CN113910918B - 一种电动装载机多工况自动调速控制*** - Google Patents

一种电动装载机多工况自动调速控制*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动装载机多工况自动调速控制***，包括检测模块：包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器设置在液压***工作泵泵口油路中，用于检测装载机铲装作业时的工作泵压力值，所述第二压力传感器连接在液压***动臂油缸大腔油路中，用于检测装载机工作机具提升或下降时动臂油缸大腔的压力值；控制模块：包括用于控制装载机运动状态，且分别与第一压力传感器和第二压力传感器电性连接的VCU控制单元，所述VCU控制单元用于根据第一压力传感器和第二压力传感器的检测数据控制所述装载机的运动，本发明可保证铲装作业和行走不同工况的速度需求，保证作业过程中的作业安全，同时可以适当地节能降耗，延长单次充电间隔。

Description

一种电动装载机多工况自动调速控制***
技术领域
本发明涉及一种电动装载机多工况自动调速控制***，属于装载机技术领域。
背景技术
为响应低碳环保的方针政策和重点地区的排放要求，新能源车辆已不仅局限于乘用车辆，众多工程机械主机厂已完成新能源机型的研发试制，此处重点说明铲装机械——电动装载机。由于电动装机的方案架构，整车在运行过程中取消传统变速箱，无档位切换来实现速度的调节，通过油门踏板调节电机输出扭矩，实现车速的变化，其缺点在于：
1、铲装过程中过高的车速带料转场存在一定的安全隐患，同时，V型铲装作业中路途较近，司机习惯大油门到底的方式，不限制行走电机的扭矩导致输出能耗较高，此种模式下需要的最高车速较低。
2、长距离行走过程最高车速限制较低，严重影响效率和司机的体验感，与第1点冲突。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电动装载机多工况自动调速控制***，以解决现有技术中不对电动转载机在不同工作状况下的速度进行限制，其出现能耗高、司机体验差等技术问题。
为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案是：
一种电动装载机多工况自动调速控制***，包括：
检测模块：包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器设置在液压***工作泵泵口油路中，用于检测装载机铲装作业时的工作泵压力值，所述第二压力传感器连接在液压***动臂油缸大腔油路中，用于检测装载机工作机具提升或下降时动臂油缸大腔的压力值；
控制模块：包括用于控制装载机运动状态，且分别与第一压力传感器和第二压力传感器电性连接的VCU控制单元，所述VCU控制单元用于根据第一压力传感器和第二压力传感器的检测数据控制所述装载机的运动。
作为本发明的一种优选技术方案，还包括操纵模块，所述操纵模块包括翘板开关和旋钮开关，所述翘板开关用于控制装载进入自动模式或手动模式；
当所述装载机进入手动模式，所述旋钮开关用于控制所述装载机运动的状态；
当所述装载机进入自动模式，由所述VCU控制单元根据第一压力传感器和第二压力传感器的检测数据控制所述装载机运动的状态。
作为本发明的一种优选技术方案，当所述装载机处于自动模式，所述装载机不响应旋钮开关的控制。
作为本发明的一种优选技术方案，所述旋钮开关的档位设置不少于两个。
作为本发明的一种优选技术方案，所述旋钮开关的档位设置有三个，且三个档位分别对应装载机的低速行驶、中速行驶和高速行驶。
作为本发明的一种优选技术方案，设定所述工作泵在工作时的泵口压力阈值，以及设定装载机机具在承载重物时的动臂油缸大腔的压力阈值；
装载机处于自动模式下：
