本发明专利技术提供一种三段连续式液压机械复合无级传动装置的控制系统，采用该控制系统对三段连续式液压机械复合无级传动装置进行控制，可满足工程机械行车以及作业的工作需求，并能提高发动机的燃油经济性。该控制系统，其特征在于，包括：发动机控制器、传动装置控制器和行车模式选择及目标速比计算模块，将行车模式选择及目标速比计算放置在一起，可实现每个模式下目标速比的单独计算，可在每个模式下灵活控制传动装置的目标速比，从而满足工程机械行车以及作业工况下的需求。以及作业工况下的需求。以及作业工况下的需求。
【技术实现步骤摘要】
三段式液压机械无级传动装置的控制系统
[0001]本专利技术属于动力传动
，具体涉及一种适用于工程机械的三段式液压机械复合无级传动装置的控制系统。
技术介绍
[0002]目前，工程机械普遍采用液力机械动力换挡变速箱，由于装载作业的需要，车速及发动机负荷变化剧烈，液压变矩器效率较低，导致传动系统最高传动效率不高。
[0003]静液传动可方便实现无级调速，使装载机发动机常工作于经济转速区间，可提高整车的能源利用效率；但由于静液传动所用的液压泵马达闭式调速回路的效率也偏低，故较动力换挡液力机械变速箱，静液传动的提升潜力有限。
[0004]液压机械传动通过机械功率和液压功率的复合，可实现高效的无级传动，使发动机维持稳定的负荷，提高燃油经济性，成为工程机械传动系统的发展方向之一，国内外工程机械厂家积极开展该传动系统的研发。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种三段连续式液压机械复合无级传动装置的控制系统，采用该控制系统对三段连续式液压机械复合无级传动装置进行控制，可满足工程机械行车以及作业的工作需求，并能提高发动机的燃油经济性。
[0006]三段连续式液压机械复合无级传动装置的控制方法，包括：发动机控制器、传动装置控制器和行车模式选择及目标速比计算模块；
[0007]所述发动机控制器的控制对象为发动机，所述传动装置控制器的控制对象为所述传动装置；所述发动机控制器通过CAN总线与所述传动装置控制器相连；
[0008]所述发动机控制器依据发动机控制指令计算发动机的最优目标转速和最优目标转矩，并发送给所述行车模式选择及目标速比计算模块和所述传动装置控制器；
[0009]所述行车模式选择及目标速比计算模块用于进行车辆模式的判断，同时在每个行车模式下，依据接收到的发动机的最优目标转速和最优目标转矩计算传动装置的目标速比；然后将目标速比发送给传动装置控制器，将当前行车模式发送给发动机控制器；
[0010]所述传动装置控制器根据接收到的目标速比，进行传动装置速比的PID闭环控制，实现当前速比跟踪目标速比的变化；同时控制所述传动装置的换段操作，实现连续的无级传动。
[0011]作为本专利技术的一种优选方式，还包括传感器模块，所述传感器模块与所述传动装置控制器电相连；
[0012]所述传感器模块包括四个转速传感器，分别用于测量传动装置输入轴转速、所述液压调速回路中液压马达的转速、传动装置输出轴的转速以及所述分汇流机构中两个行星排太阳轮的转速。
[0013]作为本专利技术的一种优选方式，所述传感器模块还包括两个压力传感器，用于测量
所述液压调速回路的压力。
[0014]作为本专利技术的一种优选方式，所述传感器模块还包括用于测量油温的温度传感器。
[0015]作为本专利技术的一种优选方式，所述发动机控制器依据发动机控制指令计算发动机的最优目标转速和最优目标转矩的方法为：
[0016]首先根据加速踏板的指令，计算整车需求功率P；
[0017]然后通过计算的整车需求功率P在发动机的MAP图上，按照最佳动力性曲线或者最佳经济性曲线，查表获得发动机在此需求功率下的最佳目标转速和最佳目标转矩，作为发动机的目标转速和目标转矩。
[0018]作为本专利技术的一种优选方式，所述行车模式选择及目标速比计算模块计算目标速比的方法为：
[0019]所述目标速比由三部分线性组合，分别为反馈部分目标速比、前馈部分目标速比和作业工况目标速比；其中反馈部分的目标速比等于输出转速除以发动机的目标转速，反馈部分目标速比用于维持发动机的最优转速；前馈部分的目标速比等于发动机的目标转矩除以发动机当前转矩再乘以前馈因子，前馈部分目标速比用于维持发动机的最优转矩；作业工况由加速踏板和制动踏板决定，当同时踩下加速踏板和制动踏板时，进入作业模式的目标速比控制，作业工况目标速比与制动踏板开度成反比。
[0020]作为本专利技术的一种优选方式，所述传动装置控制器在进行换段控制时，采用不中断动力的动力换段方式，在提前结合下一段离合器，在释放上一段的离合器，保证动力的不中断传递。
[0021]有益效果：
