用于機器負載檢測的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種變速器(208)包括變速器輸出速度(TOS)傳感器，其提供指示變速器的輸出速度的信號?？刂破?232)估計變速器(208)的實際扭矩輸出，并基于變速器輸出速度傳感器(238)提供的信號實時地確定第一TOS加速度并基于實際扭矩估計確定第二TOS加速度。將所述第一加速度和第二加速度(516和518)進行比較，并且當偏離超過閾值時致動扭矩瞬變觸發(fā)器。
【專利說明】用于機器負載檢測的系統(tǒng)和方法

【技術領域】
[0001]本專利公開總體涉及適用于車輛和機器動力總成的變速器，更具體地涉及無級變速器。

【背景技術】
[0002]各種車輛或機器，如輪式裝載機、汽車、卡車和其它輪式機器，使用動力總成，該動力總成包括在發(fā)動機和變速器之間的變矩器。當機器運動時，變矩器可在鎖定或解鎖模式下使用，對于可遇到相對不可移動的障礙物的一些機器而言，這提供了所需的扭矩控制特征。例如，輪式裝載機可推動鏟斗頂在一堆材料上，松土機可遇到巨礫等。依靠變矩器打滑提供變速器輸出扭矩控制效果，例如，當開始與障礙物接觸時，因為它導致了限制變速器輸入扭矩并減小低發(fā)動機運轉(zhuǎn)緩慢問題的可能性，例如發(fā)動機轉(zhuǎn)速不足或失速。然而，相比于其他動力傳輸方法諸如無級變速器(CVT)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)變矩器打滑和其它損失增加了機器的總?cè)剂舷摹?br> [0003]CVT提供一種連續(xù)可變扭矩能力，這是對傳統(tǒng)的變矩器/變速器動力總成的改進。一種典型的CVT采用扭矩控制元件，其提供連續(xù)可變扭矩或變速能力。機器用CVT的一種已知應用是實施為一種分流式扭矩變速器，其包括驅(qū)動總成，該驅(qū)動總成由雙輸入提供動力:一種輸入是扭矩或速度控制輸入，諸如來自液壓變換器，另一種是來自發(fā)動機的直接動力輸入。這兩種輸入被結合在一個或多個行星齒輪裝置中，其中每一個行星齒輪裝置包括驅(qū)動變速器的各種傳動比的輸出。
[0004]在分流式扭矩變速器中，需要精確地控制變換器，尤其是當通過變速器的扭矩發(fā)生快速變化的情況下，例如，當碰到障礙物時。在這種條件下控制變換器需要迅速檢測扭矩的改變，這在多數(shù)當前實施方式中留給操作者去察覺。因此，在大多數(shù)當前的實施方式中，當操作者感到已經(jīng)遇到不可移動物體時，操作者必須切斷或降低機器的扭矩。如可以理解的是，在機器開始遇到所述障礙物時刻直到操作者已經(jīng)充分減小給變速器的扭矩指令并且變速器已經(jīng)相應地調(diào)整其運行的時間之間存在一定的延遲時間。這種時間延遲可能導致機器晃動，因此會使操作者不舒服，系統(tǒng)效率低，和/或增加驅(qū)動總成的磨損。在一些情況下，這種時間延遲會導致發(fā)動機轉(zhuǎn)速不足和/或失速。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個方面，本發(fā)明描述了一種動力總成，其具有連接到變速器的發(fā)動機，該變速器適于驅(qū)動地面接合部件。該動力總成包括變速器輸出速度(TOS)傳感器，該傳感器設置成提供指示變速器的輸出速度的信號?？刂破鞅慌渲贸苫谧兯倨鞯乃璧呐ぞ剌敵鐾ㄟ^至少部分地估計變速器的實際扭矩輸出以及使用實際扭矩估計作為控制反饋來控制變速器的運行。該控制器還被配置成，基于變速器輸出速度傳感器提供的信號實時確定第一TOS加速度，并基于用作控制反饋的實際扭矩估計確定第二 TOS加速度。確定第一 TOS加速度和第二 TOS加速度之間的偏離并且當該偏離超過閾值時致動扭矩瞬變觸發(fā)器，該觸發(fā)器用于進一步控制變速器的運行。
