭矩、轮边驱动力矩、驱动桥减速比、驱动轮直径计算得到对应的变速箱7变速比。
78.轮边驱动力矩的计算公式如下：
79.f
驱
＝t
轮
/r
轮
，其中f
驱
为轮边驱动力，t
轮
为轮边驱动力矩，r
轮
为驱动轮15半径。
80.根据车辆运动力学方程，车辆要完成起步，即轮边驱动力等于车辆前进总阻力(包含滚动阻力、空气阻力、爬坡阻力)相平衡，即：
81.f
驱
＝f
阻
＝f
滚阻
+f
空阻
+f
坡阻
；
82.车辆在起步时，通常情况下，空气阻力可忽略不计，故总阻力矩可表示为：
83.f
驱
＝f
阻
＝mg(frcosα+sinα)
84.其中m为整车质量，g为重力加速度，fr为滚动阻力系数，α为路面坡度。
85.根据公式f
驱
＝(t
驱动电机
*i
变速箱
*i
驱动桥
*η)，其中t
驱动电机6
为电机输出扭矩，i
变速箱7
为变速箱7档位速比，i
驱动桥9
为驱动桥9速比，η为传动系统总效率，可以计算得到变速箱7的变速比。
86.如图3所示，包括驱动电机6、变速箱7、传动轴8、驱动桥9、驱动轮15；压力传感器2将压力值传递至空气悬架13，空气悬架13与整车气压传感器10连接；在一具体实施例中，可以通过整车气压传感器10判断整车气压是否正常，确保气囊1气压处于正常状态，若整车气压出现异常，可以通过显示屏或警示音等方式提醒驾驶员。
87.除了上述起步档位控制方法，本发明还提供一种用于实施上述实施例公开的起步档位控制方法的控制系统，该控制系统包括：
88.悬架控制器，获取车辆的整车载荷，并将获取的整车载荷传输至整车控制器12和变速箱控制器14；
89.整车控制器12，根据油门踏板开度计算得到行车需求扭矩，并将行车需求扭矩传递至动力系统控制器11和变速箱控制器14；
90.动力系统控制器11，根据行车需求扭矩和电机map曲线图获取驱动电机6的目标转速，并控制驱动电机6以目标转速转动；
91.变速箱控制器14，根据行车需求扭矩、整车载荷、驱动桥减速比、驱动轮直径计算得到对应的变速箱7变速比；并控制变速箱7调整至与变速箱7变速比匹配的档位。
92.悬架控制器包括多个设置于驱动桥9的气囊1以及用于测量气囊1压力值的压力传感器2。
93.悬架控制器包括设置于驱动桥9的位移传感器，悬架控制器可根据位移传感器所测的位移信息计算整车载荷。当然，还可以设置其它类型的载重测量模块，具体根据实际情况确定。
94.除了上述控制系统，本发明还提供一种包括上述控制系统的纯电动商用车，纯电动商用车的其它结构可参考现有技术，在此不做赘述。
95.如图2所示，包括车辆大梁上翼面3、车辆大梁下翼面4、驱动桥连接件5，气囊1设置于驱动桥9。
96.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。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。
97.以上对本发明所提供的进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。