CN102066168B - 对于材料装卸车辆的滑动控制 - Google Patents

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Abstract

提供一种车辆，该车辆包括：主体；与所述主体耦合的多个车轮；与所述主体相关联并与车轮中的至少一个耦合用于驱动一个车轮的牵引电动机；与牵引电动机耦合并向牵引电动机产生电动机驱动信号的控制装置；用于产生表示被驱动车轮的速度的速度信号的第一传感器；和用于感测主体的加速度并产生车辆加速度信号的另一传感器。控制装置从第一传感器速度信号确定被驱动车轮的测得的速度，通过使用车辆加速度信号计算车辆的速度并且比较被驱动车轮的测得的速度与车辆的计算的速度以确定车轮滑动状态。

Description

对于材料装卸车辆的滑动控制
技术领域
本发明涉及具有滑动控制的材料装卸车辆，特别是，涉及估计是否在被驱动车轮处出现不可接受的滑动的材料装卸车辆。
背景技术
包括供电设备的叉式自动装卸车是已知的，该供电设备包含操作员的隔间、电池盒和电动机隔间。电池盒中的电池向位于电动机隔间中并与“被驱动车轮”连接的牵引电动机供给电力。如果被驱动车轮在卡车的操作期间“滑动”，那么驱动效率降低并且出现被驱动车轮的过度磨损。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种车辆，该车辆包括：主体；与主体耦合的多个车轮；与主体相关联并与车轮中的至少一个耦合用于驱动一个车轮的牵引电动机；与牵引电动机耦合并向牵引电动机产生电动机驱动信号的控制装置；用于产生表示被驱动车轮的速度的速度信号的第一传感器；和用于感测主体的加速度并产生车辆加速度信号的另一传感器。控制装置从第一传感器速度信号确定被驱动车轮的测得的速度，通过使用车辆加速度信号计算车辆的速度并且比较被驱动车轮的测得的速度与车辆的计算的速度以确定车轮滑动状态。
控制装置可通过基于被驱动车轮的测得的速度和车辆的计算的速度的比较估计是否在被驱动车轮处出现不可接受的滑动来确定车轮滑动状态。
控制装置可在一个或更多个预定义周期中的每一个期间对车辆加速度信号进行采样以确定新的加速度信号值，并且通过将新的加速度信号值乘以周期来计算每个预定义周期的车辆线速度变化。
控制装置可将车辆的初始线速度定义为等于被驱动车轮的当前测得的速度，将第一车辆线速度变化添加到初始线速度以得到第一更新的车辆线速度，并然后将每个随后的线速度变化添加到先前更新的车辆线速度以得到新更新的车辆线速度。
当由牵引电动机向被驱动车轮施加正转矩时，控制装置可确定被驱动车轮的测得的线速度减去车辆的计算的线速度是否大于预定义值，并且如果是，那么断定被驱动车轮滑动是不可接受的。
当由牵引电动机向被驱动车轮施加负转矩时，控制装置可确定车辆的计算的线速度减去被驱动车轮的测得的线速度是否大于预定义值，并且如果是，那么断定被驱动车轮滑动是不可接受的。
预定义值可等于1英里/小时。
根据本发明的第二方面，提供一种车辆，该车辆包括：主体；与主体耦合的多个车轮；与主体相关并与车轮中的至少一个耦合用于驱动一个车轮的牵引电动机；与牵引电动机耦合并向牵引电动机产生电动机驱动信号的控制装置；用于产生表示被驱动车轮的速度的速度信号的第一传感器；和用于感测主体的加速度并产生车辆加速度信号的另一传感器。控制装置在满足一个或更多个车辆条件时设定定时器预先确定的周期并且在预先确定的周期期间从第一传感器速度信号确定被驱动车轮的测得的速度，通过使用车辆加速度信号计算车辆的速度并且比较被驱动车轮的测得的速度与车辆的计算的速度以确定车轮滑动状态。
控制装置可通过基于被驱动车轮的测得的速度和车辆的计算的速度的比较估计是否在被驱动车轮处出现不可接受的滑动来确定车轮滑动状态。
控制装置可在预先确定的周期期间在一个或更多个预定义的周期中的每一个期间对车辆加速度信号进行采样以确定新的加速度信号值，并且通过将新的加速度信号值乘以周期来计算每个预定义周期的车辆线速度变化。
控制装置可在预先确定的周期的开始将车辆的初始线速度定义为等于被驱动车轮的当前测得的速度，将第一车辆线速度变化添加到初始线速度以得到第一更新的车辆线速度，并然后将每个随后的线速度变化添加到先前更新的车辆线速度以得到新更新的车辆线速度。
一个或更多个车辆条件可包括由牵引电动机向被驱动车轮施加的转矩的大小小于预定义值。预定义转矩值可等于5Nm。车轮中的一个可包含可操纵轮。一个或更多个车辆条件还可包括可操纵轮的操纵角度小于预先确定的值。预先确定的可操纵轮角度值可以为20度。
附图说明
图1是根据本发明构建的车辆的透视图，其中主体的一部分被去除；
图2是图1所示的车辆的侧视图；
图3是图1所示的卡车的主体中的操作员的隔间的透视图；
图4是图1所示的车辆的控制装置形成部分的框图；
图5示出与沿叉子第一方向正加速的车辆对应的示例性数据曲线；
图6示出与沿叉子第一方向操作并被制动的车辆对应的示例性数据曲线；
图7示出由图1所示的车辆执行的步骤；
图8是根据本发明的第二实施例构建的控制装置的框图；以及
图9示出另外的示例性数据曲线。
具体实施方式
