一种下踩制动式单踏板与多档位控速装置及其控制方法与流程

本发明涉及一种下踩制动式单踏板与多档位控速装置及其控制方法，尤其涉及一种踏板仅用于降速、提速依靠离散档位跳变设定速度上限、采用开环锁存控制的下踩制动式单踏板与多档位控速装置，可适用于地面运载车辆、水面运载器具、水陆两栖运载器具、儿童乘用玩具载具以及同类操控需求的自走式作业平台。

背景技术：

1、现有电动车单踏板模式普遍采用踏板踩下实现加速、松开踏板依靠能量回收实现减速的控制逻辑。该类方案高度依赖车速、电机转速闭环扭矩补偿，在坡道、载重变化时控制器会自动调整输出扭矩；现有制动灯大多依据踏板松开程度或者回馈力矩大小触发，并非依据载具真实纵向减速度；同时普遍配置独立加速踏板、油门手把或者巡航模式开关等加速操作构件，存在模式切换逻辑复杂，存在误操作风险。因此缺少一种整车不设置加速操作件，踏板踩踏动作对应降速请求，提速依靠离散档位设定最高稳态车速上限，踏板位置固定即锁存目标车速，开环不做闭环反馈修正，制动灯依据载具真实纵向减速度点亮，同时具备多重安全兜底保护的操控架构。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种下踩制动式单踏板与多档位控速装置及其控制方法；整车不设置加速操作件，踏板作为整车主要纵向人为操控输入构件；踏板下踩对应降速请求，踏板位置保持则锁存当前目标车速；载具的提速依靠离散档位机构切换、设定对应的最高稳态车速上限实现；控制器采用开环锁存逻辑，不依据车速偏差对目标车速指令做闭环反馈修正；制动灯依据载具实际纵向减速度点亮；配置双行程传感器冗余校验、下坡被动超速切断动力等安全兜底保护。本发明适配多种动力形式，适用多种类型自走式运载具。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种下踩制动式单踏板与多档位控速装置，包括踏板总成、离散档位选择开关以及控制器；

4、运载具不设置任何加速操作件；所述加速操作件指具备连续调速或者档位提速功能的独立操控件，包括加速踏板、加速手把、连续调速拨轮等；拇指触压式瞬时扭矩叠加按钮不属于加速操作件，该按钮不改变档位速度上限、不参与主控逻辑、不产生连续调速信号，仅用于短时扭矩辅助。

5、所述踏板总成仅包含一个踏板构件，踏板总成为整车唯一人为纵向操控输入；踏板总成内置行程检测件，行程检测件包含两组冗余行程传感单元；

6、所述离散档位选择开关为离散卡位式跳变操作构件，各个档位对应一个固定的最高稳态车速上限；档位切换仅更新最高稳态车速上限，不修改当前锁存的目标车速，不输出制动指令；运载具提速仅通过离散档位选择开关由低档向高档跳变实现。档位操作机构可以为旋钮、拨盘、手柄、拨杆等任意离散卡位跳变形式，说明书以旋钮作为典型示例，权利要求不对操作端具体形态做限定。

7、所述控制器输入端接入踏板总成信号、离散档位选择开关信号以及纵向减速度检测单元信号；控制器输出连接推进动力执行器、制动灯以及提示单元。

8、所述控制器被配置为：

9、当踏板行程大于预设在位阈值且未达到预设促动阈值时，输出动力使能信号，目标车速等于当前档位对应的最高稳态车速上限；

10、当踏板行程超过预设促动阈值时，目标车速随踏板行程深度单调递减；踏板位置固定，则锁存当前目标车速保持恒定；

11、当踏板行程回弹至在位阈值以下时，解除动力使能信号；

12、所述控制器不依据实际车速信号、推进端转速信号对锁存的目标车速指令做闭环反馈修正。

13、进一步地，所述控制器连接制动灯；当运载具纵向减速度绝对值达到预设阈值时，控制器输出制动灯点亮信号；踏板位置固定、运载具近似匀速行驶时，制动灯不点亮；减速度回落到阈值以下并维持预设时间后，制动灯熄灭；控制器不区分纵向减速度的形成来源。

