CN105008187A

CN105008187A - 缓速降档管理

Info

Publication number: CN105008187A
Application number: CN201480012093.8A
Authority: CN
Inventors: T·D·施瓦兹; J·兰德斯
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2034-02-19
Also published as: GB2526237A; US20140257656A1; GB2526237B; CN105008187B; GB201516918D0; WO2014137598A1; US8924119B2

Abstract

基于包括缓速控制器的当前设定、下坡坡度、速度、当前档位以及即将发生的换挡的条件，车辆(102)中的缓速器(140)被自动地控制。当车辆(102)在大于低角度阈值且小于高角度阈值的下坡角度运行时并且待定档位是大幅降档时，用设定在高位的缓速器控制器自动地设定缓速器级别到低缓速器级别。当车辆(102)在水平地面上运行且待定档位是大幅降档，或当前档位是第一档位或第二档位时，自动地将所述缓速器级别设定到关闭。当车辆(102)在平坦的地面上运行且减速度在触发级别之上时，自动地将缓速器级别设定到低缓速器级别。

Description

缓速降档管理

技术领域

本发明涉及一种用于大型车辆的推进系统，具体而言，涉及车辆行驶过程中减速装置的管理。

背景技术

重型设备，例如大型运土车辆，可以使用缓速器补充常规制动器提供的制动。缓速器操作基于手动设置并且是接通的或者是关闭的。某些类型的缓速器具有不同的级别设置。当接通时，缓速器在所有的行驶条件下都是工作的，包括通过低速档降档减速到停止。在该情况和一些其他情况下，缓速器可能导致不精确的减档，在最低程度上不精确的减档会让操作员不舒服，而在最坏情况下可导致动力传动部件过度磨损。

美国第20110125376号专利申请(“’376申请”)描述了一种机器中的自动下坡速度控制系统。所公开的申请描述了一种用于降低机器速度的缓速器控制器。缓速器可以被设定到自动位置。当缓速器处于自动模式时，控制器将确定道路的坡度。基于坡度和车辆速度，将根据预定的档位选择顺序自动变档。当车辆在平坦的地面上行驶时，自动控制被解除。′376申请没有公开基于速度、坡度，和/或紧急换档分析的自动脱开或改变减速级别。

发明内容

在第一个方面，一种使用缓速器控制器管理车辆减速的方法，所述缓速器控制器具有处理器、实体存储器，和联接到各个车辆传感器的输入端，该方法包括通过使用在一个或者多个输入端收到的数据的处理器确定请求的缓速器等级、车辆的角度，和车辆的当前档位，以及基于请求的缓速器等级、车辆的角度，和车辆的当前档位自动地设置缓速器级别。

在另一个方面，管理车辆中缓速器运行的缓速器控制器包括处理器、联接到处理器的操作员输入端、联接到处理器的坡度输入端，以及联接到处理器的传动装置输入端，其中，操作员输入端接收缓速器的请求的运行等级的信号，坡度输入端接收来自坡度传感器的指示车辆角度的第一信号，传动装置输入端接收当前档位、车辆速度和待定档位中的至少一者。缓速器控制器还可以包括联接到处理器的存储器，该存储器含有计算机可执行指令，该指令在处理器上执行以使得缓速器控制器来确定缓速器的请求的设定指定接通设定，确定车辆的坡度角，并且确定当前档位，当前档位高于预定档位时，按请求的设定上运行缓速器。所述请求的设定为高值时，将所述缓速器设定改变为低值，以及当i)下坡坡度在低角度阈值和高角度阈值之间时，并且ii)大幅降档待定时。

再一个方面，管理车辆减速的方法包括确定请求的缓速器级别、车辆的减速、车辆的转向角、车辆的当前档位，以及车辆的待定档位。所述方法还可以包括为车辆的角度提供低角度阈值和高角度阈值，高角度阈值大于低角度阈值并且当车辆以下坡角度大于低角度阈值并且小于高角度阈值行驶，并且待定档位大幅降档时，自动设定缓速器级别至低缓速器级别。

所述方法可以继续执行，以便当车辆以下坡角度小于低角度阈值行驶并且待定档位大幅降档时，自动设定缓速器级别至关闭。所述方法可以进一步继续执行，以便当车辆以下坡角度小于低角度阈值行驶，并且当前档位是第一档位或第二档位之一时，自动设定缓速器级别至关闭并且当车辆以下坡角度小于低角度阈值行驶且减速在触发等级之上时，自动设定缓速器级别至低缓速器级别。