[0006]在另一方面，本公開描述了一種機器，該機器包括框架，該框架支承連接到變速器的發(fā)動機。該變速器選擇性地將輸入發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機扭矩轉(zhuǎn)換成輸出變速器速度以及變速器扭矩，變速器速度和扭矩被施加到一組地面接合元件以推動框架。變速器輸出速度(TOS)傳感器被布置成提供指示變速器的輸出速度的信號，且控制器被配置成基于變速器的所需的扭矩輸出通過至少部分地估計變速器的實際扭矩輸出并使用該實際扭矩估計作為控制反饋來控制發(fā)動機和變速器的運行。該控制器還被配置成，基于TOS傳感器提供的信號實時地確定第一 T0S,基于第一 TOS計算第一加速度,基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機扭矩、機器慣量并基于設置確定第二加速度。該控制器還被配置成確定所述第一加速度和第二加速度之間的偏離以及該偏離的變化率，使得當所述偏離的變化率超過閾值時，調(diào)節(jié)控制參數(shù)，該控制參數(shù)調(diào)節(jié)變速器設置以避免發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低到低于發(fā)動機轉(zhuǎn)速閾值。
[0007]在又一個方面，本公開描述了一種用于檢測變速器的瞬態(tài)扭矩變化的方法。該方法包括監(jiān)測變速器的變速器輸出速度(TOS)以及通過計算所測量的TOS的導數(shù)確定第一TOS加速度。該方法還包括估計變速器的輸出扭矩，以及通過將估算的扭矩除以機器的預定慣量來確定第二 TOS加速度。將所述第一 TOS加速度和第二 TOS加速度進行比較，并且當與第一 TOS加速度和第二 TOS加速度之間的差相關的參數(shù)超過閾值時，致動扭矩瞬態(tài)變化觸發(fā)器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是根據(jù)本公開的機器的示意圖；
[0009]圖2是根據(jù)本公開的用于機器的動力總成的示意圖；
[0010]圖3是根據(jù)本公開的動力總成的方塊圖；
[0011]圖4是根據(jù)本公開的圖形表示；
[0012]圖5是根據(jù)本公開的控制器的方塊圖；
[0013]圖6是根據(jù)本公開的方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0014]本公開涉及變速器控制，以及更具體地，涉及一種檢測器，其用于檢測穿過所述變速器的扭矩的瞬態(tài)變化。所公開的方法和系統(tǒng)不僅適用于所公開的實施例中描述的CVT變速器，也適用于以扭矩控制方式運行的其他任何類型的變速器。在下面的說明書中，討論了CVT，但是應該理解，任何類型的以扭矩控制方式運行的變速器都是可預期的。
[0015]圖1示出了輪式裝載機的輪廓，其作為車輛或機器100的一個例子。圖2是車輛100的動力總成200的示意圖。參考這些附圖，車輛100包括發(fā)動機框架部分102，該發(fā)動機框架部分通過鉸接式接頭106連接到非發(fā)動機框架部分104。發(fā)動機框架部分102和非發(fā)動機框架部分104中的每一個包括各自的軸202，其連接到地面接合元件，在這種情況下，連接到一組車輪108。該發(fā)動機框架部分102包括發(fā)動機110，其具有輸出軸204，該輸出軸204通過連接軸210和耦合器209連接到變速器208。變速器208的輸出軸212被連接到分離器214，該分離器為兩個驅(qū)動軸216提供動力，每個驅(qū)動軸216用于每個軸202。該變速器208被配置為選擇性地將在連接軸210處從發(fā)動機110提供的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和扭矩轉(zhuǎn)換成在輸出軸212處的可變速度和扭矩，然后該可變速度和扭矩可應用于驅(qū)動地面接合元件或車輪108。該變速器208可以包括連接到齒輪組的變換器，如稍后相對于圖3討論的。每個驅(qū)動軸216將動力經(jīng)由各自的差速器218傳輸?shù)剿鲕囕?18，使得在發(fā)動機輸出軸204處提供的旋轉(zhuǎn)動力被有效地傳輸?shù)杰囕?08。盡管示出了兩個傳動軸202，根據(jù)車輛的類型，單根軸或兩個以上的軸都可以使用。此外，盡管示出了車輪，其它類型的地面接合元件，例如履帶，都可以使用。
