專利名稱：踏板映射轉(zhuǎn)換的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制至少一個(gè)原動(dòng)機(jī)的方法且涉及作業(yè)機(jī)器，該至少一個(gè)原動(dòng)機(jī)適合于驅(qū)動(dòng)作業(yè)機(jī)器的至少一個(gè)地面接合元件。本發(fā)明可應(yīng)用于工業(yè)建筑機(jī)器領(lǐng)域內(nèi)的作業(yè)機(jī)器，特別是可應(yīng)用于輪式裝載機(jī)。 因此，本發(fā)明將關(guān)于輪式裝載機(jī)來(lái)描述。然而，本發(fā)明決不限制于特定的作業(yè)機(jī)器。相反， 本發(fā)明可用于多種重型作業(yè)機(jī)器，例如鉸接式翻斗車、卡車、推土機(jī)和挖掘機(jī)。
背景技術(shù)：
輪式裝載機(jī)通常設(shè)有內(nèi)燃機(jī)、用于使裝載機(jī)在地面上運(yùn)行的牽弓I系統(tǒng)和用于操作附屬裝置的液壓系統(tǒng)。機(jī)器通常包括相對(duì)于后體部分樞轉(zhuǎn)的前體部分，以及包括裝載單元， 該裝載單元帶有聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)及裝配在聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的以鏟斗(或叉或抓木器)形式的附屬裝置。液壓系統(tǒng)操作聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)和附屬裝置。通過(guò)操作液壓系統(tǒng)，裝載機(jī)可使鏟斗裝載有例如砂礫。系統(tǒng)可以是電子和/或液壓控制的。在全機(jī)械一液壓控制和全電子控制之間的混合對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是常見且已知的。牽引系統(tǒng)使作業(yè)機(jī)器在地面上運(yùn)行。來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力供給到轉(zhuǎn)矩變換器，所述轉(zhuǎn)矩變換器進(jìn)一步將動(dòng)力通過(guò)變速器軸傳遞到采用車輪形式的地面接合元件。因?yàn)檐囕喭ㄟ^(guò)穿透和牽引而作用在地面上，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)和地面之間將存在牽引力聯(lián)接。通常在輪式裝載機(jī)內(nèi)使用的內(nèi)燃機(jī)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(E-ECU)來(lái)控制，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元基于操作者控制輸入來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)。操作者控制輸入是當(dāng)操作者推動(dòng)加速器踏板時(shí)生成的電壓或電流值。操作者控制輸入形成了發(fā)動(dòng)機(jī)速度的期望值(以百分比或例如0至1的區(qū)間表示)。E-ECU可以是車輛ECU內(nèi)的單獨(dú)的單元或功能部，它控制了裝載機(jī)的全部操作。車輛ECU確?；谘b載機(jī)的總動(dòng)力需求來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)。目前，在輪式裝載機(jī)內(nèi)的內(nèi)燃機(jī)是變速控制的。這意味著運(yùn)行信號(hào)指示指定的期望速度值。E-ECU在內(nèi)部計(jì)算出為確保發(fā)動(dòng)機(jī)維持該速度所要求的轉(zhuǎn)矩值。當(dāng)輪式裝載機(jī)上的載荷改變時(shí)，E-ECU通過(guò)改變所要求的轉(zhuǎn)矩值來(lái)控制實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)速度。在未來(lái)的輪式裝載機(jī)中，可能有利的是使用串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)以對(duì)電池充電。然后，由電池驅(qū)動(dòng)的多個(gè)電動(dòng)馬達(dá)將動(dòng)力提供到液壓系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)。這樣的裝載機(jī)的牽引系統(tǒng)不具有轉(zhuǎn)矩變換器。在常規(guī)的輪式裝載機(jī)中，轉(zhuǎn)矩變換器的特征及其彈性為操作者提供了在低車輛速度和恒定牽引阻力下(例如當(dāng)填充鏟斗時(shí))的牽引力的指示。在不帶有轉(zhuǎn)矩變換器的混合動(dòng)力系統(tǒng)中，希望仍為操作者提供這樣的牽引力指示。否則，在變速控制的機(jī)器中，操作者的油門踏板指令將導(dǎo)致車輪打滑，使得操作者具有負(fù)面的感受。此外，因?yàn)檐囕喆蚧?，所以車輪將迅速磨損，這對(duì)于車輛的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性是不利的。