一種多段液壓機械無級變速器換段控制系統(tǒng)及其換段方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及拖拉機多段液壓機械無級變速器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種多段液壓 機械無級變速器換段控制系統(tǒng)及其換段方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 多段液壓機械無級變速器(HMCVT)具有變速范圍廣、操作簡便、傳動效率高、燃油 經(jīng)濟性高和排放污染低等優(yōu)點，在現(xiàn)代大功率農(nóng)業(yè)拖拉機上得到了廣泛應(yīng)用。但是由于其 段與段之間的效率差異，在換段過程中會不可避免的出現(xiàn)循環(huán)換段現(xiàn)象，嚴重影響整車平 順性以及動力性。制定合理的換段方法可以避免換段循環(huán)，還有利于提高整車的動力性、燃 油經(jīng)濟性以及對惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力。
[0003] 目前關(guān)于拖拉機多段液壓機械無級變速器換段的研究主要是通過減小離合器結(jié) 合時間或控制換段油壓達到減少換段沖擊并且保證車輛平穩(wěn)性的目的，但是并未解決車輛 行駛過程中所遇到的循環(huán)換段問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為解決車輛行駛過程中存在的循環(huán)換段問題，提供一種多段液壓 機械無級變速器換段控制系統(tǒng)及其換段方法。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種多段液壓機械無級變速器換段控制系統(tǒng)，包括 對拖拉機提供動力的發(fā)動機、無級變速器、用于控制發(fā)動機的發(fā)動機控制單元、變速器電控 單元、變速器輸入速度傳感器和變速器輸出速度傳感器，所述變速器輸入速度傳感器設(shè)置 在無級變速器的輸入軸上，所述變速器輸出速度傳感器設(shè)置在無級變速器的輸出軸上，所 述發(fā)動機控制單元、變速器電控單元、變速器輸入速度傳感器和變速器輸出速度傳感器通 過一封閉的CAN總線連接； 所述變速器電控單元包括微處理器DSP、電源模塊、輸入信號處理模塊和輸出信號處理 模塊，所述輸入信號處理模塊包括分別與微處理器DSP連接的兩個光耦隔離模塊和濾波處 理模塊，所述輸出信號處理模塊包括分別與微處理器DSP連接的驅(qū)動模塊、SPI串口以及兩 個光耦隔離模塊，所述微處理器DSP和電源模塊之間設(shè)有DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊，所述輸入信 號處理模塊中的其中一個光耦隔離模塊連接無級變速器，所述驅(qū)動模塊與CAN總線連接。
[0006] 所述無級變速器包括多檔變速機構(gòu)、閉式變量栗-定量馬達傳動系統(tǒng)和雙排行星 排的動力分流機構(gòu)及動力匯流機構(gòu)組成。
[0007] 所述發(fā)動機采用電子調(diào)速器自動控制轉(zhuǎn)速。
[0008] 所述變速器輸入速度傳感器和變速器輸出速度傳感器均采用磁電式傳感器。
[0009] 所述DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊上還連接有應(yīng)急電路。
[0010] -種利用多段液壓機械無級變速器換段控制系統(tǒng)的換段方法，包括以下步驟:步 驟1、首先根據(jù)無級變速器的狀態(tài)確定工作段號R，計算出無級變速器R段與R+1段換段點輸 出速度f .R段與R-1段換段點輸出速度#:、R段與R+1段換段點輸入速度^和當前輸出 速度％; 步驟2、確定無級變速器的輸出速度的變化趨勢并對數(shù)據(jù)進行以下對比分析； (1) 若無級變速器輸出速度呈逐漸增加趨勢，且無級變速器輸出速度·則無 級變速器處于段內(nèi)加速狀態(tài)，無級變速器段位不需要發(fā)生變化，離合器不需要改變其接合 狀態(tài)，拖拉機變速器電控單元TCU控制變速器繼續(xù)按照設(shè)定的變速規(guī)律工作； (2) 若無級變速器輸出速度呈逐漸增加趨勢，且變速器輸出速度輸入速度 & ，則離合器處于預(yù)備換段狀態(tài)，則拖拉機變速器電控單元TCU輸出指令，保持變速器 輸出速度4不變，增大變速器輸入速度<，而變速器段位不需要發(fā)生變化，離合器不需要 改變其接合狀態(tài)； (3 )若無級變速器輸出速度呈逐漸增加趨勢，且輸出速度，輸入速度巧:?? ，則離合器處于升段狀態(tài)，則變速器要從低段位升入高段位，拖拉機變速器電控單元TCU通 過控制相應(yīng)的電磁閥更改離合器的接合狀態(tài)，完成換段； (4) 若無級變速器輸出速度呈逐漸減小趨勢，且輸出速度則離合器處于段內(nèi) 減速狀態(tài)，拖拉機變速器電控單元TCU控制變速器按照設(shè)定的變速規(guī)律工作，段位不需要發(fā) 生變化，離合器其接合狀態(tài)不需要改變； (5) 若無級變速器輸出速度呈逐漸減小趨勢，且輸出速度％?#，則離合器處于降段 狀態(tài)，則變速器要從高段位降入低段位，拖拉機變速器電控單元TCU也通過控制相應(yīng)的電磁 閥更改離合器的接合狀態(tài)，完成段位變化。