[0016]車輛100還包括操作者駕駛室130，該操作者駕駛室130容納各種機器控制裝置。如圖2所示，這種裝置包括具有加速器踏板傳感器(APS) 222的加速器踏板220，和具有桿編碼器226的檔位選擇器桿224。APS 222和桿編碼器226可被配置成提供指示所述車輛100的所需地面速度的信號，所述車輛100在使用期間由操作者命令。
[0017]現(xiàn)在返回圖1，所示的實施例的車輛100包括工作工具，在這種情況下是挖斗122，其連接在一對提升臂114的端部，所述一對提升臂在鉸鏈116處可樞轉(zhuǎn)地連接到車輛100的非發(fā)動機框架部分104。如圖2所示，發(fā)動機110具有接口 228，其通過發(fā)動機調(diào)節(jié)器232連接到通信通道230。該發(fā)動機調(diào)節(jié)器232運行以通過經(jīng)由通信通道230接收信息和發(fā)送命令到各種發(fā)動機部件來監(jiān)視和控制各種發(fā)動機系統(tǒng)的功能，例如監(jiān)視來自各種發(fā)動機傳感器的傳感器讀數(shù)，控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負載輸出等。如圖所示，發(fā)動機調(diào)節(jié)器232，或連接到所述調(diào)節(jié)器232的另一個控制器還連接到可以控制發(fā)動機的運行的各種車輛部件。
[0018]在圖示的實施例中，調(diào)節(jié)器232是電子控制器，其包括處理器，該處理器與其它電子部件可操作地相關聯(lián)，例如數(shù)據(jù)存儲裝置和各種通信通道。在圖2的圖示中，節(jié)氣門通信通道234和檔位選擇編碼器通信通道236被連接到調(diào)節(jié)器232且配置為向調(diào)節(jié)器232提供指示操作者指令的信息，例如所需的發(fā)動機轉(zhuǎn)速或負載，所需的機器前向或反向行進方向，機器變速器的“空檔”或“停車檔”設置等。應該意識到，在調(diào)節(jié)器232與各種發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)之間的附加的或替代的連接也可以存在，但為簡單起見并未示出。
[0019]該調(diào)節(jié)器232還被配置成接收指示動力總成200的剩余部分的運行的信息。以這種方式，調(diào)節(jié)器232經(jīng)由發(fā)動機轉(zhuǎn)速通信通道240連接到發(fā)動機輸出軸速度傳感器238，經(jīng)由地面速度通信通道248連接到車輛地面速度傳感器246，以及連接到其他傳感器，為了簡化而所述其他傳感器未示出。
[0020]動力總成200還包括變速器控制器250，其被配置為控制變速器208的運行。因此，變速器控制器250經(jīng)由變速器通信通道254被連接到變速器208的接口 252。該接口252可包括多個結構，其可以響應于來自變速器控制器250的命令而選擇性地接合和脫離變速器的各個齒輪組208，以及向變速器控制器250提供信息，該信息指示變速器208的當前齒輪嚙合狀態(tài)以及其他信息，諸如通過變速器208傳輸?shù)杰囕?08的動力、輸出軸212的速度、連接軸210的速度等。在運行期間，變速器控制器250可以基于預定的連接軸210的速度閾值向變速器208指令換擋，以用于升檔和降檔改變。這樣的換檔可以包括提供到變換器的命令信號，用于調(diào)節(jié)輸入和輸出齒輪的相對速度，在回轉(zhuǎn)怠速狀態(tài)下運行，其中沒有發(fā)動機旋轉(zhuǎn)通過變速器傳遞，和其它運行條件。在一些條件下，變換器可以被命令以處于一個位置，在該位置處輸出軸的扭矩被保持，同時發(fā)動機軸基本從變速器的輸出軸脫開。例如，在輪式裝載機已經(jīng)將自身充分推動到骨料堆上并且操作者希望在挖斗裝載時保持該位置的情況下，可以命令這種類型的扭矩“保持”位置。如可以理解的是，需要這種情況下的保持扭矩以防止機器滾動遠離骨料堆。
