液压机械无级传动全功率动力换段控制方法技术

本发明专利技术提供一种液压机械无级传动全功率动力换段控制方法，包括如下步骤：液压机械控制器实时监测当前段的转速、压力等关键状态参量；将定排量液压元件转速和输入转速之比作为理想换段时机的判据。在理想换段时机下，目标段离合器结合，液压机械由当前段进入前稳定阶段；控制器根据当前段关键状态参量，预测目标段的工作状态，并规划功率过渡过程中的排量调节过程；在功率过渡阶段，根据规划的排量调节过程，通过调节变排量液压元件排量主动控制闭式液压回路高、低压侧释压和建压过程，实现功率过渡。功率过渡完成后，换段进入后稳定阶段；最后将当前段离合器分离，换段完成，液压机械进入目标段。采用这种换段控制方法能够使液压机械在两离合器结合重叠中完成换段，实现从当前段到目标段的平稳过渡；且在换段过程中能正常传递功率，实现全功率动力换段。

Hydraulic mechanical stepless transmission full power conversion section control method

The invention provides a hydraulic mechanical transmission full power shift control method comprises the following steps: state key hydraulic machinery controller real-time monitoring of the current section of the speed and pressure parameters; criterion of fixed displacement hydraulic components will speed and input speed ratio as the ideal in time. For some time in the ideal target segment, clutch, hydraulic machinery into the stable phase by the current period; according to the current state of some key controller parameters, predict the target segment working state, planning and power in the process of transition displacement adjustment process; in the power transition stage, adjustment process according to the planning of displacement, by adjusting the variable closed hydraulic circuit of high and low pressure side pressure release and pressing process of active control of displacement hydraulic component displacement, realize the power transition. After the power transition is completed, the segment is put into the stable stage, and then the current clutch is separated. The shift control method can make the hydraulic machinery in the two clutch overlap complete change section, to achieve a smooth transition from the current to the target segment; and in the period of change during the normal transmission of power, to achieve a full power shift.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液压机械无级传动
