用于机器负载检测的系统和方法

用于机器负载检测的系统和方法
【专利摘要】一种变速器(208)包括变速器输出速度(TOS)传感器，其提供指示变速器的输出速度的信号。控制器(232)估计变速器(208)的实际扭矩输出，并基于变速器输出速度传感器(238)提供的信号实时地确定第一TOS加速度并基于实际扭矩估计确定第二TOS加速度。将所述第一加速度和第二加速度(516和518)进行比较，并且当偏离超过阈值时致动扭矩瞬变触发器。
【专利说明】用于机器负载检测的系统和方法

【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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】

[0005]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。
[0006]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 T0S,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。
[0007]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。

【专利附图】

【附图说明】
[0008]图1是根据本公开的机器的示意图；
[0009]图2是根据本公开的用于机器的动力总成的示意图；
[0010]图3是根据本公开的动力总成的方块图；
[0011]图4是根据本公开的图形表示；
[0012]图5是根据本公开的控制器的方块图；
[0013]图6是根据本公开的方法的流程图。

【具体实施方式】
[0014]本公开涉及变速器控制，以及更具体地，涉及一种检测器，其用于检测穿过所述变速器的扭矩的瞬态变化。所公开的方法和系统不仅适用于所公开的实施例中描述的CVT变速器，也适用于以扭矩控制方式运行的其他任何类型的变速器。在下面的说明书中，讨论了CVT，但是应该理解，任何类型的以扭矩控制方式运行的变速器都是可预期的。
[0015]图1示出了轮式装载机的轮廓，其作为车辆或机器100的一个例子。图2是车辆100的动力总成200的示意图。参考这些附图，车辆100包括发动机框架部分102，该发动机框架部分通过铰接式接头106连接到非发动机框架部分104。发动机框架部分102和非发动机框架部分104中的每一个包括各自的轴202，其连接到地面接合元件，在这种情况下，连接到一组车轮108。该发动机框架部分102包括发动机110，其具有输出轴204，该输出轴204通过连接轴210和耦合器209连接到变速器208。变速器208的输出轴212被连接到分离器214，该分离器为两个驱动轴216提供动力，每个驱动轴216用于每个轴202。该变速器208被配置为选择性地将在连接轴210处从发动机110提供的发动机转速和扭矩转换成在输出轴212处的可变速度和扭矩，然后该可变速度和扭矩可应用于驱动地面接合元件或车轮108。该变速器208可以包括连接到齿轮组的变换器，如稍后相对于图3讨论的。每个驱动轴216将动力经由各自的差速器218传输到所述车轮118，使得在发动机输出轴204处提供的旋转动力被有效地传输到车轮108。尽管示出了两个传动轴202，根据车辆的类型，单根轴或两个以上的轴都可以使用。此外，尽管示出了车轮，其它类型的地面接合元件，例如履带，都可以使用。
[0016]车辆100还包括操作者驾驶室130，该操作者驾驶室130容纳各种机器控制装置。如图2所示，这种装置包括具有加速器踏板传感器(APS) 222的加速器踏板220，和具有杆编码器226的档位选择器杆224。APS 222和杆编码器226可被配置成提供指示所述车辆100的所需地面速度的信号，所述车辆100在使用期间由操作者命令。
