一種功率平衡控制設備、方法、系統及工程機械與流程

2023-07-14 01:47:46 1

本發明涉及工程機械領域，具體地，涉及一種功率平衡控制設備、功率平衡控制方法、包含所述功率平衡控制設備的功率平衡控制系統、及包含該功率平衡控制系統的工程機械。

背景技術：

工程機械的作業工況惡劣、複雜，通常都有多個執行單元同時消耗來自動力源的功率/扭矩/力。當某一個執行單元消耗的功率/扭矩/力上升時，可能會引起多個執行單元的總功率/扭矩/力接近或超出動力源的輸出極限，此時極可能導致動力源掉速或停止工作。

如圖1所示，動力源可為執行單元1-n提供動力，其中n為大於1的整數。在現有技術的動力分配策略中，常見的有兩種模式，第一種模式考慮動力源的總輸出能力，將2個或以上的執行單元按設計的程式工作，以避免總需求接近或超過動力源總輸出的情況，這種模式可以避免總輸出不足的問題，但同時也帶來了執行單元可操控性的下降。第二種模式是每個執行單元的動力需求指令來自執行該動作的人，每個執行單元的動力需求都是獨立完成的，在這種情況下執行單元的可操控性大大提高，但同時也導致多個同時工作的執行單元總需求可能接近或超過總輸出，進而造成動力源工作不正常。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種功率平衡控制設備、功率平衡控制方法、包含所述功率平衡控制設備的功率平衡控制系統、及包含該功率平衡控制系統的工程機械，其可避免某一個執行單元消耗的功率過大或多個執行單元消耗的總功率過大而導致動力源突然掉速或停機。

為了實現上述目的，本發明一實施例提供一種功率平衡控制設備，該控制設備包含：接收裝置，用於接收多個執行單元各自的輸出功率，該多個執行單元由一動力源提供能量；控制裝置，用於執行以下操作：分別將所述多個執行單元各自的輸出功率與該多個執行單元各自的設定功率進行比較；在所述多個執行單元中存在輸出功率大於相應的設定功率的執行單元的情況下，調整該執行單元的參數，以使得該執行單元的輸出功率小於該執行單元的設定功率；在所述多個執行單元中所有執行單元各自的輸出功率均小於相應的設定功率的情況下，計算所述多個執行單元的輸出功率之和，並將該輸出功率之和與總的功率設定值進行比較；以及在所述該輸出功率之和大於總的功率設定值的情況下，調整所述多個執行單元中部分執行單元的參數，以使得輸出功率之和小於總的功率設定值。

可選的，每一所述執行單元被分配一優先級；所述部分執行單元根據所有執行單元各自的優先級而被確定。

可選的，所述部分執行單元的優先級低於所述多個執行單元內的其他執行單元的優先級。

可選的，所述多個執行單元各自的設定功率與該多個執行單元各自的額定輸出功率有關，所述總的功率設定值與所述動力源的額定輸出功率有關。

相應地，本發明一實施例還提供一種功率平衡控制方法，該控制方法包含：接收多個執行單元各自的輸出功率，該多個執行單元由一動力源提供能量；分別將所述多個執行單元各自的輸出功率與該多個執行單元各自的設定功率進行比較；在所述多個執行單元中存在輸出功率大於相應的設定功率的執行單元的情況下，調整該執行單元的參數，以使得該執行單元的輸出功率小於該執行單元的設定功率；在所述多個執行單元中所有執行單元各自的輸出功率均小於相應的設定功率的情況下，計算所述多個執行單元的輸出功率之和，並將該輸出功率之和與總的功率設定值進行比較；以及在所述該輸出功率之和大於總的功率設定值的情況下，調整所述多個執行單元中部分執行單元的參數，以使得輸出功率之和小於總的功率設定值。

可選的，每一所述執行單元被分配一優先級；所述部分執行單元根據所有執行單元各自的優先級而被確定。

可選的，所述部分執行單元的優先級低於所述多個執行單元內的其他執行單元的優先級。

可選的，所述多個執行單元各自的設定功率與該多個執行單元各自的額定輸出功率有關，所述總的功率設定值與所述動力源的額定輸出功率有關。

相應地，本發明一實施例還提供一種功率平衡控制系統，該系統包含：動力源；多個執行單元，該多個執行單元由所述動力源提供能量；功率檢測裝置，用於檢測所述多個執行單元各自的輸出功率；以及上述功率平衡控制設備。

相應地，本發明一實施例還提供一種工程機械，該工程機械包含上述功率平衡控制系統。

通過上述技術方案，其可檢測每一執行單元的功率，在存在某一執行單元的輸出功率大於該執行單元的設定功率的情況下，對該執行單元的輸出功率進行調整；在所有執行單元各自的輸出功率均小於相應的設定功率的情況下，判斷該所有執行單元各自的輸出功率之和是否大於總的功率設定值，並在該所有執行單元各自的輸出功率之和大於總的功率設定值的情況下，對部分執行單元的參數，保證所有執行單元各自的輸出功率小於總的功率設定值。本發明可避免某一執行單元消耗的功率過大或多個執行單元消耗的總功率過大而導致動力源突然掉速或停機。

本發明的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1為現有的動力系統的結構示意圖；

圖2為本發明一實施例提供的功率平衡控制系統的結構示意圖；以及

圖3為本發明一實施例提供的功率平衡控制方法的流程圖。

圖4為本發明另一實施例提供的功率平衡控制方法的流程圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。

本發明的技術方案主要針對上述的現有技術中的第二種動力分配模式。在工程機械領域，由於工況複雜，需要靈活地應對不同的工況，較多採用上述的第二中動力分配模式，以提高整機的可操控性。在現有模式下，執行單元1-n的工作組合情況是不確定的，有可能只有1個執行單元工作，也可能有多個執行單元工作；且每個執行單元工作時，消耗的功率也是不確定。這樣，當同時工作的多個執行單元在工作過程中，由於負載的變化，某一個執行單元的功率上升，有可能導致多個執行單元總的輸出功率接近動力源的極限功率輸出，此時，由於動力源的保護性設計，有可能引起動力源的掉速或停止工作。

圖2為本發明一實施例提供的功率平衡控制系統的結構示意圖。如圖2所示，本發明一實施例提供一種功率平衡控制系統，該系統包含：動力源10；多個執行單元1-n，該多個執行單元由所述動力源10提供能量；功率檢測裝置200，用於檢測所述多個執行單元1-n各自的輸出功率；以及功率平衡控制設備100，該功率平衡控制設備用於根據所述功率檢測裝置200所檢測的所述多個執行單元1-n各自的輸出功率，來判斷是否需要對多個執行單元1-n中的個別或一些執行單元的輸出功率進行調整，以避免該多個執行單元的輸出功率過大而導致動力源掉速或停止工作，又或者是避免部分執行單元從動力源消耗的功率過大而導致其他執行單元難以從所述動力源分配到足夠的功率分配而有效運作。

具體而言，所述動力源例如可為由液力變矩器泵輪驅動的液壓泵，其可以為各類執行機構(例如，工程機械內常見的迴轉機構、變幅機構、行走機構機構等等)提供壓力油以對這些執行機構進行驅動，使其正常運轉。當然，本發明並不限於此，其還可為發動機、電動機等等其他可提供動力的驅動機構。

如圖2所示，所述功率平衡控制設備100可包含：接收裝置110，用於接收多個執行單元1-n各自的輸出功率，該多個執行單元1-n由一動力源10提供能量；以及控制裝置120，用於執行以下操作：分別將所述多個執行單元1-n各自的輸出功率與該多個執行單元1-n各自的設定功率進行比較；在所述多個執行單元1-n中存在輸出功率大於相應的設定功率的執行單元的情況下，調整該執行單元的參數，以使得該執行單元的輸出功率小於該執行單元的設定功率；在所述多個執行單元1-n中所有執行單元各自的輸出功率均小於相應的設定功率的情況下，計算所述多個執行單元1-n的輸出功率之和，並將該輸出功率之和與總的功率設定值進行比較；以及在所述該輸出功率之和大於總的功率設定值的情況下，調整所述多個執行單元1-n中部分執行單元的參數，以使得輸出功率之和小於總的功率設定值。

所述多個執行單元各自的設定功率可以與該多個執行單元各自的額定輸出功率有關，其可為該多個執行單元各自的額定輸出功率的一比例，例如可統計分析各個執行單元的常用一般輸出功率範圍，並根據該輸出功率範圍來確定各個執行單元各自的設定功率。例如，一般情況下，一攤鋪機的布料螺旋系統的輸出功率一般為400～500千瓦，此時可設定其設定功率為500千瓦，其履帶行走機構的輸出功率一般為200-230千瓦，此時可設定其設定功率為230千瓦。諸如此類，可根據多個執行單元各自在其常用工況下的輸出功率來設定其設定功率。

所述總的功率設定值與所述動力源的額定輸出功率有關，其可為所述動力源的額定輸出功率的一比例。例如，所述動力源的額定輸出功率為500千瓦，則可將中的功率設定值設定為490千瓦。

優選情況下，可針對多個執行單元1-n中的每一執行單元賦予一優先級，該優先級的賦予可以考慮執行單元所執行的操作的重要程度，例如還是以攤鋪機為例，行走機構的優先級可能會高於布料螺旋系統的優先級，也就是說，在動力源的輸出有限的情況下，應優選滿足行走機構的動力需求，而後才是布料螺旋系統。在所述多個執行單元1-n的輸出功率之和大於總的功率設定值的情況下，可根據所述多個執行單元各自的優先級來確定出部分執行單元(例如，個別執行單元或數個執行單元構成的執行單元組合)，並調整該部分執行單元的參數，以使得輸出功率之和小於總的功率設定值。一般而言，所述部分執行單元的優先級要低於所述多個執行單元內的其他執行單元的優先級。

還是以攤鋪機為例，行走機構的優先級可能會高於布料螺旋系統的優先級。在某些情況下，在攤鋪機的動力源的輸出功率不足以滿足該攤鋪機所有執行的功率需求時，可停止或降低動力源至布料螺旋系統的功率供應，而滿足行走機構等其他執行單元的功率需求，而此時布料螺旋系統的停止可能並不雲對攤鋪機的正常運作造成任何影響，因為其很有可能在被停止或降低功率供應之前已在攤鋪機的左右兩側積累了足夠的物料以供攤鋪機在接下來數分鐘等時間內使用。短暫的停止或降低功率供應是非常有利的，其一方面可保證其他的執行單元的功率供應，另一方面又不會影響攤鋪機的正常運作，進而可實現攤鋪機的動力源輸出功率的靈活分配。

在上述調整執行單元的參數操作中，所涉及的參數可為電壓或者電流等等可用於調整執行單元輸出功率的參數。例如，可通過調節連接至執行單元的電液比例閥的電流來控制進入執行單元的液壓油的流量，進而實現執行單元的輸出功率控制。

圖3為本發明一實施例提供的功率平衡控制方法的流程圖。如圖3所示，本發明一實施例還提供一種功率平衡控制方法，該控制方法包含：接收多個執行單元各自的輸出功率，該多個執行單元由一動力源提供能量；分別將所述多個執行單元各自的輸出功率與該多個執行單元各自的設定功率進行比較；在所述多個執行單元中存在輸出功率大於相應的設定功率的執行單元的情況下，調整該執行單元的參數，以使得該執行單元的輸出功率小於該執行單元的設定功率；在所述多個執行單元中所有執行單元各自的輸出功率均小於相應的設定功率的情況下，計算所述多個執行單元的輸出功率之和，並將該輸出功率之和與總的功率設定值進行比較；以及在所述該輸出功率之和大於總的功率設定值的情況下，調整所述多個執行單元中部分執行單元的參數，以使得輸出功率之和小於總的功率設定值。

圖4為本發明另一實施例提供的功率平衡控制方法的流程圖。如圖4所示，本發明另一實施例提供了一種功率平衡控制方法，其與圖3所示的功率平衡控制方法的不同之處在於，其增設了一步驟(如圖4中加粗方框內所示)，其根據多個執行單元1-n中每一執行單元的優先級來確定應該對所述多個執行單元1-n中的哪些執行單元進行調整。

有關本發明所提供的功率平衡控制方法的具體細節及益處，可參閱上述有關功率平衡控制設備的描述於此不再贅述。

相對應的，本發明還提供一種工程機械，該工程機械包含上述功率平衡控制系統。該工程機械例如可為攤鋪機、壓路機、混領土泵車、起重機等等可能涉及一動力源對多個執行單元進行功率供應的機械設備。

雖然以動力源及執行單元的輸出功率為例對本案的技術方案進行了說明，但該功率並非本案的唯一考量對象，其還可被替換為扭矩、力等其他考量對象，此類考慮對象皆應被視為上述功率的等同替代方式，皆處於本案的保護範圍之內。

以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。