CN115231477B - 一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制方法，包括以下步骤：步骤1、获取叉车状态参数，若叉车当前状态为主动制动状态，则执行步骤2；步骤2、输入叉车当前车速信号，当前车速状态下无冲击且能产生最大制动力对应的占空比参数，根据获得的占空比参数输出变速器的比例电磁阀控制参数；步骤3、使用电磁阀控制参数控制变速器的比例电磁阀动作，控制叉车动力系统输出与叉车当前运动方向相反的驱动力带动叉车主动制动；步骤4、当检测到叉车车速为零时，叉车退出主动制动，通过离合器主动制动实现主动安全制动功能的方式能减少车辆原有制动系统的磨损，延长其使用寿命，且车辆离合器选用湿式离合器，散热效果优异，使用周期长更换方便。

Description

一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制方法及系统

技术领域

本发明涉及叉车制动控制领域，具体是一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制方法及系统。

背景技术

随着电动叉车的应用，许多叉车驾驶员逐步适应电动叉车新的驾驶感受。而平衡重式叉车因为其传动系统特点，很难在其基础上改造主动安全制动系统，因此驾驶员只能通过频繁踩踏制动踏板的传统方式对平衡重式叉车进行制动，在高强度复杂的仓库等工作环境之下，时间长了便会引发疲劳出现安全事故。且传统平衡重式叉车尤其是运载货物时，因为其质量比较重，长期频繁使用车辆制动系统会导致制动系统磨损严重且制动力不足，同样会引发安全事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制方法，包括以下步骤：

步骤1、获取叉车状态参数，根据叉车状态参数判断叉车当前状态，若叉车当前状态为主动制动状态，则执行步骤2；

步骤2、获取叉车车速-占空比关系，输入叉车当前车速信号，并根据叉车车速-占空比关系获取当前车速状态下无冲击且能产生最大制动力对应的占空比参数，根据获得的占空比参数输出变速器的比例电磁阀控制参数；

步骤3、使用步骤2中生产的电磁阀控制参数控制变速器的比例电磁阀动作，控制叉车动力系统输出与叉车当前运动方向相反的驱动力带动叉车主动制动；

步骤4、当检测到叉车车速为零时，叉车退出主动制动。

作为本发明进一步的方案：所述叉车状态参数包括制动踏板状态、油门踏板开关状态、叉车车速、叉车档位。

作为本发明进一步的方案：所述叉车当前状态包括主动制动状态、联合制动状态、紧急制动状态、正常行驶状态，所述联合制动状态为变速器主动制动和叉车制动系统联合制动。

作为本发明进一步的方案：所述步骤1中叉车状态判断包括以下步骤：。

步骤1.1、若油门踏板开关处于开启状态，则进入正常行驶状态，不进行任何制动；

步骤1.2、若所述油门踏板开关处于关闭状态，θ＝0，则进入离合器主动制动状态，主动制动状态下只有变速器通过换挡进行主动制动；

步骤1.3、若所述油门踏板开关处于关闭状态，θ≠0，则进入联合制动状态；

步骤1.4、若所述油门踏板开关处于关闭状态，Δt₂小于设定阈值时，则进入紧急制动状态，离合器主动制动系统进行紧急制动；

其中：

θ为制动踏板的踩踏角度；

Δt₂为制动踏板紧急制动时间，Δt₂为θ₁变化至θ_max的时间，θ₁、θ_max分别表示上一个时刻制动踏板的角度位置以及制动踏板踩到底时的角度位置。

作为本发明进一步的方案：所述步骤2中所述车速-占空比采用如下方法获得：

步骤2.1、设定车速正常区间为v₁～v_y，将车速区间均匀分为y-1段共y个点，分别为v₁,v₂,v₃…v_y-2,v_y-1,v_y；占空比的值为b％，调节占空比的单位变化差值为1％，第m₁次确定的占空比的实验值为(b-m₁)％；车速-占空比图曲线确定实验测试次数为y×m₁；占空比实验开始时，初始化b％＝90％；

