CN103748291B

CN103748291B - 控制工作机器的方法

Info

Publication number: CN103748291B
Application number: CN201180073028.2A
Authority: CN
Inventors: 雷诺·费拉; 伦纳特·斯科格
Original assignee: Volvo Construction Equipment AB
Current assignee: Volvo Construction Equipment AB
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2031-08-24
Also published as: EP2748379A1; EP2748379B1; CN103748291A; KR20140064783A; US20140207346A1; WO2013027873A1; EP2748379A4; US9328478B2

Abstract

提供了用于控制工作机器的方法、电子控制单元、车辆控制系统和工作机器，该工作机器设置有作为工作用具的铲斗和至少一个地面接合元件，借助于铲斗能够在诸如碎石堆的物体上施加提升力，借助于至少一个地面接合元件，可在相同的物体上施加牵引力，其中提升力是由物体经受的向上引导的提升力。方法包括：接收指示出当前铲斗状态的状态输入，铲斗高度是当前铲斗状态的参数；确定在当前铲斗状态下动力源的提升力消除速度（“LFES”），该LFES是在考虑了由牵引力引起的作用于铲斗上的反作用力而没能实现提升力时和之上的速度，以及控制动力源的速度不达到LFES以便能够实现至少一定的提升力。提供了被适配为执行任何方法步骤的电子控制单元（ECU），作为包括ECU的车辆控制系统和包括车辆控制系统的工作机器。

Description

控制工作机器的方法

技术领域

本发明涉及用于控制具有作为工作用具的铲斗的工作机器的方法、电子控制单元、车辆控制系统和工作机器。下面描述的术语“动力源”由诸如柴油发动机的内燃发动机来举例说明。这应被认为是这种动力源的非限制性示例。

背景技术

作为轮式装载机或滑移转向装载机的这种工作机器设有作为工作用具的铲斗和诸如车轮的至少一个地面接合元件。工作机器中的发动机用于经由液压系统的运动和机器经由机器的牵引系统的运动给铲斗提供动力。因此，操作者时常受到通过控制液压操纵杆（例如，轮式装载机的提升和倾斜操纵杆）和工作机器的加速器来平衡被给予液压系统和牵引系统的动力的挑战。这是对于使用发动机来给予液压系统和牵引系统动力的工作机器的操作者通常的挑战。

工作机器通常用在重复的工作循环中。术语“工作循环”包括工作机器的路线和工作用具的运动。对于具有铲斗的工作机器，诸如轮式装载机，短装载循环更多地代表了大部分应用。短装载循环的典型例子是在25到35秒的时间范围内在邻近的倾卸式货车上铲斗装载诸如碎石等的粒状材料，这取决于工作地点如何建立和操作者如何过分地使用机器而改变。

包括短装载循环，轮式装载机的几乎每一个工作循环都包括铲斗填充阶段，在此期间，铲斗被诸如碎石堆的碎石或轮式装载机工作的任何其它物体的粒状材料填充。

为了用粒状材料填充铲斗，操作者需要同时控制三种运动：轮式装载机穿入碎石堆的向前运动（牵引）、铲斗的向上运动（提升）和铲斗填入尽可能多的粒状材料的旋转运动（倾翻）。这类似于如何使用简单的手动铲。然而，与手动铲不同，尽管被观察到，但这三种运动不能直接由轮式装载机的操作者控制。代替地，操作者必须使用机器的不同子系统来完成任务。加速器控制牵引系统，而提升和倾翻操纵杆控制液压系统产生铲斗的提升和倾翻运动。

在铲斗填充阶段期间，通过控制加速器和液压操纵杆平衡液压系统和牵引系统的通常挑战变得更复杂。这是因为输送到牵引系统的动力不仅减少了可用于液压系统的其余动力，而且也由于源自两个系统的力之间的强相互作用而直接阻碍了铲斗的提升运动。

