作业车辆、动力机械的控制装置及控制方法与流程

专利2022-05-09  156



1.本发明涉及作业车辆、动力机械的控制装置及控制方法。
2.本申请针对2018年11月19日在日本申请的特愿2018

216736号而主张优先权,并将其内容援引于此。


背景技术:

3.已知有搭载无级变速器的轮式装载机等作业车辆。作为无级变速器的例子,可举出hst(hydraulic static transmission)以及hmt(hydraulic mechanical transmission)。在专利文献1中公开了如下技术,在搭载无级变速器的作业车辆制动时,通过连接于pto(power take off)的液压泵的旋转来获得制动力,由此防止发动机的转速过剩。
4.在先技术文献
5.专利文献
6.专利文献1:日本特开2015

096401号公报


技术实现要素:

7.发明所要解决的课题
8.根据引用文献1所公开的技术,控制装置利用电动马达高精度地控制制动力,另一方面,利用连接至发动机的液压泵的驱动来吸收再生能量,以使发动机旋转不会因对发动机的再生而增加,并且不会过度旋转。然而,在引用文献1所公开的技术中,为了适当地进行制动,需要具备能够适当地控制转矩的电动马达、用于驱动电动马达的逆变器等电气硬件。因此,在动力系统由液压组件构成的情况下,难以高精度地控制作业车辆的制动。
9.本发明的目的在于,提供无论有无电气硬件均能够高精度地控制制动力的作业车辆、动力机械的控制装置以及控制方法。
10.用于解决课题的手段
11.根据本发明的第一方式,一种动力机械的控制装置,所述动力机械具备:驱动源;液压泵,其由所述驱动源的驱动力驱动;动力取出装置,其将所述驱动源的驱动力的一部分传递给所述液压泵;动力传递装置,其包括静液压式无级变速器,输入轴与所述动力取出装置连接,输出轴与负载连接,并将输入到所述输入轴的驱动力传递给所述输出轴;以及操作装置,其用于指示所述驱动源的驱动力的大小,其中,所述动力机械的控制装置具备:目标回路压力确定部,其确定所述静液压式无级变速器的目标压力即目标回路压力;计测值取得部,其取得所述静液压式无级变速器的压力的计测值即实际回路压力;制动转矩决定部,其基于所述目标回路压力和所述实际回路压力,决定使所述液压泵消耗的转矩即制动转矩;以及泵控制部,其基于所述制动转矩对所述液压泵进行控制。
12.发明效果
13.根据上述方式中的至少一个方式,无论动力装置是否具备电气硬件,控制装置均
能够高精度地控制动力装置的制动力。
附图说明
14.图1是第一实施方式的作业车辆的侧视图。
15.图2是示出第一实施方式的驾驶室的内部的结构的图。
16.图3是示出第一实施方式的作业车辆的动力系统的示意图。
17.图4是示出第一实施方式的作业车辆的控制装置的结构的概略框图。
18.图5是示出第一实施方式的作业车辆的控制方法的流程图。
具体实施方式
19.<第一实施方式>
20.以下,参照附图对实施方式进行详细说明。
21.图1是第一实施方式的作业车辆的侧视图。
22.第一实施方式的作业车辆100是轮式装载机。作业车辆100具备车身110、工作装置120、前轮部130、后轮部140、驾驶室150。作业车辆100是动力机械的一例。
23.车身110具备前车身111、后车身112、以及转向缸113。前车身111与后车身112以能够绕着沿车身110的上下方向延伸的转向轴转动的方式安装。前轮部130设置于前车身111的下部,后轮部140设置于后车身112的下部。
24.转向缸113是液压缸。转向缸113的基端部安装于后车身112,前端部安装于前车身111。转向缸113在工作油的作用下伸缩,由此规定前车身111与后车身112所成的角度。换句话说,通过转向缸113的伸缩来规定前轮部130的舵角。
25.工作装置120用于土砂等作业对象物的挖掘以及搬运。工作装置120设置于车身110的前部。工作装置120具备动臂121、铲斗122、双臂曲柄123、提升缸124、铲斗缸125。
26.动臂121的基端部经由销安装于前车身111的前部。
27.铲斗122具备用于挖掘作业对象物的斗齿、以及用于搬运所挖掘出的作业对象物的容器。铲斗122的基端部经由销安装于动臂121的前端部。
28.双臂曲柄123将铲斗缸125的动力传递给铲斗122。双臂曲柄123的第一端经由连杆机构安装于铲斗122的底部。双臂曲柄123的第二端经由销安装于铲斗缸125的前端部。
29.提升缸124是液压缸。提升缸124的基端部安装于前车身111的前部。提升缸124的前端部安装于动臂121。提升缸124在工作油的作用下伸缩,由此动臂121向举起方向或者降下方向驱动。
30.铲斗缸125是液压缸。铲斗缸125的基端部安装于前车身111的前部。铲斗缸125的前端部经由双臂曲柄123安装于铲斗122。铲斗缸125在工作油的作用下伸缩,由此铲斗122向倾转方向或者卸料方向摆动。
31.驾驶室150是用于供操作员搭乘、且进行作业车辆100的操作的空间。驾驶室150设置于后车身112的上部。
32.图2是示出第一实施方式的驾驶室的内部的结构的图。在驾驶室150的内部设置有座椅151、加速踏板152、制动踏板153、转向盘154、前后切换开关155、换挡开关156、动臂杆157、铲斗杆158。
33.加速踏板152为了设定使作业车辆100产生的行驶的驱动力(牵引力)而被操作。铲斗杆158的操作量越大,则目标驱动力(目标牵引力)被设定得越高。