相同的問(wèn)題也將適用于具有并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)和不帶有轉(zhuǎn)矩變換器的牽引系統(tǒng)的輪式裝載機(jī)。在這樣的系統(tǒng)中，內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)二者均驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)。這也將適用于由內(nèi)燃機(jī)提供動(dòng)力且具有不帶有轉(zhuǎn)矩變換器的牽引系統(tǒng)的常規(guī)的非混合動(dòng)力裝載機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是通過(guò)改進(jìn)不帶有轉(zhuǎn)矩變換器的作業(yè)機(jī)器內(nèi)的原動(dòng)機(jī)的控制來(lái)解決上述的問(wèn)題。該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的方法實(shí)現(xiàn)。更具體地，本發(fā)明涉及用于控制適合于驅(qū)動(dòng)作業(yè)機(jī)器的至少一個(gè)地面接合元件的原動(dòng)機(jī)的方法。該方法包括如下步驟(1)接收指示原動(dòng)機(jī)的控制的操作者控制輸入；和O)響應(yīng)于操作者控制輸入來(lái)確定至少一個(gè)運(yùn)行信號(hào)，所述運(yùn)行信號(hào)被發(fā)送以用于控制原動(dòng)機(jī)。所述方法的特別特征在于如下步驟(3)接收指示機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)輸入；和(4)響應(yīng)于運(yùn)行狀態(tài)輸入從至少一個(gè)速度控制模式和至少一個(gè)轉(zhuǎn)矩控制模式中選擇控制模式，在所述速度控制模式中，所確定的運(yùn)行信號(hào)包括原動(dòng)機(jī)的期望速度，在所述轉(zhuǎn)矩控制模式中，所確定的運(yùn)行信號(hào)包括原動(dòng)機(jī)的期望轉(zhuǎn)矩。使用本方法，改進(jìn)了不具有轉(zhuǎn)矩變換器的作業(yè)機(jī)器例如輪式裝載機(jī)的可操作性。 通過(guò)取決于情況借助于速度或轉(zhuǎn)矩來(lái)控制原動(dòng)機(jī)，機(jī)器可適合于不同的運(yùn)行狀態(tài)且因此機(jī)器的可操作性得以改進(jìn)。當(dāng)機(jī)器切換到強(qiáng)制減檔(kick down)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)控制模式可從速度控制模式轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)矩控制模式，且當(dāng)機(jī)器切換到倒檔運(yùn)行狀態(tài)時(shí)控制模式可從轉(zhuǎn)矩控制模式切換到速度控制模式。所述方法可進(jìn)一步在多個(gè)速度控制模式和多個(gè)轉(zhuǎn)矩控制模式中的一方之中進(jìn)行選擇。每個(gè)控制模式可包括至少一個(gè)用于確定運(yùn)行信號(hào)的控制映射?；趶?qiáng)制減檔或倒檔在控制模式之間的轉(zhuǎn)換意味著機(jī)器可基于這些轉(zhuǎn)換而適應(yīng)運(yùn)行條件，以改進(jìn)可操作性。使用控制映射改進(jìn)了該可操作性。在轉(zhuǎn)矩控制模式中，原動(dòng)機(jī)的速度的實(shí)際值至少取決于作用在機(jī)器上的載荷，這改進(jìn)了對(duì)于操作者的反饋。原動(dòng)機(jī)可以是內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)馬達(dá)，其中電動(dòng)馬達(dá)可以是串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的一部分。作為替代，原動(dòng)機(jī)是帶有并聯(lián)的內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)的并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)。所選擇的控制模式因此可控制內(nèi)燃機(jī)和/或電動(dòng)馬達(dá)。經(jīng)常的是，原動(dòng)機(jī)包括電動(dòng)馬達(dá)且不連接到轉(zhuǎn)矩變換器。該方法在該原動(dòng)機(jī)內(nèi)的使用明顯地改進(jìn)了可操作性。運(yùn)行狀態(tài)輸入可通過(guò)操作者致動(dòng)用于選擇不同運(yùn)行狀態(tài)的控制裝置來(lái)確定，其中該控制裝置能夠包括強(qiáng)制減檔按鈕。作為替代，基于至少一個(gè)選擇的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)自動(dòng)地確定運(yùn)行狀態(tài)輸入。盡管一些操作者優(yōu)選手動(dòng)致動(dòng)的控制裝置，但自動(dòng)確定能夠使得不需要如強(qiáng)制減檔按鈕或換檔桿的操作輸入。所述目的還通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。