CN114056333A - 一种装载机坡道换向控制方法、控制系统及装载机 - Google Patents

一种装载机坡道换向控制方法、控制系统及装载机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种装载机坡道换向控制方法，响应换向请求，获取装载机状态信息；根据装载机状态信息，对工况条件进行判定，得到工况判定结果；根据工况判定结果，发送降低电流指令给当前行驶方向的离合器电磁阀，控制当前行驶方向的离合器脱开，同时，发送提高电流指令给目标行驶方向的离合器电磁阀，控制目标行驶方向的离合器压力达到设定最大值。控制系统包括控制器，用于存储指令及控制执行本发明的控制方法。本发明的方法和系统，解决了装载机在坡道换向的最佳控制问题，实现装载机上坡换向过程平顺性最佳的技术效果，实现装载机下坡换向过程动力性最佳的技术效果，同时，能够有效避免离合器过载风险。

Description

一种装载机坡道换向控制方法、控制系统及装载机
技术领域
本发明涉及工程机械控制系统技术领域，特别是涉及一种装载机坡道换向控制方法和系统。
背景技术
装载机是一种以物料铲装和短距离输运为主的施工设备。由于施工需要，装载机需要频繁地进行换向操作。在一些存在坡道的施工场所，也会涉及换向操作。在换向操作中，控制方向的离合器的脱开和接合，使得变速箱齿轮输入和输出相对方向变换，从而实现车辆换向。换向的快慢和换向过程的平顺性主要取决于方向离合器的油压控制。而且，换向过程的动力性和平顺性往往是相矛盾的。如果换向过程快，车辆减速的减速度和反向加速的加速度就较大，动力性好，但容易引起冲击，平顺性往往不好。如果换向过程的车辆减速的减速度和车辆反向加速的加速度较小，换向过程会较平顺，但是整个换向过程时间会较长，换向过程较慢，动力性较差。
平坦路面和坡道对于换向过程的要求也存在差异。在平坦路面上，通常会以换向过程平顺性为优先，可适当牺牲动力性的方式进行换向。在坡道上，采用慢的方式进行换向可保证平顺性，但如果在下坡时，容易出现意外溜坡，同时坡道阻力会加大离合器的负载，容易造成离合器过载，存在可靠性风险。因此，坡道上的换向需采取有针对性的控制方式以实现平顺性、动力性和可靠性等方面的平衡。
现有技术较多地关注了不同速度下或高于预设速度限值的换向控制，并未涉及坡道换向控制问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种装载机坡道换向控制方法和系统，解决了装载机在坡道换向的最佳控制问题，实现装载机上坡换向过程平顺性最佳的技术效果，实现装载机下坡换向过程动力性最佳的技术效果，同时，能够有效避免离合器过载风险。
第一方面，本发明提供一种装载机坡道换向控制方法。
一种装载机坡道换向控制方法，包括：
响应换向请求，获取装载机状态信息；
根据装载机状态信息，对工况条件进行判定，得到工况判定结果；
根据工况判定结果，发送降低电流指令给当前行驶方向的离合器电磁阀，控制当前行驶方向的离合器脱开，同时，发送提高电流指令给目标行驶方向的离合器电磁阀，控制目标行驶方向的离合器压力达到设定最大值。
可选地，所述的工况判定结果包括上坡工况、下坡工况。
可选地，根据工况判定结果，发送降低电流指令给当前行驶方向的离合器电磁阀，控制当前行驶方向的离合器脱开，同时，发送提高电流指令给目标行驶方向的离合器电磁阀，控制目标行驶方向的离合器压力达到设定最大值，包括：
当工况判定结果为上坡工况时，控制目标行驶方向的离合器压力达到最大值的方法包括：首先，调整目标行驶方向的离合器电流，使目标行驶方向的离合器处于预接合状态；然后，以第一设定速度提高目标行驶方向的离合器电磁阀电流，直至目标行驶方向的离合器实现接合状态；继续提高目标行驶方向的离合器电磁阀电流直至设定最大值，目标行驶方向的离合器压力达到设定最大值；
当工况判定结果为下坡工况时，控制目标行驶方向的离合器压力达到最大值的方法包括：首先，调整目标行驶方向的离合器电流，使目标行驶方向的离合器处于预接合状态；然后，以第二设定速度提高目标行驶方向的离合器电磁阀电流，直至目标行驶方向的离合器实现接合状态；继续提高目标行驶方向的离合器电磁阀电流直至设定最大值，目标行驶方向的离合器压力达到设定最大值；
其中，第一设定速度小于第二设定速度。
