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1、10申请公布号CN101939200A43申请公布日20110105CN101939200ACN101939200A21申请号200980104746422申请日2009020612/068,74120080211USB60W20/00200601B60K6/20200601B60L11/14200601B60W10/0820060171申请人卡特彼勒公司地址美国伊利诺伊州72发明人MD斯托布WJ塔特CT莱恩FG比奇DJ洛克哈特74专利代理机构北京市金杜律师事务所11256代理人苏娟54发明名称用于马达系统的徐行控制57摘要本发明公开了一种用于机器10的控制系统23。该控制系统可以具有电动马达。
2、16和连接至马达的输出端的牵引装置18。该控制系统还可以具有减速器28和控制器24。控制器可以与马达和减速器通信。控制器可以被配置为确定徐行转矩，并且即使当减速器被致动时也向牵引装置施加徐行转矩。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010081086PCT申请的申请数据PCT/US2009/0333902009020687PCT申请的公布数据WO2009/102634EN2009082051INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图3页CN101939203A1/1页21一种用于机器10的控制系统23，包括电动的马达16；连接至所述马达的输出。
3、端的牵引装置18；减速器28；以及与所述马达和所述减速器通信的控制器24，所述控制器能够确定徐行转矩；以及当所述减速器被致动时将所述徐行转矩施加于所述牵引装置。2根据权利要求1所述的控制系统，其中，被施加的所述徐行转矩根据机器行驶速度的增加而减小。3根据权利要求1所述的控制系统，还包括节气门26，其中，所述控制器能够确定与节气门致动成比例的第二转矩，并且向所述牵引装置施加所述徐行转矩和所述第二转矩的和。4根据权利要求1所述的控制系统，还包括能够感测机器行驶速度的传感器22，其中，当所述机器行驶速度超过阈值机器速度时，所述控制器能够将所述徐行转矩设置为零。5根据权利要求1所述的控制系统，其中，仅。
4、当所述减速器低于阈值地被致动时才施加所述徐行转矩。6一种控制机器10的方法，包括产生电能以向所述机器供能；感测所述机器的减速器28的致动程度；以及当所述减速器被致动时，使用所述电能将徐行转矩施加于所述机器的牵引装置18。7根据权利要求6所述的方法，其中，当所述减速器高于阈值致动程度地被致动时所述徐行转矩被设置为零。8根据权利要求7所述的方法，其中，所述阈值根据机器行驶速度而改变。9根据权利要求6所述的方法，其中，被施加的所述徐行转矩根据机器行驶速度的增加而减小。10根据权利要求6所述的方法，还包括即使当节气门26被致动时也将所述徐行转矩施加于所述机器的所述牵引装置。权利要求书CN1019392。
5、00ACN101939203A1/6页3用于马达系统的徐行控制技术领域0001本发明整体涉及一种控制系统，更具体地，涉及一种用于当减速器被致动时控制马达系统徐行CREEP的控制系统。背景技术0002机械驱动机器通常包括通过转矩转换器和变速器机械地联接至一个或多个牵引装置的发动机。只要变速器接合并且发动机是运转的，一定量的转矩即，徐行转矩就通过转矩转换器和变速器被传递至牵引装置。换句话说，徐行转矩是仅凭借处于适当的“齿轮比”或推进模式例如前进档或倒档的机器和运行的机器动力源传递至牵引装置的转矩。因此，即使当加速踏板未被踏下，机器也可以通过徐行而被推动。这种徐行允许操作者在执行低速操纵的同时通过制。