[0021]變速器208和其中的多個構件之間的連接的簡化示意圖被示于圖3中。如圖所示，發(fā)動機110 (其在所示實施例中用作系統(tǒng)原動機)被連接到主液壓泵303并驅(qū)動該主液壓泵303。所述主液壓泵303可用于運行機器的多個部件和系統(tǒng)，例如致動器、作業(yè)工具等。在示出的實施例中，動力總成使用來自主液壓泵303的液壓動力來運行機器的推進系統(tǒng)的各種功能。因此，來自主液壓泵303的液壓動力提供到變換器305，該變換器被包括在變速器208 (也見圖2)。來自變換器305和來自發(fā)動機110的機械動力被提供給一組變速器齒輪307。發(fā)動機110也機械地以已知的方式驅(qū)動變換器305的部件。這樣，該組變速器齒輪307接收雙動力輸入，一種來自變換器305而另一種來自發(fā)動機110。
[0022]結合變速器運行的變換器的各種實施例可參見美國申請第13/407，280號和第13/407，311號，它們都通過引用全文結合于此。在這種結構的代表性實施例中，所述變換器的輸出連接至行星齒輪組的齒圈。發(fā)動機的輸入連接到另外的行星齒輪裝置的行星齒輪。該另外的行星齒輪裝置的齒圈連接到第一行星齒輪裝置的行星齒輪，而來自兩個行星齒輪裝置的太陽齒輪和第一行星齒輪裝置的行星齒輪的輸出被用來以各種傳動比運轉(zhuǎn)齒輪。在運行期間，在輸出和輸入齒輪之間大約為零的相對速度下進行前進和倒退擋位的換擋。為此，變換器用來調(diào)節(jié)第一行星齒輪組的所述齒圈的速度，使得在機器或車輛靜止時輸出部件的結合速度可以為零旋轉(zhuǎn)速度，盡管發(fā)動機向第二行星齒輪的行星齒輪提供旋轉(zhuǎn)輸入。因此，變換器在兩個方向上以可變速度運行，同時動力總成工作。這樣，變速器設置可以包含向變換器致動器的命令，該變換器致動器在運行期間設定變換器的相對速度和方向。需要注意的是，盡管這里示出和描述了液壓變換器，可以使用任何其它類型的變換器，例如基于機械或電的變換器。
[0023]在所示的實施例中，變換器305是靜壓型變換器，其包括變換器泵309和變換器馬達311。在運行過程中，發(fā)動機110驅(qū)動變換器泵309，其具有可變排量能力并用于使流體循環(huán)通過該變換器馬達311。該變速器控制器250監(jiān)視并控制與其相關聯(lián)的各種系統(tǒng)和組件的運行，發(fā)動機控制器232監(jiān)測和控制發(fā)動機運行。為簡單起見這兩個控制器232和250一起在這一圖示中示出。可以設想，雖然圖3所示的系統(tǒng)是分流式扭矩系統(tǒng)，可以替代地使用其它類型的系統(tǒng)。例如，所公開的原理也將在簡單直接串聯(lián)靜液壓(“hystat”)系統(tǒng)中提供益處，其中，發(fā)動機驅(qū)動泵提供流體以運行馬達，所述馬達連接到變速器的輸入或輸出側(cè)上。
[0024]發(fā)動機110通過直接輸入，例如軸210 (圖2)將動力提供給變速器齒輪307和變換器泵309，并將動力供應到主液壓泵303。所述主液壓泵303經(jīng)由流體供應管路305向變換器305提供流體。該系統(tǒng)的動力輸出由變速器307提供。在運行期間，控制器250接收來自發(fā)動機110、變換器305以及變速器307的運行數(shù)據(jù)。控制器250與發(fā)動機控制器232 一起控制發(fā)動機110、變速器305以及離合器或其它設備(未示出)的運行，所述發(fā)動機110、變速器305以及離合器或其他設備響應于該數(shù)據(jù)并且根據(jù)用戶的輸入和潛在的與運行目標和/或條件相關的其他信息，接合和脫離一組或多組變速器齒輪307?；趤碜圆僮髡叩拿钚盘?其以要求扭矩的形式提供)，并基于作為反饋的通過變速器實際提供的計算扭矩，所有這些部件和系統(tǒng)的控制以協(xié)調(diào)的方式進行。
