CN106956673A - 确定pto变速器传动比的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种方法，包括：接收第一轴速度；测量表示PTO轴速度的参数；通过监测表示随时间的PTO轴速度的参数来确定PTO轴加速度；经由多个估算器确定多个标准化PTO离合器传动比，其中，多个估算器中的每个至少部分地基于第一轴速度、PTO轴速度以及多个已知PTO变速器传动比选项中的一个选项来确定多个标准化PTO离合器传动比中的一个；以及当PTO轴加速度下降到阈值以下时，选择多个估算器中的一个，其中，由所选择的估算器确定的所述标准化PTO离合器传动比为大约1。

Description

确定PTO变速器传动比的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年1月11日提交的题为“用于非公路车辆的变速器和动力输出系统”的美国临时专利申请No.62/277,408的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本公开总体上涉及动力输出装置(PTO)，更具体地涉及确定PTO变速器的传动比。
背景技术
动力输出装置通常用在诸如拖拉机和卡车的车辆中，以将动力从车辆的发动机提供到机器(例如，农具)，所述机器可附接到车辆或被在车辆后面拖拽。例如，在农业应用中，拖拉机可以在田地上拖曳机具(例如，耕作机、播种机、收割机等)以执行农业任务。PTO可以联接到车辆的发动机(例如，经由驱动轴)，以向机具提供动力。PTO可以包括用于联接和分离PTO轴与驱动轴的PTO离合器以及具有多个档位选项的PTO变速器。一些车辆(例如，小型框架拖拉机)可沿着驱动系统的长度仅配备有单个轴速度传感器。因此，当控制PTO离合器接合时，离合器和/或变速器的上游或下游的轴的旋转速度可能是未知的。
发明内容
下面总结了与原始要求保护的主题范围相当的某些实施例。这些实施例不旨在限制所要求保护的主题的范围，而是这些实施例仅旨在提供本公开的可能形式的简要概述。实际上，本公开可以包括可以与下面阐述的实施例相似或不同的各种形式。
在一个实施例中，一种方法，包括：接收第一轴速度；测量表示PTO轴速度的参数；通过监测表示随时间的PTO轴速度的参数来确定PTO轴加速度；经由多个估算器确定多个标准化PTO离合器传动比，其中，所述多个估算器中的每个估算器至少部分地基于所述第一轴速度、所述PTO轴速度以及多个已知PTO变速器传动比选项中的一个选项来确定所述多个标准化PTO离合器传动比中的一个标准化PTO离合器传动比；以及当所述PTO轴加速度下降到阈值以下时，选择所述多个估算器中的一个估算器，其中，由所选择的估算器确定的所述标准化PTO离合器传动比为大约1。
在第二实施例中，一种系统，包括：传感器，所述传感器被配置为感测表示PTO轴速度的参数；和控制器。控制器包括：通信电路，所述通信电路被配置为接收第一轴速度；处理器，所述处理器被配置为通过监测表示随时间的PTO轴速度的参数来确定PTO轴加速度；以及多个估算器，其中，所述多个估算器中的每个估算器被分配多个已知PTO变速器传动比选项中的一个选项，并且其中，每个估算器被配置为至少部分地基于所述第一轴速度、所述PTO轴速度以及分配到所述估算器的PTO变速器传动比来确定标准化PTO离合器传动比，其中，所述控制器被配置为当所述PTO轴加速度下降到阈值以下时，选择所述多个估算器中的输出最接近1的标准化PTO离合器传动比的估算器。
在第三实施例中，一种非暂时性计算机可读介质包括可执行指令，所述可执行指令在被执行时使处理器：通过监测表示随时间的PTO轴速度的接收参数来确定PTO轴加速度；确定多个标准化PTO离合器传动比，其中，所述多个标准化PTO离合器传动比中的每个标准化PTO离合器传动比至少部分地基于驱动轴速度、所述PTO轴速度以及多个已知PTO变速器传动比选项中的一个选项来确定；当所述PTO轴加速度下降到阈值以下时，选择所述多个标准化PTO离合器传动比中的一个标准化PTO离合器传动比，其中，所选择的标准化PTO离合器传动比为大约1；并且至少部分地基于与所选择的标准化PTO离合器传动比相关联的已知PTO变速器传动比来控制PTO离合器。
附图说明
当参照附图阅读以下详细描述时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好地理解，其中，在所有附图中相同的附图标记表示相同的部件，其中：
图1是拖曳机具的拖拉机的一个实施例的示意图；
图2是图1所示的拖拉机的驱动系统的一个实施例的示意图；
图3是图2所示的PTO离合器的一个实施例的示意图；
图4是在根据实施例的五个模式中的每个模式中，图3所示的PTO离合器缸中的指令压力-时间的曲线图；
图5是增量PID控制器的一个实施例的框图；
图6是图5中所示的估算器的示意图；
图7是根据一实施例，在离合器接合和锁定期间，PTO轴加速度的曲线图；
