[发明专利]一种拖拉机可调节自适应负载换向控制装置及控制方法

权利要求书

1.一种拖拉机可调节自适应负载换向控制装置，包括负载换向控制装置及该装置的控制模块，其特征在于：

所述负载换向控制装置包括液压源、前进及后退湿式离合器和液压控制模块；液压源为发动机带动液压泵获得的恒定压力源，液压油通过液压油路传送至液压控制模块，液压控制模块控制液压油路的回路开通、关断，从而控制前进和后退离合器的结合、分离；

所述负载换向控制装置的控制模块包括换向控制器、速度传感器、操作手柄、换向灵敏度旋钮和用于控制液压控制模块的比例电磁阀；

所述换向控制器集成了信号采集模块、车辆状态计算模块、自适应控制扭矩计算模块、驱动及通信模块、故障诊断模块和安全保护模块；所述信号采集模块通过换向控制器连接的操作手柄和换向灵敏度旋钮采集驾驶员的操作动作，同时采集车辆传动系的速度信号及发动机的输入扭矩信号；所述车辆状态计算模块根据信号采集模块采集的信号对驾驶员的操作意图进行判断，同时对车辆状态和车辆工况进行计算；所述自适应控制扭矩计算模块根据车辆状态计算模块判定的驾驶员的操作意图和车辆状态及工况，实时计算控制车辆负载起步或换向需要的扭矩；所述驱动及通信模块根据计算扭矩，通过闭环控制方式控制比例电磁阀的开度，进而通过比例电磁阀控制前进和后退湿式离合器，同时进行总线信息交互；所述故障诊断模块对车辆的故障信息进行诊断，同时发给安全保护模块和驱动及通信模块。

2.如权利要求1所述的一种拖拉机可调节自适应负载换向控制装置，其特征在于：在所述前进和后退湿式离合器的从动端和传动系输出端均加装有转速传感器，对离合器结合过程和结合后的转速进行实时的采集，为负载换向控制装置的控制模块实时提供离合器结合和分离信息，同时提供车辆的车速信息；所述换向灵敏度旋钮旋转至不同的位置，控制车辆选择不同的负载起步和负载换向速度。

3.如权利要求1所述的一种拖拉机可调节自适应负载换向控制装置，其特征在于：所述的车辆状态计算模块，通过信号采集模块采集的信息，判断驾驶员的操作意图，将驾驶员操作划分为起步模式和换向模式，根据转速信号计算离合器的实时速差和车辆的实时车速，同时根据发动机的扭矩信号，计算折算到前进离合器和后退离合器名义上完全结合传递的扭矩，为自适应控制扭矩计算模块提供数据支持。

4.如权利要求3所述的一种拖拉机可调节自适应负载换向控制装置，其特征在于：所述的自适应控制扭矩计算模块，接收信号采集模块的信息，根据车辆状态计算模块划分的驾驶员操作模式，对起步模式和换向模式进行不同的算法构建，从而计算出不同的离合器结合和分离要求的扭矩曲线。

5.如权利要求4所述的一种拖拉机可调节自适应负载换向控制装置，其特征在于：所述的自适应控制扭矩计算模块的起步模式，将离合器的结合过程分为快速充油阶段、结合进行阶段和结合完成阶段；快速充油阶段结束根据剩余充油时间决定，结合进行阶段结束根据结合离合器的速差变化决定；

所述的自适应控制扭矩计算模块的换向模式，将过程包括离合器打开阶段和离合器闭合阶段；离合器打开阶段包括预打开阶段、打开进行阶段和完全打开阶段，离合器闭合阶段包括预结合阶段、结合进行阶段和完全结合阶段；

打开进行阶段和结合进行阶段均通过自适应闭环控制方式进行控制；打开离合器和闭合离合器控制过程中要求扭矩通过控制算法进行交叉。

6.如权利要求3所述的一种拖拉机可调节自适应负载换向控制装置，其特征在于：所述的安全保护模块，根据车辆状态计算模块计算的信息以及故障诊断模块传递的故障信息，对车辆安全和人身安全进行一定的保护；

当车辆速度大于12km/h时，为保护人身安全和车辆安全，禁止进行负载换向，如若进行换向操作，将断开前进和后退离合器；

启动发动机时，若方向杆在前进或后退位置，安全保护模块会将方向杆状态视为无效，避免车辆意外起步；

当故障诊断模块检测到离合器打滑故障后，安全保护模块会强制切断前进和后退离合器，避免离合器的进一步损坏；

安全保护模块对换向时间和起步时间进行计时，如若超时，为避免离合器长时间滑摩而烧毁，则通过切断前进和后退离合器进行保护；

当检测到车辆实际方向与驾驶要求的方向不一致时，安全保护模块也会启动保护措施。