34.制动踏板153为了设定使作业车辆100产生的行驶的制动力而被操作。制动踏板153的操作量越大,则设定越强的制动力。
35.转向盘154为了设定作业车辆100的舵角而被操作。
36.前后切换开关155为了设定作业车辆100的行进方向而被操作。作业车辆的行进方向是前进(f:forward)、后退(r:rear)、以及中立(n:neutral)中的任一方。
37.换挡开关156为了设定动力传递装置的速度范围而被设定。通过换挡开关156的操作而从例如1速、2速、3速、以及4速之中选择一个速度范围。
38.动臂杆157为了设定动臂121的举起操作或者降下操作的移动量而被操作。动臂杆157通过向前方倾倒而采取降下操作,并通过向后方倾倒而采取举起操作。
39.铲斗杆158为了设定铲斗122的卸料操作或者倾转操作的移动量而被操作。铲斗杆158通过向前方倾倒而采取卸料操作,并通过向后方倾倒而采取倾转操作。
40.《动力系统》
41.图3是示出第一实施方式的作业车辆的动力系统的示意图。
42.作业车辆100具备发动机210、pto220(power take off:动力取出装置)、变速器230、前桥240、后桥250、可变容量泵260、固定容量泵270。
43.发动机210是例如柴油发动机。在发动机210设置有燃料喷射装置211以及发动机转速表212。燃料喷射装置211对向发动机210的缸内喷射的燃料量进行调整,由此控制发动机210的驱动力。发动机转速表212计测发动机210的转速。
44.pto220将发动机210的驱动力的一部分传递给可变容量泵260以及固定容量泵270。换句话说,pto220将发动机210的驱动力分配给变速器230、可变容量泵260以及固定容量泵270。
45.变速器230是具备hst231(静液压式无级变速器)的无级变速器。变速器230可以仅通过hst231来进行变速控制,但也可以是通过hst231与行星齿轮机构的组合来进行变速控制的hmt(液压机械式无级变速器)。变速器230将输入至输入轴的驱动力变速而从输出轴输出。变速器230的输入轴与pto220连接,输出轴与前桥240以及后桥250连接。换句话说,变速器230将由pto220分配的发动机210的驱动力传递给前桥240以及后桥250。在变速器230设置有输入轴转速表232以及输出轴转速表233。输入轴转速表232计测变速器230的输入轴的转速。输出轴转速表233计测变速器230的输出轴的转速。在变速器230的hst231设置有hst压力计234。hst压力计234计测hst231的压力。
46.前桥240将变速器230输出的驱动力传递给前轮部130。由此,前轮部130旋转。
47.后桥250将变速器230输出的驱动力传递给后轮部140。由此,后轮部140旋转。
48.前桥240以及后桥250是行驶装置的一例。
49.可变容量泵260由来自发动机210的驱动力驱动。可变容量泵260的排出容量例如通过设置于可变容量泵260内的斜板的倾转角的控制而变更。从可变容量泵260排出的工作油经由控制阀261供给到转向缸113、提升缸124、以及铲斗缸125。另外,从可变容量泵260排出的工作油经由制动阀265以及安全阀266排出。
50.控制阀261对从可变容量泵260排出的工作油的流量进行控制,并将工作油分配给
转向缸113、提升缸124以及铲斗缸125。制动阀265对向安全阀266供给的工作油的流量进行控制。安全阀266在工作油的压力超过了规定的安全压力时释放压力,并排出工作油。
51.在可变容量泵260设置有第一泵压力计262以及泵容量计263。第一泵压力计262计测来自可变容量泵260的工作油的排出压力。泵容量计263基于可变容量泵260的斜板角等来计测可变容量泵260的容量。
52.在提升缸124设置有缸压力计264。缸压力计264计测提升缸124的压力。
53.可变容量泵260是从pto220分配动力的装置的一例。在其他实施方式中,可以是,可变容量泵260由多个泵构成,也可以是,取代可变容量泵260或除此之外,还具备未图示的液压驱动风扇等其他的供给目的地。
54.固定容量泵270由来自发动机210的驱动力驱动。从固定容量泵270排出的工作油供给到变速器230内的未图示的离合器。在固定容量泵270设置有第二泵压力计271。第二泵压力计271计测来自固定容量泵270的工作油的排出压力。固定容量泵270是从pto220分配动力的装置的一例。固定容量泵270可以由多个泵构成,也可以具有未图示的润滑回路等供给目的地。
55.《控制装置》
56.作业车辆100具备用于控制作业车辆100的控制装置300。
57.控制装置300根据驾驶室150内的各操作装置(加速踏板152、制动踏板153、转向盘154、前后切换开关155、换挡开关156、动臂杆157、铲斗杆158)的操作量向燃料喷射装置211、变速器230、可变容量泵260、控制阀261、制动阀265输出控制信号。
58.图4是示出第一实施方式的作业车辆的控制装置的结构的概略框图。控制装置300是具备处理器310、主存储器330、储存器350、接口370的计算机。
59.储存器350是非易失性的有形的存储介质。作为储存器350的例子,可举出hdd(hard disk drive,硬盘驱动器)、ssd(solid state drive,固态驱动器)、磁盘、光磁盘、cd

