一种越野轮胎起重机变速箱挡位控制方法及系统与流程

1.本发明涉及工程机械控制系统技术领域，特别是涉及一种越野轮胎起重机变速箱挡位控制方法及系统。


背景技术：

2.越野轮胎起重机具有稳定性好、转弯半径小、结构紧凑、多功能及高效率等优点。与汽车起重机和全地面起重机的最大区别在于它可以带载行驶，适合于狭窄复杂的作业场所，且能在野外不平工地上作业。为了适应行驶过程换挡操作需求，降低摩擦片磨损，通过对变速箱离合器结合的滑摩过程进行控制，实现越野轮胎起重机液力变矩器闭锁状态下的平稳换挡操作。
3.随着工程机械技术快速发展，驾驶员对换挡过程操作的舒适性、平稳性和整机零部件可靠性要求越来越高。越野轮胎起重机经常吊载状态下行走，这就导致行进过程中换挡操作负载冲击剧烈，整车安全性降低。常规解决方案是换挡前对闭锁式液力变矩器进行解锁操作，待换挡过程结束再进行闭锁操作，这就使得换挡过程存在动力中断，车辆需要经历加速、滑行、再加速阶段，影响整车驾驶舒适性，同时，由于换挡过程存在液力变矩器充油过程，整体油路波动影响挡位离合器结合时系统油压，传动效率降低。
4.现有技术中，专利号为201110456886.7的中国发明专利公开了一种工程机械车辆换挡控制方法及装置，其具备自动换挡及液力变矩器闭锁解锁双重功能，可显著提高工程机械车辆传动效率以及整车工作性能。但其采用的是在换挡操作前必须对液力变矩器进行解锁操作的控制方案，这样虽然可以避免换挡过程对于液力变矩器负载冲击，但同时液力变矩器进入液力传动形式，车辆的传动效率降低，整车加速动力性能降低。同时，由于液力变矩器离合器的充油动作对整机油路的影响，会造成挡位离合器结合过程油路波动大，影响整车换挡平顺性。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种越野轮胎起重机变速箱挡位控制方法及控制系统，保证越野轮胎起重机吊载行驶过程中的换挡操作舒适性及整机传动效率和加速动力性能，在不进行液力变矩器解锁的情况下完成换挡动作，保证整机换挡平顺性和良好的传动效率。
6.第一方面，本发明提供一种越野轮胎起重机变速箱挡位控制方法。
7.一种越野轮胎起重机变速箱挡位控制方法，包括：响应于换挡需求，获取发动机的状态信息，识别出当前挡位和目标挡位；获取液力变矩器当前状态信息，若为闭锁状态，根据当前挡位和目标挡位，计算出发动机目标转速；控制发动机转速以达到发动机目标转速，并发送指令给挡位执行单元，实现换挡。
8.可选地，根据当前挡位和目标挡位，计算出发动机目标转速，包括：
实时获取变速箱输入轴转速和变速箱输出端转速；根据传动比计算出待结合离合器主动摩擦片转速和从动摩擦片转速；根据主动摩擦片转速和从动摩擦片转速，计算出发动机目标转速。
9.可选地，控制发动机转速以达到发动机目标转速，包括：变速箱发出发动机目标转速请求指令；判断发动机当前实际转速是否等于发动机目标转速，若是，则将转速控制权交还发动机控制单元；若否，则进入自适应调节模式，循环执行控制发动机转速以达到发动机目标转速的上述步骤。
10.可选地，自适应模式的控制过程包括：在升挡过程中，对发动机当前实际转速进行降低调节；或者，在降挡过程中，对发动机当前实际转速进行提升调节。
11.可选地，根据变速箱油底壳油温对自适应模式的控制过程进行修正。
12.第二方面，本发明提供一种越野轮胎起重机变速箱挡位控制系统。
13.一种越野轮胎起重机变速箱挡位控制系统，包括控制器，所述控制器包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作，以执行上述本发明的第一方面中的任一项的越野轮胎起重机变速箱挡位控制方法。
