CN102691790B - 一种履带式工程机械及其自动变速控制方法、控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种履带式工程机械自动变速控制方法，其换挡控制方法包括：获取相关参数信号：当前挡位、当前理论车速V_T和实际车速V_车速；根据理论车速V_T和实际车速V_车速确定当前滑转率δ；根据预设的挡位与调挡滑转率的第一关系表查询当前挡位下的调挡滑转率区间；以当前滑转率位于所述调挡滑转率区间之外为条件，获得当前挡位待调整的判断结果，并输出调整挡位的控制信号。应用该方法能够可靠实现自动变速，在有效改善履带式工程车辆的自动换挡性能的基础上，可显著提高传动效率和生产率，减轻驾驶员的劳动强度。在此基础上，本发明还提供一种自动变速控制装置及具有该控制装置的履带式工程机械。

Description

一种履带式工程机械及其自动变速控制方法、控制装置

技术领域

本发明涉及工程机械自动变速技术，具体涉及一种履带式工程机械及其自动变速控制方法、控制装置。

背景技术

众所周知，工程机械的作业工况与条件极其恶劣，现有工程机械的传动系统大多增加液力变矩器进行液力机械传动，即，在发动机与机械变速器之间串接一个液力变矩器，以提高工程机械对剧烈变化的外载荷的适应能力。这种液力机械传动装置具备液力传动和机械传动的诸多优点，例如起步平稳、加速迅速等；同时，通过液体传递动力，可降低传动系统的动载荷和振动，延长传动系统的使用寿命，提高车辆行驶安全性和通过性。

实践表明，匹配合理即可避免机械传动重载下发动机的“熄火”问题，又可提高克服低速重载的能力。然而，即使发动机不熄火，也不允许长期在低效区工作；如果在“失速”工况下工作一分钟，液力传动的工作介质将机械能全部转化为热能，从而导致“过热”现象出现。同样，在高速轻载下，如不及时换入高挡工作，液力损失将使得传动效率降低而造成能量的损耗；现有技术中，工程机械尤其是履带式工程机械，主要依靠驾驶员的经验操作来保证液力传动在高效区工作，受作业条件复杂、作业环境恶劣等因素的限制，上述操作对于驾驶员技术水平的要求较高。

显然，为了兼顾液力机械传动装置的工作性能及驾驶员的工作强度，将自动换挡技术应用于履带式工程机械由为重要。现有技术中，以轮式装载机为代表的工程机械自动换挡技术主要是借鉴汽车的换挡控制方法来实现的，通常都是选择车速、油门或者发动机转速作为换挡参数。然而，履带式工程机械的作业工况与汽车底盘工程机械明显不同，上述自动控制控制方法无法可靠适用于履带式工程机械。

有鉴于此，亟待针对履带式工程机械提出适用的自动变速控制方法，在有效降低驾驶员工作强度的基础上，能够确保液力传动可靠地工作在高效区，进而提高传动效率和车辆的作业生产率。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种履带式工程机械自动变速控制方法，应用该方法能够可靠实现自动变速，从而在有效改善履带式工程车辆的自动换挡性能的基础上，可进一步显著提高现有履带式工程机械的传动效率和生产率，减轻驾驶员的劳动强度。在此基础上，本发明还提供一种自动变速控制装置及具有该控制装置的履带式工程机械。

本发明提供的履带式工程机械自动变速控制方法，所述自动变速控制方法包括换挡控制方法，所述换挡控制方法包括：

获取相关参数信号：当前挡位、当前理论车速V_T和实际车速V_车速；

根据理论车速V_T和实际车速V_车速确定当前滑转率δ；

根据预设的挡位与调挡滑转率的第一关系表查询当前挡位下的调挡滑转率区间；

以所述当前滑转率位于所述调挡滑转率区间之外为条件，获得当前挡位待调整的判断结果；

当所述判断结果表征当前挡位待调整时，输出调整挡位的控制信号。

优选地，所述理论车速V_T根据下式确定：

V_T＝2πr_半径V_转速；式中，r_半径为驱动轮半径，V_转速为驱动轮转速。

优选地，所述调整挡位的控制信号配置成：

升挡控制信号，以所述当前滑转率δ低于所述调挡滑转率区间的升挡值δ_升挡为条件，输出所述升挡控制信号；

降挡控制信号，以所述当前滑转率δ高于所述调挡滑转率区间的降挡值δ_降挡为条件，输出所述降挡控制信号。

优选地，输出升挡或降挡控制信号之前，以间隔第一时间长度为频率复数次获得当前挡位待调整的判断结果，并以复数次判断结果一致为条件输出调整挡位的控制信号。

优选地，所述预设的第一关系表具有第一子关系表，所述第一子关系表具体为所述升挡值δ_升挡和降挡值δ_降挡与挡位和工况的关系表，并根据所述第一子关系表查询当前挡位和工况下的调挡滑转率区间的升挡值δ_升挡和降挡值δ_降挡。