[0025]現(xiàn)在回到圖2的說明，用于協(xié)調(diào)控制發(fā)動機110和變速器208的信息可以在發(fā)動機調(diào)節(jié)器232和變速器控制器250之間通過數(shù)據(jù)總線256交換。盡管發(fā)動機調(diào)節(jié)器232和變速器控制器250被示為分離的組件，但可以想到它們可以可選地被集成到單個控制單元或分離成兩個以上的控制單元。因此，發(fā)動機調(diào)節(jié)器232和/或變速器控制器250中的任一個可以是單個控制器或可以包括一個以上控制器，它們設置成控制機器的各種功能和/或特征。例如，用于控制機器的整體運行和功能的主控制器可以與馬達或發(fā)動機控制器協(xié)同實現(xiàn)，用于控制發(fā)動機110。在該實施例中，術語“控制器”或“調(diào)節(jié)器”是指包括一個、兩個或多個控制器，它們可與機器100相關聯(lián)的，并且可以在控制機器100的各種功能和運行方面協(xié)作(圖1)。這些裝置的功能，盡管在隨后的圖中概念上示出為包括各種離散功能以僅用于說明的目的，但可以以硬件和/或軟件實現(xiàn)而不用考慮所示的離散功能。因此，盡管相對于隨后圖中的動力總成系統(tǒng)的各部件描述了控制器的各種接口，這種接口不意在限制被連接的部件的類型和數(shù)量，也不意在限制被描述的控制器的數(shù)量。
[0026]本發(fā)明涉及以在先前提出的設計上提供改進性能和操作者的舒適性的方式來協(xié)同控制變速器的系統(tǒng)和方法。在某些運行條件下，特別是當外部負載出現(xiàn)時，如物堆碰撞，無級變速器(CVT)的控制可有利地包括瞬態(tài)扭矩事件的快速檢測。在一些公開的實施例中，扭矩的瞬態(tài)事件是基于變速器輸出速度中的加速度或減速度的兩次獨立測量之間的比較來檢測的。在一個實施例中，兩次獨立測量中的一次是基于來自速度傳感器的信號完成的，該傳感器設置成直接測量變速器輸出速度。對這些信號應用變化率計算或功能提供了變速器加速度或減速度的所述第一次獨立測量。變速器輸出速度(TOS)的加速度或減速度的第二次獨立測量是基于CVT控制系統(tǒng)的扭矩反饋的，其可以包括用于確定機器的加速度或減速度的估計機器慣量。通過比較兩個獨立的TOS加速度或減速度參數(shù)，特別是通過確定和監(jiān)測兩個參數(shù)之間的偏差，瞬態(tài)扭矩變化可被有效地檢測。用于實施這樣的扭矩瞬變檢測的一個特定實施例在所考慮的參數(shù)的說明性圖形表示被呈現(xiàn)之后的示意圖中示出。
[0027]與TOS變化相關的各種參數(shù)的圖形表示示于圖4中。在此所指示的TOS變化是在輪式裝載機的應用中在料堆撞擊過程中獲得的。在曲線圖中的線401指示的時間發(fā)生料堆撞擊。該曲線圖包括三組曲線，它們以時間對準的方式示出，以用于說明。第一曲線圖402包括兩個曲線，指示變速器208 (圖2)的輸入和輸出速度,指示變速器的輸入速度的輸入速度曲線404和指示變速器的輸出速度的輸出速度曲線406，其相對于時間t被繪制在垂直軸403上。如圖所示，輸入速度可以是輸入軸210或發(fā)動機軸204的速度，如由速度傳感器238測量的。所述輸出速度可以由任何適當?shù)膮?shù)，例如所述變速器輸出軸212的轉(zhuǎn)速，所述機器的地面速度和其它參數(shù)來提供。從曲線圖中可以看出，在線401所指示的時間處，當料堆撞擊開始發(fā)生時，輸入速度402下跌，這與發(fā)動機速度不足一致，并且輸出速度開始下降，這與由于挖斗埋入料堆中而機器減速相一致。
[0028]第二曲線圖410顯示如上所述兩個獨立的加速度計算的時間軌跡曲線。更具體地說，第一曲線412是從在變速器控制器250 (圖2)處接收到的計算扭矩反饋來獲得，且表示被估計為存在于變速器的輸出軸的加速度或減速度。在此，通過應用估計的機器慣量，已經(jīng)進行計算以將控制器估計的該扭矩值轉(zhuǎn)換為TOS的變化率，以產(chǎn)生所示的TOS值?？梢岳斫?，估計或反饋扭矩計算在料堆撞擊開始之后增加，這是因為機器被強制減速。正是該扭矩用于減緩發(fā)動機旋轉(zhuǎn)和可能使發(fā)動機失速。在料堆撞擊開始之后的該扭矩是由機器車輪的摩擦以及料堆提供給機器的阻力提供，這是由于機器車輪將機器挖斗推到料堆上。