图8是在图7所示的示例性PTO离合器接合和锁定期间，由第一估算器和第二估算器输出的标准化传动比的曲线图；
图9是根据一实施例，在第二PTO离合器接合和锁定期间，PTO轴加速度的曲线图；
图10是根据一实施例，在图9所示的示例性PTO离合器接合和锁定期间，由第一和第二估算器输出的标准化传动比的曲线图；
图11是根据一实施例，用于确定PTO变速器的有效传动比的过程的一个实施例的流程图。
具体实施方式
下面将描述本公开的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简明描述，可以不在说明书中描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何这种实际实施方式的研发中，如在任何工程或设计项目中，必须进行许多实施方式特定的决定以实现研发者的特定目标，诸如符合系统相关和商业相关的约束，其可从一个实施方式到另一个实施方式变化。此外，应当理解，这样的研发努力可能是复杂和耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员来说，仍将是设计、制作和制造的常规任务。
当介绍本公开的各种实施例的元件时，冠词“一”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件。术语“包括”，“包含”和“具有”旨在是包括性的，并且意味着可以存在除所列出的元件之外的附加元件。操作参数和/或环境条件的任何示例不排除所公开的实施例的其它参数/条件。
诸如拖拉机和卡车的车辆可以使用动力输出装置(PTO)以从车辆的发动机向附接至车辆或在车辆后面拖曳的机具或附件提供动力。PTO可以包括用于联接和分离PTO轴与驱动轴的PTO离合器、以及具有多个档位选项的PTO变速器。一些车辆可沿着驱动系统的长度仅配备有单个轴速度传感器。因此，离合器和/或变速器的上游或下游的轴的旋转速度在PTO离合器接合的控制期间可能是未知的。
所公开的技术利用所测量的PTO轴速度和已知的传动比选项来确定PTO变速器的哪个档位被选择。一旦确定了PTO变速器传动比，可以确定系统内的其它轴速度。系统内的其它轴速度可以用于更精确地控制PTO离合器接合。
图1是根据本公开的一实施例的非公路车辆(例如，拖拉机10)的图示，该非公路车辆包括发动机12、发动机变速器组件14、驱动轴16、动力输出(PTO)变速器组件18以及PTO轴20。发动机变速器组件14联接到发动机12，以将动力从发动机12传递到驱动轴16，驱动轴16驱动拖拉机10的车轮22。PTO变速器组件18联接到发动机12(例如，经由驱动轴16)和PTO轴20，使得发动机12驱动PTO轴20。如下面将描述的，PTO变速器组件可以包括被根据增量PID反馈控制回路控制的PTO离合器。在一些实施方式中，拖拉机10可以是自动拖拉机，使得拖拉机10可以在没有操作者输入的情况下被驱动，或者包括自动控制器但是是在操作者存在的情况下(例如，受监督的自动化)。拖拉机10可以联接到机具24。机具24可以是耙机、耕作机具、割草机、播种机、收割机或任何其它机具。机具24可以联接到PTO轴20，从而使得PTO轴20给机具24上的某些部件提供动力。
图2是图1所示的拖拉机10的驱动系统50的一个实施例的示意图。在所示的实施例中，驱动系统50包括发动机12、发动机变速器组件14、驱动轴16、PTO变速器组件18、PTO轴20、控制器52和操作者界面54。驱动系统50的其它实施例可以包括替代性组合中的不同元件。
发动机变速器组件14可以包括发动机变速器58。发动机变速器58可以是齿轮变速器或非齿轮变速器，例如无级变速的变速器。齿轮可以由用户手动选择，或者经由控制器52自动选择。
PTO变速器组件18可以包括PTO离合器60和PTO变速器62。PTO离合器60可以是推式离合器、拉式离合器、单板离合器、多板离合器、湿式离合器、干式离合器、离心式离合器、带式离合器、爪式离合器、液压离合器、电磁离合器或任何其它类型的离合器。PTO离合器60可以构造为接合和锁定，以将PTO轴20与驱动轴16(和发动机12)联接和分离。当发动机12正在运行时，驱动轴16旋转，并且PTO变速器62和PTO轴20与驱动轴16分离，PTO离合器60可以被接合以使PTO变速器62和PTO轴20达到驱动轴16的速度。然后，PTO离合器60可以被锁定以将PTO变速器62和PTO轴20联接到发动机12，从而发动机12(例如，经由驱动轴16)使得PTO轴20旋转。PTO离合器60可以被接合，以使PTO轴20能够减速，或者因此PTO变速器62可以改变档位。如下所述，可以根据增量PID反馈控制回路来控制PTO离合器60。
PTO变速器62档位可以由用户手动地选择或者经由控制器52自动选择。PTO变速器62可以具有与发动机变速器58相同数量的档位，或者具有不同数量的档位。例如，PTO变速器62可以具有可由使用者(例如，通过操作者界面54)选择的高档位和低档位。在其它实施例中，PTO变速器62可具有多于2个档位。例如，PTO变速器62可以具有2、3、4、5、6、7、8、9、10或任何其它数量的档位。