更具體地，本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元或混合動(dòng)力控制單元，其適合于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的方法步驟中的任何方法步驟。此外，所述目的通過(guò)包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求17所述的單元的車輛控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。最后，所述目的通過(guò)包括根據(jù)權(quán)利要求18所述的車輛控制系統(tǒng)的作業(yè)機(jī)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)將在下文中給出。


在下文中將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。這些附圖僅用于圖示目的且決不限制本發(fā)明的范圍。圖1圖示了輪式裝載機(jī)。圖2圖示了輪式裝載機(jī)的傳動(dòng)系。圖3圖示了在變速控制的輪式裝載機(jī)中的加速器踏板角度與發(fā)動(dòng)機(jī)速度之間的關(guān)系的典型映射，認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)載荷是單獨(dú)曲線的斜率(理想地為零或接近零)。圖4圖示了連接到變速器軸和液壓泵的常規(guī)內(nèi)燃機(jī)的控制。圖5圖示了帶有連接到變速器軸和液壓泵的電動(dòng)馬達(dá)(多個(gè)電動(dòng)馬達(dá))的串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制。圖6圖示了帶有電動(dòng)馬達(dá)和內(nèi)燃機(jī)的并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制，其中電動(dòng)馬達(dá)和內(nèi)燃機(jī)兩者機(jī)械地連接到變速器軸和液壓泵。圖7圖示了轉(zhuǎn)矩控制的輪式裝載機(jī)內(nèi)的加速器踏板角度與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的典型映射，理想地為帶有零斜率的水平線(雖然其它控制曲線也是可能的)，且因此實(shí)際上按比例變化發(fā)動(dòng)機(jī)功率。圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明的原動(dòng)機(jī)的控制的流程圖。圖9以狀態(tài)機(jī)器的方式圖示了原動(dòng)機(jī)的控制。圖10圖示了根據(jù)圖4的系統(tǒng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)的變速控制的流程圖。圖11圖示了根據(jù)圖4的系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制的流程圖。圖12圖示了根據(jù)圖5的系統(tǒng)內(nèi)的電動(dòng)馬達(dá)的變速控制的流程圖。圖13圖示了根據(jù)圖5的系統(tǒng)內(nèi)的電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩控制的流程圖。圖14圖示了根據(jù)圖6的系統(tǒng)內(nèi)的內(nèi)燃機(jī)的變速控制和電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩控制的流程圖。圖15圖示了根據(jù)圖6的系統(tǒng)內(nèi)的電動(dòng)馬達(dá)的變速控制和內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制的流程圖。圖16圖示了根據(jù)圖6的系統(tǒng)內(nèi)的電動(dòng)馬達(dá)和內(nèi)燃機(jī)兩者的轉(zhuǎn)矩控制的流程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照在具體實(shí)施方式
中描述且在附圖中圖示的實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。本發(fā)明的帶有進(jìn)一步的擴(kuò)展且在下文中描述的實(shí)施例僅視作示例，且決不限制由權(quán)利要求所提供的保護(hù)范圍。本發(fā)明涉及用于控制適合于驅(qū)動(dòng)作業(yè)機(jī)器的至少一個(gè)地面接合元件的至少一個(gè)原動(dòng)機(jī)的方法并且涉及作業(yè)機(jī)器。在下文中描述的作業(yè)機(jī)器適合于執(zhí)行在根據(jù)權(quán)利要求的方法中所述的方法步驟。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是該方法也在具體實(shí)施方式
