CN110206090A - 一种装载机铲装作业挡位控制方法、装置及系统 - Google Patents

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胡传正
刘成昊
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Abstract

本发明公开了一种装载机铲装作业挡位控制方法、装置及系统，在装载机铲装作业过程中，通过获取当前装载机车速、变速箱挡位状态、制动压力、铲斗角度、动臂角度信号；判断当前制动压力是否大于压力设定值；判断铲斗角度及动臂角度是否处于铲装区；判断当前装载机车速及变速箱挡位状态是否位于最优换挡区间；根据挡位动力信息曲线，获取最优换挡车速区间，在铲装作业前按住KD键3s后激活系统，当检测到装载机的工作状态处于最佳的换挡操作点时，增加发动机转速，启动换挡操作，防止换挡过程中因为负载变化导致发动机掉速，不仅在装载机铲装过程中实现自动KD功能，防止发动机掉速，节省油耗，提高铲装时的作业效率。

Description

一种装载机铲装作业挡位控制方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及装载机换挡控制领域，具体涉及一种装载机铲装作业挡位控制方法、装置及系统。
背景技术
装载机主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，装载机在铲装时，驾驶员驾驶装载机接近料堆的时候，此时驾驶员按下KD键，（KD键：Kick Down键的简称，按下KD键时，可使车辆从2挡降至1挡）； 然后装载机挡位从2挡切换到1挡，通过该操作可以为装载机铲装提供更大的输出扭矩，以此来满足装载机铲装过程中高动力的需求。
但是，目前驾驶员按下KD键的时间完全凭借个人感觉，进行KD操作的时机完全凭借个人经验，按下KD键时车速不确定。
由于原有的装载机铲装作业时KickDown功能的实现完全依赖操作手的操作习惯，且驾驶员按下KD键时的车速分布在6-12Km/h之间不等，即使是同一个人，在装载机铲装作业时进行KD功能激活时的车速波动也非常大，根据发动机及变速箱挡位动力曲线，换挡操作只有在某一特定车速范围切换才能达到最优的动力匹配，现有的这种操作方式在一定程度上造成功率的损耗，且这个换挡过程中会导致发动机掉速，影响铲装作业效率。
对于整个铲装过程来说，在不同的车速下进行KD操作对于能耗的使用效率也不同，而且在KD功能过程中，因为切换时间点不好，还很容易造成发动机因为负荷问题出现掉速的现象，不仅影响铲装效率，对油耗造成浪费。
因此需要通过更加有效的控制方式实现装载机铲装作业时挡位控制方式的优化提升。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种装载机铲装作业挡位控制方法、装置及系统。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种装载机铲装作业挡位控制方法，包括：
获取当前装载机车速、变速箱挡位状态、制动压力、铲斗角度、动臂角度信号；
将当前制动压力与设定值进行比较，判断当前制动压力是否大于压力设定值；判断铲斗角度及动臂角度是否处于铲装区；判断当前装载机车速及变速箱挡位状态是否位于最优换挡区间；得到比较判断的结果；
根据比较判断的结果，发出指令给发动机ECU控制发动机转速，并发出指令给变速箱TCU控制变速箱换挡。
进一步的，所述的装载机铲装作业挡位控制方法，响应于当前制动压力大于压力设定值，且铲斗角度及动臂角度处于铲装区，且当前装载机车速及变速箱挡位状态位于最优换挡区间；发出指令给发动机ECU控制增加发动机转速，并发出指令给变速箱TCU控制变速箱将挡位降至1挡。
进一步的，所述的装载机铲装作业挡位控制方法，所述最优换挡区间，根据整车功率参数及变速箱性能参数确定，包括最优换挡挡位和最优换挡车速区间。最优换挡挡位为变速箱挡位一直位于2挡；根据发动机及变速箱挡位动力曲线，换挡操作只有在某一特定车速范围切换才能达到最优的动力匹配，则这个特定车速范围为最优换挡车速区间。
进一步的，所述的装载机铲装作业挡位控制方法，通过驾驶员按住KD键设定时长以上来激活。更为优选的，通过驾驶员在铲装作业前按住KD键3s后激活。
另一方面，本发明还提供一种装载机铲装作业挡位控制装置，包括：
信息获取模块，用于：获取当前装载机车速、变速箱挡位状态、制动压力、铲斗角度、动臂角度信号；
比较判断模块，用于：将当前制动压力与设定值进行比较，判断当前制动压力是否大于压力设定值；判断铲斗角度及动臂角度是否处于铲装区；判断当前装载机车速及变速箱挡位状态是否位于最优换挡区间；得到比较判断的结果；
