本發(fā)明涉及工程機(jī)械，具體涉及一種動力換擋變速箱區(qū)間換擋控制系統(tǒng)及方法和農(nóng)用機(jī)械。
背景技術(shù)：
1、隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的高度發(fā)展，不同區(qū)域的作業(yè)特點以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中各種不同的作業(yè)場景，如深耕、旋耕、撒肥、播種、采挖等，對農(nóng)用機(jī)械的速度要求各不相同。例如，在進(jìn)行精細(xì)的播種作業(yè)時，需要較低且穩(wěn)定的速度，以保證播種的均勻性；而在道路運輸時，則需要較高的速度來提高運輸效率。傳統(tǒng)的農(nóng)用機(jī)械變速箱擋位設(shè)置往往難以滿足如此多樣化的速度需求，因此需要更靈活的換擋控制方法及系統(tǒng)來實現(xiàn)不同作業(yè)模式下的精準(zhǔn)速度匹配。
2、中國發(fā)明專利公開號cn117345855a公開了一種農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)模式下的擋位選擇及控制方法，通過“工作模式開關(guān)”，控制變速器在一定的換擋區(qū)間工作，以便根據(jù)作業(yè)內(nèi)容實施更合理的區(qū)間換擋控制策略，減少不必要的換擋動作，滿足作業(yè)中的速度需求。以便根據(jù)拖拉機(jī)作業(yè)環(huán)境、作業(yè)要求以及駕駛員意圖，選擇并實施理想的目標(biāo)擋位控制。
3、現(xiàn)有技術(shù)僅限于根據(jù)作業(yè)模式將換擋區(qū)間進(jìn)行了劃分。對于如何準(zhǔn)確選擇切換區(qū)段后的擋位，滿足整車車速平穩(wěn)過渡的需求，缺少對應(yīng)的控制系統(tǒng)和方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種動力換擋變速箱區(qū)間換擋控制系統(tǒng)及方法和農(nóng)用機(jī)械，整車以某選定作業(yè)區(qū)段和擋位進(jìn)行作業(yè)，切換區(qū)段時擋位預(yù)選與離合器油壓協(xié)同控制，保持區(qū)段切換過程整車車速的平穩(wěn)控制，同時提升整機(jī)換擋響應(yīng)。
2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
3、第一方面，本發(fā)明提供一種動力換擋變速箱區(qū)間換擋控制系統(tǒng)，包括：變速箱控制單元tcu和與之相連的作業(yè)模式采集單元、方向離合器狀態(tài)采集單元、手油門位置采集單元、區(qū)段擋桿位置信號采集單元、變速箱輸入/輸出轉(zhuǎn)速采集單元、擋位離合器電磁閥控制單元和機(jī)械箱區(qū)段推薦擋位顯示單元；
4、所述作業(yè)模式采集單元用于獲取農(nóng)用機(jī)械作業(yè)模式的模式信號；
5、所述方向離合器狀態(tài)采集單元用于獲取方向離合器實時狀態(tài)；
6、所述手油門位置采集單元用于獲取實時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；
7、所述區(qū)段擋桿位置信號采集單元用于獲取駕駛員切換區(qū)段的請求；
8、所述變速箱輸入/輸出轉(zhuǎn)速采集單元用于獲取變速箱輸入端轉(zhuǎn)速和輸出端轉(zhuǎn)速；
9、所述擋位離合器電磁閥控制單元用于根據(jù)變速箱控制單元tcu下發(fā)的控制指令，進(jìn)行擋位離合器的充油和泄油控制；
10、所述機(jī)械箱區(qū)段推薦擋位顯示單元用于顯示當(dāng)前區(qū)段切換狀態(tài)以及顯示推薦最優(yōu)區(qū)段和最優(yōu)擋位；
11、所述變速箱控制單元tcu用于基于各采集單元獲取的數(shù)據(jù)，計算在當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下各區(qū)段、各擋位對應(yīng)的實時車速，推薦最優(yōu)區(qū)段和最優(yōu)擋位，以及下發(fā)充油或泄油的控制指令至擋位離合器電磁閥控制單元。
12、優(yōu)選的，所述變速箱控制單元tcu與所述作業(yè)模式采集單元、方向離合器狀態(tài)采集單元、手油門位置采集單元、區(qū)段擋桿位置信號采集單元、變速箱輸入/輸出轉(zhuǎn)速采集單元、擋位離合器電磁閥控制單元和機(jī)械箱區(qū)段推薦擋位顯示單元通過信號電纜連接。
