傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于控制與機(jī)器相關(guān)的傳動(dòng)裝置(11)的方法包括確定傳動(dòng)裝置(11)的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩包括與機(jī)器的動(dòng)力源(17)相關(guān)的轉(zhuǎn)矩極限和虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩的組合。該方法還包括命令傳動(dòng)裝置(11)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于傳動(dòng)裝置(11)和動(dòng)力源(17)之間的界面處的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的第一輸出。傳動(dòng)裝置(11)的第一輸出將動(dòng)力源(17)的速度從第一動(dòng)力源速度增加到第二動(dòng)力源速度，并且將機(jī)器的行駛速度從第一行駛速度減小到第二行駛速度。該方法還包括確定第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩不等于轉(zhuǎn)矩極限，并且響應(yīng)于確定第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩不等于轉(zhuǎn)矩極限來(lái)確定傳動(dòng)裝置(11)的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。第二目標(biāo)轉(zhuǎn)矩小于第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。
【專利說(shuō)明】傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及控制系統(tǒng)，更具體地涉及控制傳動(dòng)裝置的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]例如輪式裝載機(jī)、履帶式牽引機(jī)和其他類型的重型機(jī)械的機(jī)器可用于多種任務(wù)。這些機(jī)器包括例如可以是例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)(提供完成這些任務(wù)所需的動(dòng)力)的動(dòng)力源。為了在這些任務(wù)的執(zhí)行期間有效地操縱機(jī)器，機(jī)器還包括能夠在廣泛范圍的條件下將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力傳輸?shù)綑C(jī)器的多種驅(qū)動(dòng)系部件的傳動(dòng)
>J-U ρ?α裝直。
[0003]例如，這種機(jī)器通常使用連續(xù)可變傳動(dòng)裝置(“CVT”)將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩引導(dǎo)到推進(jìn)機(jī)器的牽引裝置，例如輪或履帶。CVT能夠通過(guò)連續(xù)改變傳動(dòng)裝置的比而以其操作范圍內(nèi)的任何速度提供希望的輸出轉(zhuǎn)矩到這種部件。發(fā)動(dòng)機(jī)和/或CVT還可用來(lái)幫助制動(dòng)機(jī)器。例如，在機(jī)器需要以相對(duì)高負(fù)載改變行駛方向的操作期間，發(fā)動(dòng)機(jī)和CVT可被構(gòu)造成提供阻滯轉(zhuǎn)矩到牽引裝置以便停止機(jī)器。
[0004]例如，在以來(lái)自堆的材料裝載示例性輪式裝載機(jī)鏟斗時(shí)，輪式裝載機(jī)可被命令以便在遠(yuǎn)離堆的倒退方向上行駛。雖然在這種相對(duì)高的負(fù)載下在倒退方向上行駛，輪式裝載機(jī)可被控制以便停止，并且在向前方向上運(yùn)動(dòng)，使得材料可以承載到傾卸卡車或其他未加載位置。雖然發(fā)動(dòng)機(jī)速度可以在這種高負(fù)載方向改變以便經(jīng)由CVT提供阻滯轉(zhuǎn)矩到牽引裝置期間增加，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)和CVT提供的組合阻滯轉(zhuǎn)矩會(huì)不足以以適時(shí)方式吸收與制動(dòng)機(jī)器相關(guān)的所有能量。因此，重復(fù)加載循環(huán)期間的機(jī)器效率會(huì)受損。雖然附加負(fù)載和/或轉(zhuǎn)矩要求可以置于CVT和/或發(fā)動(dòng)機(jī)上以進(jìn)一步幫助機(jī)器制動(dòng)，已知控制系統(tǒng)沒(méi)有構(gòu)造成管理這種負(fù)載的組合，使得機(jī)器的負(fù)載循環(huán)效率最大化。相反，包括發(fā)動(dòng)機(jī)和CVT的傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)速度并改變傳動(dòng)裝置的比以便將發(fā)動(dòng)機(jī)保持在限定速度范圍內(nèi)來(lái)控制。這種系統(tǒng)通常集中于保護(hù)機(jī)器部件不受到發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)速造成的損害。
[0005]例如，授予Kuras等人的美國(guó)專利N0.6385970公開(kāi)一種系統(tǒng)，其包括發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓CVT和與發(fā)動(dòng)機(jī)和CVT連通的控制系統(tǒng)。’ 970專利的控制系統(tǒng)與能夠操作以感測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)速度并形成輸出速度信號(hào)的液壓機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)配對(duì)?？刂葡到y(tǒng)還能夠操作以比較發(fā)動(dòng)機(jī)速度信號(hào)與欠速值并產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)。錯(cuò)誤信號(hào)用來(lái)產(chǎn)生控制傳動(dòng)比以管理發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)載的指令信號(hào)。
[0006]雖然’ 970專利的控制系統(tǒng)可結(jié)合多種策略來(lái)增加能夠用來(lái)制動(dòng)機(jī)器的發(fā)動(dòng)機(jī)和/或CVT阻滯轉(zhuǎn)矩的量，并保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)和CVT在機(jī)器制動(dòng)期間不受到過(guò)速損害影響，控制系統(tǒng)在多種加載和未加載循環(huán)期間不尋求使制動(dòng)機(jī)器所需的時(shí)間最小。因此，’970專利的控制系統(tǒng)沒(méi)有優(yōu)化機(jī)器的加載循環(huán)效率。
[0007]本發(fā)明針對(duì)克服以上提出的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，控制與機(jī)器相關(guān)的傳動(dòng)裝置的方法包括確定傳動(dòng)裝置的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩是與機(jī)器的動(dòng)力源相關(guān)的轉(zhuǎn)矩極限和虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩的組合。該方法還包括命令傳動(dòng)裝置產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于傳動(dòng)裝置和動(dòng)力源之間的界面處的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的第一輸出。傳動(dòng)裝置的第一輸出使動(dòng)力源的速度從第一動(dòng)力源速度增加到第二動(dòng)力源速度，并且將機(jī)器的行駛速度從第一行駛速度降低到第二行駛速度。該方法還包括確定第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩不等于轉(zhuǎn)矩極限，并且響應(yīng)于確定第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩不等于轉(zhuǎn)矩極限來(lái)確定傳動(dòng)裝置的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。第二目標(biāo)轉(zhuǎn)矩小于第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。
[0009]在本發(fā)明的附加示例性實(shí)施方式中，控制與機(jī)器相關(guān)的傳動(dòng)裝置的方法包括確定與機(jī)器相關(guān)的動(dòng)力源的第一操作性能，并且基于第一操作性能確定傳動(dòng)裝置的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩超過(guò)動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩閾值的量大于或等于與第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩相關(guān)的虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩。該方法還包括以閉環(huán)方式確定傳動(dòng)裝置的至少一個(gè)附加目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，直到與至少一個(gè)附加目標(biāo)轉(zhuǎn)矩相關(guān)的虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩等于大約零。
