一种多段液压机械无级变速器换段控制系统及其换段方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及拖拉机多段液压机械无级变速器技术领域，尤其是涉及一种多段液压 机械无级变速器换段控制系统及其换段方法。
【背景技术】
[0002] 多段液压机械无级变速器(HMCVT)具有变速范围广、操作简便、传动效率高、燃油 经济性高和排放污染低等优点，在现代大功率农业拖拉机上得到了广泛应用。但是由于其 段与段之间的效率差异，在换段过程中会不可避免的出现循环换段现象，严重影响整车平 顺性以及动力性。制定合理的换段方法可以避免换段循环，还有利于提高整车的动力性、燃 油经济性以及对恶劣环境的适应能力。
[0003] 目前关于拖拉机多段液压机械无级变速器换段的研究主要是通过减小离合器结 合时间或控制换段油压达到减少换段冲击并且保证车辆平稳性的目的，但是并未解决车辆 行驶过程中所遇到的循环换段问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为解决车辆行驶过程中存在的循环换段问题，提供一种多段液压 机械无级变速器换段控制系统及其换段方法。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：一种多段液压机械无级变速器换段控制系统，包括 对拖拉机提供动力的发动机、无级变速器、用于控制发动机的发动机控制单元、变速器电控 单元、变速器输入速度传感器和变速器输出速度传感器，所述变速器输入速度传感器设置 在无级变速器的输入轴上，所述变速器输出速度传感器设置在无级变速器的输出轴上，所 述发动机控制单元、变速器电控单元、变速器输入速度传感器和变速器输出速度传感器通 过一封闭的CAN总线连接； 所述变速器电控单元包括微处理器DSP、电源模块、输入信号处理模块和输出信号处理 模块，所述输入信号处理模块包括分别与微处理器DSP连接的两个光耦隔离模块和滤波处 理模块，所述输出信号处理模块包括分别与微处理器DSP连接的驱动模块、SPI串口以及两 个光耦隔离模块，所述微处理器DSP和电源模块之间设有DC-DC电源转换模块，所述输入信 号处理模块中的其中一个光耦隔离模块连接无级变速器，所述驱动模块与CAN总线连接。
[0006] 所述无级变速器包括多档变速机构、闭式变量栗-定量马达传动系统和双排行星 排的动力分流机构及动力汇流机构组成。
[0007] 所述发动机采用电子调速器自动控制转速。
[0008] 所述变速器输入速度传感器和变速器输出速度传感器均采用磁电式传感器。
[0009] 所述DC-DC电源转换模块上还连接有应急电路。
[0010] -种利用多段液压机械无级变速器换段控制系统的换段方法，包括以下步骤:步 骤1、首先根据无级变速器的状态确定工作段号R，计算出无级变速器R段与R+1段换段点输 出速度f .R段与R-1段换段点输出速度#:、R段与R+1段换段点输入速度^和当前输出 速度％; 步骤2、确定无级变速器的输出速度的变化趋势并对数据进行以下对比分析； (1) 若无级变速器输出速度呈逐渐增加趋势，且无级变速器输出速度·则无 级变速器处于段内加速状态，无级变速器段位不需要发生变化，离合器不需要改变其接合 状态，拖拉机变速器电控单元TCU控制变速器继续按照设定的变速规律工作； (2) 若无级变速器输出速度呈逐渐增加趋势，且变速器输出速度输入速度 & ，则离合器处于预备换段状态，则拖拉机变速器电控单元TCU输出指令，保持变速器 输出速度4不变，增大变速器输入速度<，而变速器段位不需要发生变化，离合器不需要 改变其接合状态； (3 )若无级变速器输出速度呈逐渐增加趋势，且输出速度，输入速度巧:?? ，则离合器处于升段状态，则变速器要从低段位升入高段位，拖拉机变速器电控单元TCU通 过控制相应的电磁阀更改离合器的接合状态，完成换段； (4) 若无级变速器输出速度呈逐渐减小趋势，且输出速度则离合器处于段内 减速状态，拖拉机变速器电控单元TCU控制变速器按照设定的变速规律工作，段位不需要发 生变化，离合器其接合状态不需要改变； (5) 若无级变速器输出速度呈逐渐减小趋势，且输出速度％?#，则离合器处于降段 状态，则变速器要从高段位降入低段位，拖拉机变速器电控单元TCU也通过控制相应的电磁 阀更改离合器的接合状态，完成段位变化。
