CN111691491B - 一种挖掘机的节能控制方法及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种挖掘机的节能控制方法及挖掘机，该节能控制方法包括获取挖掘机的工况状态信息，所述工况状态信息包括第一工况状态和第二工况状态中的一种；若检测到挖掘机处于第一工况状态，则确定挖掘机的第一发动机目标工作参数，控制挖掘机根据第一发动机目标工作参数调节挖掘机的发动机的转速和变量泵的排量；若检测到挖掘机处于第二工况状态，则确定挖掘机的第二发动机目标工作参数，控制挖掘机根据第二发动机目标工作参数调节挖掘机的发动机的转速和变量泵的排量。本申请通过分工况状态来调节挖掘机的发动机的转速和变量泵的排量，能够实现发动机输出功率与负载所需功率的较好匹配，使发动机保持在最佳经济油耗区工作，降低能源的消耗。

Description

一种挖掘机的节能控制方法及挖掘机

技术领域

本申请涉及挖掘机技术领域，尤其是涉及一种挖掘机的节能控制方法及挖掘机。

背景技术

挖掘机的实际工况是非常复杂的。大多数挖掘机的动力源是柴油机，由于挖掘机的工作条件比较恶劣，外部负载变化很频繁，柴油机经常偏离经济油耗区，使得发动机性能得不到充分发挥。

目前，常采用根据负载实时确定发动机目标工作点的控制方式使发动机工作在最佳经济油耗区附近，由于负载变化剧烈，发动机的目标工作点也会发生很大变化，发动机经常偏离最佳经济油耗区工作，使整机性能得不到充分发挥，同时由于控制响应不及时等问题，无法实现发动机输出功率与负载所需功率的较好匹配，导致***的能源消耗严重。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种挖掘机的节能控制方法及挖掘机，通过分工况状态来控制挖掘机根据发动机目标工作参数调节挖掘机的变量泵的排量，能够实现发动机输出功率与负载所需功率的较好匹配，降低能源的消耗。

第一方面，本申请实施例提供了一种挖掘机的节能控制方法，所述节能控制方法包括：

获取挖掘机的工况状态信息，其中，所述工况状态信息包括第一工况状态和第二工况状态中的一种；

若检测到所述挖掘机处于所述第一工况状态，则确定所述挖掘机的第一发动机目标工作参数，并控制所述挖掘机根据所述第一发动机目标工作参数调节所述挖掘机的发动机的转速和变量泵的排量；

若检测到所述挖掘机处于所述第二工况状态，则确定所述挖掘机的第二发动机目标工作参数，并控制所述挖掘机根据所述第二发动机目标工作参数调节所述挖掘机的发动机的转速和变量泵的排量。

优选地，在所述获取挖掘机的工况状态信息，其中，所述工况状态信息包括第一工况状态和第二工况状态之前，所述节能控制方法还包括：

获取挖掘机的预设变量泵压力阈值，并在所述挖掘机的工作过程中，实时获取所述挖掘机的实际变量泵压力值；

若检测到所述实际变量泵压力值大于所述预设变量泵压力阈值，则确定所述挖掘机处于第一工况状态；

若检测到所述实际变量泵压力值不大于所述预设变量泵压力阈值，则确定所述挖掘机处于第二工况状态；

或，获取挖掘机的预设先导泵压力阈值，并在所述挖掘机的工作过程中，实时获取所述挖掘机的实际先导泵压力值；

若检测到所述实际先导泵压力值大于所述预设先导泵压力阈值，则确定所述挖掘机处于第一工况状态；

若检测到所述实际先导泵压力值不大于所述预设先导泵压力阈值，则确定所述挖掘机处于第二工况状态。

优选地，在所述获取挖掘机的工况状态信息，其中，所述工况状态信息包括第一工况状态和第二工况状态之前，所述节能控制方法还包括：

获取挖掘机的工作姿态，其中，所述工作姿态为挖掘动作姿态、卸载动作姿态和回转动作姿态；

若检测到所述挖掘机处于所述挖掘动作姿态，且所述实际变量泵压力值大于所述预设变量泵压力阈值或所述实际先导泵压力值大于所述预设先导泵压力阈值，则确定所述挖掘机处于第一工况状态；

