CN111016646A - 一种分动箱取力控制系统及控制方法 - Google Patents

一种分动箱取力控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分动箱取力控制系统及控制方法，包括离合器，离合器与自动变速器的输入端连接，变速器的第一输出端与分动箱的输入端连接，变速器的第二输出端与TCU连接；分动箱的第一输出端与取力器的一端连接，分动箱的第二输出端与VCU连接，取力器的另一端与VCU连接；VCU、TCU及仪表之间能够进行实时数据交换；VCU用于获取取力条件信息，并向TCU发送取力请求；TCU用于取力条件确认、挡位及离合器的控制及故障处理；仪表用于显示状态信息；取力过程中，出现变速器相关故障，TCU将根据取力工况进行特殊的故障响应，优先保证车辆传动链处于结合状态，提高了取力过程安全性及可靠性，降低了取力中断概率；TCU与VCU之间采用闭环控制，自动化程度高，操作简单。

Description

一种分动箱取力控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于工程机械技术领域，特别涉及一种分动箱取力控制系统及控制方法。
背景技术
当前国内市场上的中大吨位工程机械上配置有两个发动机，底盘发动机功率较大，用于车辆行驶；上装发动机功率较小，用于车辆上装作业。同时，考虑到车辆的适应性，绝大多数中大吨位工程机械配备有AMT及分动箱。
随着排放要求的不断升级及降成本的需求，国内部分中大吨位工程机械开始探索单发动机的布置方案，底盘发动机兼顾行驶和取力。在需要取力时，通过分动箱将动力输出到上装取力器。目前，现有的分动箱取力控制系统在取力过程中容易出现变速器脱挡或变速器故障时取力中断概率高，操作繁琐，自动化程度低。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种分动箱取力控制系统及控制方法，以解决现有技术中，分动箱取力控制系统中取力中断概率较高，操作繁琐，安全性及可靠性低，自动化程度较低的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种分动箱取力控制系统，包括离合器、变速器、分动箱、取力器、VCU及TCU及仪表；
离合器与自动变速器的输入端连接，变速器的第一输出端与分动箱的输入端连接，变速器的第二输出端与TCU连接；分动箱的第一输出端与取力器的一端连接，分动箱的第二输出端与VCU连接，取力器的另一端与VCU连接；VCU、TCU及仪表之间能够进行实时数据交换；
VCU用于获取取力条件信息，并向TCU发送取力请求；TCU用于取力条件确认、挡位及离合器的控制及故障处理；仪表用于显示状态信息。
进一步的，变速器采用机械式自动变速器。
进一步的，分动箱设置有空档。
进一步的，VCU、TCU及仪表之间通过CAN通讯线连接。
进一步的，变速器与TCU之间通过线束连接；分动箱与VCU之间通过线束连接；取力器与VCU之间通过线束连接。
进一步的，变速器的挂档及范围挡电磁阀采用100％ED电磁阀，100％ED电磁阀常通电，用于锁定当前挡位。
进一步的，分动箱上设置有第一位置传感器，第一位置传感器的输入端与分动箱连接，第一位置传感器的输出端与线束连接，第一位置传感器用于获取分动箱的位置状态信息，并将分动箱的位置状态信息传送至VCU。
进一步的，取力器上设置有第二位置传感器，第二位置传感器的输入端与取力器连接，第二位置传感器的输出端与线束连接，第二位置传感器用于获取取力器的位置状态信息，并将取力器的位置状态信息传送至VCU。
本发明还提供了一种分动箱取力控制方法，利用所述一种分动箱取力控制系统，包括以下步骤：
步骤1、控制变速器置于空挡，控制驻车制动处于驻车状态；
步骤2、控制取力器置于结合状态，控制分动箱置于空挡；
步骤3、控制变速器置于预设挡位；
步骤4、控制离合器保持结合状态，车辆开始取力。
进一步的，当车辆取力结束完成后，包括以下步骤：
步骤5、控制变速器至于空挡；
步骤6、控制脱开取力器及分动箱的取力挡，车辆退出取力模式。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种分动箱取力控制系统，取力过程中，如出现变速器相关故障，TCU将根据取力工况进行特殊的故障响应：优先保证车辆传动链处于结合状态；故障响应策略与市场现有的基于行驶工况的故障响应策略有明显的区别，提高了取力过程安全性及可靠性，降低了取力中断概率；TCU与VCU之间采用闭环控制，自动化程度高，操作简单；本发明所述的一种分动箱取力控制方法，操作流程简单，安全性较高。