14.可选地，该控制系统还包括：挡位选择单元，用于监测变速箱挡位输入请求信号并发送至所述控制器；发动机控制单元，用于监测发动机当前转速信息并发送至所述控制器；液力变矩器闭解锁控制单元，用于监测液力变矩器当前状态信息并发送至所述控制器；变速箱输入轴转速采集单元，用于监测变速箱的输入轴转速信息并发送至所述控制器；变速箱输出轴转速采集单元，用于监测变速箱的输出轴转速信息并发送至所述控制器；挡位执行单元，用于执行所述控制器发送来的指令以完成换挡。
15.可选地，该控制系统还包括变速箱油底壳油温采集单元，用于监测变速箱油底壳的油温信息并发送至所述控制器。
16.可选地，所述发动机控制单元、所述液力变速器闭解锁控制单元均通过can总线通信网络连接至所述控制器。
17.可选地，所述挡位选择单元、所述变速箱输入轴转速采集单元、所述变速箱输出轴转速采集单元、所述变速箱油底壳油温采集单元及所述挡位执行单元均通过信号电缆连接至所述控制器。
18.与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：本发明的越野轮胎起重机变速箱挡位控制方法及系统，保证了越野轮胎起重机吊载行驶过程中的换挡操作舒适性以及整机传动效率和加速动力性能。用转速调节的方式辅助油压缓冲控制，同样可以起到缓解因油压剧增所带来的传递力矩突变问题，且可以起到缩短挡位离合器结合时滑摩的时间，从而延长摩擦片使用寿命，提升变速箱整体可靠性。
附图说明
19.图1为本发明的越野轮胎起重机变速箱挡位控制系统示意图；图2为本发明的越野轮胎起重机变速箱挡位控制流程图；图3为本发明的越野轮胎起重机变速箱挡位控制方法中发动机转速控制流程图图4为本发明的越野轮胎起重机变速箱挡位控制方法中发动机目标转速计算方法。
具体实施方式
20.以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
21.实施例一如图2所示，一种越野轮胎起重机变速箱挡位控制方法，包括以下步骤：响应于换挡需求，获取发动机的状态信息，识别出当前挡位和目标挡位；获取液力变矩器当前状态信息，若为闭锁状态，根据当前挡位和目标挡位，计算出发动机目标转速；控制发动机转速以达到发动机目标转速，并发送指令给挡位执行单元，实现换挡。
22.如图4所示，上述根据当前挡位和目标挡位计算出发动机目标转速的方法，包括以下步骤：实时获取变速箱输入轴转速和变速箱输出端转速；根据传动比计算出待结合离合器主动摩擦片转速和从动摩擦片转速；根据主动摩擦片转速和从动摩擦片转速，计算出发动机目标转速；其中主动摩擦片为发动机端摩擦片，从动摩擦片为车轮端摩擦片。
23.如图3所示，上述控制发动机转速以达到发动机目标转速的方法，包括以下步骤：变速箱发出发动机目标转速请求指令；判断发动机当前实际转速是否等于发动机目标转速，若是，则将转速控制权交还发动机控制单元；若否，则进入自适应调节模式，循环执行控制发动机转速以达到发动机目标转速方法中的上述步骤。
24.在一些实施例中，上述自适应模式的控制过程可以包括：在升挡过程中，对发动机当前实际转速进行降低调节；或者，在降挡过程中，对发动机当前实际转速进行提升调节。
25.另外，在一些实施例中可以根据变速箱油底壳油温对自适应模式的控制过程进行修正。
26.实施例二如图1所示，一种越野轮胎起重机变速箱挡位控制系统，包括控制器，所述控制器包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作，以执行上述的任一种越野轮胎起重机变速箱挡位控制方法。
27.更具体地，上述控制系统还包括：
挡位选择单元，用于监测变速箱挡位输入请求信号并发送至所述控制器；发动机控制单元，用于监测发动机当前转速信息并发送至所述控制器；液力变矩器闭解锁控制单元，用于监测液力变矩器当前状态信息并发送至所述控制器；变速箱输入轴转速采集单元，用于监测变速箱的输入轴转速信息并发送至所述控制器；变速箱输出轴转速采集单元，用于监测变速箱的输出轴转速信息并发送至所述控制器；挡位执行单元，用于执行所述控制器发送来的指令以完成换挡。