[0029]第二曲線414表示TOS的變化率，如在變速器輸出速度測量的基礎上計算的。從第二曲線圖410中可以看出，第二扭矩曲線414指示在機器遇到料堆之后機器或變速器輸出速度的急劇的減速，然后隨著機器速度穩(wěn)定懸停在零附近。
[0030]第三曲線圖416示出在第一曲線412和第二曲線414之間的的誤差或差418，其在所述曲線圖中被過濾，例如，使用移動平均值，以用于舉例說明。從曲線圖中可以看出，第一曲線412和第二曲線414之間的差418懸停在期望范圍420，其由兩條虛線表示，直到發(fā)生所述料堆撞擊事件。在料堆撞擊之后，所述差418開始增加并超過誤差閾值422，它是用虛線表示。然后，誤差穩(wěn)定一段時間，與機器減速的結束基本重合，這是因為它將挖斗推入料堆。
[0031]盡管在圖4中所示的曲線圖中示出了一個示例性料堆撞擊，這里示出的數(shù)據(jù)可以改變，這取決于各種因素，例如料堆的密度和尺寸、料堆的材料、機器的接地牽弓1、機器的初始速度、機器的重量和其它因素。然而，如在此概括的機器的定性行為和各種參數(shù)的分析可以通過實施兩個獨立加速度確定的比較來持續(xù)地檢測和處理瞬態(tài)扭矩變化。
[0032]在圖5的方塊圖中示出一個示例性應用，其中示出被配置為檢測CVT變速器中的扭矩瞬態(tài)事件的控制器500?？刂破?00被設置以接收各種運行參數(shù)作為輸入，并提供作為輸出的瞬態(tài)扭矩指示502。該瞬態(tài)扭矩指示502可以是模擬或數(shù)字類型的信號，該信號可提供給發(fā)動機控制器232 (圖2)和/或機器中的其它控制器，以給出運行發(fā)生變化或者即將發(fā)生變化的信號，使得，例如，可以降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速以避免發(fā)動機速度不足，在預期機器停止時變速器齒輪的脫開可以實現(xiàn)，相對于操作者輸入的控制靈敏度增加等，其被預期將在料堆撞擊之后不久減小變速器扭矩。
[0033]控制器500包括第一過濾功能504，它接收扭矩反饋信號506作為輸入。該扭矩反饋信號506可從變速器控制器250內(nèi)的不同的控制模塊提供并實時表示變速器208(圖2)的輸出處提供的計算的扭矩，其被用作變速器的閉環(huán)的扭矩控制方案的一部分。在一個實施例中，在變速器的輸出處的扭矩，T，的確定可以基于包含所述然后當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負載、變速器檔位設置、變換器設置和其他參數(shù)的計算，所述其他參數(shù)指示輸入到變速器的扭矩以及整體施加到變速器的齒輪減速比。在第一過濾功能504的輸出處(這是可選的)，第一扭矩值508被提供。
[0034]控制器500還包括TOS傳感器輸入510。所述TOS傳感器輸入510可以從速度傳感器獲得，該速度傳感器被設置以測量與變速器的輸出速度相關的參數(shù)，并且向控制器232或變速器控制器250提供指不該速度的信號。在一個實施例中，TOS傳感器輸入510可以從地面速度傳感器246(圖2)提供，其通過轉(zhuǎn)換功能511，該轉(zhuǎn)換功能對信號進行濾波并調(diào)整其值，例如，這考慮了通過各種動力總成部件的齒輪減速比，以實時提供變速器的輸出軸的角速度ω、512。
[0035]該第一扭矩值508被提供給功能514，該功能在所示實施例中基于扭矩T和機器的慣量I，根據(jù)適當?shù)姆匠淌嚼绂?=Τ/Ι計算第一加速度a。慣量I，可以是恒定值，也可以替代地基于機器重量來計算，該機器的重量基于機器的負載來相應調(diào)整。第一加速度516是從功能513提供。類似地，第二加速度518在功能520中被計算為角速度512的導數(shù)，其可以以一種簡化形式表示為a =d(co)/dt。第一加速度516和第二加速度518之間的差522在求和點524被計算或以其他方式確定。差522可以是正的或負的實數(shù)，在穿過變速器的扭矩的突然變化不發(fā)生時，其被期望在值的正常范圍內(nèi)。