步骤2.2、将车速调至v₁，赋值占空比的值为b％，观测制动减速度a是否在预设区间；

如果不在预设区间，则令(b-1)赋值给b，并且重复步骤2.2；

若观测到制动减速度在预设区间，则确定车速为v₁的条件下使动力换挡变速器主动制动能产生最大制动力且不会发生制动冲击最大占空比为当前的值b₁％；

步骤2.3、其余条件保持不变，分别调节车速为v₂,v₃...v_y-2,v_y-1,v_y并重复步骤2.2，得到车速为v₂,v₃...v_y-2,v_y-1,v_y时对应的使动力换挡变速器主动制动能产生最大制动力且不会发生制动冲击最大占空比分别为b₂％，b₃％...b_y-2％，b_y-1％，b_y％；

步骤2.4、得到y个不同的车速分别对应的使动力换挡变速器主动制动能产生最大制动力且不会发生制动冲击最大占空比之后，用(v₁，b₁)，(v₂，b₂)；(v₂，b₂)，(v₃，b₃)...(v_y-2，b_y-2)，(v_y-1，b_y-1)；(v_y-1，b_y-1)，(v_y，b_y)这y-1组数据确定y条直线段，将y条直线段相连得到车速-占空比的关系曲线图。

作为本发明进一步的方案：所述步骤3中变速器主动制动系统动作前，先检测叉车档位信号，若叉车位于前进挡状态，则控制叉车离合器前进挡断开，再控制叉车离合器倒挡结合，反向拖拽叉车传动系统使叉车减速；若叉车位于倒挡状态，则控制叉车离合器倒挡断开，再控制叉车离合器前进挡结合，反向拖拽叉车传动系统使叉车减速。

作为本发明进一步的方案：所述联合制动状态中变速器主动制动系统与主动制动状态下变速器主动制动系统的控制方法相同。

作为本发明进一步的方案：所述当叉车处于紧急制动状态时，变速器主动制动系统电磁阀占空比应立即响应为100％，离合器进行结合锁止。

一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制系统，所述车速传感器、制动踏板信号传感器、油门踏板开关信号传感器、车辆挡位信号传感器、变速器主动制动系统和处理器组成。

所述变速器主动制动系统分别由前进挡比例电磁阀以及倒挡比例电磁阀组成；

处理器，所述处理器的输入端分别连接所述车速传感器、所述制动踏板信号传感器、所述油门踏板开关信号传感器，车辆挡位信号处理器的输出端分别连接至所述变速器主动制动系统和车辆制动系统。

作为本发明进一步的方案：所述车速传感器安装在叉车车轮处，用于采集车速信息；

所述制动踏板信号传感器安装在制动踏板，用于采集驾驶员对制动踏板的操作信号；

所述油门踏板开关信号传感器安装在油门踏板，用于采集驾驶员对油门踏板的操作信号；

所述车辆挡位信号传感器安装在挡位操作把，用于采集车辆当前处于前进挡、倒挡或是空挡的信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明在原有叉车的结构之上加装车速等传感器、油门踏板开关信号传感器以及制动踏板信号传感器的方式，能快速便捷且经济的实现主动安全制动功能，通过离合器主动制动实现主动安全制动功能的方式能减少车辆原有制动系统的磨损，延长其使用寿命，且车辆离合器选用湿式离合器，散热效果优异，使用周期长更换方便；

2、本发明提出的离合器主动制动-车辆制动系统联合制动能提供更大的制动力，在突发情况更能保证行车安全。

3、本发明提出的主动安全制动的控制方法，可以实现驾驶员“电动叉车”的驾驶体验，大大降低驾驶员在驾驶工作时的疲劳程度，提高了驾驶安全性，且在突发情况出现时能自主判断并进行紧急制动，更进一步的避免了安全事故的发生。

附图说明

图1为本申请叉车控制系统结构示意图；

图2为本申请实施例车速-占空比示意图。

具体实施方式

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。

请参阅图1-2，本发明实施例中，一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动系统，包括车速传感器、制动踏板信号传感器、油门踏板开关信号传感器、车辆挡位信号传感器、动力换挡变速器主动制动系统和处理器；