，尤其涉及一种液压机械无级传动全功率动力换段控制方法。技术背景液压机械无级传动是由机械传动和液压传动复合而成的传动形式，如图1所示，由功率分流机构D、机械传动机构M、液压传动机构H、功率汇流机构C四部分组成。这种传动方式具有机械传动高效率和液压传动无级变速的突出优点，适用于大功率车辆使用。液压机械无级传动换段过程是两个相邻段交替的过渡过程。在换段中，液压传动机构负载反向，液压路功率流反向，液压元件功能互换，液压回路高低压侧互换，造成定排量液压元件转速突变，引起输出转速波动，造成动力中断。针对液压机械无级传动动力换段控制的技术问题，提出新型液压机械无级传动全功率动力换段控制方法，使液压机械无级传动在动力换段过程中当前离合器分离前过渡到目标段状态，完成高低压互换和功率过渡，实现全功率动力换段。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种液压机械无级传动全功率动力换段控制方法，该方法使液压机械无级传动在两离合器结合重叠时完成从当前段到目标段的平稳过渡，进入到目标段工作状态，且在换段过程中能正常传递功率，实现全功率动力换段。为了解决上述存在的技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种液压机械无级传动全功率动力换段控制方法，换段过程分为5个阶段：当前段、前稳定阶段、功率过渡阶段、后稳定阶段和目标段；且前稳定阶段、功率过渡阶段和后稳定阶段3个阶段当中当前段离合器与目标段离合器结合重叠；该方法内容包括如下步骤：步骤1液压机械无级传动控制器实时监测当前段的关键状态参量；步骤2以目标段离合器速差为0时为理想换段时机；由于汇流排转速特性的确定性，将定排量液压元件转速和输入转速之比作为理想换段时机的判据，当定排量液压元件转速和输入转速之比达到理想比值时，满足换段条件，执行下面步骤3；步骤3理想动力换段时机下，目标段离合器无速差无扭矩结合，液压机械无级传动由当前段进入前稳定阶段，此时当前段离合器与目标段离合器开始结合重叠；步骤4控制器根据当前段的关键状态参量预测目标段的工作状态，确定目标段闭式液压回路高、低压侧压力以及变排量液压元件的排量目标值，进而规划排量调节过程；具体调节过程为：依据步骤1中获取的当前段的关键状态参量，以换段前后传递功率无变化为目标，根据传动装置转矩特性、功率特性和功率流特性计算目标段闭式液压回路高、低压侧压力，并合理预测目标段变排量液压元件的排量εo；换段前后，当变排量液压元件由泵工作状态转变为马达工作状态时，目标段变排量液压元件排量预测值小于当前段变排量液压元件排量时，减小变排量液压元件排量；当变排量液压元件由马达工作状态转变为泵工作状态时，目标段变排量液压元件排量预测值大于当前段变排量液压元件排量时，增大变排量液压元件排量；根据目标段工作状态预测值规划功率过渡阶段变排量液压元件排量调节过程，将功率过渡阶段分为原高压侧释压过程与原低压测建压过程，并根据释压过程和建压过程制定合理的变排量液压元件排量调节方法；所述的变排量液压元件排量调节方法，其内容包括如下步骤：换段时，若变排量液压元件由泵工作状态变为马达工作状态，具体调节方法为：①释压过程调节，在功率过渡阶段调节变排量液压元件排量至εo-Δr，εo是目标段变排量液压元件排量预测值，Δr是释压过程排量调节差值，观测闭式液压回路原高压测压力，当压力下降至目标段低压侧压力预测值即完成释压过程；②建压过程调节，释压过程结束后调节变排量液压元件排量至εo-Δb，Δb是建压过程排量调节中间差值，使闭式液压回路原低压侧平稳建压，观测闭式液压回路原低压侧压力，当压力上升至目标段高压侧压力预测值的90％时，再次调节变排量液压元件排量至εo，当压力上升至目标段压力预测值后，功率过渡阶段完成，液压机械无级传动进入后稳定阶段；换段时，若变排量液压元件由马达工作状态变为泵工作状态，具体调节方法为：①释压过程调节，在功率过渡阶段调节变排量液压元件排量至εo+Δr，观测闭式液压回路原高压测压力，当压力下降至目标段低压侧压力预测值即完成释压过程；②建压过程调节，释压过程结束后调节变排量液压元件排量至εo+Δb，使闭式液压回路原低压侧平稳建压，观测闭式液压回路原低压侧压力，当压力上升至目标段高压侧压力预测值的90％时，再次调节变排量液压元件排量至εo，当压力上升至目标段压力预测值后，功率过渡阶段完成，液压机械无级传动进入后稳定阶段；步骤5在功率过渡阶段，根据步骤4所规划的排量调节过程调节变排量液压元件的排量主动控制闭式液压回路高、低压侧释压和建压过程，实现功率过渡，保证换段过程全功率动力输出；步骤6原低压侧压力上升至目标段工作压力后液压机械无级传动进入后稳定阶段；步骤7在后稳定阶段当前段离合器分离，结束当前段离合器和目标段离合器的结合重叠过程，液压机械无级传动进入目标段，换段过程完成。