使得工作车辆的erpm和齿轮变化同步的系统和方法

使得工作车辆的erpm和齿轮变化同步的系统和方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于在自动速度控制模式中操作工作车辆的方法。该方法接收与工作车辆的合适地面速度相关联的输入，并由控制器来确定实施齿轮变化和发动机速度变化(erpm)，以便将工作车辆保持在合适的地面速度。齿轮变化包括齿轮准备阶段和比率变化阶段，且控制齿轮变化或erpm变化中的至少一个的正时参数，以使得比率变化阶段和erpm变化基本同时产生。本发明还涉及实施该方法的工作车辆。
【专利说明】使得工作车辆的ERPM和齿轮变化同步的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于美国临时专利申请N0.61/559630并要求它的优先权，该美国临时专利申请的申请日为2012年2月16日，标题为“System and Method for SynchronizingERPM and Gear Changes of a Work Vehicle”,因此该文献的说明书整个被本文参引。

【技术领域】
[0003]本发明主题通常涉及能够以自动、连续的地面速度控制模式来操作的工作车辆，更特别是涉及一种用于当工作车辆在这样的自动速度控制模式中操作时使得erpm和齿轮变化同步的系统和方法。

【背景技术】
[0004]工作车辆(例如拖拉机或其它农业车辆)的地面速度主要由设置发动机速度(即发动机rpm,这在本文中称为“erpm”)和设置传动齿轮(在本文中称为“齿轮比”，或简称为“齿轮”)来确定。当工作车辆在人工速度控制模式下操作时，erpm通常由erpm油门操纵杆来设置，齿轮通常通过向上/向下变速按钮来设置。因此，为了保持合适的地面速度，操作人员必须人工调节齿轮设置和油门操纵杆位置。
[0005]为了简化操作人员控制和为了提高工作车辆的效率(例如燃料效率)，已经研发了自动速度控制模式，该自动速度控制模式能够将erpm控制和齿轮比控制集成在一起。例如，美国专利文献N0.2010/0145581(申请日为2008年12月8日)(标题为“AutomaticProductivity Management Control with Standard Power Shift Transmiss1n，，,转让给CNH America LLC)公开了一种具有自动速度控制模式的工作车辆，其中，电子控制器可以用于根据由控制器接收的一个或多个输入(例如车辆负载、实际地面速度、制动器位置、油门位置、车辆滑移等)来进行erpm变化和齿轮变化，以便使得工作车辆保持在合适的地面速度。通过使用这样的自动速度控制模式，当工作车辆上的负载增加时，控制器可以自动降低齿轮设置和增加erpm，以便适应增加的负载，同时还保持合适的地面速度。类似的，当工作车辆上的负载降低时，控制器可以自动地增加齿轮设置和降低erpm，以便提高效率，同时还保持合适的地面速度。这样的自动调节齿轮设置和erpm的能力可以允许工作车辆中的发动机处于或接近它的最大扭矩曲线来连续操作，从而使得它的效率最大。因此，美国专利文献N0.2010/0145581的说明书整个被本文参引。
[0006]尽管上述自动速度控制模式提供了多个优点，但是还希望进行改进，以便进一步提高在该控制模式中操作的工作车辆的总体工作。例如，当确定需要进行erpm变化和齿轮变化以便保持合适的地面速度时，在普通自动速度控制模式中操作的工作车辆的控制器设置成向发动机和传动器同时发送控制命令，以便执行这些变化。不过，由于系统对控制命令的响应不同，erpm和齿轮变化通常在不同的时间点起动和/或以不同速率进行。因此，工作车辆的地面速度瞬时增加或降低较大程度，从而使得车辆的运动感觉为急动或粗暴。不幸的是，假定大部分工作车辆在连续变化的负载条件下操作，那么这些车辆的erpm和齿轮设置必须频繁变化，从而导致再发生和突然的急动车辆运动。
[0007]因此，用于当工作车辆在自动速度控制模式中操作时使得erpm和齿轮变化同步，以使得车辆的运动在这些变化中平滑的系统和方法将是受欢迎的技术。


【发明内容】

[0008]本发明的方面和优点将部分在下面的说明书中提出，或者可以由说明书可知，或者可以通过实现本发明来了解。