车速传感器在叉车车轮处安装车速传感器，用于采集车速信息；

所制动踏板信号传感器安装在制动踏板，用于采集驾驶员对制动踏板的操作信号；

油门踏板开关信号传感器安装在油门踏板，用于采集驾驶员对油门踏板的操作信号；

车辆挡位信号传感器安装在挡位操作把，用于采集车辆当前处于前进挡、倒挡或是空挡的信号；

动力换挡变速器主动制动系统分别由前进挡比例电磁阀以及倒挡比例电磁阀组成；

处理器输入端分别连接车速传感器、制动踏板信号传感器、油门踏板开关信号传感器，车辆挡位信号。处理器的输出端分别连接至动力换挡变速器主动制动系统和车辆制动系统。

一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制方法，是应用于设置有叉车主动制动系统的叉车上，该控制方法是按如下步骤进行：

步骤1、获取叉车状态参数，叉车状态参数包括制动踏板状态、油门踏板开关状态、叉车车速、叉车档位根据叉车状态参数判断叉车当前状态，叉车状态包括主动制动状态、联合制动状态、紧急制动状态、正常行驶状态，联合制动状态为变速器主动制动和叉车制动系统联合制动，叉车状态判断包括以下步骤：。

步骤1.1、若油门踏板开关处于开启状态，则进入正常行驶状态，不进行任何制动；

步骤1.2、若油门踏板开关处于关闭状态，θ＝0，则进入离合器主动制动状态，主动制动状态下只有变速器通过换挡进行主动制动；

步骤1.3、若油门踏板开关处于关闭状态，θ≠0，则进入联合制动状态，联合制动状态中变速器主动制动系统与主动制动状态下变速器主动制动系统的控制方法相同；

步骤1.4、若油门踏板开关处于关闭状态，Δt₂小于设定阈值时，则进入紧急制动状态，离合器主动制动系统进行紧急制动，当叉车处于紧急制动状态时，变速器主动制动系统电磁阀占空比应立即响应为100％，离合器进行结合锁止；

其中：

θ为制动踏板的踩踏角度；

Δt₂为制动踏板紧急制动时间，Δt₂为θ₁变化至θ_max的时间，θ₁、θ_max分别表示上一个时刻制动踏板的角度位置以及制动踏板踩到底时的角度位置；

若叉车当前状态为主动制动状态，则执行步骤2；

步骤2、获取叉车车速-占空比关系，车速-占空比采用如下方法获得：

步骤2.1、设定车速正常区间为v₁～v_y，将车速区间均匀分为y-1段共y个点，分别为v₁,v₂,v₃…v_y-2,v_y-1,v_y；占空比的值为b％，调节占空比的单位变化差值为1％，第m₁次确定的占空比的实验值为(b-m₁)％；车速-占空比图曲线确定实验测试次数为y×m₁；占空比实验开始时，初始化b％＝90％；

步骤2.2、将车速调至v₁，赋值占空比的值为b％，观测制动减速度a是否在预设区间；

如果不在预设区间，则令(b-1)赋值给b，并且重复步骤2.2；

若观测到制动减速度在预设区间，则确定车速为v₁的条件下使动力换挡变速器主动制动能产生最大制动力且不会发生制动冲击最大占空比为当前的值b₁％；

步骤2.3、其余条件保持不变，分别调节车速为v₂,v₃...v_y-2,v_y-1,v_y并重复步骤2.2，得到车速为v₂,v₃...v_y-2,v_y-1,v_y时对应的使动力换挡变速器主动制动能产生最大制动力且不会发生制动冲击最大占空比分别为b₂％,b₃％...b_y-2％,b_y-1％,b_y％；

步骤2.4、得到y个不同的车速分别对应的使动力换挡变速器主动制动能产生最大制动力且不会发生制动冲击最大占空比之后，用(v₁,b₁)，(v₂,b₂)；(v₂,b₂)，(v₃,b₃)...(v_{y- 2}b_y-2，(v_y-1b_y-1)；(v_y-1b_y-1)，(v_y,b_y)这y-1组数据确定y条直线段，将y条直线段相连得到车速-占空比的关系曲线图

