专利名称：对于材料装卸车辆的滑动控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有滑动控制的材料装卸车辆，特别是，涉及基于计算的被驱动车 轮的加速度和计算的车辆的加速度的比较估计是否在被驱动车轮处出现不可接受的滑动 的材料装卸车辆。
背景技术：
包括供电设备的叉式自动装卸车是已知的，该供电设备包含操作员的隔间、电 池盒和电动机隔间。电池盒中的电池向位于电动机隔间中并与“被驱动车轮”连接的牵 引电动机供给电力。如果被驱动车轮在卡车的操作期间“滑动”，那么驱动效率降低并 且出现被驱动车轮的过度磨损。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种车辆，该车辆包括主体；与主体耦合的多 个车轮；与主体相关联并与车轮中的至少一个耦合用于驱动一个车轮的牵引电动机；与 牵引电动机耦合的电动机控制器；用于向电动机控制器产生期望的牵引控制信号的车辆 控制器；和用于产生表示被驱动车轮的速度的速度信号的第一传感器。电动机控制器向 牵引电动机产生与期望的牵引控制信号对应的电动机驱动信号。车辆控制器可通过使用 速度信号随时间的变化来计算一个车轮的加速度、通过使用由牵引电动机施加的转矩和 车辆的质量来计算车辆的加速度并进一步基于车轮的计算的加速度和车辆的计算的加速 度的比较估计是否在被驱动车轮处出现不可接受的滑动。车辆控制器可计算与车辆滚动阻力对应的值，其中，车辆滚动阻力包括空气阻 力、轮胎变形和轴承和齿轮阻力。车辆控制器可在计算车辆的加速度时使用车辆滚动阻 力连同由牵引电动机施加的转矩和车辆的质量。车辆还可包括用于承载负载的叉子。车辆还可包括用于向车辆控制器产生表示叉子上的负载的质量的信号的第二传 感器。车辆控制器在计算车辆的加速度时可以使用第二传感器信号连同由牵引电动机施 加的转矩、车辆的质量和车辆滚动阻力。车辆还可包括摩擦制动器。控制器能够向摩擦制动器产生命令信号以产生制动 被驱动车轮的转矩。控制器可通过使用由牵引电动机施加的转矩、车辆的质量、车辆滚 动阻力和由摩擦制动器向车辆施加的转矩计算车辆的加速度。第一传感器可与牵引电动机耦合，感测牵引电动机的速度并产生速度信号。该 速度信号优选与牵引电动机的速度对应并指示被驱动车轮的速度。第一传感器可进一步与用于向电动机控制器产生速度信号的电动机控制器耦 合。电动机控制器可向车辆控制器产生相应的速度信号，该车辆控制器从相应的速度信 号计算被驱动车轮的速度。由车辆控制器产生的牵引控制信号可限定由牵引电动机施加的期望的转矩。车辆控制器可在计算车辆的加速度时使用期望的转矩。电动机控制器可估计由牵引电动机向被驱动车轮施加的转矩，并且向车辆控制 器产生相应的估计的转矩信号。车辆控制器可在计算车辆的加速度时使用估计的转矩信 号以确定由牵引电动机施加的转矩。如果车辆控制器基于一个被驱动车轮的计算的加速度和车辆的计算的加速度的 比较确定在被驱动车轮处出现不可接受的滑动，那么车辆控制器可减小对于电动机控制 器的期望的牵引控制信号。优选地，车辆控制器以预定的速度减小期望的牵引控制信号，直到一个被驱动 车轮的计算的加速度的大小不再增加。优选地，在车辆控制器确定一个被驱动车轮的计算的加速度的大小不再增加之 后，车辆控制器使期望的牵引控制信号保持为恒定的值。如果车辆控制器确定在被驱动车轮处不出现不可接受的滑动，那么车辆控制器 被允许增加期望的牵引控制信号的大小。车辆控制器优选确定如果满足以下的条件I和条件II则在被驱动车轮处出现不可 接受的滑动条件I) 一个被驱动车轮的计算的加速度大小比值(1)或(2)中的任一个大； 并且，条件II)基于计算结果，被驱动车轮和车辆均被正加速或者被驱动车轮和车辆均被 负加速，即被驱动车轮不具有计算的正加速度而车辆具有计算的负加速度或者被驱动车 轮不具有计算的负加速度而车辆具有计算的正加速度。从下式计算值(1)和(2)((车辆的估计的加速度大小)XA)+B=值(1)(车辆的估计加速度大小)+C=值(2)这里，A、B和C是常数。如果不满足条件I或条件II中的任一个或者不满足条件I和条件II两者，那么车 辆控制器假定滑动是可接受的或者没有出现滑动。