CN101809336B - 具有可变动力源转速的无级变速器控制系统 - Google Patents

具有可变动力源转速的无级变速器控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101809336B
CN101809336B CN2008801088012A CN200880108801A CN101809336B CN 101809336 B CN101809336 B CN 101809336B CN 2008801088012 A CN2008801088012 A CN 2008801088012A CN 200880108801 A CN200880108801 A CN 200880108801A CN 101809336 B CN101809336 B CN 101809336B
Authority
CN
China
Prior art keywords
speed
power source
velocity
limit value
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2008801088012A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101809336A (zh
Inventor
M·C·休巴德
B·D·霍夫
M·E·雷蒂格
S·J·朱里卡克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Inc
Original Assignee
Caterpillar Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Inc filed Critical Caterpillar Inc
Publication of CN101809336A publication Critical patent/CN101809336A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101809336B publication Critical patent/CN101809336B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/10—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of change-speed gearings
    • B60W10/101—Infinitely variable gearings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/188—Controlling power parameters of the driveline, e.g. determining the required power
    • B60W30/1882—Controlling power parameters of the driveline, e.g. determining the required power characterised by the working point of the engine, e.g. by using engine output chart
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/46—Automatic regulation in accordance with output requirements
    • F16H61/465—Automatic regulation in accordance with output requirements for achieving a target input speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/46—Automatic regulation in accordance with output requirements
    • F16H61/47—Automatic regulation in accordance with output requirements for achieving a target output speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2710/0644—Engine speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H2037/088—Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H47/00—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
    • F16H47/02—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type
    • F16H47/04—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion

Abstract

公开了一种动力传动系控制系统(21)。所述动力传动系控制系统可以具有动力源(24)以及与动力源的输出端(30)相联接的无级变速器(26)。动力传动系控制系统还可以具有与动力源和无级变速器通信的控制器(48)。控制器可以具有包括多个速度模式的参数图(58)，并且对于多个速度模式中的至少一个，控制器能够基于无级变速器输出转速或对地速度中的至少一个改变动力源实际转速。