13、優(yōu)選的，所述農(nóng)用機(jī)械作業(yè)模式的模式信號表示為mn，其中n取值為0,1,2,3,4……，m0表示高速模式，m1表示作業(yè)模式1，以此類推。
14、優(yōu)選的，所述方向離合器實時狀態(tài)，記為：1表示結(jié)合，0表示脫開。
15、優(yōu)選的，所述計算在當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下各區(qū)段、各擋位對應(yīng)的實時車速，計算方式如下：
16、，
17、其中，為實時車速，為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，為變速箱速比，即變速箱輸入端轉(zhuǎn)速和輸出端轉(zhuǎn)速的比值，不同擋位值不同，為驅(qū)動橋速比，為區(qū)段箱速比。
18、優(yōu)選的，所述變速箱控制單元tcu推薦最優(yōu)區(qū)段和最優(yōu)擋位，具體方式為：
19、計算在當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下各區(qū)段、各擋位對應(yīng)的實時車速；
20、將所計算的各區(qū)段、各擋位對應(yīng)的實時車速與當(dāng)前車速做差值，選擇差值絕對值最小的車速對應(yīng)的區(qū)段和擋位作為推薦的最優(yōu)區(qū)段和最優(yōu)擋位。
21、第二方面，本發(fā)明提供一種基于上述的動力換擋變速箱區(qū)間換擋控制系統(tǒng)的變速箱區(qū)間換擋控制方法，包括：
22、通過區(qū)段擋桿位置信號采集單元獲取駕駛員切換區(qū)段的請求，以及通過手油門位置采集單元獲取發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；
23、當(dāng)判定為請求切換區(qū)段時，方向離合器脫開，并計算在當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下各區(qū)段、各擋位對應(yīng)的實時車速，推薦最優(yōu)區(qū)段和最優(yōu)擋位；
24、執(zhí)行區(qū)段切換；
25、對目標(biāo)擋位油壓進(jìn)行控制，完成目標(biāo)擋位離合器結(jié)合；
26、進(jìn)行方向離合器結(jié)合，完成本次區(qū)段切換控制。
27、優(yōu)選的，所述計算在當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下各區(qū)段、各擋位對應(yīng)的實時車速，推薦最優(yōu)區(qū)段和最優(yōu)擋位，包括：
28、，
29、其中，為實時車速，為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，為變速箱速比，即變速箱輸入端轉(zhuǎn)速和輸出端轉(zhuǎn)速的比值，不同擋位值不同，為驅(qū)動橋速比，為區(qū)段箱速比；
30、將所計算的各區(qū)段、各擋位對應(yīng)的實時車速與當(dāng)前車速做差值，選擇差值絕對值最小的車速對應(yīng)的區(qū)段和擋位作為推薦的最優(yōu)區(qū)段和最優(yōu)擋位。
31、優(yōu)選的，所述執(zhí)行區(qū)段切換包括：
32、根據(jù)需求選擇進(jìn)入推薦的最優(yōu)區(qū)段和最優(yōu)擋位，或者根據(jù)需求進(jìn)入自選區(qū)段，完成區(qū)段切換，選擇該自選區(qū)段內(nèi)的最優(yōu)擋位。
33、優(yōu)選的，所述對目標(biāo)擋位油壓進(jìn)行控制，包括：
34、確定切換區(qū)段后，是否需要更換目標(biāo)擋位；
35、若目標(biāo)擋位與當(dāng)前擋位一致，則保持當(dāng)前擋位油壓；
36、若目標(biāo)擋位與當(dāng)前擋位不一致，則通過變速箱控制單元tcu下發(fā)控制指令給擋位離合器電磁閥控制單元，控制擋位電磁閥泄油，使所有擋位離合器下降至保持油壓；待目標(biāo)擋位確認(rèn)后，通過變速箱控制單元tcu下發(fā)控制指令給擋位離合器電磁閥控制單元，對目標(biāo)擋位進(jìn)行擋位油壓充油控制以及對其他擋位油壓進(jìn)行泄油控制將擋位油壓降為0，完成目標(biāo)擋位離合器結(jié)合。
37、優(yōu)選的，所述保持油壓按照不同擋位離合器單獨設(shè)置且可標(biāo)定，所述保持油壓需要保持離合器充油，但不會傳遞動力。