[0009]在一个方面，本发明主题公开了一种用于在自动速度控制模式中操作工作车辆的方法。该方法可以大致包括:接收与工作车辆的合适地面速度相关联的输入；由控制器来确定实施齿轮变化和erpm变化，以便将工作车辆保持在合适的地面速度，其中，齿轮变化包括齿轮准备阶段和比率变化阶段；以及控制齿轮变化或erpm变化中的至少一个的正时参数，以使得比率变化阶段和erpm变化基本同时产生。
[0010]在另一方面，本发明主题公开了一种工作车辆。该工作车辆通常可以包括:发动机；传动装置，该传动装置与发动机连接；以及控制器，该控制器设置成控制发动机的erpm变化和传动装置的齿轮变化，以便保持工作车辆的合适地面速度。齿轮变化可以包括齿轮准备阶段和比率变化阶段。另外，控制器可以设置成控制齿轮变化或erpm变化中的至少一个的正时参数，以使得比率变化阶段和erpm变化基本同时产生。
[0011]参考下面的说明书和附加权利要求，将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点。包含在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图表示了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

【专利附图】

【附图说明】
[0012]在说明书中参考附图提出了对于本领域普通技术人员来说充分和可实现的本发明公开，包括本发明的最佳实施方式，附图中:
[0013]图1表示了工作车辆的一个实施例的侧视图；
[0014]图2表示了图1中所示的工作车辆的多个部件的一个实施例的示意图，这些部件可以在以自动速度控制模式操作时使用；
[0015]图3表示了可以包含在图1中所示的工作车辆的电子控制器内的多个部件的一个实施例的不意图；
[0016]图4表示了用于在自动速度控制模式中操作工作车辆的一个方法的一个实施例的流程图；
[0017]图5表示了车辆速度、齿轮比和erpm相对于时间的曲线图的一个实施例，特别表示了同步的齿轮和erpm变化；以及
[0018]图6表示了车辆速度、齿轮比和erpm相对于时间的曲线图的另一实施例，特别表示了当在比率变化阶段中齿轮比下冲和过冲时同步的齿轮和erpm变化。

【具体实施方式】
[0019]下面将详细介绍本发明的实施例，实施例的一个或多个实例在附图中表示。各实例提供为解释本发明，而不是限制本发明。实际上，本领域技术人员应当知道，在不脱离本发明的范围或精神的情况下能够在本发明中进行多种变化和改变。例如，表示或介绍为一个实施例的一部分的特征能够用于其它实施例，以便产生另一实施例。因此，本发明将覆盖落在附加权利要求和它们的等效物的范围内的所有这些变化和改变。
[0020]通常，本发明主题公开了一种用于使得在自动速度控制模式中操作的工作车辆的erpm和齿轮变化同步的系统和方法。具体地说，在多个实施例中，工作车辆的电子控制器可以设置成控制erpm变化和/或齿轮变化的一个或多个正时参数以使得erpm和齿轮变化基本同时发生，从而使得工作车辆的运动平滑。例如，在一个实施例中，控制器可以设置成认识和区分不同齿轮在不同操作条件下的独特变速图形。通过认识工作车辆在自动速度控制模式中操作时可能经历的各齿轮变化的这些区别，控制器可以设置成调节相应erpm变化的一个或多个正时参数(例如起动和/或erpm变化的变化率)，以使得erpm变化与齿轮变化基本同步。
[0021]下面参考附图，图1表示了工作车辆10的一个实施例的侧视图。如图所示，工作车辆10设置为农业拖拉机。不过，在其它实施例中，工作车辆10可以设置为本领域中已知的任意其它合适工作车辆，例如多种其它农业车辆、土地运动车辆、公路车辆、装载机等。
[0022]如图1中所示，工作车辆10包括一对前车轮12、一对后车轮14和底盘16，该底盘16与车轮12、14连接和由它们支承。驾驶室18可以由底盘16的一部分来支承，并可以容纳多种控制装置20(例如操纵杆、踏板、油门、按钮、控制面板等)，用于使得操作人员能够控制工作车辆10的操作。另外，工作车辆10可以包括安装在底盘16上的发动机22和传动装置24。传动装置24可以与发动机22操作连接，并可以提供可变调节的齿轮比，用于通过最终驱动器26而将发动机功率传递给车轮14。发动机22、传动装置24和最终驱动器26可以共同确定工作车辆10的动力传动组28。