进一步的，变速器的挂档及范围档执行机构均使用100％ED电磁阀，在变速器的机械自锁失效后，仍能通过100％ED电磁阀保证变速器不脱档，提高了系统的安全性和可靠性。
附图说明
图1为本发明所述的一种分动箱取力控制系统的结构框图；
图2为本发明所述的一种分动箱取力控制方法的流程图；
图3为本发明所述的一种分动箱取力控制方法中VCU与TCU的交互流程图。
其中，1离合器，2自动变速器、3分动箱，4取力器，5VCU，6TCU，7仪表。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如附图1所示，本发明提供了一种分动箱取力控制系统，包括离合器1、变速器2、分动箱3、取力器4、VCU5、TCU6、制动防抱死系统及仪表7；离合器1与自动变速器2的输入端连接，变速器2的第一输出端与分动箱3的输入端连接，变速器2的第二输出端与TCU6通过线束连接；分动箱3的第一输出端与取力器4的一端连接，分动箱3的第二输出端与VCU5通过线束连接，取力器4的另一端与VCU5通过线束连接；VCU5、TCU6及仪表7之间通过CAN通讯线连接，并进行实时数据交换；制动防抱死系统用于判断当前车辆行驶状态。
变速器2的挂档及范围挡电磁阀采用100％ED电磁阀，100％ED电磁阀常通电，用于锁定当前挡位。变速器2上设置有位移传感器，位移传感器的输入端与变速器2连接，位移传感器的输出端通过线束与TCU连接；位移传感器用于采集变速器2的选档、挂挡位移信号，并通过线束传递至TCU，TCU根据此判断变速器的实时状态。
分动箱3上设置有第一位置传感器，第一位置传感器的输入端与分动箱3连接，第一位置传感器的输出端与线束连接，第一位置传感器用于获取分动箱3的位置状态信息，并将分动箱3的位置状态信息传送至VCU5。
取力器4上设置有第二位置传感器，第二位置传感器的输入端与取力器连接，第二位置传感器的输出端与线束连接，第二位置传感器用于获取取力器4的位置状态信息，并将取力器4的位置状态信息传送至VCU5。
VCU5用于获取取力条件信息，并向TCU6发送取力请求；TCU6用于取力条件确认、挡位及离合器的控制及故障处理；仪表7用于显示取力状态、挡位状态及故障信息。VCU5设置有取力功能模块，用于分动箱及取力器电磁阀控制、分动箱及取力器状态反馈、取力条件自检及取力请求发送；TCU6设置有取力功能模块，用于取力条件自检、取力请求响应、档位及离合器操作及故障响应；TCU6的取力模块激活后，不响应手柄的任何操作，仅响应VCU6的请求；取力模式下，故障的响应方式与行驶模式不同：取力时，TCU6首先应保证传动链结合，降低整车的风险，因而，在任何故障发生时，均不主动断开传动链。
变速器2采用机械式自动变速器，分动箱3设置有空挡。
如附图2所示，本发明所述的一种分动箱取力控制系统，在取力过程中，VCU5、TCU6及仪表7进行实时CAN通信；VCU5及TCU6在取力过程中，主要进行以下交互：
取力条件检查过程中，如条件不满足，通过仪表提示驾驶员不满足的原因；取力器及分动箱如挂档失败，通过仪表提示挂档失败，需重新进行取力；变速器挂档过程中，如挂档失败，TCU将故障码发送给VCU，VCU根据故障的不同决定是否继续发送挂档请求；挂档成功后，TCU通过仪表提示，驾驶员通过踩油门结合离合器；离合器结合成功后，TCU通过仪表提示驾驶员已经开始取力。
本发明所述的一种分动箱取力控制系统，通过以下方式保证系统的安全、可靠：
VCU5在发送取力请求前，先对车辆状况进行确认，满足取力条件后再进行取力；TCU6在进入取力模式后，不响应换挡手柄发送的任何换挡及模式切换请求，仅响应VCU5的报文请求，VCU5的请求具有独占性，防止取力过程中因误操作造成动力中断，避免危险状况发生；挂档、范围档电磁阀可采用100％ED电磁阀，取力时电磁阀常通电，防止档位脱出造成时动力中断；对取力模式下变速器的故障响应方式进行特殊定义，任何故障下，TCU均不主动进行换档及分离离合操作，保证车辆取力的安全性；取力模式仅可通过断电或VCU请求实现退出，提高系统安全性。
如附图3所示，本发明还提供了一种分动箱取力控制方法，包括以下步骤：
步骤1、控制变速器置于空挡，控制驻车制动处于驻车状态；
步骤2、控制取力器置于结合状态，控制分动箱置于空挡；
步骤3、控制变速器置于预设挡位；
步骤4、控制离合器保持结合状态，车辆开始取力；
步骤5、当车辆取力结束完成后，控制变速器至于空挡；
步骤6、控制脱开取力器及分动箱的取力挡，车辆退出取力模式。