rom(compact disc read only memory,光盘只读存储器)、dvd

rom(digital versatile disc read only memory,数字多功能光盘只读存储器)、半导体存储器等。储存器350可以是与控制装置300的总线直接连接的内部介质,也可以是经由接口370或者通信线路与控制装置300连接的外部介质。储存器350存储用于控制作业车辆100的程序。
60.程序可以是用于实现使控制装置300发挥的功能的一部分的程序。例如,程序可以是通过与已存储于储存器的其他程序的组合、或者通过与安装于其他装置的其他程序的组合来发挥功能的程序。需要说明的是,在其他实施方式中,计算机也可以除了上述结构之外、或者取代上述结构而具备pld(programmable logic device,可编程逻辑器件)等定制lsi(large scale integrated circuit,大规模集成电路)。作为pld的例子,可举出pal(programmable array logic,可编程阵列逻辑)、gal(generic array logic,通用阵列逻辑)、cpld(complex programmable logic device,复杂可编程逻辑器件)、fpga(field programmable gate array,现场可编程门阵列)。在该情况下,由处理器实现的功能的一部分或者全部也可以通过该集成电路来实现。
61.也可以是,在程序由通信线路分发给控制装置300的情况下,接受到分发的控制装置300将该程序在主存储器330中展开,并执行上述处理。
62.另外,该程序也可以是用于实现前述的功能的一部分的程序。此外,该程序还可以
是通过与已存储于储存器350的其他程序的组合来实现前述的功能的程序、即所谓的差分文件(差分程序)。
63.处理器310通过执行程序而具备操作量取得部311、计测值取得部312、车辆状态计算部313、要求pto转矩决定部314、要求输出转矩决定部315、行驶负载推定部316、目标转速决定部317、加速转矩确定部318、目标发动机转矩决定部319、发动机控制部320、制动控制判断部321、目标hst压力确定部322(目标回路压力确定部)、偏置转矩决定部323、补偿转矩决定部324、辅助转矩决定部325、制动转矩决定部326、制动转矩决定部326、目标速度比决定部327、变速器控制部328、泵控制部329。
64.操作量取得部311分别从加速踏板152、制动踏板153、转向盘154、前后切换开关155、换挡开关156、动臂杆157、铲斗杆158取得操作量。以下,将加速踏板152的操作量称为加速操作量,将制动踏板153的操作量称为制动操作量,将转向盘154的操作量称为转向操作量,将与前后切换开关155的操作位置对应的值称为fnr操作量,将与换挡开关156的操作位置对应的值称为换挡操作量,将动臂杆157的操作量称为动臂操作量,将铲斗杆158的操作量称为铲斗操作量。
65.计测值取得部312从燃料喷射装置211、发动机转速表212、输入轴转速表232、输出轴转速表233、hst压力计234、第一泵压力计262、泵容量计263、缸压力计264、以及第二泵压力计271取得计测值。即,计测值取得部312取得发动机210的燃料喷射量、发动机210的转速、变速器230的输入轴的转速、变速器230的输出轴的转速、hst231的压力、可变容量泵260的泵压、可变容量泵260的容量、提升缸124的压力、以及固定容量泵270的泵压的各个计测值。
