[发明专利]纯电动装载机液压电机自动控制方法

说明书

本发明适用于工程机械领域，提供了纯电动装载机液压电机自动控制方法，包括如下步骤：根据装载机状态判断装载机所处作业阶段；当物料与铲斗接触时，根据物料属性，判断作业难易程度；进行多次载荷谱实验；确定不同工作阶段不同作业难易程度时液压系统功率范围；确定转速范围；获取当前转矩下电机效率随转速的映射关系；设定液压缸参考位移；得到初始电机期望转速；得到电机转速增量；计算得到电机最终期望转速。本发明液压系统采用单独电机驱动，与行走系统解耦，可独立控制，较柴油装载机效率高、无排放。液压电机输出功率随作业阶段以及作业对象改变，与需求功率相匹配；液压电机输出转速随外界负载动态变化；液压电机转速采用自动控制；电机转速充分考虑了电机效率模型，进一步提高液压系统整体效率。

技术领域

本发明属于工程机械领域，尤其涉及纯电动装载机液压电机自动控制方法。

背景技术

传统柴油装载机在作业时具有排放差、能耗大、效率低等问题。而且，柴油装载机采用一个发动机同时驱动行走系统与液压系统，两套系统呈高度耦合状态。驾驶员无法通过油门、换挡、制动等手段单独对两者中的某一个进行独立驱动，这也会导致装载机在铲掘和卸载过程中能效较低，从而影响到整个循环工作的效率。同时，驾驶员对于装载机液压系统的工作状态缺乏直观感受，其对操纵手柄的暴力动作可能导致液压系统在铲掘、举升等作业时长时间处于溢流状态，导致额外能量损失。

采用双电机将行走系统与液压系统分开驱动的高效零污染的纯电动装载机是一种有效解决方法。装载机常采用加速踏板和制动踏板控制行走电机，但是，驾驶员难以通过踏板同时控制液压电机。

目前，纯电动装载机常采用液压电机输出固定转速或者固定功率的方法，但是该方法无法充分利用电机的宽转速范围和宽高效率区间的优势，也不能根据负载大小调节电机转速，导致不必要的能量损失。国内外研究者还提出了根据驾驶员对转斗油缸操纵杆、动臂油缸操纵杆、方向盘等装置的操纵意图调节液压电机转速的方法。该方法对驾驶员的经验要求较高，驾驶员的操作将直接影响液压系统的能耗与产出。特别是重载工况下，外界压力比较大而需求流量较小，液压缸动作速度慢，经验少的驾驶员为提高液压缸速度，使液压电机工作在高速状态下，造成较大溢流损失。

本发明的目的是针对双电机的纯电动装机提供一种综合考虑液压系统需求功率和流量并兼顾电机效率特性的液压电机自动控制策略。该方法可以根据作业阶段的外界负载变化动态调整液压电机输出转速，兼顾液压系统产出与能耗两方面。液压泵输出流量与实际系统需求相匹配，在不降低产出的情况下，降低系统能量损失，提高液压系统整体作业效率。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供纯电动装载机液压电机自动控制方法，旨在解决液压泵输出流量与实际系统需求相匹配，在不降低产出的情况下，降低系统能量损失，提高液压系统整体作业效率的问题。

本发明实施例是这样实现的，

纯电动装载机液压系统主要组成包括定量泵、液压电机、多路阀、转向控制阀、转斗油缸、动臂油缸、转向油缸；

其中，多路阀包含转斗控制阀与动臂控制阀，转斗控制阀向右打开时，转斗液压缸伸出，向左打开，转斗液压缸缩回，控制阀关闭时，转斗液压缸保持原位，动臂控制阀与转斗控制阀同理；

装载机液压系统工作时，通过调节液压电机转速来控制定量泵的输出流量，在控制阀的作用下，驱动指定液压缸产生相应的位移。

纯电动装载机液压电机自动控制方法首先通过装载机档位、液压缸压力、车速等状态信息判断装载机所处工作阶段；

接下来根据物料的属性判断作业难易程度，得出该阶段该物料下的液压系统需求功率范围；然后根据当前转矩大小和功率范围，确定电机期望输出转速的范围，同时通过二元拉格朗日插值法计算当前转矩下，电机效率与转速之间的映射关系；

最后根据液压电机转矩信号、动作液压缸位移信号并考虑液压电机效率属性，通过模糊控制得出期望电机转速，实现液压电机自动控制和流量的按需匹配。