[0022](1)本专利技术中的三段连续式液压机械复合无级传动装置采用液压与机械的功率复合，液压路只传递部分功率，大部分功率通过机械路传递，实现高传动效率及无级变速，可提高作业效率和降低发动机的油耗；且采用三段连续式，第一段为纯液压，用于起步和低速倒车，前进和倒车切换不需要离合器，可实现平滑切换，一方面提高作业效率，另一方面降低了离合器操纵元件的磨损。第二段、第三段为液压机械段，较传统液力机械动力换挡变速箱，提高了传动效率；全程无级调速，可使发动机常工作于经济转速，提高了燃油经济性，降低了发动机的噪声；可实现段间离合器的零速差切换，提高了离合器摩擦片的寿命；段间切换只操纵1个离合器，简化了换挡逻辑和操纵系统的设计。
[0023](2)本专利技术的控制系统中，行车模式选择及目标速比计算放置在一起，可实现每个模式下目标速比的单独计算，可在每个模式下灵活控制传动装置的目标速比，从而满足工程机械行车以及作业工况下的需求。
[0024](3)本专利技术的控制系统中，布置的四个转速传感器能够实现离合器打滑的判断以及各转速传感器之间的相互校验；布置的两个高压压力传感器，一方面可计算液压机械复合无级传动装置的负荷，另一方面可判断液压机械复合无级传动装置换段过程中是否存在压力冲击，监控换段品质。
[0025](4)本专利技术的控制系统中，发动机控制器根据动力性或经济性模式，根据油门踏板和制动踏板的信号，查表获得最优的发动机目标转速和目标转矩，分别发送给发动机控制器ECU和传动装置控制器TCU。
[0026](5)本专利技术的控制系统中，目标速比计算方法中，综合考虑与输出转速、发动机目标转速有关的反馈部分的目标速比，以及与发动机当前转矩、发动机目标转矩有关的前馈部分目标速比；并且考虑了工程机械作业工况目标速比部分；这三部分的目标速比合成最终的目标速比。
[0027](6)本专利技术的控制系统中，发动机采用转速控制的方法，有利于工程机械PTO口的转速稳定，满足作业系统的流量需求；发动机控制器根据加速踏板、制动踏板以及动力型、经济性模式，获得最优的发动机目标转矩，发送给发动机的控制器ECU；而发动机的转矩则由传动装置根据整车的工况进行调节，从而保证发动机处于最优的功率。
[0028](7)本专利技术的控制系统中，采用动力换段的控制方法，在换段点附近，提前结合下一段的离合器，再释放上一段的离合器，保证一定的离合器压力重叠时间，从而实现不中断动力的换段，提高了换段的品质，保证了工程机械的作业需求。
[0029](8)本专利技术的控制系统中，提出了一种工程机械全程调速发动机最优工况点的设定方法，通过该方法能够大幅降低作业工况下的功率损耗，因为液压机械复合无级传动装置可以无级调节速比，从而调节功率输出，只要满足行走功率和作业功率即可；而传统的液力机械变速箱由于变矩器的耦合特性本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.三段式液压机械复合无级传动装置的控制系统，其特征在于，包括：发动机控制器、传动装置控制器和行车模式选择及目标速比计算模块；所述发动机控制器的控制对象为发动机，所述传动装置控制器的控制对象为所述传动装置；所述发动机控制器通过CAN总线与所述传动装置控制器相连；所述发动机控制器依据发动机控制指令计算发动机的最优目标转速和最优目标转矩，并发送给所述行车模式选择及目标速比计算模块和所述传动装置控制器；所述行车模式选择及目标速比计算模块用于进行车辆模式的判断，同时在每个行车模式下，依据接收到的发动机的最优目标转速和最优目标转矩计算传动装置的目标速比；然后将目标速比发送给传动装置控制器，将当前行车模式发送给发动机控制器；所述传动装置控制器根据接收到的目标速比，进行传动装置速比的PID闭环控制，实现当前速比跟踪目标速比的变化；同时控制所述传动装置的换段操作，实现连续的无级传动。2.如权利要求1所述的三段式液压机械复合无级传动装置的控制系统，其特征在于，还包括传感器模块，所述传感器模块与所述传动装置控制器电相连；所述传感器模块包括四个转速传感器，分别用于测量传动装置输入轴转速、所述液压调速回路中液压马达的转速、传动装置输出轴的转速以及所述分汇流机构中两个行星排太阳轮的转速。3.如权利要求2所述的三段式液压机械复合无级传动装置的控制系统，其特征在于，所述传感器模块还包括两个压力传感器，用于测量所述液压调速回路的压力。4.如权利要求2所述的三段式液压机械复合无级传动装置的控制系统，其特征在于，所述传感器模块还...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭增雄，胡纪滨，孙钦鹏，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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