优选地，获得当前挡位待调整的判断结果之前，以处于制动状态为条件输出降挡控制信号，以当前挡位为空挡为条件输出保持当前挡位的控制信号。

优选地，所述自动变速控制方法还包括控制液力变矩器的传动模式转换控制方法，所述传动模式转换控制方法包括：

根据预设的挡位与闭解锁滑转率的第二关系表查询当前挡位下的闭解锁滑转率区间；

以所述当前滑转率位于所述闭解锁滑转率区间之外为条件，获得当前传动模式待转换的判断结果；

当所述判断结果表征当前传动模式待转换时，输出转换传动模式的控制信号。

优选地，所述转换传动模式的控制信号配置成：

闭锁液力变矩器控制信号，以当前传动模式为液力传动模式且所述当前滑转率δ低于所述闭解锁滑转率区间的闭锁值δ_闭锁为条件，输出所述闭锁液力变矩器控制信号；

解锁液力变矩器控制信号，以当前传动模式为机械传动模式且所述当前滑转率δ高于所述闭解锁滑转率区间的解锁值δ_解锁为条件，输出所述解锁液力变矩器控制信号。

优选地，输出闭锁或解锁液力变矩器控制信号之前，以间隔第二时间长度为频率复数次获得当前传动模式待转换的判断结果，并以复数次判断结果一致为条件输出转换传动模式的控制信号。

优选地，所述预设的第二关系表具有第二子关系表，所述第二子关系表具体为所述闭锁值δ_闭锁和解锁值δ_解锁与挡位和工况的关系表，并根据所述第二子关系表查询当前挡位和工况下的闭解锁滑转率区间的闭锁值δ_闭锁和解锁值δ_解锁。

优选地，获得当前传动模式待转换的判断结果之前，以处于制动状态、当前挡位为空挡和/或发出换挡信号为条件，输出解锁液力传感器的控制信号。

优选地，所述自动变速控制方法还包括发动机水温控制方法，所述发动机水温控制方法包括：

获取相关参数信号：当前发动机水温T；

以所述当前发动机水温T高于预设的发动机水温区间、且当前传动模式为解锁液力变矩器为条件，获得需要转换至闭锁液力变矩器的判断结果；

当所述判断结果表征当前传动模式待转换时，输出闭锁液力变矩器的控制信号。

本发明提供的履带式工程机械自动变速控制装置，该控制装置包括：

信号采集单元，用于获取相关参数信号：当前挡位、当前驱动轮转速V_转速和当前车速V_车速；和

控制器，包括：

计算单元，用于根据驱动轮半径r_半径、当前驱动轮转速V_转速和当前车速V_车速确定当前滑转率δ；

比较判断单元，用于根据预设的挡位与调挡滑转率的第一关系表查询当前挡位下的调挡滑转率区间；并以所述当前滑转率位于所述调挡滑转率区间之外为条件，获得当前挡位待调整的判断结果；

存储单元，用于存储所述挡位与调挡滑转率的第一关系表和所述驱动轮半径r_半径；和

输出单元，用于当前挡位待调整时输出调整挡位的控制信号。

优选地，所述计算单元根据下式确定当前滑转率δ：δ＝(2πr_半径V_转速-V_车速）/(2πr_半径V_转速)。

优选地，所述存储单元中预设的第一关系表具有第一子关系表，所述第一子关系表具体为所述升挡值δ_升挡和降挡值δ_降挡与挡位和工况的关系表，所述比较判断单元根据所述第一子关系表查询当前挡位和工况下的调挡滑转率区间的升挡值δ_升挡和降挡值δ_降挡；且，所述输出单元输出的调整挡位控制信号配置成：所述比较判断单元以所述当前滑转率δ低于所述调挡滑转率区间的升挡值δ_升挡为条件，发出指令信号至所述输出单元，以输出升挡的控制信号；和，所述比较判断单元以所述当前滑转率δ高于所述调挡滑转率区间的降挡值δ降挡为条件，发出指令信号至所述输出单元，以输出降挡的控制信号。

优选地，所述比较控制单元在获得当前挡位待调整的判断结果之前，以处于制动状态为条件输出降挡控制信号，以当前挡位为空挡为条件输出保持当前挡位的控制信号。

优选地，所述比较判断单元还用于根据预设的挡位与闭解锁滑转率的第二关系表查询当前挡位下的闭解锁滑转率区间，并以所述当前滑转率位于所述闭解锁滑转率区间之外为条件，获得当前传动模式待转换的判断结果；

所述存储单元还用于存储所述挡位与闭解锁滑转率的第二关系表；

所述输出单元还用于当前传动模式待转换时输出转换传动模式的控制信号。

优选地，所述存储单元中预设的第二关系表具有第二子关系表，所述第二子关系表具体为所述闭锁值δ_闭锁和解锁值δ_解锁与挡位和工况的关系表；所述比较判断单元根据所述第二子关系表查询当前挡位和工况下的闭解锁滑转率区间的闭锁值δ_闭锁和解锁值δ_解锁；且，所述输出单元输出的转换传动模式配置成：