图1～3表示包括供电设备或主体15的乘驾式叉式自动装卸车或车辆10，其包含操作员的隔间20、电池盒30和电动机隔间40。参见图2，电池盒30中的电池35向位于电动机隔间40中并与位于主体15的左后角的可操纵/转向轮50(这里也称为“被驱动车轮”)连接的牵引电动机42供给电力。附装到牵引电动机42上的是用于向牵引电动机42的驱动轴施加制动转矩以实现电动机42和被驱动车轮50的制动的行车或摩擦制动器44。
制动器44可包括可变制动力电力制动器，该可变制动力电力制动器包含用于推动非磁力制动器支撑板(未示出)和相关的制动块(未示出)抵靠在转子(未示出)上的两组弹簧。可以向三个等级的制动力提供制松开制动器，并且，通过电磁元件控制制动力的等级。通过行车制动器44施加的制动转矩量可包含恒定的第一转矩量、比第一转矩量大的恒定的第二转矩量或比第一或第二转矩量大的恒定的第三转矩量。在美国专利第5057728号中描述了类似类型的摩擦制动器，在此加入其全部内容作为参考。这里还加入美国专利第5509509号的全部内容作为参考。参见图2和图4，用于感测牵引电动机42的转速和方向的滚柱轴承编码器42A(这里也称为“第一传感器”)被加入电动机42中。由编码器42A产生的速度信号表示被驱动车轮50的转速。脚轮55被安装在供电设备15的右后角上。一对外伸支架60支撑卡车10的前端。
安装到装卸车10的主体15的前面的桅杆组件70支撑护顶架75。在与桅杆组件70耦合的叉架机构85上承载一对叉子80。参见美国专利第5586620号和第5995001号，桅杆组件70可包含可相对于静止桅杆焊件移动的一个或更多个桅杆焊件，在此加入这些专利的全部内容作为参考。一个或更多个液压提升油缸(未示出)由控制手柄110操作以相对于静止桅杆焊件提升可移动的桅杆焊件和叉架机构85。参见图4，压力传感器94(这里也被称为“第二传感器”)与一个或更多个液压提升油缸耦合用于感测油缸内的流体压力。压力传感器94产生表示叉子80上的负载质量的信号。除了允许叉子80向桅杆组件70的前方延伸的到达机构92以外，叉架机构85可包含允许叉子80相对于桅杆组件70从一侧移动到另一侧的侧移机构(未示出)和包含位于叉子80和叉架85之间以允许叉子80相对于水平线倾斜的液压缸200的倾斜机构。
参见图3，在操作员的隔间20中安装用于控制卡车10的操纵的操纵舵柄100和用于控制卡车10的正向和反向以及行进速度、以及叉子高度、叉子长度和叉子倾斜和侧移的控制手柄110。
如图所示，位于操作员的隔间20内的还可以是被附装到供电设备15的右侧122的座椅组件120。座椅组件120包含靠背125、座位130和架子135。座椅组件120可垂直调整以使操作员感觉舒服。可以在座椅组件120上支撑用于随其移动的扶手140。
参见图3，在操作员的隔间20的地板上，有两个脚踏板150和155。左侧踏板150操作电开关150A以控制卡车10的制动，而右侧踏板155操作表示操作员的脚踩在其上面的开关155A。位于操作员的隔间内的还有三个附加的踏板：与踏板150对应并与开关160A耦合的踏板160；与踏板155对应并与开关165A耦合的踏板165；和作为与开关170A耦合的附加制动器踏板的踏板170。
为了使卡车10移动，操作员的一个脚必须踩压踏板150或踏板160；否则，卡车的制动器被完全应用。如果卡车10停止，那么为了使卡车10移动，操作员还必须踩压踏板155或踏板165。如果卡车10正在移动，那么从踏板155或踏板165挪开脚将导致卡车10滑行。由踏板155和165控制的开关155A和165A被称为“存在(presence)”或“缩减(cut back)”开关。踏板170是辅助制动器开关。每当操作员踩压踏板170，就立即应用卡车10的制动器。
操作员的控制台180向操作员提供关于电池电压的状态的信息，并且可提供包含关于叉子高度和叉子80上的负载的质量的指示的附加信息。
卡车10包含两种制动模式。在一般称为“反向制动”的第一模式中，沿与卡车10的当前行进方向相反的方向的控制手柄110的移动被识别为反向制动请求，并通过牵引电动机42的作用导致制动。在反向制动期间，虽然电动机42仍沿卡车移动的方向转动，但向牵引电动机42施加趋于沿与卡车10的移动方向相反的方向驱动电动机42的电力。在卡车10减速到零速度之前，电动机42用作动态制动器。最终，卡车10停下来并开始沿相反的方向移动，此时，反向制动作用停止。应当注意，这里定义的反向制动可利用再生制动的原理。在一般称为行车制动的第二模式中，操作员从踏板150或踏板160挪开他/她的脚，或者踩压踏板170。响应行车制动器请求，在行车制动器44和牵引电动机42之间分配制动力，其中，牵引电动机42的利用被最大化以减少行车制动器44的磨损。
图4的框图表示位于包含电动机控制器210和车辆控制器220的主体15内的控制装置200。电动机控制器210与牵引电动机42和第一传感器42A耦合。车辆控制器220与电动机控制器210、摩擦制动器44、第二传感器94、控制手柄110以及开关150A、155A、160A、165A和170A耦合。
如上所述，操作员可通过控制手柄110控制卡车10的正向和反向以及行进速度。以上还表明，操作员可通过控制手柄110产生反向制动命令。