当所述第一压力传感器检测的压力值大于工作泵泵口压力阈值，由VCU控制单元判断装载机处于铲装工况，并控制装载机行驶的速度不超过低速行驶档位下的最高速度；
当所述第一压力传感器检测的压力值小于工作泵泵口压力阈值，且第二压力传感器检测的压力值大于动臂油缸大腔的压力阈值，由VCU控制单元判断装载机处于带载行驶工况，并控制装载机行驶的速度不超过中速行驶档位下的最高速度；
当所述第一压力传感器检测的压力值小于工作泵泵口压力阈值，且第二压力传感器检测的压力值小于动臂油缸大腔的压力阈值，由VCU控制单元判断装载机处于空载行驶工况，并控制装载机行驶的速度不超过高速行驶档位下的最高速度。
作为本发明的一种优选技术方案，所述装载机在自动模式下切换行驶速度的时间间隔不少于10S。
作为本发明的一种优选技术方案，还包括显示模块，所述显示模块用于显示装载机的整机状态信息。
一种电动装载机，采用所述的电动装载机多工况自动调速控制***。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明能够通过检测工作泵泵口压力和动臂油缸大腔的压力
本发明能够通过检测工作泵泵口压力和动臂油缸大腔的压力，来由VCU控制单元判断装载机工作状态，并控制装载机进入与所判断结果匹配的模式，可保证铲装作业和行走不同工况的速度需求，保证作业过程中的作业安全，同时可以适当地节能降耗，延长单次充电间隔。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明的流程图。
图中：1-工作泵；2-多路阀；3-多路阀阀芯I；4-多路阀阀芯II；5-液压油箱；6-动臂油缸；7-翻斗油缸；8-第一压力传感器；9-第二压力传感器；10-翘板开关；11-旋钮开关；12-VCU控制单元；13-电机控制器；14-行走电机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1和图2所示，一种电动装载机多工况自动调速控制***，检测模块：包括第一压力传感器8和第二压力传感器9，第一压力传感器8设置在液压***工作泵1泵口油路中，用于检测装载机铲装作业时的工作泵1压力值，第二压力传感器9连接在液压***动臂油缸6大腔油路中，用于检测装载机工作机具提升或下降时动臂油缸6大腔的压力值；
控制模块：包括用于控制装载机运动状态，且分别与第一压力传感器8和第二压力传感器9电性连接的VCU控制单元12，VCU控制单元12用于根据第一压力传感器8和第二压力传感器9的检测数据控制装载机的运动。
装载机的液压***包括工作泵1、液压油箱5、多路阀2、多路阀阀芯I3、多路阀阀芯II4、动臂油缸6、翻斗油缸7；工作泵1吸油口与液压油箱5相连；工作泵1出油口与多路阀2的P口相连；多路阀2的包含多路阀阀芯I3和多路阀阀芯II4；多路阀2的A1口与动臂油缸6大腔相连；多路阀2的B1口与动臂油缸6小腔相连；多路阀2的A2口与翻斗油缸7大腔相连；多路阀2的B2口与翻斗油缸7小腔相连；多路阀2的T口经过滤芯与液压油箱5相连；用于实现驱动装载机机具的运动。
装载机还包括有行走电机14、电机控制器13，VCU控制单元12通过CAN_H、CAN_L与电机控制器13通讯，电机控制器13通过低压接口连接行走电机14，行走电机14的三相端分别接电机控制器13的U、V、W针脚。
第一压力传感器8和第二压力传感器9在与VCU控制单元12电性连接时，第一压力传感器8信号线连接VCU控制单元12的SEN1针脚，第二压力传感器9信号线VCU控制单元12的SEN2针脚，VCC+针脚给两个压力传感器供电。
还包括操纵模块，操纵模块包括翘板开关10和旋钮开关11，翘板开关10用于控制装载进入自动模式或手动模式；
当装载机进入手动模式，旋钮开关11用于控制装载机运动的状态；当装载机进入自动模式，由VCU控制单元12根据第一压力传感器8和第二压力传感器9的检测数据控制装载机运动的状态。