所述比较判断单元以当前传动模式为液力传动模式且所述当前滑转率δ低于所述闭解锁滑转率区间的闭锁值δ_闭锁为条件，发出指令信号至所述输出单元，以输出闭锁液力变矩器的控制信号；

所述比较判断单元以当前传动模式为机械传动模式且所述当前滑转率δ高于所述闭解锁滑转率区间的解锁值δ_解锁为条件，发出指令信号至所述输出单元，以输出解锁液力变矩器的控制信号。

优选地，所述比较控制单元在获得当前传动模式待转换的判断结果之前，以处于制动状态、当前挡位为空挡和/或发出换挡信号为条件，发出指令信号至所述输出单元，以输出解锁液力传感器的控制信号。

本发明提供的履带式工程机械，包括履带式底盘和变速控制装置，所述变速控制装置具体为如前所述的履带式工程机械自动变速控制装置。

与现有技术相比，本发明基于滑转率另辟蹊径提出一种适用于履带式工程机械的自动变速控制方法，该方法通过监测不同挡位条件下的滑转率值（履带相对地面的滑转程度）变化情况判断车辆的当前运行状态，具体通过实时采集的驱动轮转速V_转速、车速V_车速信息及驱动履带底盘行走的驱动轮半径r_半径确定当前的履带滑转率值，进而与系统预设的相同挡位的滑转率值进行比较和判断，当前滑转率位于所述调挡滑转率区间之外，即判断结果表征当前挡位待调整时，则输出调整挡位的控制信号。如此设置，可以确保液力传动系统可靠地工作在高效区，大大提高了传动效率及整机作业生产率；同时，整个控制过程中不需要驾驶员人为干预，一方面可大大提高挡位调整操作的控制精度，另外大大降低了驾驶员的工作强度。

在本发明优选方案还可以进行液力变矩器的闭解锁操作，通过判断滑转率与预设的滑转率值之间的关系作为闭锁或者解锁的判断依据，从而实现自动闭解锁操作，根据实际运转状态转换传动模式。显然，本优选方案可进一步提高整机传动效率、作业生产率以及燃油经济性，且可进一步减轻驾驶员的劳动强度。

本发明基于滑转率提出的自动变速控制方法、控制装置适用于任何类型具有履带式底盘的工程机械。

附图说明

图1为第一实施例所述自动变速控制方法的流程图；

图2示出了第二实施例所述换挡控制方法的流程图；

图3示出了第三实施例所述传动模式转换控制方法的流程图；

图4示出了第四实施例所述传动模式转换控制方法的流程图；

图5示出了该自动变速系统的框图。

具体实施方式

本发明的核心是基于滑转率提供一种履带式工程机械自动变速控制方法，以可靠地实现传动系统自动变速，从而在有效改善工程车辆的自动换挡性能的基础上，可进一步显著提高现有履带式工程机械的传动效率和生产率，同时可大大减轻驾驶员的劳动强度。下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

首先针对本文中所提及的技术术语－滑转率作简要解释性说明。

滑转率δ，即履带相对地面的滑转程度或理论速度与实际车速的相对差值，计算公式为δ=(v_T-v)/v_T；式中，v_T为工程机械的理论行驶速度（km/h）；v为工程机械的实际行驶速度（km/h）。通常，滑转率与工程机械的牵引力之间的关系是一定的，即在一定范围内，随着牵引力的增加，滑转率也随之成比例的增加。例如：在低速大牵引力作业工况下，滑转率变大；在高速小牵引力运输工况下，滑转率降低。本发明有效利用了据滑转率大小与车辆的工况与负荷之间的关系。

不失一般性，本文以履带式推土机作为主体进行详细说明。

该履带式推土机的传动系统为具有液力变矩器的液力机械传动系统，该液力变矩器的扭矩输入、输出端分别与发动机和变速箱连接，形成两者之间的非刚性连接，以方便自动变速箱自动换挡。同时，可通过液力变矩器的闭解锁操作实现传动模式的转换，当液力变矩器处于解锁状态下时，该传动系统为液力传动模式，而当液力变矩器处于闭锁状态下时，该传动系统为机械传动模式。

请参见图1，该图为第一实施例所述自动变速控制方法的流程图。其包括换挡控制方法，该换挡控制方法包括：

S11.获取相关参数信号：当前挡位、理论车速V_T和实际车速V_车速。其中，当前挡位、理论车速V_T和实际车速V_车速可以采用相应的传感器进行采集，以实时获取当前运行状况下的相关运行数据信息。当然，对于履带式工程机械底盘现有电子控制单元中实时能够更新上述数据信息的情况，上述相关参数信号也可以自电子控制单元中读取。

S12.根据理论车速V_T和实际车速V_车速确定当前滑转率δ，δ=(v_T-v)/v_T。实际上，也可以通过获取当前驱动轮转速V_转速并结合驱动轮半径r_半径确定当前理论车速V_T，即：V_T＝2πr_半径V_转速，δ＝(2πr_半径V_转速-V_车速）/(2πr_半径V_转速)。应当理解，只要能够精准确定当前工况下的滑转率δ均可。