[0023]应当知道，传动装置24可以大致包括本领域中已知的任意合适传动装置，它有多个不同的、固定的齿轮比(即齿轮)。例如，在多个实施例中，传动装置24可以包括多速动力变速传动装置，该多速动力变速传动装置具有多个可选的齿轮(例如多个可选的向前和反向齿轮)和多个内部离合器(例如液压驱动离合器)，该内部离合器可以选择地驱动，以便使得传动装置接合在不同齿轮中。在这样的实施例中，离合器可以设置成自动地接合在传动装置24中。例如，工作车辆10的电子控制器30 (后面将参考图2和3介绍)可以设置成将合适的控制命令或信号发送给传动装置24，从而命令它驱动设置成啮合/脱开离合器的液压活塞或其它合适促动器。
[0024]另外，本领域普通技术人员应当知道，当使用动力变速传动装置时，变化齿轮的处理的特征可以是大致两个阶段:齿轮准备阶段和比率变化阶段。齿轮准备阶段通常在初始控制信号从控制器30发送时(表示要执行齿轮变化)开始(图2和3)，并恰好在齿轮比变化开始之前结束。因此，齿轮准备阶段通常可以包括与使得传动装置24准备经历齿轮比变化相关的多个步骤，例如使得空的离合器充满液压流体、斜线升高/降低离合器压力等。齿轮准备阶段还可以包括任意时间延迟，该时间延迟可以在发送初始控制信号的时间和传动装置24响应初始控制信号的时间之间产生。一旦完成齿轮准备阶段，齿轮变化处理转变至比率变化阶段，其中实际产生齿轮比变化。因此，比率变化阶段可以包括与执行实际齿轮变化相关的多个步骤，例如检测离合器滑移、交换离合器、设置最终离合器压力等。
[0025]还应当知道，上面所述和图1中所示的工作车辆10的结构只是提供为表示本发明主题的示例使用领域。因此，应当知道，本发明主题可以很容易地用于任意形式的工作车辆结构。例如，在可选实施例中，可以提供单独的车架或底盘，发动机22、传动装置24和最终驱动器26与该单独车架或底盘连接，这是更小拖拉机的普通结构。其它结构也可以使用铰接底盘使工作车辆10转向，或者依赖于履带，代替车轮12、14。
[0026]下面参考图2，图中表示了根据本发明主题方面的、在自动和连续地面速度控制模式(下文中称为“自动速度控制模式”)中操作的工作车辆10的多个部件的一个实施例的示意图。如图所示，工作车辆10包括电子控制器30，该电子控制器30设置成控制发动机22和传动装置24的操作。例如，控制器30可以设置成向发动机22发送合适的控制信号，以便改变发动机22的erpm和/或其它操作参数。类似的，控制器30可以设置成向传动装置24发送合适的控制信号，以便改变传动装置24的齿轮和/或其它操作参数。
[0027]另外，如图2中所示，控制器30可以设置成接收与工作车辆10的合适操作和/或实际操作参数/条件相关的多个输入。例如，与工作车辆10的合适地面速度相关的操作人员输入可以通过容纳于驾驶室18内的一个控制装置20 (例如油门)而发送给控制器30。另外，控制器30可以接收与工作车辆10的实际地面速度相关的输入。例如，控制器30可以设置成从安装在车辆底盘16的底部上的雷达(例如通过测量Doppler效应)或者从单独的GPS系统来接收输入，该输入与工作车辆10的实际地面速度相关。也可选择，控制器30可以设置成接收与当前erpm和选定齿轮比相关的输入，该输入可以与另外的信息(例如最终驱动器26的比率和车辆轮胎的尺寸)一起使用，以便确定工作车辆10的实际地面速度。
[0028]而且，控制器30可以设置成接收与发动机负载(例如发动机扭矩)相对应的输入，该输入可以再用于估计或以其它方式确定工作车辆10的外部负载。例如，最终驱动器26可以根据外部负载而产生必须由传动装置24适应的轴扭矩。通过传动装置24，该轴扭矩可以再建立发动机扭矩，该发动机扭矩必须由发动机22支持。因此，通过连续监测发动机扭矩(例如通过使用合适的扭矩传感器)，可以检测工作车辆10的外部负载的变化。
[0029]应当知道，控制器30还可以设置成接收与工作车辆10的另外操作参数/状态相关的多种其它输入，例如轮胎滑移、传动装置24的输入和输出速度、传动装置24的内部轴速度(例如，在传动装置24的一个或多个离合器之前和之后的轴速度)、工作车辆10是在田地模式中还是在公路模式中操作、车辆制动器的状态/位置、用于工作车辆10的多个预定设置(例如最大/最小地面速度设置、最大/最小齿轮设置、系统灵敏性设置)、由工作车辆10拖动的设备的状态/操作和/或多种其它操作参数/状态。这些附加输入可以例如来自操作人员输入、传感器输入和/或可以储存在控制器30的存储器中。