利用铲斗穿入碎石堆需要由铲斗施加的源自牵引系统的牵引力。当铲斗即将填充来自碎石堆的碎石时，铲斗物理地连接到地面，因为碎石堆附着于地面。由于该事实，根据牛顿第三运动定律，即相互作用定律，牵引力产生作用于铲斗的反作用力，且反作用力起作用来抵消源自液压系统的提升力。

由于来自液压系统的力由在铲斗填充阶段期间以这样的方式的牵引而被抵消的事实，牵引力必须仔细地被施加且操作者应在铲斗插入到碎石堆中时减小牵引力。然而，当铲斗插入到碎石堆中且提升力无效时，操作者的明显反应将是更深地推动加速器以便得到更大的发动机速度且因此“使机器更有力”。然而，这将恰恰使情况更糟糕：更多的牵引力将被产生，其甚至更多地抵消了提升力且工作机器消耗燃料而没有任何有用功。实际上，操作者必须做出反直觉的事情并减小油门以便降低发动机速度。

在铲斗填充阶段期间提升力以这种方式被牵引力抵消且操作者必须做出反直觉的事情的事实产生了几个问题。

工作机器将被操作者体验为弱机器和可操作性差的机器，尤其是被无经验的操作者，其将因此具有负面印象。

因为可操作性差，操作者将不能够以富有成效的且燃料有效的方式操作机器。该差的可操作性和燃料效率的缺乏不是仅仅属于无经验操作者的问题。铲斗有时被卡在碎石堆中，甚至是当有经验的操作者操作机器时。在该情形下，当然，与其他无经验的操作者相比，有经验的操作者将以正确的操作更迅速地摆脱该情形。然而，由于铲斗卡在碎石堆中的情形产生的不必要的燃料消耗是不可避免的。

在这点上，图1示出了在由有经验的操作者驱动的常规轮式装载机的短装载循环期间的燃料消耗。测试结果表明燃料消耗率（FC率）在铲斗填充阶段期间比循环平均值（平均FC率）高约60%。按绝对值表示，铲斗填充占每次循环的平均总燃料消耗的35-40%，而填充铲斗花费的时间仅为平均循环时间的25%。通过表明了在由有经验的操作者进行操作期间的燃料消耗的图1，可理解的是，在机器由无经验的操作者操作时在铲斗填充阶段期间将消耗更多的燃料。

因此，当考虑涉及铲斗填充阶段的问题且来自图1的结果表明燃料效率在铲斗填充阶段期间相对较低时，无论操作者是否是有技巧的，都需要通过紧密地注视铲斗填充阶段来提高燃料和工作效率。

发明内容

技术问题

本发明根据铲斗填充阶段的深入分析以改进燃料效率和操作方便性的必要性来设计。本发明的目的是制造通过增加其效率以方便操作、甚至由无经验的操作者操作且通过防止在铲斗填充阶段期间不必要的燃料消耗而以富有成效的且燃料有效的方式操作的工作机器。

问题的解决方案

根据本发明的方面，提供了一种用于控制工作机器的方法，所述工作机器设置有作为工作用具的铲斗和至少一个地面接合元件，借助于所述铲斗能够在诸如碎石堆的物体上施加提升力，借助于所述至少一个地面接合元件可以在相同的物体上施加牵引力，其中所述提升力是由物体经受的向上引导的提升力。方法包括以下步骤：

接收指示出当前铲斗状态的状态输入，铲斗高度是所述当前铲斗状态的参数，

确定在所述当前铲斗状态下动力源的提升力消除速度（LFES），所述LFES是在考虑了由所述牵引力引起的作用于所述铲斗上的反作用力而没能实现提升力时的速度或之上的速度，以及

控制所述动力源的速度不达到LFES以便能够实现至少一定的提升力。

本发明的方面还涉及一种电子控制单元（ECU），其被适配为执行根据上述方法的任何方法步骤。此外，本发明的方面涉及一种包括ECU的车辆控制系统和包括车辆控制系统的工作机器。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制工作机器的方法，所述工作机器设置有作为工作用具的铲斗和至少一个地面接合元件，借助于所述铲斗，能够在诸如碎石堆的物体上施加提升力，所述至少一个地面接合元件由一个或多个电动或静液压车轮电机（hydrostaticwheelmotor）驱动，借此能够在相同的物体上施加牵引力，其中所述提升力是由物体经受的向上引导的提升力，该方法包括以下步骤：