S13.根据预设的挡位与调挡滑转率的第一关系表查询当前挡位下的调挡滑转率区间；该第一关系表可以基于不同车型的具体配置预先确定，不同的挡位对应相应的理论调挡滑转率区间。

S14.以所述当前滑转率位于所述调挡滑转率区间之外为条件，获得当前挡位待调整的判断结果；也就是说，如果当前滑转率δ低于或者高于当前挡位所对应的调挡滑转率区间极限值，则确定传动系统的传动效率需要进行挡位的调整。

S15.当所述判断结果表征当前挡位待调整时，输出调整挡位的控制信号。

除前述自动变速控制方法外，本实施例还相应设置有自动变速控制装置，具体包括信号采集单元和控制器；其中，信号采集单元用于获取相关参数信号：当前挡位、当前驱动轮转速V_转速和当前车速V_车速；控制器包括：计算单元，用于根据驱动轮半径r_半径、当前驱动轮转速V_转速和当前车速V_车速确定当前滑转率δ；比较判断单元，用于根据预设的挡位与调挡滑转率的第一关系表查询当前挡位下的调挡滑转率区间；并以所述当前滑转率位于所述调挡滑转率区间之外为条件，获得当前挡位待调整的判断结果；存储单元，用于存储所述挡位与调挡滑转率的第一关系表和所述驱动轮半径r_半径；输出单元，用于当前挡位待调整时输出调整挡位的控制信号。需要说明的是，该控制器可以采用现有履带式底盘的电子控制单元，也可以单独设置的PLC控制器。其中，计算单元根据下式确定当前滑转率δ：δ＝(2πr_半径V_转速-V_车速）/(2πr_半径V_转速)。

进一步地，前述调整挡位的控制信号配置成：

升挡控制信号，以当前滑转率δ低于调挡滑转率区间的升挡值δ_升挡为条件，输出该升挡控制信号；当然，前提是当前挡位不为最高挡位时执行该升挡操作，否则应当保持当前挡位不变。降挡控制信号，以当前滑转率δ高于调挡滑转率区间的降挡值δ_降挡为条件，输出该降挡控制信号，当前挡位不为最低挡位时对车辆进行降挡操作，否则保持当前挡位不变。而当滑转率δ处于程序设定的一定条件下的升挡值δ_升挡和降挡值δ_降挡之间时，保持车辆原挡位状态不变。具体请一并参见图2，该图示出了第二实施例所述换挡控制方法的流程图。

另外，为避免其他因素干扰所获取参数信号的精准度，避免反复调整挡位影响正常工作程序，可重复多次判断后延时发出调挡控制指令。输出升挡或降挡控制信号之前，以间隔第一时间长度为频率复数次获得当前挡位待调整的判断结果，并以复数次判断结果一致为条件输出调整挡位的控制信号。也就是说，当滑转率δ低于程序设定的该挡位对应的升挡值δ_升挡时，保持原状态，每隔0.5-1s（还可为其他时间，具体可自行设定）再进行一次判断，当连续有N（可为3-5，也可为其它自然数，具体可自行设定）次判断到滑转率δ低于程序设定的该挡位对应的升挡值δ_升挡时执行升挡操作；当滑转率δ高于程序设定的该挡位对应的降挡值δ_降挡时，保持原状态，每隔0.5-1s（还可为其他时间，具体可自行设定）再进行一次判断，当连续有N（可为3-5，也可为其它自然数，具体可自行设定）次判断到滑转率δ高于程序设定降挡值δ_降挡时进行降挡操作。

此外，可对于制动状态及空挡工作状态的控制作进一步的优化。结合图2所示，获得当前挡位待调整的判断结果之前，以处于制动状态为条件输出降挡控制信号，以当前挡位为空挡为条件输出保持当前挡位的控制信号。也就是说，判断当前是否有制动信号，即制动踏板踩下，如果处于制动状态则模块输出降挡信号，并结束该流程；判定当前是否为空挡，如果模块输出为空挡，则保持当前挡位不变，并结束该流程。应当理解，前述控制方法的执行可以在现有电子控制单元中设定程序实现，也可以采用独立设置的控制器实现上述功能。

再如图2所示，程序设定可以在通电后，进行各端口及控制总线的初始化；之后，对系统初始状态参数进行标定判断，如不需要重新标定，则进行下一步；如需要重新标定，按照系统条件进行参数标定。具体可以基于现有履带式传动系统控制技术实现，本文不再赘述。

当然，对于传动控制系统来说，可以包括手动变速模式和自动变速模式，驾驶员可以根据实际工况选择手动换挡或者自动换挡。基于此，执行前述自动换挡控制时需要首先进行变速模式的预判断，如果变速模式为手动，则车辆的换挡由人工根据车辆运行情况操作换挡手柄来实现；如果变速模式为自动，则车辆的换挡由电子控制单元根据预设的程序判断车辆是否满足自动变速条件，并进行相应的自动换挡操作。