当操作员期望命令卡车10沿正向即叉子第一方向移动时，操作员沿正向即远离操作员的方向按压控制手柄110，其中，控制手柄110的移动量与要向被驱动车轮50施加以增加卡车沿叉子第一方向的速度的正转矩量对应。如果操作员期望命令卡车10沿反向即沿供电设备第一方向移动，那么操作员沿反向即朝向操作员拉动控制手柄110，其中，控制手柄110的移动量与要向被驱动车轮50施加以增加卡车沿供电设备第一方向的速度(大小)的负转矩量对应。基于控制手柄110的移动的量和方向，控制手柄110向车辆控制器220产生方向和大小信号。
如果卡车10沿正向或叉子第一方向移动并且操作员期望通过反向制动操作即通过牵引电动机42的作用实现制动，那么控制手柄110朝向操作员沿反向移动，其中，控制手柄110的移动量与要向被驱动车轮50施加以制动卡车10的负转矩量对应。如果卡车10沿反向或供电设备第一方向移动并且操作员期望通过反向制动操作即通过牵引电动机42的作用实现制动，那么控制手柄110沿远离操作员的正方向移动，其中，控制手柄110的移动量与要向被驱动车轮50施加以制动卡车10的期望的正转矩对应。并且，基于控制手柄110的移动的量和方向，控制手柄110向车辆控制器220产生方向和大小信号。
如果卡车10正在移动并且操作员松开踏板150(如果正在使用踏板160，那么为踏板160)或者操作员踩压制动器踏板170，那么通过相应的开关150A、开关160A或开关170A向车辆控制器20产生制动信号。如上所述，车辆控制器220使牵引电动机42的利用最大化以实现动态制动从而使行车制动器44的利用最小化。参见美国专利第6236927号，在此加入其全部内容作为参考。
基于来自控制手柄110、开关150A、155A、160A、165A和170A、第二传感器94的信号和来自电动机控制器210的速度信号，车辆控制器220向电动机控制器210产生期望的牵引控制信号。响应从车辆控制器220接收牵引控制信号，电动机控制器210向牵引电动机42产生与要向被驱动车轮50施加的期望的正或负转矩对应的电动机驱动信号。向被驱动车轮50施加的正转矩意图在于沿叉子第一方向对卡车10作用力，以沿叉子第一方向增加卡车10的速度或者当沿供电设备第一方向移动时制动卡车10。向被驱动车轮50施加的负转矩意图在于沿供电设备第一方向对卡车10作用力以沿供电设备第一方向增加卡车10的速度或者当沿叉子第一方向移动时制动卡车10。
在示出的实施例中，由车辆控制器220产生的期望的牵引控制信号包含与要由牵引电动机42向被驱动车轮50施加的正或负的期望的转矩对应的期望的转矩控制信号。可以设想，由车辆控制器220产生的期望的牵引控制信号可包含期望的速度控制信号，其命令电动机控制器210向牵引电动机210产生电动机驱动信号以便以期望的速度驱动被驱动车轮50。
如上所述，当操作员期望命令卡车10沿正向即叉子第一方向移动时，操作员沿正向推动控制手柄110期望的量。并且，操作员必须已踩压踏板155或踏板165从而指示操作员正处于操作员的隔间20中，或者踩压踏板150或160以使行车制动失效。作为响应，车辆控制器220向电动机控制器210产生适当的牵引控制信号以向被驱动车轮产生期望的正转矩。以上还表明，当操作员期望命令卡车10沿反向即沿供电设备第一方向移动时，操作员沿反向拉动控制手柄110期望的量。并且，操作员必须已踩压踏板155或踏板165从而表示操作员正处于操作员的隔间20中并且踩压踏板150或160以使制动失效。作为响应，车辆控制器220向电动机控制器210产生与对于被驱动车轮50的期望的负转矩对应的适当的牵引控制信号。
如果卡车10沿正向或反向移动并且操作员期望通过反向制动操作即通过牵引电动机42的作用实现制动，那么控制手柄110沿与车辆行进方向相反的方向移动与要向被驱动车轮50施加的期望的制动转矩对应的量以制动卡车10。作为响应，车辆控制器220向电动机控制器210产生与为了实现反向制动所施加的期望的制动转矩对应的适当的牵引控制信号。
如果卡车10正在移动并且操作员松开踏板150或踏板160或者操作员踩压制动器踏板170，那么通过开关150A、开关160A和开关170A中的相应的一个向车辆控制器220产生相应的行车制动信号。作为响应，车辆控制器220确定制动卡车10所需要的总制动转矩，从总制动转矩减去牵引电动机42的最大制动转矩容量以确定要由行车制动器44施加的制动转矩的最小量。要由行车制动器44施加的制动转矩选自上述的第一、第二和第三转矩量中的一个，其中，选择的转矩量大于等于当从制动卡车10所需要的总制动转矩减去牵引电动机42的最大制动转矩容量时确定的行车制动器制动转矩量。车辆控制器220然后向行车制动器44产生指示行车制动器44施加选择的机械制动转矩等级的适当的控制信号，以进一步向电动机控制器210产生适当的牵引控制信号从而通过牵引电动机42产生牵引电动机制动转矩，该牵引电动机制动转矩等于制动卡车10所需要的总制动转矩减去行车制动器44的选择的制动转矩。
可能在被驱动车轮50和支承面即地板之间出现滑动或相对运动。“百分比(slip)滑动”可被定义为被驱动车轮50的圆周速度SPER与卡车的速度(地速)SG之间的差值与卡车的速度(地速)SG的比率。
％Slip＝(SPER-SG)/SG
可以认为，硬表面上的轮胎的最大牵引力通常达到约15％～20％滑动。