[0010]在本發(fā)明的進(jìn)一步示例性實(shí)施方式中，機(jī)器包括具有從動(dòng)構(gòu)件的動(dòng)力源、包括操作地連接到從動(dòng)構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的傳動(dòng)裝置以及從傳動(dòng)裝置和動(dòng)力源中的至少一個(gè)接收動(dòng)力的寄生負(fù)載。機(jī)器還包括與動(dòng)力源、傳動(dòng)裝置和寄生負(fù)載連通的控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)能夠操作以便基于與動(dòng)力源相關(guān)的轉(zhuǎn)矩極限和虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩以閉環(huán)方式確定傳動(dòng)裝置的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩?？刂葡到y(tǒng)還能夠操作以便命令傳動(dòng)裝置經(jīng)由驅(qū)動(dòng)構(gòu)件提供對(duì)應(yīng)于每個(gè)相應(yīng)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的輸出到動(dòng)力源。轉(zhuǎn)矩極限包括動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩閾值和與寄生負(fù)載相關(guān)的附加轉(zhuǎn)矩閾值的組合。另外，虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩基于動(dòng)力源速度和動(dòng)力源速度閾值之間的差。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)的示例性實(shí)施方式的示意圖。
[0012]圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩和動(dòng)力源速度之間的關(guān)系的圖示。
[0013]圖3是示出操作傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)的示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]圖1示出本發(fā)明的示例性傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)24。傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)24可例如與動(dòng)力源17和與機(jī)器(未示出)相關(guān)的傳動(dòng)裝置11 一起使用。這種機(jī)器可以例如是用來(lái)執(zhí)行作業(yè)或其他任務(wù)的任何移動(dòng)式或固定機(jī)器。這種示例性機(jī)器可包括但不局限于輪式裝載機(jī)、機(jī)動(dòng)平地機(jī)、履帶式牽引機(jī)、挖掘機(jī)、發(fā)電機(jī)、高速公路車輛、非高速公路車輛和/或類似設(shè)備。這些機(jī)器可用來(lái)執(zhí)行任務(wù)，例如采礦、挖掘、建造、畜牧、運(yùn)輸和/或其他類似環(huán)境或應(yīng)用。
[0015]在圖1的示例性實(shí)施方式中，動(dòng)力源17是發(fā)動(dòng)機(jī)，例如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)可以是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易知曉的任何其他發(fā)動(dòng)機(jī)。設(shè)想到傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)24可以與其他類型的動(dòng)力源一起使用，例如燃料電池。
[0016]如圖1所示，動(dòng)力源17可以包括多個(gè)燃燒室28，并且燃料噴射器29可以與每個(gè)燃燒室28相關(guān)。在所示實(shí)施方式中，動(dòng)力源17可包括四個(gè)燃燒室28和四個(gè)相關(guān)的燃料噴射器29。但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易理解到動(dòng)力源17可以包括或多或少數(shù)量的燃燒室28，并且燃燒室28可以“直列”構(gòu)型、“V”構(gòu)型或任何其他傳統(tǒng)構(gòu)型布置。
[0017]動(dòng)力源17可被構(gòu)造成在動(dòng)力源速度范圍上提供輸出轉(zhuǎn)矩到傳動(dòng)裝置11和/或機(jī)器的其他部件。圖2示出動(dòng)力源17的示例性轉(zhuǎn)矩曲線。圖2的轉(zhuǎn)矩曲線根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式示出動(dòng)力源17的速度和所得動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。
[0018]如圖2所示，動(dòng)力源17可以具有轉(zhuǎn)矩閾值18，和/或動(dòng)力源17的特征在于轉(zhuǎn)矩閾值18。為了本發(fā)明的目的，“動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩閾值”18可以限定為動(dòng)力源17能夠經(jīng)由傳動(dòng)裝置11為機(jī)器提供的最大阻滯轉(zhuǎn)矩。動(dòng)力源17可以被構(gòu)造成提供這種阻滯轉(zhuǎn)矩以例如幫助制動(dòng)與動(dòng)力源17相關(guān)的機(jī)器。理解到這里參照的阻滯轉(zhuǎn)矩可以例如經(jīng)由傳動(dòng)裝置11和/或動(dòng)力源17引導(dǎo)到輪、履帶和/或機(jī)器的其他牽引裝置，以幫助這種制動(dòng)。
[0019]如圖2所示，動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩閾值18可以與負(fù)轉(zhuǎn)矩值相關(guān)。例如，在動(dòng)力源17用來(lái)幫助制動(dòng)機(jī)器的實(shí)施方式中，動(dòng)力源17的轉(zhuǎn)矩輸出可以從動(dòng)力源17在大約1200rpm操作時(shí)的正峰值轉(zhuǎn)矩值降低到動(dòng)力源17在大約1600rpm和大約2000rpm之間操作時(shí)的動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩閾值18。因此，隨著動(dòng)力源17的轉(zhuǎn)矩輸出減小并接近動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩閾值18，動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩會(huì)改變符號(hào)。隨著動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩的大小在負(fù)方向上增加，例如從大約ONm到大約-60Nm，通過(guò)動(dòng)力源17提供給機(jī)器和/或傳動(dòng)裝置11的阻滯轉(zhuǎn)矩增加。如圖2所示，在示例性實(shí)施方式中，動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩閾值18可具有大約-25Nm和大約_200Nm之間的值。在進(jìn)一步示例性實(shí)施方式中，動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩閾值18可具有大約-50Nm和大約-1OONm之間的值。
