一种履带车辆冷却风扇用液粘调速控制方法技术

技术编号：40022518 阅读：10 留言：0更新日期：2024-01-16 16:59

本发明专利技术提出一种履带车辆冷却风扇用液粘调速控制方法，通过设计最优转速控制、紧急脱排控制、两挡开关控制和外部直接操纵四种工作模式，以及各模式下的具体控制方法，充分利用液粘热负荷能力范围之内的滑摩调速能力，不仅能够进一步提升车辆温控精度，而且能够通过抑制风扇转速波动幅度降低风扇轴系的动态冲击力矩，从而提升车辆综合传动装置的可靠性。另外，依靠紧急脱排控制模式能够解除紧急状况下风扇的功率占用，提升车辆在紧急状况下的急加速性能和转向机动能力，实现车辆综合性能最优的控制目标。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于液粘调速控制，具体涉及一种履带车辆冷却风扇用液粘调速控制方法。

技术介绍

1、履带车辆普遍采用液粘调速离合器调节冷却风扇转速，在以往的调速控制方法中，通常采用多挡调速控制方法，该方法仅考虑将发动机水温及传动箱油温控制在一定范围之内。因为控制方法较为简单，无法有效抵抗履带车辆发动机转速波动的干扰，造成风扇转速剧烈波动，形成幅值较大的动态冲击力矩，以至于降低风扇传动轴系的可靠性。另外，传统方法由于控制目标单一，无法综合兼顾车辆的散热需求和机动需求，无法实现车辆的综合性能最优。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、本专利技术提出一种履带车辆冷却风扇用液粘调速控制方法，以解决如何提升车辆温控精度，抑制风扇轴系动态冲击力矩从而提升风扇传动可靠性，以及在紧急状况下能够解除风扇功率占用，从而提升紧急状况下车辆急加速性能和转向机动能力的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种履带车辆冷却风扇用液粘调速控制方法，液粘调速控制方法通过采集外部开关指令、发动机转速、风扇转速、发动机水温、传动箱油温以及发动机油门开度信号，执行不同工作模式，输出对液粘离合器的控制电流信号，实现对风扇转速的控制，提升车辆温控精度、降低风扇轴系动态冲击力矩，提升车辆紧急状况下的机动性能，实现车辆综合性能最优的控制目标。

5、进一步地，液粘调速控制方法具体包括如下步骤：

6、s1.执行最优转速控制模式

<p>7、将驾驶舱内的外部开关置于自动挡，使液粘离合器工作在最优转速控制模式，利用液粘的摩滑调速能力，抵抗发动机转速波动对风扇转速造成的干扰，以提升温控精度、降低风扇转速波动为优化目标，通过实现风扇转速最优控制，协同提升车辆温控精度及传动可靠性；

8、s2.执行两挡开关控制模式

9、当单次滑摩时间达到液粘允许最长滑摩时长时，退出最优转速控制模式，进入两挡开关控制模式；在两挡开关控制模式下，以液粘滑摩生热强度最低为控制的基本准则，液粘只能工作于全脱排和全结合两种工作状态，以最大程度降低液粘滑摩生热；工作于液粘全脱排时，风扇最低转速惰转；工作于液粘全结合时，风扇最高速旋转；在两挡开关控制模式达到设定时长时，液粘已经实现充分散热，自动恢复最优转速控制模式；在油温或者水温低于温控下限或超过温控上限时，进入两挡开关控制模式；

10、s3.执行紧急脱排控制模式

11、控制器实时监测发动机油门开度信号，通过计算油门开度变化速率识别驾驶员是否存在猛踩油门操作；当识别出驾驶员猛踩油门时，实时判断发动机水温及传动箱油温是否低于设定阈值，以确定液粘是否满足紧急脱排条件；当识别出猛踩油门操作且液粘满足紧急脱排条件时，执行紧急脱排控制模式，控制液粘快速脱排，切断风扇功率流传递，以保证发动机功率最大程度用于车辆机动；通过监测发动机转速变化率，识别车辆是否已经完成紧急机动过程以及监测发动机水温及传动箱油温是否超过温控上限，如果满足上述任一条件，退出紧急脱排控制模式，恢复最优转速控制模式；