Description

具有可变动力源转速的无级变速器控制系统
技术领域
本发明总体涉及一种用于具有无级变速器的机器的控制系统，并且更特别地，涉及一种用于基于无级变速器输出转速来改变动力源转速的控制系统。
背景技术
可使用诸如公路用车辆、非公路用拖运卡车、轮式装载机、自动平地机和其他类型的重型机器的机器进行多种任务。这些机器一般包括动力源，动力源可以体现为诸如柴油发动机、汽油发动机或气体燃料发动机的发动机以提供需要的动力从而完成任务。动力源产生的动力可以通过诸如无级变速器(CVT)的变速器传递至一个或多个地面接合装置以推进机器。
通常使用机器控制系统来协调和调节动力源和CVT的操作以改进机器的响应性和效率。例如，当机器行进时，动力源和CVT可以具有使动力源和CVT基本稳定且高效地运行的转速和转矩范围。在此范围之外的运行可能增加燃料消耗和/或降低响应性。
于2007年3月20日授权予Kuras等人的美国专利No.7,192,374(’374专利)中公开了一种用于控制动力源和CVT的方法。’374专利公开了一种调节传动比使得发动机在最佳转速状况下(即在发动机最有效地运行的转速范围内)运行的发动机降速控制系统。’374专利的控制系统公开了一种向控制器提供输入信号的操作员输入端。操作员输入端可以是例如加速踏板，其使得操作员能够压下踏板以请求提高机器的输出转速。输入信号可以表示所请求的转速，然后控制器将其转变为马达转速指令(马达为CVT的组件，由发动机带动)。’374专利的控制系统防止马达转速指令超过转速上限和下降至低于转速下限。计算这些限值使得只要马达转速指令保持在转速上限和下限之间，马达转矩指令将保持在马达的转矩能力范围内。特定马达转速下的马达转矩限值可以由马达的转矩/转速曲线来确定。当发动机负载过高(例如发动机转速下降到低于阈值)时，发动机减速控制算法(由控制器执行)也将降低马达转速指令。由此’374专利的方法在防止对马达和变速器的损坏的同时使得CVT能够迅速地响应于马达转速指令的变化。
虽然’374专利的机器能够在防止对马达和变速器的潜在的伤害的同时帮助马达保持响应性，但是它不能在所有状况下提供发动机的高效的运行和控制。通过仅控制马达转速，’374专利的控制系统可能允许发动机在当前的传动变速比、工作执行器状况和负载状况下以低效率和/或反应迟钝的发动机转速(即过低或过高的发动机转速)运行。
所公开的机器系统旨在克服上述一种或多种缺点。
发明内容
在一个方面，本发明针对一种动力传动系控制系统。动力传动系控制系统可以包括动力源和联接至动力源的输出端的CVT。动力传动系控制系统可以进一步地包括与动力源和CVT通信的控制器。控制器可以包括具有多个速度模式的参数图，并且对于多个速度模式中的至少一个，控制器能够基于CVT输出转速或对地速度中的至少一个改变动力源实际转速。
在另一个方面，本发明针对一种机器控制方法。该方法可以包括产生旋转输出并引导旋转输出以驱动CVT。该方法可以进一步地包括测量CVT的输出转速并基于所测量的CVT输出转速改变旋转输出的实际转速。改变实际转速可以在执行多个速度模式中的至少一个时进行。
附图说明
图1为一种示例性公开的机器的示意图；
图2为能够用于图1所示机器的示例性公开的动力传动系和控制系统的示意图；且
图3为用于控制图2中的动力传动系的示例性参数图。
具体实施方式
图1示出了一种示例性的机器10。机器10可以是移动车辆，其执行与诸如矿业、建筑业、农业、运输业的产业或本领域已知的任何其他产业相关联的操作的一些类型。例如，机器10可以是运土机器，例如轮式装载机、挖掘机、反铲机、自动平地机或本领域已知的任何其他适合的运土机器。替代地，机器10可以是载重车辆、船舶、乘用车辆、或任何其他适合的操作执行机器。机器10可以包括一个或多个牵引装置12、工作执行器16、操作员站18和动力传动系20。
牵引装置12可以包括位于车辆10每一侧(仅示出一侧)的能够允许机器10移动的一个或多个车轮。替代地，牵引装置12可以包括履带、传动带或本领域已知的其他牵引装置。任意牵引装置12可以被驱动和/或可转向。
工作执行器16可以包括用于执行特定任务的任何装置，例如铲斗、铲刀、铲子、耙子、锤子、抓斗或本领域已知的任何其他任务执行装置。一个或多个工作执行器16可以连接至机器10并且可以由操作员站18控制。工作执行器16可以通过直接枢轴或联动系统连接至机器10，并且可以由一个或多个液压致动器、电动马达或以任何其他适合的方式致动。工作执行器16可以以本领域已知的任何方式相对于机器10枢转、旋转、滑动、摆动、举升或移动。
