一种基于电控HMT的中位停车实现方法、系统及农机与流程

一种基于电控hmt的中位停车实现方法、系统及农机
技术领域
1.本发明涉及电控hmt技术领域，尤其涉及一种基于电控hmt的中位停车实现方法、系统及农机。


背景技术：

2.hmt变速箱中行星架机构由太阳轮、齿圈以及行星架组成，齿圈传递发动机动力，太阳轮传递电控比例变量泵和马达的液压动力。但变量泵的容积效率是受环境温度和使用时间影响的，其液压功率的容积效率随着使用时间的增加是呈降低趋势的，进而当手柄处于中位位置时会出现机械功率大于液压功率的情况，使车辆前行出现溜车的情况。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种基于电控hmt的中位停车实现方法、系统及农机。
4.为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于电控hmt的中位停车实现方法，包括：实时获取变速箱一轴转速、马达转速和变速箱输出轴转速；根据所述变速箱一轴转速和马达转速确定行星架转速；在车辆标定模式下根据所述变速箱输出轴转速和所述行星架转速进行车辆状态标定，并获取车辆状态标定电流值；当车辆状态发生变化且满足预设条件时，利用pid策略根据星架转速目标值和行星架转速实际值确定pid调节电流值；根据所述车辆状态标定电流值与所述pid调节电流值之和确定中位电流值，将所述中位电流值赋给与所述车辆状态对应的电控比例变量泵的电磁阀。
5.本发明的有益效果是：本发明实施例基于电控hmt对电控比例变量泵的电磁阀进行实时调节，将车辆状态标定电流作为前馈电流值，缩短了系统响应时间，使电磁阀可以快速响应状态的变化；将pid调节电流值作为反馈电流，对车辆状态的变化所需要的电流值进行补偿，避免作用到电磁阀上的电流出现较大波动的情况，使车辆调节过程更加平稳；实时调整电控比例变量泵电磁阀的电流大小，进而调整马达转速，实时调整液压输入功率的大小，使液压功率等于机械功率，从而实现中位时车速为零不溜车的功能。
6.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
7.进一步，所述根据所述变速箱一轴转速和马达转速确定行星架转速，包括：根据所述马达转速确定太阳轮转速n1,根据所述变速箱一轴转速和传动比确定齿圈转速n2；根据太阳轮转速n1和所述齿圈转速n2确定行星架转速n3；n1+k*n2＝(1+k)*n3；k＝齿圈齿数/太阳轮齿数。
8.进一步，所述车辆标定模式为：设置变速箱为机械一档，将电控手柄置于中位位置，同时使电控比例变量泵电磁阀中前进电磁阀电流值等于零，后退电磁阀电流值等于零。
9.进一步，所述根据所述变速箱输出轴转速和所述行星架转速进行车辆状态标定，并获取车辆状态标定电流值，包括：当所述变速箱输出轴转速大于零且持续时间大于预设时间时，确定车辆处于移动状态，根据如下判断进行车辆状态标定：如果n1‑
k*n2大于第一阈
值t1，表示车辆状态为后退，则调整前进电磁的电流值，直至n1‑
k*n2小于或等于第一阈值t1,完成车辆状态标定；如果k*n2‑
n1大于第一阈值t1，表示车辆状态为前进，则调整后退电磁阀的电流值，直至k*n2‑
n1小于或等于第一阈值t1,完成车辆状态标定；当车辆状态标定完成以后，记录调整后的电磁阀电流值，并作为车辆状态标定电流值。
10.进一步，当车辆状态发生变化且满足预设条件时，利用pid策略根据星架转速的目标值和实际值确定pid调节电流值，包括：当行星架转速目标值n
31
与行星架转速实际值n
32
的差值大于第二阈值t2时，开启pid算法，并将行星架转速目标值n
31
与行星架转速实际值n
32
作为pid算法的输入信号，根据二者的差值计算出pid调节电流值。
11.进一步，根据车辆状态将所述中位电流值赋给对应的电磁阀，包括：如果所述车辆状态为前进，则将所述中位电流赋给后退电磁阀；如果所述车辆状态为后退，则将所述中位电流赋给前进电磁阀。
12.本发明实施例提供一种基于电控hmt的中位停车实现系统，包括：
13.信号采集模块，用于实时获取变速箱一轴转速、马达转速和变速箱输出轴转速；根据所述变速箱一轴转速和马达转速确定行星架转速；
14.车辆状态标定模块，用于在车辆标定模式下根据所述变速箱输出轴转速和所述行星架转速进行车辆状态标定，并获取车辆状态标定电流值；
