工業(yè)車輛的車速控制裝置制造方法
【專利摘要】一種工業(yè)車輛的車速控制裝置，該車速控制裝置具有基于目標車速與實際車速之間的偏差通過PI控制來確定目標發(fā)動機轉速的控制器。該控制器根據(jù)實際發(fā)動機轉速控制目標發(fā)動機轉速的上限。
【專利說明】工業(yè)車輛的車速控制裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)車輛的車速控制裝置。

【背景技術】
[0002]日本特許專利申請公報N0.7-11987公開了一種叉車的控制裝置，該叉車具有加速器踏板未連接至叉車的發(fā)動機的節(jié)氣門的結構，該控制裝置構造成對應最佳燃油消耗來控制叉車的行駛速度并且提供正常速度。具體地，為了根據(jù)發(fā)動機的節(jié)氣門開度實現(xiàn)對應低燃料消耗率的目標發(fā)動機轉速，控制裝置構造成通過基于車速和發(fā)動機轉速的反饋控制來控制節(jié)氣門開度和HST (靜液壓變速器)的傳動比。
[0003]以上引用的公報的控制裝置采用用于車速控制的反饋控制。在借助于反饋控制的車速控制中，發(fā)動機輸出功率基于目標車速與實際車速之間的偏差確定。車速的偏差隨著目標車速的減小而減小。例如，當叉車的升降裝置通過踏板的微調操作升高時，叉車可能不能將發(fā)動機轉速增大至期望水平。特別地，與客車不同，在發(fā)動機不僅為行駛供給動力還為負載處理供給動力的叉車中，無論目標車速如何，發(fā)動機轉速都需要增加至發(fā)動機足以供給負載處理和行駛所需的動力的水平。即，車輛控制裝置的反饋增益需要是較大的。這同樣適用于牽引車輛。在這種情況下，所需的動力取決于待被拖曳的任何對象的存在與否以及該對象的負載。
[0004]相比之下，在目標車速與實際車速之間的偏差較大時起動車輛的情況下，如果反饋增益較大，則目標發(fā)動機轉速就會變得太高，使得車輛可能過度地加速或者可能發(fā)生車速的超調。
[0005]在對增加發(fā)動機轉速的命令響應緩慢的汽油發(fā)動機的情況下，在增加發(fā)動機轉速期間發(fā)生時滯并且用于反饋控制的偏差被累積，使得目標發(fā)動機轉速變得太大并且趨于發(fā)生車速的超調。在對命令的響應比汽油發(fā)動機中更快的柴油發(fā)動機的情況下，車輛趨于緊跟在起動車輛之后并在車速的偏差較大時過度地加速。
[0006]已鑒于上述問題提出的本發(fā)明旨在提供一種工業(yè)車輛的車速控制裝置，該車速控制裝置在確保負載處理所需的發(fā)動機轉速的同時防止車輛的過度加速和車速的超調。


【發(fā)明內容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種工業(yè)車輛的車速控制裝置具有基于目標車速與實際車速之間的偏差通過PI控制來確定目標發(fā)動機轉速的控制器。該控制器根據(jù)實際發(fā)動機轉速控制目標發(fā)動機轉速的上限。
[0008]本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點通過結合借助于示例示出本發(fā)明的原理的附圖的以下描述將變得明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]通過參照目前優(yōu)選實施方式的以下描述以及附圖，可以最佳地理解本發(fā)明及其目標和優(yōu)點，在附圖中:
[0010]圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的車速控制裝置的構型的示意圖；