即通过检测压力的变化，来判断装载机所处的工作状态，进一步则可根据判断的结果控制装载机的运动。
需要注意的是，装载机初始转态下默认的为手动模式。
当装载机处于自动模式，装载机不响应旋钮开关11的控制，这里主要避免在自动模式下，驾驶人员的手动操作会影响到装载机正常运动的问题。
旋钮开关11的档位设置不少于两个；旋钮开关11的档位设置有三个，且三个档位分别对应装载机的低速行驶、中速行驶和高速行驶。
实施例一：
翘板开关10处于手动模式，此模式为装载机默认模式，驾驶员可根据自身功能需求，手动开启换挡功能，具体为：
旋钮开关11旋转至对应装载机的低速行驶的档位，VCU控制单元12经控制策略的判定，输出与该档位相应的限速执行参数，通过CAN通讯传送至电机控制器13，同时，电机控制器13读取行走电机14转速，比较当前转速与该档设定值，控制行走电机14输出扭矩，使行走电机14保持该档位最高车速限制，同理，将旋钮开关11旋转至应装载机的高速行驶或低速行驶的档位，可实现装载机的高速行驶或中速行驶。
高速行驶档位是装载机在手动模式下默认档位。
设定工作泵1在工作时的泵口压力阈值，以及设定装载机机具在承载重物时的动臂油缸6大腔的压力阈值；装载机处于自动模式下：
当第一压力传感器8检测的压力值大于工作泵1泵口压力阈值，由VCU控制单元12判断装载机处于铲装工况，并控制装载机行驶的速度不超过低速行驶档位下的最高速度；
即在当动臂油缸6或翻斗油缸7处于运动状态时，多路阀2的多路阀2芯I或多路阀2芯II在先导油的推动下处于工作位，此时工作泵1的高压油经过多路阀2芯I或多路阀2芯II的工作位进入或翻斗油缸7的大腔；第一压力传感器8检测工作泵1泵口的压力并将其检测值传至VCU控制单元12，VCU控制单元12经策略判定，如高于设定阈值，判定为铲装作业状态，此时行走电机14转速通过电机控制器13传递给VCU控制单元12，VCU控制单元12经算法匹配，计算出铲装作业工况下电机限速执行参数，通过与行走电机14实际反馈转速对比，当行走电机14转速超过设定值时，限制行走电机14输出扭矩，实现低速行驶档位最高车速的限制。
当第一压力传感器8检测的压力值小于工作泵1泵口压力阈值，且第二压力传感器9检测的压力值大于动臂油缸6大腔的压力阈值，由VCU控制单元12判断装载机处于带载行驶工况，并控制装载机行驶的速度不超过中速行驶档位下的最高速度；
即在当动臂油缸6和翻斗油缸7均处于静止状态时，多路阀2的多路阀2芯I和多路阀2芯II均处于中位，此时工作泵1出油口经过多路阀2阀芯中位直接回液压油箱5，此时第一压力传感器8检测工作泵1泵口压力，判定为非铲装作业状态；
在判定为非铲装作业状态的基础上，第二压力传感器9进一步检测动臂油缸6大腔压力值，并将其检测值传至VCU控制单元12，VCU控制单元12经控制策略，如压力值高于设定阈值，为带载行驶状态，此时行走电机14转速通过电机控制器13传递给VCU控制单元12，VCU控制单元12经算法匹配，计算出带载行驶工况下电机限速执行参数，通过与行走电机14实际反馈转速对比，当行走电机14转速超过设定值时，限制行走电机14输出扭矩，实现中速行驶档位的最高车速的限制。
当第一压力传感器8检测的压力值小于工作泵1泵口压力阈值，且第二压力传感器9检测的压力值小于动臂油缸6大腔的压力阈值，由VCU控制单元12判断装载机处于空载行驶工况，并控制装载机行驶的速度不超过高速行驶档位下的最高速度。
在判断为非铲装作业状态的基础上，第二压力传感器9进一步检测动臂油缸6大腔压力值并将其检测值传至VCU控制单元12，VCU控制单元12经控制策略分析，如压力值低于设定阈值，为空载行驶状态，此时行走电机14转速通过电机控制器13传递给VCU控制单元12，VCU控制单元12经算法匹配，计算出空载行驶工况下电机限速执行参数，通过与行走电机14实际反馈转速对比，当行走电机14转速超过设定值时，限制行走电机14输出扭矩，实现高速行驶档位的最高车速的限制。