[0020]在示例性實(shí)施方式中，操作地聯(lián)接到動(dòng)力源17、從中接收動(dòng)力和/或通過(guò)其他方式與其相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)機(jī)器部件也可在機(jī)器操作期間幫助提供阻滯轉(zhuǎn)矩。例如，傳動(dòng)裝置11可經(jīng)過(guò)多種已知聯(lián)接器、軸和/或下面更加詳細(xì)描述的其他結(jié)構(gòu)聯(lián)接到動(dòng)力源17。因此，在機(jī)器的操作期間，與齒輪、軸承、軸和/或其他傳動(dòng)裝置部件的運(yùn)動(dòng)相關(guān)的阻力和/或摩擦損失可另外有助于可用于制動(dòng)機(jī)器的總阻滯轉(zhuǎn)矩。從動(dòng)力源17以及傳動(dòng)裝置17的示例性阻力和/或摩擦損失得到的累積的阻滯轉(zhuǎn)矩通過(guò)圖2所示的組合動(dòng)力源和傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)矩閾值20表示。理解到對(duì)于給定動(dòng)力源速度，與傳動(dòng)裝置17的阻力和/或摩擦損失相關(guān)的實(shí)際阻滯轉(zhuǎn)矩值可以作為動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩閾值18和組合動(dòng)力源和傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)矩閾值20之間的差計(jì)算。在示例性實(shí)施方式中，這種阻滯轉(zhuǎn)矩可具有大約-25Nm和大約-1OONm之間的值。[0021 ] 另外，一個(gè)或多個(gè)寄生負(fù)載22可操作地聯(lián)接到動(dòng)力源17和/或傳動(dòng)裝置11，可以從中接收動(dòng)力，和/或可以通過(guò)其他方式與其相關(guān)。這種寄生負(fù)載22可包括例如動(dòng)力源冷卻風(fēng)扇、與機(jī)器的臂、工具、鏟斗牽引裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和/或其他執(zhí)行工具相關(guān)的液壓泵以及與動(dòng)力源17相關(guān)的液壓泵。在操作期間，這種寄生負(fù)載22可以是可用于制動(dòng)機(jī)器的阻滯轉(zhuǎn)矩的其他源。這種寄生負(fù)載22可另外有助于以上相對(duì)于傳動(dòng)裝置17的阻力和/或摩擦損失描述的總可用阻滯轉(zhuǎn)矩。從動(dòng)力源17、傳動(dòng)裝置17的示例性阻力和/或摩擦損失和從與動(dòng)力源17和/或傳動(dòng)裝置11相關(guān)的所有寄生負(fù)載22的同時(shí)操作得到的累積阻滯轉(zhuǎn)矩通過(guò)圖2所示的寄生負(fù)載閾值19表示。理解到對(duì)于給定動(dòng)力源速度，與同時(shí)操作所有這些寄生負(fù)載22相關(guān)的實(shí)際阻滯轉(zhuǎn)矩值可以作為組合閾值20和寄生負(fù)載轉(zhuǎn)矩閾值19之間的差來(lái)計(jì)算。在示例性實(shí)施方式中，這種阻滯轉(zhuǎn)矩可以具有大約-25Nm和大約-150Nm之間的值。
[0022]因此，寄生負(fù)載轉(zhuǎn)矩閾值19可以代表與機(jī)器相關(guān)的轉(zhuǎn)矩極限。為了本發(fā)明的目的，這種“轉(zhuǎn)矩極限”可以限定為以上描述的動(dòng)力源17、傳動(dòng)裝置11和寄生負(fù)載22能夠提供制動(dòng)機(jī)器而沒(méi)有動(dòng)力源部件、傳動(dòng)裝置部件、寄生負(fù)載部件或與這些部件相關(guān)的聯(lián)接機(jī)構(gòu)失效的累積最大阻滯轉(zhuǎn)矩。理解到這種阻滯轉(zhuǎn)矩的大小隨著接近轉(zhuǎn)矩極限而在負(fù)方向上增加。在示例性實(shí)施方式中，與動(dòng)力源17相關(guān)的轉(zhuǎn)矩極限可以包括動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩閾值18和與從動(dòng)力源17接收動(dòng)力的寄生負(fù)載22所需的轉(zhuǎn)矩相關(guān)的至少一個(gè)附加轉(zhuǎn)矩閾值的組合。例如，如圖2所示，與動(dòng)力源17相關(guān)的轉(zhuǎn)矩極限可具有等于組合動(dòng)力源和傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)矩閾值20和寄生負(fù)載轉(zhuǎn)矩閾值19的值。因此，轉(zhuǎn)矩極限可以是物理阻滯閾值和/或控制系統(tǒng)24的能力，超過(guò)此閾值，一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)部件會(huì)出現(xiàn)損害和/或失效。在示例性實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)矩極限可以是靜態(tài)的，并且可具有大約-200Nm和大約-400Nm之間的值。在進(jìn)一步示例性實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)矩極限可具有大約-200Nm和大約-300Nm之間的值。
[0023]繼續(xù)參考圖1，例如副軸10的輸入驅(qū)動(dòng)構(gòu)件可在動(dòng)力源17和傳動(dòng)裝置11之間的界面處將動(dòng)力源17連接到傳動(dòng)裝置11。傳動(dòng)裝置11還可包括例如輸出軸9的輸出從動(dòng)構(gòu)件。如下面更詳細(xì)描述，傳動(dòng)裝置11可將副軸10的輸入轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成輸出軸9的輸出轉(zhuǎn)動(dòng)。以此方式，通過(guò)動(dòng)力源17產(chǎn)生的動(dòng)力和/或轉(zhuǎn)矩可以傳輸?shù)捷敵鲚S9，并且輸出軸9可將這種動(dòng)力和/或轉(zhuǎn)矩傳輸?shù)揭粋€(gè)或多個(gè)寄生負(fù)載22以及機(jī)器的多個(gè)牽引裝置。
[0024]在附加示例性實(shí)施方式中，傳動(dòng)裝置11可被構(gòu)造成將副軸10的輸入轉(zhuǎn)動(dòng)提供給動(dòng)力源17，由此將輸入動(dòng)力和/或轉(zhuǎn)矩傳輸?shù)絼?dòng)力源17。在示例性實(shí)施方式中，通過(guò)傳動(dòng)裝置11提供給動(dòng)力源17的這種輸入動(dòng)力和/或轉(zhuǎn)矩可用來(lái)幫助制動(dòng)機(jī)器。理解到傳動(dòng)裝置11包括任何已知類型的傳動(dòng)裝置，并且在傳動(dòng)裝置11被構(gòu)造成為動(dòng)力源17提供動(dòng)力和/或轉(zhuǎn)矩的示例性實(shí)施方式中，傳動(dòng)裝置11可包括CVT。如圖1所示，傳動(dòng)裝置11可以是液壓CVT。替代地，在附加的示例性實(shí)施方式中，傳動(dòng)裝置11可以是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知曉的電CVT或其他類型的CVT。
[0025]CVT通常包括驅(qū)動(dòng)元件、從動(dòng)元件和比例控制器33。在圖1所示的液壓CVT中，驅(qū)動(dòng)元件可以是泵1，例如可變位移泵，并且從動(dòng)元件可以是馬達(dá)2，例如可變位移馬達(dá)。另一方面，在電CVT中，驅(qū)動(dòng)元件可以是發(fā)電機(jī)，并且從動(dòng)元件可以是電馬達(dá)。
[0026]在圖1的液壓CVT中，比例控制器33可被構(gòu)造成通過(guò)泵指令信號(hào)6操縱泵I的位移，并且可以被構(gòu)造成通過(guò)馬達(dá)指令信號(hào)37操縱馬達(dá)2的位移。通過(guò)以此方式操縱位移，比例控制器33可改變和/或通過(guò)其他方式控制輸出軸9的輸出轉(zhuǎn)動(dòng)。馬達(dá)2可通過(guò)導(dǎo)管流體連接到泵1，導(dǎo)管可以將流體供應(yīng)到泵I和馬達(dá)2，并從泵I和馬達(dá)2返回流體。因此，泵I可以被構(gòu)造成通過(guò)流體壓力驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2。傳動(dòng)裝置11還可包括分解器3，允許供應(yīng)和返回流體的兩個(gè)導(dǎo)管之間的壓力差得到測(cè)量。兩個(gè)導(dǎo)管之間的壓力差和/或馬達(dá)2的位移可用來(lái)確定傳動(dòng)裝置11的輸出轉(zhuǎn)矩。
[0027]比例控制器33還可被構(gòu)造成控制傳動(dòng)裝置輸出速度與傳動(dòng)裝置輸入速度的比。在圖1所示的示例性實(shí)施方式中，比例控制器33可與驅(qū)動(dòng)元件和從動(dòng)元件兩者連通，并且可以調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置輸出速度與傳動(dòng)裝置輸入速度的比，如動(dòng)力源17的動(dòng)力輸出限制。在輸出轉(zhuǎn)矩和輸出速度增加都是傳動(dòng)裝置11的需求時(shí)，用于增加動(dòng)力的需求通過(guò)比例控制器33傳輸?shù)絼?dòng)力源17。同樣，在輸出轉(zhuǎn)矩和輸出速度減小都是傳動(dòng)裝置11的需求時(shí)，減小動(dòng)力的需求被傳輸?shù)絼?dòng)力源17。
[0028]在特殊動(dòng)力源輸出動(dòng)力下,傳動(dòng)裝置輸出速度與傳動(dòng)裝置輸入速度的比可以通過(guò)操縱泵I和馬達(dá)2的位移來(lái)控制。隨著機(jī)器遇到加載條件的相對(duì)快速改變時(shí)，例如從高地面速度以及低負(fù)載改變到低地面速度以及高負(fù)載，比例控制器33可將傳動(dòng)裝置11的比從高速輸出轉(zhuǎn)換到低速輸出。理解到加載條件的這種相對(duì)快速改變可例如出現(xiàn)在將具有空鏟斗的機(jī)器驅(qū)動(dòng)到材料堆內(nèi)、提升加載材料的鏟斗以及使機(jī)器在倒退方向上遠(yuǎn)離材料堆制動(dòng)時(shí)。在從高速輸出轉(zhuǎn)換到低速輸出時(shí)，比例控制器33可通過(guò)減小泵I的位移來(lái)減小供應(yīng)到馬達(dá)2的流體流，從而降低動(dòng)力源17的轉(zhuǎn)矩負(fù)載或動(dòng)力負(fù)載。比例控制器33還可增加馬達(dá)2的位移以減小動(dòng)力源17上的負(fù)載。如果機(jī)器遇到負(fù)載減小，比例控制器33可增加泵I的位移，并且可減小馬達(dá)2的位移。泵I的增加位移與馬達(dá)2的減小位移相結(jié)合造成機(jī)器行駛速度增加以及可用轉(zhuǎn)矩減小。
