CN105350597B - 一种并联式混合动力挖掘机动力系统控制方法 - Google Patents
一种并联式混合动力挖掘机动力系统控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种并联式混合动力挖掘机动力系统控制方法，包括以下步骤：A、检查轴系的振动幅值a，如果轴系振动幅值a小于设定值a 1，则进行步骤B，否则进行步骤H；B、进行延时判断，如果延时t小于设定延时t 1，则进行步骤C，否则进行步骤J；C、检查储能器的荷电状态s，如果荷电状态s大于设定值s 1，则进行步骤D，否则进行步骤K；D、检查液压泵的输出压力p，如果输出压力p大于设定值p 1，则进行步骤E，否则进行步骤K；E、保持ISG电机工作在电动状态；H、保持ISG电机工作在空转状态，启动延时程序；J、控制器关闭发动机、发出报警信号；K、保持ISG电机工作在发电状态。本方法能有效提高动力系统工作安全性。
Description
技术领域
本发明属于混合动力系统控制技术领域，具体涉及一种并联式混合动力挖掘机动力系统控制方法。
背景技术
混合动力挖掘机在节能和减排方面具有优势。现有并联式混合动力挖掘机动力系统控制方法的控制目标是满足负载功率需求、减少动力系统能量消耗，没有充分考虑动力系统轴系振动对动力系统运行安全性的影响。事实上，并联式混合动力挖掘机动力系统轴系振动幅值突出时会导致动力系统寿命下降，严重情况下会导致动力系统轴系断裂，不利于混合动力挖掘机的安全运行。
发明内容
本发明的目的在于提出一种综合考虑动力系统轴系振动幅值、储能器荷电状态和动力系统负载功率需求等因素的混合动力系统控制方法，提高混合动力系统的工作安全性。
本发明提出了一种并联式混合动力挖掘机动力系统控制方法，所述动力系统包括发动机、ISG电机、液压泵、加速度传感器、旋转编码器、储能器、控制器，所述控制方法包括以下步骤：
A、检查轴系的振动幅值a，如果轴系振动幅值a小于设定值a 1，则进行步骤B，否则进行步骤H；
B、进行延时判断，如果延时t小于设定延时t 1，则进行步骤C，否则进行步骤J；
C、检查储能器的荷电状态s，如果荷电状态s大于设定值s 1，则进行步骤D，否则进行步骤K；
D、检查液压泵的输出压力p，如果输出压力p大于设定值p 1，则进行步骤E，否则进行步骤K；
E、保持ISG电机工作在电动状态；
H、保持ISG电机的工作在空转状态，启动延时程序；
J、控制器关闭发动机、发出报警信号；
K、保持ISG电机工作在发电状态。
优选地，在本发明的控制方法中，在所述步骤A中，所述轴系的振动幅值a包含2个分量，分别是轴系扭转振动幅值a-1和轴系的弯曲振动幅值a-2；所述轴系的振动幅值设定值a 1包含2个分量，分别是轴系扭转振动幅值设定值a 1-1和轴系的弯曲振动幅值设定值a 1-2。
优选地，在本发明的控制方法中，在所述步骤A中，轴系的扭转振动幅值采用旋转编码器测取，轴系的弯曲振动幅值采用加速度传感器测取。
优选地，在本发明的控制方法中，在所述步骤A中，在满足如下任一条件时可判定轴系振动幅值a小于设定值a 1：
a-1小于a 1-1；
a-2小于a 1-2；
a-1小于a 1-1，且a-2小于a 1-2。
优选地，在本发明的控制方法中，在所述步骤B中，设置了一个延时程序，设定延时t 1根据动力系统的实际情况进行设置。
优选地，在本发明的控制方法中，在所述步骤E中，ISG电机的电动功率为负载需求功率与发动机输出功率的差值。
优选地，在本发明的控制方法中，在所述步骤K中，ISG电机的发电功率为发动机输出功率与负载需求功率的差值。
优选地，在本发明的控制方法中，所述轴系振动幅值设定值a 1、荷电状态设定值s 1、输出压力设定值p 1可以根据动力系统的实际情况进行设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：综合考虑了动力系统轴系振动幅值、储能器荷电状态和动力系统负载需求功率等因素对混合动力系统控制方法的影响，提高了混合动力系统工作安全性。
附图说明
图1 为根据本发明的实施例的并联式混合动力挖掘机动力系统结构示意图；
图2为根据本发明的实施例的并联式混合动力挖掘机动力系统控制方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1 为并联式混合动力挖掘机动力系统结构示意图，如图1所示，并联式混合动力挖掘机动力系统，包括发动机1、ISG电机2、液压泵3、加速度传感器4、旋转编码器5、储能器6、控制器7。易于理解，为了实现该技术方案完整的需要，混合动力系统中还存在其它常规的装置，鉴于这些装置的设置为本领域的公知性常识，所以在此不进行赘述。
在图1 中，前述各个部件之间的虚线表示电气连接，用于传递控制信号或电能。发动机1、ISG电机2、加速度传感器4、旋转编码器5与控制器7连接，储能器6分别与ISG电机2和控制器7连接。
在图1 中，前述各个部件之间的实线表示机械连接，发动机1、ISG电机2、液压泵3安装在同一轴线上，加速度传感器4安装在ISG电机2的外表面，旋转编码器5安装在ISG电机2与液压泵3连接轴的外围。
图2为并联式混合动力挖掘机动力系统控制方法流程图，如图2所示，并联式混合动力挖掘机动力系统控制方法包括如下步骤：
A、检查轴系的振动幅值a，如果轴系振动幅值a小于设定值a 1，则进行步骤B，否则进行步骤H；
