CN112178178A - 一种cvt动力传动系统及其档位综合控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种档位综合控制方法，包括以下步骤：S1、获取当前加速踏板开度值α _i 、当前车速V _i 和当前加速度a _i ；S2、根据第一策略统计加速踏板状态进入第二状态的次数；根据第二策略统计整车状态进入第二状态的次数；S3、判断是否进入柔性换挡状态；当加速踏板状态未进入第一状态的次数大于第一计数阈值，且整车状态未进入第二状态的次数大于第二计数阈值时，进入柔性换挡状态，进入步骤S4；否则，进入步骤S1；S4、根据车速均值和车速阈值的对比结果，确定控制策略。这种档位综合控制方法在拖拉机工作和行驶在复杂工况时，TCU进入延迟换挡，当拖拉机通过复杂路况进入良好路况时，TCU能够进行判断并需要进入正常的换挡控制策略，使拖拉机在各种工况下均能够拥有充足的动力。

Description

一种CVT动力传动系统及其档位综合控制方法

技术领域

本发明涉及机械化控制技术领域，尤其涉及一种CVT动力传动系统及其档位综合控制方法。

背景技术

拖拉机液压机械无级变速箱CVT综合了液压和机械传动的优点，采用双功率流传动方式，是未来拖拉机技术的发展方向之一。拖拉机对动力总成的控制在一般的农田作业基本可以满足车辆的运行和换挡要求，但某些特殊工况调速特性要求较高，实现较难，如瞬间PTO需要较大的转矩，易使发动机转速下降，PTO转速下降，降低拖拉机农田作业质量，此时可通过变速机构增大拖拉机转速比提高拖拉机输出转矩，并优先保证PTO输出特性，因此，需要一种新的档位控制方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决拖拉机瞬间PTO时动力不足的问题，本发明提供了一种CVT动力传动系统及其档位综合控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：1、一种CVT动力传动系统的档位综合控制方法，包括以下步骤：

S1、对加速踏板开度值、加速度和车速进行取样计算，获取当前加速踏板开度值α _i 、当前车速V _i 和当前加速度a _i ；

S2、根据当前加速踏板开度值α _i 计算加速踏板状态，根据第一策略统计加速踏板状态进入第二状态的次数；

根据当前加速度a _i 计算整车状态，根据第二策略统计整车状态进入第二状态的次数；

S3、根据加速踏板状态进入第二状态的次数和整车状态进入第二状态的次数，判断是否进入柔性换挡状态；

当加速踏板状态未进入第一状态的次数大于第一计数阈值，且整车状态未进入第二状态的次数大于第二计数阈值时，进入柔性换挡状态，进入步骤S4；

否则，进入步骤S1；

S4、根据前几个循环的车速V _i 计算车速均值，将车速均值和车速阈值对比，若车速均值大于车速阈值则进入延迟降档的控制策略，若车速低于车速阈值则进入延迟升档的控制策略。

作为优选，还包括步骤S5、在进入柔性换挡状态后，根据第三策略统计加速踏板状态进入第一状态的次数，若加速踏板状态进入第一状态的次数大于第三计数阈值则退出柔性换挡状态，否则继续保持柔性换挡状态，重复步骤S5。

作为优选，在步骤S1中，加速踏板开合度值的采样时间为Δt1，输出轴转速的采样时间为Δt2，当前加速踏板开度值αi、当前车速V _i 和当前加速度a _i 通过以下公式进行计算：

；

；

；

式中：

n ₁为加速踏板的取样次数；

α _ij 为每次取样的加速踏板开合度值；

n ₂为输出轴转速的取样次数；

ω _ij 为每次取样的输出轴转速。

作为优选，在步骤S2中，第一策略为：取p _αi 为当前加速踏板开度值和前一次加速踏板开度值的比值，当p _αi 小于σ ₁且大于σ ₂的时候，标记加速踏板状态为第一状态，否则标记加速踏板状态为第二状态；当加速踏板状态为第一状态时，计数器1不变；当加速踏板状态为第二状态时，计数器1计数加1；

第二策略为：当a _i 小于σ ₃且大于σ ₄的时候，标记整车状态为第一状态；否则标记整车状态为第二状态；当整车状态为第一状态时，计数器2不变；当整车状态为第二状态时，计数器2计数加1。