[0036]在一個實施例中，差522的絕對值被計算并在比較器功能530與閾值TQ_D0T_THR進行比較?？蛇x地，功能520可以是導數(shù)計算功能，其計算導數(shù)，或換言之，量化差522隨時間的變化。在這樣的實施例中，所述差的變化率可以與TQ_D0T_THR進行比較，其現(xiàn)在代表變化率的閾值。當差的絕對值，或差的變化率，小于或等于所述閾值TQ_D0T_THR時，進行正常變速器運行。然而，當差的絕對值大于所述閾值TQ_D0T_THR時，瞬態(tài)扭矩指示的值在瞬態(tài)檢測觸發(fā)器功能532處變化。在一個實施例中，觸發(fā)器功能532可以提供數(shù)字信號，其中O指示不存在瞬態(tài)變化而I指示存在瞬態(tài)變化。在另一實施例中，觸發(fā)器功能532的輸出可以被配置成一個因子，該因子取決于所述瞬變事件嚴重程度而縮放，而所述嚴重程度如由所述差522的大小或變化率所指示的。以這種方式，不存在瞬態(tài)時可以提供I的因數(shù)，該因數(shù)可以取決于瞬態(tài)變化的程度以預定的方式增加。此后，如前所述，在存在瞬態(tài)條件的同時，可以以增加的靈敏度進行變速器扭矩控制。在一個實施例中，增加的變速器扭矩控制靈敏度包括在該發(fā)動機控制器232處調(diào)節(jié)發(fā)動機控制以確保發(fā)動機轉(zhuǎn)速保持高于發(fā)動機轉(zhuǎn)速閾值。換言之，檢測到瞬變可以部分地被用于在發(fā)動機控制器內(nèi)給出可接受的發(fā)動機速度不足設定點的變化的信號。
[0037]工業(yè)實用件
[0038]本發(fā)明可用于提高具有以扭矩控制方式運行的CVT的車輛和機器的運行和關聯(lián)性。在此公開了通過使用兩個獨立的扭矩指示有效地檢測扭矩瞬變過程的系統(tǒng)和方法。與已知系統(tǒng)相比，其取決于使用操作者輸入的瞬態(tài)的檢測，在所公開的系統(tǒng)中使用兩個獨立的參數(shù)來檢測使確定更穩(wěn)定和更少依賴于機器的控制的任何可變性，隨著操作者的不同，會產(chǎn)生該可變性。此外，至于扭矩瞬變可在很多不同情況下影響機器和車輛運行，例如，當輪式裝載機遇到料堆或當客車的車輪撞到路緣時，所公開的系統(tǒng)和方法可廣泛應用于除了如上所述的那些許多其它類型的機器、車輛和動力總成。
[0039]一種用于檢測機器動力總成中的瞬態(tài)事件的方法的流程圖在圖6中示出。該方法包括在602監(jiān)測第一變速器輸出速度(TOS)參數(shù)，并且在604計算其導數(shù)，該導數(shù)指示第一加速度。該第一 TOS加速度可以是從相關的參數(shù)，例如，被用于變速器控制的變速器的估計扭矩參數(shù)，導出的值。在這種情況下，TOS是變速器輸出軸的角速度或軸速度，其可以通過使用傳感器直接測量或可以從相關參數(shù)，例如機器的地面速度另外導出。第二參數(shù)在606處被監(jiān)測，并在608處來計算第二加速度。該第二參數(shù)可以是變速器的扭矩反饋，通過使用機器的慣量，其被用于計算第二加速度參數(shù)，它可估計或假定是恒定的。相互獨立的所述第一 TOS加速度參數(shù)和第二 TOS加速度參數(shù)在610進行比較，并在612處做出確定它們之間的偏離是否超過閾值。當偏離低于閾值，在614處進行正常的變速器運行。當且在所述第一扭矩參數(shù)和第二扭矩參數(shù)的導數(shù)之間的偏離超過所述閾值時，瞬態(tài)檢測觸發(fā)器在616被致動，且在618處以增加的靈敏度進行變速器控制。
[0040]應當理解的是，上述說明書提供了所公開的系統(tǒng)和技術的實施例。然而，可以設想本公開的其他實施方式可以在細節(jié)上不同于前述實施例。所有對本公開或其實施例的參考是意在參考在該處討論的具體實施例，而不意在對本公開更廣泛的范圍隱含任何限制。相對于特定特征的所有區(qū)別性和不利的語言旨在表示那些特征不是優(yōu)選的，但并未完全將其排除在本發(fā)明的范圍之外，除非另有說明。