控制器52可以包括用于控制PTO离合器60的增量比例积分微分(PID)控制器。下面更详细地描述控制器52的具体功能。控制器52可以包括处理器64、存储器部件66和通信电路68。处理器64可以包括一个或多个通用处理器、一个或多个专用集成电路、一个或多个现场可编程门阵列或类似物。存储器66可以是能够存储可由处理器64执行的指令和/或可以由处理器64处理的数据的任何有形的、非暂时性的计算机可读介质。换句话说，存储器66可以包括易失性存储器(诸如随机存取存储器)或者非易失性存储器(诸如硬盘驱动器、只读存储器、光盘、闪存存储器等)。通信电路68可以被配置为接收输入(例如，反馈信号、传感器信号等)并将输出(例如，控制信号、指令信号等)传递到驱动系统50的各个部件。
操作者界面54可以设置在拖拉机10内部(例如，在拖拉机10的驾驶室中)，并且被配置为显示用于操作者的信息和从操作者接收输入。在所示实施例中，操作者界面54包括处理器70、存储器部件72、通信电路74、显示器76和操作者输入装置78。处理器70可以包括一个或多个通用处理器、一个或多个专用集成电路、一个或多个现场可编程门阵列或类似物。存储器72可以是能够存储可由处理器70执行的指令和/或可以由处理器70处理的数据的任何有形的、非暂时性的计算机可读介质。存储器72可以包括易失性存储器(诸如随机存取存储器)或者非易失性存储器(诸如硬盘驱动器、只读存储器、光盘、闪存存储器等)。通信电路74可以被配置为(例如，经由控制器52的通信电路68)与控制器52通信。在一些实施例中，通信电路68、74可以与驱动系统50中的各种部件无线通信。在一些实施例中，操作者界面54和控制器52可以设置在同一壳体内，并且可以共享处理器64，70、存储器部件66，72和/或通信电路68，74。在另外的实施例中，控制器52和操作者界面54可以是相同的部件。操作者界面54包括显示器76，该显示器76可以被配置为向操作者显示与拖拉机10有关的信息。显示器76可以是屏幕、LED阵列、一系列仪表、上述的组合或一些其它布置。操作者界面54还包括使得使用者能够输入信息的操作者输入装置78。操作者输入装置78可以是键盘、一系列按钮、操纵杆、鼠标、触控板等。在一些实施例中，显示器76和操作者输入装置78可以是单个部件(例如，触摸屏)。
基于从操作者界面54和设置在整个系统50中的一个或多个传感器80接收的输入以及可以存储在存储器部件56中的输入，控制器52可以将控制信号输出到驱动系统50内的各部件中的一个或多个部件。驱动系统50具有至少一个速度传感器80以测量PTO轴20的旋转速度。在一些实施例中，驱动系统50可以具有速度传感器以确定发动机12的旋转速度。在一些实施例中，发动机12可以具有其自己的专用控制器(例如，ECU 82)，该专用控制器控制发动机12的操作。在这样的实施例中，ECU 82可以与控制器52和/或操作者界面54通信或者从控制器52和/或操作者界面54接收指令。在一些实施例中，控制器52可以从ECU 82而不是从传感器接收信息(例如，发动机12速度)。因此，ECU 82可以将发动机12速度输出到控制器52。如图2所示，驱动系统50可包括设置在整个驱动系统50的各个位置处的其它速度传感器80。
一些车辆10(例如，小型框架拖拉机)可以仅装配有单个轴速度传感器80以测量PTO轴20的旋转速度。因此，系统内的其它轴速度可能是未知的。所公开的技术可以用于确定PTO变速器62的传动比，并且因此确定系统50内的一个或多个其它轴速度。这种信息在控制驱动系统50内的PTO离合器60或者其它部件中是有用的。在其它实施例中，所公开的技术可以用于减少拖拉机10中的传感器的数量。
图3是PTO离合器60的示意图。如前所述，控制器52可以向驱动系统50内的一个或多个部件输出控制信号。在图3所示的实施例中，控制器52向PTO离合器60内的螺线管100输出控制信号(例如，电流)。然而，应当理解，使用螺线管100来致动PTO离合器60的控制仅仅是示例并且其它构造也是可能的。螺线管100可以致动流体贮存器104与缸106之间的阀102。缸106可以包括活塞108，缸106中的压力作用在活塞108上以致动PTO离合器60的接合。输出到螺线管100的控制信号的电流可以表示阀102的期望位置(打开、关闭、部分打开等)或缸106中的指令压力。缸106中的压力可以表示离合器接合。