66.车辆状态计算部313基于计测值取得部312所取得的计测值,计算发动机210的输出转矩、发动机210的上限转矩、发动机210的角加速度、由pto220向可变容量泵260以及固定容量泵270分配的转矩(pto转矩)、变速器230的输入输出速度比、变速器230的输出轴的角加速度、作业车辆100的行驶速度。发动机210的输出转矩是指基于燃料喷射量所计算的发动机210实际发挥的转矩。发动机210的上限转矩是指发动机210能够发挥的最大的转矩。
67.要求pto转矩决定部314基于操作量取得部311所取得的转向操作量、动臂操作量和铲斗操作量、以及计测值取得部312所取得的可变容量泵260的泵压、可变容量泵260的容量和固定容量泵270的泵压的计测值,决定从pto220向可变容量泵260以及固定容量泵270分配的转矩的要求值(要求pto转矩)。例如,要求pto转矩决定部314基于规定操作量与要求流量的关系的pto变换函数,根据转向操作量求出可变容量泵260的要求流量。再例如,要求pto转矩决定部314基于pto变换函数,根据动臂操作量以及铲斗操作量求出可变容量泵260的要求流量。并且,要求pto转矩决定部314基于可变容量泵260的泵压、可变容量泵260的容量、以及固定容量泵270的泵压的计测值和所确定的可变容量泵260的要求流量,决定要求pto转矩。
68.要求输出转矩决定部315基于操作量取得部311所取得的加速操作量、制动操作量、换挡操作量和fnr操作量、以及车辆状态计算部313所计算出的行驶速度,决定变速器230的输出轴的转矩的要求值(要求输出转矩)。例如,要求输出转矩决定部315基于规定行驶速度与要求输出转矩的关系的行驶变换函数,根据车辆状态计算部313所计算出的行驶速度求出要求输出转矩。此时,要求输出转矩决定部315基于加速操作量、制动操作量、换挡
操作量、以及fnr操作量来决定行驶变换函数的特性。
69.具体地说,要求输出转矩决定部315确定与多个速度范围对应的多个行驶变换函数中的、与由换挡操作量确定的速度范围对应的行驶变换函数。要求输出转矩决定部315在存在加速操作的情况下,对基于加速操作量的倍率所确定的行驶变换函数进行变形。要求输出转矩决定部315在存在制动操作的情况下,对基于制动操作量的倍率所确定的行驶变换函数进行变形。要求输出转矩决定部315基于fnr操作量决定要求输出转矩的符号。需要说明的是,在要求输出转矩与行驶速度的符号不一致的情况(要求输出转矩与行驶速度的积的符号为负的情况)下,通过变速器230发挥制动侧的转矩。
70.根据行驶变换函数,在行驶速度超过规定速度时,要求输出转矩成为制动侧的值。因此,要求输出转矩决定部315在车辆状态计算部313所计算出的行驶速度超过通过换挡操作量、加速操作量和制动操作量所确定的速度范围的上限的情况下,使要求输出转矩成为制动侧的值(与行驶速度相反的符号)。
71.行驶负载推定部316基于车辆状态计算部313所计算出的发动机210的输出转矩t
eng
、发动机210的角加速度α
eng
、pto转矩t
pto
、变速器230的输入输出速度比i、变速器230的输出轴的角加速度α
out
,推定行驶所涉及的行驶负载转矩t
load