[0029]替代地，在電CVT中，在特殊動(dòng)力源輸出動(dòng)力下，傳動(dòng)裝置輸出速度與輸入速度的比可以通過(guò)如上所述操縱到電馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)來(lái)控制。隨著機(jī)器遇到加載條件的相對(duì)快速改變，例如從高地面速度以及低負(fù)載改變到低地面速度以及高負(fù)載，比例控制器33可改變發(fā)送到電馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)以產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩。繼而，電馬達(dá)可以附加電流的形式如上所述從發(fā)電機(jī)要求附加動(dòng)力能力。
[0030]如圖1所示，一個(gè)或多個(gè)傳感器可與傳動(dòng)裝置11、動(dòng)力源17和/或寄生負(fù)載22相關(guān)。這些傳感器可被構(gòu)造成分別產(chǎn)生指示傳動(dòng)裝置11、動(dòng)力源17和/或寄生負(fù)載22的一個(gè)或多個(gè)操作性能的信號(hào)。例如，在圖1的液壓傳動(dòng)裝置11中，壓力傳感器36可被構(gòu)造成將來(lái)自分解器3的流體壓力信號(hào)4提供給與傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)24相關(guān)的傳動(dòng)裝置控制器12。另外，動(dòng)力源速度傳感器26可被構(gòu)造成產(chǎn)生動(dòng)力源速度信號(hào)13，并且傳動(dòng)裝置速度傳感器27可被構(gòu)造成產(chǎn)生傳動(dòng)裝置速度信號(hào)7。速度傳感器26、27可以例如是磁性拾取傳感器的形式，其被構(gòu)造成分別產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于副軸10和輸出軸9的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的信號(hào)。這些傳感器26、27還能夠確定副軸10和輸出軸9的角度位置和/或轉(zhuǎn)動(dòng)方向。速度傳感器26、27可提供相應(yīng)信號(hào)到傳動(dòng)裝置控制器12和/或與傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)24相關(guān)的動(dòng)力源觀察器14。
[0031]動(dòng)力源觀察器14和傳動(dòng)裝置控制器12可操作地彼此連接和/或以其他方式彼此連通。雖然圖1示出傳動(dòng)裝置控制器12和動(dòng)力源觀察器14作為傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)24的獨(dú)立部件，在附加示例性實(shí)施方式中，傳動(dòng)裝置控制器12和動(dòng)力源觀察器14可體現(xiàn)為單個(gè)控制器、微型處理器和/或其他已知的控制部件。許多商業(yè)得到的微型處理器可被構(gòu)造成執(zhí)行動(dòng)力源觀察器14和傳動(dòng)裝置控制器12的功能。傳動(dòng)裝置控制器12和動(dòng)力源觀察器14的一個(gè)或兩者可包括存儲(chǔ)器和/或被構(gòu)造成保持?jǐn)?shù)據(jù)映射、速查表、算法、程序、感測(cè)操作性能和/或用來(lái)操作機(jī)器和/或傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)24的其他信息的其他存儲(chǔ)部件。
[0032]在示例性實(shí)施方式中，傳動(dòng)裝置控制器12和動(dòng)力源觀察器14 (即傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)24)可使用觀察操作性能和/或從這里描述的一個(gè)或多個(gè)傳感器接收的信號(hào)以確定與傳動(dòng)裝置11、動(dòng)力源17、寄生負(fù)載22和/或機(jī)器相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。這些參數(shù)可包括但不局限于例如通過(guò)動(dòng)力源17產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩、通過(guò)傳動(dòng)裝置11產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩、傳動(dòng)裝置11的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩和虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩。
[0033]動(dòng)力源觀察器14可被構(gòu)造成監(jiān)視動(dòng)力源17的一個(gè)或多個(gè)操作性能和/或接收指示一個(gè)或多個(gè)這種操作性能的信號(hào)。例如，動(dòng)力源觀察器14可接收以上相對(duì)于動(dòng)力源速度傳感器26描述的動(dòng)力源速度信號(hào)13。另外，動(dòng)力源觀察器14可經(jīng)過(guò)動(dòng)力源燃料設(shè)置信號(hào)15和動(dòng)力源燃料噴射正時(shí)信號(hào)16監(jiān)視燃料噴射器29的操作。這種信號(hào)可經(jīng)由與燃料噴射器29相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)傳感器(未示出)提供給動(dòng)力源觀察器14。在示例性實(shí)施方式中，動(dòng)力源觀察器14可使用一個(gè)或多個(gè)這樣的輸入來(lái)估計(jì)、計(jì)算和/或通過(guò)其他方式確定通過(guò)動(dòng)力源17產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩。在示例性實(shí)施方式中，動(dòng)力源17的輸出轉(zhuǎn)矩也可尤其基于環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、動(dòng)力源負(fù)載、機(jī)器行駛速度和/或其他已知參數(shù)來(lái)確定。確定的動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩可經(jīng)由轉(zhuǎn)矩信號(hào)23發(fā)送到傳動(dòng)裝置控制器12。
[0034]傳動(dòng)裝置控制器12可被構(gòu)造成監(jiān)視操作性能和/或接收指示傳動(dòng)裝置11和/或寄生負(fù)載22的一個(gè)或多個(gè)操作性能的信號(hào)。例如，傳動(dòng)裝置控制器12可被構(gòu)造成接收包括來(lái)自速度傳感器27的傳動(dòng)裝置速度信號(hào)7、來(lái)自比例控制器33的泵和馬達(dá)位移信號(hào)5以及來(lái)自壓力傳感器36的流體壓力信號(hào)4的輸入。傳動(dòng)裝置控制器12還接收以上相對(duì)于動(dòng)力源速度傳感器26描述的動(dòng)力源速度信號(hào)13，以及通過(guò)動(dòng)力源觀察器14產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩信號(hào)23。在傳動(dòng)裝置11包括電CVT的示例性實(shí)施方式中，傳動(dòng)裝置控制器12還可被構(gòu)造成接收包括例如來(lái)自比例控制器33的轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)以及來(lái)自傳動(dòng)裝置速度傳感器27的傳動(dòng)裝置速度信號(hào)7的輸入。傳動(dòng)裝置控制器12可基于這些輸入確定機(jī)器、寄生負(fù)載22和/或傳動(dòng)裝置11的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，并且可基于確定的參數(shù)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)控制指令。例如，傳動(dòng)裝置控制器12可使用泵和馬達(dá)位移信號(hào)5、流體壓力信號(hào)4、動(dòng)力源速度信號(hào)13和/或轉(zhuǎn)矩信號(hào)23作為算法輸入經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)矩算法來(lái)確定傳動(dòng)裝置11施加在副軸10上的輸出轉(zhuǎn)矩。
[0035]在進(jìn)一步示例性實(shí)施方式中，傳動(dòng)裝置控制器12可被構(gòu)造成確定與動(dòng)力源17相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。動(dòng)力源輸出轉(zhuǎn)矩、傳動(dòng)裝置輸出轉(zhuǎn)矩、目標(biāo)轉(zhuǎn)矩和/或這里描述的其他參數(shù)可通過(guò)控制系統(tǒng)24以開(kāi)環(huán)或閉環(huán)方式確定。這些參數(shù)可以用來(lái)例如幫助制動(dòng)機(jī)器和/或通過(guò)其他方式控制傳動(dòng)裝置11、動(dòng)力源17、寄生負(fù)載22和/或其他機(jī)器部件。如這里使用，術(shù)語(yǔ)“目標(biāo)轉(zhuǎn)矩”可以限定為傳動(dòng)裝置輸出轉(zhuǎn)矩值，其被確定以使動(dòng)力源輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到轉(zhuǎn)矩極限所需的時(shí)間最小化。例如，如圖2所示，獨(dú)特目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值可以大致連續(xù)、順序和/或在任何時(shí)刻或動(dòng)力源速度間隔計(jì)算、估計(jì)和/或通過(guò)其他方式確定。這些目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值可以用來(lái)控制傳動(dòng)裝置11和/或動(dòng)力源17的操作，以便在相對(duì)重負(fù)載條件以及任何機(jī)器行駛速度下幫助制動(dòng)機(jī)器。