根据本发明的第二方面，提供一种车辆，该车辆包括主体；与主体耦合的多 个车轮；与主体相关联并与车轮中的至少一个耦合用于驱动一个车轮的牵引电动机；与 牵引电动机耦合并向牵引电动机产生电动机驱动信号的控制装置；和用于产生表示被驱 动车轮的速度的速度信号的第一传感器。控制装置可通过使用速度信号随时间的变化 来计算一个车轮的加速度并通过使用作用于车辆上的力和车辆的质量来估计车辆的加速 度。控制装置可进一步基于车轮的计算的加速度和车辆的计算的加速度的比较估计 是否在被驱动车轮处出现不可接受的滑动。控制装置可计算与车辆滚动阻力对应的值。优选地，控制装置在确定作用于车 辆上的力时使用车辆滚动阻力连同由牵引电动机施加的转矩。
图1是根据本发明构建的车辆的透视图，其中主体的一部分被去除；图2是图1所示的车辆的侧视图；图3是图1所示的卡车的主体中的操作员的隔间的透视图；图4是图1所示的车辆的控制装置形成部分的框图5示出与沿叉子第一方向正加速的车辆对应的示例性数据曲线；图6示出与沿叉子第一方向操作并被制动的车辆对应的示例性数据曲线；以及图7示出由图1所示的车辆执行的步骤。
具体实施例方式图1 3表示包括供电设备或主体15的乘驾式叉式自动装卸车或车辆10，该供 电设备或主体15包含操作员的隔间20、电池盒30和电动机隔间40。参见图2，电池盒 30中的电池35向位于电动机隔间40中并与位于主体15的左后角的可操纵/转向轮50(这 里也称为“被驱动车轮”)连接的牵引电动机42供给电力。附装到牵引电动机42上的 是用于向牵引电动机42的驱动轴施加制动转矩以实现电动机42和被驱动车轮50的制动 的行车或摩擦制动器44。制动器44可包括可变制动力电力制动器，该可变制动力电力制动器包含用于推 动非磁力制动器支撑板(未示出)和相关的制动块(未示出)抵靠在转子(未示出)上的 两组弹簧。可以向三个等级的制动力提供制松开制动器，并且，通过电磁元件控制制动 力的等级。通过行车制动器44施加的制动转矩量可包含恒定的第一转矩量、比第一转矩 量大的恒定的第二转矩量或比第一或第二转矩量大的恒定的第三转矩量。在美国专利第 5057728号中描述了类似类型的摩擦制动器，在此加入其全部内容作为参考。这里还加入 美国专利第5509509号的全部内容作为参考。参见图2和图4，用于感测牵引电动机42 的转速和方向的滚柱轴承编码器42A(这里也称为“第一传感器”)被加入电动机42中。 由编码器42A产生的速度信号表示被驱动车轮50的转速。脚轮55被安装在供电设备15 的右后角上。一对外伸支架60支撑卡车10的前端。安装到装卸车10的主体15的前面的桅杆组件70支撑护顶架75。在与桅杆组 件70耦合的叉架机构85上承载一对叉子80。参见美国专利第5586620号和第5995001 号，桅杆组件70可包含可相对于静止桅杆焊件移动的一个或更多个桅杆焊件，在此加入 这些专利的全部内容作为参考。一个或更多个液压提升油缸(未示出)由控制手柄110操 作以相对于静止桅杆焊件提升可移动的桅杆焊件和叉架机构85。参见图4，压力传感器 94(这里也被称为“第二传感器”)与一个或更多个液压提升油缸耦合用于感测油缸内的 流体压力。压力传感器94产生表示叉子80上的负载质量的信号。除了允许叉子80向 桅杆组件70的前方延伸的到达机构92以外，叉架机构85可包含允许叉子80相对于桅杆 组件70从一侧移动到另一侧的侧移机构(未示出)和包含位于叉子80和叉架85之间以 允许叉子80相对于水平线倾斜的液压缸200的倾斜机构。参见图3，在操作员的隔间20中安装用于控制卡车10的操纵的操纵舵柄100和 用于控制卡车10的正向和反向以及行进速度、以及叉子高度、叉子长度和叉子倾斜和侧 移的控制手柄110。如图所示，位于操作员的隔间20内的还可以是被附装到供电设备15的右侧122 的座椅组件120。座椅组件120包含靠背125、座位130和架子135。座椅组件120可垂 直调整以使操作员感觉舒服。可以在座椅组件120上支撑用于随其移动的扶手140。参见图3，在操作员的隔间20的地板上，有两个脚踏板150和155。左侧踏板 150操作电开关150A以控制卡车10的制动，而右侧踏板155操作表示操作员的脚踩在其上面的开关155A。