12、s4.执行外部直接操纵模式

13、当需要根据驾驶员操纵意图执行控制时，将驾驶舱内的外部开关置于手动挡，执行外部直接操纵模式，由驾驶员通过控制操纵油压使液粘离合器强制结合，风扇全速运转；或由驾驶员控制操纵油压降到最低，使液粘离合器脱排，风扇最低转速惰转。

14、进一步地，步骤s1中，最优转速控制的方法包括执行温度外环控制和转速内环控制；其中，温度外环控制中以提升车辆温控精度、抑制风扇转速波动为优化目标，以风扇转速为优化变量，采用模型预测控制方法实时解算出最优风扇转速；转速内环控制以温度外环控制解算出的最优风扇转速为输入，采用pid转速反馈控制和等比逆补偿前馈控制相结合的方法，解算出作为液粘控制信号前馈分量的控制电流信号，实现风扇转速对最优风扇转速的精确跟随。

15、进一步地，步骤s1中，在执行温度外环控制时，利用温度降维模型将发动机水温及传动箱油温进行降维处理，具体处理方法为取发动机水温及传动箱油温的均值作为控制的目标参考温度two。

16、进一步地，步骤s1中，利用温度预测模型简化考虑认为目标参考温度two只与发动机转速n1和风扇转速n2相关，其中发动机转速n1决定动力舱生热强度，风扇转速n2决定动力舱散热能力，采用两个一阶惯性环节叠加简化描述目标参考温度two随发动机转速n1和风扇转速n2之间的动态传递特性，具体传递函数tw表达为：

17、

18、式中，twe、twf分别表示温度对发动机转速和风扇转速的动态响应速度；kwe、kwf分别表示热稳定状态下温度与发动机转速和风扇转速之间的比例关系；以上四个参数基于实际跑车数据采用系统辨识方法获取；s为传递函数中的复数变量。

19、进一步地，步骤s1中，在执行温度外环控制时，通过优化模型定义优化目标函数及约束条件；其中，以预测区间内温度控制精度最高、风扇转速波动量最小为优化目标，定义优化目标函数为：

20、

21、式中，t为模型预测单步时长，向将来预测n步，预测区间总时长为nt；t′wo为目标控制温度，δtwo为第i步模型预测温度与目标控制温度差值；δn2为模型预测的当前步与上一步转速差值；n′2为取风扇转速范围中值；k为温度控制精度和风扇转速波动量两个优化子目标的加权调整系数。

22、进一步地，步骤s1中，在执行转速内环控制时，采用pid转速反馈控制和等比逆前馈控制相结合，以反馈和前馈控制分量加权生成液粘控制信号。

23、进一步地，步骤s1中，基于等比逆补偿前馈控制方法计算前馈控制分量时，利用主环数据模型，主环数据模型是多个液粘输入转速之下的多条主环数据集合；基于主环数据模型，利用等比逆补偿前馈控制方法反求出实现最优风扇转速所需要的液粘操纵油压，再进一步结合阀控特性曲线计算出实现上述液粘操纵油压所需的液粘控制信号前馈分量。

24、进一步地，步骤s2中，根据实测发动机水温及传动箱油温的均值与设定的温度阈值比较以选择状态，当某一实测温度高于控制目标上限时，则工作于全结合状态。当温度下降到某一值时，则工作于全脱排状态。

25、(三)有益效果

26、本专利技术提出一种履带车辆冷却风扇用液粘调速控制方法，通过设计最优转速控制、紧急脱排控制、两挡开关控制和外部直接操纵四种工作模式，以及各模式下的具体控制方法，充分利用液粘热负荷能力范围之内的滑摩调速能力，不仅能够进一步提升车辆温控精度，而且能够通过抑制风扇转速波动幅度降低风扇轴系的动态冲击力矩，从而提升车辆综合传动装置的可靠性。另外，依靠紧急脱排控制模式能够解除紧急状况下风扇的功率占用，提升车辆在紧急状况下的急加速性能和转向机动能力，实现车辆综合性能最优的控制目标。