[0036]例如，傳動(dòng)裝置控制器12可命令傳動(dòng)裝置11以對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)確定目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的速度轉(zhuǎn)動(dòng)副軸10和/或輸出軸9。通過(guò)以所述速度轉(zhuǎn)動(dòng)副軸10和/或輸出軸9，傳動(dòng)裝置控制器12可命令傳動(dòng)裝置11在副軸10和/或輸出軸9處產(chǎn)生等于一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的輸出轉(zhuǎn)矩。在進(jìn)一步實(shí)施方式中，傳動(dòng)裝置控制器12可命令傳動(dòng)裝置11產(chǎn)生指示對(duì)應(yīng)于和/或等于一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的任何其他已知輸出。這些傳動(dòng)裝置輸出可以例如在傳動(dòng)裝置11和動(dòng)力源17之間的任何界面處產(chǎn)生。這些傳動(dòng)裝置輸出可例如增加動(dòng)力源17的速度和/或減小機(jī)器的行駛速度。
[0037]在示例性實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩可以響應(yīng)于指示機(jī)器行駛方向的希望變化的信號(hào)來(lái)確定，例如從向前方向到倒退方向，或者從倒退方向到向前方向。一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩也可響應(yīng)于確定機(jī)器所在表面的坡度超過(guò)坡度閾值來(lái)確定。這樣的行駛方向、表面坡度和/或用來(lái)觸發(fā)一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩確定的其他確定可以使用從多個(gè)傳感器、控制部件或與機(jī)器相關(guān)的其他已知裝置接收的信號(hào)通過(guò)傳動(dòng)裝置控制器12作出。
[0038]在示例性實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩可包括與動(dòng)力源17相關(guān)的轉(zhuǎn)矩極限和虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩的總和、函數(shù)和/或其他算術(shù)組合。例如，如圖2所示，在給定動(dòng)力源速度下，每個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值可以等于靜態(tài)轉(zhuǎn)矩極限值和虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩的總和。如這里使用，術(shù)語(yǔ)“虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩”可以限定為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩超過(guò)轉(zhuǎn)矩極限的轉(zhuǎn)矩的量、范圍和/或大小。虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩可以是轉(zhuǎn)矩值的動(dòng)態(tài)范圍，并且虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩可以是動(dòng)力源速度的函數(shù)。總的來(lái)說(shuō)，確定目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值可以代表圖2所示的虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩，并且虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩的大小可以隨著動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩接近轉(zhuǎn)矩極限而達(dá)到零。
[0039]在示例性實(shí)施方式中，虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩以及總體構(gòu)成虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩的單獨(dú)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值可以是動(dòng)力源速度的函數(shù)。例如，虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩可以基于動(dòng)力源速度和動(dòng)力源速度閾值
21之間的差。如這里使用，“動(dòng)力源速度閾值”可以限定為動(dòng)力源17可以在損壞動(dòng)力源部件或聯(lián)接到動(dòng)力源17和/或通過(guò)動(dòng)力源17驅(qū)動(dòng)的部件之前操作的最大速度。在示例性實(shí)施方式中，虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩的大小隨著動(dòng)力源速度和動(dòng)力源速度閾值21之間的差減小而減小。另外，虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩的大小可以例如隨著動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩的大小在負(fù)方向上增加(即減小)而減小。特別是，虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩的大小可以隨著通過(guò)動(dòng)力源17提供的阻滯轉(zhuǎn)矩增加到轉(zhuǎn)矩極限處的其最大值而減小。如上所述，動(dòng)力源17的最大阻滯轉(zhuǎn)矩可在轉(zhuǎn)矩極限處具有負(fù)值。另外，在動(dòng)力源17在例如機(jī)器制動(dòng)操作期間達(dá)到轉(zhuǎn)矩極限時(shí)，目標(biāo)轉(zhuǎn)矩可具有等于轉(zhuǎn)矩極限的值。另外，在目標(biāo)轉(zhuǎn)矩等于轉(zhuǎn)矩極限時(shí)，虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩可以是大約零。
[0040]工業(yè)實(shí)用性
[0041]公開(kāi)的系統(tǒng)和方法在包括例如輪式裝載機(jī)和履帶式牽引機(jī)的多種機(jī)器中具有廣泛應(yīng)用。公開(kāi)的系統(tǒng)和方法可應(yīng)用于采用傳動(dòng)裝置將動(dòng)力源的轉(zhuǎn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成牽引裝置的驅(qū)動(dòng)速度的任何機(jī)器。例如，公開(kāi)的系統(tǒng)和方法可通過(guò)采用動(dòng)力源、CVT和/或一個(gè)或多個(gè)寄生負(fù)載的任何機(jī)器使用以幫助機(jī)器制動(dòng)。
[0042]在示例性機(jī)器制動(dòng)操作期間，例如在相對(duì)高負(fù)載下需要制動(dòng)機(jī)器的操作，會(huì)需要選擇性地使用于機(jī)器制動(dòng)的轉(zhuǎn)矩最大化。但是，使這種阻滯轉(zhuǎn)矩最大化不能在機(jī)械系統(tǒng)中立即實(shí)現(xiàn)。例如，動(dòng)力源17會(huì)花費(fèi)時(shí)間(通常幾秒的等級(jí))來(lái)響應(yīng)于需要?jiǎng)恿υ?7達(dá)到動(dòng)力源速度閾值21和/或達(dá)到轉(zhuǎn)矩極限的指令。與使機(jī)器可用的阻滯轉(zhuǎn)矩最大化相關(guān)的這種時(shí)間延遲會(huì)妨礙機(jī)器的生產(chǎn)率和負(fù)載循環(huán)效率，特別是在機(jī)器用來(lái)執(zhí)行需要在相對(duì)高負(fù)載下重復(fù)制動(dòng)的任務(wù)時(shí)。
[0043]這些任務(wù)可包括例如將材料堆從第一位置運(yùn)動(dòng)到不同于第一位置的第二位置。在執(zhí)行這些任務(wù)中，機(jī)器可被命令以便以高速和低負(fù)載沖擊堆。在沖擊時(shí)，機(jī)器的例如鏟斗的執(zhí)行工具可以加載材料，并且機(jī)器的行駛速度會(huì)在沖擊堆時(shí)接近零。機(jī)器可接著被命令在倒退方向上運(yùn)動(dòng)，以高負(fù)載遠(yuǎn)離堆。在某些點(diǎn)處，機(jī)器必須接著在高負(fù)載下從在倒退方向上行駛轉(zhuǎn)換到朝著希望材料沉積位置(即第二位置)在前進(jìn)方向上行駛。與啟動(dòng)其上的一個(gè)或多個(gè)寄生負(fù)載22相結(jié)合，動(dòng)力源17和傳動(dòng)裝置11可用來(lái)在這種高負(fù)載方向改變期間幫助制動(dòng)機(jī)器。優(yōu)選的是使用這些機(jī)器部件來(lái)幫助在高負(fù)載方向改變期間制動(dòng)機(jī)器，而不是例如使用與機(jī)器牽引裝置相關(guān)的行車制動(dòng)器，因?yàn)榕c這種行車制動(dòng)器的應(yīng)用相關(guān)的動(dòng)力損失和其他低效。