若检测到所述挖掘机处于所述挖掘动作姿态，且所述实际变量泵压力值不大于所述预设变量泵压力阈值或所述实际先导泵压力值不大于所述预设先导泵压力阈值，或所述挖掘机处于所述卸载动作姿态，或所述挖掘机处于所述回转动作姿态，则确定所述挖掘机处于第二工况状态。

优选地，所述第一发动机目标工作参数包括第一发动机目标扭矩和第一发动机目标转速，所述第二发动机目标工作参数包括第二发动机目标扭矩和第二发动机目标转速。

优选地，通过以下步骤调节所述挖掘机的变量泵的排量：

当所述挖掘机处于所述第一工况状态时，确定所述挖掘机的第一发动机目标扭矩，并在所述挖掘机的工作过程中，实时获取所述挖掘机的第一实际变量泵压力值和第一实际变量泵排量；

基于所述第一实际变量泵压力值和所述第一实际变量泵排量，确定所述挖掘机的第一实际变量泵扭矩；

基于所述第一发动机目标扭矩和所述第一实际变量泵扭矩之间的大小关系，调节所述变量泵的排量，使得所述第一实际变量泵扭矩与所述第一发动机目标扭矩之间的差值小于预设扭矩偏差允许阈值。

优选地，所述基于所述第一发动机目标扭矩和所述第一实际变量泵扭矩之间的大小关系，调节所述变量泵的排量，使得所述第一实际变量泵扭矩与所述第一发动机目标扭矩之间的差值小于预设扭矩偏差允许阈值，包括：

基于所述第一发动机目标扭矩和所述第一实际变量泵扭矩，确定所述挖掘机的发动机所对应的第一扭矩偏差；

根据恒扭矩PID控制算法，确定所述第一实际变量泵扭矩向所述第一发动机目标扭矩靠近所需要调节的变量泵的排量值；

基于所述所需要调节的变量泵的排量值，调节所述变量泵的排量，直至所述发动机所对应的第一扭矩偏差小于所述扭矩偏差允许阈值。

优选地，通过以下步骤调节所述挖掘机的变量泵的排量：

当所述挖掘机处于所述第二工况状态时，确定所述挖掘机的第二发动机目标扭矩，并在所述挖掘机的工作过程中，实时获取所述挖掘机的第二实际变量泵压力值和第二实际变量泵排量；

基于所述第二实际变量泵压力值和所述第二实际变量泵排量，确定所述挖掘机的第二实际变量泵扭矩；

基于所述第二发动机目标扭矩和所述第二实际变量泵扭矩之间的大小关系，调节所述变量泵的排量，使得所述第二实际变量泵扭矩与所述第二发动机目标扭矩之间的差值小于预设扭矩偏差允许阈值。

优选地，所述基于所述第二发动机目标扭矩和所述第二实际变量泵扭矩之间的大小关系，调节所述变量泵的排量，使得所述第二实际变量泵扭矩与所述第二发动机目标扭矩之间的差值小于预设扭矩偏差允许阈值，包括：

基于所述第二发动机目标扭矩和所述第二实际变量泵扭矩，确定所述挖掘机的发动机所对应的第二扭矩偏差；

根据恒扭矩PID控制算法，确定所述第二实际变量泵扭矩向所述第二发动机目标扭矩靠近所需要调节的变量泵的排量值；

基于所述所需要调节的变量泵的排量值，调节所述变量泵的排量，直至所述发动机所对应的第二扭矩偏差小于所述扭矩偏差允许阈值。

优选地，所述第一工况状态为所述挖掘机的重载状态，所述第二工况状态为所述挖掘机的轻载状态。

第二方面，本申请实施例提供了一种挖掘机，应用了如第一方面所述的挖掘机的节能控制方法。

本申请实施例提供了一种挖掘机的节能控制方法及挖掘机，其中，节能控制方法包括：先获取挖掘机的工况状态信息，其中，所述工况状态信息包括第一工况状态和第二工况状态；然后检测挖掘机所处的工况状态，若检测到挖掘机处于第一工况状态，则确定挖掘机的第一发动机目标工作参数，并控制挖掘机根据第一发动机目标工作参数调节挖掘机的发动机的转速和变量泵的排量；若检测到挖掘机处于第二工况状态，则确定挖掘机的第二发动机目标工作参数，并控制挖掘机根据第二发动机目标工作参数调节挖掘机的发动机的转速和变量泵的排量。