操作员站18可以是操作员控制机器10的位置。操作员站18可以位于或不位于机器10上，并且可以包括用于控制动力传动系20的一个或多个组件的操作员输入装置22(见图2)。操作员输入装置22可以位于靠近操作员座位处并且可以使用单轴或多轴控制杆、方向盘、手柄、推拉装置、按钮、踏板或本领域已知的任何其他输入装置。可以想到，操作员站18可以包括额外的操作员输入装置，例如转向装置、制动装置、变速比选择装置和/或本领域已知的其他操作员输入装置。
如图2所示，动力传动系20可以包括共同工作以推动机器10的组件。具体来说，动力传动系20可以包括驱动地连接到无级变速器(CVT)26的动力源24。可以想到，动力传动系20也可以包括联接动力源24和CVT26的变矩器(未示出)。
动力源24可以提供用于机器10运转的动力输出(见图1)。动力源24可以使用内燃发动机，例如柴油发动机、汽油发动机、气体燃料发动机(例如天然气发动机)或本领域已知的任何其他类型的内燃发动机。动力源24可以替代地使用非内燃动力源，例如联接至电动马达的燃料电池或电力储存装置。动力源24可以提供旋转输出以驱动牵引装置12(见图1)，从而推进机器10。动力源24也可以提供旋转输出以向用于致动工作执行器16的液压回路25提供动力。
CVT 26可以包括将旋转动力从动力源24的输出端30传递至牵引装置12的多个子组件(或动力流路径)。这些子组件可以包括例如机械变速器27和静液压传动装置28。可以想到，机械变速器27和静液压传动装置28可以并行作用(如图2所示)或串行作用。
CVT 26的机械变速器27可以使用例如具有多个前进档变速比、一个或多个倒档变速比和一个或多个离合器(未示出)的多速双向机械变速器。机械变速器27可以选择性地致动离合器以使得齿轮(未示出)以预定组合啮合以产生离散的输出变速比。机械变速器27可以是自动变速器，其中换挡是基于动力源转速、操作员选择的最大变速比和储存在控制器内的换挡参数图进行的。替代地，机械变速器27可以是手动变速器，其中啮合的齿轮由操作员手动地选择。
静液压变速器28可以包括通过第一流体通路42和第二流体通路44互相连接的泵38和马达40。泵38可以使用例如由动力源24的输出端30转动的可变排量泵以使流体增压。泵38可以将增压流体通过流体通路42或44引导至马达40，从而使马达40随后旋转。可以通过改变泵38的排量来改变静液压变速器28的“变速比”或“有效变速比”。可以想到，在泵38的运转限制内，泵38的流体排量可以无限地改变(即在泵38的运转限制内可以实现任何的流体排量)，从而形成无限数量的有效变速比。静液压变速器28可以替代地使用电动无级变速器、基于滚轮的无级变速器或基于滑轮的无级变速器。
可以使用设置在机械变速器27、静液压变速器28和机械输出端36之间的一个或多个齿轮组件32(图2中仅示出一个)将机械变速器27和静液压变速器28的输出结合。齿轮组件32可以包括例如行星齿轮组件。每个齿轮组件32可以具有例如齿轮架33、齿圈35和太阳轮37。太阳轮37可以连接至机械输出端36，机械输出端36与牵引装置12联接。机械变速器27可以连接至齿轮架33且静液压变速器可以连接至齿圈35。可以想到，通过将静液压变速器或机械变速器27放置在齿轮组件32的输出侧(即与机械输出端36相联接)并然后将输出端30的一条路径直接连接至齿轮组件32(例如，如果机械变速器27位于齿轮组件32的输出端，输出端30的一条路径可以连接至齿轮架33)，可以替代地形成类似的配置。
可以通过改变机械变速器27的离散的变速比和静液压变速器28的有效变速比来实现组合变速比，从而改变CVT 26的输入、输出转矩和转速特性。例如，齿圈35相对于地面旋转的转速以及齿轮架33相对于齿圈35旋转的转速可以确定太阳轮37的转速。
控制系统21可以监视并修正机器10及其组件的性能。特别地，控制系统21可以包括速度传感器46和控制器48。控制器48可以通过通信线路50与速度传感器46通信，通过通信线路52与动力源24通信，通过通信线路54与CVT 26通信，以及通过通信线路56与操作员输入装置22通信。可以想到，控制器48也可以与液压回路25和/或机器10的其他组件通信(未示出)。
可以将速度传感器46定位成感测机械输出端36的转速(即CVT输出转速)。速度传感器46可以使用例如磁性拾取传感器、旋转编码器、转速计或能够产生相应的信号的任何其他类型的传感器。速度传感器46可以被设置在与机械输出端36相关联的轴的附近，或者转速与CVT输出转速相关联的机器10的任何其他组件(例如轮轴、车轮或齿轮)附近。
