CN104937315A - 基于坡度和有效负载估计的变速器档位选择 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括自动变速器及一组传感器输入的车辆，所述一组传感器输入提供指示所述车辆当前状态以及与自动变速器的控制相关的数值。所述一组传感器输入包括：发动机转速、发动机的扭矩、当前变速器档位以及车辆速度。所述车辆包括可重复并相互依赖地生成车辆质量参数值以及倾斜度参数值的程控处理器。当生成车辆质量参数值以及倾斜度参数值时，程控处理器使用一组参数，包括：驱动车辆的推进力、作用于车辆上阻止其向前运动的一组力，以及观测到的车辆速度的变化率。

Description

基于坡度和有效负载估计的变速器档位选择
技术领域
本发明主要涉及在例如具有自动变速器的铰接式卡车等重型机械中控制变速器档位选择。更具体地，本发明涉及包括自动变速器的重型机器，并且所述自动变速器根据在多个预定的变速器档位选择规律中所选的某一个来控制。档位选择规律根据观测到的指示功率需求的条件进行选择。所述条件包括操作者的需求(例如，油门位置)以及机器负载(例如，机器重量、行驶路面坡度等)。
背景技术
诸如铰接式卡车和平路机/铲土机等轮驱式重型机械在不同的条件下工作时，要求通过传动系的输出而产生大小不同的驱动力(即扭矩)来推进机械。所述条件包括路面类型、坡度以及货物有效负载情况。此外，车辆传动系控制还需考虑到人力操作员的预期，例如通过当前油门位置所指示的预期。因此，车辆传动系控制的至少一个重要方面是考虑当前操作条件和驾驶员的需求并给予相应的车辆传动系控制命令(例如，增加燃料/空气流、减少/增加变速器传动比等)。
在Kresse的美国专利US 7,499,784中描述了变速器档位/换档选择的控制方法：基于检测到的条件为在开阔公路上(例如半拖挂车)卡车的变速器选择换档规律；特别地，基于车辆质量和估计的道路坡度选择换档规律。在该实施例中，道路坡度估值根据当前的车体质量(包括有效负载)和传动系的牵引力计算。引起卡车加速的净力是通过从车轮上传动系所产生的扭矩中减去各种力(刹车、牵引以及坡度)来确定。具有遗忘因子的递归最小二乘估算器有助于从上述参数值中生成道路坡度的第一估计。当检测到较差的信噪比条件时，第二坡度估计提供另一坡度值。车辆质量估计和坡度估计由两个可选的坡度估计源之一提供，并为在性能模式(高功率)和经济模式(高节油)之间切换的变速控制提供输入。
Nitz的欧洲专利第0 512 596 A1号公开了换档模式控制，其中响应道路负载中的变化而变换升档/降档。在车辆拖引挂车，行驶在爬坡车道和/或遇到异常空气动力载荷的情况下可能出现上述常规的道路负载条件。在检测到道路负载过度的情况下，采用的换档模式的特征是车辆在上述常规道路负载条件下行驶过程中，在减速期间提前降档并在加速期间延迟升档。
本文所述的示例性方法及变速器总成(包括其控制器)的各个方面克服了现有技术中的缺陷。
发明内容
本发明介绍了一种车辆以及通过该车辆来执行的一种方法。车辆包括自动变速器及一组传感器输入，该输入提供指示车辆当前操作状态的数据以及与自动变速器控制相关的数据。该组传感器输入包括：发动机转速、发动机的扭矩、当前变速器档位；以及车辆速度。此外，车辆还包括配置计算机可执行指令的程控处理器，以便反复并相互依赖地产生车辆质量参数值以及倾斜度参数值。当产生车辆质量参数值以及倾斜度参数值时，程控处理器使用一套参数，包括：驱动车辆的推进力；作用于车辆上并阻止向前运动的一组力，以及观测到的车辆速度变化的速率；此外，本发明进一步包括由实施上述功能的车辆执行的一种方法及一种包括计算机可执行指令的永久机读媒介，该指令由处理器/控制器执行以实现上述功能。
附图说明
尽管所附权利要求书说明了本发明的特征及特性，但根据附图及下列详细说明可以更好地理解本发明及其优点。其中：
图1为自动平地机/车辆的轮廓图，其作为一个示例，用于示出适合包括本公开的负载/坡度估算器和档位选择方法的机器；
图2为本公开中的示例性机器的程控控制器、自动变速器及相关部件的框图。
图3a用图示方式描述一组功率曲线及采用标准方式进行换挡操作的机器；
图3b用图示方式描述一组功率曲线和根据自动变速器基于性能的减档方案来进行换挡操作的机器；
图4是一张流程图，该流程图根据本发明对采用程控控制器执行并对自动变速器进行管理的示例性过程进行了操作概述；和