72.行驶负载转矩t
load
能够基于以下的式(1)来计算。
73.[式1]
[0074][0075]
i
eng
是发动机210的惯性力矩。i
v
是作业车辆100的惯性力矩。η
t
是变速器230的转矩效率。n是从变速器230的输出轴到前轮部130以及后轮部140之间的车桥减速比。惯性力矩i
eng
、惯性力矩iv、转矩效率η
t
、以及车桥减速比n为常数。
[0076]
需要说明的是,式(1)能够根据表示发动机210的输出转矩t
eng
与变速器230的输出转矩t
out
的关系的式(2)和表示变速器230的输出转矩t
out
与作业车辆100的加速度α
out
的关系的式(3)而导出。需要说明的是,在其他实施方式中,行驶负载转矩t
load
也可以基于式(1)以外的公式来计算。例如,也可以是,取代式(2)而使用表示hst231所计测出的hst231的压力、hst231的可变容量泵的容量指令或者设置于该可变容量泵的泵容量计所计测出的泵容量和输出转矩t
out
的关系的公式,来导出确定行驶负载转矩t
load
的公式。另外,在其他实施方式中,在变速器230具备电动马达的情况下,也可以使用根据电动马达的转矩指令、电压/电流所推定出的电动马达输出转矩,来导出确定行驶负载转矩t
load
的公式。
[0077]
[式2]
[0078][0079]
[式3]
[0080][0081]
目标转速决定部317基于根据要求输出转矩和行驶速度所计算的要求行驶能量与根据要求pto转矩和发动机210的转速的计测值所计算的要求pto输出之和即要求发动机输
出,来决定用于控制发动机210的目标发动机转速。目标转速决定部317基于通过预先设计等所确定的、规定要求发动机输出与发动机转速的关系的转速变换函数,来决定目标发动机转速。转速变换函数也可以是如下设计,例如,在能够发挥要求发动机输出且不阻碍发动机加速度的范围内,尽可能地将发动机210的旋转抑制为低旋转侧。
[0082]
另外,目标转速决定部317决定用于实现由要求pto转矩决定部314所计算出的可变容量泵260的要求流量所需的发动机的转速(pto必要转速)。目标转速决定部317基于通过预先设计等所确定的、规定可变容量泵260的要求流量与发动机转速的关系的转速变换函数,来决定pto必要转速。目标转速决定部317在目标发动机转速低于pto必要转速的情况下,将目标发动机转速决定为pto必要转速。
[0083]
加速转矩确定部318基于计测值取得部312所取得的发动机210的转速的计测值和目标转速决定部320所决定的目标发动机转速,计算用于使发动机210以目标发动机转速旋转所需的目标加速转矩。即,加速转矩确定部318根据发动机210的转速的计测值与目标发动机转速之差的转速来决定目标发动机加速度,并将目标发动机加速度乘以发动机210的惯性力矩,由此计算目标加速转矩。
[0084]
目标发动机转矩决定部319基于车辆状态计算部313所计算出的pto转矩、发动机210的上限转矩和变速器230的输入输出速度比、以及要求输出转矩决定部315所决定的要求输出转矩和发动机210的转速的计测值,决定发动机210应输出的转矩即目标发动机转矩。目标发动机转矩决定部319将要求输出转矩乘以变速器230的输入输出速度比,从而计算用于得到要求输出转矩所需的发动机210的转矩即要求输入转矩。目标发动机转矩决定部319将pto转矩与要求输入转矩之和、以及发动机转矩的最大值中的较小一方决定为目标发动机转矩。
[0085]
发动机控制部320向燃料喷射装置211输出发动机转矩指令。具体地说,发动机控制部320输出表示目标发动机转矩决定部319所决定的目标发动机转矩的发动机转矩指令。发动机控制部320是驱动源控制部的一例。
[0086]
制动控制判断部321判断是否进行通过可变容量泵260的驱动以得到制动力的pto制动控制。具体地说,制动控制判断部321在要求输出转矩决定部315所决定的要求输出转矩为制动侧的值的情况下,判断为进行pto制动控制。
[0087]
在其他实施方式中,也可以是,制动控制判断部321在要求输出转矩的符号为制动侧、且绝对值超过了某个阈值的情况下,判断为进行pto制动控制。
[0088]
目标hst压力确定部322将与要求输出转矩决定部315所决定的要求输出转矩对应的hst231的压力决定为hst231的控制目标即目标hst压力(目标回路压力)。变速器230的输出转矩与hst231的压力的关系根据通过变速器230的设计所确定的输出轴与hst马达之间的齿轮比的关系、以及此时的hst马达的容量来决定。
[0089]
偏置转矩决定部323将要求输入转矩乘以规定的系数来决定用于pto制动控制的偏置转矩。要求输入转矩通过将由要求输出转矩决定部315决定的要求输出转矩乘以变速器230的输入输出速度比来计算。需要说明的是,偏置转矩决定部323也可以使用目标发动机转矩决定部319所计算出的要求输入转矩来决定偏置转矩。用于决定偏置转矩的系数是比