中公開。圖1以輪式裝載機(jī)的形式示出了作業(yè)機(jī)器1。作業(yè)機(jī)器1的主體包括前體部分2 和后體部分3。后體部分3包括駕駛艙4。所述體部分2、3以它們能夠樞轉(zhuǎn)的方式相互連接。提供了一對(duì)轉(zhuǎn)向缸21以使輪式裝載機(jī)轉(zhuǎn)向。作業(yè)機(jī)器1包括用于處理材料或物體的裝載單元9。裝載單元9包括聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)6和裝配在聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的、采用鏟斗(或叉或抓木器)形式的附屬裝置7。聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)6的第一端以樞轉(zhuǎn)方式連接到前機(jī)器部分2。附屬裝置 7連接到聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)6的第二端。裝載單元9可通過(guò)采用兩個(gè)液壓缸8的形式的兩個(gè)第二致動(dòng)器相對(duì)于機(jī)器的前部分2升起和降低，所述兩個(gè)液壓缸8中的每個(gè)液壓缸在一端處連接到前機(jī)器部分2并且在另一端處連接到聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)6。鏟斗7可通過(guò)采用液壓缸5形式的第三致動(dòng)器相對(duì)于聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)6傾斜，所述液壓缸5在一端處連接到前機(jī)器部分2且在另一端處通過(guò)一個(gè)或數(shù)個(gè)屬于聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的連桿連接到鏟斗7。作業(yè)機(jī)器1具有將在后面描述的傳動(dòng)系。液壓系統(tǒng)操作裝載單元9。至少一個(gè)液壓泵(由原動(dòng)機(jī)10驅(qū)動(dòng))向液壓缸5、8、 21提供液壓流體。如將在后面描述的，原動(dòng)機(jī)可例如是傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)馬達(dá)或二者。牽引系統(tǒng)(也稱為傳動(dòng)系)使作業(yè)機(jī)器在地面上運(yùn)行。來(lái)自轉(zhuǎn)矩變換器12的動(dòng)力通過(guò)變速器和軸17傳遞到采用車輪18的形式的地面接合元件。因?yàn)檐囕喭ㄟ^(guò)牽引部20作用在地面上，所以在原動(dòng)機(jī)10和地面19之間將存在牽引力聯(lián)接。變速器控制單元(T-E⑶) 例如控制各情況的變速器進(jìn)程。如在E-ECU的情況中，該T-ECU也可實(shí)施為例如車輛ECU 的任何其它ECU內(nèi)的功能部。見圖2，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(E-E⑶)25基于操作者控制輸入來(lái)控制原動(dòng)機(jī)10。該輸入是與電壓值相關(guān)地生成的(通常計(jì)算的)值，所述電壓值又通過(guò)加速踏板(或任何類似裝置)在被使用者操作時(shí)生成。操作者控制輸入則對(duì)應(yīng)于加速踏板的角度。操作者控制輸入指示原動(dòng)機(jī)10的控制。也可使用其它替換踏板的裝置，例如按鈕、桿或觸摸屏。每個(gè)E-ECU是作業(yè)機(jī)器內(nèi)的車輛控制系統(tǒng)的一部分。車輛控制系統(tǒng)涉及作業(yè)機(jī)器的所有系統(tǒng)，例如用于牽引系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，見圖2。作業(yè)機(jī)器中的控制單元可以是作業(yè)機(jī)器的公共控制系統(tǒng)內(nèi)的單獨(dú)的單元或功能部(實(shí)體)。在這樣的情況中，功能部是存儲(chǔ)在系統(tǒng)內(nèi)的用于控制作業(yè)機(jī)器的指定部分的程序代碼。除了別的任務(wù)以外，V-E⑶30監(jiān)測(cè)作業(yè)機(jī)器的動(dòng)力需求。原動(dòng)機(jī)10需要向機(jī)器中的液壓系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)和所有輔助系統(tǒng)提供動(dòng)力，且因?yàn)閂-ECU收集了動(dòng)力需求的信息， 所以V-E⑶可向E-E⑶25提供關(guān)于動(dòng)力需求的信息。E-E⑶又基于所述信息控制原動(dòng)機(jī)。在目前的輪式裝載機(jī)中，存在變速控制的內(nèi)燃機(jī)。這意味著用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行信號(hào)指示速度的指定的要求值。運(yùn)行信號(hào)響應(yīng)于操作者控制輸入來(lái)確定。E-ECU計(jì)算出確保發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)或保持期望速度的轉(zhuǎn)矩的期望值。當(dāng)輪式裝載機(jī)上的載荷改變而操作者保持加速器踏板的角度恒定時(shí)，E-ECU意圖通過(guò)改變轉(zhuǎn)矩的要求值而維持當(dāng)前速度。為控制器穩(wěn)定性的原因，經(jīng)常允許對(duì)于較高轉(zhuǎn)矩值的輕微的速度偏差。