图5是包括在程控处理器构造中的一套功能块的示意图。该功能块用于根据操作中施加在车辆上的被观测力执行质量和坡度的计算。
具体实施方式
在参看附图之前，应当注意，本发明涉及包括自动变速器的车辆，所述自动变速器由程控控制器进行管理，以便于部分地基于动力传动系性能参数(例如，动力曲线、扭矩曲线等)、有效载荷估算以及坡度估算来管理档位选择(换档点)策略。有效载荷估算和坡度估算通过确定可能施加到运动中的车辆上的作用力而得到。基于计算的有效载荷估算和坡度估算，控制器选择性地触发车辆预设的多个换挡控制规律中的一个。例如，在遇到总阻力超过车辆(在当前所选档位的)当前推进力的情况下，触发高输出档位换档控制规律。高输出档位换档控制规律的特征在于在车辆线性减速期间提前减档，这样可以维持动力传动系的高(动力和/或扭矩)输出，同时由于在车辆的当前行驶方向上，遇到高运动阻力，在机器减速期间降档。在示意性实例中，执行降档控制规律以维持在驱动轮/行驶路面界面处测量的高动力传输，在此高动力传输指的是″轮缘动力″(由轮外缘/边缘施加的用以沿着路面驱动车辆的动力)。
沿着行驶路面遇到汽车运动的高阻力，可以归于各种原因，原因包括：承载重负载、沿着陡坡行驶、机具/工具(例如，平土机刮刀)阻力等。本文所述的系统与方法考虑了多种可能变化的车辆运动阻力源，以便确定，例如，合适的换挡规律，比如确定是否触发用于自动变速器的提前减档规律，从而保证在一系列换档期间使传动系的输出处于或者靠近最大值。
本文描述的由程序控制器执行的传动控制策略包括两个广义函数。第一函数基于当前确定的动力传动系输出扭矩来确定最后档位，所述输出扭矩在车轮/地面界面处测得，需要对抗当前的向前运动阻力。举例来说，这种阻力是车辆当前试图攀爬的测量坡度和当前车重的函数。例如，测量坡度由惯性测量单元提供。车重由下列各种方法中的任一种确定，所述方法包括基于机器特性而确定以及基于物理学的计算(例如，作用力＝(质量)*(加度速))而确定。
两个广义函数的的第二函数基于由第一函数提供的最终档位以及包括油门位置、负载状态、机器加速度以及当前档位的因素组合来选择合适的降档规律。第一模块功能和第二模块功能的组合便于在由于机器变速器提供的推进力遭遇高阻力而需要经历一系列降档的同时具有恒定的档位切换性能。
示例性有效负载和坡度估计器用于触发性能换挡策略以便于在爬陡峭坡度的同时在减速期间以最大轮缘功率运行，简要地概述其一般功能后，请，注意参照图1，图1提供引入此种控制方案的机器100的一个示例的简要透视图。在图1的说明中，机器100是自动平地机，自动平地机是机器的一个示例以说明所描述的有效负载和坡度估计器的概念，所述估计器的输出由用于自动变速器的程序控制器所使用，以触发基于性能的换挡策略。虽然结合自动平地机来说明此种布置，但本文所描述的布置可能应用在各种其它类型的机器中，例如，轮式装载机、铰接式卡车等。术语“机器”涉及执行与以下行业：采矿、建设、农业、运输，或本领域已知的任何其他产业等，有关的一些操作方式的任何机器，该机器。例如，机器可以是自动倾卸车、锄耕机、平地机、材料操纵器等等。
自动平地机在本文中具有用于说明的示例性意义。在图1中示出在示例自动平地机101中的机器100的侧视图。为了说明的目的，在本文中描述自动平地机101，该机器具有通过流体静压力操作的推进回路用以使得机器移动经过地形，以及液压操作的实施回路来操作用于执行各种机器任务的器具。然而，也可设想为机器提供动力的任何其它模式，例如借助电动操作的电动机和/或致动器。例如，机器100的替代实施例可包括发电机或者能够产生替代形式的能量(例如电能)的其它装置。
在图1中示出的自动平地机101通常包括由发动机机架102和执行部分104组成的两片式机架。可替代地，自动平地机101可包括单一式机架件。示出的实施例中的发动机机架102通过枢轴(未示出)连接至执行部分104。执行部分104包括驾驶室106和接触地面的二个惰轮108(仅一个可见)。在示出的实例中，所述的工具(刮刀110)沿执行部分104的中间部分悬挂。可以有选择地调节刮刀110在不同高度和角度接合地面，以在操作自动平地机110时达到期望的坡度或轮廓。通过致动器的系统实现刮刀110的位置调整，通常如图1中的112所示，而在操作期间通过杆114实现对刮刀110承受的力的支撑，杆114枢转连接执行部分104至刮刀110.