1大且0以下的值。pto制动控制在要求输出转矩为负的值的情况下被执行,因此偏置转矩成为正的值。该偏置转矩是对根据经验或者实验预想需要的pto制动转矩进行概算而得
的前馈校正项。
[0090]
补偿转矩决定部324通过基于计测值取得部312所取得的hst231的压力的计测值即实际hst压力(实际回路压力)与目标hst压力确定部所确定的目标hst压力之差的pi(proportional integral:比例积分)控制,来决定用于pto制动控制的补偿转矩。需要说明的是,其他实施方式的补偿转矩决定部324也可以通过基于实际hst压力和目标hst压力的其他反馈控制来决定补偿转矩。该补偿转矩是用于按照目标高精度地控制制动力的反馈校正项。
[0091]
辅助转矩决定部325基于计测值取得部312所取得的发动机210的转速的计测值,决定用于辅助发动机210的旋转加速的辅助转矩。例如,辅助转矩决定部325通过基于发动机的目标转速和辅助保障转速之中较小的一方与发动机210的转速的计测值之差的p控制,决定用于在发动机210的转速低于辅助保障转速时辅助发动机210的旋转加速的低旋转辅助转矩。辅助保障转速出于确保行驶、工作装置的能量的目的而被设定,以使得发动机转速不会降低至一定旋转以下。
[0092]
另外,辅助转矩决定部325通过基于要求pto转矩决定部314所计算出的用于实现可变容量泵260的要求流量所需的发动机的转速、与发动机210的转速的计测值之差的p控制,决定用于在工作装置120的驱动需要工作油时辅助发动机210的旋转加速的工作装置辅助转矩。辅助转矩决定部325所决定的辅助转矩是0以上的值。该辅助转矩是用于在需要迅速提高发动机旋转的情况下辅助发动机旋转加速的校正项。
[0093]
制动转矩决定部326基于偏置转矩、补偿转矩以及辅助转矩,决定在pto制动控制中使可变容量泵260消耗的制动转矩。具体地说,制动转矩决定部326将偏置转矩与补偿转矩相加并减去辅助转矩,由此决定制动转矩。
[0094]
目标速度比决定部327基于变速器230的输入轴的转速的计测值、变速器230的输出轴的转速的计测值、行驶负载推定部316所推定出的行驶负载转矩、要求输出转矩决定部315所决定的目标输出转矩、以及加速转矩确定部318所确定的目标发动机加速度,决定变速器230的目标输入输出速度比。具体地说,目标速度比决定部327基于变速器230的输出轴的转速、行驶负载转矩、以及目标输出转矩,推定经过规定的控制周期的时间后的变速器230的输出轴的转速,并将其设定为输出轴的目标转速。目标速度比决定部327基于变速器230的输入轴的转速以及目标发动机加速度,推定经过规定的控制周期的时间后的变速器230的输入轴的转速,并将其设定为输入轴的目标转速。目标速度比决定部327将输出轴的目标转速除以输入轴的目标转速,由此决定目标输入输出速度比。
[0095]
变速器控制部328为了实现目标速度比决定部327所决定的目标输入输出速度比,输出变速器230的控制指令。变速器控制部328输出例如变速器230所具备的hst231的容量指令。
[0096]
泵控制部329为了实现作为要求pto转矩决定部314所决定的要求pto转矩与制动转矩决定部326所决定的制动转矩之和的吸收转矩,输出可变容量泵260的控制指令。另外,泵控制部329在进行pto制动控制的情况下,为了实现制动转矩,输出制动阀265的控制指令。
[0097]
《作业车辆的控制方法》
[0098]
图5是示出第一实施方式的作业车辆的控制方法的流程图。
[0099]
首先,操作量取得部311分别从加速踏板152、制动踏板153、转向盘154、前后切换开关155、换挡开关156、动臂杆157、铲斗杆158取得操作量(步骤s1)。另外,计测值取得部312从燃料喷射装置211、发动机转速表212、输入轴转速表232、输出轴转速表233、hst压力计234、第一泵压力计262、泵容量计263、缸压力计264、以及第二泵压力计271取得计测值(步骤s2)。
[0100]
接下来,车辆状态计算部313基于在步骤s2中取得的计测值,计算发动机210的输出转矩、发动机210的上限转矩、发动机210的角加速度、pto转矩、变速器230的输入输出速度比、变速器230的输出轴的角加速度、作业车辆100的行驶速度(步骤s3)。
[0101]
要求pto转矩决定部314基于在步骤s1中取得的转向操作量、动臂操作量和铲斗操作量、以及在步骤s2中取得的可变容量泵260的泵压和容量、及固定容量泵270的泵压的计测值,决定要求pto转矩(步骤s4)。要求输出转矩决定部315基于在步骤s1取得的与行驶相关的操作量、以及在步骤s3中计算出的行驶速度,决定要求输出转矩(步骤s5)。行驶负载推定部316基于在步骤s3中计算出的车辆状态的值,推定行驶负载转矩(步骤s6)。
[0102]
目标转速决定部317基于根据要求输出转矩和行驶速度所计算的要求行驶能量、以及根据要求pto转矩和发动机210的转速的计测值所计算的要求pto输出之和即要求发动机输出,决定目标发动机转速(步骤s7)。加速转矩确定部318基于发动机210的转速的计测值以及在步骤s7中决定的目标发动机转速来计算目标加速转矩(步骤s8)。目标发动机转矩决定部319基于要求输出转矩、在步骤s3中计算出的pto转矩、发动机的上限转矩和变速器230的输入输出速度比、以及在步骤s2中取得的发动机210的转速的计测值,决定目标发动机转矩(步骤s9)。发动机控制部320输出表示在步骤s9中决定的目标发动机转矩的发动机转矩指令(步骤s10)。