這在圖3中圖示。理想地， 圖中的指示了對(duì)于恒定操作者控制輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)速度的期望值和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的線將是完全垂直的。將所述線以略微的角度傾斜引入了一定的控制誤差，但使得控制器更穩(wěn)定。當(dāng)移除轉(zhuǎn)矩變換器12時(shí)，導(dǎo)致了如在背景技術(shù)部分中描述的負(fù)面效果。為解決此問(wèn)題，圖8圖示了一種方法，其中生成了指示機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)輸入。響應(yīng)于該輸入，來(lái)選擇控制模式。運(yùn)行狀態(tài)輸入可以是強(qiáng)制減檔的激活或倒檔的激活。響應(yīng)于運(yùn)行狀態(tài)輸入，從至少一個(gè)速度控制模式41和至少一個(gè)轉(zhuǎn)矩控制模式44中選擇模式，見圖8，在速度控制模式41中，所確定的運(yùn)行信號(hào)包括原動(dòng)機(jī)的期望速度，在轉(zhuǎn)矩控制模式44中，所確定的運(yùn)行信號(hào)包括原動(dòng)機(jī)的期望轉(zhuǎn)矩。例如，當(dāng)操作者激活例如強(qiáng)制減檔的功能時(shí)，控制模式優(yōu)選地從速度控制模式轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩控制模式，見圖8和圖9 (所述強(qiáng)制減檔是強(qiáng)制換檔到最低檔位，以獲得最高牽引力)，因此使得機(jī)器適用于鏟斗裝載。強(qiáng)制減檔也可當(dāng)例如確定將開始鏟斗裝載時(shí)通過(guò)機(jī)器自身自動(dòng)激活。當(dāng)操作者選擇倒檔時(shí)，控制模式優(yōu)選地從轉(zhuǎn)矩控制模式轉(zhuǎn)換到速度控制模式，見圖8和圖9，以從鏟斗裝載位置(例如，砂礫堆)退回。這也可以是自動(dòng)功能。在機(jī)器運(yùn)行的所有可能狀態(tài)中存在其它情況，其中從速度控制模式到轉(zhuǎn)矩控制模式(或反之)的這樣的轉(zhuǎn)換是有利的。優(yōu)選地通過(guò)V-E⑶監(jiān)測(cè)機(jī)器的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行狀態(tài)輸入例如可通過(guò)操作者致動(dòng)用于選擇不同的運(yùn)行狀態(tài)的控制裝置來(lái)確定。這樣的控制裝置例如是按鈕、旋鈕或觸摸屏控制器。所述控制裝置也可以是用于倒檔的選擇裝置。在運(yùn)行狀態(tài)是強(qiáng)制減檔狀態(tài)的情況中，控制裝置是強(qiáng)制減檔按鈕。在運(yùn)行狀態(tài)是倒檔狀態(tài)的情況中，控制裝置是用于控制變速器的換檔桿、按鈕或類似的裝置。作為替代，運(yùn)行狀態(tài)輸入基于至少一個(gè)檢測(cè)的運(yùn)行條件自動(dòng)地或半自動(dòng)地確定。 檢測(cè)的運(yùn)行條件例如是液壓缸5內(nèi)的壓力。例如，V-E⑶可監(jiān)測(cè)一定的傳感器，例如壓力傳感器，且使用傳感器在計(jì)算機(jī)程序中檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)。這樣的自動(dòng)致動(dòng)可消除對(duì)于例如強(qiáng)制減檔按鈕或換檔桿的操作者輸入的需要。優(yōu)選地在多個(gè)速度控制模式和多個(gè)轉(zhuǎn)矩控制模式中的一方之中存在選擇。通常， E-E⑶包括至少一個(gè)用于速度控制的控制映射。在本發(fā)明中，輪式裝載機(jī)也提供有多個(gè)適合于不同的運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩控制模式。每個(gè)控制模式包括至少一個(gè)用于確定運(yùn)行信號(hào)的控制映射。如前文中所提及，在理想的速度控制模式中，E-ECU試圖通過(guò)改變所生成的轉(zhuǎn)矩值來(lái)保持或?qū)崿F(xiàn)原動(dòng)機(jī)的期望速度。由于控制器穩(wěn)定性等原因，可允許與當(dāng)前載荷相關(guān)地相對(duì)于設(shè)定速度的輕微的偏移(見圖3)。在轉(zhuǎn)矩控制模式中，原動(dòng)機(jī)速度的實(shí)際值替代地取決于所生成的轉(zhuǎn)矩(如通過(guò)加速器踏板所指令的)和作用在機(jī)器內(nèi)的飛輪上的載荷之間的差。圖7示出了所生成的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩能夠如何與加速器踏板的值相關(guān)。在帶有轉(zhuǎn)矩變換器的機(jī)器中，生成的輸出轉(zhuǎn)矩是變換器輸入部(連接到原動(dòng)機(jī)) 和輸出部(連接到變速器且因而進(jìn)一步連接到軸和車輪)之間的轉(zhuǎn)差率(slip)的函數(shù)。對(duì)于給定的輸出速度，生成的輸出轉(zhuǎn)矩跟隨輸入速度。這意味著即使帶有轉(zhuǎn)矩變換器的機(jī)器內(nèi)的原動(dòng)機(jī)可被速度控制，但由于轉(zhuǎn)矩變換器的功能使操作者仍得到轉(zhuǎn)矩控制的感覺(jué)。