本申请通过分工况状态来控制挖掘机根据发动机目标工作参数调节挖掘机的变量泵的排量，能够实现发动机输出功率与负载所需功率的较好匹配，使发动机根据挖掘机所处的工况状态来确定是在最佳经济油耗区工作还是在低油耗区工作，充分发挥整机性能，降低能源的消耗。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种挖掘机的节能控制方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的第一种确定挖掘机的工况状态的方法流程图；

图3为本申请实施例提供的第二种确定挖掘机的工况状态的方法流程图；

图4为本申请实施例提供的第三种确定挖掘机的工况状态的方法流程图；

图5为本申请实施例提供的另一种挖掘机的节能控制方法的流程图；

图6为本申请实施例提供的一种挖掘机匹配算法的流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一方面，本申请实施例提供了一种挖掘机的节能控制方法，请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种挖掘机的节能控制方法的流程图；如图1中所示，本申请实施例提供的节能控制方法，包括：

S110，获取挖掘机的工况状态信息，其中，所述工况状态信息包括第一工况状态和第二工况状态中的一种。

该步骤中，先要确定挖掘机的工况状态信息。本申请实施例中，将工况状态信息分成两大类，即第一工况状态为挖掘机的重载状态，第二工况状态为挖掘机的轻载状态。根据挖掘机的不同工况状态，为发动机匹配对应的输出功率。

S120，若检测到所述挖掘机处于所述第一工况状态，则确定所述挖掘机的第一发动机目标工作参数，并控制所述挖掘机根据所述第一发动机目标工作参数调节所述挖掘机的发动机的转速和变量泵的排量。

S130，若检测到所述挖掘机处于所述第二工况状态，则确定所述挖掘机的第二发动机目标工作参数，并控制所述挖掘机根据所述第二发动机目标工作参数调节所述挖掘机的发动机的转速和变量泵的排量。

其中，发动机与变量泵连接，变量泵与负载连接，发动机用于为变量泵提供动力源，变量泵用于为负载提供动力，其中，负载可以为铲斗、斗杆和动臂。本申请实施例中，将会应用如下两个公式进行计算：

P＝V*T；

T＝F*V_g/20π；

其中，P表示功率，V表示转速，T表示扭矩，F表示压力，V_g表示排量。

该步骤中，结合发动机的万有特性曲线，确定不同工况状态下的发动机目标工作参数。当挖掘机处于第一工况状态，确定挖掘机的第一发动机目标工作参数，当挖掘机处于第二工况状态，确定挖掘机的第二发动机目标工作参数。

进而，通过以下方式确定第一发动机目标工作参数或第二发动机目标工作参数：首先根据挖掘机所处的工况状态，确定不同工况状态下的挖掘机的负载功率；然后根据发动机的万有特性曲线，确定发动机的负载功率-最佳转速曲线以及负载功率-最佳扭矩曲线；进一步地，再基于发动机的负载功率-最佳转速曲线以及负载功率-最佳扭矩曲线，确定当前的第一发动机目标转速和第一发动机目标扭矩，或当前的第二发动机目标转速和第二发动机目标扭矩，其中，第一发动机目标工作参数包括第一发动机目标转速和第一发动机目标扭矩，第二发动机目标工作参数包括第二发动机目标转速和第二发动机目标扭矩。

具体地，本申请实施例采用匹配控制算法，首先控制器采集发动机转速，变量泵压力，变量泵排量，先导压力，经过滤波、限幅、计算等信号处理，得出控制输入参数先导压力、变量泵压力和变量泵流量；然后根据变量泵主压和先导压力，按照步骤S110至步骤S130来区分轻重负载和确定轻重负载分别对应的发动机目标工作点(发动机目标转速和发动机目标扭矩)；最后根据恒扭矩PID算法控制变量泵比例阀的开度。除此之外，本申请提出的挖掘机的匹配控制算法，可以通过其他计算机语言实现。