位于操作员的隔间内的还有三个附加的踏板与踏板150对应并与开 关160A耦合的踏板160;与踏板155对应并与开关165A耦合的踏板165;和作为与开关 170A耦合的附加制动器踏板的踏板170。为了使卡车10移动，操作员的一个脚必须踩压踏板150或踏板160 ；否则，卡 车的制动器被完全应用。如果卡车10停止，那么为了使卡车10移动，操作员还必须踩 压踏板155或踏板165。如果卡车10正在移动，那么从踏板155或踏板165挪开脚将导 致卡车10滑行。由踏板155和165控制的开关155A和165A被称为“存在(presence) ” 或“缩减(cutback)开关。踏板170是辅助制动器开关。每当操作员踩压踏板170，就 立即应用卡车10的制动器。操作员的控制台180向操作员提供关于电池电压的状态的信息，并且可提供包 含关于叉子高度和叉子80上的负载的质量的指示的附加信息。卡车10包含两种制动模式。在一般称为“反向制动”的第一模式中，沿与卡 车10的当前行进方向相反的方向的控制手柄110的移动被识别为反向制动请求，并通过 牵引电动机42的作用导致制动。在反向制动期间，虽然电动机42仍沿卡车移动的方向 转动，但向牵引电动机42施加趋于沿与卡车10的移动方向相反的方向驱动电动机42的 电力。在卡车10减速到零速度之前，电动机42用作动态制动器。最终，卡车10停下 来并开始沿相反的方向移动，此时，反向制动作用停止。应当注意，这里定义的反向制 动可利用再生制动的原理。在一般称为行车制动的第二模式中，操作员从踏板150或踏 板160挪开他/她的脚，或者踩压踏板170。响应行车制动器请求，在行车制动器44和 牵引电动机42之间分配制动力，其中，牵引电动机42的利用被最大化以减少行车制动器 44的磨损。图4的框图表示位于包含电动机控制器210和车辆控制器220的主体15内的控 制装置200。电动机控制器210与牵引电动机42和第一传感器42A耦合。车辆控制器 220与电动机控制器210、摩擦制动器44、第二传感器94、控制手柄110以及开关150A、 155A、160A、165A 和 170A 耦合。如上所述，操作员可通过控制手柄110控制卡车10的正向和反向以及行进速 度。以上还表明，操作员可通过控制手柄110产生反向制动命令。当操作员希望命令卡车10沿正向即叉子第一方向移动时，操作员沿正向即远离 操作员的方向按压控制手柄110，其中，控制手柄110的移动量与要向被驱动车轮50施加 以增加卡车沿叉子第一方向的速度的正转矩量对应。如果操作员希望命令卡车10沿反向 即沿供电设备第一方向移动，那么操作员沿反向即朝向操作员拉动控制手柄110，其中， 控制手柄110的移动量与要向被驱动车轮50施加以增加卡车沿供电设备第一方向的速度 (大小)的负转矩量对应。基于控制手柄110的移动的量和方向，控制手柄110向车辆控 制器220产生方向和大小信号。如果卡车10沿正向或叉子第一方向移动并且操作员希望通过反向制动操作即通 过牵引电动机42的作用实现制动，那么控制手柄110朝向操作员沿反向移动，其中，控 制手柄110的移动量与要向被驱动车轮50施加以制动卡车10的负转矩量对应。如果卡 车10沿反向或供电设备第一方向移动并且操作员希望通过反向制动操作即通过牵引电动 机42的作用实现制动，那么控制手柄110沿远离操作员的正方向移动，其中，控制手柄110的移动量与要向被驱动车轮50施加以制动卡车10的期望的正转矩对应。并且，基于 控制手柄110的移动的量和方向，控制手柄110向车辆控制器220产生方向和大小信号。如果卡车10正在移动并且操作员松开踏板150 (如果正在使用踏板160，那么为 踏板160)或者操作员踩压制动器踏板170，那么通过相应的开关150A、开关160A或开关 170A向车辆控制器20产生制动信号。如上所述，车辆控制器220使牵引电动机42的利 用最大化以实现动态制动从而使行车制动器44的利用最小化。参见美国专利第6236927 号，在此加入其全部内容作为参考。基于来自控制手柄110、开关150A、155A、160A、165A和170A、第二传感器
