CN104191975B - 液力缓速器恒速档位的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液力缓速器恒速档位的控制方法，其通过记忆的目标车速度与当前加速度和存储的制动扭矩特性脉谱图数据来确定所需要的目标充液率的值，并控制压力空气调节比例阀快速的使液力缓速器充液率达到目标充液率的值，很大程度的减少车速进入目标车速范围内的时间，而且不会存在车速上下过度振荡的问题。

Description

液力缓速器恒速档位的控制方法

技术领域

本发明涉及液力缓速器技术领域，具体涉及一种液力缓速器恒速档位的控制方法。

背景技术

液力缓速器的控制系统通常为手动分级液压控制。缓速器工作时通过操纵手柄将缓速器的缓速制动能力分为4级即25％、50％、75％、100％，缓速器的缓速能力依次增加。此外，缓速器还会设置一个有恒速档。当操纵手柄拨至恒速挡时，车辆当前速度会被记忆，将其作为目标车速，然后车辆速度将被控制在目标车速附近。

现有的液力缓速器恒速档位的控制方法通常是给一个液力缓速器的初始充液量，之后在每个控制周期里采集一次车速，并与目标车速进行比较。如果车速大于目标车速时，就给缓速器增加一个合适的充液量，如果车速小于目标车速时，就给缓速器减少一个合适的充液量，如此不断进行反馈调节缓速器的充液率从而逐渐将车辆速度将被控制在目标车速附近。但是这样的控制方式会使得车辆到达目标车速的调节时间较长，且初始充液率的大小、控制周期的长短和每个控制周期所给的调节充液量选取不当会造成车速上下过度振荡，使得车辆不能进入目标车速范围内或者增加车速进入目标车速范围内的时间。

发明内容

本发明针对液力缓速器现有的恒速控制方式会使得车辆到达目标车速的调节时间较长且容易造成车速上下过度振荡的不足，而提供一种液力缓速器恒速档位的控制方法。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种液力缓速器恒速档位的控制方法，包括如下步骤：

步骤一，当驾驶员把液力缓速器的操纵手柄拨向恒速档后，一旦驾驶员的脚离开了制动踏板和加速踏板，则记录下车辆当前的车速、车辆当前的加速度和液力缓速器当前的充液率，并分别赋值给记忆车速V₁、记忆加速度a、记忆充液率Q，且该记忆车速V₁的值作为目标车速V_m。

步骤二，

首先，根据式①计算液力缓速器的转子转速n，即

n＝25iV₁/3πR①

式中，n为转子转速，单位：转/分钟；V₁为记忆车速，单位：千米/小时；R为车轮半径，单位：米；i为从液力缓速器转子转速到车轮转速之间的传动比，上述i、R均事先已知；

然后，根据式①所计算出的液力缓速器的转子转速n及记忆充液率Q，从制动扭矩特性脉谱图中查找出液力缓速器当前所提供的制动扭矩值，并赋值给记忆制动扭矩T_Y；

最后，判断车辆的记忆加速度a，即

(Ⅰ)如果车辆的记忆加速度a≥0时，则

先根据式②计算液力缓速器的所需提供的目标制动扭矩T，即

T＝(iT_Y+amR)/i②

式中，T为目标制动扭矩，单位：牛顿·米；T_Y为记忆制动扭矩，单位：牛顿·米；i为从液力缓速器转子转速到车轮转速之间的传动比，a为记忆加速度，单位：米/秒^2；m为车辆总质量，单位：千克；R为车轮半径，单位：米；上述i、m和R均事先已知；

再根据式③重新计算液力缓速器的新的转子转速n′，即

n′＝25iV_m/3πR③

式中，n′为新的转子转速，单位：转/分钟；V_m为目标车速，单位：千米/小时；R为车轮半径，单位：米；i为从液力缓速器转子转速到车轮转速之间的传动比，上述i、R均事先已知；

根据式③所重新计算出的液力缓速器的新的转子转速n′及式②所计算出的液力缓速器的目标制动扭矩T，从制动扭矩特性脉谱图中查找出所需的液力缓速器的充液率的值；

若从制动扭矩特性脉谱图中查找出所需的液力缓速器的充液率的值，则将其作为目标充液率Q_m去控制液力缓速器的压力空气调节比例阀快速将液力缓速器的充液率调节到这一目标充液率Q_m值的大小；