控制器48可以使用单个微处理器或多个微处理器，其包括用于控制机器10的操作的装置。多种市场可购买的微处理器能够被配置为执行控制器48的功能，并且应当理解，控制器48可以容易地使用能够控制多种机器功能的通用机器微处理器。控制器48可以包括存储器、辅助存储装置、处理器、以及用于运行应用程序的任何其他组件。多种其他电路可以与控制器48相关联，例如供电电路、信号调节电路、数据采集电路、信号输出电路、信号放大电路和本领域已知的其他类型的电路。
控制器48可以包括存储在控制器48的内部存储器中的一个或多个参数图。这些参数图的每一个均可以包括表格、图表和/或等式形式的数据集。如图3所示，控制器48可以包括能够用于控制作为CVT输出转速和/或机器对地速度(CVT输出转速和机器对地速度均可以使用从速度传感器46接收的信号进行测量或计算，且CVT输出转速可以容易地转换为机器对地速度，反之亦然)的函数的动力源转速限值(即动力源旋转输出的最大转速)的至少一个参数图58。可以想到，实际(或当前)动力源转速可以低于动力源转速限值，但不可以高于动力源转速限值。参数图58可以规定用于诸如低速模式60、中速模式62和高速模式64的多个速度模式的动力源转速限值。速度模式可以与机器对地速度和/或CVT输出转速直接相关。例如，低速模式60、中速模式62和高速度模式64可以分别相关于约0-8、8-25以及19-40公里每小时的对地速度(速度模式也可以以CVT输出转速的形式表达)。可以想到，当使用例如低速模式60或中速模式62时，控制器48可以允许调节动力源实际转速高至但不超过动力源转速限值。可以进一步想到，在诸如高速模式64的至少一种速度模式中，控制器48可以基于CVT输出转速控制动力源实际转速(或动力源转速指令)。例如，控制器48可以给出发动机转速指令以将动力源实际转速强制限制到动力源转速限值(操作员不再使用操作员输入装置22直接控制动力源实际转速)。因此，在高速模式64中，操作员输入装置22可以控制CVT 26的输出转矩。可以想到，可以优化每个速度范围以使得机器10的效率和响应性最大化。
在低速模式60中和当机器对地速度为约0kph时，动力源转速限值可以被设置为最大标定动力源转速，例如约1700rpm。在0kph的机器对地速度下使得动力源转速限值最大化可以提供在液压回路25中增加液压流体流量的潜力。在低速模式60中，动力源转速限值的趋势可以随着机器对地速度的增加大致下降，直至在8kph的对地速度时达到约1600rpm。如果动力源实际转速跟随动力源转速限值，可以想到控制器48可以通过改变静液压变速器28的有效变速比以在降低动力源实际转速(对于单个的离散的变速比)的同时增加机器行进速度。例如，如果操作员完全致动操作员输入装置22(例如完全压下踏板)，由此导致动力源实际转速跟随动力源转速限值，控制器48可以通过以比齿轮架33的转速改变更快的速率改变齿圈35的转速(通过泵38)从而在增加机器行进速度同时降低动力源转速。控制器48可以独立于当前所选择的离散变速比而连续地调节静液压变速器28的有效变速比，以形成任意组合变速比，从而实现特定的动力源转速轨迹(例如作为机器对地速度的函数而增加、减少或恒定的动力源转速)或者实现控制器48的其他的预定的控制目标(例如特定的推进力、特定的转矩、特定的燃料效率、和/或用于工作执行器操作的特定的动力)。
在中速模式62，动力源转速限值可以被设置为基本恒定的水平，例如约1600rpm。1600rpm的动力源转速限值可以帮助实现单功能工作执行器循环时间。控制器48从中速模式62切换至高速模式64(由此在不同速度模式所使用的动力源转速限值之间切换)时的机器行进速度可以取决于机器10的加速度和/或操作员输入装置的致动程度(例如踏板的下压量)。可以想到，可以通过速度传感器测量或其它适合的方式计算机器加速度。
例如，当机器10正进行轻微加速和/或少量的操作员输入装置致动时，控制器48可以在较低的机器对地速度(例如约19kph)下从中速模式62切换至高速模式64。替代地，当机器10正进行大的加速和/或大量的操作员输入装置致动时，控制器48可以在较高的机器对地速度(例如约25kph)下从中速模式62切换至高速模式64。从中速模式62的动力源转速限值到高速模式64的动力源转速限值的切换的这一延迟使得能够在大加速状况下增加燃料效率和机器推进力。在大加速状况所使用的中速模式62的部分(例如约19-25kph的部分)的动力源转速限值可以从在19kph的约1600rpm增加至在25kph的约1700rpm。