加速器踏板的更大的偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致原動(dòng)機(jī)的更高的速度，這向轉(zhuǎn)矩變換器供給更高的輸入速度， 且最終導(dǎo)致更高的輸出轉(zhuǎn)矩。在此情況中，操作者感覺(jué)到在加速器踏板的更大的偏轉(zhuǎn)和更高的牽引力之間的清晰關(guān)聯(lián)。對(duì)于不帶有轉(zhuǎn)矩變換器的機(jī)器，這樣的關(guān)系需要通過(guò)其它手段完成，這是本發(fā)明的主要構(gòu)思。圖8圖示了例示根據(jù)本發(fā)明的原動(dòng)機(jī)的控制的流程圖。在步驟41中，輪式裝載機(jī)處于速度控制模式。該方法連續(xù)地監(jiān)測(cè)42裝載機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)接收到強(qiáng)制減檔信號(hào)時(shí)，控制模式轉(zhuǎn)換43到轉(zhuǎn)矩控制模式。然后，裝載機(jī)以轉(zhuǎn)矩控制模式44運(yùn)行。運(yùn)行狀態(tài)被連續(xù)地監(jiān)測(cè)45，且當(dāng)激活倒檔時(shí)，控制模式再次被切換46到速度控制模式。圖9以簡(jiǎn)化的狀態(tài)機(jī)器的方式圖示了原動(dòng)機(jī)的控制。當(dāng)激活強(qiáng)制減檔時(shí)，模式從速度控制模式轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)矩控制模式，且當(dāng)激活倒檔時(shí)控制模式轉(zhuǎn)換回到速度控制模式。原動(dòng)機(jī)10例如是內(nèi)燃機(jī)。作為替代，原動(dòng)機(jī)可以是作為串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的一部分的電動(dòng)馬達(dá)。另外的替代方案是作為并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)的并聯(lián)連接的內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)的組合的原動(dòng)機(jī)。然后，電動(dòng)馬達(dá)(EM)和內(nèi)燃機(jī)(ICE)利用位于ICE或EM或二者下游的可能的齒輪減速裝置機(jī)械連接到相同的驅(qū)動(dòng)軸。圖4-6圖示了這些類型的原動(dòng)機(jī)。在所有附圖中，加速器踏板的角度導(dǎo)致電壓值 (或電流值)，所述電壓值(或電流值)被轉(zhuǎn)化為數(shù)值且然后被提供到例如E-ECU 25。在混合動(dòng)力系統(tǒng)中，E-E⑶被混合動(dòng)力控制單元(H-P⑶)替換。E-E⑶/H-P⑶連接到由V-E⑶ 30控制的車輛控制系統(tǒng)。電子控制單元的為控制車輛的這些指定和特別的布置應(yīng)僅視作示例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易地發(fā)現(xiàn)滿足相同原理的功能的變體。在圖5的串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)中，內(nèi)燃機(jī)(ICE) 32驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)35以對(duì)電池34或任何其它的電力存儲(chǔ)單元充電。H-PCU控制ICE 32以確保電動(dòng)馬達(dá)(EM) 33具有用于驅(qū)動(dòng)牽引系統(tǒng)的足夠的電力。如所提及的，不存在轉(zhuǎn)矩變換器12，即EM直接地機(jī)械連接到變速器和軸17。如在圖5中所圖示的，所述EM也可驅(qū)動(dòng)液壓泵；然而，優(yōu)選的是安裝至少一個(gè)另外的EM以用于該目的。在圖6的并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)中，ICE 32和EM 33 一起驅(qū)動(dòng)牽引系統(tǒng)和液壓泵。兩個(gè)動(dòng)力源的動(dòng)力被相加且都提供到系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)35。在此，液壓泵也可通過(guò)至少一個(gè)另外的EM驅(qū)動(dòng)，這也給出了分離的效果。當(dāng)原動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī)32時(shí)，選擇的控制模式控制內(nèi)燃機(jī)。圖10-11圖示了這樣的裝載機(jī)內(nèi)的控制模式的切換。在這些附圖中且在圖12-16中，操作者控制輸入由電壓來(lái)例示， 且運(yùn)行信號(hào)由速度或轉(zhuǎn)矩的期望值來(lái)例示。內(nèi)燃機(jī)32由ICE表示，且電動(dòng)馬達(dá)33由EM表示。圖10表示了根據(jù)圖8中的步驟41的情況。發(fā)動(dòng)機(jī)被速度控制。電壓因而被認(rèn)為是速度控制值，且E-ECU設(shè)定期望的速度值，所述速度值被轉(zhuǎn)化為要求的轉(zhuǎn)矩值。