当确定完挖掘机的第一发动机目标工作参数或第二发动机目标工作参数后，控制挖掘机根据第一发动机目标工作参数调节挖掘机的发动机的转速和变量泵的排量或控制挖掘机根据第二发动机目标工作参数调节挖掘机的发动机的转速和变量泵的排量，通过调节挖掘机的发动机的转速和变量泵的排量改变负载功率，这样可以使得挖掘机的负载功率与发动机的输出功率相匹配。

其中，调节发动机的转速主要通过以下方法：通过挖掘机的控制器向发动机发送目标转速信号，发动机根据接收到的目标转速信号将发动机的转速调节到目标转速；而目标扭矩通过调节变量泵的排量来实现。

本申请实施例提供的挖掘机的节能控制方法，包括：先获取挖掘机的工况状态信息，其中，所述工况状态信息包括第一工况状态和第二工况状态；然后检测挖掘机所处的工况状态，若检测到挖掘机处于第一工况状态，则确定挖掘机的第一发动机目标工作参数，并控制挖掘机根据第一发动机目标工作参数调节挖掘机的发动机的转速和变量泵的排量；若检测到挖掘机处于第二工况状态，则确定挖掘机的第二发动机目标工作参数，并控制挖掘机根据第二发动机目标工作参数调节挖掘机的发动机的转速和变量泵的排量；本申请通过分工况状态来控制挖掘机根据发动机目标工作参数调节挖掘机的发动机的转速和变量泵的排量，能够实现发动机输出功率与负载所需功率的较好匹配，使发动机根据挖掘机所处的工况状态来确定是在最佳经济油耗区工作还是在低油耗区工作，充分发挥整机性能，降低能源的消耗。

请参阅图2，图2为本申请实施例提供的第一种确定挖掘机的工况状态的方法流程图；如图2中所示：

S210，获取挖掘机的预设变量泵压力阈值，并在所述挖掘机的工作过程中，实时获取所述挖掘机的实际变量泵压力值；

该步骤中，预先设置一个预设变量泵压力阈值，将挖掘机的实际变量泵压力值与预设变量泵压力阈值进行对比，通过两者之间的大小关系，来确定挖掘机所处的工况状态，由此可知，预设变量泵压力阈值是检测挖掘机所处的工况状态的主要评估值。

S220，若检测到所述实际变量泵压力值大于所述预设变量泵压力阈值，则确定所述挖掘机处于第一工况状态；

S230，若检测到所述实际变量泵压力值不大于所述预设变量泵压力阈值，则确定所述挖掘机处于第二工况状态。

本申请实施例中，通过检测变量泵压力来确定挖掘机所处的工况状态。预先设置一个预设变量泵压力阈值，然后实时检测挖掘机的实际变量泵压力值，当实际变量泵压力值大于预设变量泵压力阈值，则确定挖掘机处于第一工况状态；当实际变量泵压力值不大于预设变量泵压力阈值，则确定挖掘机处于第二工况状态。

请参阅图3，图3为本申请实施例提供的第二种确定挖掘机的工况状态的方法流程图；如图3中所示：

S310，获取挖掘机的预设先导泵压力阈值，并在所述挖掘机的工作过程中，实时获取所述挖掘机的实际先导泵压力值；

该步骤中，预先设置一个预设先导泵压力阈值，将挖掘机的实际先导泵压力值与预设先导泵压力阈值进行对比，通过两者之间的大小关系，来确定挖掘机所处的工况状态，由此可知，预设先导泵压力阈值是检测挖掘机所处的工况状态的主要评估值。

S320，若检测到所述实际先导泵压力值大于所述预设先导泵压力阈值，则确定所述挖掘机处于第一工况状态；

S330，若检测到所述实际先导泵压力值不大于所述预设先导泵压力阈值，则确定所述挖掘机处于第二工况状态。

本申请实施例中，通过检测先导泵压力来确定挖掘机所处的工况状态。预先设置一个预设先导泵压力阈值，然后实时检测挖掘机的实际先导泵压力值，当实际先导泵压力值大于预设先导泵压力阈值，则确定挖掘机处于第一工况状态；当实际先导泵压力值不大于预设先导泵压力阈值，则确定挖掘机处于第二工况状态。