[0044]為了有助于使用動(dòng)力源17、傳動(dòng)裝置11和寄生負(fù)載22以便在高負(fù)載情況下幫助制動(dòng)機(jī)器，本發(fā)明的示例性控制策略可基于虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)確定將動(dòng)力源速度增加到動(dòng)力源速度閾值21。在這種實(shí)施方式中，虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩可包括用作傳動(dòng)裝置輸出轉(zhuǎn)矩指令的順序確定目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值。通過(guò)使用這種目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值以閉環(huán)方式有效地控制通過(guò)傳動(dòng)裝置11產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩，動(dòng)力源阻滯轉(zhuǎn)矩可以盡可能快地最大化。
[0045]例如，基于這種目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值，通過(guò)傳動(dòng)裝置11產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩可以使得動(dòng)力源17達(dá)到轉(zhuǎn)矩極限所需的時(shí)間最小化。在示例性實(shí)施方式中，目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值可以根據(jù)一個(gè)或多個(gè)控制算法確定，控制算法被制定為使得動(dòng)力源17盡可能快地達(dá)到轉(zhuǎn)矩極限，而不造成與動(dòng)力源17、傳動(dòng)裝置11和寄生負(fù)載22相關(guān)的部件和/或聯(lián)接器失效。這種目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值還可加速動(dòng)力源17的速度，直到達(dá)到動(dòng)力源速度閾值21。理解到在其中動(dòng)力源速度增加超過(guò)例如動(dòng)力源速度閾值21的示例性實(shí)施方式，本發(fā)明的示例性控制算法可確定具有正符號(hào)和/或任何其他大小(正或負(fù))的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值，以幫助將動(dòng)力源速度減小到動(dòng)力源速度閾值21。另外，目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值可以被確定，以便限制動(dòng)力源17接近目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的速率，由此使得過(guò)于突然地制動(dòng)機(jī)器所造成的操作者的不適和/或材料溢出最小化。例如，在示例性機(jī)器制動(dòng)情況期間，傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)24可順序地啟動(dòng)一個(gè)或多個(gè)寄生負(fù)載22，以避免突然機(jī)器制動(dòng)和/或材料溢出。
[0046]出于多種原因，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以比采用CVT的已知被動(dòng)系統(tǒng)和方法有利。例如，由于這些已知系統(tǒng)和方法不基于例如構(gòu)成這里描述的虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩目標(biāo)來(lái)控制CVT，這些系統(tǒng)和方法不被構(gòu)造成使得與高負(fù)載下制動(dòng)機(jī)器相關(guān)的時(shí)間最小化。進(jìn)一步，即使動(dòng)力源的這些已知被動(dòng)系統(tǒng)控制操作基于超過(guò)與動(dòng)力源相關(guān)的轉(zhuǎn)矩極限的靜態(tài)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，并且一旦達(dá)到轉(zhuǎn)矩極限就限制動(dòng)力源速度，這些已知系統(tǒng)也能夠避免操作者不適、材料溢出和/或與突然機(jī)器制動(dòng)相關(guān)的其他缺陷?？刂婆c機(jī)器相關(guān)的傳動(dòng)裝置11的示例性方法現(xiàn)在將參考圖3所示的流程圖100說(shuō)明。
[0047]在控制與機(jī)器相關(guān)的傳動(dòng)裝置11的示例性方法中，機(jī)器制動(dòng)可以多種方式開(kāi)始(步驟:102)。例如，與機(jī)器相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)傳感器可測(cè)量、檢測(cè)和/或通過(guò)其他方式確定機(jī)器所在的表面的坡度。傳感器可將指示坡度的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)發(fā)送到傳動(dòng)裝置控制器12，以便與坡度閾值比較。傳動(dòng)裝置控制器12可被構(gòu)造成在步驟:102開(kāi)始機(jī)器制動(dòng)，和/或響應(yīng)于機(jī)器所在表面的坡度超過(guò)坡度閾值的確定來(lái)進(jìn)行流程圖100中示出的一個(gè)或多個(gè)其他步驟。在這些示例性實(shí)施方式中，坡度閾值可以指示傾斜坡度或下降坡度。
[0048]在進(jìn)一步實(shí)施方式中，機(jī)器制動(dòng)可以響應(yīng)于通過(guò)傳動(dòng)裝置控制器12接收指示機(jī)器行駛方向上的希望變化的信號(hào)來(lái)開(kāi)始(步驟:102)。例如，在從堆移除材料并且遠(yuǎn)離堆后退時(shí)，機(jī)器的操作者可操縱和/或通過(guò)其他方式轉(zhuǎn)換與機(jī)器相關(guān)的開(kāi)關(guān)、杠桿、踏板、操縱桿、把手、前進(jìn)-中間-倒退選擇器和/或其他操作者界面以便將機(jī)器的行駛方向從倒退改變成前進(jìn)。傳動(dòng)裝置控制器12可被構(gòu)造成在步驟:102開(kāi)始機(jī)器制動(dòng)，和/或響應(yīng)于指示希望行駛方向上改變的這種信號(hào)來(lái)執(zhí)行流程圖100所示的一個(gè)或多個(gè)其他步驟。另外，與機(jī)器相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)傳感器可基本上連續(xù)感測(cè)機(jī)器的一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行工具上的負(fù)載。例如，這些傳感器可被構(gòu)造成發(fā)送指示執(zhí)行工具負(fù)載的信號(hào)到傳動(dòng)裝置控制器12。傳動(dòng)裝置控制器12可被構(gòu)造成確定例如機(jī)器的鏟斗的執(zhí)行工具是否在負(fù)載閾值以上操作。傳動(dòng)裝置控制器12可以被構(gòu)造成與接收指示機(jī)器行駛方向上希望改變的信號(hào)相結(jié)合地響應(yīng)于這種負(fù)載確定在步驟:102開(kāi)始機(jī)器制動(dòng)。
[0049]在步驟:104，傳動(dòng)裝置控制器12可確定傳動(dòng)裝置11的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，例如傳動(dòng)裝置11的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。這種示例性第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩可包括與動(dòng)力源17相關(guān)的轉(zhuǎn)矩極限和以上描述的虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩的組合。傳動(dòng)裝置控制器12可在步驟:104采用一個(gè)或多個(gè)算法、映射、和/或速查表來(lái)確定目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。例如，傳動(dòng)裝置控制器12可使用一個(gè)或多個(gè)流體壓力信號(hào)4、泵和馬達(dá)位移信號(hào)5、傳動(dòng)裝置速度信號(hào)7、動(dòng)力源速度信號(hào)13和/或轉(zhuǎn)矩信號(hào)23作為到一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩算法的輸入，并且第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩可以是這些算法的輸出。
