基于下坡斜率确认的开环机器马达转速控制的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及限制机器速度，且更具体地，设及当机器在机器行进方向沿较睹的坡 向下行进的时候，改变操作者请求的机器速度。
【背景技术】
[0002] 马达推动重型机械，例如履带驱动式挖±机和其他建筑机械，有时需要在较睹的 坡上操作。当操作者操纵该样的车辆下睹坡时，各种制动和拦阻机构可能被激活，W防止不 符合规范操作的发生而导致机械损坏。可能损坏的部件的示例包括制动系统W及操作速度 敏感的部件，例如发动机、累和/或液压马达。
[0003] 一些控制方案已经被提出用于控制在严重睹峭坡度上向下的机器速度。例如，在 Sychra等人申请的美国专利号7, 460, 941中，确定下坡坡度和机器地面速度并要求制动 量，W防止机器超过用于测量速度的速度限制。在机器的控制方案的另一示例中，确定了目 标速度。此外，触发条件是W超过阔值的当前等级为基础的。作为响应，启动控制设备W防 止机器超过目标速度。该样的控制设备包括发动机制动器和传动装置减速器。
[0004] 确保机器没有遇到可W损害发动机运动部件和传动系的超速操作条件的一个方 法是调整机器来操作，一旦激活，依据最差情况的下坡斜率方案（例如，沿最睹的预测坡度 向下行进）。然而，操作根据该假定的最差情况坡度设定的机器会导致在较小睹坡上过度的 机器制动。该会进而导致控制的极限循环（其中在达到触发条件之后，由于机器速度过度 降低，出现反复的开/关行为，然后当不符合触发条件时允许加速）。
[0005] 现有技术的该个和其他缺点通过本文描述的示例性方法和变速传动组件（包括 其控制器）的各方面来解决。
【发明内容】
[0006] 一方面，本发明描述一种用于管理机器操作的方法，该方法用在机器沿睹坡向下 行进时防止可移动机器部件达到超速。该方法包括确定机器行进方向的下坡斜率值，然后 根据确定的下坡斜率值建立最大命令的传动装置输出速度。该方法进一步包括基于最大命 令的传动装置输出速度和当前发动机转速，为具有可变齿轮比的传动装置建立最大命令的 齿轮比，然后比较最大命令的可变齿轮比和操作者请求的齿轮比。该方法还包括基于比较 的命令的可变齿轮比和操作者请求的齿轮比的最小值，为传动装置的可变齿轮比建立目标 齿轮比。该方法通过对命令的传动装置输出速度施加限制，来确保提供给用于传动装置的 控制器的目标齿轮比不超过机器行进方向上的下坡斜率值的当前确定值的最大命令的可 变齿轮比。
[0007] 在第二方面，本发明描述配置有非临时性计算机可读介质的程序控制器，所述非 临时性计算机可读介质包括用于管理机器操作的计算机可执行指令，W防止当机器沿睹坡 向下行进时可移动机器部件达到超速。由程序控制器执行的计算机可执行指令便于进行一 种方法，该方法包括确定机器行进方向的下坡斜率值，然后根据确定的下坡斜率值建立最 大命令的传动装置输出速度。该方法进一步包括基于最大命令的传动装置输出速度和当前 发动机转速，为具有可变齿轮比的传动装置建立最大命令的齿轮比，然后将最大命令的可 变齿轮比和操作者请求的齿轮比进行比较。该方法还包括基于比较的命令的可变齿轮比和 操作者请求的齿轮比的最小值，为传动装置的可变齿轮比建立目标齿轮比。该方法通过对 命令的传动装置输出速度施加限制，确保提供给用于传动装置的控制器的目标齿轮比不超 过机器行进方向上的下坡斜率值的当前确定值的最大命令的可变齿轮比。
[000引在第=方面，本发明描述包括牵引驱动器、发动机W及将来自发动机的动力提供 至牵引驱动器的传动装置的机器，传动装置具有可变齿轮比。此外，该机器包括配置有非易 失性计算机可读介质的程序控制器，所述非易失性计算机可读介质包括用于管理机器操作 的计算机可执行指令，W防止当机器沿睹坡向下行进时可移动机器部件达到超速。由程序 控制器执行的计算机可执行指令便于执行的一种方法包括：确定机器行进方向上的下坡斜 率值，然后根据确定的下坡斜率值建立最大命令的传动装置输出速度。该方法还包括基于 最大命令的传动装置输出速度和当前发动机转速，为具有可变齿轮比的传动装置建立最大 命令的齿轮比，然后比较最大命令的可变齿轮比和操作者请求的齿轮比。此外，该方法包括 基于比较的命令的可变齿轮比和操作者请求的齿轮比中的最小值，建立传动装置的可变齿 轮比的目标齿轮比。该方法通过对命令的传动装置输出速度施加限制，确保提供给用于传 动装置的控制器的目标齿轮比不超过机器行进方向上的下坡斜率值的最大的当前确定值 的最大命令的可变齿轮比。