[0017]现在返回图1，所示的实施例的车辆100包括工作工具，在这种情况下是挖斗122，其连接在一对提升臂114的端部，所述一对提升臂在铰链116处可枢转地连接到车辆100的非发动机框架部分104。如图2所示，发动机110具有接口 228，其通过发动机调节器232连接到通信通道230。该发动机调节器232运行以通过经由通信通道230接收信息和发送命令到各种发动机部件来监视和控制各种发动机系统的功能，例如监视来自各种发动机传感器的传感器读数，控制发动机转速和负载输出等。如图所示，发动机调节器232，或连接到所述调节器232的另一个控制器还连接到可以控制发动机的运行的各种车辆部件。
[0018]在图示的实施例中，调节器232是电子控制器，其包括处理器，该处理器与其它电子部件可操作地相关联，例如数据存储装置和各种通信通道。在图2的图示中，节气门通信通道234和档位选择编码器通信通道236被连接到调节器232且配置为向调节器232提供指示操作者指令的信息，例如所需的发动机转速或负载，所需的机器前向或反向行进方向，机器变速器的“空档”或“停车档”设置等。应该意识到，在调节器232与各种发动机和/或车辆系统之间的附加的或替代的连接也可以存在，但为简单起见并未示出。
[0019]该调节器232还被配置成接收指示动力总成200的剩余部分的运行的信息。以这种方式，调节器232经由发动机转速通信通道240连接到发动机输出轴速度传感器238，经由地面速度通信通道248连接到车辆地面速度传感器246，以及连接到其他传感器，为了简化而所述其他传感器未示出。
[0020]动力总成200还包括变速器控制器250，其被配置为控制变速器208的运行。因此，变速器控制器250经由变速器通信通道254被连接到变速器208的接口 252。该接口252可包括多个结构，其可以响应于来自变速器控制器250的命令而选择性地接合和脱离变速器的各个齿轮组208，以及向变速器控制器250提供信息，该信息指示变速器208的当前齿轮啮合状态以及其他信息，诸如通过变速器208传输到车轮108的动力、输出轴212的速度、连接轴210的速度等。在运行期间，变速器控制器250可以基于预定的连接轴210的速度阈值向变速器208指令换挡，以用于升档和降档改变。这样的换档可以包括提供到变换器的命令信号，用于调节输入和输出齿轮的相对速度，在回转怠速状态下运行，其中没有发动机旋转通过变速器传递，和其它运行条件。在一些条件下，变换器可以被命令以处于一个位置，在该位置处输出轴的扭矩被保持，同时发动机轴基本从变速器的输出轴脱开。例如，在轮式装载机已经将自身充分推动到骨料堆上并且操作者希望在挖斗装载时保持该位置的情况下，可以命令这种类型的扭矩“保持”位置。如可以理解的是，需要这种情况下的保持扭矩以防止机器滚动远离骨料堆。
[0021]变速器208和其中的多个构件之间的连接的简化示意图被示于图3中。如图所示，发动机110 (其在所示实施例中用作系统原动机)被连接到主液压泵303并驱动该主液压泵303。所述主液压泵303可用于运行机器的多个部件和系统，例如致动器、作业工具等。在示出的实施例中，动力总成使用来自主液压泵303的液压动力来运行机器的推进系统的各种功能。因此，来自主液压泵303的液压动力提供到变换器305，该变换器被包括在变速器208 (也见图2)。来自变换器305和来自发动机110的机械动力被提供给一组变速器齿轮307。发动机110也机械地以已知的方式驱动变换器305的部件。这样，该组变速器齿轮307接收双动力输入，一种来自变换器305而另一种来自发动机110。
[0022]结合变速器运行的变换器的各种实施例可参见美国申请第13/407，280号和第13/407，311号，它们都通过引用全文结合于此。在这种结构的代表性实施例中，所述变换器的输出连接至行星齿轮组的齿圈。发动机的输入连接到另外的行星齿轮装置的行星齿轮。该另外的行星齿轮装置的齿圈连接到第一行星齿轮装置的行星齿轮，而来自两个行星齿轮装置的太阳齿轮和第一行星齿轮装置的行星齿轮的输出被用来以各种传动比运转齿轮。在运行期间，在输出和输入齿轮之间大约为零的相对速度下进行前进和倒退挡位的换挡。为此，变换器用来调节第一行星齿轮组的所述齿圈的速度，使得在机器或车辆静止时输出部件的结合速度可以为零旋转速度，尽管发动机向第二行星齿轮的行星齿轮提供旋转输入。因此，变换器在两个方向上以可变速度运行，同时动力总成工作。这样，变速器设置可以包含向变换器致动器的命令，该变换器致动器在运行期间设定变换器的相对速度和方向。需要注意的是，尽管这里示出和描述了液压变换器，可以使用任何其它类型的变换器，例如基于机械或电的变换器。