在高速模式64下(例如在约19-25kph的部分)，当机器10正进行轻微加速和/或小量的操作员输入装置致动时，动力源实际转速可以被设置为基本恒定的水平，例如约1300rpm。在高速模式64的较高速部分(例如约25-40kph的部分)，动力源转速限值可以作为对地速度的函数增加。动力源转速限值可以具有增加的轨迹以补偿CVT 26的特性的损失，其可以作为机器对地速度的函数增加。可以想到，动力源转速限值可以增加至在40kph时约为1700rpm。可以进一步想到，在高于40kph的速度时动力源转速限值可以继续以同样的速率增长，或者替代地可以在1700rpm处保持不变。动力源转速限值在低速模式60、中速模式62和高速模式64的所有的增加和/或下降可以基本为线性的，或者由任何其他适合的轨迹限定。
参数图58中每个速度范围可以相关于机械变速器27的一个离散的变速比。例如，低速模式60可以相关于第一离散变速比，中速模式62可以相关于第二离散变速比，且高速模式64可以相关于第三离散变速比。可以想到，控制器48可以基于机器行进速度、当前所选择的离散变速比或二者在参数图58中的多个速度模式之间切换。
工业实用性
所公开的控制系统可以适用于需要动力源控制的任何机器。所公开的控制系统可以修改作为对地速度函数的动力源转速限值，从而在使机器推进力最大化的同时降低燃料消耗。下面将说明控制系统21的操作。
在一种示例中，机器10的操作员可以致动操作员输入装置22，从而要求机器进行运动。操作员输入装置22可以将操作员要求通过通信线路56发送至控制器48，且控制器48可以将该信号转换为所要求的动力源转速和动力源转矩。然后，控制器48可以在参数图58中查出所要求的动力源转速，以确保所要求的动力源转速不超过动力源转速限值。控制器48可以将动力源实际转速设定到所要求的动力源转速，直到达到但不能超过低速模式60的动力源转速限值。
在机器操作中，控制器48可以连续地与速度传感器46通信以确定机器对地速度和/或CVT输出转速。当机器对地速度达到约8kph时，控制器48可以从低速模式60的动力源转速限值切换至中速模式62的动力源转速限值。在从低速模式60到中速模式62的转变中，控制器48也可以发出指令从第一离散变速比切换至第二离散变速比。
在执行中速模式62的同时，操作员可以继续自由地调节动力源实际转速，直到但不能超过动力源转速限值。当机器对地速度达到约19kph时，控制器48可以与速度传感器46通信。控制器48可以使用来自速度传感器46的信息以确定机器10是否正在加速。控制器48也可以与操作员输入装置22通信以确定操作员输入装置致动的程度。如果机器10超过加速度阈值和/或操作员输入装置22超过致动量阈值，控制器48可以继续使用中速模式62的动力源转速限值，直至达到更高的机器对地速度，例如25kph。替代地，如果机器10低于加速度阈值和/或操作员输入装置22低于致动量阈值，控制器48可以在约19kph切换至高速模式64的动力源转速限值。可以想到，在从中速模式62到高速模式64的转变中，控制器48也可以发出指令从第二离散变速比切换至第三离散变速比。
当执行高速模式64时，控制器48可以将动力源实际转速强制限制到动力源转速限值，使得操作员输入装置22仅能控制CVT 26的输出转矩。但是，可以想到，整个动力源转速限值曲线可以根据机器10所承受或经受的负载按比例上升或下降(例如，图3中代表高速模式64的动力源转速限值的整个曲线可以上升或下降)。例如，机器负载增加(例如由于使用工作执行器16造成的)可以导致整个动力源转速限值曲线按比例上升，且负载减小可以导致整个动力源转速限值曲线按比例下降。控制器48可以保持在高速模式64直至机器对地速度下降至与中速模式62或低速模式60相关联的对地速度范围。
所公开的控制系统可以实现几个优点。特别地，通过允许操作员在较低的对地速度控制动力源实际转速以允许增加与工作执行器相关联的泵的流量，所公开的控制系统可以增加生产率和响应性。但是，在较高的速度控制器可以将动力源实际转速强制限制到动力源转速限值以保证最大的效率和推进力。此外，动力源转速限值可以作为机器对地速度或CVT输出转速的函数变化，从而适应动力源和CVT组合的特定的特性损失。
本领域技术人员将很清楚，在不脱离本发明范围的情况下，可以对所公开的控制系统进行多种修正和变型。考虑这里所公开的说明书和控制系统的实践，本领域技术人员将很清楚控制系统的其他实施方式。例如，可以使用任何替代的CVT来取代所公开的CVT，且所有的速度范围可以相关于实际的离散的变速比。说明书和示例仅意于作为是示例性的，真正的范围由权利要求书及其等价物表示。