确定在所述当前铲斗状态下的一个或多个所述车轮电机的提升力消除转矩（LFET），所述LFET是在考虑了由所述牵引力引起的作用于所述铲斗上的反作用力而没能实现提升力时的转矩或之上的转矩，以及

控制一个或多个所述车轮电机的转矩不达到LFET以便能够实现至少一定的提升力。

发明的有益效果

本发明的方面的主要优点是甚至无经验的操作者也能够通过防止提升力完全被反作用力抵消且使得其能够根据铲斗状态通过控制发动机速度来实现而更容易地操作工作机器。

本发明的另一优点是能够通过消除与铲斗插入在碎石堆中相关的不必要的燃料消耗且因此增加在铲斗填充阶段期间工作机器的效率来以富有成效的且燃料有效的方式操作工作机器。

本发明的其它优选实施方式和优点将从下面的具体描述中得出。

附图说明

在下面的文本中，将参考附图详细描述本发明。这些附图仅用于图示且不以任何方式限制本发明的保护范围。

图1示出了在由有经验的操作者驱动的常规轮式装载机的短装载循环期间的燃料消耗；

图2示意性地示出轮式装载机的侧视图；

图3示出包括本发明的实施方式的车辆控制系统的轮式装载机；

图4示出在铲斗填充阶段期间牵引力和提升力如何起作用；

图5示出轮式装载机的牵引力、提升力和铲斗高度之间的依赖性；

图6示出图5的轮式装载机的发动机速度、提升力和铲斗高度之间的依赖性；

图7示出根据本发明的方法；

图8示出在铲斗填充阶段期间作用于上倾表面上的力的相互关系；

图9示出在铲斗填充阶段期间作用于下倾表面上的力的相互关系；以及

图10示出了映射出利用本发明实施方式的方法的轮式装载机的提升力消除速度和铲斗高度之间的相互关系的一个具体示例。

附图参考标记的术语

100：轮式装载机110：操纵设备

120：装载臂121：旋转轴线

125：提升缸130：铲斗

131：高度传感器132：角度传感器

133：倾斜传感器135：发动机

136：牵引系统137：液压系统

140：车轮150：ECU

200：牵引力300：提升力

具体实施方式

现在将参考本发明的优选实施方式和附图详细描述本发明。具有下面描述的进一步展开的本发明实施方式应仅被认为示例且不以任何方式限制由专利权利要求提供的保护范围。

本发明涉及用于控制具有作为工作用具的铲斗和至少一个地面接合元件的工作机器的方法、电子控制单元、车辆控制系统和工作机器，借助于铲斗可以在诸如碎石堆的物体上施加提升力，借助于至少一个地面接合元件可以在相同物体上施加牵引力，其中提升力是由物体经受的向上引导的提升力。工作机器的动力源将在下面通过内燃发动机来举例说明。

电子控制单元、车辆控制系统和工作机器被适配为执行在根据本文描述的实施方式的方法中描述的方法步骤。因此本领域技术人员应理解，电子控制单元、车辆控制系统和工作机器执行方法步骤的事实意味着方法实施方式还包括电子控制单元、车辆控制系统和工作机器，即使这些在本文中没有详细描述。

图2示出了根据本发明的轮式装载机（100）的示例。轮式装载机（100）的主体包括前主体段（101）和后主体段（102）。后主体段（102）包括驾驶室（103）。主体段（101、102）以它们能够枢转的方式相互连接。提供了一对转向缸（104）以使轮式装载机（100）转向。轮式装载机包括用于操纵物体或材料的设备（110）。设备（110）包括装载臂（120）和作为装配到装载臂（120）上的工作用具的铲斗（130）。铲斗（130）是工作用具的示例且可用叉或抓木器来替代。装载臂（120）的一端枢转地连接到前主体段（101）。铲斗（130）连接到装载臂（120）的另一端。