可选地，上坡工况包括前进上坡工况和后退上坡工况；下坡工况包括前进下坡工况和后退下坡工况。
可选地，前进上坡工况的判定条件：控制前进方向的离合器电磁阀的电流处于最大设定值，且表征装载机倾斜角度的信号处于第一设定范围内；
后退上坡工况的判定条件：控制后退方向的离合器电磁阀的电流处于最大设定值，且表征装载机倾斜角度的信号处于第二设定范围内；
前进下坡工况的判定条件：控制前进方向的离合器电磁阀的电流处于最大设定值，且表征装载机倾斜角度的信号处于第二设定范围内；
后退下坡工况的判定条件：控制后退方向的离合器电磁阀的电流处于最大设定值，且表征装载机倾斜角度的信号处于第一设定范围内。
第二方面，本发明提供一种装载机坡道换向控制系统。
一种装载机坡道换向控制系统，包括控制器，所述控制器包括存储器和处理器，所述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，以执行上述任一所述的装载机坡道换向控制方法。
可选地，该系统还包括方向选择单元、车辆角度传感模块、离合器执行机构，所述方向选择单元、所述车辆角度传感模块及所述离合器执行机构均与所述控制器连接，所述方向选择单元用于监测驾驶员的换向请求，所述车辆角度传感模块用于监测表征装载机的倾斜角度，所述离合器执行机构包括能够控制离合器状态的电磁阀。
可选地，所述方向选择单元、所述车辆角度传感模块分别通过线缆或CAN总线连接至所述控制器。
可选地，装载机上设置有辅控制器，所述方向选择单元的信号、所述车辆角度传感模块的信号由所述辅控制器通过CAN总线发送至所述控制器。
第三方面，本发明提供一种装载机。
一种装载机，包括如上述任一所述的装载机坡道换向控制系统。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明的装载机坡道换向控制方法和系统，解决了装载机在坡道换向的最佳控制问题，实现装载机上坡换向的平顺性最佳的效果，实现装载机下坡换向的动力性最佳的效果，同时避免离合器过载风险。
在上坡时，以较小的第一设定速度提高目标方向离合器电磁阀电流，目标离合器传动扭矩较小，可实现平顺的换向过程，同时，借助坡道阻力进行降速和反向加速，离合器负载小，无可靠性风险。
在下坡时，以较大的第二设定速度提高目标方向离合器电磁阀电流，目标离合器传动扭矩较大，可充分克服坡道阻力，实现快速的换向过程，避免溜坡，同时，缩短离合器转速同步时间，降低离合器过载风险。
附图说明
图1为本发明的装载机坡道换向控制方法流程图；
图2为本发明的装载机坡道换向控制系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种装载机坡道换向控制方法，步骤包括：
响应换向请求，获取装载机状态信息；
根据装载机状态信息，对工况条件进行判定，得到工况判定结果；
根据工况判定结果，发送降低电流指令给当前行驶方向的离合器电磁阀，控制当前行驶方向的离合器脱开，同时，发送提高电流指令给目标行驶方向的离合器电磁阀，控制目标行驶方向的离合器压力达到设定最大值。
上述的工况判定结果包括上坡工况、下坡工况。
在一些实施例中，根据工况判定结果，发送降低电流指令给当前行驶方向的离合器电磁阀，控制当前行驶方向的离合器脱开，同时，发送提高电流指令给目标行驶方向的离合器电磁阀，控制目标行驶方向的离合器压力达到设定最大值，包括：
当工况判定结果为上坡工况时，控制目标行驶方向的离合器压力达到最大值的方法包括：首先，调整目标行驶方向的离合器电流，使目标行驶方向的离合器处于预接合状态；然后，以第一设定速度提高目标行驶方向的离合器电磁阀电流，直至目标行驶方向的离合器实现接合状态；继续提高目标行驶方向的离合器电磁阀电流直至设定最大值，目标行驶方向的离合器压力达到设定最大值；
当工况判定结果为下坡工况时，控制目标行驶方向的离合器压力达到最大值的方法包括：首先，调整目标行驶方向的离合器电流，使目标行驶方向的离合器处于预接合状态；然后，以第二设定速度提高目标行驶方向的离合器电磁阀电流，直至目标行驶方向的离合器实现接合状态；继续提高目标行驶方向的离合器电磁阀电流直至设定最大值，目标行驶方向的离合器压力达到设定最大值；