输出控制模块，用于：根据比较判断的结果，发出指令给发动机ECU控制发动机转速，并发出指令给变速箱TCU控制变速箱换挡。
进一步的，所述的装载机铲装作业挡位控制装置，响应于当前制动压力大于压力设定值，且铲斗角度及动臂角度处于铲装区，且当前装载机车速及变速箱挡位状态位于最优换挡区间；发出指令给发动机ECU控制增加发动机转速，并发出指令给变速箱TCU控制变速箱将挡位降至1挡。
另一方面，本发明还提供一种装载机铲装作业挡位控制系统，上述的装载机铲装作业挡位控制装置，所述的装载机铲装作业挡位控制装置包括存储器和处理器，存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行所述的装载机铲装作业挡位控制方法。
进一步的，所述的装载机铲装作业挡位控制系统，还包括：变速箱TCU、发动机ECU、手柄、制动压力传感器、铲斗角度传感器、动臂角度传感器；所述的装载机铲装作业挡位控制装置采用控制器；所述变速箱TCU、发动机ECU、手柄、制动压力传感器、铲斗角度传感器、动臂角度传感器分别与控制器连接。
进一步的，所述的装载机铲装作业挡位控制系统，控制器的CAN通讯口接收变速箱TCU、发动机ECU、制动压力传感器、铲斗角度传感器、动臂角度传感器的信号，控制器的DI输入口用来接收手柄的信号，控制器的DO口与变速箱TCU连接，用于控制变速箱的挡位，控制器的CAN通讯口发送转速信号给发动机ECU。
有益效果：本发明提供的装载机铲装作业挡位控制方法、装置及系统，可以使装载机在铲装作业过程中在一个能耗利用率较高的区间进行换挡，减少了KickDown操作过程中整车功耗的损失，可以提高装载机铲装作业过程的工作效率。通过该系统可以降低对于驾驶员操作经验的要求，使铲装过程KickDown切换过程标准化，提高装载机智能化水平，优化铲装过程的能耗利用率，提升装载机整机作业效率。
附图说明
图1为实施例系统示意图；
图2为KD控制系统的控制流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例1
一种装载机铲装作业挡位控制方法，包括：
获取当前装载机车速、变速箱挡位状态、制动压力、铲斗角度、动臂角度信号；
将当前制动压力与设定值进行比较，判断当前制动压力是否大于压力设定值；判断铲斗角度及动臂角度是否处于铲装区；判断当前装载机车速及变速箱挡位状态是否位于最优换挡区间；得到比较判断的结果；
根据比较判断的结果，发出指令给发动机ECU控制发动机转速，并发出指令给变速箱TCU控制变速箱换挡。
进一步的，响应于当前制动压力大于压力设定值，且铲斗角度及动臂角度处于铲装区，且当前装载机车速及变速箱挡位状态位于最优换挡区间；发出指令给发动机ECU控制增加发动机转速，并发出指令给变速箱TCU控制变速箱将挡位降至1挡。根据挡位动力信息曲线，获取最优换挡车速区间，在铲装作业前按住KD键3s后激活系统，当检测到装载机的工作状态处于最佳的换挡操作点时，增加发动机转速，启动换挡操作，在该过程增加发动机转速的目的是防止换挡过程中因为负载变化导致发动机掉速，该系统不仅在装载机铲装过程中实现自动KD功能，防止发动机掉速，节省油耗，提高铲装时的作业效率。
进一步的，所述最优换挡区间，根据整车功率参数及变速箱性能参数确定，包括最优换挡挡位和最优换挡车速区间。最优换挡挡位为变速箱挡位一直位于2挡；根据发动机及变速箱挡位动力曲线，换挡操作只有在某一特定车速范围切换才能达到最优的动力匹配，则这个特定车速范围为最优换挡车速区间。
进一步的，所述的装载机铲装作业挡位控制方法，通过驾驶员按住KD键设定时长以上来激活。更为优选的，通过驾驶员在铲装作业前按住KD键3s后激活。
在一些具体实施例中，所述的装载机铲装作业挡位控制方法，包括
（1）根据整车功率参数及变速箱性能参数确定最优换挡区间；
（2）在进行铲装作业前，驾驶员按住KD键3s，铲装作业自动KD控制系统激活；
（3）铲装作业自动KD系统实时检测当前装载机车速、变速箱挡位状态、制动压力、铲斗角度、动臂角度信号，当检测到装载机当前制动压力大于压力设定值，铲斗角度及动臂角度处于铲装区，当前车速、挡位状态信息位于所测算的最优换挡区间时，系统即增加发动机转速，并命令变速箱强制降至1挡；
（4）在变速箱完成换挡操作后，系统自动返回激活等待状态，此时只要操作手按下KD键即退出自动KD控制系统。
进一步的，在一些具体实施例中，如图2所示，KD控制系统的控制流程图。
实施例2
一种装载机铲装作业挡位控制装置，包括：
信息获取模块，用于：获取当前装载机车速、变速箱挡位状态、制动压力、铲斗角度、动臂角度信号；
比较判断模块，用于：将当前制动压力与设定值进行比较，判断当前制动压力是否大于压力设定值；判断铲斗角度及动臂角度是否处于铲装区；判断当前装载机车速及变速箱挡位状态是否位于最优换挡区间；得到比较判断的结果；