[0011] 所述的無級變速器R段與R+1段換段點輸出速度C1 R段與R-1段換段點速度 R段與R+1段換段點輸入速度1^根據(jù)公式
其中％為發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)速，垃、/^為變速器變速比在對應(yīng)工作段r的上、下限制，#、 i為變速器傳動比在對應(yīng)工作段R的上、下限制。
[0012] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的拖拉機多段液壓機械無級變速器換段的控制方法以 及系統(tǒng)，換段時以無級變速器的輸入輸出軸速度作為換段時的比較對象，測量方便簡單，能 夠有效地消除無級變速器換段過程中的循環(huán)換段現(xiàn)象，并且能夠保證在換段點時，優(yōu)先工 作于低速工作段，實現(xiàn)降速優(yōu)先的原則，有效地提高了車輛行駛過程中的動力性以及安全 可靠性。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明消除循環(huán)換段原理圖； 圖2是本發(fā)明控制系統(tǒng)組成圖； 圖3是本發(fā)明控制系統(tǒng)中TCU整體結(jié)構(gòu)圖； 圖4是本發(fā)明多段液壓無級變速器的傳動簡圖； 圖5是自動模式下多段液壓無級變速器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移流程圖。
[0014] 圖中標記：1、發(fā)動機，2、無級變速器，3、發(fā)動機控制單元，4、變速器控制單元，5、變 速器輸入速度傳感器，6、變速器輸出速度傳感器，7、CAN總線，8、變速機構(gòu)，9、閉式變量栗-定量馬達傳動系統(tǒng)，10、動力分流機構(gòu)，11、動力匯流機構(gòu)。
【具體實施方式】
[0015] 如圖所示，一種多段液壓機械無級變速器換段控制系統(tǒng)，包括對拖拉機提供動力 的發(fā)動機、無級變速器、用于控制發(fā)動機的發(fā)動機控制單元、變速器電控單元、變速器輸入 速度傳感器和變速器輸出速度傳感器，所述變速器輸入速度傳感器設(shè)置在無級變速器的輸 入軸上，所述變速器輸出速度傳感器設(shè)置在無級變速器的輸出軸上，所述發(fā)動機控制單元、 變速器電控單元、變速器輸入速度傳感器和變速器輸出速度傳感器通過一封閉的CAN總線 連接； 所述變速器電控單元包括微處理器DSP、電源模塊、輸入信號處理模塊和輸出信號處理 模塊，所述輸入信號處理模塊包括分別與微處理器DSP連接的兩個光耦隔離模塊和濾波處 理模塊，所述輸出信號處理模塊包括分別與微處理器DSP連接的驅(qū)動模塊、SPI串口以及兩 個光耦隔離模塊，所述微處理器DSP和電源模塊之間設(shè)有DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊，所述輸入信 號處理模塊中的其中一個光耦隔離模塊連接無級變速器，所述驅(qū)動模塊與CAN總線連接。
[0016] 所述無級變速器包括多檔變速機構(gòu)、閉式變量栗-定量馬達傳動系統(tǒng)和雙排行星 排的動力分流機構(gòu)及動力匯流機構(gòu)組成。
[0017]所述發(fā)動機采用電子調(diào)速器自動控制轉(zhuǎn)速。
[0018] 所述變速器輸入速度傳感器和變速器輸出速度傳感器均采用磁電式傳感器。
[0019] 所述DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊上還連接有應(yīng)急電路。
[0020] -種多段液壓機械無級變速器換段控制方法，包括以下步驟:步驟1、首先根據(jù)無 級變速器的狀態(tài)確定工作段號R，計算出無級變速器R段與R+1段換段點輸出速度段 與R-1段換段點輸出速度#、R段與R+1段換段點輸入速度_:和當前輸出速度雩； 步驟2、確定無級變速器的輸出速度的變化趨勢并對數(shù)據(jù)進行以下對比分析； (1) 若無級變速器輸出速度呈逐漸增加趨勢，且無級變速器輸出速度·則無 級變速器處于段內(nèi)加速狀態(tài)，無級變速器段位不需要發(fā)生變化，離合器不需要改變其接合 狀態(tài)，拖拉機變速器電控單元TCU控制變速器繼續(xù)按照設(shè)定的變速規(guī)律工作； (2) 若無級變速器輸出速度呈逐漸增加趨勢，且變速器輸出速度4 = 0，輸入速度 &，則離合器處于預(yù)備換段狀態(tài)，則拖拉機變速器電控單元TCU輸出指令，保持變速器 輸出速度》^不變，增大變速器輸入速度巧，而變速器段位不需要發(fā)生變化，離合器不需要 改變其接合狀態(tài)； (3) 若無級變速器輸出速度呈逐漸增加趨勢，且輸出速度％^_，輸入速度 ，則離合器處于升段狀態(tài)，則變速器要從低段位升入高段位，拖拉機變速器電控單元TCU通 過控制相應(yīng)的電磁閥更改離合器的接合狀態(tài)，完成換段； (4) 若無級變速器輸出速度呈逐漸減小趨勢，且輸出速度則離合器處