[0041]本文中引述數(shù)值的范圍僅僅旨在用作分別指落入該范圍的每個單獨值的簡寫方法，除非本文另外指明，并且每個單獨值被并入說明書，就像其被單獨地在本文中闡述一樣。本文描述的所有方法可以以任何合適的順序?qū)嵤?，除非本文另外指出或者與上下文明顯矛盾。
【權利要求】
1.一種動力總成(200)，該動力總成具有連接到變速器(208)的發(fā)動機(110)，該變速器適于驅(qū)動地面接合元件，所述動力總成包括: 變速器輸出速度(TOS)傳感器(246)，其設置成提供指示變速器(208)的輸出速度的信號(248)； 控制器(232)，其被配置成基于變速器(208)的所需扭矩輸出，至少部分地通過估計變速器(208)的實際扭矩輸出并使用該實際扭矩估計作為控制反饋，來控制變速器(208)的運行； 其中所述控制器(232)還被配置成: 基于變速器輸出速度傳感器(246)所提供的信號實時確定第一 TOS加速度； 基于用作控制反饋的實際扭矩估計確定第二 TOS加速度； 確定所述第一 TOS加速度和第二 TOS加速度之間的偏離；以及 當所述偏離超過閾值時，致動扭矩瞬變觸發(fā)器，該觸發(fā)器用于進一步控制變速器(208)的運行。
2.如權利要求1所述的動力總成(200)，其中，所述實際扭矩估計是獨立于所述TOS傳感器信號。
3.如權利要求1所述的動力總成(200)，其中，所述控制器(232)還被設置成處理動力總成(200)的瞬態(tài)扭矩變化，使得當?shù)孛娼雍显龅秸系K物時，通過增加對操作者輸入的控制靈敏度，來避免發(fā)動機轉(zhuǎn)速不足。
4.如權利要求1所述的動力總成(200)，其中，所述偏離是通過計算第一TOS加速度和第二 TOS加速度之間的差(418)，并且隨后將所述差(418)和所述差(418)的變化率中的至少一個與閾值進行比較來確定的。
5.如權利要求1所述的動力總成(200)，其中，計算所述第一加速度(516)包括實時計算信號的導數(shù)。
6.如權利要求1所述的動力總成(200)，其中，計算所述第二加速度(518)包括估計機器(100)的慣量，所述動力總成(200)在所述機器中運行。
7.如權利要求1所述的動力總成(200)，其中，所述變速器(208)是無級變速器，其包括變換器(305)，該變換器響應于來自控制器(232)的控制信號，且其中運行扭矩瞬變觸發(fā)器的致動以相對于提供所述控制信號給所述變換器(305)增加控制器(232)的控制靈敏度。
8.一種方法，用于檢測如前述權利要求中任一項所述的動力總成(200)的扭矩控制變速器(208)中的瞬態(tài)扭矩變化，包括: 監(jiān)測變速器(208)的變速器(208)輸出速度(TOS)； 通過計算所測量的TOS的導數(shù)確定第一 TOS加速度； 估計變速器(208)的輸出扭矩； 通過將所估計的扭矩除以機器(100)的預定慣量確定第二 TOS加速度； 比較第一 TOS加速度和第二 TOS加速度，并且當基于第一 TOS加速度和第二 TOS加速度之間的差(418)的參數(shù)超過閾值時，致動扭矩瞬態(tài)變化觸發(fā)器。
9.如權利要求8所述的方法，其中，監(jiān)測變速器(208)的TOS包括獲取和分析速度傳感器信號(248),所述TOS傳感器(246)設置在變速器(208)的輸出軸(204)處并被配置為提供指示TOS的信號，且其中基于第一 TOS加速度和第二 TOS加速度之間的差(418)的所述參數(shù)是差(418)的導數(shù)和濾波誤差信號中的一個，所述濾波誤差信號通過從所述差(418)中減去所述差(418)的時滯值而確定。
10.如權利要求8所述的方法，其中，變速器(208)的估計輸出扭矩獨立于所述T0S，并且其中所述機器(100)的預定慣量基于已知的機器慣量和進一步基于機器的負載估計來確定。
【文檔編號】B60K17/04GK104334389SQ201380028810
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年5月23日 優(yōu)先權日:2012年5月31日
【發(fā)明者】B·利斯特, C·羅德斯, M·拜爾, M·巴恩格羅佛 申請人:卡特彼勒公司