若没有从制动扭矩特性脉谱图中查找出所需的液力缓速器的充液率的值，则对目标车速V_m重新赋值，赋值方法为V_m＝θ，其中θ为预设目标车速，并根据式③重新计算液力缓速器的新的转子转速n′，再根据式③所重新计算出的液力缓速器的新的转子转速n′及式②所已经计算出的液力缓速器的目标制动扭矩T，重新从制动扭矩特性脉谱图中查找出所需的液力缓速器的充液率的值，并将其作为目标充液率Q_m去控制液力缓速器的压力空气调节比例阀快速将液力缓速器的充液率调节到这一目标充液率Q_m值的大小；

(Ⅱ)如果车辆的记忆加速度a＜0时，则

先根据式④计算液力缓速器的目标制动扭矩T，即

T＝(iT_Y-|a|mR)/i④

式中，T为目标制动扭矩，单位：牛顿·米；T_Y为记忆制动扭矩，单位：牛顿·米；i为从液力缓速器转子转速到车轮转速之间的传动比，a为记忆加速度，单位：米/秒^2；m为车辆总质量，单位：千克；R为车轮半径，单位：米；上述i、m和R均事先已知；

再根据式③重新计算液力缓速器的新的转子转速n′，根据式③所重新计算出的液力缓速器的新的转子转速n′及式④所计算出的液力缓速器的目标制动扭矩T，从制动扭矩特性脉谱图中查找出所需的液力缓速器的充液率的值，并将其作为目标充液率Q_m去控制液力缓速器的压力空气调节比例阀快速将液力缓速器的充液率调节到这一目标充液率Q_m值的大小。

所述步骤二中，预设目标车速θ的取值范围可以介于25千米/小时～40千米/小时之间，但预设目标车速θ最好为30千米/小时。

上述液力缓速器恒速档位的控制方法，还进一步包括：

步骤三，在车辆恒速运行过程中，

若驾驶员踹动了制动踏板，则控制液力缓速器的压力空气调节比例阀快速将液力缓速器的充液率调节到100％，此时，一旦驾驶员的脚离开了制动踏板时，则记录下车辆当前的车速、车辆当前的加速度和液力缓速器当前的充液率，并分别重新赋值给记忆车速V₁、记忆加速度a、记忆充液率Q，且该记忆车速V₁的值作为新的目标车速V_m，然后跳回步骤二按顺序执行；

若驾驶员踹动了加速踏板，则控制液力缓速器的压力空气调节比例阀快速将液力缓速器的充液率调节到0，此时，一旦驾驶员的脚离开了加速踏板时，则记录下车辆当前的车速、车辆当前的加速度和液力缓速器当前的充液率，并分别重新赋值给记忆车速V₁、记忆加速度a、记忆充液率Q，且该记忆车速V₁的值作为新的目标车速V_m，然后跳回步骤二按顺序执行。

上述液力缓速器恒速档位的控制方法，还进一步包括：

步骤四，在车辆恒速运行过程中，若驾驶员始终没有踹动制动踏板和加速踏板，则不断监测车辆的车速V，一旦车速满足下式

|V-V_m|≥δ⑤

式中，V为车速，V_m为目标车速，δ为预设速度差值；

则记录下车辆当前的车速、车辆当前的加速度和液力缓速器当前的充液率，并分别重新赋值给记忆车速V₁、记忆加速度a、记忆充液率Q，然后跳回步骤二按顺序执行。

所述步骤四中，所述预设速度差值δ的取值范围可以介于1.5千米/小时～3千米/小时之间，但预设的速度差值δ最好为3千米/小时。

上述液力缓速器恒速档位的控制方法，还进一步包括：

步骤五：如果液力缓速器的操纵手柄没有被拨离恒速档，则不断顺序执行步骤三和步骤四；如果液力缓速器的操纵手柄被拨离了恒速档，则退出恒速控制。

与现有技术相比，本发明所提供的液力缓速器的恒速档位的控制方法可以快速确定到达目标车速范围的液力缓速器所需的目标充液率，并快速调节缓速器的充液率使车速快速达到目标车速范围，很大程度的减少车速进入目标车速范围内的时间，而且不会存在车速上下过度振荡的问题。