94的信号和来自电动机控制器210的速度信号，车辆控制器220向电动机控制器210产 生期望的牵引控制信号。响应从车辆控制器220接收牵引控制信号，电动机控制器210 向牵引电动机42产生与要向被驱动车轮50施加的期望的正或负转矩对应的电动机驱动信 号。向被驱动车轮50施加的正转矩意图在于沿叉子第一方向对卡车10作用力，以沿叉 子第一方向增加卡车10的速度或者当沿供电设备第一方向移动时制动卡车10。向被驱动 车轮50施加的负转矩意图在于沿供电设备第一方向对卡车10作用力以沿供电设备第一方 向增加卡车10的速度或者当沿叉子第一方向移动时制动卡车10。在示出的实施例中，由车辆控制器220产生的期望的牵引控制信号包含与要由 牵引电动机42向被驱动车轮50施加的正或负的期望的转矩对应的期望的转矩控制信号。 可以设想，由车辆控制器220产生的期望的牵引控制信号可包含期望的速度控制信号， 其命令电动机控制器210向牵引电动机210产生电动机驱动信号以便以期望的速度驱动被 驱动车轮50。如上所述，当操作员希望命令卡车10沿正向即叉子第一方向移动时，操作员沿 正向推动控制手柄Iio期望的量。并且，操作员必须已踩压踏板155或踏板165从而指 示操作员正处于操作员的隔间20中，或者踩压踏板150或160以使行车制动失效。作为 响应，车辆控制器220向电动机控制器210产生适当的牵引控制信号以向被驱动车轮产生 期望的正转矩。以上还表明，当操作员希望命令卡车10沿反向即沿供电设备第一方向移 动时，操作员沿反向拉动控制手柄110期望的量。并且，操作员必须已踩压踏板155或 踏板165从而表示操作员正处于操作员的隔间20中并且踩压踏板150或160以使制动失 效。作为响应，车辆控制器220向电动机控制器210产生与对于被驱动车轮50的期望的 负转矩对应的适当的牵引控制信号。如果卡车10沿正向或反向移动并且操作员希望通过反向制动操作即通过牵引电 动机42的作用实现制动，那么控制手柄110沿与车辆行进方向相反的方向移动与要向被 驱动车轮50施加的期望的制动转矩对应的量以制动卡车10。作为响应，车辆控制器220 向电动机控制器210产生与为了实现反向制动所施加的期望的制动转矩对应的适当的牵 引控制信号。如果卡车10正在移动并且操作员松开踏板150或踏板160或者操作员踩压制动 器踏板170，那么通过开关150A、开关160A和开关170A中的相应的一个向车辆控制器 220产生相应的行车制动信号。作为响应，车辆控制器220确定制动卡车10所需要的总 制动转矩，从总制动转矩减去牵引电动机42的最大制动转矩容量以确定要由行车制动器 44施加的制动转矩的最小量。要由行车制动器44施加的制动转矩选自上述的第一、第二和第三转矩量中的一个，其中，选择的转矩量大于等于当从制动卡车10所需要的总制动 转矩减去牵引电动机42的最大制动转矩容量时确定的行车制动器制动转矩量。车辆控制 器220然后向行车制动器44产生指示行车制动器44施加选择的等级的机械制动转矩的适 当的控制信号，以进一步向电动机控制器210产生适当的牵引控制信号从而通过牵引电 动机42产生牵引电动机制动转矩，该牵引电动机制动转矩等于制动卡车10所需要的总制 动转矩减去行车制动器44的选择的制动转矩。可能在被驱动车轮50和支承面即地板之间出现滑动或相对运动。“百分比 (slip)滑动”可被定义为被驱动车轮50的圆周速度Sper与卡车的速度(地速)Se之间的 差值与卡车的速度(地速)SeW比率。% Slip = (Sper-Sg) /Sg可以认为，硬表面上的轮胎的最大牵引力通常达到约15% 20%滑动。根据本发明，车辆控制器220计算被驱动车轮50的实际线性加速度，参见图7 中的步骤310，计算整个卡车10的理论线性加速度，参见图7中的步骤320，将被驱动车 轮50的计算的加速度与卡车10的计算的加速度相比较，参见图7中的步骤330。基于该 比较，确定是否在被驱动车轮50和支承面之间出现不可接受的滑动。增加被驱动车轮50 的速度的沿叉子第一方向的被驱动车轮50的加速度被视为正加速度；增加被驱动车轮50 的速度的沿供电设备第一方向的被驱动车轮50的加速度被视为负加速度；当卡车10沿叉 子第一方向移动时降低被驱动车轮50的速度的被驱动车轮50的加速度被视为负加速度； 以及当卡车10沿供电设备第一方向移动时降低被驱动车轮50的速度的被驱动车轮50的 加速度被视为正加速度。