发动机机架102支撑发动机(不可见)，通过发动机盖116保护发动机机架102免受其他部件的影响。发动机提供用于推动自动平地机101及操作自动平地机101的不同致动器和系统所需的动力。可以理解，其他机器可具有不同配置和/或与其相关联的各种其他工具。
在流体静力操作的机器中，发动机机架102中的发动机可以与静液压泵(未示出)相关联，该静液压泵可以是操作自动平地机101的推进系统的液压系统的一部分。
在示出的实施例中，自动平地机101由两组驱动轮118(仅可见一组)驱动，每组包括二个沿梁120以串列结构布置的驱动轮118。在两个梁中的梁120设置在自动平地机101的一侧上的情况下，两个梁(其中一个是梁120)枢转连接在各枢轴关节处的轴或轴轮的端部或轴承123上。
梁120上的两个驱动轮118中的至少一个或两个可主动旋转或由相应发动机驱动。当二个驱动轮118中的唯一一个被供给动力，另一个驱动轮可以不工作或，换句话说，可以相对于梁120自由旋转。
图2示出了一种用于机器的动力输送系统200的简化框图，所述动力输送系统包括自动变速器，例如，机器100(图1)。动力输送系统200包括变速器202。变速器202布置成从发动机(未示出)传输动力至推进或者移动机器的系统。在示例性实例中，变速器202通过推进力204输出向一个或多个用于移动机器的系统提供动力，所述系统并称为机器推进系统206。
机器推进系统206为机器100提供原动力。推进动力204的输出可以任何合适的形式提供，包括：例如，来自于旋转传动输出轴的机械能。机器推进系统206包括一个或多个机械驱动件，所述驱动件被布置成转动或以其它形式驱动提供驱动力的部件，如，机器100的一个或多个轮。
在该示例性实施例中，动力传输系统200包括程序控制器214。程序控制器214是，例如单一的控制器，或者可选地包括一个以上的被设置成控制机器100的各种功能和/或特征的控制器。举例来说，程序控制器214包括档位选择逻辑模块216，该档位选择逻辑模块216包括计算机可执行指令，所述指令便于执行本文中所述的传动控制策略。具体而言，档位选择逻辑模块216包括第一函数，所述第一函数根据传动系输出力矩的当前确定值来确定最后档位，所述传动系输出力矩用于抵消机器100在经过的表面上移动时受到的当前阻力。举例来说，这种阻力是所测定的和/或计算出的坡度和当前的车辆质量的函数，该坡度是当前车辆正试图向上爬时的斜坡坡度。通过例如惯性测量单元得出。也可通过指示车辆的当前经过的斜坡坡度的操作参数间接计算出坡度。车辆质量可通过多种方法得出，包括根据机器特性和基于物理学的计算方法(如，力＝质量X加速度)确定出车辆质量。
档位选择逻辑模块216包括第二函数，第二函数用于根据第一函数提供的最后档位以及多种因素来选择合适的降档控制规律(一系列降档点)；包括：油门油门位置、载荷状态、机器加速度和当前档位。例如，通过操作员控制信号线路226从操作员控制装置224获得油门位置信号。通过控制信号线路226从操作员控制装置224获得的其他可能输入信号包括巡航控制信号。
在所示实施例中，动力输送系统200包括设置在程序控制器214和机器100的各种系统之间用于交换信息和命令信号的各种链接。这类链接可是任何合适类型的链接，能双向交换多个信号。在一个实施例中，这类链接是通过控制器局域网(CAN)相互连接的各种装置之间的通信信道。更具体地，速度传感器连接218将程序控制器214与变速器输出速度传感器219相互连接。速度传感器连接218提供表示变速器202的输出速度的信号，该信号进而便于计算出各种其他参数值，包括机器速度和机器速度的变化率，从而，可便于确定机器的当前减速率(例如机器正在爬山时)。
程序控制器214接收的各种信号包括可以通过档位选择逻辑模块使用的如下参数：加速度(沿机器前进方向)、机器斜坡/斜率(估计的或测得的)，以及马达转速(马达RPM)。