[0011]圖2為示出了用于圖1的車速控制裝置的計算目標發(fā)動機轉速的程序的框圖；
[0012]圖3為示出了控制圖1的車速控制裝置的流程圖；以及
[0013]圖4為示出了在由圖1的車速控制裝置進行的控制中，目標車速、實際車速、目標發(fā)動機轉速以及實際發(fā)動機轉速之間的關系的曲線圖。

【具體實施方式】
[0014]下面將參照圖1至圖4描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的作為工業(yè)車輛的叉車的車速控制裝置。參照圖1，由附圖標記10指示的叉車包括作為叉車10的動力系統(tǒng)的發(fā)動機11、液壓泵12、控制閥13、變矩器14以及變速器15。使用柴油發(fā)動機作為發(fā)動機11。液壓泵12由發(fā)動機11驅動?？刂崎y13控制用于叉車10的負載處理系統(tǒng)的升降缸和傾斜缸的液壓油的穿過管道(未示出)的流動。發(fā)動機11的動力通過變矩器14傳遞至變速器15，動力從變速器15通過設置在變速器15中的未示出的前進或倒擋離合器進一步傳遞至驅動輪16，從而使叉車10行駛。
[0015]叉車10還包括用于行駛控制和發(fā)動機控制的若干傳感器。發(fā)動機11具有發(fā)動機轉速傳感器17，發(fā)動機轉速傳感器17用于檢測發(fā)動機11的發(fā)動機轉速并且根據(jù)檢測到的發(fā)動機轉速產(chǎn)生檢測信號(發(fā)動機轉速信號)。變速器15具有車速傳感器18，車速傳感器18用于通過測量固定在變速器15的輸出軸上的齒輪的速度來檢測車速并且根據(jù)檢測到的車速產(chǎn)生檢測信號。
[0016]叉車10還包括加速器踏板19，加速器踏板19未連接至發(fā)動機11的節(jié)氣門并且用作控制加速的裝置。加速器踏板19具有加速器踏板傳感器20，加速器踏板傳感器20用于檢測加速器踏板19的下壓量并且根據(jù)檢測到的加速器踏板19的下壓量產(chǎn)生檢測信號。
[0017]叉車10還包括用于負載處理的升降桿21。升降桿21連接至升降桿傳感器22，升降桿傳感器22用作用于檢測提升量的裝置。升降桿傳感器22根據(jù)檢測到的升降桿21的提升量產(chǎn)生檢測信號。
[0018]叉車10還包括用于控制發(fā)動機11的發(fā)動機E⑶(電子控制單元)23和用于控制叉車10的控制器24。發(fā)動機ECU23和控制器24雙向電連接并且配合形成車速控制裝置的一部分。
[0019]發(fā)動機ECU23具有CPU (中央處理器)和存儲單元，控制程序和映射數(shù)據(jù)存儲在存儲單元中以用于控制發(fā)動機11。發(fā)動機ECU23以發(fā)動機轉速成為控制器24所要求的目標發(fā)動機轉速的方式控制發(fā)動機11。
[0020]控制器24具有CPU和存儲單元，用于控制叉車10的行駛和負載處理的控制程序存儲在存儲單元中。圖2示出了存儲在存儲單元中以用于確定目標發(fā)動機轉速的控制程序的示例。在圖2中，程序的由虛線包圍的部分不同于在常規(guī)裝置中使用的程序。用于控制叉車10的行駛和負載處理的映射數(shù)據(jù)也存儲在存儲單元中。控制單元24基于來自發(fā)動機轉速傳感器17、車速傳感器18、加速器踏板傳感器20以及升降桿傳感器22的檢測信號的輸入數(shù)據(jù)來控制叉車10的行駛和負載處理。