装载臂（120）可以借助于两个提升缸（125）相对于前主体段（101）被升高和降低，两个提升缸（125）中的每一个在一端连接到前主体段（101）且在另一端连接到装载臂（120）。铲斗（130）能够借助于倾翻缸（126）相对于装载臂（120）倾翻，倾翻缸（126）在一端连接到前主体段（101）且在另一端经由链接臂系统连接到铲斗（130）。

示出包括本发明实施方式的车辆控制系统的轮式装载机的图3还示出了液压系统（136）和牵引系统（137）在诸如轮式装载机（100）的工作机器中如何耦合。如所示，将发动机（135）动力馈送到两个系统（136、137）。

液压系统（136）包括液压泵、液压阀和液压缸（104、125、126）。由发动机（135）驱动的至少一个液压泵给液压缸（104、125、126）供应液压流体。在电-液压系统中，ECU（150）与诸如布置在驾驶室（103）中的提升和倾翻操纵杆的多个电动操纵杆耦合以从操纵杆接收电控制输入。液压系统（136）中的多个电控液压阀电连接到ECU（150）且液压地连接到缸（104、125、126），用于调节这些缸的工作。在常规液压系统中，提升和倾翻操纵杆液压地连接到阀和前述缸。本发明针对两种类型的液压系统工作。

在图3中，液压泵、缸和阀没有用参考标记表示，但是液压系统（136）包括它们。

牵引系统（137）操作在地面上的诸如轮式装载机（100）的工作机器。

在常规工作机器的牵引系统中，牵引系统（137）包括转矩变换器和传动轮轴。来自转矩变换器的动力经由传动轮轴供给到诸如车轮（140）的地面接合元件。因为车轮（140）通过行进和穿入作用于地面上，因此存在在发动机（135）和地面之间耦合的牵引力。ECU（150）基于在操作者推动加速器时产生的操作者控制输入来控制发动机（135）。也可以使用代替加速器的其它装置，比如按钮、操纵杆或触摸屏。图3中的其它装置将稍后解释。牵引力可以通过控制用于常规牵引系统的发动机来控制。在以一个或多个电动或静液压车轮电机为特征的牵引系统中，牵引力可以通过控制一个或多个所述车轮电机的转矩来直接控制。这种牵引系统可以例如在混合动力-电动工作机器中实施，但是为非排它的。

在优选实施方式中，除了用什么来控制牵引力（即，发动机的速度或一个或多个车轮电机的转矩）的差别之外，常规工作机器的描述同样适用于带有车轮电机的工作机器。因此，为了方便起见，下文的描述将基于装备有常规牵引系统的常规工作机器，除在需要前述差别的情形之外。

如从图3看到的，发动机（135）用于给液压系统（136）和牵引系统（137）两者提供动力。因此，操作者经常受到通过控制工作机器的液压操纵杆（例如，提升和倾翻操纵杆）和加速器来平衡给予液压系统和牵引系统的动力的挑战。这是发动机对用于为液压系统和牵引系统两者提供动力的工作机器的操作者通常的挑战。

而且，尤其是在铲斗填充阶段期间存在经由两个系统耦合的强的力。这在图4中示出。当液压系统（136）增加缸（125）中的液压流时提升缸（125）产生液压力（Fcyl）。提升缸（125）在距装载臂（120）的旋转轴线（121）某一距离处藕接到装载臂（120）。从而，产生围绕旋转轴线（121）的逆时针力矩且因此获得提升力。由铲斗（130）影响的碎石堆将经受这作为向上引导的提升力（Flift）（300）。也就是说，提升力（300）垂直地从铲斗（130）施加且提升力（300）用于将铲斗从碎石堆中提升出来。