实际上，还可以在程序设定时优化设计一变速模式选择模块，该变速模式选择模块的工作流程具体如下：

S21.程序开始后，获得变速模式选择开关的值，把开关的值作为程序当前运行的模式；

S22.再次获取变速模式选择开关的值，如果新获取的值与程序当前的模式不同，则继续下面的判断；否则，重复执行步骤S22；

S23.等待一定的延迟时间（0.5s到1s之间的时间常量，当然还可为其他时间常量，本发明不作限定）后再次获取变速模式选择开关的值；当再次获取的值与当前模式不同时，改变车辆的变速模式，返回步骤S21，否则重复执行步骤S23。

另外，为了保持推土机较高的生产效率、良好的动力性以及经济性，自动换挡操作的滑转率范围可根据不同工作条件和工作环境设定不同的值。由此，前述预设的第一关系表可以具有第一子关系表，该第一子关系表具体为所述升挡值δ_升挡和降挡值δ_降挡与挡位和工况的关系表，并根据所述第一子关系表查询当前挡位和工况下的调挡滑转率区间的升挡值δ_升挡和降挡值δ_降挡。例如，滑转率升挡值δ_升挡设定的范围为2-12%（可根据具体挡位、工况自行设定具体值），为保证换挡过程的稳定，降挡的滑转率值δ_降挡相应增加0.5-5%，即δ_降挡-δ_升挡≥0.5-5%（可自行设定具体值）。

为了进一步提高液力变矩器的传动效率，在前述自动换挡控制方法的基础上，还可基于滑转率实现可闭锁液力变矩器的自动解闭锁操作，以兼顾液力传动和机械传动的优点。本实施方式提供的第三实施例还包括传动模式转换控制方法，请参见图3，该图示出第三实施例所述传动模式转换控制方法的流程图。

如图3所示，基于所确定的当前滑转率δ按照下述步骤执行：

S31.根据预设的挡位与闭解锁滑转率的第二关系表查询当前挡位下的闭解锁滑转率区间；该第二关系表可以基于不同车型的具体配置预先确定，不同挡位时对应相应的理论闭解锁滑转率区间。

S32.以所述当前滑转率位于所述闭解锁滑转率区间之外为条件，获得当前传动模式待转换的判断结果；也就是说，如果当前滑转率δ低于或者高于当前挡位所对应的闭解锁滑转率区间极限值，则确定传动系统需要进行液力变矩器的闭解锁操作，实现液力传动和机械传动的转换。

S33.当所述判断结果表征当前传动模式待转换时，输出转换传动模式的控制信号。

相应地，在自动变速控制装置中，比较判断单元还用于根据预设的挡位与闭解锁滑转率的第二关系表查询当前挡位下的闭解锁滑转率区间，并以所述当前滑转率位于所述闭解锁滑转率区间之外为条件，获得当前传动模式待转换的判断结果；存储单元还用于存储所述挡位与闭解锁滑转率的第二关系表；输出单元还用于当前传动模式待转换时输出转换传动模式的控制信号。

进一步地，前述转换传动模式的控制信号配置成：

闭锁液力变矩器控制信号，以当前传动模式为液力传动模式且所述当前滑转率δ低于所述闭解锁滑转率区间的闭锁值δ_闭锁为条件，输出所述闭锁液力变矩器控制信号；解锁液力变矩器控制信号，以当前传动模式为机械传动模式且所述当前滑转率δ高于所述闭解锁滑转率区间的解锁值δ_解锁为条件，输出所述解锁液力变矩器控制信号。而当滑转率处于闭解锁滑转率区间的闭锁值δ_闭锁和解锁值δ_解锁之间时，保持液力变矩器的原工作状态不变。具体请一并参见图4，该图示出第四实施例所述传动模式转换控制方法的流程图。

同样，为避免其他因素干扰所获取参数信号的精准度，避免反复进行闭解锁影响正常工作程序，也可以重复多次判断后延时发出调挡控制指令。输出闭锁或解锁液力变矩器控制信号之前，以间隔第二时间长度为频率复数次获得当前传动模式待转换的判断结果，并以复数次判断结果一致为条件输出转换传动模式的控制信号。也就是说，当滑转率δ低于程序设定的该挡位对应的闭锁值δ_闭锁时，保持原状态，每隔0.5-1s（还可为其他时间，具体可自行设定）再进行一次判断，当连续有N（可为3-5，也可为其它自然数，具体可自行设定）次判断到滑转率低于设定闭锁值δ_闭锁时，对液力变矩器进行闭锁操作，进入机械传动模式；当滑转率δ高于程序设定的该挡位对应的解锁值δ_解锁时，保持原状态，每隔0.5-1s（还可为其他时间，具体可自行设定）再进行一次判断，当连续有N（可为3-5，也可为其它自然数，具体可自行设定）次判断到滑转率δ高于该解锁值δ_解锁时，对液力变矩器进行解锁操作，进行液力传动。