[0009] 根据本文提供的公开，本发明的其他方面将变得显而易见。
【附图说明】
[0010] 虽然所附权利要求具体的陈述了本发明的特征，但是本发明和其优点最好结合附 图通过下述详细描述而理解，其中：
[0011] 图1是根据本发明作为机器的一个实例示出的连续履带式机器的轮廓透视图；
[0012] 图2是是根据本发明的表示示例性机器的发动机、推进系统（例如，液压马达、传 感器和程序控制器（包括斜率估计值和超速控制模块））的框图；
[0013] 图3是根据本发明的用于基于机器行进方向上的确定的斜率确定最大命令的马 达转速的示例性模型；
[0014] 图4是根据本发明的概述由控制器执行的示例性过程的操作的流程图，示例性过 程的操作用于基于当前斜率和发动机转速确定/应用最大命令的可变齿轮比；
[00巧]图5a示意性地示出在倾斜角0 (0)的斜坡上行进的牵引车的简图；
[0016] 图化示意性地示出作用在沿斜坡向下行进的牵引车上的力的自由体受力图；
[0017] 图5c示意性地示出发动机转速和发动机转动所产生的发动机制动扭矩（Te)之间 的关系；
[001引图5d示意性地示出根据本发明的驱动牵引车履带的链轮、最终驱动齿轮（GRpD)、 静液压传动装置值p/Dm)和发动机之间的物理（力）联动装置；
[0019] 图5e示意性地示出力线图，从最终驱动器（用于牵引车履带的驱动链轮附接到该 最终驱动器）的角度看；W及
[0020] 图5f示意性地示出沿斜率为0 (0)的斜坡向下行进的牵引车的操作模型。
【具体实施方式】
[0021] 注意图1，提供机器100的一个实例的轮廓透视图，其可W包括开环下坡机器速度 限制控制方案。在图1的说明中，机器100是连续履带牵引车101，其作为机器的一个实例 用于说明利用变速传动装置的上面概述的机器速度限制方案。虽然结合连续式履带牵引车 101示出该装置，但是本文所描述的装置在各种其他类型的包括变速传动装置的机器中具 有潜在的适用性，例如在各种斜坡上行进的轮式推进机器（例如，轮式装载机）。术语牵引 驱动器指机器和地面之间的接触面，其实例包括牵引车履带和车轮。术语"机器"指任何执 行与产业（例如采矿、建筑、农业、运输或本领域已知的任何其他产业）有关的某种类型的 操作的机器。例如，机器可W是运±机器，例如挖掘机。另外地，非履带机器包括自卸卡车、 反伊挖±机、自动平地机、材料装卸机等。机器100的其他实例包括道路上车辆。
[0022] 在图示的实施例中，机器100可包括支撑发动机104的机架102。在图示的实施例 中，发动机104可W是W转矩输出的方式向各个机器系统提供动力的内燃机。机器100的 操作可部分地由操作者控制。可通过联动装置110将叶片108连接到机架102上，且致动 器112可将叶片108与机架102互连在可选择位置或高度处。在图示的实施例中，致动器 112是液压缸。
[0023] 机器100可包括地面接合构件，图示为两个连续履带114 (仅一个可看到）作为一 个实例，但也可使用其它类型。在图示的实施例中，两个连续履带114与一系列空转滚子 116相关联，且可W由连接到最终驱动器（链轮）118 (仅一个可看到）的两个液压马达（未 示出）驱动。在一个可选实施例中，提供了电动机W代替液压马达。在电动机和液压马达 两者的布置中，马达均由发动机104的转动输出提供动力。然而，由于电动机和液压马达/ 驱动器具有不同的机械特性，因此将采用不同的模型使斜率和最大命令的机器速度相关。
[0024] 图2示出机器（例如机器100 (图1))的动力系统200的简化框图。动力系统200 可包括原动机或图示的发动机202。发动机202布置为在操作期间向各个机器系统提供动 力。此类系统用于推进或W其它方式移动机器和/或提供机器功能。在图示的实例中，发 动机202通过推进力204输出向操作用W移动机器的一个或多个系统提供动力，所述系统 统一示为机器推进系统206。
[0025] 机器推进系统206可包括用于机器100的一种或多种类型的原动力生成，例如液 压、电气、机械、气动等。推进动力204W任何适当的方式提供，包括：例如，作为来自旋转轴 的机械动力、电力等。机器推进系统206可包括一个或多个马达（未示出），所述马达布置 为转动或W其它方式致动提供驱动力的部件，例如机器100的两个连续履带114。
[0026] 根据上文概述的图示实例，机器推进系统206可包括变速传动装置。此外，变速传 动装置可为无级变速传动装置（CVT)，例如为静液压驱动系统提供的无级变速传动装置。在 该种情况下，无级变速传动比对应于累排量和