请参阅图4，图4为本申请实施例提供的第三种确定挖掘机的工况状态的方法流程图；如图4中所示：

S410，获取挖掘机的工作姿态，其中，所述工作姿态为挖掘动作姿态、卸载动作姿态和回转动作姿态；

具体地，挖掘动作包括铲斗挖掘，斗杆挖掘，动臂提升，卸载动作包括铲斗卸载，斗杆卸载和动臂下降。

该步骤中，引入新的参数来判断挖掘机所处的工况状态。本申请实施例中，通过将变量泵压力值或先导泵压力值与挖掘机的工作姿态相结合，共同判断挖掘机所处的工况状态。

S420，若检测到所述挖掘机处于所述挖掘动作姿态，且所述实际变量泵压力值大于所述预设变量泵压力阈值或所述实际先导泵压力值大于所述预设先导泵压力阈值，则确定所述挖掘机处于第一工况状态；

该步骤中，当挖掘机处于挖掘动作姿态，且实际变量泵压力值大于预设变量泵压力阈值；或，当挖掘机处于挖掘动作姿态，且实际先导泵压力值大于预设先导泵压力阈值；只有两个条件同时满足这个要求，才能确定挖掘机处于第一工况状态。

S430，若检测到所述挖掘机处于所述挖掘动作姿态，且所述实际变量泵压力值不大于所述预设变量泵压力阈值或所述实际先导泵压力值不大于所述预设先导泵压力阈值，或所述挖掘机处于所述卸载动作姿态，或所述挖掘机处于所述回转动作姿态，则确定所述挖掘机处于第二工况状态。

该步骤中，在工况状态信息中，除了第一工况状态之外的所有其他工况状态，都被认为是第二工况状态。本申请实施例中，第二工况状态包括如下几种情况：挖掘机处于挖掘动作姿态，且实际变量泵压力值不大于预设变量泵压力阈值；挖掘机处于挖掘动作姿态，且实际先导泵压力值不大于预设先导泵压力阈值；挖掘机处于卸载动作姿态，此时对实际变量泵压力值和实际先导泵压力值不做限定；挖掘机处于回转动作姿态，此时对实际变量泵压力值和实际先导泵压力值不做限定；对于满足上述条件的挖掘机，可以认为其处于第二工况状态。

本申请实施例中，通过上面三种方式来确定挖掘机所处的工况状态，分别包括：判断变量泵压力值，判断先导泵压力值，将变量泵压力值或先导泵压力值与工作姿态相结合来判断；本方案优选第三种方式，即将变量泵压力值或先导泵压力值与工作姿态相结合来判断挖掘机所处的工况状态。

请参阅图5，图5为本申请实施例提供的另一种挖掘机的节能控制方法的流程图；如图5中所示：

S510，获取挖掘机的工况状态信息，其中，所述工况状态信息包括第一工况状态和第二工况状态中的一种。

需要说明的是，所述第一发动机目标工作参数包括第一发动机目标扭矩和第一发动机目标转速，所述第二发动机目标工作参数包括第二发动机目标扭矩和第二发动机目标转速。

S520，当所述挖掘机处于所述第一工况状态时，确定所述挖掘机的第一发动机目标扭矩，并在所述挖掘机的工作过程中，实时获取所述挖掘机的第一实际变量泵压力值和第一实际变量泵排量；

该步骤中，根据发动机的负载功率-最佳扭矩曲线，确定挖掘机的第一发动机目标扭矩；通过实时获取的挖掘机的第一实际变量泵压力值和第一实际变量泵排量，计算变量泵的扭矩。

S530，基于所述第一实际变量泵压力值和所述第一实际变量泵排量，确定所述挖掘机的第一实际变量泵扭矩；

该步骤中，由于扭矩等于压力值与排量的乘积再除以20п，所以根据扭矩公式便可求出挖掘机的第一实际变量泵扭矩。

S540，基于所述第一发动机目标扭矩和所述第一实际变量泵扭矩之间的大小关系，调节所述变量泵的排量，使得所述第一实际变量泵扭矩与所述第一发动机目标扭矩之间的差值小于预设扭矩偏差允许阈值。