[0023]在所示的实施例中，变换器305是静压型变换器，其包括变换器泵309和变换器马达311。在运行过程中，发动机110驱动变换器泵309，其具有可变排量能力并用于使流体循环通过该变换器马达311。该变速器控制器250监视并控制与其相关联的各种系统和组件的运行，发动机控制器232监测和控制发动机运行。为简单起见这两个控制器232和250一起在这一图示中示出。可以设想，虽然图3所示的系统是分流式扭矩系统，可以替代地使用其它类型的系统。例如，所公开的原理也将在简单直接串联静液压(“hystat”)系统中提供益处，其中，发动机驱动泵提供流体以运行马达，所述马达连接到变速器的输入或输出侧上。
[0024]发动机110通过直接输入，例如轴210 (图2)将动力提供给变速器齿轮307和变换器泵309，并将动力供应到主液压泵303。所述主液压泵303经由流体供应管路305向变换器305提供流体。该系统的动力输出由变速器307提供。在运行期间，控制器250接收来自发动机110、变换器305以及变速器307的运行数据。控制器250与发动机控制器232 一起控制发动机110、变速器305以及离合器或其它设备(未示出)的运行，所述发动机110、变速器305以及离合器或其他设备响应于该数据并且根据用户的输入和潜在的与运行目标和/或条件相关的其他信息，接合和脱离一组或多组变速器齿轮307。基于来自操作者的命令信号(其以要求扭矩的形式提供)，并基于作为反馈的通过变速器实际提供的计算扭矩，所有这些部件和系统的控制以协调的方式进行。
[0025]现在回到图2的说明，用于协调控制发动机110和变速器208的信息可以在发动机调节器232和变速器控制器250之间通过数据总线256交换。尽管发动机调节器232和变速器控制器250被示为分离的组件，但可以想到它们可以可选地被集成到单个控制单元或分离成两个以上的控制单元。因此，发动机调节器232和/或变速器控制器250中的任一个可以是单个控制器或可以包括一个以上控制器，它们设置成控制机器的各种功能和/或特征。例如，用于控制机器的整体运行和功能的主控制器可以与马达或发动机控制器协同实现，用于控制发动机110。在该实施例中，术语“控制器”或“调节器”是指包括一个、两个或多个控制器，它们可与机器100相关联的，并且可以在控制机器100的各种功能和运行方面协作(图1)。这些装置的功能，尽管在随后的图中概念上示出为包括各种离散功能以仅用于说明的目的，但可以以硬件和/或软件实现而不用考虑所示的离散功能。因此，尽管相对于随后图中的动力总成系统的各部件描述了控制器的各种接口，这种接口不意在限制被连接的部件的类型和数量，也不意在限制被描述的控制器的数量。
[0026]本发明涉及以在先前提出的设计上提供改进性能和操作者的舒适性的方式来协同控制变速器的系统和方法。在某些运行条件下，特别是当外部负载出现时，如物堆碰撞，无级变速器(CVT)的控制可有利地包括瞬态扭矩事件的快速检测。在一些公开的实施例中，扭矩的瞬态事件是基于变速器输出速度中的加速度或减速度的两次独立测量之间的比较来检测的。在一个实施例中，两次独立测量中的一次是基于来自速度传感器的信号完成的，该传感器设置成直接测量变速器输出速度。对这些信号应用变化率计算或功能提供了变速器加速度或减速度的所述第一次独立测量。变速器输出速度(TOS)的加速度或减速度的第二次独立测量是基于CVT控制系统的扭矩反馈的，其可以包括用于确定机器的加速度或减速度的估计机器惯量。通过比较两个独立的TOS加速度或减速度参数，特别是通过确定和监测两个参数之间的偏差，瞬态扭矩变化可被有效地检测。用于实施这样的扭矩瞬变检测的一个特定实施例在所考虑的参数的说明性图形表示被呈现之后的示意图中示出。