此外，可对于制动状态、空挡工作状态发出换挡信号的控制方法作进一步的优化。结合图4所示，获得当前传动模式待转换的判断结果之前，以处于制动状态、当前挡位为空挡和/或发出换挡信号为条件，输出解锁液力传感器的控制信号。也就是说，判断当前是否有制动信号，即制动踏板踩下，如果处于制动状态则模块输出为解锁状态，即液力传动模式，并结束该模块；判定当前是否为空挡，如果模块输出为空挡，则输出为解锁状态，即液力传动模式，并结束该模块；判定当前是否换挡，如果有换挡信号（包括升挡控制信号和降挡控制信号），则输出为解锁状态，即液力传动模式，并结束该模块。

对于传动控制系统来说，也可以包括手动和自动闭解锁模式，驾驶员可以根据实际工况选择手动闭解锁或者自动闭解锁。基于此，执行前述自动闭解锁控制时需要首先进行闭解锁模式的预判断，如果闭锁模式为手动模式，则车辆的液变闭锁操作由驾驶员根据车辆运行情况操作闭锁手柄来实现；如果闭锁模式为自动模式，则由闭锁自动模块控制液变闭锁操作，自动模式的闭锁功能由电子控制单元（ECU）根据预设的程序判断是否满足车辆的自动闭锁条件。

实际上，也可以在程序设定时优化设计一闭解锁模式选择模块，该闭解锁模式选择模块的工作流程具体如下：

S31.程序开始后，获得闭锁模式选择开关的值，并作为当前运行的模式；

S32.再次获取闭锁模式选择开关的值，如果新获取的值与当前运行的模式不同，则继续下面的判断，否则重复执行步骤S32；

S33.等待一定的延迟时间后再次获取闭锁模式选择开关的值，延迟时间取为0.5s到1s之间的时间常量（还可为其他时间，具体可自行设定）；当再次获取的值与当前模式不同时，改变闭锁的模式，返回步骤S31，否则重复执行步骤S33。

同样，为了提高推土机传动系统的载荷适应能力，闭解锁操作的滑转率范围可根据不同工作条件和工作环境设定不同的值。由此，前述预设的第二关系表具有第二子关系表，该第二子关系表具体为所述闭锁值δ_闭锁和解锁值δ_解锁与挡位和工况的关系表，并根据所述第二子关系表查询当前挡位和工况下的闭解锁滑转率区间的闭锁值δ_闭锁和解锁值δ_解锁。例如，滑转率闭锁值δ_闭锁设定的范围为2-12%（可根据具体挡位、工况自行设定），为保证闭解锁过程的稳定，解锁的滑转率值δ_解锁相应增加0.5-5%，即δ_解锁-δ_闭锁≥0.5-5%（具体可自行设定）。

进一步优选地，推土机在牵引挡位（前进一挡）工作时，不进行闭锁操作；在非牵引挡位（前进二三挡及后退挡）行驶工作时，对车辆进行闭锁操作，闭锁点的滑转率δ_闭锁设定的范围为δ_降挡>δ_闭锁>δ_升挡（可自行设定具体值），为保证闭解锁过程的稳定，解锁的滑转率值δ_解锁相应闭锁点增加0.1-1％，但小于降挡点的滑转率值δ_降挡，即δ_解锁-δ_闭锁≥0.1-1%（可自行设定具体值），且δ_降挡>δ_解锁；换挡点的滑转率值与闭解锁点的滑转率值之间大小的关系为：δ_降挡>δ_解锁>δ_闭锁>δ_升挡。为减小换挡过程对工程车辆传动系统的冲击，换挡时应当对液力变矩器进行强制解锁操作。

众所周知，液力变矩器的闭解锁状态与发动机水温直接相关，为了确保整个传动控制系统的工作稳定性，本控制方法可进一步考虑发动机水温的影响因素。

该发动机水温控制方法包括：获取相关参数信号：当前发动机水温T；以所述当前发动机水温T高于预设的发动机水温区间、且当前传动模式为解锁液力变矩器为条件，获得需要转换至闭锁液力变矩器的判断结果；当所述判断结果表征当前传动模式待转换时，输出闭锁液力变矩器的控制信号。具体流程如下：

S51.程序开始后，水温传感器获得发动机水温值，电子控制单元对获得的水温进行判断和处理；

S52.如果水温在程序设定的最低值T_low和最高值T_high之间，则保持当前运行状态。如果水温不在程序设定的范围之内，则继续下面的判断，否则重复执行步骤S52；

S53.等待一定的延迟时间后（延迟时间取为0.5s到1s之间的时间常量，还可为其他时间，可自行设定）再重新获取水温值，当水温值低于程序设定的值时（T<T_low），保持液力变矩器解锁状态，适当延长升挡时间，直至水温升到设定范围；当水温值高于程序设定值时（T>T_high），而液变当前处于解锁状态时，提前锁止液力变矩器，直至水温降到设定范围后再进行其它操作，返回步骤S51，否则重复执行步骤S53。