该步骤中，通过将挖掘机的第一实际变量泵扭矩与挖掘机的第一发动机目标扭矩进行比对，根据比对结果确定挖掘机的变量泵的调节方式，使得第一实际变量泵扭矩逐渐靠近第一发动机目标扭矩，保证第一实际变量泵扭矩与第一发动机目标扭矩之间的差值小于预设扭矩偏差允许阈值。其中，预设扭矩偏差允许阈值是第一实际变量泵扭矩与第一发动机目标扭矩之间的差值最大值。

其中，步骤S540包括：

基于所述第一发动机目标扭矩和所述第一实际变量泵扭矩，确定所述挖掘机的发动机所对应的第一扭矩偏差；

根据恒扭矩PID控制算法，确定所述第一实际变量泵扭矩向所述第一发动机目标扭矩靠近所需要调节的变量泵的排量值；

基于所述所需要调节的变量泵的排量值，调节所述变量泵的排量，直至所述发动机所对应的第一扭矩偏差小于所述扭矩偏差允许阈值。

该步骤中，扭矩偏差允许阈值是第一实际变量泵扭矩与第一发动机目标扭矩之间允许的最大差值，当第一实际变量泵扭矩与第一发动机目标扭矩之间的差值大于扭矩偏差允许阈值时，控制器中的恒扭矩PID算法将会继续计算处理，最终控制挖掘机的变量泵的排量。

在本申请实施例中，所述第一工况状态为所述挖掘机的重载状态。

具体地，如图6所示，当挖掘机处于重载状态时，控制器会预先为处于重载状态的挖掘机设置第一发动机目标转速和第一发动机目标扭矩，其中，在整个恒扭矩控制过程中，发动机始终保持以第一发动机目标转速进行转动；紧接着，控制器根据获取的第一实际变量泵压力值和第一实际变量泵排量，确定挖掘机的第一实际变量泵扭矩；将计算得到的第一实际变量泵扭矩与预先设置的第一发动机目标扭矩进行比对，通过恒扭矩PID控制算法对第一实际变量泵扭矩与第一发动机目标扭矩之间的第一扭矩偏差进行调节，直至发动机所对应的第一扭矩偏差小于扭矩偏差允许阈值，在恒扭矩PID调节过程中，控制器将结果处理信号实时发给挖掘机的变量泵的比例阀，以调节变量泵的比例阀的开度，进而调节变量泵的排量，通过改变变量泵的排量，可以间接改变负载功率，从而使得负载所需功率与发动机的输出功率较好的匹配。

S550，当所述挖掘机处于所述第二工况状态时，确定所述挖掘机的第二发动机目标扭矩，并在所述挖掘机的工作过程中，实时获取所述挖掘机的第二实际变量泵压力值和第二实际变量泵排量；

S560，基于所述第二实际变量泵压力值和所述第二实际变量泵排量，确定所述挖掘机的第二实际变量泵扭矩；

S570，基于所述第二发动机目标扭矩和所述第二实际变量泵扭矩之间的大小关系，调节所述变量泵的排量，使得所述第二实际变量泵扭矩与所述第二发动机目标扭矩之间的差值小于预设扭矩偏差允许阈值。

需要说明的是，步骤S550至步骤S570的处理过程与步骤S520至步骤S540的处理过程完全相同，步骤S520至步骤S540对应的是挖掘机处于第一工况状态时的调节方式，而步骤S550至步骤S570对应的则是挖掘机处于第二工况状态时的调节方式，具体的工作原理在此不再一一赘述。