本发明还公开了一种CVT动力传动系统，包括控制单元VCU、工作段位选择模块TCU、制动模块BCU和扭矩指令模块MCU；

所述控制单元VCU用于获取当前加速踏板开度值α _i 、当前车速V _i 和当前加速度a _i ；所述控制单元VCU与工作段位选择模块TCU通信连接；

所述工作段位选择模块TCU包括工作状态选择模块、驾驶意图解析模块、速比调节模块和信号转换输出模块；

所述驾驶意图解析模块被配置为根据当前加速踏板开度值α _i 和当前加速度a _i 计算加速踏板状态和整车状态；所述驾驶意图解析模块还被配置为统计加速踏板状态进入第二状态的次数和整车状态进入第二状态的次数并解析驾驶意图；

所述速比调节模块被配置为根据前几个循环的车速V _i 计算车速均值，所述速比调节模块还被配置为根据驾驶意图和车速均值按控制策略实现段内调速，使发动机转速理想工作区域；

所述工作状态选择模块被配置为通过挡位操纵杆、液压操纵杆、负荷开关选择选择传动比调节策略；

所述信号转换输出模块被配置为实现TCU的CPU与输入调理模块、驱动模块和通讯模块的信号转换；

所述制动模块BCU被配置为判断是否需要进入制动状态，所述制动模块BCU还被配置为输出为发动机转矩和需求的制动功率；

所述速比调节模块还被配置为在进入柔性换挡状态后统计加速踏板状态进入第一状态的次数；

所述驾驶意图解析模块还被配置为根据加速踏板状态进入第一状态的次数和第三计数阈值判断是否保持柔性换挡状态；

所述电控单元VCU还用于接收制动踏板传感器的制动踏板信号Bra；

所述工作段位选择模块TCU在执行换挡策略前还需要计算需求扭矩，所述工作段位选择模块TCU通过以下公式计算需求扭矩：

；

式中，

Acc为加速踏板信号；

Bra为制动踏板信号；

Ks为档位信号；

Vc为车速信号；

Ve为发动机转速。

作为优选，所述工作段位选择模块TCU还包括系统自检模块和故障诊断模块；

所述系统自检模块被配置为对硬件进行故障检查和故障判断；

所述故障诊断模块被配置为通过CAN总线与上位机或诊断仪通讯，所述故障诊断模块还被配置为更新程序、标定参数和读取TCU运行记录、故障、报警代码。

本发明的有益效果是，这种档位综合控制方法在拖拉机工作和行驶在复杂工况时，TCU进入延迟换挡，当拖拉机通过复杂路况进入良好路况时，TCU能够进行判断并需要进入正常的换挡控制策略，使拖拉机在各种工况下均能够拥有充足的动力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一种CVT动力传动系统的系统结构示意图。

图2是本发明一种CVT动力传动系统的档位综合控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，本发明提供了一种CVT动力传动系统，包括控制单元VCU、工作段位选择模块TCU、制动模块BCU、扭矩指令模块MCU和发动机控制器ECU。

电控单元VCU，电控单元VCU用于接收车速传感器的车速信号Vc、加速踏板位置传感器的加速踏板信号Acc和制动踏板传感器的制动踏板信号Bra。

工作段位选择模块TCU包括工作状态选择模块、驾驶意图解析模块、速比调节模块、信号转换输出模块、系统自检模块和故障诊断模块。

驾驶意图解析模块被配置为根据车速信号和加速踏板位置传感器的信号计算当前加速踏板开度值α _i 、当前车速V _i 和当前加速度a _i 。驾驶意图解析模块还被配置为根据当前加速踏板开度值α _i 和当前加速度a _i 计算加速踏板状态和整车状态。驾驶意图解析模块还被配置为统计加速踏板状态进入第二状态的次数和整车状态进入第二状态的次数并解析驾驶意图。

速比调节模块被配置为根据前几个循环的车速V _i 计算车速均值，速比调节模块还被配置为根据驾驶意图和车速均值按控制策略实现段内调速，使发动机转速理想工作区域。

工作状态选择模块被配置为通过挡位操纵杆、液压操纵杆、负荷开关选择选择传动比调节策略。

信号转换输出模块被配置为实现TCU的CPU与输入调理模块、驱动模块和通讯模块的信号转换。

在本实施例中，速比调节模块还被配置为在进入柔性换挡状态后统计加速踏板状态进入第一状态的次数。驾驶意图解析模块还被配置为根据加速踏板状态进入第一状态的次数和第三计数阈值判断是否保持柔性换挡状态。