在动力输送系统200工作期间，程序控制器214可用于接收和处理与各种系统的(例如，机器推进系统206)扭矩/力或功率使用率的确定相关的信息。程序控制器214确定通过推进动力204输出施加的驱动外力以及输送的动力。
可选地，如不使用变速器输出转速，机器100可以从由加速计240所提供的经滤波的流/一系列的瞬时加速度信号中获得机器的实际当前速度。，当计算在非水平的表面上行驶的的机器速度的时候，由加速计240指定的经滤波的加速信号可以借助由斜率传感器242所提供的信号正常化。斜率传感器242指定机器运行坡度(沿向前方向)。
举例而言，程序控制器214通过两个通信链接、一个变速器输出链接228以及一个变速器输入链接230连接到变速器202。变速器输出链接228代表程序控制器214向不同的变速器致动器以及控制变速器202操作的各种系统提供指令信号的能力。指示一个或多个变速器操作参数的信息信号通过变速器输入链接230提供给程序控制器214。如上所述，变速器输入链接230和变速器输出链接228体现在任何合适布置中，例如，通过使用CAN链接能够同时传输更多的信号，但是也可以使用其他布置。
还应当认识到，这里讨论的程序控制器214是一种计算设备，例如，可编程处理器，所述处理器从计算机可读介质中读取计算器可执行指令并执行那些指令。计算机可读的媒介包括永久性媒介和暂时性媒介。前者包括磁盘、光盘、闪速存储器、RAM、ROM、磁带、存储卡等等。后者包括声音信号、电信号、调幅波以及调频波等等。如在所附的权利要求书中使用的，术语“永久性计算机可读介质”表示通过计算机可读的有形媒介在权利要求中另有明确说明的除外。
上文描述了示例性机器和动力控制装置(图2)，现在注意转向图3a和3b，图3a和3b一起说明性地描述示例性的变速器档位选择策略(图3b)。该说明性的策略使得发动机功率在机器100减速期间维持在恒定的最高输出下，导致机器需要执行一系列降档来停止不期望的减速。这样的减速由于前进运动因如下的多种因素而遭遇高阻力而导致，包括机器试图在承载大的有效负载或者机床工具负载(例如，接合的平土机刮刀)的同时爬上大的上坡坡度。
在所说明的示例中，图3a用图形化的方式描述典型的变速器降档方案。在该示例中，线300描述了在车辆减速时执行降档的轮缘功率路径，这种情况下，每发生一次降档转换，就会出现显著的功率跳动。
与图3a的轮缘功率路径相比，根据高性能的降档规律操作的机器100的轮缘功率路径310在图3b中示出，其中，在相邻档位功率曲线的交点处发生降档。在图3b的所说明的示例中，在从五档降至一档的一系列降档中，相邻档位的每次降档发生的时间相对于比图3a描述的降档时间都较为提前。例如，在图3a中，三档到二档的降档转换发生在约每小时17英里(车辆速度)的时候。在这种速率下，发动机转速(转/每分钟)充分减慢，使得在机器持续以较高的档位操作的同时产生显著的功率下降。然而，根据图3b中示出的提前降档，三档到二档的降档转换发生在功率曲线交点处，约每小时20英里的时速下。在发动机的功率输出显著下降之前(例如，在相邻档位之间的功率曲线交叉点处)启动降档可以使五档向一档降档过程中，根据图3b中示出的降档方案得到的发动机总功率输出大于根据图3a中得到的发动机总功率输出。下文参照图4对由档位选择逻辑模块216执行的方法进行描述。该方法包括识别需要从当前档位向目标档位进行一系列降档的情形，以使得变速器202能经由推进功率204输出将充足的扭矩提供给机器推进系统206，以对抗/克服机器100的变速器202遭遇的当前总阻力。
图4概括了方法400的一组步骤，所述步骤在程序控制器214的指导下由机器100重复地(例如，周期性地或者响应于触发事件)执行。所概括的步骤涉及检测触发事件以及之后根据图3b中示出的降档布置来实施换挡控制策略，以使得在随后执行一系列向目标档位的降档过程中使性能(功率输出)最大化。目标档位基于机器100遭遇的前进运动的当前阻力来确定。这样的阻力至少由当前的倾斜坡度与机器100的质量(包括有效载荷)决定。然而，这样的计算也可以包括影响前进运动阻力的各种其它因素(下文参照图5进行描述)。方法400是示例性的。因而，可根据各种观察到的机器参数做相应变动以实现对图3b中说明性地示出的降档方案的触发事件进行。图4中概括的方法可下文描述并参照图5的有效负载和坡度估计器辅助。