15.pid控制模块，用于当车辆状态发生变化且满足预设条件时，利用pid策略根据星架转速目标值和行星架转速实际值确定pid调节电流值；
16.电磁阀控制模块，用于根据所述车辆状态标定电流值与所述pid调节电流值之和确定中位电流值，根据车辆状态将所述中位电流值赋给对应的电磁阀。
17.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
18.进一步，所述车辆状态标定模块，具体用于：当所述变速箱输出轴转速大于零且持续时间大于预设时间时，确定车辆处于移动状态，根据如下判断进行车辆状态标定：如果n1‑
k*n2大于第一阈值t1，表示车辆状态为后退，则调整前进电磁的电流值，直至n1‑
k*n2小于或等于第一阈值t1,完成车辆状态标定；如果k*n2‑
n1大于第一阈值t1，表示车辆状态为前进，则调整后退电磁阀的电流值，直至k*n2‑
n1小于或等于第一阈值t1,完成车辆状态标定；当车辆状态标定完成以后，记录调整后的电磁阀电流值，并作为车辆状态标定电流值。
19.本发明实施例提供一种基于电控hmt的中位停车实现系统，包括：一轴转速传感器、马达转速传感器、车速传感器和整车控制器；
20.所述一轴转速传感器用于监测变速箱一轴转速；所述马达转速传感器用于监测马达转速；所述车速传感器用于监测变速箱输出轴转速；
21.所述整车控制器包括存储器、处理器及存储在所述存储器上的并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述技术方案所述的基于电控hmt的中位停车实现方法。
22.本发明实施例提供一种农机，所述农机包括上述技术方案所述的基于电控hmt的中位停车实现系统。
23.本发明附加的方面及其优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
24.图1为本发明一实施例提供的基于电控hmt的中位停车实现方法流程图；
25.图2为本发明实施例提供的基于电控hmt的中位停车实现系统框图；
26.图3为本发明实施例提供的基于电控hmt的中位停车实现系统结构示意图；
27.图4为本发明另一实施例提供的基于电控hmt的中位停车实现方法流程图。
具体实施方式
28.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
29.图1为本发明实施例提供的基于电控hmt的中位停车实现方法流程图。如图1所示，该方法包括：
30.s1，实时获取变速箱一轴转速、马达转速和变速箱输出轴转速；根据所述变速箱一轴转速和马达转速确定行星架转速；
31.s2，在车辆标定模式下根据所述变速箱输出轴转速和所述行星架转速进行车辆状态标定，并获取车辆状态标定电流值；
32.s3，当车辆状态发生变化且满足预设条件时，利用pid策略根据星架转速目标值和行星架转速实际值确定pid调节电流值；
33.s4，根据所述车辆状态标定电流值与所述pid调节电流值之和确定中位电流值，将所述中位电流值赋给与车辆状态对应的电控比例变量泵的电磁阀。
34.hmt技术由机械功率和液压功率两部分组成，既可以实现无级调速，又可以适应传递大功率的工作环境，是一种双功率流传动系统。hmt传动系统最本质的特点就是通过机械传动实现功率传递，通过液压与机械相结合实现无级变速。与hst静液压驱动相比，hmt提高了传动效率；与机械传动先比，实现了无极变速，提高了驾乘舒适性。
35.本发明实施例基于电控hmt对电控比例变量泵进行实时调节，电控比例变量泵是通过改变泵上电磁阀的电流大小，来改变泵的斜盘角度，实现泵流量大小的控制。相比机械变量泵，电控比例变量泵的调节是连续的，泵的流量是稳定变化的，可以实现无极变速，用户驾乘感好。
36.本发明实施例中液压功率部分采用电控比例变量泵，在手柄中位停车时，整车控制器可以根据机械功率的大小，实时调整电磁阀上的电流值，使液压功率可以抵消机械功率，实时调整液压功率，实现电控手柄中位时停车的功能。本发明实施例提供的技术方案，不受变量泵使用时间和环境温度的限制，可确保手柄中位时车辆处于静止状态，避免了溜车的情况。
37.本发明实施例采用了前馈电流加反馈电流的方式维持车辆静止状态，将车辆状态标定电流作为前馈电流值，缩短了系统响应时间，使电磁阀可以快速响应状态的变化；将pid调节电流值作为反馈电流，对车辆状态的变化所需要的电流值进行补偿，避免作用到电磁阀上的电流出现较大波动的情况，使车辆调节过程更加平稳。