然而，提升力（300）不仅由液压力影响，而且也由牵引力（Ftrac）影响。源自发动机（135）且通过转矩变换器和传动机构传输到轮轴的牵引力（Ftrac）进一步经由耦合在车轮（140）和地面之间的牵引力传输到铲斗（130）。当铲斗即将被来自碎石堆的碎石填满时，铲斗（130）物理地连接到地面，因为碎石堆附着于地面。由于该事实，根据牛顿第三运动定律，即，相互作用定律，牵引产生通过碎石堆作用于铲斗（130）的反作用力（200），并且反作用力（200）产生围绕装载臂（120）的旋转轴线（121）的顺时针力矩，该力矩抵消了由液压系统（136）产生的提升力矩，并且作为减少提升力（300）的因素。

也就是说，由提升缸（125）施加到铲斗（130）的液压力（Fcyl）产生围绕旋转轴线（121）的逆时针力矩，如图4所示，且如果没有另外的力施加到铲斗（130），则整个逆时针力矩将被转换为提升力（300）。然而，作用于铲斗（130）上的反作用力（200）产生围绕旋转轴线（121）的顺时针力矩，且因此由液压系统（136）产生的提升力（300）被抵消或减少。

牵引力对提升力的降低的影响线性地依赖于牵引力的大小和其攻击点，因为降低的影响与围绕旋转轴线（121）的对抗力矩相关。攻击点主要由铲斗高度影响。

图5示出轮式装载机的牵引力、提升力（300）和铲斗高度之间的依赖性。在该图中，牵引力（Ftrac）（与反作用力（200）相同）、提升力（Flift）和铲斗高度（hlift）的值被标准化。这里，提升力（Flift）是在牵引力和铲斗高度的条件下能够实现的最大提升力。

在图5中，当臂（120）平行于地面时，即，牵引力的攻击点在与旋转轴线（121）相同的高度时，铲斗高度为“0”，且当铲斗（130）在可能最低的位置时，铲斗高度为“-1”。当铲斗高度大于旋转轴线（121）的高度时，牵引力没有产生任何对抗力矩，且因此根本不需要考虑这样的情形。

可以认识到，当铲斗高度接近“0”值时，提升力可针对牵引力的所有值而实现且即使牵引力增加也没有明显减少。然而，当铲斗高度接近“-1”值时，提升力（其是可实现的最大提升力）基本上随着牵引力增加而减少，且不能从某些牵引力实现提升力。例如，如可看到的，在可能最低的铲斗高度（hlift=-1）处，高于最大牵引的70%的所有牵引力（Ftract=0.7）将抵消提升力，使得没能施加向上的提升力（Flift≤0）。由于铲斗自身插入在碎石堆中，因此其不能够通过推动加速器也不能通过使用提升操纵杆来被进一步移动。因而，为了实现本发明的目的，牵引力的最大许可限制应根据铲斗高度来控制。

如之前提到的，在以一个或多个电动或静液压车轮电机为特征的牵引系统中，可以直接通过控制一个或多个所述车轮电机的转矩来控制牵引力。

同时，在常规牵引系统中，牵引力是发动机速度的函数。通常已知的是，来自转矩变换器的在固定速度比处的输出转矩与输入速度的平方成比例。因此，牵引力与发动机速度的平方成比例，假如转矩变换器速度比是恒定的。图6示出图5的轮式装载机的发动机速度、提升力和铲斗高度之间的依赖性。图5和图6之间的相似性由牵引力和发动机速度之间的比例关系引起。根据与针对图5的描述中展示的逻辑相同的逻辑，明显的是，为了实现本发明的目的，需要根据铲斗高度对发动机速度的最大许可限制的控制。

因此，如示出本发明的方法的图7中描述的，第一步骤（71）是接收指示出当前铲斗状态的状态输入，其中铲斗高度变成当前铲斗状态的参数。

铲斗状态可定义为影响提升力的几种类型的几何参数之一且最基本的参数是如上面关于图5和图6描述的铲斗高度。铲斗高度是确定铲斗在可能最低的位置和旋转轴线（121）的高度之间定位的位置的参数。