工作原理
本发明所述的一种分动箱取力控制方法，采用VCU首先对手刹、支腿、档位、车速等进行检查，若不满足通过仪表提示驾驶员；满足条件后VCU控制分动箱及取力器挂挡，如不成功，通过仪表提示驾驶员重新开始取力，成功后更新状态信号，同时向TCU发送取力模式请求及档位请求；TCU再次对取力条件进行确认，确认满足条件后，TCU进入取力模式并开始挂挡，进入取力模式后，TCU将不再响应VCU以外的任何档位和模式请求；执行挂挡动作后，TCU向VCU反馈当前档位及挂挡状态，如不成功，TCU反馈挂挡失败原因，VCU将根据故障原因决定继续请求挂挡或退出取力；挂挡成功后，TCU通过仪表提示驾驶员踩油门，VCU检测到油门信号后向TCU发送结合离合器请求；TCU控制离合器结合完成后，通过仪表提示驾驶员开始取力。
取力过程中，如变速器发生故障，则TCU进行特殊的故障处理：无论何种故障，变速器均不主动退档或脱开离合器。
当需要退出取力时，驾驶员需按下取力复位开关，按下开关后，系统按如下流程执行：
VCU向TCU发送空挡及分离离合器请求；TCU控制离合器分离、档位挂空挡并反馈档位信息，如挂空挡失败，通过仪表提示驾驶员；VCU收到TCU反馈的档位信号后控制取力器分开，分动箱挂入行驶档，如失败，通过仪表提示；取力器成功脱开后，VCU更新取力器状态信号及分动箱档位信号，TCU收到后退出取力模式；车辆进入正常模式。
以上所述仅表示本发明的优选实施方式，任何人在不脱离本发明的原理下而做出的结构变形、改进和润饰等，这些变形、改进和润饰等均视为在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种分动箱取力控制系统，其特征在于，包括离合器(1)、变速器(2)、分动箱(3)、取力器(4)VCU(5)及TCU(6)及仪表(7)；
离合器(1)与自动变速器(2)的输入端连接，变速器(2)的第一输出端与分动箱(3)的输入端连接，变速器(2)的第二输出端与TCU(6)连接；分动箱(3)的第一输出端与取力器(4)的一端连接，分动箱(3)的第二输出端与VCU(5)连接，取力器(4)的另一端与VCU(5)连接；VCU(5)、TCU(6)及仪表(7)之间能够进行实时数据交换；
VCU(5)用于获取取力条件信息，并向TCU(6)发送取力请求；TCU(6)用于取力条件确认、挡位及离合器的控制及故障处理；仪表(7)用于显示状态信息。
2.根据权利要求1所述的一种分动箱取力控制系统，其特征在于，变速器(2)采用机械式自动变速器。
3.根据权利要求1所述的一种分动箱取力控制系统，其特征在于，分动箱(3)设置有空档。
4.根据权利要求1所述的一种分动箱取力控制系统，其特征在于，VCU(5)、TCU(6)及仪表(7)之间通过CAN通讯线连接。
5.根据权利要求1所述的一种分动箱取力控制系统，其特征在于，变速器(2)与TCU(6)之间通过线束连接；分动箱(3)与VCU(5)之间通过线束连接；取力器(4)与VCU(5)之间通过线束连接。
6.根据权利要求1所述的一种分动箱取力控制系统，其特征在于，变速器(2)的挂档及范围挡电磁阀采用100％ED电磁阀，100％ED电磁阀常通电，用于锁定当前挡位。
7.根据权利要求1所述的一种分动箱取力控制系统，其特征在于，分动箱(3)上设置有第一位置传感器，第一位置传感器的输入端与分动箱(3)连接，第一位置传感器的输出端与线束连接，第一位置传感器用于获取分动箱(3)的位置状态信息，并将分动箱(3)的位置状态信息传送至VCU(5)。
8.根据权利要求1所述的一种分动箱取力控制系统，其特征在于，取力器(4)上设置有第二位置传感器，第二位置传感器的输入端与取力器(4)连接，第二位置传感器的输出端与线束连接，第二位置传感器用于获取取力器(4)的位置状态信息，并将取力器(4)的位置状态信息传送至VCU(5)。
9.一种分动箱取力控制方法，其特征在于，利用权利要求1-8任意一项所述的一种分动箱取力控制系统，包括以下步骤：
步骤1、控制变速器置于空挡，控制驻车制动处于驻车状态；
步骤2、控制取力器置于结合状态，控制分动箱置于空挡；
步骤3、控制变速器置于预设挡位；
步骤4、控制离合器保持结合状态，车辆开始取力。
10.根据权利要求8所述的一种分动箱取力控制方法，其特征在于，当车辆取力结束完成后，包括以下步骤：
步骤5、控制变速器至于空挡；
步骤6、控制脱开取力器及分动箱的取力挡，车辆退出取力模式。
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