增加卡车10的速度的沿叉子第一方向的卡车10的加速度被视 为正加速度；增加卡车10的速度的沿供电设备第一方向的卡车10的加速度被视为负加速 度；当卡车10沿叉子第一方向移动时降低卡车10的速度的卡车10的加速度被视为负加 速度；以及当卡车10沿供电设备第一方向移动时降低卡车10的速度的卡车10的加速度 被视为正加速度。由于在示出的实施例中估计或计算整个卡车的加速度，因此不需要用于测量整 个卡车速度即地速或整个卡车加速度的单独的传感器，这提供节省成本的益处。通过使用由编码器42A产生的速度信号的随时间的变化即Δ V/At计算被驱动车 轮50的加速度，参见图7中的步骤302和310。在图5和图6中示出示例性的速度信号 Ss。在示出的实施例中，由编码器42A向电动机控制器210产生速度信号，该电动机控 制器210又向车辆控制器220产生相应的速度信号。可以设想，可以直接由编码器42A 向车辆控制器220提供速度信号。在示出的实施例中，车辆控制器220每预定时段或“片刻时间(tick)”对速度信 号采样。这些采样被级联到车辆控制器220中的存储器中，直到全部预定数量的采样被 存储在存储器中。因此，对于全部预定数量的这些采样，在存储器中存储代表预定时段 间隔中的被驱动车轮速度的采样。如果预定数量的存储单元满了，那么最早的采样被新 的速度信号采样代替。通过使用常规的线性回归方程从存储在存储器中的采样来计算所 计算的被驱动车轮的加速度，以建立存储在存储器中的被驱动车轮速度的采样对于时间 绘制出的最小二乘方拟合。因此，实现被驱动车轮速度对于时间的线性拟合。通过计算 由线性回归产生的线的斜率即△ V/At来计算包括正或负加速度的被驱动车轮加速度。在图5和图6中示出被驱动车轮加速度的示例性的曲线PWA。从以下的信息计算卡车10的加速度由牵引电动机42向被驱动车轮50施加的 转矩、卡车10的质量、叉子80上的任何负载的质量、卡车滚动阻力和由摩擦制动器44 施加的制动转矩，参见图7中的步骤304和320。如上所述，由车辆控制器220产生的牵 引控制信号可限定要由牵引电动机42向被驱动车轮50施加的期望的转矩。当估计卡车 10的加速度时，车辆控制器220可使用限定期望的转矩的牵引控制信号。根据本发明的 另一实施例，电动机控制器210可估计由牵引电动机42向被驱动车轮50施加的转矩，并 且向车辆控制器220产生相应的估计的转矩信号。当计算卡车10的加速度时，车辆控制 器220可使用来自电动机控制器210的估计的转矩信号以确定由牵引电动机42施加的转 矩。还可以设想，可通过传感器(未示出)测量由牵引电动机42施加的转矩，其中，当 计算卡车10的加速度时可由传感器向车辆控制器220提供与测得的转矩对应的信号，以 供车辆控制器220使用。卡车10的质量是存储在车辆控制器220中的存储器中的固定值。车辆滚动阻力 与空气阻力、轮胎变形以及轴承和齿轮阻力对应。在示出的实施例中，车辆滚动阻力被 车辆控制器220计算为等于叉子负载质量和卡车10的质量的和的2%。车辆控制器220 可从由压力传感器94产生的信号读出的读数确定叉子80上的任何负载的质量。车辆控制 器220获知由行车制动器44向牵引电动机驱动轴并由此向被驱动车轮50施加的转矩量， 其中，施加的转矩等于零转矩(行车制动不被命令)或第一、第二和第三恒定行车制动转 矩量(当行车制动被命令时)中的一个。如上所述，从以下的信息计算整个卡车10的加速度由牵引电动机42向被驱动 车轮50施加的转矩、卡车10的质量、叉子80上的任何负载的质量、卡车滚动阻力和由 摩擦制动器44施加的制动转矩，参见图7中的步骤304和320。具体而言，车辆控制器 220基于由牵引电动机42向被驱动车轮50施加的正(沿叉子第一方向施加力)或负(沿 供电设备第一方向施加力)的转矩、卡车滚动阻力(当卡车10沿叉子第一方向移动时为 负，并且，当卡车10沿供电设备第一方向移动时为正)和由摩擦制动器44施加的制动转 矩(当卡车10沿供电设备第一方向移动时为正，并且，当卡车10沿叉子第一方向移动 时为负)确定作用于卡车10上的合力，包括合力是正还是负，参见图7中的步骤304和 320。