[0027]与TOS变化相关的各种参数的图形表示示于图4中。在此所指示的TOS变化是在轮式装载机的应用中在料堆撞击过程中获得的。在曲线图中的线401指示的时间发生料堆撞击。该曲线图包括三组曲线，它们以时间对准的方式示出，以用于说明。第一曲线图402包括两个曲线，指示变速器208 (图2)的输入和输出速度,指示变速器的输入速度的输入速度曲线404和指示变速器的输出速度的输出速度曲线406，其相对于时间t被绘制在垂直轴403上。如图所示，输入速度可以是输入轴210或发动机轴204的速度，如由速度传感器238测量的。所述输出速度可以由任何适当的参数，例如所述变速器输出轴212的转速，所述机器的地面速度和其它参数来提供。从曲线图中可以看出，在线401所指示的时间处，当料堆撞击开始发生时，输入速度402下跌，这与发动机速度不足一致，并且输出速度开始下降，这与由于挖斗埋入料堆中而机器减速相一致。
[0028]第二曲线图410显示如上所述两个独立的加速度计算的时间轨迹曲线。更具体地说，第一曲线412是从在变速器控制器250 (图2)处接收到的计算扭矩反馈来获得，且表示被估计为存在于变速器的输出轴的加速度或减速度。在此，通过应用估计的机器惯量，已经进行计算以将控制器估计的该扭矩值转换为TOS的变化率，以产生所示的TOS值。可以理解，估计或反馈扭矩计算在料堆撞击开始之后增加，这是因为机器被强制减速。正是该扭矩用于减缓发动机旋转和可能使发动机失速。在料堆撞击开始之后的该扭矩是由机器车轮的摩擦以及料堆提供给机器的阻力提供，这是由于机器车轮将机器挖斗推到料堆上。
[0029]第二曲线414表示TOS的变化率，如在变速器输出速度测量的基础上计算的。从第二曲线图410中可以看出，第二扭矩曲线414指示在机器遇到料堆之后机器或变速器输出速度的急剧的减速，然后随着机器速度稳定悬停在零附近。
[0030]第三曲线图416示出在第一曲线412和第二曲线414之间的的误差或差418，其在所述曲线图中被过滤，例如，使用移动平均值，以用于举例说明。从曲线图中可以看出，第一曲线412和第二曲线414之间的差418悬停在期望范围420，其由两条虚线表示，直到发生所述料堆撞击事件。在料堆撞击之后，所述差418开始增加并超过误差阈值422，它是用虚线表示。然后，误差稳定一段时间，与机器减速的结束基本重合，这是因为它将挖斗推入料堆。
[0031]尽管在图4中所示的曲线图中示出了一个示例性料堆撞击，这里示出的数据可以改变，这取决于各种因素，例如料堆的密度和尺寸、料堆的材料、机器的接地牵弓1、机器的初始速度、机器的重量和其它因素。然而，如在此概括的机器的定性行为和各种参数的分析可以通过实施两个独立加速度确定的比较来持续地检测和处理瞬态扭矩变化。
[0032]在图5的方块图中示出一个示例性应用，其中示出被配置为检测CVT变速器中的扭矩瞬态事件的控制器500。控制器500被设置以接收各种运行参数作为输入，并提供作为输出的瞬态扭矩指示502。该瞬态扭矩指示502可以是模拟或数字类型的信号，该信号可提供给发动机控制器232 (图2)和/或机器中的其它控制器，以给出运行发生变化或者即将发生变化的信号，使得，例如，可以降低发动机转速以避免发动机速度不足，在预期机器停止时变速器齿轮的脱开可以实现，相对于操作者输入的控制灵敏度增加等，其被预期将在料堆撞击之后不久减小变速器扭矩。
[0033]控制器500包括第一过滤功能504，它接收扭矩反馈信号506作为输入。该扭矩反馈信号506可从变速器控制器250内的不同的控制模块提供并实时表示变速器208(图2)的输出处提供的计算的扭矩，其被用作变速器的闭环的扭矩控制方案的一部分。在一个实施例中，在变速器的输出处的扭矩，T，的确定可以基于包含所述然后当前发动机转速和负载、变速器档位设置、变换器设置和其他参数的计算，所述其他参数指示输入到变速器的扭矩以及整体施加到变速器的齿轮减速比。在第一过滤功能504的输出处(这是可选的)，第一扭矩值508被提供。
[0034]控制器500还包括TOS传感器输入510。所述TOS传感器输入510可以从速度传感器获得，该速度传感器被设置以测量与变速器的输出速度相关的参数，并且向控制器232或变速器控制器250提供指不该速度的信号。在一个实施例中，TOS传感器输入510可以从地面速度传感器246(图2)提供，其通过转换功能511，该转换功能对信号进行滤波并调整其值，例如，这考虑了通过各种动力总成部件的齿轮减速比，以实时提供变速器的输出轴的角速度ω、512。