与铲斗高度的参数对应的状态输入可通过各种方式来产生。这些方式中的某些包括检测提升缸（125）的长度（行程）、感测装载臂（120）的角度以及直接测量铲斗的高度。图3中示出了通过使用从上述各种方式中选择的一种方式产生与铲斗高度的参数对应的状态输入的高度传感器（131）。ECU（150）通过从高度传感器（131）接收与铲斗高度的参数对应的状态输入来确定当前铲斗高度。

除铲斗高度之外，可建议将铲斗角度设置为当前铲斗状态的附加参数。如已经描述的，牵引力对提升力的降低的影响线性地依赖于牵引力的大小及其攻击点，因为降低的影响与围绕旋转轴线（121）的对抗力矩相关。这里，尽管攻击点主要由铲斗高度影响，但是铲斗角度也影响攻击点。铲斗角度指示出铲斗由于倾翻缸（126）的操作等而倾翻的程度。

与铲斗角度的参数对应的状态输入可通过各种方式产生。这些方式中的某些包括检测提升缸（126）的长度（行程）、感测与提升缸（126）相关的链接臂（比如钟形曲柄）之一的角度以及直接测量铲斗的角度。图3中示出了通过使用从上述各种方式中选择的一种方式产生与铲斗角度的参数对应的状态输入的角度传感器（132）。ECU（150）通过从角度传感器（132）接收与铲斗角度的参数对应的状态输入来确定当前铲斗角度。

因为轮式装载机（100）工作的地面的倾斜也影响提升力，因此可建议的是将车辆倾斜角度设置为当前铲斗状态的附加参数。如已经说明的，牵引力对提升力的降低的影响线性地依赖于牵引力的大小及其攻击点，因为降低的影响与围绕旋转轴线（121）的对抗力矩相关。精确地说，牵引力此处指反作用力。当轮式装载机在平地上操作时，反作用力等于源自发动机的牵引力。然而，如果工作场所是倾斜的，则反作用力不等于（即，小于或大于）源自发动机的牵引力，且由反作用力影响的提升力相应地改变。因此，考虑到反作用力和源自发动机的牵引力相互不同，可建议将车辆倾斜角度添加到参数列表。

图8和图9示出施加在铲斗上的反作用力根据车辆倾斜角度而改变，甚至当源自发动机的牵引力相同时。

当轮式装载机（100）在图8所示的上坡表面上操作时，由于车辆重量而施加了向后的向下力。施加在车轮（140）上的向下力抵消了从发动机传递到车轮的总的牵引力，导致施加在铲斗（130）上的反作用力下降。因此，由于施加在铲斗上的反作用力变得小于从发动机传递的牵引力，所以为了在上坡处实现至少一些提升力的发动机速度的最大许可限制应大于在平地上容许的限制。

相比之下，当轮式装载机（100）在下坡表面上操作时，由于车辆重量而施加了向前的向下力。向下力添加到从发动机传递到车轮的总牵引力，导致施加在铲斗（130）上的反作用力增加。因此，由于施加在铲斗上的反作用力变得大于从发动机传递的牵引力，所以为了在下坡处实现至少一些提升力的发动机速度的最大许可限制应小于在平地上容许的限制。

与车辆倾斜角度的参数对应的状态输入也可通过各种方式产生，且图3中示出了产生与车辆倾斜角度的参数对应的状态输入的倾斜传感器（133）。ECU（150）通过从倾斜传感器（133）接收与车辆倾斜角度的参数对应的状态输入来确定当前车辆倾斜角度。

如图7所示，对于常规工作机器，本发明方法的第二步骤（72）是确定在当前铲斗状态下动力源的提升力消除速度（LFES）。这里，LFES是在考虑了由牵引力引起的作用于铲斗上的反作用力而没能实现提升力时的速度和之上的速度。

例如，假定铲斗高度（hlift）是确定铲斗状态的唯一参数且存在轮式装载机（100），其中铲斗状态、牵引力（或发动机速度）和可实现的提升力之间的关系对应于图5和图6中示出的关系。如果铲斗状态的输入值是-1（即，hlift=-1），因为等于或超过最大牵引的70%的所有牵引力（Ftract=0.7）将抵消图5中显示的可实现的提升力，所以与Ftract=0.7对应的发动机速度被设定为针对当前铲斗状态的LFES。