在示出的实施例中，车辆控制器220确定每预定时段的合力。合力的值被级联到 车辆控制器220中的存储器中，直到预定数量的值被存储在存储器中。如果预定数量的 存储单元满了，那么最早的合力值被新的合力值代替。每预定时段，车辆控制器220根 据存储在存储器中的预定数量的值确定平均合力，将平均合力除以卡车质量和叉子负载 质量的和，并且确定整个卡车10的计算的加速度，包括卡车加速度是为正或为负加速度=力/质量。计算的卡车10的加速度可能由于滑动与被驱动车轮50的计算的加速度不同。在 图5和图6中表示计算的卡车加速度的示例性曲线PTA。在示出的实施例中，车辆控制器220不计算百分比滑动值。作为替代，车辆控 制器220使用如下设置的值(1)和(2)，以比较计算的被驱动车轮加速度和计算的整个卡 车加速度，以确定是否在被驱动车轮50处出现不可接受的滑动。具体而言，如果满足以 下的条件I和II，那么车辆控制器220确定在被驱动车轮50处存在不可接受的滑动条件I)被驱动车轮50的计算的加速度大小(即，绝对值)大于值(1)或(2)中的任一个； 并且，条件II)基于计算结果，被驱动车轮50和卡车10均被正加速或者被驱动车轮50和 卡车10均被负加速。如果被驱动车轮具有计算的正加速度而卡车具有计算的负加速度或 者被驱动车轮具有计算的负加速度而卡车具有计算的正加速度，那么不满足条件II。从 以下计算值(1)和⑵((卡车的估计的加速度大小)XA)+B=值(1)(卡车的估计加速度大小)+C=值(2)这里，A、B和C是常数。在图5和图6所示的例子中，A =1.25，B=I并且C = 2。常数A、B和C 可被定义，使得当被驱动车轮50的计算的加速度大小大于值(1)或值(2)中的至少一个 时，百分比滑动是不可接受的，即，大于约20%滑动。如果不满足条件I或条件II中的任一个或者不满足条件I和条件II两者，那么车 辆控制器确定滑动是可接受的或者没有出现滑动。在图5和图6中，提供以下的示例性数据曲线由编码器42A产生的速度信号 SsW曲线；计算的被驱动车轮加速度的曲线Pwa;计算的卡车加速度的曲线Pta;和牵引 电动机转矩的曲线TTM。在图5中给出的数据曲线与沿叉子第一方向被正加速(被施加正 转矩)以增加其速度的卡车10对应。在图6中给出的数据曲线与沿叉子第一方向被驱动 并通过反向制动操作被制动(被施加负转矩)的卡车10对应。在图5和图6中还提供滑动-时间曲线？％。当滑动等于1时，被驱动车轮50 的计算的加速度大小大于值(1)或值(2)中的至少一个并且满足以上给出的条件II。由 此，被驱动车轮50处的滑动被假定为不可接受。如果车辆控制器220确定滑动是不可接 受的，那么它减小对于电动机控制器210的期望的牵引控制信号的值，以减小由牵引电 动机42向被驱动车轮50施加的转矩(大小)。在图5和图6中，转矩(大小)在点300 处开始减小。在示出的实施例中，车辆控制器220以预定的速度减小期望的牵引控制信号的 大小，直到一个被驱动车轮50的计算的加速度的大小不再增加，参见图5中的点310Α。 具体而言，每个预定时段通过将前一牵引控制信号值乘以0.9来减小牵引控制信号大小。 牵引控制信号以这种方式减小，直到一个被驱动车轮50的计算的加速度的大小不再增 加。在车辆控制器220确定被驱动车轮50的计算的加速度的大小不再增加之后，车辆控 制器220使期望的牵引控制信号保持处于恒定的值。该恒定值被保持，直到确定滑动是 可接受的。如上所述，车辆控制器220假定，如果不满足条件I、不满足条件II或不满足条 件I和II两者，则滑动是可接受的或者没有出现滑动。如果车辆控制器220确定没有在 被驱动车轮50处出现不可接受的滑动即滑动是可接受的或没有出现滑动，那么车辆控制 器220增加期望的牵引控制信号的大小，参见图5和图6中的点320Α，在这些点处，由 牵引电动机42产生的转矩的大小开始增加。在示出的实施例中，对于所有预定数量的时 间间隔的每预定时段，转矩在正加速期间的大小增加0.5Nm。在预定的数量的时间间隔 之后，转矩的大小以正常的速度增加。并且，在示出的实施例中，对于所有预定数量的 时间间隔的每预定时段，转矩在制动期间的大小增加0.5Nm。