[0035]该第一扭矩值508被提供给功能514，该功能在所示实施例中基于扭矩T和机器的惯量I，根据适当的方程式例如α =Τ/Ι计算第一加速度a。惯量I，可以是恒定值，也可以替代地基于机器重量来计算，该机器的重量基于机器的负载来相应调整。第一加速度516是从功能513提供。类似地，第二加速度518在功能520中被计算为角速度512的导数，其可以以一种简化形式表示为a =d(co)/dt。第一加速度516和第二加速度518之间的差522在求和点524被计算或以其他方式确定。差522可以是正的或负的实数，在穿过变速器的扭矩的突然变化不发生时，其被期望在值的正常范围内。
[0036]在一个实施例中，差522的绝对值被计算并在比较器功能530与阈值TQ_D0T_THR进行比较。可选地，功能520可以是导数计算功能，其计算导数，或换言之，量化差522随时间的变化。在这样的实施例中，所述差的变化率可以与TQ_D0T_THR进行比较，其现在代表变化率的阈值。当差的绝对值，或差的变化率，小于或等于所述阈值TQ_D0T_THR时，进行正常变速器运行。然而，当差的绝对值大于所述阈值TQ_D0T_THR时，瞬态扭矩指示的值在瞬态检测触发器功能532处变化。在一个实施例中，触发器功能532可以提供数字信号，其中O指示不存在瞬态变化而I指示存在瞬态变化。在另一实施例中，触发器功能532的输出可以被配置成一个因子，该因子取决于所述瞬变事件严重程度而缩放，而所述严重程度如由所述差522的大小或变化率所指示的。以这种方式，不存在瞬态时可以提供I的因数，该因数可以取决于瞬态变化的程度以预定的方式增加。此后，如前所述，在存在瞬态条件的同时，可以以增加的灵敏度进行变速器扭矩控制。在一个实施例中，增加的变速器扭矩控制灵敏度包括在该发动机控制器232处调节发动机控制以确保发动机转速保持高于发动机转速阈值。换言之，检测到瞬变可以部分地被用于在发动机控制器内给出可接受的发动机速度不足设定点的变化的信号。
[0037]工业实用件
[0038]本发明可用于提高具有以扭矩控制方式运行的CVT的车辆和机器的运行和关联性。在此公开了通过使用两个独立的扭矩指示有效地检测扭矩瞬变过程的系统和方法。与已知系统相比，其取决于使用操作者输入的瞬态的检测，在所公开的系统中使用两个独立的参数来检测使确定更稳定和更少依赖于机器的控制的任何可变性，随着操作者的不同，会产生该可变性。此外，至于扭矩瞬变可在很多不同情况下影响机器和车辆运行，例如，当轮式装载机遇到料堆或当客车的车轮撞到路缘时，所公开的系统和方法可广泛应用于除了如上所述的那些许多其它类型的机器、车辆和动力总成。
[0039]一种用于检测机器动力总成中的瞬态事件的方法的流程图在图6中示出。该方法包括在602监测第一变速器输出速度(TOS)参数，并且在604计算其导数，该导数指示第一加速度。该第一 TOS加速度可以是从相关的参数，例如，被用于变速器控制的变速器的估计扭矩参数，导出的值。在这种情况下，TOS是变速器输出轴的角速度或轴速度，其可以通过使用传感器直接测量或可以从相关参数，例如机器的地面速度另外导出。第二参数在606处被监测，并在608处来计算第二加速度。该第二参数可以是变速器的扭矩反馈，通过使用机器的惯量，其被用于计算第二加速度参数，它可估计或假定是恒定的。相互独立的所述第一 TOS加速度参数和第二 TOS加速度参数在610进行比较，并在612处做出确定它们之间的偏离是否超过阈值。当偏离低于阈值，在614处进行正常的变速器运行。当且在所述第一扭矩参数和第二扭矩参数的导数之间的偏离超过所述阈值时，瞬态检测触发器在616被致动，且在618处以增加的灵敏度进行变速器控制。
[0040]应当理解的是，上述说明书提供了所公开的系统和技术的实施例。然而，可以设想本公开的其他实施方式可以在细节上不同于前述实施例。所有对本公开或其实施例的参考是意在参考在该处讨论的具体实施例，而不意在对本公开更广泛的范围隐含任何限制。相对于特定特征的所有区别性和不利的语言旨在表示那些特征不是优选的，但并未完全将其排除在本发明的范围之外，除非另有说明。