要求的轉(zhuǎn)矩值然后被控制以維持期望的速度。圖11表示了根據(jù)圖8中步驟43的情況。當(dāng)裝載機(jī)切換成激活的強(qiáng)制減檔或以激活的強(qiáng)制減檔運(yùn)行時(shí)，裝載機(jī)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)矩控制模式。在該模式中，電壓被認(rèn)為是轉(zhuǎn)矩控制值，且E-ECU設(shè)定期望的轉(zhuǎn)矩值，取決于實(shí)際載荷的所述轉(zhuǎn)矩值將導(dǎo)致一定的速度。圖12-13圖示了與圖10-11中相同的情況，唯一的差別在于速度控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式適合于控制電動(dòng)馬達(dá)33，見圖5。所選擇的控制模式然后控制電動(dòng)馬達(dá)。如果處于串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)中，則內(nèi)燃機(jī)被單獨(dú)控制以向系統(tǒng)和/或電池提供足夠的動(dòng)力。圖14-16圖示了并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)中的情況，見圖6。圖14和圖15示出了根據(jù)圖10中的步驟41的情況。在圖14中，內(nèi)燃機(jī)以速度控制模式運(yùn)行，而電動(dòng)馬達(dá)以轉(zhuǎn)矩控制模式運(yùn)行。在圖15中，EM以速度控制模式運(yùn)行，且ICE以轉(zhuǎn)矩控制模式運(yùn)行。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)和馬達(dá)并聯(lián)連接，所以速度控制單元(EM或ICE)將確保維持速度恒定，而其它單元對(duì)于轉(zhuǎn)矩作出貢獻(xiàn)。
對(duì)于速度控制單元，電壓被認(rèn)為是速度控制值，且E-ECU/H-PCU設(shè)定期望的速度值，所述速度值被轉(zhuǎn)化為要求的轉(zhuǎn)矩值。要求的轉(zhuǎn)矩值然后被控制以維持要求的速度。對(duì)于轉(zhuǎn)矩控制單元，電壓被認(rèn)為是轉(zhuǎn)矩控制值，且E-ECU/H-PCU設(shè)定期望的轉(zhuǎn)矩值。在并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)中，兩個(gè)單元的轉(zhuǎn)矩貢獻(xiàn)被相加且與實(shí)際載荷一起導(dǎo)致一定的速度值。圖16表示了根據(jù)圖8中的步驟43的情況。當(dāng)裝載機(jī)切換到強(qiáng)制減檔狀態(tài)或以強(qiáng)制減檔狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)兩個(gè)單元被設(shè)定到轉(zhuǎn)矩控制模式。如在前文中所提及的，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(E-E⑶)25或混合動(dòng)力控制單元(H-P⑶) 可適合于執(zhí)行在前文中所述的方法步驟中的任何方法步驟。該單元因而是作為例如輪式裝載機(jī)的作業(yè)機(jī)器1的一部分的車輛控制系統(tǒng)30的一部分。電子控制單元的為控制車輛的指定和特定的布置應(yīng)僅視作示例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易地發(fā)現(xiàn)滿足相同原理的功能的變體。例如，如在E-E⑶的情況中，T-E⑶也可實(shí)現(xiàn)為例如車輛E⑶的任何其它E⑶內(nèi)的功能部。
權(quán)利要求
1.一種用于控制原動(dòng)機(jī)的方法，所述原動(dòng)機(jī)適合于驅(qū)動(dòng)作業(yè)機(jī)器的至少一個(gè)地面接合元件，所述方法包括如下步驟接收操作者控制輸入，所述操作者控制輸入指示所述原動(dòng)機(jī)的控制； 響應(yīng)于所述操作者控制輸入來(lái)確定至少一個(gè)運(yùn)行信號(hào)，所述運(yùn)行信號(hào)被發(fā)送以用于控制所述原動(dòng)機(jī)，其特征在于如下步驟接收運(yùn)行狀態(tài)輸入，所述運(yùn)行狀態(tài)輸入指示所述作業(yè)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)； 響應(yīng)于所述運(yùn)行狀態(tài)輸入，從至少一個(gè)速度控制模式和至少一個(gè)轉(zhuǎn)矩控制模式 (44)中選擇控制模式，在所述速度控制模式中，所確定的運(yùn)行信號(hào)包括原動(dòng)機(jī)的期望速度， 在所述轉(zhuǎn)矩控制模式中，所確定的運(yùn)行信號(hào)包括原動(dòng)機(jī)的期望轉(zhuǎn)矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)所述機(jī)器(1)切換到強(qiáng)制減檔運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，所述控制模式從所述速度控制模式轉(zhuǎn)換到所述轉(zhuǎn)矩控制模式。