离合器电磁阀电流的大于对应离合器控制油压的大小。离合器控制油压的大小决定了离合器传递的扭矩。因此，通过对离合器电磁阀电流的控制可以控制换向过程扭矩大小和持续时间，进而对换向过程平顺性和动力性进行控制。
其中，第一设定速度小于第二设定速度。
在一些实施例中，第一设定速度范围在200-400mA/s，第二设定速度范围在300-500mA/s，但在更具体情况下，原则是第一设定速度小于第二设定速度。
上述的上坡工况包括前进上坡工况和后退上坡工况；上述的下坡工况包括前进下坡工况和后退下坡工况。
在一些实施例中，前进上坡工况的判定条件：控制前进方向的离合器电磁阀的电流处于最大设定值，且表征装载机倾斜角度的信号处于第一设定范围内；后退上坡工况的判定条件：控制后退方向的离合器电磁阀的电流处于最大设定值，且表征装载机倾斜角度的信号处于第二设定范围内；前进下坡工况的判定条件：控制前进方向的离合器电磁阀的电流处于最大设定值，且表征装载机倾斜角度的信号处于第二设定范围内；后退下坡工况的判定条件：控制后退方向的离合器电磁阀的电流处于最大设定值，且表征装载机倾斜角度的信号处于第一设定范围内。
例如，用于表征装载机倾斜角度的信号为倾斜角度，预设第一设定范围为4°至35°、第二设定范围为-35°至-4°：若前进方向离合器电磁阀的电流处于最大设定值，且装载机当前倾斜角度为大于4°、小于35°时，则判定为前进上坡工况；若后退方向离合器电磁阀的电流处于最大设定值，且装载机当前倾斜角度为大于-35°、小于-4°时，则判定为后退上坡工况；若前进方向离合器电磁阀的电流处于最大设定值，且装载机当前倾斜角度为大于大于-35°、小于-4°时，则判定为前进下坡工况；若后退方向离合器电磁阀的电流处于最大设定值，且装载机当前倾斜角度为大于4°、小于35°时，则判定为后退下坡工况。
实施例二
如图2所示，本实施例提供一种装载机坡道换向控制系统，一种装载机坡道换向控制系统，包括控制器，所述控制器包括存储器和处理器，所述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，以执行上述任一所述的装载机坡道换向控制方法。
该系统还包括方向选择单元、车辆角度传感模块、离合器执行机构，所述方向选择单元、所述车辆角度传感模块及所述离合器执行机构均与所述控制器连接，所述方向选择单元用于监测驾驶员的换向请求，所述车辆角度传感模块用于监测表征装载机的倾斜角度，所述离合器执行机构包括能够控制离合器状态的电磁阀。
上述的方向选择单元用于监测驾驶员的换向请求；车辆角度传感模块用于检测车辆与水平面的角度；离合器电磁阀电流的通断和大小，控制离合器压力的接通、断开和压力大小，即通过电磁阀的电流控制离合器压力，从而实现离合器的不同状态。离合器控制油压的大小决定了离合器传递的扭矩。因此，通过对离合器电磁阀电流的控制可以控制换向过程扭矩大小和持续时间，进而对换向过程平顺性和动力性进行控制。
上述的方向选择单元、所述车辆角度传感模块可以分别通过线缆或CAN总线连接至所述控制器，或者，装载机上设置有辅控制器（装载机上的其他控制器），所述方向选择单元的信号、所述车辆角度传感模块的信号也可以由所述辅控制器通过CAN总线发送至所述控制器。
控制器接收车辆角度传感模块的输出信号，同时根据离合器电磁阀电流来判定当前车辆行驶方向，即上述控制方法中的前进上坡工况、后退上坡工况、前进下坡工况及后退下坡的判断，包括装载机是否处于坡道的判断、前进或后退的方向判断。
实施例三
一种装载机，其包括上述的装载机坡道换向控制系统，并通过该控制系统执行上述的控制方法。
与现有技术相比，本发明实施例的装载机坡道换向控制方法和系统的优点在于：
本发明的装载机坡道换向控制方法和系统，解决了装载机在坡道换向的最佳控制问题，实现装载机上坡换向的平顺性最佳的效果，实现装载机下坡换向的动力性最佳的效果，同时避免离合器过载风险。
在上坡时，以较小的第一设定速度提高目标方向离合器电磁阀电流，目标离合器传动扭矩较小，可实现平顺的换向过程，同时，借助坡道阻力进行降速和反向加速，离合器负载小，无可靠性风险。
在下坡时，以较大的第二设定速度提高目标方向离合器电磁阀电流，目标离合器传动扭矩较大，可充分克服坡道阻力，实现快速的换向过程，避免溜坡，同时，缩短离合器转速同步时间，降低离合器过载风险。
