[發明專利]混合動力挖掘機的自動怠速控制方法

有效

• 申請號: 201110234359.1
• 申請日: 2011-08-16
• 公開（公告）號: CN102383453A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 王慶豐;姚洪
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E02F9/20
• 分類號: E02F9/20;E02F9/22
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術領域

本發明涉及一種混合動力液壓挖掘機自動怠速控制方法，適用于具有油電混合動力配置的工程機械。

背景技術

隨著全球環境、能源問題日益突出，節能減排技術是目前研究的熱點，而挖掘機的發動機功率利用率只有20％，并且載荷頻繁波動使發動機排放變差，油電混合動力技術是當前研究的熱點，通過電動機對載荷削峰填谷，使發動機工作點穩定在高效區。

挖掘機的自動怠速工況占總運行時間約有30％，傳統液壓挖掘機的自動怠速控制方法是：挖掘機的操作手柄停止動作一段時間后，降低發動機轉速至第一自動怠速，操作手柄繼續停止動作一段時間后，再降低發動機轉速至第二自動怠速，整個自動怠速運行過程中，若操作手柄有動作，則立刻調整發動機至目標轉速。挖掘機怠速工況下降低發動機轉速，可以減小發動機功率并有效降低油耗，因而獲得了廣泛的應用。但是自動怠速工況下，雖然發動機的轉速減小了，負載扭矩也較小，對照發動機萬有特性曲線，可以發現此時發動機的燃油經濟性極差，如果能提高發動機效率，則能進一步節省燃油。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種混合動力挖掘機的自動怠速控制方法，該方法能有效提高發動機的燃油經濟性，同時防止發動機怠速工況加載時轉速大范圍波動。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種，混合動力挖掘機的自動怠速控制方法，包括以下步驟：

1)、設定怠速時間、第一怠速、第二怠速、先導壓力閾值以及超級電容SOC怠速充電閾的上下限值；

2)、通過檢測先導壓力，判斷挖掘機是否停止工作：

當先導壓力小于先導壓力閾值，判定挖掘機停止動作，進入步驟3)；

反之，則判定挖掘機處于工作狀態；并退出自動怠速控制程序；

3)、當挖掘機停止動作的時間超過設定的怠速時間時，進入步驟4)；否則退出自動怠速控制程序，并調整發動機轉速調整為目標工作轉速；

4)、檢測超級電容當前SOC值；

當超級電容當前SOC值小于超級電容SOC怠速充電閾值的下限值時，進入步驟5)，否則進入步驟7)；

5)、先調節發動機至第一怠速，然后根據發動機萬有特性曲線選擇目標發電扭矩和加載斜率；在加載過程中，通過檢測先導壓力，來判斷挖掘機是否開始工作：當先導壓力小于先導壓力閾值時，判定挖掘機尚未開始工作，進入步驟6)；反之，則判定挖掘機已開始工作狀態，否則退出自動怠速控制程序，并調整發動機轉速調整為目標工作轉速；

6)、檢測超級電容當前SOC值：

當超級電容當前SOC值小于超級電容SOC怠速充電閾值的上限值時，返回至步驟5)，否則進入步驟7)；

7)、調節發動機至第二怠速，并控制電動機/發電機的發電扭矩降為0Nm；

8)、反復通過檢測先導壓力來判斷挖掘機是否開始工作，直至檢測到先導壓力≥先導壓力閾值時，退出自動怠速控制程序，并調整發動機轉速調整為目標工作轉速。

作為本發明的混合動力挖掘機的自動怠速控制方法的改進：混合動力挖掘機是噸位為13～40噸的中型混合動力挖掘機：設定怠速時間為3～5s，第一怠速為1100rpm，第二怠速為800rpm，超級電容SOC怠速充電閾值為0.875～0.9，先導壓力閾值為5～10bar。

在本發明中，SOC即state?of?charge，荷電狀態，超級電容的SOC表明電容存儲電量的多少，SOC的范圍是0～1，SOC＝U_當前/U_額定。

在本發明中，選擇加載斜率主要為了防止發動機熄火，因為發動機在低轉速下突然加上較大的目標發電扭矩容易熄火。

本發明的混合動力挖掘機的自動怠速控制方法，能使混合動力挖掘機在怠速狀態進一步減少能耗，同時利用工作間歇向超級電容充電，為下一周期工作做準備。

與背景技術相比，本發明具有如下優點：

1、在第一怠速下通過電機發電增加發動機負荷，使發動機工作在高效區，提高發動機的燃油經濟性；

2、電機發電時發電扭矩按一定斜率增加，可以減小發動機轉速波動；

3、怠速工況下對超級電容充電，可以為挖掘機下一周期持續工作做好準備；

4、采用兩級怠速控制，當可以縮短發動機調整至目標工作轉速的時間。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細說明。

圖1是本發明的通過先導壓力判斷挖掘機是否工作的流程圖；

圖2是本發明的混合動力液壓挖掘機的自動怠速控制方法流程圖；