[发明专利]装载机自动变速控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明是涉及一种装载机自动变速控制系统及控制方法。

背景技术

目前国内外生产或使用的装载机自动变速控制系统都是通过检查变速箱输入齿轮转速及输出齿轮转速，获得当前的输入转速及当前机器行驶速度，依靠车速作为判断依据来进行自动变速控制。

在传统的变速控制器，通常采用附图一所示的车速换档点进行换档控制。从附图一上看，为使车辆换档平顺，一般换档点选取各档位的两两交叉点，即A、B、C点，I档换II档为A点，II档换III档为B点，III档换IV档为C点，因为在这三点的前后两档车速是一致的，通常情况下不会产生换档冲击。 

但这种方法有如下不足：

1、无法及时了解驾驶人员的意图。由于装载机作为自行式土石方铲运机械，不仅存在汽车那样为单纯的行走作业工况，同时也存在行走和液压系统铲装作业同时进行的工况，如在铲装过程中，驾驶员踩下油门的意图有两种，一种是加速，另一种是加快工作装置的动作，在传统变速控制器中并没有考虑，在另一种情况下，如在长距离下坡时，为减少制动器的磨损，避免过热失效，通常可利用发动机的反拖进行车辆减速，此时应当降档，但由于此时车速在增加，传统变速控制器却是在进行升档操作，与驾驶员的操作意图洽洽相反。如何正确识别操作人员的意图成为装载机自动变速的首要问题。

2、这种换档方式仅考虑了车速的平顺性，没有考虑装载机对牵引力的需求，当装载机行驶阻力发生变化时，如上坡、下坡、在行驶中举升铲斗，则无法保证换档时动力的连续性。

3、没有考虑到换档时对机器效率的影响，装载机为解决行走负荷冲击，普遍采用液力变矩器作为发动机和变速箱的耦合器，附图二为液力变矩器的工作特性。从液力变矩器的特性可知，液力变矩器的传动效率比机械传动的效率低，当泵轮工作在某一转速时，从效率角度来看，当涡轮转速/泵轮转速的比值在某一值区间时如0.5~0.9时，动力及动力传递效率相对较高，从动力传递结果来看，当传动比i(涡轮转速/泵轮转速的比值)趋近于1时，传递扭矩最小，当比值趋近于0时，扭矩传递值最大。考虑到传动效率，应当选取适当的换档点作为最佳换档点，保证变矩器工作在高效区，从而达到高效、节能的要求。

发明内容

本发明的目的就是提供一种通过对整机运行状态的收集，准确判断驾驶员的操作意图，并选择合适的换档规律，在保证车辆行驶平顺的情况下，满足动力输出的需求，同时降低整机油耗的装载机自动变速控制系统及其控制方法。

本发明的解决方案是这样的：

本发明的控制系统包括有：

驾驶员意图识别控制器，用于检测整车车速、油门开度、工作液压泵压力和整车制动信号，使用模糊算法和阈值比较法计算驾驶员意图的类别，判断操作人员的意图，输出操作人员意图信号；

目标档位运算控制器，用于检测整车车速、换挡和方向操纵手柄信号、变矩器涡轮转速和接收驾驶员意图信号，并结合驾驶员意图识别控制器计算后的驾驶员意图类别，将驾驶员意图与当前车辆运行状态相结合，使用最佳动力换挡算法、最佳变矩器效率换挡算法及相应的换挡策略，按算法运算出换档时机，计算目标档位；

档位切换时机控制器，用于接收目标档位运算控制器输出的换档信号，选择换档的时机，使用模糊算法计算当前档位脱开和目标档位啮合的时间，调节当前档位脱开和下一档位啮合的时间，实现档位的平稳过渡；对换挡执行机构输出驱动信号执行换挡；将档位驱动功率信号发送到变速操纵电磁阀，使变速阀开启或关闭，对装载机档位进行控制。

上述的车速、变矩器涡轮转速信号是取自变速箱上的转速传感器；发动机转速是取自发动机飞轮；油门开度是取自油门踏板办位移传感器；工作泵油压取自工作泵上的压力开关；刹车信号取自脚制动踏板位移传感器；换挡操纵手柄信号取自换挡操纵手柄上的电信号。

对上述控制系统进行控制的方法步骤包括：

提取油门开度信号、工作泵油压信号、整车制动信号和整车车速信号，使用滤波算法提取有效信号，利用油门开度单位采样时间的变化值计算得到油门变化率；

油门开度信号、整车制动信号、整车车速信号和经油门开度变化度计算后的油门变化率进行输入量模糊化计算；

以所述的输入量模糊化计算后的数据为模糊输入量，以行驶动力性权重和工作装置动力性权重为模糊输出量，参照制定的行驶动力性权重模糊规则库和制定的工作装置动力性权重模糊规则库，使用模糊算法计算行驶动力性权重和工作装置动力性权重；