在步骤405期间，程序控制器214计算对于机器100的前进运动的当前阻力。这样的计算至少基于由程序控制器214计算出的当前坡度以及机器100的当前质量。在下文描述的图5中给出用于当前质量和坡度计算的程序控制器214的配置的特定示例。在所说明的示例中，前进运动阻力的计算也应考虑因机具/工具(例如，平地机上部署的刮刀)所带来的阻力。
在步骤410期间，程序控制器214将在步骤405期间计算出的对于前进运动的阻力应用于机器100每个前进操作档位的一组扭矩特性，以确定机器100的目标档位。借助示例，目标档位是由变速器202和推进动力204输出产生充足扭矩时的最高档位，其中产生的扭矩超过在步骤405计算出的前进运动阻力。然后控制转到步骤415。
如果在步骤415期间，程序控制器214检测到触发机器100提前降档规律(例如图3b中示意性示出的降档规律)的触发条件，则控制进行到步骤420。例如，触发条件可包括基于一组输入的多种单独/组合条件的任意一个或多个，包括例如：油门位置、当前档位、滚动阻力、坡度、当前车辆总质量、计算的目标档位。例如，在示例性实施例中，除计算的目标档位外，提前换挡提前换挡规律指比当前档位至少少两个。因而，当需要降档至目标档位以便产生超过在步骤405期间计算的当前阻力的输出扭矩的机器可能遇到长时间的显著扭矩不足时，应输入提前换挡策略。如果没有检测到触发条件，则控制通过步骤415转至结束。
在上文参考图4所描述的示意性的控制过程可以通过使用另外的和/或可选的传感器进行改进和/或增强。
程序控制器214档位选择逻辑模块216用于检测并基于当前前进运动阻力执行提前降档规律，上文已对其示例性操作作了相关描述，下面请看图5，图5概括了程序控制器214的配置，该配置有助于产生机器质量和坡度(斜度)，机器质量和坡度(斜度)用于计算在图4的步骤405期间机器100所受的前向运动阻力。
输入模块500表示程序控制器214用于执行坡度和质量计算的一组输入参数。由输入模块500所提供的输入参数包括，例如：速率比、发动机转速、发动机扭矩、当前变速器档位以及车速。输入参数被提供至一组中间计算模块(如下所述)，所述的一组中间计算模块依次将其输出提供至质量计算器502和坡度计算器504。由质量计算器502和坡度计算器504产生的估算的质量和坡度值被提供至档位选择逻辑模块216，以便控制档位选择。当上述讨论的提前降档策略采用了质量和坡度估计值(参见图4)时，档位选择逻辑模块216将计算得到的质量和坡度估计值用于控制变速器档位选择，从而提高机器100的性能和/或燃料经济性，即使在提前档位降档模块没有被启动的情况下也是如此。
质量计算器502和坡度计算器504的操作反复地且并行地执行。质量计算器502根据以下等式产生质量估计值M：
M＝(F前进力-F滚动力-F空气阻力-F惯性力)/((车辆加速度)+((重力加速度)(sin(坡度))))
坡度计算器504根据以下等式生成坡度估计值G：
G＝asin((F前进力-F滚动力-F空气阻力-F惯性力-(车辆加速度)(质量))/((质量)(重力加速度)))
此外，质量和坡度计算是相互依赖的。因此，质量计算器502的输出值被传递给坡度计算器504以便于坡度计算，坡度计算器504的输出值被传递给质量计算器502以便于质量计算。质量计算器502和坡度计算器504计算的质量和坡度估算值迭代共享，使得质量计算器502和坡度计算器504之间形成自校正的相互依赖关系，从而避免执行误差校正算法的必要性，如，Kresse的美国专利7,499,784中所述的递归最小二乘算法。