输入叉车当前车速信号，并根据叉车车速-占空比关系获取当前车速状态下无冲击且能产生最大制动力对应的占空比参数，根据获得的占空比参数输出变速器的比例电磁阀控制参数；

步骤3、将步骤2中生产的电磁阀控制参数控制变速器的比例电磁阀动作，控制叉车动力系统输出与叉车当前运动方向相反的驱动力带动叉车主动制动，系统动作前，先检测叉车档位信号，若叉车位于前进挡状态，则控制叉车离合器前进挡断开，再控制叉车离合器倒挡结合，反向拖拽叉车传动系统使叉车减速；若叉车位于倒挡状态，则控制叉车离合器倒挡断开，再控制叉车离合器前进挡结合，反向拖拽叉车传动系统使叉车减速；

步骤4、当检测到叉车车速为零时，叉车退出主动制动。

实施例1

本实施例用于某型3吨平衡重式叉车上，该叉车最高允许车速约为30km/h，设置车速区间为6，紧急制动时间Δt₂＝0.2s；

假设装备有该主动制动系统的动力换挡叉车，正在以20km/h的速度行驶，本实验车速-占空比图如图2所示。此时驾驶员松开了油门踏板，检测到油门踏板开关信号传感器检测到油门踏板处于未踩踏状态，且并未踩下制动踏板，因此θ＝0，进入离合器主动制动状态。控制器通过程序里写入的车速-占空比图曲线得到20km/h车速时对应的使动力换挡变速器主动制动能产生最大制动力且不会发生制动冲击最大占空比为45％；调节电磁阀占空比为45％，此时车辆已经开始有了制动并且制动减速度在合理区间，车辆能够完成平顺的主动制动；此时驾驶员踩下制动踏板，θ＝20，车辆制动系统介入，动力换挡变速器主动制动系统以及车辆制动系统能同时进行工作，并按照驾驶员的意图在合适的地点减速为0。最后让车辆以15km/h的速度行驶，驾驶员快速踩下制动踏板模拟紧急驾驶工况，检测Δt₂＝0.1s<0.2s,因此进入紧急制动状态，离合器主动制动系统进行紧急制动。动力换挡变速器主动制动系统电磁阀占空比应响应为100％，离合器快速进行结合锁止，车辆在3m的距离内安全制动停止，有效的缩短了紧急制动距离，保证了行车安全。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、获取叉车状态参数，根据叉车状态参数判断叉车当前状态，若叉车当前状态为主动制动状态，则执行步骤2；

步骤2、获取叉车车速-占空比关系，输入叉车当前车速信号，并根据叉车车速-占空比关系获取当前车速状态下无冲击且能产生最大制动力对应的占空比参数，根据获得的占空比参数输出变速器的比例电磁阀控制参数；

步骤3、使用步骤2中生产的电磁阀控制参数控制变速器的比例电磁阀动作，控制叉车动力系统输出与叉车当前运动方向相反的驱动力带动叉车主动制动；

步骤4、当检测到叉车车速为零时，叉车退出主动制动。

2.根据权利要求1所述的一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制方法，其特征在于，所述叉车状态参数包括制动踏板状态、油门踏板开关状态、叉车车速、叉车档位。

3.根据权利要求2所述的一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制方法，其特征在于，所述叉车当前状态包括主动制动状态、联合制动状态、紧急制动状态、正常行驶状态，所述联合制动状态为变速器主动制动和叉车制动系统联合制动。

4.根据权利要求3所述的一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制方法，其特征在于，所述步骤1中叉车状态判断包括以下步骤：

步骤1.1、若油门踏板开关处于开启状态，则进入正常行驶状态，不进行任何制动；

步骤1.2、若所述油门踏板开关处于关闭状态，θ＝0，则进入离合器主动制动状态，主动制动状态下只有变速器通过换挡进行主动制动；

步骤1.3、若所述油门踏板开关处于关闭状态，θ≠0，则进入联合制动状态；

步骤1.4、若所述油门踏板开关处于关闭状态，Δt₂小于设定阈值时，则进入紧急制动状态，离合器主动制动系统进行紧急制动；

其中：

θ为制动踏板的踩踏角度；

Δt₂为制动踏板紧急制动时间，Δt₂为θ₁变化至θ_max的时间，θ₁、θ_max分别表示上一个时刻制动踏板的角度位置以及制动踏板踩到底时的角度位置。

5.根据权利要求1所述的一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制方法，其特征在于，所述步骤2中所述车速-占空比采用如下方法获得：