[0030]通过分析上述多种输入，控制器30可以设置成自动控制发动机22和传动装置24的操作，以使得erpm和齿轮比设置在最合适的组合，用于将工作车辆10保持在对于给定操作参数/状态设置的合适地面速度。例如，当合适地面速度增大/减小(例如通过操作人员输入)时，控制器30可以设置成相应增大/减小erpm和齿轮设置。类似的，当在工作车辆10上的负载增加时,控制器30可以自动地换低档齿轮和增大erpm，以便适应增加的负载，同时保持合适的地面速度(直到达到增大功率)。另一方面，当车辆负载降低时，控制器30可以自动地换高档齿轮和减小erpm，以便使得效率最大化，同时保持合适的地面速度(直到达到工作车辆10的最小erpm)。Erpm和齿轮设置的这种自动调节可以使得发动机22能够在它的最大扭矩曲线处或附近连续操作，并使得传动装置24能够在更高齿轮处操作，而不管是否改变操作参数/状态，从而当车辆在自动速度控制模式中操作时使得车辆10的总效率最大。
[0031]应当知道，除了自动速度控制模式，工作车辆10还可以设置成在多种其它模式中操作，包括但不局限于:人工速度控制模式。如通常所知，当在人工速度控制模式中操作时，erpm可以通过位于驾驶室18内的erpm油门操纵杆来设置，齿轮比可以通过位于驾驶室18中向上/向下变速按钮来设置。因此，在多个实施例中，当工作车辆10的操作从人工速度控制模式转变至自动速度控制模式时，erpm油门操纵杆可以由操作人员来用于设置合适的地面速度。在这样的实施例中，erpm油门操纵杆可以包括指示工作车辆10的最小合适地面速度的最小操纵杆位置以及指示工作车辆10的最大合适地面速度的最大操纵杆位置。
[0032]下面参考图3，图中表示了根据本发明主题方面的、可以包含在工作车辆10的控制器30内的合适部件的一个实施例的方框图。通常，控制器30可以包括单个计算机或处理单元，或者控制器30可以包括计算机或处理单元的组合，它们一起形成工作车辆10的控制系统的全部或一部分。例如，在多个实施例中，控制器30可以包括:主控制器，用于当工作车辆10在自动速度控制模式中操作时选择最合适的erpm和齿轮设置；以及一个或多个辅助控制器(例如电子发动机控制器和/或电子传动装置控制器)，用于控制发动机22和/或传动装置24的操作。因此，应当知道，当控制器30在这里介绍为向发动机22和/或传动装置24发送控制信号时，单个控制器可以将控制信号直接发送给发动机22和/或传动装置24，或者控制信号可以通过多个控制器来发送给发动机22和/或传动装置24，例如通过单独的发动机和/或传动装置控制器来从主控制器向发动机22和/或传动装置24发送控制信号。
[0033]如图3中所示，控制器30可以大致包括一个或多个处理器32和相关存储器装置34，该处理器32和存储器装置34设置成执行多种计算机实施的功能(例如执行这里所述的方法、步骤、计算等)。这里使用的术语“处理器”不仅是指集成电路(在本领域中，集成电路被认为是包含在计算机中)，还是指控制器、微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、应用的专门集成电路以及其它可编程电路。另外，存储器装置34可以大致包括存储器元件，该存储器元件包括但不局限于:计算机可读介质(例如随机存取存储器(RAM)、计算机可读非易失性介质(例如闪存)、软盘、只读光盘存储器(⑶-ROM)、磁光盘(MOD)、数字通用光盘(DVD)和/或其它合适的存储器元件。这样的存储器装置34可以大致设置成储存合适的计算机可读指令，当由处理器32执行时，该计算机可读指令将控制器30设置成执行多种功能，包括但不局限于选择用于工作车辆10的最合适erpm和齿轮设置、控制发动机22和传动装置24以便实施erpm和齿轮变化、监测erpm和齿轮变化的正时参数以及多种其它合适的计算机实施功能。
[0034]另外，控制器30还可以包括通信模块36，以方便在控制器30和工作车辆10的多个部件之间通信。例如，通信模块36可以用作接口，以便使得控制器30能够向发动机22和/或传动装置24发送合适的控制信号，用于实施erpm和齿轮变化。另外，通信模块36也可以用作接口，以便使得操作人员输入(例如从控制装置20)能够发送给控制器30。
[0035]下面参考图4，图中表示了用于在自动速度控制模式中操作工作车辆的方法100的一个实施例。如图所示，方法100大致包括:接收与工作车辆102的合适地面速度相关的输入；通过控制器来确定实施齿轮变化和erpm变化，以便使得工作车辆保持在合适的地面速度，其中，齿轮变化包括齿轮准备阶段和比率变化阶段104 ；以及控制齿轮变化或erpm变化中的至少一个的正时参数，以使得比率变化阶段和erpm变化基本同时产生106。