38.可选地，所述根据所述变速箱一轴转速和马达转速确定行星架转速，包括：根据所述马达转速确定太阳轮转速n1,根据所述变速箱一轴转速和传动比确定齿圈转速n2；根据太阳轮转速n1和所述齿圈转速n2确定行星架转速n3；n1+k*n2＝(1+k)*n3；k＝齿圈齿数/太阳轮
齿数。
39.当电控手柄处于中位位置时，行星架转速为零，进而n1+k*n2＝0；即n1＝
‑
k*n2；也就是说，电控手柄中位位置时，行星架目标转速为零。调整电控变量泵电磁阀电流，使太阳轮转速与齿圈转速在数值上满足n1＝k*n2这个关系，但二者的转动方向是相反的。
40.可选地，所述车辆标定模式为：设置变速箱为机械一档，将电控手柄置于中位位置，同时使电控比例变量泵电磁阀中前进电磁阀电流等于零，后退电磁阀电流等于零。
41.可选地，所述根据所述变速箱输出轴转速和所述行星架转速进行车辆状态标定，并获取车辆状态标定电流值，包括：当所述变速箱输出轴转速大于零且持续时间大于预设时间时，确定车辆处于移动状态，根据如下判断进行车辆状态标定：如果n1‑
k*n2大于第一阈值t1，表示车辆状态为后退，则调整前进电磁的电流值，直至n1‑
k*n2小于或等于第一阈值t1,完成车辆状态标定；如果k*n2‑
n1大于第一阈值t1，表示车辆状态为前进，则调整后退电磁阀的电流值，直至k*n2‑
n1小于或等于第一阈值t1,完成车辆状态标定；当车辆状态标定完成以后，记录调整后的电磁阀电流值，并作为车辆状态标定电流值。
42.变速箱内通过齿轮传动，由于存在传动比，当行星架转速不为0时，变速箱输出轴转速会出现等于0的情况，因此本发明实施例中先根据变速箱输出轴转速来判断车辆是不是处于移动状态，然后再通过行星架转速来判断车辆是前进还是后退。
43.上述实施例中，首先通过车辆状态标定模块判断液压功率和机械功率的大小关系，获取、记录车辆状态标定电流值，并作为电磁阀的前馈电流值直接作用到电磁阀上，缩短了系统响应时间，使电磁阀可以快速响应状态的变化；然后实时采集太阳轮转速和大齿圈转速，判断是否开启pid调节获取pid调节电流值，将pid电流值作为反馈电流值对车辆状态的变化进行补偿，使车辆满足静止状态的要求。
44.可选地，当车辆状态发生变化且满足预设条件时，利用pid策略根据星架转速的目标值和实际值确定pid调节电流值，包括：当行星架转速目标值n
31
与行星架转速实际值n
32
的差值在大于第二阈值t2时，开启pid算法，并将行星架转速目标值n
31
与行星架转速实际值n
32
作为pid算法的输入信号，根据二者的差值计算出pid调节电流值。
45.具体地，当车辆状态标定电流值作用到相应的电磁阀上以后，整车控制器实时获取行星架转速实际值n
32
；当行星架转速目标值n
31
与行星架转速实际值n
32
差值小于第二阈值t2时，关闭pid算法；当行星架转速目标值n
31
与行星架转速实际值n
32
差值在大于第二阈值t2时，开启pid算法，并将行星架转速目标值n
31
与行星架转速实际值n
32
作为pid算法的输入信号，根据二者的差值计算出pid调节电流值；将车辆状态标定电流值和pid调节电流值求和，同步作用到相应的电磁阀上，调整马达转速，直至行星架转速目标值n
31
与行星架转速实际值n
32
差值小于第二阈值t2。
46.上述实施例中，当发动机转速发送变化时，齿圈转速和太阳能转速均发生变化，此时行星架转速实际值也会发生变化。而手柄中位位置时，要求行星架转速为零，当行星架转速实际值与行星架转速目标值差值过大时，则开启pid算法，利用行星架转速目标值n
31
与行星架转速实际值n
32
实时计算出pid调节电流值。进而根据pid调解电流值和车辆状态标定值实时获取中位电流值，将中位电流值赋给与车辆状态对应的电磁阀，进而调整马达转速，实时调整液压输入功率的大小，使液压功率等于机械功率，从而实现中位时车速为零不溜车的功能。
47.可选地，根据车辆状态将所述中位电流值赋给对应的电磁阀，包括：如果所述车辆状态为前进，则将所述中位电流赋给后退电磁阀；如果所述车辆状态为后退，则将所述中位电流赋给前进电磁阀。