PTO离合器60的接合通常使用基于时间的接合调制来控制。基于时间的接合调制可以基于PTO轴20(图1所示)的加速度和时间。如果机具24的负载太高，则基于时间的接合调制可导致发动机12速度(RPM)过度下降，或者可能产生比PTO离合器60在接合期间额定吸收的能量更多的能量。因此，控制器52可以利用增量PID反馈控制回路来控制PTO离合器60的接合，以限制发动机12的功率和在接合期间由PTO离合器60吸收的能量。除了使用基于时间的接合调制，所公开的技术在控制PTO离合器60中考虑发动机12功率和在接合期间由PTO离合器60吸收的能量。使用闭环增量PID控制器52控制PTO离合器60接合可以减少或消除发动机12速度下降并且减少或消除由PTO离合器60吸收的能量超过PTO离合器60的能量额定值的情况，其中，闭环增量PID控制器52考虑发动机的功率和由PTO离合器60吸收的能量。例如，控制器52可以被配置为：如果在接合期间由PTO离合器60吸收的估算能量超过PTO离合器60的能量额定值，则停止接合。增量PID增益的值决定多快发生接合。所公开的实施例包括三种类型的接合：高主动性、中等主动性和低主动性。然而，应当理解，也可以设想具有不同数量的主动性类型的实施例。例如，其它实施例可以具有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个主动性类型。在其它实施例中，各种主动性类型可以不是一系列离散值，而是连续谱值。
由控制器52使用以用于控制拖拉机10中的PTO离合器60接合的增量PID控制逻辑具有五个模式，其将在下面更详细地描述：预填充、填充、调制、斜升到稳定以及锁定。填充模式可以包括两个子模式：平缓增量和低能量冲击。图4是在五个模式中的每个模式中，PTO离合器缸106中的指令压力(经由针对图3讨论的发送到螺线管100的控制信号通信)与时间的一个实施例的曲线图150。在曲线图150中，x轴152表示时间，y轴154表示由控制器52经由控制信号指令的缸102中的指令压力。线156表示缸106中的随时间的指令压力。预填充模式由Z1表示，填充模式由Z21和Z22(分别为平缓增量子模式和低能量冲击子模式)表示，调制模式由Z3表示，斜坡模式由Z4表示，并且锁定模式由Z5表示。
如果(例如，经由传感器80)检测到PTO轴20速度(例如，在PTO变速器62之后)为零，则控制器进入预填充模式Z1。如果(例如，经由传感器80)检测到PTO轴20速度(例如，在PTO变速器62之后)为非零，则跳过预填充模式，并且控制器52进行到调制模式Z3。
在由图4中的Z1表示的预填充模式中，由控制器52发送到螺线管100的控制信号命令螺线管100打开阀102，从而允许流体(例如，油)从贮存器104流动到缸106，从而增加缸106中的压力。流体填充PTO离合器缸106，直到缸106中的压力达到指令压力为止。一旦缸106中的压力达到指令压力，则控制器进行到由图4中的Z21和Z22表示的填充模式。
如图4所示，由图4中的Z21和Z22表示的填充模式以平缓增量Z21子模式开始，然后是低能量冲击Z22子模式。在平缓增量子模式Z21中，控制器逐渐(例如，线性地)增加缸106中的压力。在低能量冲击模式Z22中，控制器继续增加缸106中的压力，但是以比在平缓增量子模式Z21中更缓慢的速率增加。如果在填充模式期间的任何时刻，控制器52确定PTO轴20速度大于零，则控制器52进行到调制模式Z3。
在由图4中的Z3表示的调制模式中，缸中的压力增加，并且PTO轴20速度增加。当PTO离合器60完全脱离接合时，跨PTO离合器60的传动比(例如，在离合器之后的轴的旋转速度(以RPM为单位)除以在离合器之前的轴的旋转速度(以RPM为单位))为零。当PTO离合器60完全接合时，在PTO离合器60之前的轴与在PTO离合器60之后的轴以相同的速度旋转。因此，当PTO离合器60完全接合时，跨PTO离合器60的传动比(例如，在离合器之后的轴的旋转速度(以RPM为单位)除以在离合器之前的轴的旋转速度(以RPM为单位))为1。在调制模式期间，随着PTO轴20的旋转速度增加，跨PTO离合器60的传动比也增加。当跨PTO离合器60的传动比达到阈值(例如0.92)时，控制器52进入斜坡模式。在本实施例中，阈值传动比为0.92，然而其它值也是可能的。例如，阈值传动比可以是0.7，0.75，0.8，0.85，0.87，0.89，0.9，0.91，0.92，0.93，0.94，0.95，0.96，0.97，0.98，0.99或任何其它值。在由图4中的Z4表示的斜坡模式中，控制器52利用开环在给定时间段(例如，1秒)内将控制信号增加到最大电流。将在下面更详细地讨论调制模式和斜坡模式。
在接合期间，PTO离合器60将扭矩T施加到由下式定义的负载(例如，经由PTO轴20施加到机具24)：
T＝μdynNPAReqsgn|ω|, (1)
其中，T是从PTO离合器60(例如，经由PTO轴20)施加到负载24的扭矩，μdyn是动摩擦系数，N是摩擦表面的数量，P是PTO离合器60的缸106的压力，A是接合表面面积，ω是相对角速度或滑移，并且Req是有效扭矩半径，其可以由下式定义：
其中，Ro和Ri分别是每个摩擦表面的外半径和内半径。在缸106中从扭矩T到压力P的转换由下式定义：