[0041]本文中引述数值的范围仅仅旨在用作分别指落入该范围的每个单独值的简写方法，除非本文另外指明，并且每个单独值被并入说明书，就像其被单独地在本文中阐述一样。本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序实施，除非本文另外指出或者与上下文明显矛盾。
【权利要求】
1.一种动力总成(200)，该动力总成具有连接到变速器(208)的发动机(110)，该变速器适于驱动地面接合元件，所述动力总成包括: 变速器输出速度(TOS)传感器(246)，其设置成提供指示变速器(208)的输出速度的信号(248)； 控制器(232)，其被配置成基于变速器(208)的所需扭矩输出，至少部分地通过估计变速器(208)的实际扭矩输出并使用该实际扭矩估计作为控制反馈，来控制变速器(208)的运行； 其中所述控制器(232)还被配置成: 基于变速器输出速度传感器(246)所提供的信号实时确定第一 TOS加速度； 基于用作控制反馈的实际扭矩估计确定第二 TOS加速度； 确定所述第一 TOS加速度和第二 TOS加速度之间的偏离；以及 当所述偏离超过阈值时，致动扭矩瞬变触发器，该触发器用于进一步控制变速器(208)的运行。
2.如权利要求1所述的动力总成(200)，其中，所述实际扭矩估计是独立于所述TOS传感器信号。
3.如权利要求1所述的动力总成(200)，其中，所述控制器(232)还被设置成处理动力总成(200)的瞬态扭矩变化，使得当地面接合元件遇到障碍物时，通过增加对操作者输入的控制灵敏度，来避免发动机转速不足。
4.如权利要求1所述的动力总成(200)，其中，所述偏离是通过计算第一TOS加速度和第二 TOS加速度之间的差(418)，并且随后将所述差(418)和所述差(418)的变化率中的至少一个与阈值进行比较来确定的。
5.如权利要求1所述的动力总成(200)，其中，计算所述第一加速度(516)包括实时计算信号的导数。
6.如权利要求1所述的动力总成(200)，其中，计算所述第二加速度(518)包括估计机器(100)的惯量，所述动力总成(200)在所述机器中运行。
7.如权利要求1所述的动力总成(200)，其中，所述变速器(208)是无级变速器，其包括变换器(305)，该变换器响应于来自控制器(232)的控制信号，且其中运行扭矩瞬变触发器的致动以相对于提供所述控制信号给所述变换器(305)增加控制器(232)的控制灵敏度。
8.一种方法，用于检测如前述权利要求中任一项所述的动力总成(200)的扭矩控制变速器(208)中的瞬态扭矩变化，包括: 监测变速器(208)的变速器(208)输出速度(TOS)； 通过计算所测量的TOS的导数确定第一 TOS加速度； 估计变速器(208)的输出扭矩； 通过将所估计的扭矩除以机器(100)的预定惯量确定第二 TOS加速度； 比较第一 TOS加速度和第二 TOS加速度，并且当基于第一 TOS加速度和第二 TOS加速度之间的差(418)的参数超过阈值时，致动扭矩瞬态变化触发器。
9.如权利要求8所述的方法，其中，监测变速器(208)的TOS包括获取和分析速度传感器信号(248),所述TOS传感器(246)设置在变速器(208)的输出轴(204)处并被配置为提供指示TOS的信号，且其中基于第一 TOS加速度和第二 TOS加速度之间的差(418)的所述参数是差(418)的导数和滤波误差信号中的一个，所述滤波误差信号通过从所述差(418)中减去所述差(418)的时滞值而确定。
10.如权利要求8所述的方法，其中，变速器(208)的估计输出扭矩独立于所述T0S，并且其中所述机器(100)的预定惯量基于已知的机器惯量和进一步基于机器的负载估计来确定。
【文档编号】B60K17/04GK104334389SQ201380028810
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年5月23日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】B·利斯特, C·罗德斯, M·拜尔, M·巴恩格罗佛 申请人:卡特彼勒公司