48.具体地，根据车辆状态(前进、后退、静止)，将中位电流值赋值给相应的电磁阀，即车辆前进时，将中位置电流值赋值给后退电磁阀，车辆后退时，将中位电流值赋值给前进电磁阀。通过以上过程完成中位状态标定，确保车辆处于非机械空档时，手柄中位位置时车速为零，不溜车。
49.也就是说，所述车辆标定状态为设置变速箱为机械一档，将电控手柄置于中位位置，同时使电控比例变量泵电磁阀中的前进电磁阀电流值等于零，后退电磁阀电流值等于零。
50.可选地，所述根据变速箱一轴转速和马达转速确定行星架转速，包括：根据所述变速箱一轴转速和传动比确定齿圈转速n2；根据所述马达转速确定太阳轮转速n1；根据所述齿圈转速n2和太阳轮转速n1确定行星架转速n3；n1+k*n2＝(1+k)*n3；k＝齿圈齿数/太阳轮齿数＝z2/z1。
51.当电控手柄处于中位时，行星架转速为0，进而n1+k*n2＝0；即n1＝
‑
k*n2；也就是说，电控手柄中位时，行星架的目标转速为0。调整电控变量泵电磁阀电流，使太阳轮转速与齿圈转速在数值上满足n1＝k*n2这个关系，但二者的转动方向是相反的。
52.可选地，将所述电控比例变量泵电磁阀的标定电流值和调节电流值之和赋给与所述车辆状态对应的电控比例变量泵电磁阀，包括：如果所述车辆状态为前进，则将标定电流值和调节电流值之和赋给电控比例变量泵电磁阀中的后退电磁阀；如果所述车辆状态为后退，则将标定电流值和调节电流值之和赋给电控比例变量泵电磁阀中的前进电磁阀。
53.图2为本发明实施例提供的基于电控hmt的中位停车实现系统框。如图2所示，该系统包括信号采集模块、车辆状态标定模块、pid控制模块和电磁阀控制模块。
54.信号采集模块，用于实时获取变速箱一轴转速、马达转速和变速箱输出轴转速；根据所述变速箱一轴转速和马达转速确定行星架转速；车辆状态标定模块，用于在车辆标定模式下根据所述变速箱输出轴转速和所述行星架转速进行车辆状态标定，并获取车辆状态标定电流值；pid控制模块，用于当车辆状态发生变化且满足预设条件时，利用pid策略根据星架转速目标值和行星架转速实际值确定pid调节电流值；电磁阀控制模块，用于根据所述车辆状态标定电流值与所述pid调节电流值之和确定中位电流值，根据车辆状态将所述中位电流值赋给对应的电磁阀。
55.进一步，所述车辆状态标定模块，具体用于：当所述变速箱输出轴转速大于零且持续时间大于预设时间时，确定车辆处于移动状态，根据如下判断进行车辆状态标定：如果n1‑
k*n2大于第一阈值t1，表示车辆状态为后退，则调整前进电磁的电流值，直至n1‑
k*n2小于或等于第一阈值t1,完成车辆状态标定；如果k*n2‑
n1大于第一阈值t1，表示车辆状态为前进，则调整后退电磁阀的电流值，直至k*n2‑
n1小于或等于第一阈值t1,完成车辆状态标定；当车辆状态标定完成以后，记录调整后的电磁阀电流值，并作为车辆状态标定电流值。
56.启动车辆以后，固定油门下，发动机转速不变，变速箱一轴转速不变，进而大齿圈转速是不变的，即机械功率是恒定的，手柄中位位置时，机械一档，如果车辆往前，说明机械功率大于液压功率，需要增加液压功率，即增大后退电磁阀电流。如果车辆往后，说明机械
功率小于液压功率，需要降低液压功率，即增加前进电磁阀电流。如果发动机油门发生变化，发动机转速变化，造成变速箱一轴转速同步变化，使大齿圈转速和太阳轮转速都发生变化，这时机械功率与液压功率的平衡状态被打破，车辆会出现往前或者往后溜车的现象，此时需要调整电磁阀电流，增加或降低马达转速使车辆保持静止。
57.如图3所示，本发明实施例提供一种基于电控hmt的中位停车实现系统，包括：一轴转速传感器、马达转速传感器、车速传感器和整车控制器(图中未示出)。
58.本发明实施例中变速箱一轴输入轴通过皮带或者链条与发动机皮带轮连接，然后变速箱一轴通过齿轮与大齿圈外齿轮啮合，同时变速箱一轴与变量柱塞泵的输入轴连接，柱塞泵的排量大小控制定量马达转速，定量马达输出轴与太阳轮相连接；行星架与变速箱的动力输入通过齿轮啮合，实现动力传动。
59.本发明实施例通过增加变速箱皮带轮转速传感器(即变速箱一轴转速传感器)，实时监测齿圈转速，获取机械功率输入；通过增加马达转速传感器，实时监测马达转速，进而获取太阳轮转速，进而获取液压功率输入；马达转速传感器正交信号输出，整车控制器采集信号可以判断马达是正转还是反转；通过齿圈转速、太阳轮转速可以推算出行星架转速；增加变速箱差速转速传感器，用于监测变速箱输出轴的转速；整车控制器采集传感器信号，根据车速传感器的信号大小确定车辆状态，根据变速箱一轴转速和马达转速实时调整电控比例变量泵电磁阀的电流大小，进而调整马达转速，实现中位时车速为零、不溜车的功能。