附图说明

图1显示了在斜坡上行驶的车辆；

图2是图1中的车辆的方框图，其显示了与缓速降档管理有关的元件；

图3是可用于缓速降档管理的控制器的方框图；以及

图4是缓速降档管理的示例性方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了工作场地100，该工作场地具有处于下坡状态在倾斜面104上的车辆102。倾斜面104可以成从水平面106测出的一个角度θ108。为了以下讨论，也在图1中示出了低角度阈值110和高角度阈值112。

图2是图1中所示车辆102的高度简化的方框图。在本示例性实施例中，显示的车辆102具有发动机122、扭矩变换器124以及驱动轴128和前驱动轮130的传动装置126。附加驱动轮132可以通过轴134连接并且通过驱动轴136驱动。在实际操作中，动力传动系统可能显著地更加复杂且可以包括轴间差速器和十字轴差速器以提高牵引力，其超出本发明的范围。在一个实施例中，有效载荷可以负载在有效载荷(框138)中。其他车辆或机器类型可能具有同样适用于缓速降档管理的不同动力传动系统和驱动轮配置。

车辆102也可以包括缓速器140。缓速器140可以由控制器142管理。控制器142可以从扭矩变换器124、传动装置126，以及能够报告车辆角度的仪器，例如加速度计或倾斜仪144接收输入信息。控制器142也可以从操作员站(未示出)接收信号。信号可以反映操作员对缓速器140设置的选择。在一个实施例中，然而，操作员所请求的选择是对控制器142的输入。当确定实际的缓速器级别设定时，所请求的选择与其他输入信息一起被考虑。

图2示出的缓速器140是可以用于不同种类设备中的几种缓速器的代表之一。在柴油发动机中，压缩释放制动器可以通过气缸排气阀的控制提供减速功能。在另一个实施例中，排气制动器可以简单地限制车辆的排气管并且提高排气系统中的压力以便降低传动装置126的功率。更常规地，液力缓速器可以使用充满不同量的流体的静态腔室中的静脉在动力传动系统中创造粘性阻力。在其它实施例中，联接到动力传动系统的电缓速器可以在马达型组件中使用反向磁场提供补充制动。

在所示的示例性实施方案中，为了说明起见，操作员可以请求特定的缓速器级别设定，“关闭”、“低”和“高”。通常操作员可以将缓速器设定在高，因为和通过工作循环的不同部分常规地改变设定相比，这仅是为更方便的体验不必要的高缓速器设定效果。如下更多详细的论述，所请求的设定可能在某些情况下不被考虑，但至少能够提供更好的驾驶体验并且或许也减少车辆102的磨损和撕裂。

图3是图2中可用于缓速降档管理的控制器142的方框图。控制器142可以包括处理器152和经由总线156连接的存储器154。总线156也可以将处理器152连接至大量的输入端和输出端。输入端可以包括倾斜仪输入端158、缓速器输入端160、传动装置输入端162，以及速度输入端164。在一些实施例中，传动装置输入端162可以接收用于推导速度的数据，因此不需要单独速度输入端164。在其它实施例中，速度可以基于来自单独的对地速度传感器(未示出)的信号。操作员请求级别输入端165可以从驾驶室或操作员站接收被请求的缓速器级别设定。

控制器142可以具有缓速器驱动器166，该缓速器驱动器用于通过电力或机械接口(未示出)设定缓速器的实际运行级别。控制器142可能具有其他输出，例如用于显示实际缓速器级别的指示灯信号。

在其他实施例中，其他技术可以用于收集并交付控制器142所使用的数据，例如连接到发动机和/或传动装置计算机(未示出)的多路复用数据总线。

存储器154可以是物理存储器，包括易失性和/或非易失性物理存储器，其包括但不限于RAM、ROM、可编程阵列、闪速存储器等等。控制器142可以包括操作系统168，例如实时操作系统(RTOS)或其他已知的操作系统，和可以支持例程功能，例如通信和诊断的实用程序170。

存储器154也可以包括程序代码172，其可以用于实现缓速器管理。程序代码172可以包括执行当前状况174分析的模块，确定适当的缓速器级别选择176的模块，和各种数学程序178。

如图所示，控制器142可以是独立的单元，或者可以作为一种功能包括在不同的面向计算机的物理处理器或发动机控制器(未描述)中。可以以不同的方式，例如现场可编程门阵列(FPGA)、比例控制器，或可以使用实现功能等效物的不同的特定的子系统组合来实施独立控制器的其他实施例、实际功能。

工业实用性

提供自动的条件性减速器设置的能力解决与可能不适合于当前环境的减速器设置相关联的问题。在当条件保证其使用且保持减速器提供的额外制动而无需减速器时，分析速度、齿轮组、下坡角度和待定齿轮变化的组合使车辆102能够为操作员提供舒适的乘坐。由于操作员不需要在减速器水平设置的不断变化和在减速或低挡位时的舒适之间作出选择，操作员也许能集中更多注意力于由此形成的工地环境，在某些情况下，提高了安全性和工作周期效率，以及操作员的舒适性。