其中，步骤S570包括：

基于所述第二发动机目标扭矩和所述第二实际变量泵扭矩，确定所述挖掘机的发动机所对应的第二扭矩偏差；

根据恒扭矩PID控制算法，确定所述第二实际变量泵扭矩向所述第二发动机目标扭矩靠近所需要调节的变量泵的排量值；

基于所述所需要调节的变量泵的排量值，调节所述变量泵的排量，直至所述发动机所对应的第二扭矩偏差小于所述扭矩偏差允许阈值。

同理，本申请实施例中的处理过程与步骤S540的处理过程相同，在此也不再一一赘述。

本申请实施例中，所述第二工况状态为所述挖掘机的轻载状态。

具体地，如图6所示，当挖掘机处于轻载状态时，控制器会预先为处于轻载状态的挖掘机设置第二发动机目标转速和第二发动机目标扭矩，其中，在整个恒扭矩控制过程中，发动机始终保持以第二发动机目标转速进行转动；紧接着，控制器根据获取的第二实际变量泵压力值和第二实际变量泵排量，确定挖掘机的第二实际变量泵扭矩；将计算得到的第二实际变量泵扭矩与预先设置的第二发动机目标扭矩进行比对，通过恒扭矩PID控制算法对第二实际变量泵扭矩与第二发动机目标扭矩之间的第二扭矩偏差进行调节，直至发动机所对应的第二扭矩偏差小于扭矩偏差允许阈值，在恒扭矩PID调节过程中，控制器将结果处理信号实时发给挖掘机的变量泵的比例阀，以调节变量泵的比例阀的开度，进而调节变量泵的排量，通过改变变量泵的排量，可以间接改变负载功率，从而使得负载所需功率与发动机的输出功率较好的匹配。

综上可知，本申请实施例提出的挖掘机的节能控制方法，把负载分为轻载和重载两种情况，而不是多种曲线形式，避免了由于过多的发动机目标工作点，需要过多地调节发动机的转速和扭矩，不节能的问题。

结合发动机万有特性曲线，确定两种负载下发动机的目标工作点(发动机目标转速和发动机目标扭矩)，采用匹配控制方法，实现节能的目的。在重载情况下，确保挖掘机的效率和能耗，具有较高的燃油利用率，发动机的目标工作点在经济油耗区；在轻载情况下，确保挖掘机的节能，但不一定有较高的燃油利用率，发动机的目标工作点在低油耗区。

第二方面，本申请实施例提供了一种挖掘机，应用了如第一方面所述的挖掘机的节能控制方法。

本申请提供的挖掘机的使用原理与挖掘机的节能控制方法的原理相同，在此不再一一赘述。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种挖掘机的节能控制方法，其特征在于，所述节能控制方法包括：

获取挖掘机的工况状态信息，其中，所述工况状态信息包括第一工况状态和第二工况状态中的一种；

若检测到所述挖掘机处于所述第一工况状态，则确定所述挖掘机的第一发动机目标工作参数，所述第一发动机目标工作参数包括第一发动机目标扭矩和第一发动机目标转速，并且在所述挖掘机的工作过程中，实时获取所述挖掘机的第一实际变量泵压力值和第一实际变量泵排量；基于所述第一实际变量泵压力值和所述第一实际变量泵排量，确定所述挖掘机的第一实际变量泵扭矩；基于所述第一发动机目标扭矩和所述第一实际变量泵扭矩之间的大小关系，调节所述变量泵的排量，使得所述第一实际变量泵扭矩与所述第一发动机目标扭矩之间的差值小于预设扭矩偏差允许阈值；

若检测到所述挖掘机处于所述第二工况状态，则确定所述挖掘机的第二发动机目标工作参数，并控制所述挖掘机根据所述第二发动机目标工作参数调节所述挖掘机的发动机的转速和变量泵的排量。

2.根据权利要求1所述的节能控制方法，其特征在于，在所述获取挖掘机的工况状态信息，其中，所述工况状态信息包括第一工况状态和第二工况状态之前，所述节能控制方法还包括：