[0036]通常，所述方法100用于通过提高在自动速度控制模式中操作的工作车辆10的运动平滑性来提高车辆性能。具体地说，如上所述，普通的自动速度控制模式通过向工作车辆10的发动机22和传动装置24同时发送控制信号来实施erpm和齿轮变化。不过，由于部件对控制信号的响应不同，erpm和齿轮变化通常在不同的时间点开始和/或以不同速率产生。因此，工作车辆10的地面速度较大程度地瞬时增加或减小，从而使得车辆的运动感觉为急动或粗暴。为了解决现有技术中的该缺陷，本发明的发明人公开了通过控制齿轮变化和/或erpm变化的正时参数以使得比率变化阶段和erpm变化基本同时产生，从而可以使得工作车辆10的运动明显平滑。
[0037]应当知道，所述方法100大致将对于使得erpm变化与传动装置24内产生的比率变化同步来介绍。换句话说，为了介绍所述方法100，齿轮变化设置为主变量，erpm变化设置为从属变量，对于多数工作车辆10来说，这主要是因为如下的事实，发动机22响应控制信号比传动装置24快。但是本领域的技术人员应该知道，所公开的方法100也可以在很多实例中应用，其中erpm变化设置为主变量，齿轮变化设置为从属变量，其对于工作车辆10可以很合适，在该工作车辆10中，传动装置24比发动机22更快地对控制信号进行响应。
[0038]如图4中所示，在102中，接收与工作车辆10的合适地面速度相关的输入。具体地说，如上所述，控制器30可以设置成接收与合适地面速度相关的操作人员输入。例如，操作人员输入可以通过位于驾驶室18内的一个或多个控制装置20 (例如油门)来发送给控制器30。
[0039]另外，在104中，控制器30确定实施齿轮变化和erpm变化，以便使得工作车辆10保持在合适的地面速度。特别是，如上所述，控制器30可以设置成接收和分析多个输入，以方便选择erpm和齿轮设置的组合，该组合最适合将工作车辆10保持在对于给定操作参数/状态设置的合适地面速度。因此，当工作车辆10的操作参数/状态经过一段时间变化时(例如由于增加/减小负载)，控制器30可以实施齿轮和erpm变化，以便使得工作车辆10的效率最大化，同时还保持合适的地面速度。如上所述，这样的齿轮和erpm变化可以通过将合适的控制信号从控制器30发送给发动机22和传动装置24来起动。
[0040]还参考图4，在106中，控制齿轮变化和/或erpm变化的正时参数，以使得齿轮变化处理和erpm变化的比率变化阶段基本同时产生。如上所述，在大部分工作车辆10中，发动机22比传动装置24对于控制信号响应更快。因此，在多个实施例中，控制器30可以设置成根据齿轮变化的估计和/或确定参数来控制erpm变化的正时参数。例如，正时参数可以对应于erpm变化的开始时间和/或erpm变化的erpm变化速率(即在erpm变化的过程中erpm变化的速率)。在这样的实施例中，控制器30可以设置成根据完成齿轮变化处理的齿轮准备阶段所需的时间量来控制/延迟erpm的开始，和/或根据比率变化阶段的比率变化速率(即在比率变化阶段中齿轮比变化的速率)来设置/调节erpm变化速率。
[0041]应当知道，完成齿轮变化处理的齿轮准备阶段所需的特定时间量可以根据工作车辆10的多种操作状态/参数而明显变化，例如流体温度(例如油温)、车辆负载、阀状态等。另外，时间量也可以根据在齿轮变化过程中必须交换的离合器的数目(例如2、4或6)而齿轮与齿轮不同。因此，在多个实施例中，控制器30可以设置成估计和/或直接测量完成用于要实施特殊齿轮变化的齿轮准备阶段所需的时间量，以便确定齿轮变化处理从齿轮准备阶段转变成比率变化阶段的时间，从而使得控制器30能够使erpm变化的开始与比率变化阶段同步。
[0042]例如，在一个实施例中，控制器30可以设置成根据储存在它的存储器34中的信息来估计完成齿轮准备阶段所需的时间量。具体地说，信息可以储存在控制器30中，该信息与在多种操作状态下(例如不同流体温度、车辆负载、阀状态等)完成用于各齿轮变化的齿轮准备阶段所需的特殊时间间隔相关。该信息可以预先储存在控制器30中(例如通过根据具有相同或类似规格的工作车辆30)和/或可以由控制器30在工作车辆30的操作过程中积累(例如通过监测用于各齿轮变化的时间间隔，并将该时间间隔与相应操作状态/参数一起储存在控制器的存储器34中)。