图4是缓速降档管理的示例性方法200的流程图。在方块202处，一些参数可以被布置在车辆102中，具体而言，布置在控制器142中。这些参数可以包括预设角度、降档分类、齿轮，速度参数，以及减速水平。这些参数可以是车辆特定的并可以存储在存储器154中。参数在该领域内可以是易变的，以适应特定场地条件或操作员特定偏好。

预设角度可以用于确定扳机点，用于将对车辆102的操作归类于平地、适度的斜坡或陡坡上。例如，在一个实施例中，平地可以被认为是小于2.5％到5％级的任何地形。在一个实施例中，低角度阈值可以是大约4％级，或大约2.3度。如下面更详细的讨论，相对于水平线的车辆角度是用于一些减速器设置的决定因素。为达到该目的限定平地，低角度阈值可以包括一些轻微的上坡角度，但是一般说来，当上坡行驶的时候，不使用减速器。高角度阈值可以设定在23％到27％级的范围内。在一个实施例中，高角度阈值可以是25％级或大约14.5度的角。

降档分类可以包括被认为是大级的那些降档。例如，在一些车辆中，只有从齿轮2到齿轮1的降档可以被认为是大级的。如下面更详细的讨论，在其他车辆中，其他降档组合也可以被认为是用于分类目的大级。例如，齿轮3到齿轮2的降档可以被认为是在其他车辆中的大降档。此外，多齿轮降档可以被认为是大级降档，例如，齿轮4或齿轮5至齿轮2，或齿轮4至齿轮1。变速箱126或传送控制器(未描述)可以向控制器142报告待定的降挡。

齿轮分类可以包括齿轮的识别，要求缓速器水平的操作员在该齿轮分类或其范围外不作出任何改变。在一些车辆中，齿轮3可以被认为是高速齿轮，而在其他车辆齿轮4或甚至是较高齿轮中可以是对减速器调整的截止。与高速档的识别相结合，当可以获取地速时，速度阀值也可以用于截止减速器调整。在一个实施例中，当地速在平地上的18-25千米每小时的范围外的时候，不对操作者选择的减速器设置作出调整。

当决定减速器操作是否应当保持或如果减速度太高，且减速器水平应当减少时，可以确定使用高减速度阈值。

在方块204处，模块174可以确定车辆角度。具体而言，根据前面讨论的低角度阈值和高角度阈值，可以确定车辆102位于什么角度行驶，如果是这样，斜坡104是否将被认为是平的、缓和的或陡峭的。此外，操作员所要求的减速器设置必须被设置在上位置之一。

在方块206处，模块174可以进一步确定车辆102的其他操作条件。可以确定使用来源于动力传动系统或其他传感器、齿轮组、待定的齿轮，以及速度的信息。在一段时间内，减速度也可以被确定为直接输入或根据速度变化。

在方块208处，减速器水平选择模组176可以通过使用车辆角度和其它交通工具数据作出减速器水平选择。表1示出了示例性选择标准的总结。

档位	坡度	缓速器级别
			高档位或误差	任何	预设值
大幅降档	平地	关闭

低档位	平地	关闭
			高地速	平地	预设值
高减速度	平地	降低
			大幅降档	低阈值＜当前值＜高阈值	降到低
大幅降档	＞高阈值	预设值

表1

参照表1并且如图4中框210-220所示，用于缓速器级别设定的各种情况可基于车况选择。表1是说明性的，并不试图解决每种可能的输入值和相应的缓速器级别设定的组合。在方框210处，如果车辆102正运行在高档位阈值或在高档位阈值之上，例如，处在档位4，控制器142可以将缓速器级别设定为操作者所要求的缓速器级别。如果一个或多个所要求的输入值是不可用的或在范围之外，或发生另一误差，操作者所要求的级别也可以被使用。

在方框212处，如果车辆102在平地上运行，也就是说，在低角度阈值之下，并且车辆102在方框206所限定的低档位上运行，那么缓速器可被设置为关闭。

在方框212处，如果车辆102在平地上运行，也就是说，在低角度阈值之下，并且未确定大幅降档，那么缓速器可被设置为关闭。

在方框216处，如果车辆102正在方框206处设定的减速度阈值之上减速，那么缓速器级别可降低，例如，从从高设定值降低到低设定值以减少通过缓速器140提供的制动量。在其他实施例中，在这种状况期间，缓速器级别可以从高值降到中间值或者从低档位降到关闭。