Claims (7)

1.一种动力传动系控制系统(21)：
其与动力源(24)以及
无级变速器(26)相接，该无级变速器与所述动力源的输出端(30)相联接；该动力传动系控制系统包括：
控制器(48)，其与所述动力源和所述无级变速器通信，其中所述控制器包括具有多个速度模式的参数图(58)，
所述多个速度模式包括至少一个第一速度模式和一个第二速度模式，该控制器能够由于对地速度超过第一阈值速度而将第一速度模式转换到第二速度模式，
所述参数图包括用于所述多个速度模式的动力源转速限值，其中第一速度模式的动力源转速限值作为对于恒定的机器负载的对地速度的函数变化，
对于恒定的机器负载的第一速度模式的动力源转速限值具有：
在零对地速度的第一值，以及
在大于零的对地速度的第二值，其中第一值大于第二值，
其中针对第一速度模式，控制器能够通过操作员输入装置允许调节实际动力源转速高至但不超过动力源转速限值。
2.如权利要求1所述的动力传动系控制系统，其中，所述多个速度模式包括具有动力源转速限值的第三速度模式(64)，并且用于所述第三速度模式的动力源转速限值作为恒定的机器载荷下增长的对地速度的函数增加，第二速度模式的动力源转速限值作为恒定的机器载荷下增长的对地速度的函数而保持不变。
3.如权利要求2所述的动力传动系控制系统，其中，当所述控制器执行所述第三速度模式时，所述控制器能够直接作为对地速度的函数改变动力源实际转速。
4.如权利要求3所述的动力传动系控制系统，所述操作员输入装置能够当所述控制器执行所述第三速度模式时控制所述无级变速器的输出转矩。
5.如权利要求1所述的动力传动系控制系统，其中所述控制器能够由于对地速度超过第二阈值速度而使第二速度模式切换至第三速度模式，其中所述控制器能够将第二阈值速度设定为作为至少一个机器加速或者操作员输入装置致动程度的函数的一个较低的阈值速度或者一个较高的阈值速度。
6.如权利要求1所述的动力传动系控制系统，其中，所述无级变速器还包括与静液压变速器(28)并行操作的机械变速器(27)，且所述机械变速器具有多个离散的变速比，所述多个离散的变速比的每一个与所述多个速度模式中的一个相关联。
7.一种机器控制方法，包括：
产生旋转输出；
引导所述旋转输出，以驱动无级变速器(26)；
测量无级变速器输出转速；
其中，当执行多个速度模式中的至少一个时改变实际转速，其中多个速度模式包括至少一个第一速度模式和一个第二速度模式，由于对地速度超过一个阈值速度而将第一速度模式转换到第二速度模式，
设有用于所述多个速度模式的动力源转速限值，其中第一速度模式的动力源转速限值作为对于恒定的机器负载的对地速度的函数变化，
对于恒定的机器负载的第一速度模式的动力源转速限值具有：
在零对地速度的第一值，以及
在大于零的对地速度的第二值，其中第一值大于第二值，
其中针对第一速度模式，允许调节实际动力源转速高至但不超过动力源转速限值。
CN2008801088012A 2007-09-28 2008-09-26 具有可变动力源转速的无级变速器控制系统 Active CN101809336B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/905,309 2007-09-28
US11/905,309 US8554428B2 (en) 2007-09-28 2007-09-28 CVT control system having variable power source speed
PCT/US2008/011163 WO2009045326A2 (en) 2007-09-28 2008-09-26 Cvt control system having variable power source speed