[0050]在步驟:106，傳動(dòng)裝置控制器12可命令傳動(dòng)裝置11在副軸10處產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于和/或等于步驟:104產(chǎn)生的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的輸出。例如，傳動(dòng)裝置11可以使副軸10以一速度轉(zhuǎn)動(dòng)，該速度使得副軸10將等于第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的輸出轉(zhuǎn)矩傳輸?shù)絼?dòng)力源17。副軸10的轉(zhuǎn)動(dòng)和/或傳動(dòng)裝置11的其他輸出可具有將動(dòng)力源17的速度從第一動(dòng)力源速度增加到大于第一動(dòng)力源速度的第二動(dòng)力源速度的效果。另外，副軸10的轉(zhuǎn)動(dòng)和/或傳動(dòng)裝置11的其他輸出可具有將機(jī)器的行駛速度從第一行駛速度減小到小于第一行駛速度的第二行駛速度的效果。因此，傳動(dòng)裝置可使用第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩來(lái)幫助制動(dòng)機(jī)器。
[0051]在步驟:108，傳動(dòng)裝置控制器12可確定步驟:104確定的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩是否等于與動(dòng)力源17相關(guān)的轉(zhuǎn)矩極限。例如，如果傳動(dòng)裝置控制器12確定第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩等于轉(zhuǎn)矩極限(步驟:108-是)，傳動(dòng)裝置控制器12可繼續(xù)以轉(zhuǎn)矩極限操作傳動(dòng)裝置11，直到機(jī)器的制動(dòng)不再需要(步驟:110)。傳動(dòng)裝置控制器12可以多種方式確定制動(dòng)不再需要，例如在從節(jié)流踏板位置傳感器和/或從一個(gè)或多個(gè)操作者界面接收指示希望加速機(jī)器或?qū)C(jī)器的行駛方向從前進(jìn)改變成倒退的信號(hào)時(shí)。
[0052]替代地，如果傳動(dòng)裝置控制器12確定第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩不等于轉(zhuǎn)矩極限(步驟:108-否)，傳動(dòng)裝置控制器12可返回步驟:104，并且可順序地確定至少一個(gè)附加目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，直到附加目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的第一個(gè)等于轉(zhuǎn)矩極限。例如，響應(yīng)于確定第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩不等于目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，傳動(dòng)裝置控制器12可返回步驟:104，并且可確定傳動(dòng)裝置11的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。在示例性實(shí)施方式中，虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩可隨著動(dòng)力源17的速度朝著動(dòng)力源速度閾值21增加而減小，因此第二目標(biāo)轉(zhuǎn)矩可以小于第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩(即可以在負(fù)方向上具有較大的大小)。順序確定附加目標(biāo)轉(zhuǎn)矩直到附加目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的第一個(gè)等于轉(zhuǎn)矩極限可通過(guò)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)使得可用于制動(dòng)的阻滯轉(zhuǎn)矩最大化來(lái)幫助制動(dòng)機(jī)器。另外，在步驟:104采用的一個(gè)或多個(gè)算法可被構(gòu)造成限制阻滯轉(zhuǎn)矩施加到例如機(jī)器的牽引裝置和/或其他部件的速率。因此，在例如高負(fù)載方向改變期間幫助使得制動(dòng)機(jī)器所需時(shí)間最小化的同時(shí)，這種算法可被調(diào)節(jié)以避免機(jī)器急動(dòng)、材料溢出和/或與相對(duì)突然制動(dòng)相關(guān)的其他缺陷。
[0053]在進(jìn)一步示例性實(shí)施方式中，傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)24和/或與機(jī)器相關(guān)的其他控制系統(tǒng)可響應(yīng)于確定第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩不等于轉(zhuǎn)矩極限(步驟:108-否)來(lái)啟動(dòng)或保持與動(dòng)力源17和/或傳動(dòng)裝置11相關(guān)的寄生負(fù)載22的操作(步驟:109)。在示例性實(shí)施方式中，這種寄生負(fù)載22可以順序啟動(dòng)。例如，第一寄生負(fù)載22可響應(yīng)于步驟:108進(jìn)行的第一確定在步驟:109啟動(dòng)，并且第二寄生負(fù)載22可響應(yīng)于步驟:108進(jìn)行的隨后第二確定在步驟:109啟動(dòng)。替代地，這些寄生負(fù)載22可基于動(dòng)力源17的速度啟動(dòng)。例如，如果機(jī)器制動(dòng)在步驟:102開(kāi)始，第一寄生負(fù)載22可響應(yīng)于動(dòng)力源17達(dá)到第一動(dòng)力源速度啟動(dòng)，并且第二寄生負(fù)載22可響應(yīng)于動(dòng)力源17達(dá)到大于第一動(dòng)力源速度的第二動(dòng)力源速度啟動(dòng)。這些寄生負(fù)載22的順序啟動(dòng)可通過(guò)增加動(dòng)力源17和/或傳動(dòng)裝置11上的負(fù)載需求來(lái)幫助制動(dòng)機(jī)器。另外，與一個(gè)以上寄生負(fù)載22的同時(shí)啟動(dòng)相比，這種順序啟動(dòng)可造成機(jī)器的更逐漸制動(dòng)。因此，寄生負(fù)載的這種順序啟動(dòng)可幫助避免操作者不適和/或與突然制動(dòng)機(jī)器相關(guān)的其他低效。
[0054]如上所述，這里描述的傳動(dòng)裝置11、動(dòng)力源17和/或寄生負(fù)載22的控制可根據(jù)流程圖100所示的方法以閉環(huán)方式繼續(xù)，直到機(jī)器制動(dòng)不再需要。參考步驟:104，理解到一旦第二目標(biāo)轉(zhuǎn)矩已經(jīng)產(chǎn)生，傳動(dòng)裝置控制器12可命令傳動(dòng)裝置11在傳動(dòng)裝置11和動(dòng)力源17之間的界面處產(chǎn)生等于第二目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的第二輸出(步驟:106)。如上相對(duì)于第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩所述，這種輸出可包括副軸10以一速度轉(zhuǎn)動(dòng)，該速度使得副軸10將等于第二目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的輸出轉(zhuǎn)矩傳輸?shù)絼?dòng)力源17。副軸10的這種轉(zhuǎn)動(dòng)和/或傳動(dòng)裝置11的其他輸出可具有將動(dòng)力源17的速度從第二動(dòng)力源速度增加到大于第二動(dòng)力源速度的第三動(dòng)力源速度的效果。另夕卜，副軸10的轉(zhuǎn)動(dòng)和/或傳動(dòng)裝置11的其他輸出可具有將機(jī)器的行駛速度從第二行駛速度減小到小于第二行駛速度的第三行駛速度的效果。
[0055]此外，在這種閉環(huán)控制方法中，一旦傳動(dòng)裝置控制器12確定第二、第三和/或步驟:104產(chǎn)生的隨后附加目標(biāo)轉(zhuǎn)矩等于轉(zhuǎn)矩極限(步驟:108-是)，動(dòng)力源17的速度可以增加到動(dòng)力源速度閾值21。該速度增加可以通過(guò)副軸10的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或輸出轉(zhuǎn)矩增加來(lái)通過(guò)傳動(dòng)裝置11驅(qū)動(dòng)。這種速度增加也可以通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)速度增加指令從傳動(dòng)裝置控制系統(tǒng)24和/或其他機(jī)器控制系統(tǒng)引導(dǎo)到動(dòng)力源17來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，一旦傳動(dòng)裝置控制器12確定第二、第三和/或步驟:104產(chǎn)生的隨后附加目標(biāo)轉(zhuǎn)矩等于轉(zhuǎn)矩極限(步驟:108-是)，這里描述的一個(gè)或多個(gè)寄生負(fù)載22所需和/或要求的轉(zhuǎn)矩可以增加到相應(yīng)寄生負(fù)載轉(zhuǎn)矩閾值19。寄生負(fù)載22所需轉(zhuǎn)矩的這種增加可進(jìn)一步幫助機(jī)器制動(dòng)。