本专利技术提供的一种液压机械无级传动全功率动力换段控制方法，将定排量液压元件转速和输入转速之比作为理想换段时机的判据，在理想换段时机下控制目标段离合器结合，使两离合器结合重叠，进入前稳定阶段；在功率过渡阶段调节变排量液压元件排量，主动控制闭式液压回路高、低压侧释压和建压过程，实现功率转移；最后分离当前段离合器。由于采用上述技术方案，本专利技术提供的一种液压机械无级传动全功率动力换段控制方法，与现有技术相比具有这样的有益效果：与常规换段控制方法相比，本专利技术能够使液压机械无级传动在两离合器结合重叠时完成功率过渡，实现了全功率动力换段，消除换段过程中的转速波动和动力中断，提高换段品质，并可减少离合器滑磨。附图说明图1是液压机械无级传动原理图；图2是某等差两段式液压机械无级传动简图；图3是本专利技术方法换段过程中变排量液压元件排量调节规划示意图；图4是本专利技术方法的一种具体实施方式的控制流程图。其中：1：传动装置输入轴，2：分流机构固定轴齿轮，3：变排量液压元件输入轴，4：变排量液压元件，5：定排量液压元件输出轴，6：定排量液压元件，7：固定轴齿轮，8：传动装置输出轴，9：离合器CH，10：K2行星排齿圈，11：K2行星排行星架，12：离合器CL，13：K3行星排太阳轮。具体实施方法本专利技术的核心为提供一种液压机械无级传动全功率动力换段控制方法，该方法使得液压机械在两离合器结合重叠中完成从当前段向目标段的平稳过渡，实现功率转移，且在换段过程中能正常传递功率，实现全功率动力换段。为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。在本实施例中将对图2所示的某等差两段式液压机械无级传动装置实施全功率动力换段控制。该传动装置可分为液压段和液压机械段两种工况，其中液压机械段又根据变排量液压元件4排量的正负分为液压机械前半段(ε＞0)和液压机械后半段(ε＜0)。液压机械无级传动工作在液压段时，离合器CH9结合，变排量液压元件4驱动定排量液压元件5，即变排量液压元件4工作在泵工作状态；液压机械无级传动工作在液压机械段时，离合器CL12结合，在液压机械前半段定排量液压元件5驱动变排量液压元件4，即变排量液压元件4工作在马达工作状态。参考图4，图4为本专利技术方法具体实施方式的控制流程图。在一种具体实施方式中，本专利技术所提供的液压机械无级传动全本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液压机械无级传动全功率动力换段控制方法，换段过程分为5个阶段：当前段、前稳定阶段、功率过渡阶段、后稳定阶段和目标段；且前稳定阶段、功率过渡阶段和后稳定阶段3个阶段当中当前段离合器与目标段离合器结合重叠；其特征在于：该方法内容包括如下步骤：步骤1液压机械无级传动控制器实时监测当前段的关键状态参量；步骤2以目标段离合器速差为0时为理想换段时机；由于汇流排转速特性的确定性，将定排量液压元件转速和输入转速之比作为理想换段时机的判据，当定排量液压元件转速和输入转速之比达到理想比值时，满足换段条件，执行下面步骤3；步骤3理想动力换段时机下，目标段离合器无速差无扭矩结合，液压机械无级传动由当前段进入前稳定阶段，此时当前段离合器与目标段离合器开始结合重叠；步骤4控制器根据当前段的关键状态参量预测目标段的工作状态，确定目标段闭式液压回路高、低压侧压力以及变排量液压元件的排量目标值，进而规划排量调节过程；具体调节过程为：依据步骤1中获取的当前段的关键状态参量，以换段前后传递功率无变化为目标，根据传动装置转矩特性、功率特性和功率流特性计算目标段闭式液压回路高、低压侧压力，并合理预测目标段变排量液压元件的排量εo；换段前后，当变排量液压元件由泵工作状态转变为马达工作状态时，目标段变排量液压元