[0011] 所述的无级变速器R段与R+1段换段点输出速度C1 R段与R-1段换段点速度 R段与R+1段换段点输入速度1^根据公式
其中％为发动机输出转速，垃、/^为变速器变速比在对应工作段r的上、下限制，#、 i为变速器传动比在对应工作段R的上、下限制。
[0012] 本发明的有益效果:本发明的拖拉机多段液压机械无级变速器换段的控制方法以 及系统，换段时以无级变速器的输入输出轴速度作为换段时的比较对象，测量方便简单，能 够有效地消除无级变速器换段过程中的循环换段现象，并且能够保证在换段点时，优先工 作于低速工作段，实现降速优先的原则，有效地提高了车辆行驶过程中的动力性以及安全 可靠性。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明消除循环换段原理图； 图2是本发明控制系统组成图； 图3是本发明控制系统中TCU整体结构图； 图4是本发明多段液压无级变速器的传动简图； 图5是自动模式下多段液压无级变速器的状态转移流程图。
[0014] 图中标记：1、发动机，2、无级变速器，3、发动机控制单元，4、变速器控制单元，5、变 速器输入速度传感器，6、变速器输出速度传感器，7、CAN总线，8、变速机构，9、闭式变量栗-定量马达传动系统，10、动力分流机构，11、动力汇流机构。
【具体实施方式】
[0015] 如图所示，一种多段液压机械无级变速器换段控制系统，包括对拖拉机提供动力 的发动机、无级变速器、用于控制发动机的发动机控制单元、变速器电控单元、变速器输入 速度传感器和变速器输出速度传感器，所述变速器输入速度传感器设置在无级变速器的输 入轴上，所述变速器输出速度传感器设置在无级变速器的输出轴上，所述发动机控制单元、 变速器电控单元、变速器输入速度传感器和变速器输出速度传感器通过一封闭的CAN总线 连接； 所述变速器电控单元包括微处理器DSP、电源模块、输入信号处理模块和输出信号处理 模块，所述输入信号处理模块包括分别与微处理器DSP连接的两个光耦隔离模块和滤波处 理模块，所述输出信号处理模块包括分别与微处理器DSP连接的驱动模块、SPI串口以及两 个光耦隔离模块，所述微处理器DSP和电源模块之间设有DC-DC电源转换模块，所述输入信 号处理模块中的其中一个光耦隔离模块连接无级变速器，所述驱动模块与CAN总线连接。
[0016] 所述无级变速器包括多档变速机构、闭式变量栗-定量马达传动系统和双排行星 排的动力分流机构及动力汇流机构组成。
[0017]所述发动机采用电子调速器自动控制转速。
[0018] 所述变速器输入速度传感器和变速器输出速度传感器均采用磁电式传感器。
[0019] 所述DC-DC电源转换模块上还连接有应急电路。
[0020] -种多段液压机械无级变速器换段控制方法，包括以下步骤:步骤1、首先根据无 级变速器的状态确定工作段号R，计算出无级变速器R段与R+1段换段点输出速度段 与R-1段换段点输出速度#、R段与R+1段换段点输入速度_:和当前输出速度雩； 步骤2、确定无级变速器的输出速度的变化趋势并对数据进行以下对比分析； (1) 若无级变速器输出速度呈逐渐增加趋势，且无级变速器输出速度·则无 级变速器处于段内加速状态，无级变速器段位不需要发生变化，离合器不需要改变其接合 状态，拖拉机变速器电控单元TCU控制变速器继续按照设定的变速规律工作； (2) 若无级变速器输出速度呈逐渐增加趋势，且变速器输出速度4 = 0，输入速度 &，则离合器处于预备换段状态，则拖拉机变速器电控单元TCU输出指令，保持变速器 输出速度》^不变，增大变速器输入速度巧，而变速器段位不需要发生变化，离合器不需要 改变其接合状态； (3) 若无级变速器输出速度呈逐渐增加趋势，且输出速度％^_，输入速度 ，则离合器处于升段状态，则变速器要从低段位升入高段位，拖拉机变速器电控单元TCU通 过控制相应的电磁阀更改离合器的接合状态，完成换段； (4) 若无级变速器输出速度呈逐渐减小趋势，且输出速度则离合器处