在本实施例中，工作段位选择模块TCU在执行换挡策略前还需要计算需求扭矩，工作段位选择模块TCU还用于通过以下公式计算需求扭矩：

；

式中，

Acc为加速踏板信号；

Bra为制动踏板信号；

Ks为档位信号；

Vc为车速信号；

Ve为发动机转速。

工作段位选择模块TCU还用于将需求扭矩和降扭曲线结合获取预定值。

系统自检模块被配置为对硬件进行故障检查和故障判断。

故障诊断模块被配置为通过CAN总线与上位机或诊断仪通讯，故障诊断模块还被配置为更新程序、标定参数和读取TCU运行记录、故障、报警代码。

制动模块BCU被配置为判断是否需要进入制动状态，制动模块BCU还被配置为输出为发动机转矩和需求的制动功率。

发动机控制器ECU根据拖拉机的工况需求，通过电子控制单元控制发动机节气门开度，实现发动机的转矩和转速控制，满足拖拉机的行驶和作业要求。

基于上述的一种CVT动力传动系统，如图2所示，本发明还公开了一种CVT动力传动系统的档位综合控制方法，包括以下步骤：

S1、对加速踏板开度值、加速度和车速进行取样计算，获取当前加速踏板开度值α _i 、当前车速V _i 和当前加速度a _i ；在本实施例中，加速踏板开合度值的采样时间为Δt1，输出轴转速的采样时间为Δt2，当前加速踏板开度值αi、当前车速V _i 和当前加速度a _i 通过以下公式进行计算：

；

；

；

式中：

n ₁为加速踏板的取样次数；

α _ij 为每次取样的加速踏板开合度值；

n ₂为输出轴转速的取样次数；

ω _ij 为每次取样的输出轴转速；

S2、根据当前加速踏板开度值α _i 计算加速踏板状态，根据第一策略统计加速踏板状态进入第二状态的次数；

根据当前加速度a _i 计算整车状态，根据第二策略统计整车状态进入第二状态的次数；

在本实施例中，第一策略为：取p _αi 为当前加速踏板开度值和前一次加速踏板开度值的比值，当p _αi 小于σ ₁且大于σ ₂的时候，标记加速踏板状态为第一状态，否则标记加速踏板状态为第二状态；当加速踏板状态为第一状态时，计数器1不变；当加速踏板状态为第二状态时，计数器1计数加1；

第二策略为：当a _i 小于σ ₃且大于σ ₄的时候，标记整车状态为第一状态；否则标记整车状态为第二状态；当整车状态为第一状态时，计数器2不变；当整车状态为第二状态时，计数器2计数加1；

S3、根据加速踏板状态进入第二状态的次数和整车状态进入第二状态的次数，判断是否进入柔性换挡状态；

当加速踏板状态未进入第一状态的次数大于第一计数阈值，且整车状态未进入第二状态的次数大于第二计数阈值时，进入柔性换挡状态，进入步骤S4；

否则，进入步骤S1；

S4、根据前几个循环的车速V _i 计算车速均值，将车速均值和车速阈值对比，若车速均值大于车速阈值则进入延迟降档的控制策略，若车速低于车速阈值则进入延迟升档的控制策略。

S5、在进入柔性换挡状态后，根据第三策略统计加速踏板状态进入第一状态的次数，若加速踏板状态进入第一状态的次数大于第三计数阈值则退出柔性换挡状态，否则继续保持柔性换挡状态，重复步骤S5。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种CVT动力传动系统的档位综合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对加速踏板开度值、加速度和车速进行取样计算，获取当前加速踏板开度值α _i 、当前车速V _i 和当前加速度a _i ；

S2、根据当前加速踏板开度值α _i 计算加速踏板状态，根据第一策略统计加速踏板状态进入第二状态的次数；

根据当前加速度a _i 计算整车状态，根据第二策略统计整车状态进入第二状态的次数；

S3、根据加速踏板状态进入第二状态的次数和整车状态进入第二状态的次数，判断是否进入柔性换挡状态；

当加速踏板状态未进入第一状态的次数大于第一计数阈值，且整车状态未进入第二状态的次数大于第二计数阈值时，进入柔性换挡状态，进入步骤S4；

否则，进入步骤S1；

S4、根据前几个循环的车速V _i 计算车速均值，将车速均值和车速阈值对比，若车速均值大于车速阈值则进入延迟降档的控制策略，若车速低于车速阈值则进入延迟升档的控制策略。