图5是所公开的增量PID控制器52的一个实施例的方框图250。当没有接合时，传动比为零，驱动轴16旋转，并且PTO轴20不旋转。对于完全接合，跨PTO离合器60的目标标准化传动比是1。在时间t的范围从零到tagg(其中tagg是接合的时间)时，跨PTO离合器60的传动比可以由控制器52确定作为指令传动比的函数。这由图5的方框252示出。对于高主动性类型的接合，值tagg可以是1秒。对于中等主动性类型的接合，值tagg可以是1.5秒。对于低主动性类型的接合，值tagg可以是2秒。
在方框254和262中可确定PTO离合器60的动力学(例如，离合器之前和/或之后的轴的旋转速度)。如将针对图6描述的，如果没有测量(离合器之前或之后的)轴速度中的一个轴速度，则轴速度可以由N个估算器262确定，其中，估算器的数量(N)对应于PTO变速器中的档位选项的数量。PTO离合器60的动力学与接合的时间tagg相结合并且输入到PID控制器(方框256)。从估算器262输出的轴速度可以保存在存储器264(例如，非易失性存储器)中。功率饱和度(例如，作为离合器的功率额定值的比率的发动机12的功率输出)可以在方框258中确定并反馈到PID控制器(方框256)。
基于输入，PID控制器(方框256)可以通过对功率(Power)耗散进行积分来确定由PTO离合器60吸收的能量，该能量由下式定义：
如果由PTO离合器60吸收的能量大于离合器的最大能量额定值，则PTO控制器52可停止提供电流、终止接合并产生错误。
PID控制器(方框256)输出增量扭矩(PID(ngear))，其可以加到当前测量的扭矩Tk(方框260)，以产生指令扭矩Tk+1，如上面针对等式4描述的那样。指令扭矩Tk+1可对应于缸106中的指令压力和/或指令信号的电流。通过使用等式或查询表，控制器52可以确定到螺线管100的控制信号的电流，以实现所指令的缸106的压力。因此，控制器52可以将计算的电流作为控制信号的一部分输出到螺线管100。
控制器52还可以包括最大接合时间，在此之后，尝试的接合停止，并且如果没有接合，则产生错误。例如，在一些实施例中，最大接合时间tlockup可以设置为15秒。在其它实施例中，tlockup可以是5秒，10秒，20秒，25秒，30秒或任何其它数目。如果时间t达到15秒并且没有接合，则尝试的接合停止并且产生错误。在其它实施例中，最大接合时间tlockup可以被设置为5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29或30秒。一旦标准化的传动比在小于最大接合时间(例如，t<15秒)的时间段内达到设定阈值(例如，1中的0.92)持续一阈值时间段(例如，至少0.1秒)，控制器52进行到斜坡模式。虽然在本实施例中，阈值时间段是0.1秒，但是在其它实施例中，阈值时间段可以被设置为0.01秒，0.05秒，0.2秒，0.3秒，0.5秒，0.6秒或任何其它值。斜坡模式Z4利用开环例如在1秒内将PTO离合器60增加到最大扭矩、最大电流和/或最大缸106压力。然而，斜坡模式时间段可以是0.5秒，0.75秒，1.25秒，1.5秒，1.75秒，2秒，2.5秒，3秒，4秒或任何其它值。
一旦已经达到最大扭矩或最大电流，或者经过斜坡模式时间段(例如，1秒)，控制器就进行到锁定模式并将离合器锁定。在锁定模式中，控制器将电流减小到零，离合器被锁定，并且PTO轴20联接到发动机12并由发动机12驱动。如果在操作期间的任何时刻，来自控制器52的指令是断开负载24，则控制器52也进行到锁定模式。在PTO离合器锁定时，PTO轴20将由发动机12驱动。
图6是示出图5所示的估算器262的功能的示意图。估算器262接收驱动轴速度300和PTO轴速度302作为输入。驱动轴速度300可以经由传感器直接测量，或者可以基于(例如，来自ECU 82的)已知的发动机12速度乘以所指令的发动机变速器58传动比来确定。如图6所示，估算器252包括第一估算器304、第二估算器306和第N估算器308。估算器262的数量可以等于PTO变速器62中的档位选项的数量。在前面的讨论中，假定PTO变速器62是2速变速器。然而，具有带有不同数量的档位的PTO变速器62的实施例也是可能的。每个估算器262被分配到PTO变速器62的传动比中的一个传动比。例如，第一估算器304可以被分配到53/28的传动比。第二估算器306可以被分配到65/18的传动比。然而，应当理解，这些传动比仅仅是示例，其它传动比也是可能的。
假定PTO变速器62处于分配给估算器262的档位中，每个估算器262计算跨PTO变速器组件18的标准化传动比。例如，第一估算器将测量的PTO轴速度302乘以低传动比然后除以驱动轴速度300。假定PTO变速器组件62处于低档，如果测量的PTO轴速度302为498.4615rpm，低传动比为53/28，并且驱动轴速度300为1800rpm，则跨PTO变速器组件18的标准化传动比的计算值为(498.4615*53/28)/1800＝0.5242。类似地，第二估算器将测量的PTO轴速度302乘以高传动比然后除以驱动轴速度300。假定PTO变速器62处于高档位，如果测量的PTO轴速度302为498.4615rpm，低传动比为65/18，并且驱动轴速度300为1800rpm，则跨PTO变速器组件18的标准化传动比的计算值为(498.4615*65/18)/1800＝1。