[0021]參照圖2和圖3，下面將描述通過具有上述構型的車速控制裝置進行的車速控制操作?？刂破?4根據(jù)圖3中示出的流程圖以預定的控制時間間隔以RPM(轉數(shù)/分)為單位計算目標發(fā)動機轉速No，并且產(chǎn)生指示計算出的目標發(fā)動機轉速No的信號至發(fā)動機ECU23?；趤碜钥刂破?4的目標發(fā)動機轉速No的輸入數(shù)據(jù)，發(fā)動機ECU23控制發(fā)動機11使得發(fā)動機轉速成為目標發(fā)動機轉速No。
[0022]具體地，在圖3的步驟SI中，控制器24接收來自發(fā)動機轉速傳感器17、車速傳感器18以及加速器踏板傳感器20的檢測信號作為輸入數(shù)據(jù)。在這種情況下，發(fā)動機轉速傳感器17的檢測信號通過發(fā)動機E⑶23發(fā)送至控制器24。在步驟S2中，控制器24分別基于發(fā)動機轉速傳感器17、車速傳感器18以及加速器踏板傳感器20的檢測信號計算實際發(fā)動機轉速N、實際車輛速度V以及加速器踏板19的實際下壓量。在步驟S3中，控制器24基于計算出的加速器踏板19的實際下壓量計算目標車速Vo。在步驟S4中，控制器24計算實際車速V與目標車速Vo之間的偏差Vd。在步驟S5中，控制器24基于實際車速V與目標車速Vo之間的偏差Vd計算目標發(fā)動機轉速No。在步驟S6中，控制器24產(chǎn)生針對目標發(fā)動機轉速No的命令信號至發(fā)動機E⑶23。
[0023]步驟S5中的目標發(fā)動機轉速No的計算根據(jù)由圖2中的虛線包圍的部分示出的程序執(zhí)行。具體地，目標車速Vo與實際車速V之間的偏差Vd被輸入至P項計算部30和I項積分部31。I項積分部31通過基于偏差Vd將目前的I項對前面的I項進行積分來使I項積分，并且向I項計算部32輸出指示經(jīng)積分的I項的值的信號。I項計算部32根據(jù)I項的輸入積分值計算I項。實際車速V的信號也通過濾波器33輸入至P增益增量計算部34。P增益增量計算部34根據(jù)目標車速Vo與經(jīng)過濾波器33的實際車速V之間的差以及基于對實際發(fā)動機轉速N測試而預先準備的映射數(shù)據(jù)來計算P增益增量值，并且將經(jīng)計算出的P增益增量值輸出至P項計算部30。P項計算部30根據(jù)偏差Vd和P項增益增量值計算P項。從P項計算部30輸出的P項和從I項計算部32輸出的I項相加以計算目標發(fā)動機轉速No。
[0024]S卩，控制器24具有P項計算部30、I項積分部31以及I項計算部32，并且還具有濾波器33和P增益增量計算部34，P項計算部30、I項積分部31以及I項計算部32構成用于通過基于目標車速Vo與實際車速V之間的偏差Vd使用PI控制來確定目標發(fā)動機轉速的普通結構。根據(jù)上述構型，P項基于根據(jù)實際發(fā)動機轉速N增加的P增益通過P項計算部30計算。目標發(fā)動機轉速No的上限根據(jù)實際發(fā)動機轉速N控制成使得目標發(fā)動機轉速No成為實際發(fā)動機轉速N與值α的和。
[0025]在起動車輛期間或者緊跟在這種起動車輛之后，實際發(fā)動機轉速N與目標發(fā)動機轉速No之間的差較大。值α基于測試根據(jù)預先準備的數(shù)據(jù)確定，使得防止了過度加速和車速的超調。映射數(shù)據(jù)基于值α做出并且在P增益增量計算部34中計算P增益增量值時使用。盡管值α隨著叉車的額定負載變化，但值α應當為實際發(fā)動機轉速N的5%至10%。