如果包括铲斗状态的参数被添加，则示出铲斗状态、发动机速度和提升力之中的关系的图表或关系表达式将比图6的情形中的那些更复杂，在图6中，仅存在一个参数，即，铲斗高度，但是基本上没有差异。

在本发明中，ECU（150）可确定针对当前铲斗状态的LFES以便保证容易的铲斗填充。

ECU（150）可实时地求解方程式以确定当前针对铲斗状态的LFES。方程式可包括用于力矩平衡和力平衡的方程式。

而且，包含针对每一个铲斗状态的LFES的预先计算出的表可被做出，如图10中的示例显示的，且随后ECU（150）根据该表确定LFES。

图10示出了利用本发明实施方式的方法绘制轮式装载机的LFES和铲斗高度之间的关系的示例。在该图中，关系是线性的，但是这仅是一个示例。必须指出，具有其它特性的转矩变换器将导致铲斗高度和LFES之间的非线性关系。

图10示出仅考虑铲斗高度的情形，但是通过包含对应于每一个铲斗高度和每一个铲斗角度的每一个LFES的三维查找表来确定LFES也是可能的。

如果车辆倾斜角度被一起考虑，则现在查找表也具有针对典型倾斜的值，例如，以5度为一级，从-30度到+30度的车辆倾斜角度。然后，ECU（150）进行插值以得到对应于其它角度的LFES。

对于具有车轮电机的工作机器，本发明方法的第二步骤是确定在当前铲斗状态下一个或多个车轮电机的提升力消除转矩（LFET）。这里，LFET是在考虑了由牵引力引起的作用于铲斗上的反作用力而没能实现提升力时的转矩或之上的转矩。

如图7所示，本发明方法的最后步骤是控制动力源的速度不达到LFES。通过这样做，可以实现至少一些提升力。

对于具有车轮电机的工作机器，本发明方法的最后步骤是控制一个或多个车轮电机的转矩不达到LFET。通过这样做，可以实现至少一些提升力。

上述的每一个步骤也可以利用除ECU（150）之外的牵引力限制控制器来实现，牵引力限制控制器的情形当然包括在本发明的保护范围内。在本发明的详细描述中，解释了上述的每一个步骤的进展，ECU（150）能够执行控制发动机这样的基本任务，且同样在最后步骤中，ECU（150）控制发动机以防止发动机速度超过LEFS。同时，ECU（150）被包括在图3中显示的车辆控制系统中。

另外，即使一直将本发明的方法应用于工作机器是可能的，但是可建议通过检测和识别工作机器是否当前处在铲斗填充阶段来仅在铲斗填充阶段期间控制发动机速度不超过LFES。

识别工作机器是否在铲斗填充阶段的一种方式是提供用于激活这种铲斗填充阶段的模式开关并检测模式开关是否操作。通过这样做，操作者能够自由地在辅助模式和非辅助模式之间选择。

而且，铲斗填充阶段可通过使用用于输入的预设定标准来算出，包括以下状态中的一个或多个：铲斗高度、铲斗角度和工作机器的速度。通过在收集在工作机器的相关铲斗填充阶段中典型地示出的状态输入之后使用统计标准，可以在误差界限内确切地感知铲斗填充阶段，且操作者可以在当前最佳条件下操作工作机器而不必操作模式开关。而且，可以提供手动超控开关。当该手动超控开关被激活时，甚至在发动机在铲斗填充阶段期间被恰当控制时本发明的发动机速度控制也被释放。这是因为某些有经验的操作者有时喜欢自己手动操作工作机器。

工业实用性

本发明提供了用于控制具有作为工作用具的铲斗的工作机器的方法、电子控制单元、车辆控制系统和工作机器。发动机速度被控制不达到包括铲斗高度、铲斗角度和车辆倾斜角度的当前铲斗状态的LFES，且总是存在一定提升力且极大地提高了工作机器的可操作性。