[0043]除了利用储存在控制器的存储器34中的信息或者作为代替形式，控制器30可以设置成监测它产生的齿轮变化，从而使得控制器30能够直接检测在齿轮准备阶段和比率变化阶段之间的转变。例如，控制器30可以设置成连续监测传动装置24的输入速度和输出速度(例如通过使用合适的速度传感器来监测传动装置24的输入和输出轴的速度)和/或连续检测传动装置24的内部轴速度(例如通过使用速度传感器来监测在传动装置24中在一个或多个离合器之前和之后的轴速度)。通过密切监测这些速度，控制器30可以直接检测在传动装置24中产生齿轮比变化的时间，从而指示在齿轮准备阶段和比率变化阶段之间的转变。也可选择，控制器30可以设置成检测在传动装置24内的离合器滑移，从而提供在齿轮准备阶段和比率变化阶段之间转变的指示。还通常知道，离合器滑移可以根据离合器能力、液压和由离合器保持的负载而变化。在一些情况下，先前的齿轮变化可以揭示用于以后齿轮变化的齿轮性能特征。
[0044]无论如何，通过确定齿轮变化开始从齿轮准备阶段转变成比率变化阶段的时间，控制器30可以设置成使得erpm变化的开始与比率变化阶段的开始同步。例如，在多个实施例中，控制器30可以设置成一旦产生从齿轮准备阶段向比率变化阶段的转变就发送用于开始erpm变化的初始发动机控制信号。不过，在其它实施例中，控制器30可以设置成恰好在转变之前(即在齿轮准备阶段内的时间点)发送初始发动机控制信号。具体地说，通常为这种情况，即在初始发动机控制信号发送的时间以及发动机响应和erpm变化开始的时间之间有较短的时间延迟。因此，通过使得初始发动机控制信号的发送提前与发动机响应的时间延迟相对应的时间，erpm变化可以与比率变化阶段同时开始。
[0045]例如，图5表示了车辆速度、齿轮比和erpm相对于时间的曲线图的一个实例，特别是表示了同步的齿轮和erpm变化。如图所示，传动装置控制信号可以首先发送给传动装置24(由点110表示)，以便开始齿轮变化，因此传动装置24经历齿轮准备阶段112，然后转变成(由点114表示)比率变化阶段116。另外，发动机控制信号可以发送给发动机22(由点118表示)，以便开始erpm变化120。如上所述，通过确定齿轮变化转变成比率变化阶段116的时间(例如通过估计完成齿轮准备阶段112所需的时间)和通过考虑发动机响应的时间延迟(由122表示)，发动机控制信号的传送可以定时成使得erpm变化120与比率变化阶段116基本同时产生。因此，如图5中所示，工作车辆10可以在erpm和齿轮比都变化时保持在恒定地面速度。
[0046]应当知道，在多个实施例中，用于发动机响应的时间延迟可以根据储存在控制器30中的信息来确定和/或估计。例如，信息可以储存在控制器的存储器34中，该信息与在多种操作状态/参数下执行erpm变化所需的时间延迟相关(例如不同车辆负载等)。该信息可以预先储存在控制器的存储器34中(例如通过根据具有相同或类似规格的工作车辆10)和/或可以由控制器30在工作车辆10的操作过程中积累(例如通过监测用于各erpm变化的时间延迟，并将该时间延迟与相应操作状态/参数一起储存在控制器的存储器34 中)。
[0047]除了确定齿轮变化过程从齿轮准备阶段转变成比率变化阶段的时间，控制器30还可以设置成确定用于比率变化阶段的比率变化速率(即齿轮比在比率变化阶段中变化的速率)。与完成齿轮准备阶段所需的时间量类似，比率变化速率可以根据工作车辆10的操作状态/参数(例如流体温度、车辆负载、阀状态等)和/或特殊齿轮(传动装置在该特殊齿轮之间进行变速)而变化。因此，在一个实施例中，用于实施的齿轮变化的比率变化速率可以根据储存在控制器30中的信息来估计。具体地说，信息可以储存在控制器的存储器34中，该信息与在多种操作状态下(例如不同流体温度、车辆负载、阀状态等)用于各齿轮变化的比率变化速率相关。该信息可以预先储存在控制器的存储器34中(例如通过根据具有相同或类似规格的工作车辆10)和/或可以由控制器34在工作车辆10的操作过程中积累(例如通过监测用于各齿轮变化的比率变化速率，并将该比率变化速率与相应操作状态/参数一起储存在控制器的存储器34中)。另外，控制器30可以设置成直接监测在比率变化阶段产生时的比率变化速率。例如，控制器30可以设置成连续监测传动装置24的输入速度和输出速度和/或连续监测传动装置24的内部轴速度。通过紧密监测这些速度，控制器30能够检测在变速过程中产生齿轮比变化时的齿轮比变化，从而使得控制器30能够确定在变速过程中在各种情况下的比率变化速率。
[0048]通过确定用于实施的特殊齿轮变化的比率变化速率，控制器30可以设置成合适设置/调节用于erpm变化的erpm变化速率，以便使得齿轮和erpm变化进一步同步。具体地说，通过估计用于齿轮变化的比率变化速率，控制器30可以设置成设置用于erpm变化的初始erpm变化速率。例如，当确定齿轮变化通常以某些比率变化速率(例如每0.1秒10%的齿轮比变化)时，erpm变化可以设置在相应的erpm变化速率(例如每0.1秒10%的erpm变化)。因此，假定比率变化速率在比率变化阶段中保持恒定，erpm变化和齿轮变化可以完全同步。