[0103]
接下来,制动控制判断部321判断在步骤s5中决定的要求输出转矩是否为制动侧的值(步骤s11)。在要求输出转矩为驱动侧的值的情况(步骤s11:否)下,制动控制判断部321判断为无需pto制动控制。
[0104]
在要求输出转矩为制动侧的值的情况(步骤s11:是)下,制动控制判断部321判断为需要pto制动控制。在要求输出转矩为制动侧的值的情况(步骤s11:是)下,目标hst压力确定部322基于在步骤s5中决定的要求输出转矩,决定hst231的控制目标即目标hst压力(步骤s12)。偏置转矩决定部323通过将要求输入转矩乘以规定的系数来决定偏置转矩(步骤s13)。
[0105]
补偿转矩决定部324通过基于计测值取得部312所取得的hst231的压力的计测值即实际hst压力、与目标hst压力确定部所确定的目标hst压力之差的pi控制来决定补偿转矩(步骤s14)。在实际hst压力比目标hst压力小的情况下,补偿转矩成为正的值。在实际hst压力比目标hst压力大的情况下,补偿转矩成为负的值。
[0106]
辅助转矩决定部325通过基于发动机的目标转速和辅助保障转速之中较小的一方与发动机210的转速的计测值之差的p控制,决定低旋转辅助转矩(步骤s15)。另外,辅助转矩决定部325通过基于为了快速实现操作员所要求的工作装置速度所需的发动机的转速与发动机210的转速的计测值之差的p控制,决定工作装置辅助转矩(步骤s16)。
[0107]
制动转矩决定部326从将偏置转矩与补偿转矩相加而得的转矩值减去低旋转辅助转矩以及工作装置辅助转矩,由此决定制动转矩(步骤s17)。
[0108]
目标速度比决定部327基于变速器230的输入轴的转速的计测值、变速器230的输出轴的转速的计测值、负载转矩、目标输出转矩、以及目标发动机加速度来决定目标输入输出速度比(步骤s18)。变速器控制部328输出用于实现目标输入输出速度比的变速器230的控制指令(步骤s19)。
[0109]
泵控制部329确定用于实现成为在步骤s4中决定的要求pto转矩与在步骤s17中决定的制动转矩之和的吸收转矩所需的可变容量泵260的容量,并向可变容量泵260输出指示该容量的控制指令(步骤s20)。
[0110]
另外,泵控制部329基于步骤s11的判断结果,判断是否进行pto制动控制(步骤s21)。在步骤s11中,制动控制判断部321在要求输出转矩为制动侧的值的情况下判断为进行pto制动控制。
[0111]
在进行pto制动控制的情况(步骤s21:是)下,泵控制部329向制动阀265输出指示与制动转矩相应的开度的控制指令(步骤s22)。由此,在作业车辆100制动时从安全阀266排出工作油。因此,从pto220向可变容量泵260分配的转矩中的、未用于工作装置120的控制以及转向的控制的转矩被作为热量消耗。
[0112]
控制装置300每隔规定的控制周期执行上述的控制处理。
[0113]
《作用/效果》
[0114]
这样,根据第一实施方式的控制装置300,基于hst231的目标hst压力以及实际hst压力来决定使可变容量泵260消耗的转矩即制动转矩,并基于该制动转矩来控制可变容量泵260。由此,控制装置300通过hst压力来反馈变速器230的输出轴的转矩,从而即使作业车辆100的动力系统不具备电气硬件,也能够高精度地控制作业车辆100的制动力。
[0115]
另外,根据第一实施方式的控制装置300,基于操作装置的操作量和作业车辆100的行驶速度来确定要求输出转矩,并基于该要求输出转矩来决定目标hst压力。由此,控制装置300能够使作业车辆100发挥对应于操作员的操作量的制动力。
[0116]
另外,根据第一实施方式的控制装置300,基于将要求输出转矩乘以速度比及规定的系数而得到的偏置转矩、与通过基于目标hst压力与实际hst压力之差的反馈控制而得到的补偿转矩的和,决定制动转矩。控制装置300能够通过偏置转矩而提高刚开始制动后的制动的追随性、或者能够同时实现制动力高的响答性和稳定性,并且能够通过补偿转矩而提高最终的制动力的精度。此外,第一实施方式的控制装置300基于驱动源的转速来决定辅助转矩,并从偏置转矩与补偿转矩的和减去辅助转矩来决定制动转矩。由此,控制装置300还能够将制动力的一部分用于发动机210的旋转加速的辅助。
[0117]
需要说明的是,在其他实施方式中,控制装置300也可以在不使用偏置转矩以及辅助转矩中的至少一方的情况下来决定制动转矩。
[0118]
以上,参照附图对一实施方式进行了详细说明,但具体的结构并不被上述方式限定,而能够进行各种设计变更等。
[0119]
另外,第一实施方式的作业车辆100是轮式装载机,但并不局限于此。例如其他实施方式的作业车辆100也可以是推土机以及拖拉机等其他作业车辆100。另外,在其他实施方式中,控制装置300还可以应用于作业车辆以外的动力机械。
[0120]
工业实用性
[0121]
根据上述方式中的至少一个方式,无论动力装置是否具备电气硬件,控制装置均
能够高精度地控制动力装置的制动力。
[0122]
附图标记说明:
[0123]
100