6、动器调节机器的速度。0003在公路和非公路应用中，除机械驱动机器外还使用电驱动机器。电驱动机器通常包括驱动地联接至发电机的发动机，当发动机操作时发电机产生电能。电能被输送至与机器的牵引装置相关联的一个或一系列马达，以推进机器。0004马达通常响应于操作者输入被控制。例如，当操作者使加速踏板产生位移时，与该位移成比例的驱动信号被发送至马达。因此，当加速踏板的位移至最大位置时，最大电流被输送至马达且机器以最大转矩在给定的方向即前进、后退上被推进。但是，当加速踏板没有位移即加速踏板保持在中间位置时，没有电流被输送至马达，且因此机器不被推进。在一些情况下，例如当机器停在斜坡上或当操作者希望执行低速操纵。
7、时，在零加速踏板位移处缺乏转矩和低速度即缺乏徐行转矩可能是有问题的。0005KUANG等人在美国专利NO6590299299专利中公开了一种用于为混合动力车辆提供徐行的方法。299专利公开了一种车辆系统控制器VSC。VSC翻译驾驶员要求使用PRNDL位置、加速器位置和制动器位置以及车速来确定驾驶员要求，然后在实现特定的车辆性能例如燃料经济性、排放和驾驶性能的同时确定满足这些驾驶员要求所需要的徐行和驻坡HILLHOLDING的时刻和量。例如，在从发动机未运行时的停车情况驶离中，在驾驶员处于制动要求和加速要求之间的过渡例如在驾驶员移除对制动踏板的压力和向加速踏板施加压力之间的过渡时间时，VSC将要。
8、求牵引马达输送一定的徐行转矩以模拟传统车辆的徐行。VSC基于车速的预定函数来计算仅当加速器输入为零未压下时才使用的徐行转矩。替代地，该策略也可以要求不施加制动即制动器位置为零。0006虽然299专利的VSC可以提供徐行转矩以帮助防止在坡路上的倒退，但它可能仍是低效且有问题的。例如，当加速器或制动器被压下时，299专利的VSC停止提供徐行转矩。当操作者在低速操纵中轻点制动器或加速器时，这迫使控制器连续地给马达上电和下电。此外，299专利的控制器的通断属性对于习惯于传统机械驱动机器所提供的徐行的操作者来说可能会感到不自然。0007所公开的机器系统旨在克服上述一种或多种问题。说明书CN1019392。
9、00ACN101939203A2/6页4发明内容0008在一个方面，本发明涉及一种用于机器的控制系统。该控制系统可以包括电动马达和连接至马达的输出端的牵引装置。控制系统也可以包括减速器和控制器。控制器可以与马达和减速器通信。控制器能够确定徐行转矩，并且当减速器被致动时向牵引装置施加徐行转矩。0009在另一个方面，本发明涉及一种控制机器的方法。该方法可以包括产生电能以给机器供能。该方法还可以包括感测机器的减速器的致动程度。该方法可以进一步地包括当减速器被致动时使用电能来向机器的牵引装置施加徐行转矩。附图说明0010图1是一种示例性的公开的机器的简图；0011图2是图1的机器可以使用的徐行转矩图的。
10、示意图；0012图3是示出图1的机器所执行的示例性的操作的流程图。具体实施方式0013图1示出一种示例性的机器10。机器10可以是执行与诸如矿业、建筑、农业、交通等产业或本领域已知的任何其他产业相关联的一些类型的操作的移动车辆。例如，机器10可以是公路或非公路卡车。机器10也可以是运土机，例如轮式装载机、挖掘机、履带式拖拉机、反铲机、自动平路机或本领域已知的任何其他适当的运土机。机器10可以包括动力源12、由动力源12驱动的发电机14、由发电机14供能的马达或多个马达16、牵引装置18、能够使牵引装置18减速的制动机构19、操作站17、以及控制系统23。0014动力源12可以为机器10的操作提。
11、供动力输出。动力源12可以是内燃机，例如柴油机、汽油机、气体燃料发动机例如天然气发动机或本领域已知的任何其他类型的内燃机。动力源12可以替代地是非燃烧动力源，例如燃料电池或能量储存装置。动力源12可以提供旋转输出以驱动发电机14，从而为驱动马达16提供电能。0015发电机14可以是能够响应于动力源12提供的旋转输入而产生动力输出的装置。可以想到，发电机14可以是例如永磁体类型发电机、异步发电机、或能够产生交流或直流电能的任何其他类型的发电机。发电机14可以包括通过本领域已知的任何手段例如曲轴直接连接、驱动轴、齿轮传动链、液压回路或以任何其他适合的方式可旋转地连接至动力源12的转子未示出。001。