件排量预测值小于当前段变排量液压元件排量时，减小变排量液压元件排量；当变排量液压元件由马达工作状态转变为泵工作状态时，目标段变排量液压元件排量预测值大于当前段变排量液压元件排量时，增大变排量液压元件排量；根据目标段工作状态预测值规划功率过渡阶段变排量液压元件排量调节过程，将功率过渡阶段分为原高压侧释压过程与原低压测建压过程，并根据释压过程和建压过程制定合理的变排量液压元件排量调节方法；所述的变排量液压元件排量调节方法，其内容包括如下步骤：换段时，若变排量液压元件由泵工作状态变为马达工作状态，具体调节方法为：①释压过程调节，在功率过渡阶段调节变排量液压元件排量至εo‑Δr，εo是目标段变排量液压元件排量预测值，Δr是释压过程排量调节差值，观测闭式液压回路原高压测压力，当压力下降至目标段低压侧压力预测值即完成释压过程；②建压过程调节，释压过程结束后调节变排量液压元件排量至εo‑Δb，Δb是建压过程排量调节中间差值，使闭式液压回路原低压侧平稳建压，观测闭式液压回路原低压侧压力，当压力上升至目标段高压侧压力预测值的90％时，再次调节变排量液压元件排量至εo，当压力上升至目标段压力预测值后，功率过渡阶段完成，液压机械无级传动进入后稳定阶段；换段时，若变排量液压元件由马达工作状态变为泵工作状态，具体调节方法为：①释压过程调节，在功率过渡阶段调节变排量液压元件排量至εo+Δr，观测闭式液压回路原高压测压力，当压力下降至目标段低压侧压力预测值即完成释压过程；②建压过程调节，释压过程结束后调节变排量液压元件排量至εo+Δb，使闭式液压回路原低压侧平稳建压，观测闭式液压回路原低压侧压力，当压力上升至目标段高压侧压力预测值的90％时，再次调节变排量液压元件排量至εo，当压力上升至目标段压力预测值后，功率过渡阶段完成，液压机械无级传动进入后稳定阶段；步骤5在功率过渡阶段，根据步骤4所规划的排量调节过程调节变排量液压元件的排量主动控制闭式液压回路高、低压侧释压和建压过程，实现功率过渡，保证换段过程全功率动力输出；步骤6原低压侧压力上升至目标段工作压力后液压机械无级传动进入后稳定阶段；步骤7在后稳定阶段当前段离合器分离，结束当前段离合器和目标段离合器的结合重叠过程，液压机械无级传动进入目标段，换段过程完成。...

【技术特征摘要】
1.一种液压机械无级传动全功率动力换段控制方法，换段过程分为5个阶段：当前段、前稳定阶段、功率过渡阶段、后稳定阶段和目标段；且前稳定阶段、功率过渡阶段和后稳定阶段3个阶段当中当前段离合器与目标段离合器结合重叠；其特征在于：该方法内容包括如下步骤：步骤1液压机械无级传动控制器实时监测当前段的关键状态参量；步骤2以目标段离合器速差为0时为理想换段时机；由于汇流排转速特性的确定性，将定排量液压元件转速和输入转速之比作为理想换段时机的判据，当定排量液压元件转速和输入转速之比达到理想比值时，满足换段条件，执行下面步骤3；步骤3理想动力换段时机下，目标段离合器无速差无扭矩结合，液压机械无级传动由当前段进入前稳定阶段，此时当前段离合器与目标段离合器开始结合重叠；步骤4控制器根据当前段的关键状态参量预测目标段的工作状态，确定目标段闭式液压回路高、低压侧压力以及变排量液压元件的排量目标值，进而规划排量调节过程；具体调节过程为：依据步骤1中获取的当前段的关键状态参量，以换段前后传递功率无变化为目标，根据传动装置转矩特性、功率特性和功率流特性计算目标段闭式液压回路高、低压侧压力，并合理预测目标段变排量液压元件的排量εo；换段前后，当变排量液压元件由泵工作状态转变为马达工作状态时，目标段变排量液压元件排量预测值小于当前段变排量液压元件排量时，减小变排量液压元件排量；当变排量液压元件由马达工作状态转变为泵工作状态时，目标段变排量液压元件排量预测值大于当前段变排量液压元件排量时，增大变排量液压元件排量；根据目标段工作状态预测值规划功率过渡阶段变排量液压元件排量调节过程，将功率过渡阶段分为原高压侧释压过程与原低压测建压过程，并根据释压过程和建压过程制定合理的变排量液压元件排量调节方法；所述的变排量液压元件排...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨树军，鲍永，杨得青，范程远，赵坤，金诗峻，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13