如图5中明确所示，质量计算过滤器/平均器503和坡度计算过滤器/平均器505可根据质量计算器502和坡度计算器504的输入和/输出值执行运算，以提供短期内的质量和坡度计算的暂时稳定度。如说明性实施例所述，可通过使用各种过滤/求均值方案中的任一种方案以各种方式执行过滤器/平均器功能。例如，将说明一系列总和为1的x系数(权值)的加权移动平均窗口应用于一系列先前计算出的值中，包括：(1)质量计算器502和坡度计算器504提供的当前值，以及(2)由质量计算过滤器/平均器503或坡度计算平均器505提供的先前计算出的x-1个值。
此外，可提供多个过滤器/平均器定义。首先，提供不同的过滤器/平均器定义，用于处理质量计算过滤器/平均器503和坡度计算过滤器/平均器505的输出值。第二，基于机器的当前总体操作状态，提供并动态地指定多个不同的过滤器/平均器定义。这类状态例如包括，从停止状态进入启动/加速、换挡、匀速行驶状态。在这些不同的操作状态下，使用不同的系数拒绝或接受质量计算器503和坡度计算器505提供的质量和坡度计算值的当前变化。过滤器/平均器定义的其他可调方面包括计算新的质量值和坡度值与计算平均值窗口(在该说明性的实例中)范围内的总值(x)的数目之间的时延。
下面的描述涉及上文确定的各种参数值的来源(参见图5)，所述参数为质量计算器502和坡度计算器504使用。推进力计算器510根据下面的等式提供F前进力，即在变速器输出端产生的受力的参数值：
F前进力Fprop＝((发动机扭矩Eng trq)(转换器扭矩比Cnvrtr TrqRatio)(变速器损失Xmsn))/(总半径)；该力在变速器的输出端处产生。
发动机的扭矩(Engtrq)参数值由从输入块500提供给转换器吸收块514的所报送的发动机扭矩值来决定。在变速器输出处输送的实际扭矩由转换器吸收块514基于影响扭矩转换器工作的多个所提供的参数来获得。具体而言，转换器吸收块514将确定转换器处于锁定模式还是转换器模式。当扭矩转换器在锁定模式中操作时，转换器吸收块514以未变更的形式(即，发送机扭矩值由输入块500提供)将所报送的发动机扭矩(从输入块500)传送至推进力计算器510。然而，如果扭矩转换器在“转换器”模式中操作，则转换器吸收块514根据转换表/转换等式来调整(减少)从输入块500接收的所报送的发动机扭矩值，所述转换表/转换等式由以下机器操作参数决定，包括：(从输入块500)所报送的发动机扭矩、速度比(转换器输入与转换器输出的扭矩比)以及(从输入块500)得到的发动机转速。
转换器扭矩比(Cnvrtr Trq Ratio)由转换器扭矩比块512基于速度比参数值所提供，而该速度比参数值由输入块500基于转换器输入速度和转换器输出速度所提供。变速器损失(Xmsn Losses)参数值需要考虑引起变速器部件的转动/运动的力损失。变速器损失力数值由推进力计算器510基于速度比、发动机转速以及由输入块500提供的变速器档位参数值而动态地产生。
总体半径参数值对应于从动轮在从动表面上的滚动半径(例如，从从动轮中心至地面的距离)。
上文描述了推进力计算器510的功能，下面将说明一组附加的功能块，所述附加的功能块为质量计算器502和坡度计算器504提供输入参数值。滚动力计算器520基于以下等式提供滚动力参数值，滚动力即由车辆的车轮在其上行驶的表面所产生的滚动阻力：
滚动力滚动力(Frolling)＝0.0041+(车速)(0.000041)(质量)cos(坡度)+(机具/工具力)。
滚动力计算器520从质量计算器502和坡度计算器504接收输入的质量和坡度值，并且从输入块500接收车辆速度。滚动力计算器520预设为可定制的块，其中常量和/或系数(例如，0.0041和0.000041)可作短期(例如配置机具，比如平地机刮刀时)或者长期(在软土上工作、在路面上行驶等)修改。