获取挖掘机的预设变量泵压力阈值，并在所述挖掘机的工作过程中，实时获取所述挖掘机的实际变量泵压力值；

若检测到所述实际变量泵压力值大于所述预设变量泵压力阈值，则确定所述挖掘机处于第一工况状态；

若检测到所述实际变量泵压力值不大于所述预设变量泵压力阈值，则确定所述挖掘机处于第二工况状态；

或，获取挖掘机的预设先导泵压力阈值，并在所述挖掘机的工作过程中，实时获取所述挖掘机的实际先导泵压力值；

若检测到所述实际先导泵压力值大于所述预设先导泵压力阈值，则确定所述挖掘机处于第一工况状态；

若检测到所述实际先导泵压力值不大于所述预设先导泵压力阈值，则确定所述挖掘机处于第二工况状态。

3.根据权利要求2所述的节能控制方法，其特征在于，在所述获取挖掘机的工况状态信息，其中，所述工况状态信息包括第一工况状态和第二工况状态之前，所述节能控制方法还包括：

获取挖掘机的工作姿态，其中，所述工作姿态为挖掘动作姿态、卸载动作姿态和回转动作姿态；

若检测到所述挖掘机处于所述挖掘动作姿态，且所述实际变量泵压力值大于所述预设变量泵压力阈值或所述实际先导泵压力值大于所述预设先导泵压力阈值，则确定所述挖掘机处于第一工况状态；

若检测到所述挖掘机处于所述挖掘动作姿态，且所述实际变量泵压力值不大于所述预设变量泵压力阈值或所述实际先导泵压力值不大于所述预设先导泵压力阈值，或所述挖掘机处于所述卸载动作姿态，或所述挖掘机处于所述回转动作姿态，则确定所述挖掘机处于第二工况状态。

4.根据权利要求1所述的节能控制方法，其特征在于，所述第二发动机目标工作参数包括第二发动机目标扭矩和第二发动机目标转速。

5.根据权利要求1所述的节能控制方法，其特征在于，所述基于所述第一发动机目标扭矩和所述第一实际变量泵扭矩之间的大小关系，调节所述变量泵的排量，使得所述第一实际变量泵扭矩与所述第一发动机目标扭矩之间的差值小于预设扭矩偏差允许阈值，包括：

基于所述第一发动机目标扭矩和所述第一实际变量泵扭矩，确定所述挖掘机的发动机所对应的第一扭矩偏差；

根据恒扭矩PID控制算法，确定所述第一实际变量泵扭矩向所述第一发动机目标扭矩靠近所需要调节的变量泵的排量值；

基于所述所需要调节的变量泵的排量值，调节所述变量泵的排量，直至所述发动机所对应的第一扭矩偏差小于所述扭矩偏差允许阈值。

6.根据权利要求4所述的节能控制方法，其特征在于，通过以下步骤调节所述挖掘机的变量泵的排量：

当所述挖掘机处于所述第二工况状态时，确定所述挖掘机的第二发动机目标扭矩，并在所述挖掘机的工作过程中，实时获取所述挖掘机的第二实际变量泵压力值和第二实际变量泵排量；

基于所述第二实际变量泵压力值和所述第二实际变量泵排量，确定所述挖掘机的第二实际变量泵扭矩；

基于所述第二发动机目标扭矩和所述第二实际变量泵扭矩之间的大小关系，调节所述变量泵的排量，使得所述第二实际变量泵扭矩与所述第二发动机目标扭矩之间的差值小于预设扭矩偏差允许阈值。

7.根据权利要求6所述的节能控制方法，其特征在于，所述基于所述第二发动机目标扭矩和所述第二实际变量泵扭矩之间的大小关系，调节所述变量泵的排量，使得所述第二实际变量泵扭矩与所述第二发动机目标扭矩之间的差值小于预设扭矩偏差允许阈值，包括：

基于所述第二发动机目标扭矩和所述第二实际变量泵扭矩，确定所述挖掘机的发动机所对应的第二扭矩偏差；

根据恒扭矩PID控制算法，确定所述第二实际变量泵扭矩向所述第二发动机目标扭矩靠近所需要调节的变量泵的排量值；

基于所述所需要调节的变量泵的排量值，调节所述变量泵的排量，直至所述发动机所对应的第二扭矩偏差小于所述扭矩偏差允许阈值。

8.根据权利要求1至7任一项所述的节能控制方法，其特征在于，所述第一工况状态为所述挖掘机的重载状态，所述第二工况状态为所述挖掘机的轻载状态。

9.一种挖掘机，其特征在于，应用了如权利要求1至8任一项所述的挖掘机的节能控制方法。

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