Claims

1.一种用于控制工作机器的方法，所述工作机器设置有作为工作用具的铲斗和至少一个地面接合元件，借助于所述铲斗能够在物体上施加提升力，借助于所述至少一个地面接合元件，能够在相同的物体上施加牵引力，其中所述提升力是由所述物体经受的向上引导的提升力，所述方法包括：

确定在所述当前铲斗状态下动力源的提升力消除速度LFES，所述LFES是在考虑了由所述牵引力所引起的作用于所述铲斗上的反作用力而没能实现提升力时的速度和之上的速度，以及

控制所述动力源的速度不达到所述LFES，以便能够实现至少一定的提升力。

2.根据权利要求1所述的方法，其中铲斗角度是所述当前铲斗状态的附加参数。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中车辆倾斜角度是所述当前铲斗状态的附加参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述状态输入的步骤包括：接收通过检测提升缸的长度、检测装载臂的角度或直接测量所述铲斗高度中的至少一种方法而获得的关于所述铲斗高度的状态输入的步骤。

5.根据权利要求2所述的方法，其中接收所述状态输入的步骤包括：接收通过检测倾翻缸的长度、检测与所述倾翻缸相关的链接臂的角度或直接测量所述铲斗角度中的至少一种方法而获得的关于所述铲斗角度的状态输入的步骤。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中确定所述LFES的步骤是通过实时地求解所述当前铲斗状态和所述LFES之间的关系的方程式来确定所述LFES。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中确定所述LFES的步骤是借助于包含了针对每一个铲斗高度的所述LFES的预先计算出的表来确定所述LFES。

8.根据权利要求3所述的方法，其中确定所述LFES的步骤是借助于包含了针对每一个铲斗状态的所述LFES的预先计算出的表来确定所述LFES。

9.根据权利要求3所述的方法，其中确定所述LFES的步骤是通过从包含了针对与车辆倾斜角度相关的每一个铲斗状态的所述LFES的预先计算出的表进行插值来确定所述LFES。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：识别所述工作机器当前是否处于铲斗填充阶段、以及仅当所述工作机器当前处于铲斗填充阶段时控制发动机速度不达到所述LFES。

11.根据权利要求10所述的方法，其中当操作模式开关时，将所述当前工作状态识别为所述铲斗填充阶段。

12.根据权利要求10所述的方法，其中使用针对包括所述铲斗高度、所述铲斗角度和所述工作机器的速度中的一个或多个标准的所述状态输入的预先设定的标准来将所述当前工作状态识别为所述铲斗填充阶段。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：当操作手动超控开关时，甚至当所述发动机速度在所述铲斗填充阶段期间被恰当地控制时，也释放所述发动机速度的控制的步骤。

14.一种电子控制单元ECU，其被适配为执行根据权利要求1所述的方法步骤。

15.一种车辆控制系统，包括被适配为执行根据权利要求1所述的方法步骤的电子控制单元ECU。

16.一种工作机器，包括车辆控制系统，所述车辆控制系统包括被适配为执行根据权利要求1所述的方法步骤的电子控制单元ECU。

17.一种用于控制工作机器的方法，所述工作机器设置有作为工作用具的铲斗和至少一个地面接合元件，借助于所述铲斗能够在物体上施加提升力，所述至少一个地面接合元件由一个或多个电动或静液压车轮电机驱动，借此能够在相同的物体上施加牵引力，其中所述提升力是由所述物体经受的向上引导的提升力，所述方法包括：

确定在所述当前铲斗状态下一个或多个所述车轮电机的提升力消除转矩LFET，所述LFET是在考虑了由所述牵引力引起的作用于所述铲斗上的反作用力而没能实现提升力时的转矩和之上的转矩，以及

控制一个或多个所述车轮电机的转矩不达到所述LFET以便能够实现至少一定的提升力。

18.根据权利要求17所述的方法，其中铲斗角度是所述当前铲斗状态的附加参数。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其中车辆倾斜角度是所述当前铲斗状态的附加参数。