此外，滚动力计算器520的配置要考虑工具/机具所引起的力，所述工具/机具以有助于或/阻碍其所依附的机器(例如，工具与地面接合)运动的方式配置。在自动平地机101的情况下，传感器(如，压力传感器)提供表示机具(如，刮刀110)阻力的信号。机具阻力用上面提供的滚动力等式中的术语“机具/工具力”表示。表示机具阻力的信号被过滤以在短期内使该信号平滑，并且拒收/尽量减少瞬态传感器峰值，所述瞬态传感器峰值基本上不会影响滚动力计算器520执行的长期滚动阻力计算。
空气力计算器530根据下面的等式提供空气力参数值，即，车辆穿过空气时由于阻碍而产生的阻力，基于以下公式：
空气力＝(阻力系数)(迎风面积)(车辆速度^2)/2
空气力计算器530接收来自于输入块500的输入车辆速度值。迎风面积根据前面的测量结果获得，阻力系数通过前述各种条件下机器100的测量结果获得。
惯性力计算器540根据当前的车辆加速度(即，每个单位时间内的线性速度变化)以及当前的变速器档位，提供惯性力参数值，即使机器100的变速器以及其他驱动系部件加速所需的力。当前的变速器档位由输入块500提供。车辆加速度由加速度计算器550根据一系列指定时段内的输入车辆速度提供，提供。要特别指出的是，如果由于重大质量导致惯性力根据所选档位发生较大变化，则变速器档位输入参数值(表示机器的当前档位)对于机器中的质量计算器502和坡度计算器504的精确计算而言是十分重要的
上文描述了输入值和通过可编程控制器214的典型配置所执行的计算，应该进一步指出的是，在某些情况下，冻结或甚至重置质量计算器502和坡度计算器504执行的计算是有益的。在图5提供的说明性实例中，重置/保持逻辑块506可避免产生可能导致档位选择模块216出现非预期不稳定行为的潜在非常输入参数值，具体而言，重置/保持逻辑块506接收来自于输入块500并表示机器100的当前操作状态的输入值，所述机器100要求重置或保持先前通过质量计算器502和/或坡度计算器504计算出的值。根据从输入块500接收到的输入值，重置/保持逻辑块506有条件地向质量计算器502和坡度计算器504中的一个或两个发出冻结或重置信号。例如，如果机器100是铰接式卡车，当载荷弹出钮被激活时，由质量计算器502产生的质量值被重置为空载荷值。此外，每当机器100由于其上的复杂受力而转向冻结操作时，重置/保持逻辑块506就会发出质量计算器502和坡度计算器504操作冻结的信号。
工业实用性
本公开发明适用于具有自动变速器的驱动式机器，所述自动变速器控制和配置使可变的推进力传送给机器的驱动轮。具体而言，所公开的基本原理提供了在降档过程中，将发动机功率输出维持在较高水平的一种机制，所述的降档过程是由相关原因，如，遇到较大坡度的山路，致使机器遇到增加的前向运动阻力时所必需的。。所述系统可被实施在可在多种推进负载条件下工作并且在日常工作中极可能遇到大量增加的前向运动阻力的各种机器中。尽管从所公开的基本原理中受益的许多机器都是被使用在越野机器(如，平路机、越野的铰接式自卸卡车/运输车)中的机器，但是应该意识到，所公开的机器以及用于这类机器的可编程控制方法也可使用在其他环境下，所述教导同样可被广泛应用。。
程序控制器214使用本文公开的原理控制变速器，以确保推进系统以高功率输出运转，其中，在机器减速期间，变速器降档在相邻档位的功率曲线交叉点处发生。应当认识到，此描述提供了所公开的系统和技术的示例。但是，预计本发明的其他实施方式可与前述实施例在细节上有所不同。此外，对本文实施例的引用旨在引用在相应阶段所讨论的特定实施例，并非隐含对本发明的范围进行任何限制。关于某些特征的区别和淡化描述旨在说明缺乏对那些特征的偏好，但不是将这些特征完全排除在本发明的范围之外，另有指示的除外。
除本文另有指示以外，本文对数值范围的详述仅仅用作一种分别涉及范围以内的每种单独数值的速记方法，并且每种单独数值包含在说明书内，如同在本文作个别列举一样。本文所述的所有方法可以任何合适的顺序和任何合适的步骤执行，本文另有表述或在上下文有明显抵触的除外。

Claims (15)

1.一辆车辆，包括：
自动变速器；