根据本发明，车辆控制器220计算被驱动车轮50的实际线加速度，参见图7中的步骤310，计算整个卡车10的理论线加速度，参见图7中的步骤320，将被驱动车轮50的计算的加速度与卡车10的计算的加速度相比较，参见图7中的步骤330。基于该比较，确定是否在被驱动车轮50和支承面之间出现不可接受的滑动。增加被驱动车轮50的速度的沿叉子第一方向的被驱动车轮50的加速度被视为正加速度；增加被驱动车轮50的速度的沿供电设备第一方向的被驱动车轮50的加速度被视为负加速度；当卡车10沿叉子第一方向移动时降低被驱动车轮50的速度的被驱动车轮50的加速度被视为负加速度；以及当卡车10沿供电设备第一方向移动时降低被驱动车轮50的速度的被驱动车轮50的加速度被视为正加速度。增加卡车10的速度的沿叉子第一方向的卡车10的加速度被视为正加速度；增加卡车10的速度的沿供电设备第一方向的卡车10的加速度被视为负加速度；当卡车10沿叉子第一方向移动时降低卡车10的速度的卡车10的加速度被视为负加速度；以及当卡车10沿供电设备第一方向移动时降低卡车10的速度的卡车10的加速度被视为正加速度。
由于在示出的实施例中估计或计算整个卡车的加速度，因此不需要用于测量整个卡车速度即地速或整个卡车加速度的单独的传感器，这提供节省成本的益处。
通过使用由编码器42A产生的速度信号的随时间的变化即ΔV/Δt计算被驱动车轮50的加速度，参见图7中的步骤302和310。在图5和图6中示出示例性的速度信号SS。在示出的实施例中，由编码器42A向电动机控制器210产生速度信号，该电动机控制器210又向车辆控制器220产生相应的速度信号。可以设想，可以直接由编码器42A向车辆控制器220提供速度信号。
在示出的实施例中，车辆控制器220每预定义周期或“片刻时间(tick)”对速度信号采样。这些采样被级联到车辆控制器220中的存储器中，直到全部预先确定的数量的采样被存储在存储器中。因此，对于全部预先确定的数量的这些采样，在存储器中存储代表预定义周期间隔中的被驱动车轮速度的采样。如果预先确定的数量的存储单元满了，那么最早的采样被新的速度信号采样代替。通过使用常规的直线回归方程从存储在存储器中的采样来计算所计算的被驱动车轮的加速度，以建立存储在存储器中的被驱动车轮速度的采样对于时间绘制出的最小二乘方拟合。因此，实现被驱动车轮速度对于时间的线性拟合。通过计算由直线回归产生的线的斜率即ΔV/Δt来计算包括正或负加速度的被驱动车轮加速度。在图5和图6中示出被驱动车轮加速度的示例性的曲线PWA。
从以下的信息计算卡车10的加速度：由牵引电动机42向被驱动车轮50施加的转矩、卡车10的质量、叉子80上的任何负载的质量、卡车滚动阻力和由摩擦制动器44施加的制动转矩，参见图7中的步骤304和320。如上所述，由车辆控制器220产生的牵引控制信号可限定要由牵引电动机42向被驱动车轮50施加的期望的转矩。当估计卡车10的加速度时，车辆控制器220可使用限定期望的转矩的牵引控制信号。根据本发明的另一实施例，电动机控制器210可估计由牵引电动机42向被驱动车轮50施加的转矩，并且向车辆控制器220产生相应的估计的转矩信号。当计算卡车10的加速度时，车辆控制器220可使用来自电动机控制器210的估计的转矩信号以确定由牵引电动机42施加的转矩。还可以设想，可通过传感器(未示出)测量由牵引电动机42施加的转矩，其中，当计算卡车10的加速度时可由传感器向车辆控制器220提供与测得的转矩对应的信号，以供车辆控制器220使用。
卡车10的质量是存储在车辆控制器220中的存储器中的固定值。车辆滚动阻力与空气阻力、轮胎变形以及轴承和齿轮阻力对应。在示出的实施例中，车辆滚动阻力被车辆控制器220计算为等于叉子负载质量和卡车10的质量的和的2％。车辆控制器220可从由压力传感器94产生的信号读出的读数确定叉子80上的任何负载的质量。车辆控制器220获知由行车制动器44向牵引电动机驱动轴并由此向被驱动车轮50施加的转矩量，其中，施加的转矩等于零转矩(行车制动不被命令)或第一、第二和第三恒定行车制动转矩量(当行车制动被命令时)中的一个。
如上所述，从以下的信息计算整个卡车10的加速度：由牵引电动机42向被驱动车轮50施加的转矩、卡车10的质量、叉子80上的任何负载的质量、卡车滚动阻力和由摩擦制动器44施加的制动转矩，参见图7中的步骤304和320。具体而言，车辆控制器220基于由牵引电动机42向被驱动车轮50施加的正(沿叉子第一方向施加力)或负(沿供电设备第一方向施加力)的转矩、卡车滚动阻力(当卡车10沿叉子第一方向移动时为负，并且当卡车10沿供电设备第一方向移动时为正)和由摩擦制动器44施加的制动转矩(当卡车10沿供电设备第一方向移动时为正，并且当卡车10沿叉子第一方向移动时为负)确定作用于卡车10上的合力，包括合力是正还是负，参见图7中的步骤304和320。在示出的实施例中，车辆控制器220确定每预定义周期的合力。合力的值被级联到车辆控制器220中的存储器中，直到预先确定的数量的值被存储在存储器中。如果预先确定的数量的存储单元满了，那么最早的合力值被新的合力值代替。每预定义周期，车辆控制器220根据存储在存储器中的预先确定的数量的值确定平均合力，将平均合力除以卡车质量和叉子负载质量的和，并且确定整个卡车10的计算的加速度，包括卡车加速度是为正或为负：
加速度＝力/质量。