[0049]不过，在比率变化速率在比率变化阶段中变化的情况下，控制器30可以设置成根据比率变化速率的变化来连续调节erpm变化速率(例如通过将合适的控制信号发送给发动机22)。具体地说，如上所述，控制器30可以设置成通过分析传动装置24的输入/输出速度和/或内部轴速度来连续监测比率变化速率。这可以允许控制器30检测比率变化速率的任何变化，随后将合适的控制信号发送给发动机22，从而可以对erpm变化速率实施相应变化。例如，在一个实施例中，控制器30可以设置成根据比率变化速率的变化而对于erpm变化速率进行一对一的调节，例如通过当比率变化速率从每0.1秒10%增加至每0.1秒15%时将erpm变化速率从每0.1秒10%调节至每0.1秒15%。在可选实施例中，erpm变化速率可以比比率变化速率的实际变化更大或更小程度地调节，以便适应发动机响应的任意时间延迟。例如，当确定比率变化速率从每0.1秒10%增加至每0.1秒15%时，erpm变化速率可以从每0.1秒10%增加至每0.1秒17%或者每0.1秒20%。对erpm变化速率的这种调节可以使得erpm变化保持与齿轮变化同步，而不管发动机响应的任何时间延迟。
[0050]另外，应当知道，在一些操作状态下(例如高负载和/或低速)，齿轮比可能在比率变化阶段中下冲和/或过冲，从而导致比率变化速率的较快和较短时间的变化。在这种情况下，可能不希望控制erpm跟随该下冲和/或过冲而变化，因为这样做可能需要在erpm的正常和/或合适工作范围外来调节该erpm，和/或发动机22也许不能足够快地响应。因此，在多个实施例中，控制器30可以设置成控制发动机22，以使得erpm变化不与传动装置24的任何下冲和/或过冲同步，从而将erpm保持在它的正常和/或合适工作范围内。
[0051]例如，图6表示了车辆速度、齿轮比和erpm相对于时间的曲线图的一个实施例，特别表示了当在比率变化阶段中齿轮比下冲和过冲时同步的齿轮和erpm变化。如图所示，与图5中所示的曲线类似，传动装置控制信号可以首先发送给传动装置24(由点110表示)，以便开始齿轮变化，因此传动装置24经历齿轮准备阶段112，然后转变成(由点114表示)比率变化阶段116。不过，如图中所示，齿轮比首先过冲(由124表示)，从而导致齿轮比在较短时间中不合适地增加，然后在比率变化阶段116结束时下冲(由126表示)，从而导致齿轮比在较短时间中不合适地减小。在这种情况下，控制器30可以设置成控制erpm变化120的开始和/或erpm变化速率，以使得erpm变化120与比率变化阶段116在该比率变化阶段的预期齿轮比范围128内同步(即确定在用于实施齿轮变化的旧齿轮比和新齿轮比之间的齿轮比范围)。例如，如图6中所示，初始发动机控制信号的传送正时(由118表示)可以控制成考虑发动机响应的时间延迟(由122表示)而使得erpm变化120在齿轮比返回预期齿轮比范围128内时的点(由130表示)处开始。类似的，erpm变化速率可以根据比率变化速率来控制成使得erpm变化120恰好在齿轮比下降至预期齿轮比范围128外之前的点(由132表示)处结束。
[0052]通过以图6中所示的方式来控制erpm，可以知道，工作车辆10可以在传动装置24的任何下冲和/或过冲的过程中经历地面速度的稍微变化。不过本发明的发明人相信，这种过冲和/或下冲的效果可以由工作车辆10的传动组28中的弹性部件来基本吸收，从而减小由地面速度的稍微变化而引起的车辆10运动的任何急动。
[0053]这样写的说明书利用实例来公开本发明，包括最佳方式，还使得本领域技术人员能够实现本发明，包括制造和使用任何装置或系统，并执行任何包含的方法。本发明的可授权专利范围由权利要求来确定，并可以包括本领域技术人员想到的其它实例。当它们包括与权利要求的书面语言没有区别的结构元件时，或者当它们包括与权利要求的书面语言无实质区别的等效结构元件时，这些其它实例将在权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种用于在自动速度控制模式中操作工作车辆的方法，该方法包括: 接收与工作车辆的合适地面速度相关联的输入； 由控制器来确定实施齿轮变化和erpm变化，以便将工作车辆保持在合适的地面速度，其中，齿轮变化包括齿轮准备阶段和比率变化阶段；以及 控制齿轮变化或erpm变化中的至少一个的正时参数，以使得比率变化阶段和erpm变化基本同时产生。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括: 确定齿轮变化在齿轮准备阶段和比率变化阶段之间转变的时间；以及 确定erpm变化开始的时间延迟。