60.所述一轴转速传感器用于监测变速箱一轴转速；所述马达转速传感器用于监测马达转速；所述车速传感器用于监测变速箱输出轴转速。
61.所述整车控制器用于在车辆标定状态下根据所述变速箱输出轴转速确定车辆状态，并获取电磁阀的标定电流值；根据变速箱一轴转速和马达转速确定行星架转速；利用pid策略根据星架转速目标值和实际值确定pid调节电流值，将车辆状态标定电流值和pid调节电流值之和赋给与车辆状态对应的电磁阀。
62.本发明实施例引入了变速箱一轴转速传感器，可以精准的检测大齿圈转速，进而确定机械功率大小；通过马达转速转传感器可以确认马达转速，进而获取太阳轮转速，确定液压功率大小，通过计算公式获得行星架转速值，当机械功率大于液压功率时，车辆前进，需要增加液压功率，当机械功率小于液压功率时，车辆后退，需要降低液压功率。液压功率调节量通过行星架转速的目标值和实际值之间的差值，通过pid调节来实现，并获取pid调节反馈电流值。
63.另外，本发明实施例增加车辆状态标定，首先判断车辆的状态，并根据车辆状态来判断需要是调整前进电池阀电流还是调整后退电磁阀电流值，并获取前馈电流值；通过前馈电流值和反馈电流值同时作用到相应的电磁阀上，来实现中位停车功能。
64.上述实施例中，根据变速箱输出轴转速确定车辆状态，根据变速箱一轴转速和马达转速实时调整电控比例变量泵电磁阀的电流大小，进而调整马达转速，实现中位时车速为零、不溜车的功能。可以根据车辆状态，实时调整液压输入功率的大小，实现中位停车的功能。
65.本发明实施例提供一种农机，所述农机包括上述技术方案所述的基于电控hmt的中位停车实现系统。
66.下面以一具体实例详细描述本发明的实现过程。如图4所示，实现过程如下：
67.s11，标定车辆状态；
68.具体地，可以设置变速箱机械一档，电控手柄中位位置，同时使电控比例变量泵电磁阀中的前进电磁阀电流等于0，后退电磁阀电流等于0，根据变速箱输出轴转速判断车辆是否处于移动状态，通过行星架转速判断车辆是前进、后退、静止。
69.s12，获取车辆状态标定电流值；
70.具体地，在智能显示终端界面车辆标定界面点击标定，标定完成后，获取电磁阀标定电流值；
71.s13，采集太阳轮转速；
72.具体地，利用马达转速传感器获取马达转速，根据马达转速确定太阳轮转速n1；
73.s14，采集齿圈转速；
74.具体地，利用变速箱的一轴转速传感器获取一轴转速，根据变速箱一轴转速和传动比确定齿圈转速n2；
75.s15，计算实际行星架转速；
76.根据齿圈转速n2和太阳轮转速n1确定行星架转速n3；n1+k*n2＝(1+k)*n3；k＝齿圈齿数/太阳轮齿数＝z2/z1。
77.s16，当车辆状态发生变化且满足预设条件时，开启pid调节策略；；
78.s17,利用pid调节策略根据行星架转速的目标值和实际值确定pid调节电流；
79.s18，电磁阀电流值＝车辆状态标定电流+pid调节电流；
80.s19，差值e＝目标行星架转速值
‑
实际行星架转速值；
81.s20，根据行星架转速实际值的变化，利用pid策略实时获取pid调节电流，进而实时对电磁阀电流进行调节，直至目标值和实际值的差值e小于第二阈值t2。
82.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
83.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
84.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
85.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
86.集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分
步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
87.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。