计算的卡车10的加速度可能由于滑动与被驱动车轮50的计算的加速度不同。在图5和图6中表示计算的卡车加速度的示例性曲线PTA。
在使用第一滑动估计过程时，车辆控制器220不计算百分比滑动值。作为替代，车辆控制器220使用如下设置的值(1)和(2)，以比较计算的被驱动车轮加速度和计算的整个卡车加速度，以确定是否在被驱动车轮50处出现不可接受的滑动。具体而言，如果满足以下的条件I和II，那么车辆控制器220确定在被驱动车轮50处存在不可接受的滑动：条件I)被驱动车轮50的计算的加速度大小(即，绝对值)大于值(1)或(2)中的任一个；并且，条件II)基于计算结果，被驱动车轮50和卡车10均被正加速或者被驱动车轮50和卡车10均被负加速。如果被驱动车轮具有计算的正加速度而卡车具有计算的负加速度或者被驱动车轮具有计算的负加速度而卡车具有计算的正加速度，那么不满足条件II。从以下计算值(1)和(2)：
((卡车的估计的加速度大小)×A)+B＝值(1)
(卡车的估计加速度大小)+C＝值(2)
这里，A、B和C是常数。
在图5和图6所示的例子中，A＝1.25，B＝1并且C＝2。常数A、B和C可被定义，使得当被驱动车轮50的计算的加速度大小大于值(1)或值(2)中的至少一个时，百分比滑动是不可接受的，即，大于约20％滑动。
如果不满足条件I或条件II中的任一个或者不满足条件I和条件II两者，那么车辆控制器确定滑动是可接受的或者没有出现滑动。
在图5和图6中，提供以下的示例性数据曲线：由编码器42A产生的速度信号SS的曲线；计算的被驱动车轮加速度的曲线PWA；计算的卡车加速度的曲线PTA；和牵引电动机转矩的曲线TTM。在图5中给出的数据曲线与沿叉子第一方向被正加速(被施加正转矩)以增加其速度的卡车10对应。在图6中给出的数据曲线与沿叉子第一方向被驱动并通过反向制动操作被制动(被施加负转矩)的卡车10对应。
在图5和图6中还提供滑动-时间曲线PSC。当滑动等于1时，被驱动车轮50的计算的加速度大小大于值(1)或值(2)中的至少一个并且满足以上给出的条件II。由此，被驱动车轮50处的滑动被假定为不可接受。如果车辆控制器220确定滑动是不可接受的，那么它减小对于电动机控制器210的期望的牵引控制信号的值，以减小由牵引电动机42向被驱动车轮50施加的转矩(大小)。在图5和图6中，转矩(大小)在点300处开始减小。
在示出的实施例中，车辆控制器220以预定义速度减小期望的牵引控制信号的大小，直到一个被驱动车轮50的计算的加速度的大小不再增加，参见图5中的点310A。具体而言，每个预定义周期通过将前一牵引控制信号值乘以0.9来减小牵引控制信号大小。牵引控制信号以这种方式减小，直到一个被驱动车轮50的计算的加速度的大小不再增加。在车辆控制器220确定被驱动车轮50的计算的加速度的大小不再增加之后，车辆控制器220使期望的牵引控制信号保持处于恒定值。该恒定值被保持，直到确定滑动是可接受的。
如上所述，车辆控制器220假定，如果不满足条件I、不满足条件II或不满足条件I和II两者，则滑动是可接受的或者没有出现滑动。如果车辆控制器220确定没有在被驱动车轮50处出现不可接受的滑动即滑动是可接受的或没有出现滑动，那么车辆控制器220增加期望的牵引控制信号的大小，参见图5和图6中的点320A，在这些点处，由牵引电动机42产生的转矩的大小开始增加。在示出的实施例中，对于所有预先确定的数量的时间间隔的每预定义周期，转矩在正加速期间的大小增加0.5Nm。在预先确定的数量的时间间隔之后，转矩的大小以正常的速度增加。并且，在示出的实施例中，对于所有预先确定的数量的时间间隔的每预定义周期，转矩在制动期间的大小增加0.5Nm。在预先确定的数量的时间间隔之后，转矩的大小以正常的速度增加。
虽然本发明在示出的实施例中被描述为乘驾式叉式自动装卸车或车辆的形成部分，但是，可以设想，本发明可被加入包含用于驱动车辆的车轮的牵引电动机和产生表示被驱动车轮的速度的信号的速度传感器的任何车辆中。例如，根据本发明，任何材料装卸车辆可包含牵引电动机、用于产生表示被驱动车轮的速度的速度信号的速度传感器和用于通过使用速度信号随时间的变化来计算被驱动车轮的加速度并通过使用由车辆的质量和牵引电动机施加的转矩来计算车辆的加速度的控制装置。控制装置可进一步基于车轮的计算的加速度和车辆的计算的加速度的比较估计是否在被驱动车轮处出现不可接受的滑动。可还设想，本发明可被加入诸如坐驾平衡叉式自动装卸车的材料装卸车辆中，其中，通过能够被踩压以激活制动的踏板来控制制动，通过加速器踏板激活增加车辆速度的车辆加速度，并且，通过机罩面板上的摇杆或拨动开关或转向柱上的杆形件控制反向制动。
还可设想，根据本发明构建的车辆可包含两个或更多个牵引电动机。例如，车辆可包含用于驱动第一车轮的第一牵引电动机、用于产生表示第一被驱动车轮的速度的第一速度信号的第一速度传感器、用于驱动第二车轮的第二牵引电动机、用于产生表示第二被驱动车轮的速度的第二速度信号的第二速度传感器、和用于通过使用第一和第二速度信号随时间的变化来计算第一和第二被驱动车轮中的每一个的加速度并通过使用作用于车辆上的力(诸如由第一和第二牵引电动机施加的转矩)和车辆的质量来计算车辆的加速度的控制装置。控制装置还可基于第一车轮的计算的加速度和车辆的计算的加速度的比较估计是否在第一被驱动车轮处出现不可接受的滑动，并且，还基于第二被驱动车轮的计算的加速度和车辆的计算的加速度的比较估计是否在第二被驱动车轮处出现不可接受的滑动。在本实施例中，可能在第一和第二被驱动车轮中的一个上出现滑动而在第一和第二被驱动车轮中的另一个上不出现滑动。