[0026]在圖4中，示出關于目標車速為16km/h以及車速在自起動8秒內達到目標車速的情況的目標車速、實際車速、目標發(fā)動機轉速與實際發(fā)動機轉速之間的關系。在曲線圖中，目標發(fā)動機轉速(無限制)對應于基于目標車速Vo與實際車速V之間的偏差Vd通過常規(guī)的PI控制確定的目標發(fā)動機轉速No。目標發(fā)動機轉速(有限制)對應于因考慮了目標發(fā)動機轉速No與實際發(fā)動機轉速N之間的偏差而受到限制的目標車速Vo，目標發(fā)動機轉速No通過根據(jù)本實施方式的PI控制確定。
[0027]在圖4中，位于O秒位置與大約4秒位置之間的虛曲線表示負載處理所需的實際發(fā)動機轉速。在4秒位置后，實際發(fā)動機轉速與目標發(fā)動機轉速一致。O秒位置與大約2.5秒位置之間的實曲線表示目標發(fā)動機轉速(有限制)。向下傾斜的直線表示目標發(fā)動機轉速(無限制)。在大約2.5秒位置之后，目標發(fā)動機轉速(有限制)與目標發(fā)動機轉速(無限制)一致。即，當目標車速Vo與實際車速V之間的偏差較大時，目標發(fā)動機轉速No的上限根據(jù)實際發(fā)動機轉速N來控制。
[0028]在目標發(fā)動機轉速No基于目標車速Vo與實際車速V之間的偏差Vd根據(jù)常規(guī)的PI控制確定的情況下，起動車輛時的目標發(fā)動機轉速No與實際發(fā)動機轉速N之間的差太大，因此，當發(fā)動機ECU23根據(jù)目標發(fā)動機轉速No控制發(fā)動機11時，發(fā)動機轉速可能超過車輛以合適的車速行駛時的發(fā)動機轉速或者車輛可能過度加速。然而，根據(jù)實際發(fā)動機轉速N來控制目標發(fā)動機轉速No的上限的控制器24可以在甚至當目標車速Vo與實際車速V之間的偏差Vd較大(例如，在車輛的起動期間)的情況下仍在保證負載處理所需的發(fā)動機轉速的同時防止車輛過度加速和車速的超調。因此，操作者在起動車輛時不太感受到車輛的快速運動。
[0029]本實施方式具有下面的有益效果。(I)在目標發(fā)動機轉速No基于目標車速Vo與實際車速V之間的偏差Vd根據(jù)PI控制而確定時，工業(yè)車輛的車速控制裝置根據(jù)實際發(fā)動機轉速N設定目標發(fā)動機轉速No的上限。因此，當目標車速Vo與實際車速V之間的偏差Vd較大時，例如，當起動車輛時，可以在保證負載處理所需的發(fā)動機轉速的同時防止過度加速和車速的超調。
[0030](2)目標發(fā)動機轉速No僅在目標發(fā)動機轉速No與實際發(fā)動機轉速N之間的差較大時(例如，當起動車輛時)被限制。因此，在車輛的平穩(wěn)行駛期間，當目標發(fā)動機轉速No與實際發(fā)動機轉速N之間的差較小時，目標發(fā)動機轉速No不受此限制影響。
[0031](3)當操作者驅動叉車10并且通過微調操作或者反復起動及停車執(zhí)行負載處理時，目標發(fā)動機轉速No根據(jù)實際發(fā)動機轉速的增加而增加，使得控制器24將負載處理所需的目標發(fā)動機轉速No發(fā)命令至發(fā)動機E⑶23。
[0032](4)形成車速控制裝置的一部分的控制器24包括P增益增量計算部34、P項計算部30以及I項計算部32，P項計算部30基于目標車速Vo與實際車速V之間的偏差Vd以及在P增益增量計算部34中計算出的P增益增量值來計算P項，I項計算部32基于目標車速Vo與實際車速V之間的偏差Vd來計算I項。根據(jù)控制器24的該構造，當在P項計算部30中計算P項時，P項根據(jù)實際發(fā)動機轉速N計算，從而增加P增益。因此，目標發(fā)動機轉速No的上限根據(jù)實際發(fā)動機轉速N控制，使得目標發(fā)動機轉速No成為實際發(fā)動機轉速N與值α的和。值α基于預先準備的數(shù)據(jù)通過測試選擇，使得在實際發(fā)動機轉速N與目標發(fā)動機轉速No之間的差在起動車輛期間增加時防止過度加速和車速的超調。因此，可以在保證負載處理所需的發(fā)動機轉速的同時防止過度加速和車速的超調。