步骤2.1、设定车速正常区间为v₁～v_y，将车速区间均匀分为y-1段共y个点，分别为v₁,v₂,v₃…v_y-2,v_y-1,v_y；占空比的值为b％，调节占空比的单位变化差值为1％，第m₁次确定的占空比的实验值为(b-m₁)％；车速-占空比图曲线确定实验测试次数为y×m₁；占空比实验开始时，初始化b％＝90％；

步骤2.2、将车速调至v₁，赋值占空比的值为b％，观测制动减速度a是否在预设区间；

如果不在预设区间，则令(b-1)赋值给b，并且重复步骤2.2；

若观测到制动减速度在预设区间，则确定车速为v₁的条件下使动力换挡变速器主动制动能产生最大制动力且不会发生制动冲击最大占空比为当前的值b₁％；

步骤2.3、其余条件保持不变，分别调节车速为v₂,v₃...v_y-2,v_y-1,v_y并重复步骤2.2，得到车速为v₂,v₃...v_y-2,v_y-1,v_y时对应的使动力换挡变速器主动制动能产生最大制动力且不会发生制动冲击最大占空比分别为b₂％,b₃％...b_y-2％,b_y-1％,b_y％；

步骤2.4、得到y个不同的车速分别对应的使动力换挡变速器主动制动能产生最大制动力且不会发生制动冲击最大占空比之后，用(v₁,b₁)，(v₂,b₂)；(v₂,b₂)，(v₃,b₃)...(v_y-2,b_y-2)，(v_y-1,b_y-1)；(v_y-1,b_y-1)，(v_y,b_y)这y-1组数据确定y条直线段，将y条直线段相连得到车速-占空比的关系曲线图。

6.根据权利要求1所述的一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制方法，其特征在于，所述步骤3中变速器主动制动系统动作前，先检测叉车档位信号，若叉车位于前进挡状态，则控制叉车离合器前进挡断开，再控制叉车离合器倒挡结合，反向拖拽叉车传动系统使叉车减速；若叉车位于倒挡状态，则控制叉车离合器倒挡断开，再控制叉车离合器前进挡结合，反向拖拽叉车传动系统使叉车减速。

7.根据权利要求3所述的一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制方法，其特征在于，所述联合制动状态中变速器主动制动系统与主动制动状态下变速器主动制动系统的控制方法相同。

8.根据权利要求3所述的一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制方法，其特征在于，当叉车处于紧急制动状态时，变速器主动制动系统电磁阀占空比应立即响应为100％，离合器进行结合锁止。

9.使用权利要求1-8任意一项所述控制方法的一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制系统，其特征在于，包括车速传感器、制动踏板信号传感器、油门踏板开关信号传感器、车辆挡位信号传感器、变速器主动制动系统和处理器；

所述变速器主动制动系统包括前进挡比例电磁阀以及倒挡比例电磁阀；

处理器，所述处理器的输入端分别连接所述车速传感器、所述制动踏板信号传感器、所述油门踏板开关信号传感器、所述车辆挡位信号传感器，所述处理器的输出端分别连接至所述变速器主动制动系统和车辆制动系统。

10.根据权利要求9所述的一种基于动力换挡变速器的叉车主动制动控制系统，其特征在于，所述车速传感器安装在叉车车轮处，用于采集车速信息；

所述制动踏板信号传感器安装在制动踏板，用于采集驾驶员对制动踏板的操作信号；

所述油门踏板开关信号传感器安装在油门踏板，用于采集驾驶员对油门踏板的操作信号；

所述车辆挡位信号传感器安装在挡位操作把，用于采集车辆当前处于前进挡、倒挡或是空挡的信号。