[0056]理解到步驟:104產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩可以基于動(dòng)力源17、傳動(dòng)裝置11和/或一個(gè)或多個(gè)寄生負(fù)載22的至少一個(gè)操作性能來(lái)確定。例如，動(dòng)力源17的第一操作性能(包括動(dòng)力源速度、動(dòng)力源負(fù)載和/或動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩)可以使用任何信號(hào)13、15、16和/或來(lái)自這里描述的傳感器的其他輸入通過(guò)動(dòng)力源觀察器14確定。在示例性實(shí)施方式中，這些輸入可包括通過(guò)動(dòng)力源觀察器14和/或傳動(dòng)裝置控制器12從與機(jī)器的鏟斗或其他執(zhí)行工具相關(guān)的負(fù)載傳感器接收的負(fù)載信號(hào)。在這種閉環(huán)控制期間，一個(gè)或多個(gè)附加操作性能可通過(guò)動(dòng)力源觀察器14和/或傳動(dòng)裝置控制器12確定。此外，一個(gè)或多個(gè)附加目標(biāo)轉(zhuǎn)矩可以在步驟:104基于這些附加操作性能以閉環(huán)方式確定。這種控制方法可如圖3所示的流程圖100中描繪那樣繼續(xù)，直到例如機(jī)器直到不再需要。另外，這些附加目標(biāo)轉(zhuǎn)矩可以在步驟:104確定，直到與附加目標(biāo)轉(zhuǎn)矩中的一個(gè)相關(guān)的虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩等于大約零。等于大約零的虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩可以指示具有等于轉(zhuǎn)矩極限的值的相應(yīng)附加目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。等于大約零的虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩也可指示具有等于動(dòng)力源速度閾值21的值的動(dòng)力源速度。
[0057]理解到例如等于大約零的虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩、具有等于轉(zhuǎn)矩極限的值的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩和/或具有等于動(dòng)力源速度閾值21的值的動(dòng)力源速度可指示動(dòng)力源17、傳動(dòng)裝置11和寄生負(fù)載22的組合機(jī)器制動(dòng)和/或阻滯能力已經(jīng)最大化。另外，一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的有效閉環(huán)確定可幫助使制動(dòng)機(jī)器所需的時(shí)間最小化。使得以此方式與制動(dòng)機(jī)器相關(guān)的時(shí)間最小化可改善例如高負(fù)載方向改變和/或其他類似制動(dòng)操作期間的機(jī)器效率。
[0058]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從說(shuō)明書(shū)的考量和這里公開(kāi)的系統(tǒng)和方法的實(shí)踐中將明白本發(fā)明的其他實(shí)施方式。意圖在于說(shuō)明書(shū)和例子只作為示例性考慮，本發(fā)明的真實(shí)范圍通過(guò)以下權(quán)利要求指明。
【權(quán)利要求】
1.一種控制與機(jī)器相關(guān)的傳動(dòng)裝置(11)的方法，該方法包括:確定傳動(dòng)裝置(11)的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩； 其中第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩包括與機(jī)器的動(dòng)力源(17)相關(guān)的轉(zhuǎn)矩極限和虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩的組合； 命令傳動(dòng)裝置(11)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于傳動(dòng)裝置(11)和動(dòng)力源(17)之間的界面處的第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的第一輸出，其中傳動(dòng)裝置(11)的第一輸出將動(dòng)力源(17)的速度從第一動(dòng)力源速度增加到第二動(dòng)力源速度，并且將機(jī)器的行駛速度從第一行駛速度減小到第二行駛速度；確定第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩不等于轉(zhuǎn)矩極限；以及 響應(yīng)于確定第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩不等于轉(zhuǎn)矩極限來(lái)確定傳動(dòng)裝置(11)的第二目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，其中第二目標(biāo)轉(zhuǎn)矩小于第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩根據(jù)第一動(dòng)力源速度和動(dòng)力源速度閾值(21)之間的差確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩隨著動(dòng)力源(17)的轉(zhuǎn)矩減小而減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩隨著動(dòng)力源速度和動(dòng)力源速度閾值(21)之間的差減小而減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，轉(zhuǎn)矩極限包括動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩閾值(18)和與從動(dòng)力源(17)接收動(dòng)力的寄生負(fù)載(22)相關(guān)的至少一個(gè)附加轉(zhuǎn)矩閾值的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括響應(yīng)于指示機(jī)器行駛方向中的希望變化的信號(hào)來(lái)確定第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括響應(yīng)于機(jī)器所在表面的坡度超過(guò)坡度閾值的確定來(lái)確定第一目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。
8.—種機(jī)器,包括: 動(dòng)力源(17)，其包括從動(dòng)構(gòu)件； 傳動(dòng)裝置(11)，其包括操作地連接到從動(dòng)構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件； 寄生負(fù)載(22)，其從傳動(dòng)裝置(11)和動(dòng)力源(17)中的至少一個(gè)接收動(dòng)力；以及 控制系統(tǒng)(24)，其與動(dòng)力源(17)、傳動(dòng)裝置(11)和寄生負(fù)載(22)連通，其中控制系統(tǒng)(24)能夠操作以便: 基于與動(dòng)力源(17)相關(guān)的轉(zhuǎn)矩極限和虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩以閉環(huán)方式確定傳動(dòng)裝置(11)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩；以及 命令傳動(dòng)裝置(11)經(jīng)由驅(qū)動(dòng)構(gòu)件提供對(duì)應(yīng)于每個(gè)相應(yīng)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的輸出到動(dòng)力源(17)，其中轉(zhuǎn)矩極限包括動(dòng)力源轉(zhuǎn)矩閾值(18)和與寄生負(fù)載(22)相關(guān)的附加轉(zhuǎn)矩閾值的組合，并且其中虛擬阻滯轉(zhuǎn)矩基于動(dòng)力源速度和動(dòng)力源速度閾值(21)之間的差。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)器，其中，寄生負(fù)載(22)包括動(dòng)力源風(fēng)扇和操作地連接到動(dòng)力源(17)的執(zhí)行泵(I)中的至少一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)器，其中，動(dòng)力源(17)包括柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，并且傳動(dòng)裝置(11)包括電連續(xù)可變傳動(dòng)裝置(11)和液壓連續(xù)可變傳動(dòng)裝置(11)中的一種，系統(tǒng)還包括能夠確定柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的操作性能并將指示操作性能的信號(hào)(13)引導(dǎo)到控制系統(tǒng)(24)的至少一個(gè)傳感器(26)。
【文檔編號(hào)】F16H59/14GK104204623SQ201380018138
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
【發(fā)明者】W·李, R·T·安德森, B·D·霍夫 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司