附图说明

图1为一种液力缓速器的结构示意图。

图2为一种制动扭矩特性脉谱图。

图中标号：1、油槽；2、压力空气调节比例阀；3、控制系统；4、热交换器；5、油路管道；6、传动轴；7、定子；8、转子。

具体实施方式

一种液力缓速器，如图1所示，其主要由油槽1、压力空气调节比例阀2、控制系统3、热交换器4、油路管道5、传动轴6、定子7和转子8组成。油槽1经连接热交换器4与、定子7和转子8相连，其中油路管道5作为上述各部件的连接通道。控制系统3与压力空气调节比例阀2、热交换器4、车辆制动踏板传感器、车辆的加速踏板传感器等相应的信号采集端和控制端相连。液力缓速器的传动轴6与车辆的传动系统相连。控制系统控制压力空气调节比例阀来实现液力缓速器的快速充放液。控制系统中设有不同的档位，其中包含恒速档位。上述液力缓速器仅为本发明的一种优选的液力缓速器，该液力缓速器的结构与现有已知的液力缓速器的结构相同或相近似，其并非本发明的改进点，本发明不仅可以适用于上述结构的液力缓速器，也可以适用于现有其他结构的液力缓速器，适用于所有设有恒速档位的现有液力缓速器。上述液力缓速器的控制系统3的存储单元中存有以转子转速和充液率为变量的制动扭矩特性脉谱图的数据，如图2所示，其包含缓速器在不同的转子转速和充液率所获得的制动扭矩的数值大小，制动扭矩特性脉谱图通过台架实验获得。此外，液力缓速器的控制系统3的存储单元中还存有从液力缓速器转子转速到车轮转速之间的传动比i，，车辆的总质量m，车辆的车轮半径R等相关的参数。控制系统实时监测车辆的车速、加速度、及液力缓速器的充液率、制动踏板传感器信号、加速踏板传感器信号和液力缓速器档位控制信号。

上述液力缓速器恒速档位的控制方法，包括如下步骤：

步骤一：当驾驶员把液力缓速器的操纵手柄拨向恒速档时，如果驾驶员的脚已经离开了制动踏板和加速踏板，则记录下车辆当前的车速、车辆当前的加速度和液力缓速器当前的充液率，并分别赋值给记忆车速V₁、记忆加速度a、记忆充液率Q，且该记忆车速V₁的值作为目标车速V_m；当驾驶员把液力缓速器操纵手柄拨向恒速档时，如果驾驶员的脚还没有离开制动踏板和加速踏板，则当驾驶员的脚离开了车辆制动踏板和加速踏板时，记录下车辆当前的车速、车辆当前的加速度和液力缓速器当前的充液率，并分别赋值给记忆车速V₁、记忆加速度a、记忆充液率Q，且该记忆车速V₁的值作为目标车速V_m。

步骤二：首先，根据式①计算液力缓速器的转子转速n，即

n＝25iV₁/3πR①

然后，根据式①所计算出的液力缓速器的转子转速n及记忆充液率Q，从制动扭矩特性脉谱图中查找出液力缓速器当前所提供的制动扭矩值，并赋值给记忆制动扭矩T_Y；

最后，判断车辆的记忆加速度a，即

(Ⅰ)如果车辆的记忆加速度a≥0时，则

先根据式②计算液力缓速器的所需提供的目标制动扭矩T，即

T＝(iT_Y+amR)/i②

再根据式③重新计算液力缓速器的新的转子转速n′，即

n′＝25iV_m/3πR③

根据式③所重新计算出的液力缓速器的新的转子转速n′及式②所计算出的液力缓速器的目标制动扭矩T，从制动扭矩特性脉谱图中查找所需的液力缓速器的充液率的值；

若从制动扭矩特性脉谱图中查找出所需的液力缓速器的充液率的值，则将其作为目标充液率Q_m去控制液力缓速器的压力空气调节比例阀快速将液力缓速器的充液率调节到这一目标充液率Q_m值的大小；

若没有从制动扭矩特性脉谱图中查找出所需的液力缓速器的充液率的值，则对目标车速V_m重新赋值，赋值方法为V_m＝30，并根据式③重新计算液力缓速器的新的转子转速n′，再根据式③所重新计算出的液力缓速器的新的转子转速n′及式②所已经计算出的液力缓速器的目标制动扭矩T，重新从制动扭矩特性脉谱图中查找出所需的液力缓速器的充液率的值，并将其作为目标充液率Q_m去控制液力缓速器的压力空气调节比例阀快速将液力缓速器的充液率调节到这一目标充液率Q_m值的大小；