每个估算器262输出计算的标准化传动比310和PTO轴加速度312。如果轴加速度312低于阈值(即，测量的轴速度已经达到或正在接近稳定状态)，并且标准化传动比为1，则可以假定发动机12正在驱动PTO轴20，并且PTO变速器62处于分配到估算器252的档位中。也就是说，PTO轴速度302乘以PTO变速器62的传动比应当等于驱动轴速度300，PTO离合器60被锁定。替代性地，如果轴加速度312低于阈值并且标准化的传动比不是1，则可以假定发动机12正在驱动PTO轴20，并且PTO变速器62未处于分配到估算器的档位252中。
由估算器262输出并且(例如，由控制器52)接收标准化传动比310和PTO轴加速度312。然后执行速度和加速度估算器检测314。如前所述，最初假定最低的已知档位。当测量的PTO轴速度302稳定(例如，PTO轴20加速度低于阈值)时，选择输出标准化传动比310为1或接近1的估算器。估算器262的输出可以被保存在存储器66中。为了控制PTO离合器60，被分配到所选择的估算器262的PTO变速器62传动比然后被假定为PTO变速器62所处的档位。基于所选择的估算器262的传动比，控制器52可以停止增量并且进行到斜坡模式(由图4的Z4表示)，并且基于所选择的估算器262的传动比生成反馈信号，或者将估算器输出310、312保存在存储器中。
图7和图8示出了在示例PTO离合器60接合和锁定期间，由两个估算器304、306输出的PTO轴加速度312和标准化传动比310。图7是离合器接合和锁定(例如，以改变PTO变速器的档位或接合PTO轴20和驱动轴16)期间，PTO轴加速度312的曲线图400。X轴402表示时间。Y轴404表示PTO轴加速度312。线406表示在离合器接合和锁定的过程中，随时间的PTO轴加速度312。如所示，在点408与410之间，PTO轴加速度312为零或接近零。这可以表示PTO轴20不旋转(例如，未被驱动轴16驱动)，或以恒定速度旋转。在点410处，PTO轴加速度312斜升，这表示PTO离合器60已经被接合并且PTO轴20的速度正在斜升以匹配驱动轴16的速度。在PTO轴20的速度达到驱动轴16的速度时，PTO轴加速度312在PTO离合器60锁定时下降回到零(在点412之后)。在发动机12经由驱动轴16使得PTO轴20以恒定速度旋转时，PTO轴加速度312达到零。
图8是在图7所示的示例性PTO离合器60接合和锁定期间，由第一估算器304和第二估算器306输出的标准化传动比310的曲线图450。X轴452表示时间。Y轴454表示标准化传动比310。线456表示由第一估算器304(例如，低档位估算器)输出的随时间的标准化传动比310。线458表示由第二估算器306(例如，高档位估算器)输出的随时间的标准化传动比310。在点460与462之间，由两个估算器304、306输出的标准化传动比310为零，这表示PTO轴20很可能不旋转。应注意，点460与462之间的零标准化传动比310通常对应于图7中的点408与410之间的零PTO轴加速度312的时间。类似地，注意，图7中的点410大致对应于图8中的点462。当PTO轴20加速以匹配驱动轴16的速度时，由估算器304、306输出的标准化传动比310开始斜升。注意，由第二估算器306(即，高档位估算器)输出的标准化传动比310以比由第一估算器304(即，低档位估算器)输出的标准化传动比310更快的速率增加。由第一估算器304(即，低档位估算器)输出的标准化传动比310在大约0.5的标准化传动比处增加到点464，然后保持平坦。由第二估算器306(即，高档位估算器)输出的标准化传动比310在大约1的标准化传动比处增加到点466，这与点464同时发生，然后保持平坦。应注意，由估算器304、306输出的标准化传动比310的稳定大致对应于回落到零的PTO轴加速度312。
当输出的PTO轴加速度下降到阈值以下(例如，处于或接近零)时，由估算器304、306输出的标准化传动比310将已经稳定。控制器52然后可以估算标准化传动比310。标准化传动比310为1表示PTO变速器62处于分配到该估算器的档位中。在图7和图8所示的示例中，第二估算器306(即，高档位估算器)的标准化传动比310设定为1，这表示PTO变速器62处于分配到第二估算器306的档位(例如65/18)，而不是处于分配到第一估算器304的档位(例如，53/28)。当传动比已知时，控制器52然后可以将所确定的传动比与测量的参数组合，以确定驱动系统50内的其它操作参数。因此，控制器52可以基于所确定的传动比控制PTO离合器60或者系统内的其它部件。