装载机在自动模式下切换行驶速度的时间间隔不少于10S。
防止在自动模式下，装载机会出现频繁切换行驶速度的问题。
还包括显示模块，显示模块用于显示装载机的整机状态信息。
显示模块为显示屏，VCU控制单元12与电机控制器13通过CAN总线与显示屏连接；显示屏包含手动/自动模式状态指示灯，当前档位指示灯，同时还用于显示当前所处档位调节模式及档位状态，以及前电机转速和车速，便于驾驶人员实时监测装载机的整机转态。
一种电动装载机，采用一种多工况自动调速控制***。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电动装载机多工况自动调速控制***，其特征在于，包括：
检测模块：包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器设置在液压***工作泵泵口油路中，用于检测装载机铲装作业时的工作泵压力值，所述第二压力传感器连接在液压***动臂油缸大腔油路中，用于检测装载机工作机具提升或下降时动臂油缸大腔的压力值；
控制模块：包括用于控制装载机运动状态，且分别与第一压力传感器和第二压力传感器电性连接的VCU控制单元，所述VCU控制单元用于根据第一压力传感器和第二压力传感器的检测数据控制所述装载机的运动；
操纵模块，包括翘板开关，所述翘板开关用于控制装载进入自动模式或手动模式；
当所述装载机进入自动模式，由所述VCU控制单元根据第一压力传感器和第二压力传感器的检测数据控制所述装载机的运动；
设定所述工作泵在工作时的泵口压力阈值，以及设定装载机机具在空载提升最高处时动臂油缸大腔的压力阈值，装载机处于自动模式下：
当所述第一压力传感器检测的压力值大于工作泵泵口压力阈值，由VCU控制单元判断装载机处于铲装工况，并控制装载机行驶的速度不超过低速行驶档位下的最高速度；
当所述第一压力传感器检测的压力值不大于工作泵泵口压力阈值，且第二压力传感器检测的压力值大于动臂油缸大腔的压力阈值，由VCU控制单元判断装载机处于带载行驶工况，并控制装载机行驶的速度不超过中速行驶档位下的最高速度；
当所述第一压力传感器检测的压力值不大于工作泵泵口压力阈值，且第二压力传感器检测的压力值不大于动臂油缸大腔的压力阈值，由VCU控制单元判断装载机处于空载行驶工况，并控制装载机行驶的速度不超过高速行驶档位下的最高速度。
2.根据权利要求1所述的一种电动装载机多工况自动调速控制***，其特征在于，所述操纵模块还包括旋钮开关；
当所述装载机进入手动模式，所述旋钮开关用于控制所述装载机运动的状态。
3.根据权利要求2所述的一种电动装载机多工况自动调速控制***，其特征在于，当所述装载机处于自动模式，所述装载机不响应旋钮开关的控制。
4.根据权利要求3所述的一种电动装载机多工况自动调速控制***，其特征在于，所述旋钮开关的档位设置不少于两个。
5.根据权利要求4所述的一种电动装载机多工况自动调速控制***，其特征在于，所述旋钮开关的档位设置有三个，且三个档位分别对应装载机的低速行驶、中速行驶和高速行驶。
6.根据权利要求1所述的一种电动装载机多工况自动调速控制***，其特征在于，所述装载机在自动模式下切换行驶速度的时间间隔不少于10S。
7.根据权利要求1所述的一种电动装载机多工况自动调速控制***，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块用于显示装载机的整机状态信息。
8.一种电动装载机，其特征在于，采用权利要求1至7中任意一项所述的多工况自动调速控制***。
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