输出控制模块，用于：根据比较判断的结果，发出指令给发动机ECU控制发动机转速，并发出指令给变速箱TCU控制变速箱换挡。
进一步的，所述的装载机铲装作业挡位控制装置，响应于当前制动压力大于压力设定值，且铲斗角度及动臂角度处于铲装区，且当前装载机车速及变速箱挡位状态位于最优换挡区间；发出指令给发动机ECU控制增加发动机转速，并发出指令给变速箱TCU控制变速箱将挡位降至1挡。
进一步的，所述最优换挡区间，根据整车功率参数及变速箱性能参数确定。
实施例3
如图1所示，一种装载机铲装作业挡位控制系统，包括控制器1、变速箱TCU2、发动机ECU3、手柄4、制动压力传感器5、铲斗角度传感器6、动臂角度传感器7；
所述控制器1包括存储器和处理器，存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行实施例1中所述的装载机铲装作业挡位控制方法。
所述控制器1的CAN通讯口接收变速箱TCU2、发动机ECU3、制动压力传感器5、铲斗角度传感器6、动臂角度传感器7的信号，控制器1的DI输入口用来接收手柄4的信号，控制器1的DO口与变速箱TCU2连接，用于控制变速箱的挡位，控制器1的CAN通讯口发送转速信号给发动机ECU 3。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种装载机铲装作业挡位控制方法，其特征在于，包括：
获取当前装载机车速、变速箱挡位状态、制动压力、铲斗角度、动臂角度信号；
将当前制动压力与设定值进行比较，判断当前制动压力是否大于压力设定值；判断铲斗角度及动臂角度是否处于铲装区；判断当前装载机车速及变速箱挡位状态是否位于最优换挡区间；得到比较判断的结果；
根据比较判断的结果，发出指令给发动机ECU控制发动机转速，并发出指令给变速箱TCU控制变速箱换挡。
2.根据权利要求1所述的装载机铲装作业挡位控制方法，其特征在于，响应于当前制动压力大于压力设定值，且铲斗角度及动臂角度处于铲装区，且当前装载机车速及变速箱挡位状态位于最优换挡区间；发出指令给发动机ECU控制增加发动机转速，并发出指令给变速箱TCU控制变速箱将挡位降至1挡。
3.根据权利要求1所述的装载机铲装作业挡位控制方法，其特征在于，所述最优换挡区间，根据整车功率参数及变速箱性能参数确定，包括最优换挡挡位和最优换挡车速区间。
4.根据权利要求1所述的装载机铲装作业挡位控制方法，其特征在于，通过驾驶员按住KD键设定时长以上来激活。
5.根据权利要求4所述的装载机铲装作业挡位控制方法，其特征在于，通过驾驶员在铲装作业前按住KD键3s后激活。
6.一种装载机铲装作业挡位控制装置，其特征在于，包括：
信息获取模块，用于：获取当前装载机车速、变速箱挡位状态、制动压力、铲斗角度、动臂角度信号；
比较判断模块，用于：将当前制动压力与设定值进行比较，判断当前制动压力是否大于压力设定值；判断铲斗角度及动臂角度是否处于铲装区；判断当前装载机车速及变速箱挡位状态是否位于最优换挡区间；得到比较判断的结果；
输出控制模块，用于：根据比较判断的结果，发出指令给发动机ECU控制发动机转速，并发出指令给变速箱TCU控制变速箱换挡。
7.根据权利要求6所述的装载机铲装作业挡位控制装置，其特征在于，响应于当前制动压力大于压力设定值，且铲斗角度及动臂角度处于铲装区，且当前装载机车速及变速箱挡位状态位于最优换挡区间；发出指令给发动机ECU控制增加发动机转速，并发出指令给变速箱TCU控制变速箱将挡位降至1挡。
8.一种装载机铲装作业挡位控制系统，其特征在于，包括权利要求6或7所述的装载机铲装作业挡位控制装置，所述的装载机铲装作业挡位控制装置包括存储器和处理器，存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行根据权利要求1-5任一项所述的装载机铲装作业挡位控制方法。
9.根据权利要求8所述的装载机铲装作业挡位控制系统，其特征在于，还包括：变速箱TCU、发动机ECU、手柄、制动压力传感器、铲斗角度传感器、动臂角度传感器；所述的装载机铲装作业挡位控制装置采用控制器；所述变速箱TCU、发动机ECU、手柄、制动压力传感器、铲斗角度传感器、动臂角度传感器分别与控制器连接。
10.根据权利要求9所述的装载机铲装作业挡位控制系统，其特征在于，控制器的CAN通讯口接收变速箱TCU、发动机ECU、制动压力传感器、铲斗角度传感器、动臂角度传感器的信号，控制器的DI输入口用来接收手柄的信号，控制器的DO口与变速箱TCU连接，用于控制变速箱的挡位，控制器的CAN通讯口发送转速信号给发动机ECU。
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