[0033]上述實施方式可以以如下例示的各種方式進行修改。叉車10的負載處理不限于升降操作，而是可以為使用傾斜夾緊附接或輥夾緊附接的操作。
[0034]控制閥13可以為電動閥或者機械閥。在上限目標發(fā)動機轉速No根據(jù)實際發(fā)動機轉速N被限制的情況下，上限目標發(fā)動機轉速No可以基于實際車速V與先前獲得的實際發(fā)動機轉速N之間的關系的預先獲得的數(shù)據(jù)根據(jù)實際車速V被限制，代替利用直接檢測到的實際發(fā)動機轉速N。然而，在通過微調操作或反復起動及停車進行負載處理期間，不需要應用該限制或者該值α需要設定成使得在反復起動及停車中能夠滿意地執(zhí)行負載處理。
[0035]工業(yè)車輛不限于例如10的叉車，而是可以為牽引車輛。在這種情況下，牽引車輛使諸如拖車之類的對象被拖曳的狀態(tài)對應于牽引車輛的負載處理。所需的動力或目標發(fā)動機轉速No取決于待拖曳對象的重量。
[0036]控制器24可以具有下述結構:其中，發(fā)動機轉速傳感器17的檢測信號可以在不通過發(fā)動機ECU23傳輸?shù)那闆r下直接發(fā)送至控制器24。
[0037]控制器24還可以構造成具有控制發(fā)動機11的發(fā)動機E⑶23的功能。發(fā)動機11不限于柴油發(fā)動機，而是可以為汽油發(fā)動機。在這種情況下，值α比在使用柴油機發(fā)動機的情況下更大。
[0038]加速可以通過除了加速器踏板19以外的裝置執(zhí)行，但是可能會使用手動操作桿。
【權利要求】
1.一種工業(yè)車輛的車速控制裝置，所述車速控制裝置包括: 控制器(24)，所述控制器(24)基于目標車速(Vo)與實際車速(V)之間的偏差(Vd)通過PI控制來確定目標發(fā)動機轉速(No)， 其特征在于， 所述控制器(24)根據(jù)實際發(fā)動機轉速(N)控制所述目標發(fā)動機轉速(No)的上限。
2.根據(jù)權利要求1所述的工業(yè)車輛的車速控制裝置，其還包括: P增益增量計算部(34)，所述P增益增量計算部(34)計算P增益增量值； P項計算部(30)，所述P項計算部(30)基于所述P增益增量值和所述目標車速(Vo)與所述實際車速(V)之間的所述偏差(Vd)計算P項；以及 I項計算部(32)，所述I項計算部(32)基于所述目標車速(Vo)與所述實際車速(V)之間的所述偏差(Vd)計算I項。
3.根據(jù)權利要求1所述的工業(yè)車輛的車速控制裝置，其中，所述工業(yè)車輛包括柴油發(fā)動機。
4.一種工業(yè)車輛的車速控制裝置，所述車速控制裝置包括: 控制器(24)，所述控制器(24)基于目標車速(Vo)與實際車速(V)之間的偏差(Vd)通過PI控制來確定目標發(fā)動機轉速(No)， 其特征在于， 所述控制器(24)將實際發(fā)動機轉速(N)與值α的和設定為所述目標發(fā)動機轉速(No)，其中，所述值α設定成所述實際發(fā)動機轉速(N)的10%或更少。
5.根據(jù)權利要求4所述的工業(yè)車輛的車速控制裝置，其中，所述工業(yè)車輛包括柴油發(fā)動機。
【文檔編號】F02D29/02GK104454196SQ201410474957
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權日:2013年9月18日
【發(fā)明者】加藤紀彥, 小出幸和 申請人:株式會社豐田自動織機