作业车辆;110

车身;111

前车身;112

后车身;113

转向缸;120

工作装置;121

动臂;122

铲斗;123

双臂曲柄;124

提升缸;125

铲斗缸;130

前轮部;150

驾驶室;151

座椅;152

加速踏板;153

制动踏板;154

转向盘;155

前后切换开关;156

换挡开关;157

动臂杆;158

铲斗杆;140

后轮部;210

发动机;211

燃料喷射装置;212

发动机转速表;220

pto;230

变速器;231

hst;233

输出轴转速表;234

hst压力计;240

前桥;250

后桥;260

可变容量泵;261

控制阀;262

第一泵压力计;263

泵容量计;265

制动阀;266

安全阀;270

固定容量泵;271

第二泵压力计;300

控制装置;310

处理器;330

主存储器;350

储存器;370

接口;311

操作量取得部;312

计测值取得部;313

车辆状态计算部;314

要求pto转矩决定部;315

要求输出转矩决定部;316

行驶负载推定部;317

目标转速决定部;318

加速转矩确定部;319

目标发动机转矩决定部;320

发动机控制部;321

制动控制判断部;322

目标hst压力确定部;323

偏置转矩决定部;324

补偿转矩决定部;325

辅助转矩决定部;326

制动转矩决定部;327

目标速度比决定部;328

变速器控制部;329

泵控制部。

技术特征:
1.一种动力机械的控制装置,所述动力机械具备:驱动源;液压泵,其由所述驱动源的驱动力驱动;动力取出装置,其将所述驱动源的驱动力的一部分传递给所述液压泵;动力传递装置,其包括静液压式无级变速器,输入轴与所述动力取出装置连接,输出轴与负载连接,并将输入到所述输入轴的驱动力传递给所述输出轴;以及操作装置,其用于指示所述驱动源的驱动力的大小,其中,所述动力机械的控制装置具备:目标回路压力确定部,其确定所述静液压式无级变速器的目标压力即目标回路压力;计测值取得部,其取得所述静液压式无级变速器的压力的计测值即实际回路压力;制动转矩决定部,其基于所述目标回路压力和所述实际回路压力,决定使所述液压泵消耗的转矩即制动转矩;以及泵控制部,其基于所述制动转矩对所述液压泵进行控制。2.根据权利要求1所述的动力机械的控制装置,其中,所述动力机械的控制装置具备要求输出转矩决定部,该要求输出转矩决定部基于所述操作装置的操作量和所述输出轴的转速,决定所述动力传递装置的要求输出转矩,所述目标回路压力确定部基于所述要求输出转矩,确定所述目标回路压力。3.根据权利要求2所述的动力机械的控制装置,其中,所述动力机械的控制装置具备:偏置转矩决定部,其决定将所述动力传递装置的要求输出转矩乘以规定的系数而得的偏置转矩;以及补偿转矩决定部,其通过基于所述目标回路压力与所述实际回路压力之差的反馈控制来决定补偿转矩,所述制动转矩决定部基于所述偏置转矩与所述补偿转矩的和来决定所述制动转矩。4.根据权利要求3所述的动力机械的控制装置,其中,所述动力机械的控制装置具备辅助转矩决定部,该辅助转矩决定部基于所述驱动源的转速,决定用于辅助所述驱动源的旋转加速的辅助转矩,所述制动转矩决定部通过从所述偏置转矩与所述补偿转矩的和减去所述辅助转矩来决定所述制动转矩。5.一种作业车辆,其具备:驱动源;行驶装置,其由所述驱动源的驱动力驱动;液压泵,其由所述驱动源的驱动力驱动;动力取出装置,其将所述驱动源的驱动力的一部分传递给所述液压泵;动力传递装置,其包括静液压式无级变速器,输入轴与所述动力取出装置连接,输出轴与所述行驶装置连接,并将输入到所述输入轴的驱动力传递给所述输出轴;操作装置,其用于指示所述驱动源的驱动力的大小;以及权利要求1至4中任一项所述的控制装置。
6.一种动力机械的控制方法,所述动力机械具备:驱动源;行驶装置,其由所述驱动源的驱动力驱动;液压泵,其由所述驱动源的驱动力驱动;动力取出装置,其将所述驱动源的驱动力的一部分传递给所述液压泵;动力传递装置,其包括静液压式无级变速器,输入轴与所述动力取出装置连接,输出轴与所述行驶装置连接,并将输入到所述输入轴的驱动力传递给所述输出轴;以及操作装置,其用于指示所述驱动源的驱动力的大小,其中,所述动力机械的控制方法包括如下步骤:确定所述静液压式无级变速器的目标压力即目标回路压力;取得所述静液压式无级变速器的压力的计测值即实际回路压力;基于所述目标回路压力和所述实际回路压力,决定使所述液压泵消耗的转矩即制动转矩;以及基于所述制动转矩对所述液压泵进行控制。
技术总结
目标HST压力确定部确定HST的目标压力即目标HST压力。计测值取得部取得HST的压力的计测值即实际HST压力。制动转矩决定部基于目标HST压力和实际HST压力,决定使液压泵消耗的转矩即制动转矩。泵控制部基于制动转矩对液压泵进行控制。进行控制。进行控制。


技术研发人员:山田贤一 宫崎彰吾 竹野阳 山胁翔太
受保护的技术使用者:株式会社小松制作所
技术研发日:2019.11.07
技术公布日:2021/6/29

转载请注明原文地址:https://doc.8miu.com/read-34.html

最新回复(0)