38、第三方面，本發(fā)明提供一種農(nóng)用機(jī)械，包括上述的動力換擋變速箱區(qū)間換擋控制系統(tǒng)。
39、本發(fā)明帶來的有益效果如下：
40、本發(fā)明提供一種動力換擋變速箱區(qū)間換擋控制系統(tǒng)及方法和農(nóng)用機(jī)械，當(dāng)變速箱控制器接收到區(qū)段切換請求，進(jìn)入目標(biāo)區(qū)段前，根據(jù)計算的各區(qū)段各擋位的車速結(jié)果，選擇與當(dāng)前車速差值最小的擋位，同時對動力箱離合器的油壓進(jìn)行控制。本發(fā)明采用切換區(qū)段時擋位預(yù)選與離合器油壓協(xié)同控制，保持區(qū)段切換過程整車車速的平穩(wěn)控制，同時提升整機(jī)換擋響應(yīng)。
1.一種動力換擋變速箱區(qū)間換擋控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：變速箱控制單元tcu和與之相連的作業(yè)模式采集單元、方向離合器狀態(tài)采集單元、手油門位置采集單元、區(qū)段擋桿位置信號采集單元、變速箱輸入/輸出轉(zhuǎn)速采集單元、擋位離合器電磁閥控制單元和機(jī)械箱區(qū)段推薦擋位顯示單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力換擋變速箱區(qū)間換擋控制系統(tǒng)，其特征在于，所述變速箱控制單元tcu與所述作業(yè)模式采集單元、方向離合器狀態(tài)采集單元、手油門位置采集單元、區(qū)段擋桿位置信號采集單元、變速箱輸入/輸出轉(zhuǎn)速采集單元、擋位離合器電磁閥控制單元和機(jī)械箱區(qū)段推薦擋位顯示單元通過信號電纜連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力換擋變速箱區(qū)間換擋控制系統(tǒng)，其特征在于，所述農(nóng)用機(jī)械作業(yè)模式的模式信號表示為mn，其中n取值為0,1,2,3,4……，m0表示高速模式，m1表示作業(yè)模式1，以此類推。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力換擋變速箱區(qū)間換擋控制系統(tǒng)，其特征在于，所述方向離合器實時狀態(tài)，記為：1表示結(jié)合，0表示脫開。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力換擋變速箱區(qū)間換擋控制系統(tǒng)，其特征在于，所述計算在當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下各區(qū)段、各擋位對應(yīng)的實時車速，計算方式如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種動力換擋變速箱區(qū)間換擋控制系統(tǒng)，其特征在于，所述變速箱控制單元tcu推薦最優(yōu)區(qū)段和最優(yōu)擋位，具體方式為：
7.基于權(quán)利要求1至6任意一項所述的動力換擋變速箱區(qū)間換擋控制系統(tǒng)的變速箱區(qū)間換擋控制方法，其特征在于，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變速箱區(qū)間換擋控制方法，其特征在于，所述計算在當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下各區(qū)段、各擋位對應(yīng)的實時車速，推薦最優(yōu)區(qū)段和最優(yōu)擋位，包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的變速箱區(qū)間換擋控制方法，其特征在于，所述執(zhí)行區(qū)段切換包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變速箱區(qū)間換擋控制方法，其特征在于，所述對目標(biāo)擋位油壓進(jìn)行控制，包括：
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的變速箱區(qū)間換擋控制方法，其特征在于，所述保持油壓按照不同擋位離合器單獨設(shè)置且可標(biāo)定，所述保持油壓需要保持離合器充油，但不會傳遞動力。
12.一種農(nóng)用機(jī)械，其特征在于，包括權(quán)利要求1至6任意一項所述的動力換擋變速箱區(qū)間換擋控制系統(tǒng)。