14、进一步地，两组冗余行程传感单元输出偏差超过预设校验窗口并且持续预设时长，控制器切断动力使能信号，将制动交由运载具机械制动通路，不再输出目标车速指令，直至重新上电自检通过。

15、进一步地，当踏板未达到促动阈值，运载具下坡工况下车速持续上升，控制器强制收回动力使能信号，将制动交由运载具机械制动通路，提示单元输出故障告警。

16、进一步地，控制器可以兼容整车总线通信，但是纵向调速指令不依赖整车总线报文下发。

17、进一步地，在非下坡工况下，若当前档位对应的额定输出功率不足以维持目标车速，控制器允许以缓慢速率增加动力输出，直至实际车速趋近当前档位对应的最高稳态车速或者达到动力输出上限；该输出提升过程不构成闭环反馈修正，不触发制动灯，不更改目标车速指令变量；动力提升的变化速率、输出上限、介入条件由制造厂商根据载具型号、动力功率、使用场景标定；长下坡工况不激活该动力输出提升逻辑。

18、一种下踩制动式单踏板与多档位控速装置的控制方法，包括如下步骤：

19、s1、上电自检，两组行程传感单元信号校验，自检异常则禁止动力输出；

20、s2、检测踏板行程：

21、若踏板行程大于在位阈值、小于促动阈值，输出动力使能，目标车速取当前档位最高稳态车速上限；

22、若踏板行程大于促动阈值，目标车速随踏板行程深度单调递减，踏板位置不变则锁存目标车速；

23、若踏板行程回落至在位阈值以下，解除动力使能信号；

24、s3、控制器不引入车速、推进端转速反馈对锁存的目标车速指令做闭环反馈修正；

25、s4、采集纵向减速度，减速度绝对值超过设定阈值，点亮制动灯；

26、s5、实时校验两组行程传感单元信号，信号偏差超标，切断动力输出，交由机械制动；

27、s6、识别下坡被动超速工况，踏板未促动而车速持续升高，强制切断动力输出，输出告警提示。

28、说明书释义说明

29、本发明权利要求书中“当踏板行程回弹至在位阈值以下时，解除动力使能信号”，其保护范围包含如下工作形式：踏板行程回落至在位阈值以下之后并不立即切断动力源；随踏板继续向0%位置回弹逐步释放动力输出量值；直至踏板抵达0%位置，经过预设延时，才最终完成动力使能切断。即动力源的接通、切断状态不由踏板行程直接决定，主要由档位开关以及安全断电逻辑决定；踏板行程仅改变动力源输出量值大小，下压时压缩目标车速指令数值，回弹时释放目标车速指令数值；回弹过程驱动能量持续存在，其量值跟随踏板回弹行程变化，不为零，直至踏板回到0%位置并且延时断电条件满足之后才切断动力源。

30、本装置标定基准为常规路况，常规路况指平路、常见小坡度、普通下坡等日常行驶工况；不对极限坡度、极端载重等非常规工况做专门标定解释。本装置适用不限于电动动力，可适配电动机、内燃机、混合动力、气动马达、液压马达等各类驱动形式的自走式运载具。

31、本发明适用但不限于如下自走式运载具：各类地面运载车辆（乘用车、场地车、特种工程车、老年代步车、儿童乘用玩具车等）、水面运载器具（船艇、水陆两栖飞机水面滑行状态等）、水陆两栖运载器具及同类操控需求自走式作业平台；上述仅为示例，不限制保护范围，保护范围以权利要求为准，不受载具用途、乘员年龄、行驶速度、行驶介质、作业工况限制；速度覆盖高低全场景，普通道路车辆为主要应用方向，儿童载具为战略延展方向，不因儿童载具低速特征缩窄整体保护范围。

32、踏板下压-降速、回弹-车速回升、档位切换至新速度上限之后，速度建立、恢复过程均采用缓变过渡策略，避免瞬间扭矩变化带来冲击；该缓变时序为实施层面时序特征，写入实施例，不纳入权利要求保护。