提供指示所述车辆的当前操作状态并与所述自动变速器的控制相关的值的一组传感器输入，所述一组传感器输入包括：
发动机转速；
发动机扭矩；
当前变速器档位；以及
车辆速度；和
由计算机可执行指令配置并可重复且互相依赖地产生车辆质量参数值和坡度参数值的程序控制器，所述程序控制器使用一组参数，其包括：
驱动所述车辆的推进力；
一组作用于所述车辆上的阻止前向运动的力，以及
观测到的所述车辆的速度变化率。
2.如权利要求1所述的车辆，其中，所述程序控制器的质量计算器执行产生所述车辆质量参数值的操作，并且其中，所述程序控制器进一步配置为包括重置/保持逻辑功能，所述重置/保持逻辑功能对所述质量计算器选择性地发出命令，以使机械不稳定期间所述车辆质量参数值保持为当前值。
3.如权利要求2所述的车辆，其中，所述机械不稳定期间来自于所述车辆的转向操作。
4.如权利要求1所述的车辆，其中，所述程序控制器的质量计算器执行产生所述车辆质量参数值的操作，并且其中，所述程序控制器进一步配置为包括重置/保持逻辑功能，所述重置/保持逻辑功能对所述质量计算器选择性地发出命令，以使机械不稳定期间所述车辆质量参数值重置为当前 值。
5.如权利要求4所述的车辆，其中，所述机械不稳定期间来自于所述车辆的倾倒操作。
6.如权利要求1所述的车辆，其中，所述一组作用于所述车辆上的阻止前向运动的力包括机具力/工具力。
7.如权利要求1所述的车辆，其中，所述一组作用于所述车辆上的阻止前向运动的力包括产生于传动的惯性力，其中，所述惯性力的值至少部分地由当前选择的车辆运行档位来确定。
8.如权利要求1所述的车辆，其中，所述一组作用于所述车辆上的阻止前向运动的力包括与移动表面相关的力。
9.如权利要求1所述的车辆，其中，所述一组作用于所述车辆上的阻止前向运动的力包括与速度相关的空气阻力。
10.如权利要求1所述的车辆，其中，所述程序化控制器进一步配置为，基于所产生的车辆质量参数值和倾斜坡度参数值来选择换挡控制规律。
11.如权利要求1所述的车辆，其中，所述倾度通过坡度计算器基于一组作用于所述车辆的力得出所述倾度，所述质量导致所述车辆的线性加速。
12.如权利要求1所述的车辆，其中，所述倾度通过直接测量当前坡度得出。
13.如权利要求1所述的车辆，其中，所述程序化控制器包括为以下参数组合中的至少一个参数提供滤波/平均输出值的滤波器/平均器。
14.一种通过由计算机可执行指令配置的程序化控制器来执行的方法，所述方法用于提供与包括自动变速器的车辆内的自动变速器的控制相关的车辆参数值，所述车辆产生一组提供指示所述车辆的当前操作状态并与所述自动变速器的控制相关的值的传感器输入，并且其中，所述一组传感器输入包括：发动机转速、发动机扭矩、当前变速器挡位；以及车辆速度，所述方法包括通过所述程序控制器来重复且互相依赖地执行以下步骤：
产生车辆质量参数值；并且
产生倾度参数值，
其中，所述产生所述车辆质量参数以一组参数为基础，包括：
驱动所述车辆的推进力；
一组作用于所述车辆上的阻止前向运动的力，以及
观测到的所述车辆的速度变化率。
15.一种包括计算机可执行指令的永久性机读介质，所述计算机可执行指令有助于执行一种方法，所述方法用于由所述计算机可执行指令配置的程序控制器为包括自动变速器的车辆内的自动变速器提供与控制相关的车辆参数值，所述车辆产生一组提供指示所述车辆的当前操作状态并与所述自动变速器的控制相关的值的传感器输入，并且其中，所述一组传感器输入包括：发动机转速、发动机扭矩、当前变速器档位；以及车辆速度，所述方法包括通过所述程序控制器来重复且互相依赖地执行以下步骤：
产生车辆质量参数值；并且
产生倾斜度参数值，
其中，所述产生车辆质量参数以一组参数为基础，包括：
驱动车辆的推进力；
一组作用于所述车辆上的阻止前向运动的力，以及
观测到的所述车辆的速度变化率。
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