2.如权利要求1所述的一种CVT动力传动系统的档位综合控制方法，其特征在于：

还包括步骤S5、在进入柔性换挡状态后，根据第三策略统计加速踏板状态进入第一状态的次数，若加速踏板状态进入第一状态的次数大于第三计数阈值则退出柔性换挡状态，否则继续保持柔性换挡状态，重复步骤S5。

3.如权利要求2所述的一种CVT动力传动系统的档位综合控制方法，其特征在于：

在步骤S1中，加速踏板开合度值的采样时间为Δt1，输出轴转速的采样时间为Δt2，当前加速踏板开度值αi、当前车速V _i 和当前加速度a _i 通过以下公式进行计算：

；

；

；

式中：

n ₁为加速踏板的取样次数；

α _ij 为每次取样的加速踏板开合度值；

n ₂为输出轴转速的取样次数；

ω _ij 为每次取样的输出轴转速。

4.如权利要求3所述的一种CVT动力传动系统的档位综合控制方法，其特征在于：

在步骤S2中，第一策略为：取p _αi 为当前加速踏板开度值和前一次加速踏板开度值的比值，当p _αi 小于σ ₁且大于σ ₂的时候，标记加速踏板状态为第一状态，否则标记加速踏板状态为第二状态；当加速踏板状态为第一状态时，计数器1不变；当加速踏板状态为第二状态时，计数器1计数加1；

第二策略为：当a _i 小于σ ₃且大于σ ₄的时候，标记整车状态为第一状态；否则标记整车状态为第二状态；当整车状态为第一状态时，计数器2不变；当整车状态为第二状态时，计数器2计数加1。

5.一种CVT动力传动系统，其特征在于，包括控制单元VCU、工作段位选择模块TCU、制动模块BCU和扭矩指令模块MCU；

所述控制单元VCU用于获取当前加速踏板开度值α _i 、当前车速V _i 和当前加速度a _i ；所述控制单元VCU与工作段位选择模块TCU通信连接；

所述工作段位选择模块TCU包括工作状态选择模块、驾驶意图解析模块、速比调节模块和信号转换输出模块；

所述驾驶意图解析模块被配置为根据当前加速踏板开度值α _i 和当前加速度a _i 计算加速踏板状态和整车状态；所述驾驶意图解析模块还被配置为统计加速踏板状态进入第二状态的次数和整车状态进入第二状态的次数并解析驾驶意图；

所述速比调节模块被配置为根据前几个循环的车速V _i 计算车速均值，所述速比调节模块还被配置为根据驾驶意图和车速均值按控制策略实现段内调速，使发动机转速理想工作区域；

所述工作状态选择模块被配置为通过挡位操纵杆、液压操纵杆、负荷开关选择选择传动比调节策略；

所述信号转换输出模块被配置为实现TCU的CPU与输入调理模块、驱动模块和通讯模块的信号转换；

所述制动模块BCU被配置为判断是否需要进入制动状态，所述制动模块BCU还被配置为输出为发动机转矩和需求的制动功率；

所述速比调节模块还被配置为在进入柔性换挡状态后统计加速踏板状态进入第一状态的次数；

所述驾驶意图解析模块还被配置为根据加速踏板状态进入第一状态的次数和第三计数阈值判断是否保持柔性换挡状态；

所述电控单元VCU还用于接收制动踏板传感器的制动踏板信号Bra；

所述工作段位选择模块TCU在执行换挡策略前还需要计算需求扭矩，所述工作段位选择模块TCU通过以下公式计算需求扭矩：

；

式中，

Acc为加速踏板信号；

Bra为制动踏板信号；

Ks为档位信号；

Vc为车速信号；

Ve为发动机转速。

6.如权利要求5所述的一种CVT动力传动系统，其特征在于：

所述工作段位选择模块TCU还包括；

所述系统自检模块被配置为对硬件进行故障检查和故障判断；

所述故障诊断模块被配置为通过CAN总线与上位机或诊断仪通讯，所述故障诊断模块还被配置为更新程序、标定参数和读取TCU运行记录、故障、报警代码。

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