基于前述履带式推土机自动变速控制方法，该推土机可闭锁的自动变速系统可以包括有：车速传感器、驱动轮转速传感器、制动信号传感器、挡位信号传感器、发动机水温传感器、换挡模式选择开关、液变闭锁模式选择开关、电子控制单元（ECU）、驱动电源、电液换挡装置、电液闭锁装置。具体请参见图5，该图示出了该自动变速系统的框图。闭锁模式选择模块开关、换挡模式选择模块开关、水温传感器、车速传感器、驱动轮转速传感器、制动信号传感器和挡位信号传感器等信息单元采集数据，将得到的信号通过电子控制单元（ECU）的通讯端口输入到电子控制单元（ECU），电子控制单元对输入的信息与程序设定的参数进行比较和判断，并将结果输出至电液执行单元进行相应的换挡或液变闭锁操作。

该装置还包括如前所述参数标定、换挡模式选择、闭锁模式选择、总线通讯等功能的微电脑控制器软件，以及包括检测参数显示软件等。

本实施方式所述履带式推土机的主要功能元件及工作原理可以采用现有技术实现，本文不再赘述。特别说明的是，该自动变速控制方法及装置还可以适用其他采用履带式底盘的工程机械。

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。

Claims (18)

1.履带式工程机械自动变速控制方法，其特征在于，所述自动变速控制方法包括换挡控制方法，所述换挡控制方法包括：

获取相关参数信号：当前挡位、理论车速V_T和实际车速V_车速；

根据理论车速V_T和实际车速V_车速确定当前滑转率δ；

根据预设的挡位与调挡滑转率的第一关系表查询当前挡位下的调挡滑转率区间；

以所述当前滑转率位于所述调挡滑转率区间之外为条件，获得当前挡位待调整的判断结果；

当所述判断结果表征当前挡位待调整时，输出调整挡位的控制信号；

所述自动变速控制方法还包括控制液力变矩器的传动模式转换控制方法，所述传动模式转换控制方法包括：

根据预设的挡位与闭解锁滑转率的第二关系表查询当前挡位下的闭解锁滑转率区间；

以所述当前滑转率位于所述闭解锁滑转率区间之外为条件，获得当前传动模式待转换的判断结果；

当所述判断结果表征当前传动模式待转换时，输出转换传动模式的控制信号。

2.根据权利要求1所述的履带式工程机械自动变速控制方法，其特征在于，所述理论车速V_T根据下式确定：

V_T＝2πr_半径V_转速；式中，r_半径为驱动轮半径，V_转速为驱动轮转速。

3.根据权利要求2所述的履带式工程机械自动变速控制方法，其特征在于，所述调整挡位的控制信号配置成：

升挡控制信号，以所述当前滑转率δ低于所述调挡滑转率区间的升挡值δ_升挡为条件，输出所述升挡控制信号；

降挡控制信号，以所述当前滑转率δ高于所述调挡滑转率区间的降挡值δ_降挡为条件，输出所述降挡控制信号。

4.根据权利要求3所述的履带式工程机械自动变速控制方法，其特征在于，输出升挡或降挡控制信号之前，以间隔第一时间长度为频率复数次获得当前挡位待调整的判断结果，并以复数次判断结果一致为条件输出调整挡位的控制信号。

5.根据权利要求4所述的履带式工程机械自动变速控制方法，其特征在于，所述预设的第一关系表具有第一子关系表，所述第一子关系表具体为所述升挡值δ_升挡和降挡值δ_降挡与挡位和工况的关系表，并根据所述第一子关系表查询当前挡位和工况下的调挡滑转率区间的升挡值δ_升挡和降挡值δ_降挡。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的履带式工程机械自动变速控制方法，其特征在于，获得当前挡位待调整的判断结果之前，以处于制动状态为条件输出降挡控制信号，以当前挡位为空挡为条件输出保持当前挡位的控制信号。

7.根据权利要求1所述的履带式工程机械自动变速控制方法，其特征在于，所述转换传动模式的控制信号配置成：

闭锁液力变矩器控制信号，以当前传动模式为液力传动模式且所述当前滑转率δ低于所述闭解锁滑转率区间的闭锁值δ_闭锁为条件，输出所述闭锁液力变矩器控制信号；

解锁液力变矩器控制信号，以当前传动模式为机械传动模式且所述当前滑转率δ高于所述闭解锁滑转率区间的解锁值δ_解锁为条件，输出所述解锁液力变矩器控制信号。

8.根据权利要求7所述的履带式工程机械自动变速控制方法，其特征在于，输出闭锁或解锁液力变矩器控制信号之前，以间隔第二时间长度为频率复数次获得当前传动模式待转换的判断结果，并以复数次判断结果一致为条件输出转换传动模式的控制信号。