还可设想，一旦控制装置确定在被驱动车轮处出现不可接受的滑动，那么控制装置可施加并控制制动器(诸如与被驱动车轮相关的液压或电气控制的制动器)的转矩，以减少滑动。并且，可单独地或与减小向驱动被驱动车轮的相应的牵引电动机的牵引控制信号的值同时地应用制动器。当应用制动器时，可将其脉冲化以减少滑动。
现在参照图8，示出根据本发明的第二实施例配置的控制装置300，这里，与图4实施例中的元件相当的图8实施例中的元件由相同的附图标记表示。在本实施例中，车辆控制器1320可通过比较被驱动车轮60的测得的线速度与整个卡车10或主体15计算的线速度利用第二滑动估计过程确定是否在被驱动车轮50和支撑表面之间存在不可接受的滑动。如后面进一步讨论的那样，可以单独地或结合上述的第一滑动估计过程使用该第二滑动估计过程。
由编码器42A向电动机控制器210产生速度信号(大小和方向)，该电动机控制器210又向车辆控制器1320产生相应的速度信号(大小和方向)。可以设想，可以直接由编码器42A向车辆控制器1320提供速度信号。通过对速度信号采样，车辆控制器1320获知被驱动车轮50的实际/测得的线速度。
当满足表示被驱动车轮50不可能滑动的某些卡车条件时，诸如当牵引电动机转矩的大小低于例如为5Nm的预定义值并且参见图7由与可操纵轮50相关的操纵传感器50A感测的可操纵轮50的操纵角度小于例如20度的预定义角度时，车辆控制器1320可开始定时器以启动第二滑动估计过程。如果满足这些条件，那么车辆控制器1320可设定定时器例如四秒的预先确定的周期，并且在该周期期间开始第二滑动估计过程。该周期可延长，或者定时器可如后面描述的那样被复位。定时器可被用于提高第二滑动估计过程的精度。
在预先确定的周期开始时，车辆控制器1320假定整个卡车10的线速度等于被驱动车轮50的线速度。由此，在预先确定的周期开始时，整个卡车10的初始线速度被设定为等于此时的被驱动车轮线速度。对于每个预定义周期或预先确定的周期中的剩余部分期间的“片刻时间”，车辆控制器1320估计车辆线速度的变化，并且将该车辆线速度变化添加到车辆线速度(初始线速度或在先前片刻时间期间更新的线速度)，以确定更新的车辆线速度。
参照图8，加速计330被设置为车辆控制器1320的一部分，并且感测整个车辆10的线加速度(大小和方向)。加速计330产生表示整个车辆10的感测的线加速度的车辆加速度信号(大小和方向)。在示出的实施例中，车辆控制器1320在每预定义周期或“片刻时间”上对加速度信号(单位可等于ft/s2)采样。每个预定义周期或片刻时间可包含.016秒或任何其它的周期。车辆控制器1320将每个新加速度信号值乘以片刻周期即.016秒，以得到在该周期或片刻时间期间出现的车辆线速度变化(大小和方向)。第一车辆线速度变化被加到初始车辆线速度，以得到第一更新的车辆线速度，并然后将每个随后的线速度变化添加到先前更新的车辆线速度以得到新更新的车辆线速度。
当卡车10沿叉子第一方向移动时，它具有正速度，并且当卡车10沿供电设备第一方向移动时，它具有负速度。当被驱动车轮50沿叉子第一方向转动时，它具有正线速度，并且当被驱动车轮50沿供电设备第一方向转动时，它具有负线速度。
如上所述，通过牵引电动机42向被驱动车轮50施加的正转矩要沿叉子第一方向在卡车10上施加力，以沿叉子第一方向增加卡车10的速度或者在沿供电设备第一方向移动时制动卡车10。通过牵引电动机42向被驱动车轮50施加的负转矩要沿供电设备第一方向在卡车10上施加力，以沿供电设备第一方向增加卡车10的速度或者在沿叉子第一方向移动时制动卡车10。
当实现第二滑动估计过程时，车辆控制器1320不计算百分比滑动值。事实上，车辆控制器1320将初始或更新的整个车辆线速度与被驱动车轮线速度相比较，以基于该比较确定被驱动车轮滑动是否是不可接受的。具体而言，如果：
1)通过牵引电动机42向被驱动车轮50施加正转矩，并且，
2)被驱动车轮50的测得的线速度(英里/小时)-车辆10的计算的线速度(英里/小时)＞预定义值，例如，1(英里/小时)，其中，该速度的差值被定义为第一Δ滑动速度，
那么被驱动车轮滑动被假定为是不可接受的。
作为替代方案，如果：
1)通过牵引电动机42向被驱动车轮50施加负转矩，并且，
2)车辆10的计算的线速度(英里/小时)-被驱动车轮50的测得的线速度(英里/小时)＞预定义值，例如，1(英里/小时)，其中，该速度的差值被定义为第二Δ滑动速度，
那么被驱动车轮滑动被假定为是不可接受的。
在图9中，提供以下的示例性数据曲线：牵引电动机转矩T的曲线；测得的被驱动车轮速度VDW的曲线；估计的整个车辆线速度VV的曲线；由第一滑动估计过程确定的、与被驱动车轮滑动对应的滑动-时间的第一曲线S1；和由第二滑动估计过程确定的、与被驱动车轮滑动对应的滑动-时间的第二曲线S2。