图9和图10示出了在第二示例PTO离合器60接合和锁定期间，由两个估算器304、306输出的PTO轴加速度312和标准化传动比310。图9是在第二PTO离合器接合和锁定期间，PTO轴加速度312的曲线图500。X轴502表示时间。Y轴504表示PTO轴加速度312。线506表示在离合器接合和锁定的过程中，随时间的PTO轴加速度312。如所示，在点508与510之间，PTO轴加速度312为零或接近零。这可以表示PTO轴20不旋转。在点510处，PTO轴加速度312开始增加，这表示PTO离合器60已经接合并且正在使PTO轴20的速度斜升以匹配驱动轴16的速度。在PTO轴20的速度达到驱动轴16的速度时，PTO轴加速度312在PTO离合器60锁定时下降回到零(在点512之后)。当发动机12经由驱动轴16使得PTO轴20以恒定速度旋转时，PTO轴加速度312达到零。
图10是在图9所示的相同示例的PTO离合器60接合和锁定期间，由第一和第二估算器304、306输出的标准化传动比310的曲线图550。X轴552表示时间。Y轴554表示标准化传动比310。线556表示由第一估算器304(例如，低档位估算器)输出的随时间的标准化传动比310。线558表示由第二估算器306(例如，高档位估算器)输出的随时间的标准化传动比310。在点560与562之间，由两个估算器304、306输出的标准化传动比310为零，这表示PTO轴20很可能不旋转。注意，点560和562之间的零标准化传动比310通常对应于图9中的点508与510之间的零PTO轴加速度312的时间。类似地，图9中的点510大致对应于图10中的点562。当PTO轴20加速以匹配驱动轴16的速度时，由估算器304、306输出的标准化传动比310开始斜升。应注意，由第二估算器306(即，高档位估算器)输出的标准化传动比310以比由第一估算器304(即，低档位估算器)输出的标准化传动比310更快的速率增加。由第一估算器304(即，低档位估算器)输出的标准化传动比310在大约1的标准化传动比处增加到点564，然后保持平坦。由第二估算器306(即，高档位估算器)输出的标准化传动比310在大约1.9的标准化传动比处增加到点566，这与点564同时发生，然后保持平坦。应注意，由估算器304、306输出的标准化传动比310的稳定大致对应于回落到零的PTO轴加速度312。
当输出的PTO轴加速度下降到阈值以下(例如，处于或接近零)时，控制器52估算标准化传动比310。标准化传动比310为1表示PTO变速器62处于分配到该估算器的档位中。在图9和图10所示的示例中，第一估算器304(即，低档位估算器)的标准化传动比310设定为1，这表示PTO变速器62处于分配到第一估算器304的档位(例如，53/28)而不是处于分配到第二估算器306的档位(例如，65/18)。当传动比已知时，控制器52然后可以将所确定的传动比与测量的参数组合，以确定驱动系统50内的其它操作参数，并且基于所确定的传动比来控制PTO离合器60或系统内的其它部件。
图11是用于确定PTO变速器62的有效传动比的过程600的流程图。在方框602中，PTO轴速度302(例如，由传感器80输出)被监测。可以监测随时间的PTO轴速度302，以得到PTO轴20的加速度312。另外，可以直接测量或基于发动机12速度(例如，由ECU 82输出)确定驱动轴速度300并将所述驱动轴速度300乘以已知或所指令的发动机变速器58传动比。在方框604中，假定PTO变速器62的最低传动比。假定最低的传动比最初将导致估算器262运行最长的时间段。
在方框606中，运行估算器262。如上面参照图6所讨论的，估算器接收驱动轴速度300和PTO轴速度302。估算器262的数量与PTO变速器62中的档位选项的数量相匹配。每个估算器262被分配对应于PTO变速器62中的档位选项的传动比。每个估算器输出标准化传动比310和PTO轴加速度312。
在判定608中，将输出的PTO轴加速度312与阈值进行比较。如果PTO轴加速度312高于阈值，则过程600返回到方框602并继续监测PTO轴速度302。如果PTO轴加速度312低于阈值，则输出最接近1的标准化传动比的估算器被选择。在方框612中，分配到所选择的估算器262的PTO变速器传动比被发送到控制回路250，通过控制回路250，控制器52控制驱动系统50内的PTO离合器60和/或其它部件。
通过使用已知的PTO变速器62传动比选项和PTO轴20速度来确定PTO变速器62的传动比和系统50内的其它轴速度，控制器52可以根据增量PID控制回路250来控制PTO离合器60。因此，所公开的技术可以用于在具有单个轴传感器80的车辆10中利用PTO离合器60的增量PID控制，或可以用于减少车辆10中的传感器80的数量。
尽管本文仅示出和描述了本公开的某些特征，但是本领域技术人员将想到许多修改和改变。因此，应当理解，所附权利要求旨在覆盖落入本公开的真实精神内的所有这样的修改和改变。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
接收第一轴速度；
