[發明專利]混合動力挖掘機的瞬時增力控制方法

有效

• 申請號: 201110234831.1
• 申請日: 2011-08-17
• 公開（公告）號: CN102383455A
• 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: E02F9/22
• 分類號: 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的瞬時增力控制方法。

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約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。

傳統液壓挖掘機在經濟模式和重載模式下，工作過程中經常需要持續輸出最大功率一段時間(通常幾秒鐘)以滿足強烈挖掘要求，常用的瞬時增力控制方法是：瞬時增力開關被按下后，系統安全閥的設定壓力提高到最高設定壓力，發動機轉速提高到最大允許值，同時變量泵的比例閥電流值設定到最大。混合動力挖掘機同樣也需要瞬時增力功能，但是并聯式混合動力挖掘機發動機功率通常小于液壓系統所需最大功率，所以瞬時增力工況下，電動發電機工作在電動模式，和發動機一起驅動液壓泵做功來補充發動機功率的不足，但是如何充分發揮發動機的極限功率以滿足強烈挖掘工況的要求，同時還要防止發動機熄火；并且當電容向電機供電對外做功后如何維持電容電壓平衡，整個這個過程需要一套完善的瞬時增力控制方法來保證。

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瞬時增力控制方法，在混合動力挖掘機瞬時增力工況下，當系統所需功率大于發動機額定功率時，該方法能充分利用發動機的極限功率，同時防止發動機熄火并維持超級電容電壓平衡。

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瞬時增力控制方法，包括以下步驟：

1)、設定增力時間、增力最小間隔時間、發動機目標負荷率、變量泵的比例閥電流值、發動機增力轉速和安全閥壓力；

2)、通過檢測增力開關狀態和瞬時增力間隔時間定時器，判斷挖掘機是否允許啟動瞬時增力功能：

當增力開關被按下且瞬時增力間隔時間定時器的值大于所設定的增力最小間隔時間，允許啟動瞬時增力功能，進入步驟3)；

反之，則禁止啟動瞬時增力功能，并退出瞬時增力控制程序；

3)、瞬時增力時間定時器開始計時，發動機轉速調節為設定的瞬時增力工況下的轉速，比例閥電流值調節為設定的瞬時增力工況下變量泵的比例閥電流，系統安全閥設定壓力調節為設定的瞬時增力工況下的安全閥壓力；并記錄超級電容當前電壓；

4)、檢測發動機實際負荷率；

5)、比較發動機實際負荷率和目標負荷率，當發動機實際負荷率大于發動機目標負荷率，則電動發電機工作在電動狀態，電機目標扭矩為(發動機實際負荷率-發動機目標負荷率)×發動機最大扭矩；否則電機目標扭矩為0Nm；

6)、檢測瞬時增力時間定時器，判斷增力時間是否到達；當增力時間結束，則瞬時增力間隔時間定時器開始計時，發動機轉速、比例閥電流值、系統安全閥壓力都恢復為瞬時增力工況前的設定值，并記下超級電容當前電壓；否則轉至4)；

7)、計算電機發電扭矩；

8)、電機按步驟7)所得的發電扭矩向電容充電；

9)、檢測瞬時增力間隔時間定時器的值，判斷是否到達增力最小間隔時間，當增力間隔時間定時器的值沒有到達最小間隔時間，則轉至8)，否則轉至10)；

10)、電機發電扭矩設為0Nm。

作為本發明的混合動力挖掘機的瞬時增力控制方法的改進：步驟7)的計算電機發電扭矩具體為：每次瞬時增力功能結束后，在增力間隔時間內電機工作在發電模式向超級電容充電，發電扭矩為C為超級電容電容值，U₁為瞬時增力功能啟動時超級電容的電壓，U₂為瞬時增力功能結束時超級電容的電壓，n₀為發動機的工作轉速，η為電機系統的效率，t為瞬時增力間隔時間。

作為本發明的混合動力挖掘機的瞬時增力控制方法的進一步改進：混合動力挖掘機是噸位為13～40噸的中型混合動力挖掘機，持續增力時間為8～10s，增力間隔時間4～6s，發動機目標負荷率95％，發動機轉速、比例閥電流值和系統安全閥都設定為最大值(即銘牌上標注的發動機轉速、比例閥電流值和系統安全閥的上限值)。