在方框218处，如上文所定义的，如果大幅降档未确定，并且车辆在限定在低角度阈值之上和高角度阈值之下的中等斜坡上运行，缓速器级别可以保持在低位或降到低位。

在方框220处，如果大幅降档未确定，并且车辆102在陡坡上运行，也就是说，在高角度阈值之上，缓速器级别可以被设定为当前操作者所要求的级别。

上述实施例通常假设为两级缓速器，然而，根据运行的条件降低缓速器级别或将缓速器级别设定至关闭的技术易于应用到具有两个以上级别的缓速器。

Claims

1.一种使用缓速器控制器(142)管理车辆(102)中缓速的方法(200)，所述缓速器控制器(142)具有处理器(152)、物理存储器(154)和联接到相应车辆传感器的输入端(158-166)，所述方法包括：

通过使用在输入端中的一个或多个接收到的数据的处理器，确定(204)请求的缓速器级别、所述车辆的角度以及所述车辆的当前档位；以及

基于所述请求的缓速器级别、所述车辆的角度和所述车辆的当前档位自动地(208)设定缓速器级别。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

通过使用在所述输入端中的一个或多个接收到的所述数据的所述处理器，确定(206)所述车辆的待定档位和所述车辆的减速度，

其中根据车辆减速度和所述车辆的待定档位中的至少一者来自动设定所述缓速器级别。

3.如权利要求2所述的方法，其中，当当前档位在阈值档位之上时，自动地设定(210)所述缓速器级别至所述请求的缓速器级别。

4.如权利要求2所述的方法，还包括：

为所述车辆的角度预设(202)低角度阈值和高角度阈值，所述高角度阈值大于所述低角度阈值；以及

当所述车辆在大于所述高角度阈值的下坡角度运行且所述待定档位是大幅降档时，自动设定(220)所述缓速器级别至所述请求的缓速器级别。

5.如权利要求4所述的方法，其中，当所述车辆在大于所述低角度阈值且小于所述高角度阈值的下坡角度运行且所述待定档位是大幅降档时，自动设定(218)所述缓速器级别至低缓速器级别。

6.如权利要求4所述的方法，其中，当所述车辆在小于所述低角度阈值的下坡角度运行时，且所述待定档位是大幅降档时，自动设定(214)所述缓速器级别至关闭；

其中当所述车辆在小于所述低角度阈值的下坡角度运行时，且所述减速度在触发级别之上时，自动设定(216)所述缓速器级别至低缓速器级别；

其中当所述车辆在小于所述低角度阈值的下坡角度运行时，且所述当前档位处于阈值档位或在阈值档位之下时，自动设定(212)所述缓速器级别至关闭。

7.如权利要求1所述的方法，进一步包括确定所述车辆的地速，其中还基于所述车辆地速自动地设定所述缓速器级别。

8.一种管理车辆(102)中的缓速器(140)的运行的缓速器控制器(142)，所述缓速器控制器(142)包括：

处理器(152)；

操作者输入端(165)，其联接到所述处理器，接收所述缓速器(140)的请求操作级别的信号；

坡度输入端(158)，其联接到所述处理器，接收表示来自坡度传感器(144)的所述车辆的角度的第一信号；

传动装置输入端(162)，其联接到所述处理器，接收当前档位、车辆速度和待定档位中的至少一者；以及

存储器(154)，其联接到所述处理器，包含计算机可执行指令(172)，所述计算机可执行指令(172)在所述处理器上被执行以使得所述缓速器控制器：

确定所述缓速器的请求的设定指定为接通设定；

确定所述车辆(102)的坡度角；

确定所述当前档位；

当所述当前档位在预定档位之上时，在所述请求的设定下操作所述缓速器(140)；以及

当所述请求的设定为高时，在如下情况下将所述缓速器设定改变到低：i)当下坡坡度在低角度阈值和高角度阈值之间时以及ii)当大幅降档待定时。

9.如权利要求8所述的缓速器控制器，其中，所述存储器进一步具有当大幅降档待定且所述下坡坡度小于所述低角度阈值时，在所述处理器上执行以使得所述缓速器控制器关闭所述缓速器的计算机可执行指令；

其中所述存储器还具有当在低档位操作且所述下坡坡度小于所述低角度阈值时，在所述处理器上执行以使得所述缓速器控制器关闭所述缓速器的计算机可执行指令。

10.如权利要求8所述的缓速器控制器，其中，所述存储器还具有当i)大幅降档待定时，以及ii)所述下坡坡度大于所述高角度阈值时，在所述处理器上执行以使得所述缓速器控制器保持所述请求的设定的计算机可执行指令；

其中所述存储器还具有当所述下坡坡度小于所述低角度阈值时，在所述处理器上执行以使得所述缓速器控制器在高减速度期间将所述缓速器设定为降低的设定的计算机可执行指令。