具体而言，轴系的振动幅值a包含2个分量，分别是轴系扭转振动幅值a-1和轴系的弯曲振动幅值a-2。轴系的振动幅值设定值a 1包含2个分量，分别是轴系扭转振动幅值设定值a 1-1和轴系的弯曲振动幅值设定值a 1-2，a 1可以根据动力系统的实际情况进行设置。轴系的扭转振动幅值采用旋转编码器5测取，轴系的弯曲振动幅值采用加速度传感器4测取。
在满足如下任一条件时判定为轴系振动幅值a小于设定值a 1：
a-1小于a 1-1；
a-2小于a 1-2；
a-1小于a 1-1，且a-2小于a 1-2；
B、进行延时判断，如果延时t小于设定延时t 1，则进行步骤C，否则进行步骤J；
具体而言，只有当轴系的振动幅值a大于设定值a 1时才会启动延时程序，延时程序的目的有2个，一是避免控制程序因动力系统启动过程中振动幅值过大造成误判，二是当动力系统出现短时超载荷运行时，给动力系统一定的缓冲时间。设定延时t 1根据动力系统的实际情况进行设置。
C、检查储能器6的荷电状态s，如果荷电状态s大于设定值s 1，则进行步骤D，否则进行步骤K；
具体而言，储能器6的荷电状态设定值s 1可以根据动力系统的实际情况进行设置，进行储能器6荷电状态检测与比较的目的是防止储能器6深度发电，影响储能器6的工作寿命。
D、检查液压泵3的输出压力p，如果输出压力p大于设定值p 1，则进行步骤E，否则进行步骤K；
具体而言，液压泵3输出压力设定值p 1可以根据动力系统的实际情况进行设置，液压泵3输出压力p大于设定值p 1时表明动力系统的需求功率较大，需要ISG电机2工作在电动状态以辅助发动机1驱动负载。
E、保持ISG电机2工作在电动状态；
具体而言，ISG电机2的电动功率为液压泵3输出功率与发动机1输出功率的差值；
H、保持ISG电机2工作在空转状态，启动延时程序；
具体而言，ISG电机2处于既不发电，也不电动的状态。
J、控制器7关闭发动机、发出报警信号；
具体而言，为防止动力系统受到损坏，控制器7主动关闭发动机1，并发出报警信号。
K、保持ISG电机2工作在发电状态；
具体而言，ISG电机2的发电功率为发动机1输出功率与液压泵3输出功率的差值。
在步骤A中，通过比较轴系振动幅值a是否大于设定振动幅值a 1，有效避免了因振动幅值过大对动力系统轴系造成破坏，提高了混合动力系统工作过程的安全性。
在步骤C中，通过比较储能器6荷电状态s是否大于设定值s 1，有效避免了因储能器6深度放电对储能器6造成破坏, 提高了混合动力系统的工作寿命。
在步骤D中，通过比较液压泵3的输出压力p是否大于设定值p 1，准确获取了动力系统的需求功率，提高了混合动力系统的工作可靠性。
上述实例在所有方面都应当被视为是示例性的而非限制性的。在不脱离本发明主要特征的范围和设计思想的前提下，可作多种改变、变化和替换。因次，在权利要求书的等同性的含义和范围内的任何改变都应当被涵盖在本发明中。
鉴于这些教导，熟悉本领域的技术人员将容易想到本发明的其它实施例、组合和修改。因此，当结合上述说明和附图进行阅读时，本发明仅仅由权利要求限定。
Claims (7)
1.一种并联式混合动力挖掘机动力系统控制方法，其特征在于，所述动力系统包括发动机、ISG电机、液压泵、加速度传感器、旋转编码器、储能器、控制器，所述控制方法包括以下步骤：
A、检查轴系的振动幅值a，所述轴系的振动幅值a包含2个分量，分别是轴系的扭转振动幅值a-1和轴系的弯曲振动幅值a-2；所述轴系的振动幅值设定值a 1包含2个分量，分别是轴系的扭转振动幅值设定值a 1-1和轴系的弯曲振动幅值设定值a 1-2，如果轴系振动幅值a小于设定值a 1，则进行步骤B，否则进行步骤H；
B、进行延时判断，如果延时t小于设定延时t 1，则进行步骤C，否则进行步骤J；
C、检查储能器的荷电状态s，如果荷电状态s大于设定值s 1，则进行步骤D，否则进行步骤K；
D、检查液压泵的输出压力p，如果输出压力p大于设定值p 1，则进行步骤E，否则进行步骤K；
E、保持ISG电机工作在电动状态；
H、保持ISG电机的工作在空转状态，启动延时程序；
J、控制器关闭发动机、发出报警信号；
K、保持ISG电机工作在发电状态。
2.如权利要求1 所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤A中，轴系的扭转振动幅值采用旋转编码器测取，轴系的弯曲振动幅值采用加速度传感器测取。
3.如权利要求1 所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤A 中，在满足如下任一条件时判定轴系振动幅值a小于设定值a 1：
a-1小于a 1-1；
a-2小于a 1-2；
a-1小于a 1-1，且a-2小于a 1-2。
4.如权利要求1 所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤E中，ISG电机的电动功率为负载功率与发动机输出功率的差值。
5.如权利要求1 所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤K中，ISG电机的发电功率为发动机输出功率与负载功率的差值。
6.如权利要求1 所述的控制方法，其特征在于，所述轴系振动幅值设定值a 1、荷电状态设定值s 1、输出压力设定值p 1根据动力系统的实际情况进行设置。
7.如权利要求1 所述的控制方法，其特征在于，设置了一个延时程序，设定延时t 1根据动力系统的实际情况进行设置。
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