12、6马达16可以是能够从发电机14接收电能并且使得牵引装置18旋转的电动马达。可以想到，马达16可以是直流电马达、交流电马达或本领域已知的任何其他适合类型的马达。马达16的输出端可以通过齿轮机构25例如最终传动、通过轴直接联接未示出或通过本领域已知的任何其他方式连接至牵引装置18。其他电组成部件未示出也可以位于发电机14和马达16之间，例如整流器、换流器和本领域已知的其他组成部件。0017牵引装置18可以包括位于机器10的每一侧上的一个或多个车轮仅示出后轮，车轮使得机器10能够移动。替代地，牵引装置18可以包括履带、带或本领域已知的其他牵引装置。任何牵引装置18可以被驱动且/或是可转向的。001。
13、8制动机构19能够使得机器10的运动减速并且可以与机器10的一个或多个牵引说明书CN101939200ACN101939203A3/6页5装置18可操作地相关联。在一种实施方式中，制动机构19可以包括液压致动的车轮制动器，例如盘式制动器或鼓式制动器。可以想到，制动机构19可以替代地由气压致动、机械致动、或以本领域已知的任何其他方式致动。0019操作站17可以是操作员能够控制机器10的位置。操作站17可以位于或不位于机器10上，并且可以包括操作员输入装置20。0020操作员输入装置20可以包括被操作员用来控制机器10的一个或多个方面的装置。操作员输入装置20可以位于或不位于机器10上。操作员输入。
14、装置20可以使用单轴或多轴的操纵杆、方向盘、控制杆、手柄、推拉装置、按钮、踏板或本领域已知的任何其他输入装置。例如，操作员输入装置20可以包括能够控制机器10的加速例如控制动力源12、发电机14和/或马达16的节气门26、减速器28、以及推进模式选择装置30。0021减速器28可以是能够控制机器10的减速的一个或多个装置。例如，减速器28可以激活制动机构19、发出信号使得马达16起发电机的作用、降低动力源的转速、和/或改变变速器未示出的齿轮比，从而使得机器10减速。可以想到，控制器可以与减速器28通信以确定减速器致动的程度。0022推进模式选择装置30可以在控制器24中的数个已编程的推进模式例。
15、如前进、后退、高速、低速、空档、驻车等中进行选择，控制器24可以设置用于马达16的允许的速度和/或转矩范围。例如，当推进模式选择装置30被设置为低速推进模式时，控制器24可以允许机器10达到的最高速度为4MPH。但是，当推进模式选择装置30被设置为高速或驱动时，控制器24可以允许机器达到机器10的动力传动系即动力源12、发电机14和马达16等能够实现的最高速度。可以想到，推进模式选择装置30可以替代地或额外地在变速器未示出的实际机械齿轮比之间选择，例如一档、二档、倒档等。0023控制系统23能够控制机器10的操作。控制系统23可以包括控制器24和与控制器24通信的任何组成部件。控制器24可以与。
16、动力源12、发电机14、马达16、制动机构19、操作员输入装置20和传感器22通信。控制器24可以通过一条或多条通信线和/或无线地与控制系统23的组成部件通信。可以想到，控制器24也可以与机器10的其他组成部件未示出通信。0024传感器22可以是被定位且被配置为感测机器10的速度的任何适合的传感器。传感器22可以是例如与机器10的旋转组成部件该组成部件的转速与机器对地速度成比例相关联的磁传感器、旋转编码器或转速计。旋转组成部件可以包括例如动力源12、马达16、牵引装置18或位于它们之间的任何适合的旋转组成部件。也可以想到，传感器22可以是使用外部参照物来确定机器10的对地速度或行驶速度的装置。。