在图9的例子中，在直到约5.8秒之前，滑动是可接受的。在约5.8秒处，转矩为负并且车辆10的计算的线速度(英里/小时)减去被驱动车轮50的测得的线速度(英里/小时)大于1(英里/小时)。由此，如约5.8秒处的具有值“1”的曲线S2所示，滑动被假定为是不可接受的并在刚刚超过6.0秒之前保持不可接受。由于曲线S2在6.6秒处重新具有值“1”，因此，滑动在约6.6秒处也被车辆控制器1320确定为是不可接受的。
车辆控制器1320可同时进行或实现第一滑动估计过程和第二滑动估计过程两者。在图9的例子中，通过第一滑动估计过程和第二滑动估计过程两者确定滑动在约5.8秒和约6.6秒处是不可接受的。但是，只有第一滑动估计过程确定滑动在约7.7秒处是不可接受的。
如上所述，如果满足某些条件，那么车辆控制器1320可开始定时器例如为四秒的预先确定的周期，并且在该周期期间执行第二滑动估计过程。在控制器1320在示出的实施例中启动定时器之前应被满足的上述两个条件包括电动机转矩大小低于例如为5Nm的预定义值，并且可操纵轮50的操纵角度小于例如20度的预定义角度。可要求满足的第三条件是，第一滑动估计过程和第二滑动估计过程同时产生滑动值“0”，即，当前通过两个过程发现滑动是可接受的。
同样，如上所述，定时器周期可延长。例如，如果在当前定时器周期期间车辆10的计算的线速度(英里/小时)和被驱动车轮50的测得的线速度(英里/小时)之间的差的绝对值＜0.25(英里/小时)并且第一滑动估计过程和第二滑动估计过程当前产生滑动值“0”，即，当前通过两个过程发现滑动是可接受的，那么定时器周期可被设定为等于2秒长或当前定时器周期的剩余时间。
如果对于多于例如为0.64秒的预定义时间量第二滑动估计过程产生滑动值“1”，即滑动在当前被确定为不可接受，那么可以停止定时器。可以认为，当卡车10在斜坡上操作时，可能对于这种延长的周期出现滑动，但是被驱动车轮50实际上没有滑动。当出现这种情况时，通过车辆控制器1320设定“斜坡标记”为“真实”表示车辆10可在斜坡上操作。响应计算的被驱动车轮加速度(在第一滑动估计过程期间确定)和计算的整个卡车加速度(也在第一滑动估计过程期间确定)之间的差值的大小小于预定义值从而表示卡车10不再处于大于等于例如1.2％的预先确定的斜坡的斜坡上，车辆控制器1320将斜坡标记复位为“错误”。例如，在示出的实施例中，车辆控制器1320在0.64秒的周期上连续利用计算的被驱动车轮加速度和计算的整个卡车加速度之间的差的大小。当平均差小于.38ft/s2从而表示卡车10在具有小于1.2％的斜坡的表面上操作上时，斜坡标记被复位为“错误”。
如果满足以下的条件，那么即使定时器当前正在运行，车辆控制器1320也可在车辆10的操作期间的任何时间处将定时器复位并重新开始第二滑动估计过程：电动机转矩大小低于例如为5Nm的预定义值，可操纵轮50的操纵角度小于例如20度的预定义角度，斜坡标记被设定为“错误”并且第一滑动估计过程和第二滑动估计过程当前均产生滑动值“0”，即，当前发现滑动是可接受的。如果定时器没有操作，那么第二滑动估计过程将滑动定义为等于“0”。
当满足以下条件中的一个或更多个时，车辆控制器1320将通过牵引控制信号减小牵引电动机转矩。
1.如果牵引电动机转矩方向和测得的被驱动车轮速度方向不相同，例如，牵引电动机转矩为正并且被驱动车轮速度为负从而表示卡车速度的大小在减小，那么，如果满足以下条件中的任一个，则车辆控制器1320将减小牵引电动机转矩：
a.第一滑动估计过程产生滑动值“1”，计算的整个卡车加速度(在第一滑动估计过程期间确定)的大小增加，并且测得的被驱动车轮速度的绝对值小于2英里/小时或者用于第二滑动估计过程的定时器不运行，或者，
b.第二滑动估计过程产生滑动值“1”，并且第一或第二Δ滑动速度大于2英里/小时。
2.如果牵引电动机转矩方向和测得的被驱动车轮速度方向相同从而表示卡车速度的大小增加，那么，如果满足以下条件中的任一个，则车辆控制器1320将减小牵引电动机转矩：
a.第一滑动估计过程产生滑动值“1”，并且计算的整个卡车加速度(在第一滑动估计过程期间确定)的大小增加，或者，
b.第二滑动估计过程产生滑动值“1”，并且第一或第二Δ滑动速度大于1英里/小时。
当牵引控制信号大小减小时，通过将前一牵引控制信号值乘以0.9，它对于每预定义周期减小。牵引控制信号以这种方式减小，直到均不满足以上的条件1a、1b、2a和2b。如果均不满足以上的条件1a、1b、2a和2b(即，牵引电动机转矩的大小不减小)并且第一滑动估计过程或第二滑动估计过程产生滑动值“1”，那么车辆控制器1320将期望的牵引控制信号限制到其当前值，直到第一滑动估计过程和第二滑动估计过程产生滑动值“0”。
在某些情况下，诸如当被驱动车轮50遇到油斑时，如由大于2英里/小时的第一或第二Δ滑动速度表示的那样，被驱动车轮速度的变化可非常迅速。在这种情况下，车辆控制器1320可立即将由牵引电动机42向被驱动车轮50产生的转矩减小到非常小的值或零达到例如45秒的预定义最大周期。
进一步设想根据本发明构建的车辆可包含两个或更多个牵引电动机。例如，车辆可包含用于驱动第一车轮的第一牵引电动机、用于产生表示第一被驱动车轮的速度的第一速度信号的第一速度传感器、用于驱动第二车轮的第二牵引电动机、用于产生表示第二被驱动车轮的速度的第二速度信号的第二速度传感器和用于感测车辆的加速度并产生相应的车辆加速度信号的传感器。车辆控制器可单独地通过使用相应的第一滑动估计过程和第二滑动估计过程控制每个第一被驱动车轮和第二被驱动车轮。