在预定的数量的时间间隔之后，转矩的大小以正常的速度增加。虽然本发明在示出的实施例中被描述为乘驾式叉式自动装卸车或车辆的形成部 分，但是，可以设想，本发明可被加入包含用于驱动车辆的车轮的牵引电动机和产生表 示被驱动车轮的速度的信号的速度传感器的任何车辆中。例如，根据本发明，任何材料 装卸车辆可包含牵引电动机、用于产生表示被驱动车轮的速度的速度信号的速度传感器 和用于通过使用速度信号随时间的变化来计算被驱动车轮的加速度并通过使用由车辆的 质量和牵引电动机施加的转矩来计算车辆的加速度的控制装置。控制装置可进一步基于 车轮的计算的加速度和车辆的计算的加速度的比较估计是否在被驱动车轮处出现不可接 受的滑动。可还设想，本发明可被加入诸如坐驾平衡叉式自动装卸车的材料装卸车辆 中，其中，通过能够被踩压以激活制动的踏板来控制制动，通过加速器踏板激活增加车 辆速度的车辆加速度，并且，通过机罩面板上的摇杆或拨动开关或转向柱上的杆形件控 制反向制动。还可设想，根据本发明构建的车辆可包含两个或更多个牵引电动机。例如，车 辆可包含用于驱动第一车轮的第一牵引电动机、用于产生表示第一被驱动车轮的速度的 第一速度信号的第一速度传感器、用于驱动第二车轮的第二牵引电动机、用于产生表示 第二被驱动车轮的速度的第二速度信号的第二速度传感器、和用于通过使用第一和第二 速度信号随时间的变化来计算第一和第二被驱动车轮中的每一个的加速度并通过使用作 用于车辆上的力(诸如由第一和第二牵引电动机施加的转矩)和车辆的质量来计算车辆的 加速度的控制装置。控制装置还可基于第一车轮的计算的加速度和车辆的计算的加速度 的比较估计是否在第一被驱动车轮处出现不可接受的滑动，并且，还基于第二被驱动车 轮的计算的加速度和车辆的计算的加速度的比较估计是否在第二被驱动车轮处出现不可 接受的滑动。在本实施例中，可能在第一和第二被驱动车轮中的一个上出现滑动而在第 一和第二被驱动车轮中的另一个上不出现滑动。还可设想，一旦控制装置确定在被驱动车轮处出现不可接受的滑动，那么控制 装置可施加并控制制动器(诸如与被驱动车轮相关的液压或电气控制的制动器)的转矩， 以减少滑动。并且，可单独地或与减小向驱动被驱动车轮的相应的牵引电动机的牵引控 制信号的值同时地应用制动器。当应用制动器时，可将其脉冲化以减少滑动。虽然示出和描述了本发明的特定的实施例，但是，对于本领域技术人员来说， 可以在不背离本发明的精神和范围的条件下提出各种其它的变化和修改。因此，要在所 附的权利要求中覆盖处于本发明的范围内的所有这些变化和修改。
权利要求
1.一种车辆，包括主体；与所述主体耦合的多个车轮；与所述主体相关联并与所述车轮中的至少一个耦合用于驱动所述一个车轮的牵引电 动机；与所述牵引电动机耦合的电动机控制器；用于向所述电动机控制器产生期望的牵引控制信号的车辆控制器，所述电动机控制 器向所述牵引电动机产生与所述期望的牵引控制信号对应的电动机驱动信号；用于产生表示所述被驱动车轮的速度的速度信号的第一传感器；以及所述车辆控制器通过使用所述速度信号随时间的变化来计算所述一个车轮的加速 度、通过使用由所述牵引电动机施加的转矩和所述车辆的质量来计算所述车辆的加速度 并进一步基于所述车轮的所述计算的加速度和所述车辆的所述计算的加速度的比较估计 是否在所述被驱动车轮处出现不可接受的滑动。
2.如权利要求1所述的车辆，其中，所述车辆控制器计算与车辆滚动阻力对应的值， 所述车辆控制器在计算所述车辆的加速度时使用车辆滚动阻力连同由所述牵引电动机施 加的转矩和车辆的质量。
3.如权利要求2所述的车辆，还包括用于承载负载的叉子。
4.如权利要求3所述的车辆，还包括用于向所述车辆控制器产生表示所述叉子上的负 载的质量的信号的第二传感器，所述车辆控制器在计算所述车辆的加速度时使用第二传 感器信号连同由所述牵引电动机施加的转矩、车辆的质量和车辆滚动阻力。
5.如权利要求2所述的车辆，还包括摩擦制动器，并且其中所述控制器能够向所述摩 擦制动器产生命令信号以产生制动所述被驱动车轮的转矩，并且，所述控制器通过使用 由所述牵引电动机施加的转矩、车辆的质量、车辆滚动阻力和由所述摩擦制动器向所述 车辆施加的转矩计算所述车辆的加速度。