17、例如，传感器22可以是基于卫星的装置例如GPS、基于雷达的装置、基于射频的装置或本领域已知的任何其他适合的装置。0025控制器24可以是能够控制机器10的一个或多个组成部件或操作的单个或多个微处理器。多个微处理器可以被配置为执行控制器24的功能，并且应当理解，控制器24可以容易地是能够控制多种机器功能的通用机器微处理器。控制器24可以包括存储器、辅助存储装置、处理器以及用于运行应用程序的任何其他组成部件。多种其他电路可以与控制器24相关联，例如供电电路、信号调制电路、数据采集电路、信号输出电路、信号放大电路、以及本领域已知的其他类型的电路。说明书CN101939200ACN101939203A。
18、4/6页60026控制器24能够控制马达16、动力源12和发电机14，以根据一些状况将徐行转矩施加于牵引装置18。这些状况可以包括例如减速器28的致动程度、选择的推进模式例如前进、空档、后退或驻车、以及所感测的机器10的速度通过传感器22确定。例如，机器10可以具有低于阈值对地速度徐行阈值速度的对地速度，且推进模式选择装置30可以被设置为行驶推进模式即前进、后退、高速或低速。在该情况下，如果减速器28低于其总行程的阈值百分比地被致动，控制器24可以将徐行转矩施加于牵引装置18。如果减速器28高于其总行程的阈值百分比地被致动，控制器24可以停止施加任何徐行转矩。类似地，如果机器对地速度高于阈值对。
19、地速度，或者如果所选择的推进模式是空档或驻车，控制器24可以不施加或者可以停止施加任何徐行转矩。0027可以想到，用于减速器28的阈值百分比可以是机器行驶速度的函数。对于较低的机器行驶速度，阈值百分比可以较低，而对于较高的机器行驶速度，阈值百分比可以较高。在一种实施方式中，当机器10的对地速度为零时，阈值百分比可以接近零例如任何致动量，且当机器10的对地速度非零时，阈值百分比可以是约85。0028如图2所示，由控制器24控制的徐行转矩可以是机器对地速度或牵引装置速度的函数。例如，在机器对地速度为零时徐行转矩可以为最大值，并且可以大致地随着机器对地速度的增加而减小。徐行转矩可以按照任何适合的函数。
20、减小，例如线性函数。可以想到，可以限定徐行转矩函数/关系，使得当机器10正高于徐行阈值速度例如4MPH地移动时，控制器24所控制的徐行转矩大致为零。0029图2也示出，马达16向牵引装置18施加的总转矩可以是与节气门控制相关的转矩节气门转矩和施加的徐行转矩的函数。可以想到，可以使用任何适合的函数确定总转矩。前进和后退推进模式的徐行阈值速度可以不同。徐行转矩和机器对地速度的关系可以以表格、图表和/或公式的形式存储在控制器24的内部存储器中。0030工业实用性0031所公开的控制系统可以应用于需要徐行转矩的任何移动机器。所公开的控制系统形成的徐行转矩在机器停在斜坡上或者操作者希望执行低速操纵的情况。
21、下是有帮助的。0032如图3所示，控制器24可以确定机器10的选择的推进模式步骤100。控制器24可以通过例如与推进模式选择装置30通信来识别所选择的推进模式。控制器24可以选择性地通过与动力源12和/或传感器22通信并使用机器对地速度和/或动力源速度计算所选择的推进模式来识别所选择的推进模式。0033然后，控制器24可以确定所选择的推进模式是否是空档或驻车步骤110。如果机器10的所选择的推进模式是空档或者驻车，控制器24可以接着指令马达16将施加的徐行转矩设置为零步骤140。如果所选择的推进模式不是空档或驻车，控制器24可以接着确定机器10的对地速度步骤130。控制器24可以通过与传感器2。
22、2通信来确定机器10的对地速度。控制器24可以替代地通过与动力源12和/或推进模式选择装置30通信并使用机器的动力源速度和/或所选择的推进模式计算机器对地速度来确定机器10的对地速度。0034然后，控制器24可以确定机器对地速度是否大于徐行阈值速度步骤120。如果机器的对地速度大于徐行阈值速度，控制器24可以返回至步骤120。替代地，如果机器的对地速度低于徐行阈值速度，控制器24可以例如通过与减速器28通信来确定减速器28的致说明书CN101939200ACN101939203A5/6页7动程度步骤150。控制器24可以替代地通过与制动机构19通信并确定制动机构19的致动程度来确定减速器28的。