(Ⅱ)如果车辆的记忆加速度a＜0时，则

先根据式④计算液力缓速器的目标制动扭矩T，即

T＝(iT_Y-|a|mR)/i④

再根据式③重新计算液力缓速器的新的转子转速n′，根据式③所重新计算出的液力缓速器的新的转子转速n′及式④所计算出的液力缓速器的目标制动扭矩T，从制动扭矩特性脉谱图中查找出所需的液力缓速器的充液率的值，并将其作为目标充液率Q_m去控制液力缓速器的压力空气调节比例阀快速将液力缓速器的充液率调节到这一目标充液率Q_m值的大小。

步骤三：在车辆恒速运行过程中，如果驾驶员踹动制动踏板，则控制压力空气调节比例阀快速将液力缓速器充液率调节到100％，当驾驶员的脚离开制动踏板时，则记录下车辆当前的车速、车辆当前的加速度和液力缓速器当前的充液率，并分别重新赋值给记忆车速V₁、记忆加速度a、记忆充液率Q，且该记忆车速V₁的值作为新的目标车速V_m，然后跳回步骤二按顺序执行；

如果驾驶员踹动加速踏板，则控制压力空气调节比例阀快速将液力缓速器充液率调节到0，当驾驶员的脚离开加速踏板时，则记录下车辆当前的车速、车辆当前的加速度和液力缓速器当前的充液率，并分别重新赋值给记忆车速V₁、记忆加速度a、记忆充液率Q，且该记忆车速V₁的值作为新的目标车速V_m，然后跳回步骤二按顺序执行。

步骤四：在车辆恒速运行过程中，如果驾驶员没有踹动制动踏板和加速踏板，则不断监测车辆的车速，如果车速V满足|V-V_m|≥3，则记录下车辆当前的车速、车辆当前的加速度和液力缓速器当前的充液率，并分别重新赋值给记忆车速V₁、记忆加速度a、记忆充液率Q，然后跳回步骤二按顺序执行。

步骤五：如果液力缓速器操纵手柄没有被拨离恒速档，则不断顺序执行步骤三和步骤四。如果液力缓速器操纵手柄被拨离恒速档，则退出恒速控制。

上述各变量的定义及单位如下：n和n′为转子转速，单位：转/分钟；V₁为记忆车速，单位：千米/小时；R为车轮半径，单位：米；i为从液力缓速器转子转速到车轮转速之间的传动比；Q为记忆充液率；T为目标制动扭矩，单位：牛顿·米；T_Y为记忆制动扭矩，单位：牛顿·米；a为记忆加速度，单位：米/秒^2；Q_m为目标充液率；m为车辆总质量，单位：千克；V_m为目标车速，单位：千米/小时；V为车速，单位：千米/小时。

Claims (5)

1.一种液力缓速器恒速档位的控制方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤一，当驾驶员把液力缓速器的操纵手柄拨向恒速档后，一旦驾驶员的脚离开了制动踏板和加速踏板，则记录下车辆当前的车速、车辆当前的加速度和液力缓速器当前的充液率，并分别赋值给记忆车速V₁、记忆加速度a、记忆充液率Q，且该记忆车速V₁的值作为目标车速V_m；

步骤二，

首先，根据式①计算液力缓速器的转子转速n，即

n＝25iV₁/3πR①

式中，n为转子转速，V₁为记忆车速，R为车轮半径，i为从液力缓速器转子转速到车轮转速之间的传动比，上述i、R均事先已知；

然后，根据式①所计算出的液力缓速器的转子转速n及记忆充液率Q，从制动扭矩特性脉谱图中查找出液力缓速器当前所提供的制动扭矩值，并赋值给记忆制动扭矩T_Y；

最后，判断车辆的记忆加速度a，即

(Ⅰ)如果车辆的记忆加速度a≥0时，则

先根据式②计算液力缓速器的所需提供的目标制动扭矩T，即

T＝(iT_Y+amR)/i②

式中，T为目标制动扭矩，T_Y为记忆制动扭矩，i为从液力缓速器转子转速到车轮转速之间的传动比，a为记忆加速度，m为车辆总质量，R为车轮半径，上述i、m和R均事先已知；