28.在一些实施例中，挡位选择单元为挡位手柄。
29.在一些实施例中，上述控制系统还包括变速箱油底壳油温采集单元，用于监测变速箱油底壳的油温信息并发送至所述控制器。
30.在一些实施例中，所述发动机控制单元、所述液力变速器闭解锁控制单元均通过can总线通信网络连接至所述控制器。
31.在一些实施例中，所述挡位选择单元、所述变速箱输入轴转速采集单元、所述变速箱输出轴转速采集单元、所述变速箱油底壳油温采集单元及所述挡位执行单元均通过信号电缆连接至所述控制器。
32.控制器通过挡位手柄获取驾驶员的挡位控制需求，接收发动机控制单元输出的当前发动机转速、转矩等状态信息，判断整机当前状态以及当前挡位和目标挡位。接收液力变矩器闭解锁控制单元反馈的闭解锁状态，确认液力变矩器是否处于闭锁状态。采集变速箱输入轴转速、输出轴转速采集单元信号以及油底壳油温采集单元信号，计算发动机转速控制值，输出发动机转速调控信号以及挡位执行单元的控制信号，实现越野轮胎起重机换挡控制。
33.发动机转速调节控制适用于液力变矩器闭锁状态下的换挡操作。识别驾驶员挡位需求，同时液力变矩器处于闭锁状态，进入发动机转速调节控制模式，执行换挡逻辑，实现换挡过程。对于液力变矩器处于解锁状态下的换挡操作本专利不涉及。
34.发动机转速调节模块需要实时采集变速箱输入端和输出端转速，对于预充油结束后的滑摩阶段，计算得到目标挡位离合器发动机侧摩擦片转速与车轮侧摩擦片转速的差值，进而获取到目标发动机转速值，通过can信号对发动机控制单元发送转速需求信号，进而判断发动机当前转速是否达到目标转速值，不满足时进入自适应调节模块进一步控制发动机转速，待发动机转速满足目标要求，将发动机转速控制权交还给发动机控制器ecu，发动机转速控制过程结束。
35.自适应调节模块，升挡过程对发动机转速进行降低调节，降挡过程对发动机转速进行提升。同时，油底壳油温采集模块对自适应模块进行修正。
36.挡位离合器具有发动机端摩擦片和车轮端摩擦片，依据变速箱输入端和输出端时时转速计算挡位离合器结合前主从动摩擦片的转速差，进而求取发动机转速调节的目标转速。
37.当越野轮胎起重机在液力变矩器闭锁状态下发生换挡操作时，对于挡位离合器结合的滑摩过程，通过发动机转速控制模块实时调节发动机转速，实现主从动离合器摩擦片
的平稳同步，在不切断动力传动以及保证良好传动效率的前提下，完成换挡操作。同时，自适应调节模块时时调节，防止发动机转速调节的超调或不足。
38.对于目标转速的调节过程，需要与发动机实现联合控制，以目标转速值代替发动机油门控制，完成滑摩过程控制后，需将控制权交还ecu。
39.与现有技术相比，本发明提供的越野轮胎起重机变速箱挡位控制方法及系统的有益效果：本发明的方法及系统能够保证越野轮胎起重机吊载行驶过程中的换挡操作舒适性以及整机传动效率和加速动力性能；用转速调节的方式辅助油压缓冲控制，同样可以起到缓解因油压剧增所带来的传递力矩突变问题，且可以起到缩短挡位离合器结合时滑摩的时间，从而延长摩擦片使用寿命，提升变速箱整体可靠性。
40.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
41.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
42.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
43.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。