9.根据权利要求8所述的履带式工程机械自动变速控制方法，其特征在于，所述预设的第二关系表具有第二子关系表，所述第二子关系表具体为所述闭锁值δ_闭锁和解锁值δ_解锁与挡位和工况的关系表，并根据所述第二子关系表查询当前挡位和工况下的闭解锁滑转率区间的闭锁值δ_闭锁和解锁值δ_{解 锁}。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的履带式工程机械自动变速控制方法，其特征在于，获得当前传动模式待转换的判断结果之前，以处于制动状态、当前挡位为空挡和/或发出换挡信号为条件，输出解锁液力传感器的控制信号。

11.根据权利要求1所述的履带式工程机械自动变速控制方法，其特征在于，所述自动变速控制方法还包括发动机水温控制方法，所述发动机水温控制方法包括：

获取相关参数信号：当前发动机水温T；

以所述当前发动机水温T高于预设的发动机水温区间、且当前传动模式为解锁液力变矩器为条件，获得需要转换至闭锁液力变矩器的判断结果；

当所述判断结果表征当前传动模式待转换时，输出闭锁液力变矩器的控制信号。

12.一种履带式工程机械自动变速控制装置，其特征在于，包括：

信号采集单元，用于获取相关参数信号：当前挡位、当前驱动轮转速V_转速和当前车速V_车速；和

控制器，包括：

计算单元，用于根据驱动轮半径r_半径、当前驱动轮转速V_转速和当前车速V_车速确定当前滑转率δ；

比较判断单元，用于根据预设的挡位与调挡滑转率的第一关系表查询当前挡位下的调挡滑转率区间；并以所述当前滑转率位于所述调挡滑转率区间之外为条件，获得当前挡位待调整的判断结果；

存储单元，用于存储所述挡位与调挡滑转率的第一关系表和所述驱动轮半径r_半径；和

输出单元，用于当前挡位待调整时输出调整挡位的控制信号；

所述比较判断单元还用于根据预设的挡位与闭解锁滑转率的第二关系表查询当前挡位下的闭解锁滑转率区间，并以所述当前滑转率位于所述闭解锁滑转率区间之外为条件，获得当前传动模式待转换的判断结果；

所述存储单元还用于存储所述挡位与闭解锁滑转率的第二关系表；

所述输出单元还用于当前传动模式待转换时输出转换传动模式的控制信号。

13.根据权利要求12所述的履带式工程机械自动变速控制装置，其特征在于，所述计算单元根据下式确定当前滑转率δ：

δ＝(2πr_半径V_转速-V_车速)/(2πr_半径V_转速)。

14.根据权利要求13所述的履带式工程机械自动变速控制装置，其特征在于，所述存储单元中预设的第一关系表具有第一子关系表，所述第一子关系表具体为所述调挡滑转率区间的升挡值δ_升挡和降挡值δ_降挡与挡位和工况的关系表，所述比较判断单元根据所述第一子关系表查询当前挡位和工况下的调挡滑转率区间的升挡值δ_升挡和降挡值δ_降挡；且，所述输出单元输出的调整挡位控制信号配置成：所述比较判断单元以所述当前滑转率δ低于所述调挡滑转率区间的升挡值δ_升挡为条件，发出指令信号至所述输出单元，以输出升挡的控制信号；和，所述比较判断单元以所述当前滑转率δ高于所述调挡滑转率区间的降挡值δ降挡为条件，发出指令信号至所述输出单元，以输出降挡的控制信号。

15.根据权利要求14所述的履带式工程机械自动变速控制装置，其特征在于，所述比较判断单元在获得当前挡位待调整的判断结果之前，以处于制动状态为条件输出降挡控制信号，以当前挡位为空挡为条件输出保持当前挡位的控制信号。

16.根据权利要求15所述的履带式工程机械自动变速控制装置，其特征在于，所述存储单元中预设的第二关系表具有第二子关系表，所述第二子关系表具体为所述闭解锁滑转率区间的闭锁值δ_闭锁和解锁值δ_解锁与挡位和工况的关系表；所述比较判断单元根据所述第二子关系表查询当前挡位和工况下的闭解锁滑转率区间的闭锁值δ_闭锁和解锁值δ_解锁；且，所述输出单元输出的转换传动模式的控制信号配置成：

所述比较判断单元以当前传动模式为液力传动模式且所述当前滑转率δ低于所述闭解锁滑转率区间的闭锁值δ_闭锁为条件，发出指令信号至所述输出单元，以输出闭锁液力变矩器的控制信号；

所述比较判断单元以当前传动模式为机械传动模式且所述当前滑转率δ高于所述闭解锁滑转率区间的解锁值δ_解锁为条件，发出指令信号至所述输出单元，以输出解锁液力变矩器的控制信号。

17.根据权利要求16所述的履带式工程机械自动变速控制装置，其特征在于，所述比较判断单元在获得当前传动模式待转换的判断结果之前，以处于制动状态、当前挡位为空挡和/或发出换挡信号为条件，发出指令信号至所述输出单元，以输出解锁液力传感器的控制信号。

18.一种履带式工程机械，包括履带式底盘和变速控制装置，其特征在于，所述变速控制装置具体为如权利要求12至17中任一项所述的履带式工程机械自动变速控制装置。