6.如权利要求1所述的车辆，其中，所述第一传感器与所述牵引电动机耦合，感测所 述牵引电动机的速度并产生速度信号，该速度信号与所述牵引电动机的速度对应并指示 所述被驱动车轮的速度。
7.如权利要求6所述的车辆，其中，所述第一传感器进一步与用于向所述电动机控制 器产生速度信号的所述电动机控制器耦合，所述电动机控制器向所述车辆控制器产生相 应的速度信号，所述车辆控制器从相应的速度信号计算所述被驱动车轮的速度。
8.如权利要求1所述的车辆，其中，由所述车辆控制器产生的牵引控制信号限定由所 述牵引电动机施加的期望的转矩，并且，所述车辆控制器当计算所述车辆的加速度时使 用期望的转矩。
9.如权利要求1所述的车辆，其中，所述电动机控制器估计由所述牵引电动机向所述 被驱动车轮施加的转矩，并且向所述车辆控制器产生相应的估计的转矩信号，所述车辆 控制器在计算所述车辆的加速度时使用估计的转矩信号以确定由所述牵引电动机施加的转矩。
10.如权利要求1所述的车辆，其中，如果所述车辆控制器基于所述一个被驱动车轮 的计算的加速度和所述车辆的计算的加速度的比较确定在所述被驱动车轮处出现不可接受的滑动，那么所述车辆控制器减小向所述电动机控制器的期望的牵引控制信号。
11.如权利要求10所述的车辆，其中，所述车辆控制器以预定的速度减小期望的牵引 控制信号，直到所述一个被驱动车轮的计算的加速度的大小不再增加。
12.如权利要求11所述的车辆，其中，在所述车辆控制器确定所述一个被驱动车轮的 计算的加速度的大小不再增加之后，所述车辆控制器使期望的牵引控制信号保持在恒定 的值上。
13.如权利要求12所述的车辆，其中，如果所述车辆控制器确定在所述被驱动车轮处 不出现不可接受的滑动，那么所述车辆控制器被允许增加期望的牵引控制信号的大小。
14.如权利要求10所述的车辆，其中，如果所述一个被驱动车轮的计算的加速度大小 大于值(1)或值(2)中的任一个，那么所述车辆控制器确定在所述被驱动车轮处出现不可 接受的滑动((所述车辆的计算的加速度大小)XA)+B =值(1) (所述车辆的计算的加速度大小)+C =值(2) 这里，A、B和C是常数。
15.—种车辆，包括 主体；与所述主体耦合的多个车轮；与所述主体相关联并与所述车轮中的至少一个耦合用于驱动所述一个车轮的牵引电 动机；与所述牵引电动机耦合并向所述牵引电动机产生电动机驱动信号的控制装置； 用于产生表示所述被驱动车轮的速度的速度信号的第一传感器， 所述控制装置通过使用所述速度信号随时间的变化来计算所述一个车轮的加速度并 通过使用作用于所述车辆上的力和所述车辆的质量来计算所述车辆的加速度。
16.如权利要求15所述的车辆，其中，所述控制装置进一步基于所述车轮的所述计算 的加速度和所述车辆的所述计算的加速度的比较估计是否在所述被驱动车轮处出现不可 接受的滑动。
17.如权利要求16所述的车辆，其中，所述控制装置计算与车辆滚动阻力对应的值， 所述控制装置在确定作用于车辆上的力时使用车辆滚动阻力连同由所述牵引电动机施加 的转矩。
18.如权利要求16所述的车辆，其中，如果所述一个被驱动车轮的计算的加速度大小 大于值(1)或值(2)中的任一个，那么所述控制装置确定在所述被驱动车轮处出现不可接 受的滑动((所述车辆的计算的加速度大小)XA)+B =值(1) (所述车辆的计算的加速度大小)+C =值(2) 这里，A、B和C是常数。
全文摘要
提供一种车辆，该车辆包括主体；与主体耦合的多个车轮；与主体相关联并与车轮中的至少一个耦合用于驱动一个车轮的牵引电动机；与牵引电动机耦合并向牵引电动机产生电动机驱动信号的控制装置；和用于产生表示被驱动车轮的速度的速度信号的第一传感器。控制装置可通过使用速度信号随时间的变化来计算一个车轮的加速度、通过使用由牵引电动机施加的转矩和车辆的质量来计算车辆的加速度。
文档编号B60K28/16GK102015390SQ200980116276
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月29日 优先权日2008年5月5日
发明者D·J.·奥布兰格, E·L.·詹森, N·J.·舍曼 申请人:克朗设备公司