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【技术保护点】

1.一种履带车辆冷却风扇用液粘调速控制方法，其特征在于，所述液粘调速控制方法通过采集外部开关指令、发动机转速、风扇转速、发动机水温、传动箱油温以及发动机油门开度信号，执行不同工作模式，输出对液粘离合器的控制电流信号，实现对风扇转速的控制，提升车辆温控精度、降低风扇轴系动态冲击力矩，提升车辆紧急状况下的机动性能，实现车辆综合性能最优的控制目标。

2.如权利要求1所述的液粘调速控制方法，其特征在于，所述液粘调速控制方法具体包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的液粘调速控制方法，其特征在于，步骤S1中，最优转速控制的方法包括执行温度外环控制和转速内环控制；其中，温度外环控制中以提升车辆温控精度、抑制风扇转速波动为优化目标，以风扇转速为优化变量，采用模型预测控制方法实时解算出最优风扇转速；转速内环控制以温度外环控制解算出的最优风扇转速为输入，采用PID转速反馈控制和等比逆补偿前馈控制相结合的方法，解算出作为液粘控制信号前馈分量的控制电流信号，实现风扇转速对最优风扇转速的精确跟随。

4.如权利要求3所述的液粘调速控制方法，其特征在于，步骤S1中，在执行温

5.如权利要求4所述的液粘调速控制方法，其特征在于，步骤S1中，利用温度预测模型简化考虑认为目标参考温度Two只与发动机转速n1和风扇转速n2相关，其中发动机转速n1决定动力舱生热强度，风扇转速n2决定动力舱散热能力，采用两个一阶惯性环节叠加简化描述目标参考温度Two随发动机转速n1和风扇转速n2之间的动态传递特性，具体传递函数Tw表达为：

6.如权利要求5所述的液粘调速控制方法，其特征在于，步骤S1中，在执行温度外环控制时，通过优化模型定义优化目标函数及约束条件；其中，以预测区间内温度控制精度最高、风扇转速波动量最小为优化目标，定义优化目标函数为：

7.如权利要求3所述的液粘调速控制方法，其特征在于，步骤S1中，在执行转速内环控制时，采用PID转速反馈控制和等比逆前馈控制相结合，以反馈和前馈控制分量加权生成液粘控制信号。

8.如权利要求7所述的液粘调速控制方法，其特征在于，步骤S1中，基于等比逆补偿前馈控制方法计算前馈控制分量时，利用主环数据模型，主环数据模型是多个液粘输入转速之下的多条主环数据集合；基于主环数据模型，利用等比逆补偿前馈控制方法反求出实现最优风扇转速所需要的液粘操纵油压，再进一步结合阀控特性曲线计算出实现上述液粘操纵油压所需的液粘控制信号前馈分量。

9.如权利要求1所述的液粘调速控制方法，其特征在于，步骤S2中，根据实测发动机水温及传动箱油温的均值与设定的温度阈值比较以选择状态，当某一实测温度高于控制目标上限时，则工作于全结合状态。当温度下降到某一值时，则工作于全脱排状态。

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【技术特征摘要】

2.如权利要求1所述的液粘调速控制方法，其特征在于，所述液粘调速控制方法具体包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的液粘调速控制方法，其特征在于，步骤s1中，最优转速控制的方法包括执行温度外环控制和转速内环控制；其中，温度外环控制中以提升车辆温控精度、抑制风扇转速波动为优化目标，以风扇转速为优化变量，采用模型预测控制方法实时解算出最优风扇转速；转速内环控制以温度外环控制解算出的最优风扇转速为输入，采用pid转速反馈控制和等比逆补偿前馈控制相结合的方法，解算出作为液粘控制信号前馈分量的控制电流信号，实现风扇转速对最优风扇转速的精确跟随。

4.如权利要求3所述的液粘调速控制方法，其特征在于，步骤s1中，在执行温度外环控制时，利用温度降维模型将发动机水温及传动箱油温进行降维处理，具体处理方法为取发动机水温及传动箱油温的均值作为控制的目标参考温度two。

5.如权利要求4所述的液粘调速控制方法，其特征在于，步骤s1中，利用温度预测模型简化考虑认为目标参考温度t...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪浒江，郭刘洋，安媛媛，王涛，李明勇，毛飞鸿，段三星，衣超，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人