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，當(dāng)所述機(jī)器切換到倒檔運(yùn)行狀態(tài)時(shí)， 所述控制模式從所述轉(zhuǎn)矩控制模式G4)轉(zhuǎn)換到所述速度控制模式。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，包括如下步驟在多個(gè)速度控制模式Gl) 和多個(gè)轉(zhuǎn)矩控制模式G4)中的一方之中進(jìn)行選擇。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，每個(gè)控制模式(41、44)包括至少一個(gè)用于確定所述運(yùn)行信號(hào)的控制映射。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述轉(zhuǎn)矩控制模式G4)中，所述原動(dòng)機(jī)(10)的速度的實(shí)際值至少取決于作用在所述機(jī)器(1)上的載荷。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述原動(dòng)機(jī)(10)是內(nèi)燃機(jī)(32、36)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述原動(dòng)機(jī)(10)是電動(dòng)馬達(dá)(33)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述電動(dòng)馬達(dá)(3 是串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述原動(dòng)機(jī)(10)是帶有并聯(lián)連接的內(nèi)燃機(jī)(32)和電動(dòng)馬達(dá)(33)的并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或10所述的方法，其中，所選擇的控制模式控制所述內(nèi)燃機(jī)(32、36)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所選擇的控制模式控制所述電動(dòng)馬達(dá)(33)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過(guò)操作者致動(dòng)用于選擇不同運(yùn)行狀態(tài)的控制裝置來(lái)確定所述運(yùn)行狀態(tài)輸入。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述控制裝置包括強(qiáng)制減檔按鈕。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的方法，其中，基于至少一個(gè)檢測(cè)的運(yùn)行條件來(lái)自動(dòng)地確定所述運(yùn)行狀態(tài)輸入。
16.一種發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元或混合動(dòng)力控制單元，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元或混合動(dòng)力控制單元適合于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的方法步驟中的任何方法步驟。
17.一種車輛控制系統(tǒng)，所述車輛控制系統(tǒng)包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求16所述的單兀。
18. —種作業(yè)機(jī)器，所述作業(yè)機(jī)器包括根據(jù)權(quán)利要求17所述的車輛控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制原動(dòng)機(jī)的方法，該原動(dòng)機(jī)適合于驅(qū)動(dòng)作業(yè)機(jī)器的至少一個(gè)地面接合元件。該方法包括如下步驟(1)接收指示原動(dòng)機(jī)的控制的操作者控制輸入；和(2)響應(yīng)于操作者控制輸入來(lái)確定至少一個(gè)運(yùn)行信號(hào)，所述運(yùn)行信號(hào)被發(fā)送以用于控制原動(dòng)機(jī)。該方法的特別的特征在于如下步驟(3)接收指示機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)輸入；和(4)響應(yīng)于運(yùn)行狀態(tài)輸入而從至少一個(gè)速度控制模式(41)和至少一個(gè)轉(zhuǎn)矩控制模式(44)中選擇控制模式，在速度控制模式中，所確定的運(yùn)行信號(hào)包括原動(dòng)機(jī)的期望速度，在轉(zhuǎn)矩控制模式中，所確定的運(yùn)行信號(hào)包括原動(dòng)機(jī)的期望轉(zhuǎn)矩。
文檔編號(hào)B60W10/04GK102224046SQ200880132079
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者雷諾·費(fèi)拉, 鮑比·弗蘭克 申請(qǐng)人:沃爾沃建筑設(shè)備公司