以上具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种装载机坡道换向控制方法，其特征在于，包括：
响应换向请求，获取装载机状态信息；
根据装载机状态信息，对工况条件进行判定，得到工况判定结果；
根据工况判定结果，发送降低电流指令给当前行驶方向的离合器电磁阀，控制当前行驶方向的离合器脱开，同时，发送提高电流指令给目标行驶方向的离合器电磁阀，控制目标行驶方向的离合器压力达到设定最大值。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的工况判定结果包括上坡工况、下坡工况。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，根据工况判定结果，发送降低电流指令给当前行驶方向的离合器电磁阀，控制当前行驶方向的离合器脱开，同时，发送提高电流指令给目标行驶方向的离合器电磁阀，控制目标行驶方向的离合器压力达到设定最大值，包括：
当工况判定结果为上坡工况时，控制目标行驶方向的离合器压力达到最大值的方法包括：首先，调整目标行驶方向的离合器电流，使目标行驶方向的离合器处于预接合状态；然后，以第一设定速度提高目标行驶方向的离合器电磁阀电流，直至目标行驶方向的离合器实现接合状态；继续提高目标行驶方向的离合器电磁阀电流直至设定最大值，目标行驶方向的离合器压力达到设定最大值；
当工况判定结果为下坡工况时，控制目标行驶方向的离合器压力达到最大值的方法包括：首先，调整目标行驶方向的离合器电流，使目标行驶方向的离合器处于预接合状态；然后，以第二设定速度提高目标行驶方向的离合器电磁阀电流，直至目标行驶方向的离合器实现接合状态；继续提高目标行驶方向的离合器电磁阀电流直至设定最大值，目标行驶方向的离合器压力达到设定最大值；
其中，第一设定速度小于第二设定速度。
4.如权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于，上坡工况包括前进上坡工况和后退上坡工况；下坡工况包括前进下坡工况和后退下坡工况。
5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，
前进上坡工况的判定条件：控制前进方向的离合器电磁阀的电流处于最大设定值，且表征装载机倾斜角度的信号处于第一设定范围内；
后退上坡工况的判定条件：控制后退方向的离合器电磁阀的电流处于最大设定值，且表征装载机倾斜角度的信号处于第二设定范围内；
前进下坡工况的判定条件：控制前进方向的离合器电磁阀的电流处于最大设定值，且表征装载机倾斜角度的信号处于第二设定范围内；
后退下坡工况的判定条件：控制后退方向的离合器电磁阀的电流处于最大设定值，且表征装载机倾斜角度的信号处于第一设定范围内。
6.一种装载机坡道换向控制系统，其特征在于，包括控制器，所述控制器包括存储器和处理器，所述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，以执行如权利要求1-5所述的装载机坡道换向控制方法。
7.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于，该系统还包括方向选择单元、车辆角度传感模块、离合器执行机构，所述方向选择单元、所述车辆角度传感模块及所述离合器执行机构均与所述控制器连接，所述方向选择单元用于监测驾驶员的换向请求，所述车辆角度传感模块用于监测表征装载机的倾斜角度，所述离合器执行机构包括能够控制离合器状态的电磁阀。
8.如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述方向选择单元、所述车辆角度传感模块分别通过线缆或CAN总线连接至所述控制器。
9.如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，装载机上设置有辅控制器，所述方向选择单元的信号、所述车辆角度传感模块的信号由所述辅控制器通过CAN总线发送至所述控制器。
10.一种装载机，其特征在于，包括如权利要求6至9中任一项所述的装载机坡道换向控制系统。
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