23、致动程度。0035然后，控制器24可以确定减速器28的致动程度是否高于其总行程的阈值百分比步骤160。可以想到，阈值百分比可以根据机器行驶速度而改变。例如，当机器行驶速度为零时阈值百分比可以接近零，而当机器行驶速度不为零时阈值百分比可以接近85。0036当减速器28的致动程度高于其总行程的阈值百分比时，控制器24可以返回步骤120作为反应。替代地，如果致动程度低于阈值百分比，控制器24可以接着确定应当施加于牵引装置18的徐行转矩步骤170。控制器24可以通过例如将机器对地速度在步骤130中确定输入至徐行转矩函数/关系见图2来确定徐行转矩。如果节气门26被致动，控制器24可以使用例如节气门26的。
24、致动程度来确定节气门转矩，也在图2中示出步骤180。控制器24可以通过动力源12、发电机14和马达16向牵引装置18施加徐行转矩如果有的话和节气门转矩如果有的话。然后，控制器24可以返回至步骤100。0037在一种示例性的操作中，机器10可以具有低的对地速度，例如低于3MPH，且推进模式选择装置30可以被设置为前进、后退、高速或低速。在该情况下，如果减速器28低于其总行程的阈值百分比例如85地被致动，控制器24可以向牵引装置18施加徐行转矩。这可以允许操作者通过减速器28准确地调节机器10的对地速度。如果减速器28高于其总行程的85地被致动例如，在操作员正在停车或者已经停车并且希望保持停车的情。
25、况下，控制器24可以停止施加任何徐行转矩。当减速器28以高于阈值百分比被致动时停止施加徐行转矩可以防止马达16过热并且可以保存能量。0038可以认识到所公开的控制系统的若干优点。特别是，通过在一定情况下例如当加速器或制动器被压下时施加徐行转矩，所公开的控制系统可以允许操作者在执行低速操纵时高效地使机器加速和减速。此外，因为所公开的控制系统的徐行转矩随着对地速度的增加而减小，所以所公开的机器的操作对于适应于由具有内燃机和机械变速器的传统车辆提供的徐行转矩的操作者来说感觉更加自然。0039本领域技术人员将很清楚，在不脱离本发明的范围的情况下可以对所公开的控制系统进行多种修正和变型。考虑到这里所公开。
26、的控制系统的说明书和实践，本领域技术人员将很清楚控制系统的其他实施方式。说明书和实例仅意于被认为是示例性的，真正的范围由权利要求书及其等同物表明。0040图20041CREEPTORQUETHROTTLETORQUE20徐行转矩20处的节气门转矩0042CREEPTORQUETHROTTLETORQUE10徐行转矩10处的节气门转矩0043TOTALTORQUE总转矩0044CREEPTORQUEATCOMPLETESTOP完全停止时的徐行转矩0045CREEPTORQUE徐行转矩0046GROUNDSPEED对地速度004720THROTTLEACTUATION节气门致动20004810TH。
27、ROTTLEACTUATION节气门致动100049CREEPTHRESHOLDSPEED徐行阈值速度0050图3说明书CN101939200ACN101939203A6/6页80051开始0052步骤100确定所选择的推进模式0053步骤111推进模式空档或驻车0054是0055步骤120停止施加徐行转矩如果有的话0056否0057步骤130确定对地速度0058步骤140对地速度徐行阈值速度0059步骤150确定减速器的致动程度0060步骤160减速器致动程度阈值百分比0061步骤170确定徐行转矩0062步骤180确定节气门转矩0063步骤190施加徐行转矩节气门转矩说明书CN101939200ACN101939203A1/3页9图1说明书附图CN101939200ACN101939203A2/3页10图2说明书附图CN101939200ACN101939203A3/3页11图3说明书附图CN101939200A。