[发明专利]用于机器负载检测的系统和方法

说明书

技术领域

本专利公开总体涉及适用于车辆和机器动力总成的变速器，更具体地涉及无级变速器。

背景技术

各种车辆或机器，如轮式装载机、汽车、卡车和其它轮式机器，使用动力总成，该动力总成包括在发动机和变速器之间的变矩器。当机器运动时，变矩器可在锁定或解锁模式下使用，对于可遇到相对不可移动的障碍物的一些机器而言，这提供了所需的扭矩控制特征。例如，轮式装载机可推动铲斗顶在一堆材料上，松土机可遇到巨砾等。依靠变矩器打滑提供变速器输出扭矩控制效果，例如，当开始与障碍物接触时，因为它导致了限制变速器输入扭矩并减小低发动机运转缓慢问题的可能性，例如发动机转速不足或失速。然而，相比于其他动力传输方法诸如无级变速器(CVT)，已经发现变矩器打滑和其它损失增加了机器的总燃料消耗。

CVT提供一种连续可变扭矩能力，这是对传统的变矩器/变速器动力总成的改进。一种典型的CVT采用扭矩控制元件，其提供连续可变扭矩或变速能力。机器用CVT的一种已知应用是实施为一种分流式扭矩变速器，其包括驱动总成，该驱动总成由双输入提供动力：一种输入是扭矩或速度控制输入，诸如来自液压变换器，另一种是来自发动机的直接动力输入。这两种输入被结合在一个或多个行星齿轮装置中，其中每一个行星齿轮装置包括驱动变速器的各种传动比的输出。

在分流式扭矩变速器中，需要精确地控制变换器，尤其是当通过变速器的扭矩发生快速变化的情况下，例如，当碰到障碍物时。在这种条件下控制变换器需要迅速检测扭矩的改变，这在多数当前实施方式中留给操作者去察觉。因此，在大多数当前的实施方式中，当操作者感到已经遇到不可移动物体时，操作者必须切断或降低机器的扭矩。如可以理解的是，在机器开始遇到所述障碍物时刻直到操作者已经充分减小给变速器的扭矩指令并且变速器已经相应地调整其运行的时间之间存在一定的延迟时间。这种时间延迟可能导致机器晃动，因此会使操作者不舒服，系统效率低，和/或增加驱动总成的磨损。在一些情况下，这种时间延迟会导致发动机转速不足和/或失速。

发明内容

在一个方面，本发明描述了一种动力总成，其具有连接到变速器的发动机，该变速器适于驱动地面接合部件。该动力总成包括变速器输出速度(TOS)传感器，该传感器设置成提供指示变速器的输出速度的信号。控制器被配置成基于变速器的所需的扭矩输出通过至少部分地估计变速器的实际扭矩输出以及使用实际扭矩估计作为控制反馈来控制变速器的运行。该控制器还被配置成，基于变速器输出速度传感器提供的信号实时确定第一TOS加速度，并基于用作控制反馈的实际扭矩估计确定第二TOS加速度。确定第一TOS加速度和第二TOS加速度之间的偏离并且当该偏离超过阈值时致动扭矩瞬变触发器，该触发器用于进一步控制变速器的运行。

在另一方面，本公开描述了一种机器，该机器包括框架，该框架支承连接到变速器的发动机。该变速器选择性地将输入发动机转速和发动机扭矩转换成输出变速器速度以及变速器扭矩，变速器速度和扭矩被施加到一组地面接合元件以推动框架。变速器输出速度(TOS)传感器被布置成提供指示变速器的输出速度的信号，且控制器被配置成基于变速器的所需的扭矩输出通过至少部分地估计变速器的实际扭矩输出并使用该实际扭矩估计作为控制反馈来控制发动机和变速器的运行。该控制器还被配置成，基于TOS传感器提供的信号实时地确定第一TOS，基于第一TOS计算第一加速度，基于发动机转速、发动机扭矩、机器惯量并基于设置确定第二加速度。该控制器还被配置成确定所述第一加速度和第二加速度之间的偏离以及该偏离的变化率，使得当所述偏离的变化率超过阈值时，调节控制参数，该控制参数调节变速器设置以避免发动机转速降低到低于发动机转速阈值。

在又一个方面，本公开描述了一种用于检测变速器的瞬态扭矩变化的方法。该方法包括监测变速器的变速器输出速度(TOS)以及通过计算所测量的TOS的导数确定第一TOS加速度。该方法还包括估计变速器的输出扭矩，以及通过将估算的扭矩除以机器的预定惯量来确定第二TOS加速度。将所述第一TOS加速度和第二TOS加速度进行比较，并且当与第一TOS加速度和第二TOS加速度之间的差相关的参数超过阈值时，致动扭矩瞬态变化触发器。

附图说明

图1是根据本公开的机器的示意图；

图2是根据本公开的用于机器的动力总成的示意图；

图3是根据本公开的动力总成的方块图；

图4是根据本公开的图形表示；

图5是根据本公开的控制器的方块图；