3.根据权利要求2所述的方法，其中:控制齿轮变化或erpm变化中的至少一个的正时参数以使得比率变化阶段和erpm变化基本同时产生包括根据时间延迟来控制发动机控制信号的传送，以使得erpm变化在齿轮准备阶段和比率变化阶段之间转变时开始。
4.根据权利要求2所述的方法，其中:控制齿轮变化或erpm变化中的至少一个的正时参数以使得比率变化阶段和erpm变化基本同时产生包括根据时间延迟来控制发动机控制信号的传送，以使得erpm变化在齿轮变化的预期比率范围内开始。
5.根据权利要求2所述的方法，其中:确定齿轮变化在齿轮准备阶段和比率变化阶段之间转变的时间包括根据储存在控制器中的信息来估计齿轮变化将在齿轮准备阶段和比率变化之间转变的时间，或者根据工作车辆的传动装置的输入速度和输出速度或者根据传动装置的内部轴速度来监测齿轮变化在齿轮准备阶段和比率变化阶段之间转变的时间。
6.根据权利要求2所述的方法，其中:确定erpm变化开始的时间延迟包括根据储存在控制器中的信息来估计该时间延迟。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括:确定用于比率变化阶段的比率变化速率。
8.根据权利要求7所述的方法，其中:确定用于比率变化阶段的比率变化速率包括根据储存在控制器中的信息来估计该比率变化速率。
9.根据权利要求7所述的方法，其中:确定用于比率变化阶段的比率变化速率包括根据工作车辆的传动装置的输入速度和输出速度或者根据传动装置的内部轴速度来监测该比率变化速率。
10.根据权利要求7所述的方法，其中:控制齿轮变化或erpm变化中的至少一个的正时参数以使得比率变化阶段和erpm变化基本同时产生包括根据用于比率变化阶段的比率变化速率来设置用于erpm变化的初始erpm变化速率。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括:在比率变化阶段中根据比率变化速率的变化来调节初始erpm变化速率。
12.根据权利要求11所述的方法，其中:在比率变化阶段中根据比率变化速率的变化来调节初始erpm变化速率包括将初始erpm变化速率调节至比比率变化速率的变化更小或更大的程度。
13.一种工作车辆，包括: 发动机； 传动装置，该传动装置与发动机连接；以及 控制器，该控制器设置成控制发动机的erpm变化和传动装置的齿轮变化，以便保持工作车辆的合适地面速度，齿轮变化包括齿轮准备阶段和比率变化阶段， 其中，控制器还设置成控制齿轮变化或erpm变化中的至少一个的正时参数，以使得比率变化阶段和erpm变化基本同时产生。
14.根据权利要求13所述的工作车辆，其中:正时参数包括用于erpm变化的开始时间或用于erpm变化的erpm变化速率中的至少一个。
15.根据权利要求13所述的工作车辆，其中:控制器设置成确定齿轮变化在齿轮准备阶段和比率变化阶段之间转变的时间，并设置成确定用于erpm变化开始的时间延迟。
16.根据权利要求15所述的工作车辆，其中:控制器还设置成根据时间延迟来控制发动机控制信号的传送，以使得erpm变化在齿轮准备阶段和比率变化阶段之间转变时开始。
17.根据权利要求15所述的工作车辆，其中:控制器还设置成根据时间延迟来控制发动机控制信号的传送，以使得erpm变化在用于齿轮变化的预期比率范围内开始。
18.根据权利要求13所述的工作车辆，其中:控制器设置成确定用于比率变化阶段的比率变化速率。
19.根据权利要求18所述的工作车辆，其中:控制器还设置成根据比率变化速率来设置用于erpm变化的初始erpm变化速率。
20.根据权利要求19所述的工作车辆，其中:控制器设置成根据在比率变化阶段中比率变化速率的变化来调节初始erpm变化速率。
【文档编号】B60W30/19GK104271421SQ201380016397
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年1月23日 优先权日:2012年2月16日
【发明者】侯岩明, G·H·布尔格里恩 申请人:凯斯纽荷兰(中国)管理有限公司