再根据式③重新计算液力缓速器的新的转子转速n′，即

n′＝25iV_m/3πR③

式中，n′为新的转子转速，V_m为目标车速，R为车轮半径，i为从液力缓速器转子转速到车轮转速之间的传动比，上述i、R均事先已知；

根据式③所重新计算出的液力缓速器的新的转子转速n′及式②所计算出的液力缓速器的目标制动扭矩T，从制动扭矩特性脉谱图中查找所需的液力缓速器的充液率的值；

若从制动扭矩特性脉谱图中查找出所需的液力缓速器的充液率的值，则将其作为目标充液率Q_m去控制液力缓速器的压力空气调节比例阀快速将液力缓速器的充液率调节到这一目标充液率Q_m值的大小；

若没有从制动扭矩特性脉谱图中查找出所需的液力缓速器的充液率的值，则对目标车速V_m重新赋值，赋值方法为V_m＝θ，其中θ为预设目标车速，并根据式③重新计算液力缓速器的新的转子转速n′，再根据式③所重新计算出的液力缓速器的新的转子转速n′及式②所已经计算出的液力缓速器的目标制动扭矩T，重新从制动扭矩特性脉谱图中查找出所需的液力缓速器的充液率的值，并将其作为目标充液率Q_m去控制液力缓速器的压力空气调节比例阀快速将液力缓速器的充液率调节到这一目标充液率Q_m值的大小；

(Ⅱ)如果车辆的记忆加速度a＜0时，则

先根据式④计算液力缓速器的目标制动扭矩T，即

T＝(iT_Y-|a|mR)/i④

式中，T为目标制动扭矩，T_Y为记忆制动扭矩，i为从液力缓速器转子转速到车轮转速之间的传动比，a为记忆加速度，m为车辆总质量，R为车轮半径，上述i、m和R均事先已知；

再根据式③重新计算液力缓速器的新的转子转速n′，根据式③所重新计算出的液力缓速器的新的转子转速n′及式④所计算出的液力缓速器的目标制动扭矩T，从制动扭矩特性脉谱图中查找出所需的液力缓速器的充液率的值，并将其作为目标充液率Q_m去控制液力缓速器的压力空气调节比例阀快速将液力缓速器的充液率调节到这一目标充液率Q_m值的大小；

步骤三，在车辆恒速运行过程中，

若驾驶员踹动了制动踏板，则控制液力缓速器的压力空气调节比例阀快速将液力缓速器的充液率调节到100％，此时，一旦驾驶员的脚离开了制动踏板时，则记录下车辆当前的车速、车辆当前的加速度和液力缓速器当前的充液率，并分别重新赋值给记忆车速V₁、记忆加速度a、记忆充液率Q，且该记忆车速V₁的值作为新的目标车速V_m，然后跳回步骤二按顺序执行；

若驾驶员踹动了加速踏板，则控制液力缓速器的压力空气调节比例阀快速将液力缓速器的充液率调节到0，此时，一旦驾驶员的脚离开了加速踏板时，则记录下车辆当前的车速、车辆当前的加速度和液力缓速器当前的充液率，并分别重新赋值给记忆车速V₁、记忆加速度a、记忆充液率Q，且该记忆车速V₁的值作为新的目标车速V_m，然后跳回步骤二按顺序执行；

若驾驶员始终没有踹动制动踏板和加速踏板，则不断监测车辆的车速V，一旦车速满足式⑤

|V-V_m|≥δ⑤

式中，V为车速，V_m为目标车速，δ为预设速度差值；

则记录下车辆当前的车速、车辆当前的加速度和液力缓速器当前的充液率，并分别重新赋值给记忆车速V₁、记忆加速度a、记忆充液率Q，然后跳回步骤二按顺序执行；

步骤四：如果液力缓速器的操纵手柄没有被拨离恒速档，则不断顺序执行步骤三；如果液力缓速器的操纵手柄被拨离了恒速档，则退出恒速控制。

2.根据权利要求1所述的一种液力缓速器恒速档位的控制方法，其特征是，

在步骤二中，预设目标车速θ的取值范围介于25千米/小时～40千米/小时之间。

3.根据权利要求2所述的一种液力缓速器恒速档位的控制方法，其特征是，

在步骤二中，预设目标车速θ为30千米/小时。

4.根据权利要求1所述的一种液力缓速器恒速档位的控制方法，其特征是，在步骤三中，预设速度差值δ的取值范围介于1.5千米/小时～3千米/小时之间。

5.根据权利要求4所述的一种液力缓速器恒速档位的控制方法，其特征是，在步骤三中，预设速度差值δ为3千米/小时。