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101809336A CN101809336A (zh) 2010-08-18
CN101809336B true CN101809336B (zh) 2013-08-28

Family

ID=40278717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008801088012A Active CN101809336B (zh) 2007-09-28 2008-09-26 具有可变动力源转速的无级变速器控制系统

Country Status (5)

Country Link
US (2) US8554428B2 (zh)
JP (1) JP5694769B2 (zh)
CN (1) CN101809336B (zh)
DE (1) DE112008002589T5 (zh)
WO (1) WO2009045326A2 (zh)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2178745B1 (en) * 2007-08-14 2012-02-29 Propeller Control Aps Efficiency optimizing propeller speed control for ships
DE102008054802B4 (de) * 2008-12-17 2022-11-17 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Stufenschaltgetriebes
DE102010047628B4 (de) * 2010-09-28 2020-06-18 Linde Material Handling Gmbh Antriebsstrang einer mobilen Arbeitsmaschine
DE102010042499B4 (de) * 2010-10-15 2023-08-31 Zf Friedrichshafen Ag Landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, insebesondere Traktor
US8738250B2 (en) * 2010-11-30 2014-05-27 Caterpillar Inc. Power source speed control in a machine with a CVT
US8744707B2 (en) 2011-03-31 2014-06-03 Caterpillar Inc. CVT control using state space based gain scheduling
US9469290B2 (en) * 2012-08-16 2016-10-18 Cnh Industrial America Llc Power/economy mode control system for an agricultural vehicle
US8585543B1 (en) 2012-11-01 2013-11-19 Caterpillar Inc. Speed control for a machine with a continuously variable transmission
US8849527B2 (en) 2012-11-01 2014-09-30 Caterpillar Inc. Speed control for a machine with a continuously variable transmission
US9002595B2 (en) 2012-11-01 2015-04-07 Caterpillar Inc. Torque and speed control in a machine with continuously variable transmission
US8545368B1 (en) 2012-11-01 2013-10-01 Caterpillar Inc. Regulation of a machine with a continuously variable transmission and service brakes
US8874332B2 (en) * 2012-11-01 2014-10-28 Caterpillar Inc. Shifting virtual gears associated with a continuously variable transmission
US9169926B2 (en) 2012-11-01 2015-10-27 Caterpillar Inc. System and method of operating a machine having a continuously variable transmission
US8795133B2 (en) 2012-11-01 2014-08-05 Caterpillar Inc. Event-based retarding in a machine with a continuously variable transmission
US9216738B2 (en) * 2014-01-02 2015-12-22 Caterpillar Inc. Primary steering enabler during engine failure
US9689319B2 (en) 2014-09-12 2017-06-27 Caterpillar Inc. Power system having efficiency-based speed control
US10000203B2 (en) * 2016-01-13 2018-06-19 Ford Global Technologies, Llc EV mode shift strategy for hybrid vehicle
US10215119B2 (en) 2016-03-29 2019-02-26 Caterpillar Inc. Machine having continuously variable transmission, and control system and operating method therefor
US9958061B2 (en) 2016-04-25 2018-05-01 Caterpillar Inc. Method for controlling variator of transmission system
EP3279522A1 (en) 2016-08-04 2018-02-07 DANA ITALIA S.r.l. Controller for controlling a vehicle driveline and method of calibrating a vehicle driveline controller
DE102017203835A1 (de) * 2017-03-08 2018-09-13 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Ermitteln einer Soll-Drehzahl einer Antriebsmaschine einer Arbeitsmaschine mit einem Stufenlosgetriebe und mit einer Arbeitshydraulik
US20190183048A1 (en) * 2017-12-18 2019-06-20 Macdon Industries Ltd. Engine Speed Control and Ground Speed Control of a Hydraulically Driven Tractor
GB2586010B (en) * 2019-07-22 2022-01-05 Caterpillar Inc Method of reducing fuel consumption in loaders, excavators, backhoe loaders and the like
AU2020203556A1 (en) 2020-05-29 2021-12-16 Caterpillar Underground Mining Pty Ltd System and method to shift transmission in machines

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1972833A (zh) * 2004-06-28 2007-05-30 卡特彼勒公司 具有功率增大的无级变速传动系统