测量表示动力输出装置轴速度的参数；
通过监测表示动力输出装置轴速度随时间的参数来确定动力输出装置轴加速度；
经由多个估算器确定多个标准化动力输出装置离合器传动比，其中，所述多个估算器中的每个估算器至少部分地基于第一轴速度、动力输出装置轴速度以及多个已知的动力输出装置变速器传动比选项中的一个选项来确定所述多个标准化动力输出装置离合器传动比中的一个标准化动力输出装置离合器传动比；以及
当动力输出装置轴加速度下降到阈值以下时，选择所述多个估算器中的一个估算器，其中，由所选择的估算器确定的标准化动力输出装置离合器传动比为大约1。
2.根据权利要求1所述的方法，包括将与所述多个估算器中的所选择的估算器相关联的已知的动力输出装置变速器传动比存储在存储器中。
3.根据权利要求1所述的方法，包括至少部分地基于与所述多个估算器中的所选择的估算器相关联的已知的动力输出装置变速器传动比来控制动力输出装置离合器。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，第一轴速度包括驱动轴速度。
5.根据权利要求1所述的方法，包括从发动机控制单元接收第一轴速度。
6.根据权利要求5所述的方法，包括从所述发动机控制单元接收所指令的车辆变速器传动比。
7.根据权利要求6所述的方法，包括至少部分地基于第一轴速度和所指令的车辆变速器传动比来确定驱动轴速度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，已知的动力输出装置变速器传动比选项包括低传动比和高传动比。
9.根据权利要求8所述的方法，包括假定动力输出装置变速器处于低传动比。
10.一种系统，包括：
传感器，所述传感器被配置为感测表示动力输出装置轴速度的参数；
控制器，包括：
通信电路，所述通信电路被配置为接收第一轴速度；
处理器，所述处理器被配置为通过监测表示动力输出装置轴速度随时间的参数来确定动力输出装置轴加速度；以及
多个估算器，其中，所述多个估算器中的每个估算器被分配多个已知的动力输出装置变速器传动比选项中的一个选项，并且其中，每个估算器被配置为至少部分地基于第一轴速度、动力输出装置轴速度以及分配到估算器的动力输出装置变速器传动比来确定标准化动力输出装置离合器传动比；
其中，所述控制器被配置为当动力输出装置轴加速度下降到阈值以下时，选择所述多个估算器中的输出最接近1的标准化动力输出装置离合器传动比的估算器。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制器被配置为至少部分地基于分配到所述多个估算器中的所选择的估算器的已知的动力输出装置变速器传动比来控制动力输出装置离合器。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制器被配置为将分配到所述多个估算器中的所选择的估算器的已知的动力输出装置变速器传动比保存到存储器。
13.根据权利要求10所述的系统，其中，第一轴速度包括驱动轴速度。
14.根据权利要求10所述的系统，其中，第一轴速度包括从发动机控制单元接收的发动机速度。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，通信电路被配置为从发动机控制单元接收所指令的车辆变速器传动比。
16.根据权利要求14所述的系统，其中，处理器被配置为至少部分地基于所接收的发动机速度和所接收的所指令的车辆变速器传动比来确定驱动轴速度。
17.根据权利要求10所述的系统，包括存储器部件，所述存储器部件被配置为存储被分配到所述多个估算器中的所选择的估算器的动力输出装置变速器传动比。
18.一种包括可执行指令的非暂时性计算机可读介质，所述可执行指令在被执行时使处理器：
通过监测表示随时间的动力输出装置轴速度的接收参数来确定动力输出装置轴加速度；
确定多个标准化动力输出装置离合器传动比，其中，所述多个标准化动力输出装置离合器传动比中的每个标准化动力输出装置离合器传动比至少部分地基于驱动轴速度、动力输出装置轴速度以及多个已知的动力输出装置变速器传动比选项中的一个选项来确定；
当动力输出装置轴加速度下降到阈值以下时，选择所述多个标准化动力输出装置离合器传动比中的一个标准化动力输出装置离合器传动比，其中，所选择的标准化动力输出装置离合器传动比为大约1；并且
至少部分地基于与所选择的标准化动力输出装置离合器传动比相关联的已知的动力输出装置变速器传动比来控制动力输出装置离合器。
19.根据权利要求18所述的包括可执行指令的非暂时性计算机可读介质，所述可执行指令在被执行时使得处理器至少部分地基于从发动机控制单元接收的发动机速度和所指令的车辆变速器传动比来确定驱动轴速度。
20.根据权利要求18所述的包括可执行指令的非暂时性计算机可读介质，其中，根据增量PID控制回路来执行动力输出装置离合器的控制。
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