虽然示出和描述了本发明的特定的实施例，但是，对于本领域技术人员来说，可以在不背离本发明的精神和范围的条件下提出各种其它的变化和修改。因此，要在所附的权利要求中覆盖本发明的范围内的所有这些变化和修改。

Claims (17)

1.一种车辆，包括：
主体；
与所述主体耦合的多个车轮；
与所述主体相关联并与所述多个车轮中的至少一个被驱动车轮耦合用于驱动所述被驱动车轮的牵引电动机；
与所述牵引电动机耦合并向所述牵引电动机产生电动机驱动信号的控制装置；
用于产生表示所述被驱动车轮的速度的速度信号的第一传感器；
用于感测所述主体的加速度并产生车辆加速度信号的另一传感器；和
所述控制装置从所述第一传感器的信号确定所述被驱动车轮的测得的速度，通过使用所述车辆加速度信号和所述被驱动车轮的测得的速度计算所述车辆的速度，并且比较所述被驱动车轮的所述测得的速度与所述车辆的所述计算的速度以确定车轮滑动状态，
其中，所述控制装置在一个或更多个预定义周期中的每一个期间对所述车辆加速度信号进行采样以确定新的加速度信号值，并且通过将所述新的加速度信号值乘以所述周期来计算每个预定义周期的车辆线速度变化，且
其中，所述控制装置将所述车辆的初始线速度定义为等于所述被驱动车轮的当前测得的速度，将第一车辆线速度变化添加到所述初始线速度以得到第一更新的车辆线速度，并然后将每个随后的线速度变化添加到先前更新的车辆线速度以得到新更新的车辆线速度。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制装置通过基于所述被驱动车轮的所述测得的速度和所述车辆的所述计算的速度的比较估计是否在所述被驱动车轮处出现不可接受的滑动来确定所述车轮滑动状态。
3.如权利要求1或2所述的车辆，其中，当由所述牵引电动机向所述被驱动车轮施加正转矩时，所述控制装置确定所述被驱动车轮的测得的线速度减去所述车辆的计算的线速度是否大于预定义值，并且如果是，那么断定被驱动车轮滑动是不可接受的。
4.如权利要求3所述的车辆，其中，当由所述牵引电动机向所述被驱动车轮施加负转矩时，所述控制装置确定所述车辆的计算的线速度减去所述被驱动车轮的测得的线速度是否大于预定义值，并且如果是，那么断定被驱动车轮滑动是不可接受的。
5.如权利要求4所述的车辆，其中，所述预定义值等于1英里／小时。
6.一种车辆，包括：
主体；
与所述主体耦合的多个车轮；
与所述主体相关联并与所述多个车轮中的至少一个被驱动车轮耦合用于驱动所述被驱动车轮的牵引电动机；
与所述牵引电动机耦合并向所述牵引电动机产生电动机驱动信号的控制装置；
用于产生表示所述被驱动车轮的速度的速度信号的第一传感器；
用于感测所述主体的加速度并产生车辆加速度信号的另一传感器；和
所述控制装置在满足一个或更多个车辆条件时设定定时器预先确定的周期并且在所述预先确定的周期期间从所述第一传感器的信号确定所述被驱动车轮的测得的速度，通过使用所述车辆加速度信号计算所述车辆的速度并且比较所述被驱动车轮的所述测得的速度与所述车辆的所述计算的速度以确定车轮滑动状态。
7.如权利要求6所述的车辆，其中，所述控制装置通过基于所述被驱动车轮的所述测得的速度和所述车辆的所述计算的速度的比较估计是否在所述被驱动车轮处出现不可接受的滑动来确定所述车轮滑动状态。
8.如权利要求7所述的车辆，其中，所述控制装置在所述预先确定的周期期间在一个或更多个预定义周期中的每一个期间对所述车辆加速度信号进行采样以确定新的加速度信号值，并且通过将所述新的加速度信号值乘以所述周期来计算每个预定义周期的车辆线速度变化。
9.如权利要求8所述的车辆，其中，所述控制装置在所述预先确定的周期的开始将所述车辆的初始线速度定义为等于所述被驱动车轮的当前测得的速度，将第一车辆线速度变化添加到所述初始线速度以得到第一更新的车辆线速度，并然后将每个随后的线速度变化添加到先前更新的车辆线速度以得到新更新的车辆线速度。
10.如权利要求7或9所述的车辆，其中，当由所述牵引电动机向所述被驱动车轮施加正转矩时，所述控制装置确定所述被驱动车轮的测得的线速度减去所述车辆的计算的线速度是否大于预定义值，并且如果是，那么断定被驱动车轮滑动是不可接受的。
11.如权利要求10所述的车辆，其中，当由所述牵引电动机向所述被驱动车轮施加负转矩时，所述控制装置确定所述车辆的计算的线速度减去所述被驱动车轮的测得的线速度是否大于预定义值，并且如果是，那么断定被驱动车轮滑动是不可接受的。
12.如权利要求10所述的车辆，其中，所述预定义值等于1英里／小时。
13.如权利要求11所述的车辆，其中，所述预定义值等于1英里／小时。
14.如权利要求6所述的车辆，其中，所述一个或更多个车辆条件包括由所述牵引电动机向所述被驱动车轮施加的转矩的大小小于预定义值。
15.如权利要求14所述的车辆，其中，所述预定义转矩值等于5Nm。
16.如权利要求15所述的车辆，其中，所述车轮中的一个包含可操纵轮并且所述一个或更多个车辆条件还包括所述可操纵轮的操纵角度小于预先确定的值。
17.如权利要求16所述的车辆，其中，所述预先确定的可操纵轮角度值为20度。
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