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4005577A (en) 1975-12-30 1977-02-01 Haumaier Automotive Energy Saver, Inc. Vehicle drive unit utilizing hydraulic pump and motor
JPS63266264A (ja) 1987-04-21 1988-11-02 Aisin Warner Ltd 無段変速機用制御装置
JP2766639B2 (ja) 1987-04-21 1998-06-18 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 無段変速機用制御装置
US5048638A (en) 1988-09-17 1991-09-17 Deere & Company System for controlling the ground speed and direction of travel of an off-road vehicle
US5406483A (en) 1991-05-15 1995-04-11 Phoenix International Corporation Engine variable transmission control system
BE1005602A3 (nl) 1992-02-18 1993-11-16 Volvo Car Sint Truiden Nv Planetaire overbrenging, alsmede transmissie voor motorvoertuigen die met zulke overbrenging is uitgerust.
JP3633063B2 (ja) * 1995-11-07 2005-03-30 マツダ株式会社 自動変速機の制御装置
JP3438589B2 (ja) * 1998-06-04 2003-08-18 日産自動車株式会社 車両の駆動力制御装置
US6436005B1 (en) * 1998-06-18 2002-08-20 Cummins, Inc. System for controlling drivetrain components to achieve fuel efficiency goals
EP1146252B1 (en) 1998-10-26 2004-12-29 Yanmar Diesel Engine Co. Ltd. Continuously variable transmission
JP3438630B2 (ja) * 1999-01-14 2003-08-18 日産自動車株式会社 車両用走行制御装置
JP4386508B2 (ja) 1999-09-05 2009-12-16 本田技研工業株式会社 静油圧式無段変速機の制御方法
US6203463B1 (en) 1999-12-16 2001-03-20 Caterpillar Inc. Transmission with variable ratio utilizing three planetaries, five members, a variable speed pump, and a variable speed motor and associated method for operatively connecting components associated therewith
US6371882B1 (en) 1999-12-17 2002-04-16 Caterpillar Inc. Control system and method for a multiple range continuously variable transmission using mechanical clutches
US6260440B1 (en) 1999-12-17 2001-07-17 Caterpillar Inc. Method and apparatus for shifting ranges in a continuously variable transmission
JP3747748B2 (ja) * 2000-06-14 2006-02-22 日産自動車株式会社 無段変速機の変速制御装置
DE10037676C1 (de) 2000-07-26 2002-05-23 Jungheinrich Ag Vorrichtung zur Regelung eines Antriebssystems für ein Flurförderzeug
JP3817412B2 (ja) * 2000-08-02 2006-09-06 ジヤトコ株式会社 無段変速機の変速制御装置
JP3569210B2 (ja) * 2000-08-11 2004-09-22 本田技研工業株式会社 ハイブリッド車両の動力伝達装置及びその制御方法
JP3832237B2 (ja) * 2000-09-22 2006-10-11 日産自動車株式会社 ハイブリッド車の制御装置
US6424902B1 (en) 2000-10-30 2002-07-23 Caterpillar Inc. Method and apparatus for operating a continuously variable transmission in the torque limited region near zero output speed
US6703463B2 (en) 2001-08-01 2004-03-09 Avery Dennison Corporation Optical adhesive coating having low refractive index
DE60226760D1 (de) 2001-10-22 2008-07-03 Yanmar Co Ltd Fahrzeug mit hydraulikgetriebe
JP3993764B2 (ja) 2001-12-19 2007-10-17 ヤンマー農機株式会社 変速装置
US6962545B2 (en) * 2002-09-23 2005-11-08 Bae Systems Onctrols Multi-range parallel-hybrid continuously variable transmission
JP3896958B2 (ja) 2002-12-05 2007-03-22 日本精工株式会社 無段変速装置
DE10350308B4 (de) 2003-10-28 2011-06-22 ZF Friedrichshafen AG, 88046 Verfahren zur Motordrehzahl- und Übersetzungswahl bei einem stufenlosen hydrostatischen Leistungsverzweigungsgetriebe
FR2865256B1 (fr) 2004-01-21 2010-12-17 Komatsu Mfg Co Ltd Regulateur pour vehicule equipe d'une boite de vitesses hydrostatique
US7192374B2 (en) 2004-06-14 2007-03-20 Caterpillar Inc System and method for controlling a continuously variable transmission
US7473202B2 (en) 2005-04-15 2009-01-06 Eaton Corporation Continuously variable dual mode transmission

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1972833A (zh) * 2004-06-28 2007-05-30 卡特彼勒公司 具有功率增大的无级变速传动系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
附图1-5.

Also Published As

Publication number Publication date
US20090088936A1 (en) 2009-04-02
US8725366B2 (en) 2014-05-13
JP2010540860A (ja) 2010-12-24
US8554428B2 (en) 2013-10-08
DE112008002589T5 (de) 2010-08-12
US20130245903A1 (en) 2013-09-19
WO2009045326A2 (en) 2009-04-09
CN101809336A (zh) 2010-08-18
WO2009045326A3 (en) 2009-12-10
JP5694769B2 (ja) 2015-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101809336B (zh) 具有可变动力源转速的无级变速器控制系统
US7412827B2 (en) Multi-pump control system and method
US8777808B2 (en) Working vehicle control apparatus
US7854681B2 (en) System for controlling a machine with a continuously variable transmission
US9091343B1 (en) Infinitely variable transmission with controlled coasting
US7958725B2 (en) Drivetrain system having simultaneous displacement control
CN101341321A (zh) 工程作业车辆的发动机控制装置
US8290672B2 (en) Method and a system for controlling a vehicle
CN111247295B (zh) 装卸作业车辆
US8666618B2 (en) Machine control system implementing application-based clutch modulation
AU2012352562B2 (en) Machine control system
US10518779B2 (en) Inhibiting high speed directional shifts based on whether controlled throttle shifting is enabled or disabled
US9068650B2 (en) Shift control and method
US8491444B1 (en) Transmission control system
CN112797154A (zh) 工程机械及工程机械的控制方法
WO2020171973A1 (en) System and method for automated mechanical brake touch up enhancement
JP2017512150A (ja) 掘削リグ及び掘削リグの推進を制御するための方法、システム及びコンピュータプログラム
US8862351B2 (en) System and method for controlling shift hunting in variable transmissions
EP2235402A2 (en) Transmission downshift control system
KR20160133322A (ko) 휠 로더의 제어 방법 및 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant