专利名称：一种全液压推土机、其驱动控制系统及控制方法
技术领域：
本发明涉及土建机械技术领域，特别涉及一种用于全液压推土机的驱动控制系统。本发明还涉及一种使用上述驱动控制系统的控制方法，以及包括上述驱动控制系统的全液压推土机。
背景技术：
随着我国经济建设的发展，推土机等土建机械得到了越来越广泛地应用，也对各种土建机械的性能提出了更高的要求。推土机是一种用于土木建设的工程车辆，车身前方安装有大型的金属推土刀，使用时放下推土刀，向前铲削并推送泥、沙及石块等。全液压推土机以其结构简单、自动化程度高等优势日渐成为推土机的主流机型。一种典型的全液压推土机的驱动控制系统包括设定有预定几个档位的泵和马达， 在档位固定后，泵和马达在该档位内达到定值排量，方向控制手柄可以控制转向的方向，发动机由油门踏板控制其转速，通过变换发动机转速实现档位内的无极调速。该驱动控制系统使用发动机极限负荷进行控制，推土机工作时的功率是泵和马达提供多少发动机就用多少，当发动机所需功率较小时，会造成功率的浪费；同时，在推土机用于地面整形和小范围施工时，无法满足微小动作和准确性较高动作的要求。因此，提供一种用于全液压推土机的驱动控制系统，实现工作功率的按需提供，满足微小动作和准确性较高动作的要求，同时避免功率浪费，就成为本领域技术人员亟须解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种全液压推土机的驱动控制系统，其能够实现工作功率的按需提供，从而满足微小动作和准确性较高动作的要求；本发明的另一目的是提供一种使用上述驱动控制系统的控制方法；本发明的再一目的是提供一种包括上述驱动控制系统的全液压推土机。为解决上述技术问题，本发明提供一种全液压推土机的驱动控制系统，包括第一检测元件和控制元件所述第一检测元件用于检测所述驱动控制系统的马达的当前转速，并转换成转速
信号；所述控制元件用于接收所述转速信号，并接收速度踏板输入的速度目标值；当所述转速目标值小于或者等于所述马达的极限转速时，所述控制元件调节所述马达的排量， 并使所述当前转速与所述转速目标值相等。优选地，还包括第二检测元件，所述第二检测元件检测所述驱动控制系统的当前压力，并转换成压力信号；所述控制元件接收所述压力信号，并根据预定功率曲线计算出压力目标值；当所述转速目标值在所述马达的极限转速范围之外时，根据所述压力目标值计算出所述驱动控制系统的液压泵的目标排量；当所述目标排量小于或者等于所述液压泵的极限排量时，所述控制元件调节所述液压泵的排量，并使所述液压泵的排量等于所述目标排量。优选地，还包括第三检测元件，所述第三检测元件检测所述驱动控制系统的发动机的当前转速，并转换成发动机转速信号；所述控制元件接收所述发动机转速信号，并根据功率曲线计算出所述发动机的转速目标值；所述控制元件控制所述发动机改变当前转速，使所述发动机的当前转速与所述发动机的转速目标值相等。优选地，所述第三检测元件通过检测速度踏板的位置信号，检测所述发动机的当前转速。优选地，还包括第四检测元件，所述第四检测元件检测手柄方向，并将转换成的手柄方向信号传输至所述控制元件。本发明还提供一种全液压推土机，包括如上所述的驱动控制系统。本发明还提供一种全液压推土机的驱动控制方法，包括以下步骤1)实时检测所述驱动控制系统的马达的当前转速，并将转换成的转速信号传输至控制元件；2)接收所述转速信号，并接收速度踏板输入的速度目标值；将所述转速目标值与所述马达的极限转速相比较，若所述转速目标值小于或者等于所述马达的极限转速，转向步骤13)。3)调节所述马达的排量，使所述当前转速与所述转速目标值相等。进一步地，若所述转速目标值大于所述马达的极限转速，还包括以下步骤4)实时检测所述驱动控制系统的当前压力，并将转换成的压力信号传输至所述控制元件；5)接收所述压力信号，并根据预定功率曲线计算出压力目标值；根据所述压力目标值计算出所述驱动控制系统的液压泵的目标排量；将所述液压泵的目标排量与其极限排量相比较，若所述目标排量小于或者等于所述液压泵的极限排量，转向步骤6)；6)调节所述液压泵的排量，使所述液压泵的排量等于所述目标排量。进一步地，若所述目标排量大于所述液压泵的极限排量，还包括以下步骤7)实时检测所述驱动控制系统的发动机的当前转速，并将转换成的发动机转速信号传输至所述控制元件；8)接收所述发动机转速信号，并根据功率曲线计算出所述发动机的转速目标值； 比较发动机的当前转速与所述发动机的转速目标值，若所述发动机的当前转速与转速目标值不相等，转入步骤9)；9)改变所述发动机的当前转速，使所述发动机的当前转速与所述发动机的转速目标值相等。进一步地，通过检测速度踏板的位置信号，检测所述发动机的当前转速。进一步地，在步骤1)之前还包括以下步骤01)检测所述驱动控制系统的手柄方向。
本发明所提供的一种全液压推土机的驱动控制系统，该驱动控制系统包括第一检测元件和控制元件所述第一检测元件用于检测所述驱动控制系统的马达的当前转速，并转换成转速信号；所述控制元件用于接收所述转速信号，并接收速度踏板输入的速度目标值；当所述转速目标值小于或者等于所述马达的极限转速时，所述控制元件调节所述马达的排量，并使所述当前转速与所述转速目标值相等。这样，根据全液压推土机当前所需要的功率调整马达的转速，实现了工作功率的按需提供，从而满足微小动作和准确性较高动作的要求。在一种优选的实施方式中，本发明所提供的驱动控制系统还包括第二检测元件， 所述第二检测元件检测所述驱动控制系统的当前压力，并转换成压力信号；所述控制元件接收所述压力信号，并根据预定功率曲线计算出压力目标值；当所述转速目标值在所述马达的极限转速范围之外时，根据所述压力目标值计算出所述驱动控制系统的液压泵的目标排量；当所述目标排量小于或者等于所述液压泵的极限排量时，所述控制元件调节所述液压泵的排量，并使所述液压泵的排量等于所述目标排量。这样，当仅调节马达的排量无法满足推土机当前的转速要求时，可以调节液压泵的排量，从而通过调节马达和液压泵的排量， 实现推土机转速的调节，扩大了转速调节的范围。在另一种优选的实施方式中，本发明所提供的驱动控制系统还包括第三检测元件，所述第三检测元件检测所述驱动控制系统的发动机的当前转速，并转换成发动机转速信号；所述控制元件接收所述发动机转速信号，并根据功率曲线计算出所述发动机的转速目标值；所述控制元件控制所述发动机改变当前转速，使所述发动机的当前转速与所述发动机的转速目标值相等。这样，当调节马达的转速、调节液压泵的排量后仍然无法满足转速的变化量时，通过调节发动机的转速实现推土机转速的改变，从而进一步扩大了转速的调整范围。
图1为本发明所提供的驱动控制系统第一种具体实施方式
的结构示意图；图2为本发明所提供的驱动控制系统第二种具体实施方式
的结构示意图；图3为本发明所提供的驱动控制系统第三种具体实施方式
的结构示意图；图4为本发明所提供的驱动控制方法第一种具体实施方式
的流程图；图5为本发明所提供的驱动控制方法第二种具体实施方式
的流程图；图6为本发明所提供的驱动控制方法第三种具体实施方式
的流程图。
具体实施例方式本发明的核心是提供一种全液压推土机的驱动控制系统，其能够实现工作功率的按需提供，从而满足微小动作和准确性较高动作的要求；本发明的另一核心是提供一种使用上述驱动控制系统的控制方法；本发明的再一核心是提供一种包括上述驱动控制系统的全液压推土机。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。请参考图1，图1为本发明所提供的驱动控制系统第一种具体实施方式
的结构示意图。在第一种具体实施方式
中，本发明所提供的驱动控制系统用于全液压推土机，该驱动控制系统包括第一检测元件1和控制元件2，其中，所述第一检测元件1用于检测所述驱动控制系统的马达3的当前转速，并转换成转速信号；所述控制元件2用于接收所述转速信号，并接收速度踏板输入的速度目标值；当所述转速目标值小于或者等于所述马达3的极限转速时，所述控制元件2通过预定功率曲线计算出马达的排量，并据此调节所述马达3 的排量，并使所述当前转速与所述转速目标值相等。第一检测元件1可以为转速传感器，该转速传感器可以安装在马达3的输出轴上， 以便直接测量马达3的转速；转速传感器也不局限于安装在马达3的输出轴上，也可以安装在其他适当位置，只要能够直接或者间接得到马达3的转速即可。第一检测元件1也不局限于转速传感器，其也可以为本领域中常规使用的其他常规类型的传感器，例如，可以为测量马达3排量的传感器，通过马达3的排量反应出马达3 的转速。这样，根据全液压推土机当前所需要的功率调整马达3的转速，实现了工作功率的按需提供，从而满足微小动作和准确性较高动作的要求。请参考图2，图2为本发明所提供的驱动控制系统第二种具体实施方式
的结构示意图。在第二种具体实施方式
中，本发明所提供的驱动控制系统还可以包括第二检测元件4，所述第二检测元件4检测所述驱动控制系统的当前压力，并转换成压力信号；所述控制元件2接收所述压力信号，并根据预定功率曲线计算出压力目标值；当所述转速目标值在所述马达3的极限转速范围之外时，根据所述压力目标值计算出所述驱动控制系统的液压泵5的目标排量；当所述目标排量小于或者等于所述液压泵5的极限排量时，所述控制元件2调节所述液压泵5的排量，并使所述液压泵5的排量等于所述目标排量。第二检测元件4可以为压力传感器，该压力传感器安装于液压泵5的油路或者系统中其他感压位置，以便直接测量系统的压力。第二检测元件4也不局限于为压力传感器，其也可以为能够间接反应系统压力的测量其他参数的传感器。这样，当仅调节马达3的排量无法满足推土机当前的转速要求时，可以调节液压泵5的排量，从而通过调节马达3和液压泵5的排量，实现推土机转速的调节，扩大了转速调节的范围。在上述任一种具体实施方式
的基础上，还可以对本发明所提供的驱动控制系统进行进一步的改进。请参考图3，图3为本发明所提供的驱动控制系统第三种具体实施方式
的结构示意图。在第三种具体实施方式
中，本发明所提供的驱动控制系统还包括第三检测元件6， 所述第三检测元件6检测所述驱动控制系统的发动机9的当前转速，并转换成发动机9转速信号；所述控制元件2接收所述发动机9转速信号，并根据功率曲线计算出所述发动机9 的转速目标值；所述控制元件2控制所述发动机9改变当前转速，使所述发动机9的当前转速与所述发动机9的转速目标值相等。
第三检测元件6可以为转速传感器，该转速传感器可以安装在发动机9的输出轴上，以便直接测量发动机9的转速；转速传感器也不局限于安装在发动机9的输出轴上，也可以安装在其他适当位置，只要能够直接或者间接得到发动机9的转速即可。第一检测元件1也不局限于转速传感器，其也可以为本领域中常规使用的其他常规类型的传感器。这样，当调节马达3的转速、调节液压泵5的排量后仍然无法满足转速的变化量时，通过调节发动机9的转速实现推土机转速的改变，从而进一步扩大了转速的调整范围。在上述第三种具体实施方式
中，在调节完发动机9的转速后，各项参数的目标值发生了变化，此时可以相应调整各参数的目标值。同时第三检测元件4通过检测速度踏板的位置信号，检测所述发动机9的当前转速，并根据发动机9的当前转速，调节发动机9的油门系统，从而调节发动机9处于当前转速下所需的油量和其他参数的目标值。在检测上述各参数之前，还可以首先通过第四检测元件7检测手柄的方向，并将转换成的手柄方向信号传输至所述控制元件2，以便确定推土机的前进方向。除了上述驱动控制系统，本发明还提供一种包括上述驱动控制系统的全液压推土机，该液压驱动系统的其他各部分请参考现有技术，在此不再赘述。本发明还提供一种基于上述驱动控制装置的全液压推土机的驱动控制方法。请参考图4，图4为本发明所提供的驱动控制方法第一种具体实施方式
的流程图。在第一种具体实施方式
中，本发明所提供的驱动控制方法包括以下步骤Sll 实时检测所述驱动控制系统的马达的当前转速，并将转换成的转速信号传输至控制元件；S12 接收所述转速信号，并接收速度踏板输入的速度目标值；将所述转速目标值与所述马达的极限转速相比较，若所述转速目标值小于或者等于所述马达的极限转速，转向步骤S13 ；S13 调节所述马达的排量，使所述当前转速与所述转速目标值相等。这样，根据全液压推土机当前所需要的功率调整马达的转速，实现了工作功率的按需提供，从而满足微小动作和准确性较高动作的要求。请参考图5，图5为本发明所提供的驱动控制方法第二种具体实施方式
的流程图。在第二种具体实施方式
中，本发明所提供的驱动控制方法包括以下步骤S21 实时检测所述驱动控制系统的马达的当前转速，并将转换成的转速信号传输至控制元件；S22 接收所述转速信号，并接收速度踏板输入的速度目标值；将所述转速目标值与所述马达的极限转速相比较，若所述转速目标值小于或者等于所述马达的极限转速，转向步骤S23 ；若所述转速目标值小于或者等于所述马达的极限转速，转向步骤S24;S23 调节所述马达的排量，使所述当前转速与所述转速目标值相等；S24:实时检测所述驱动控制系统的当前压力，将转换成的压力信号传输至所述控制元件，并转向步骤S25;S25 接收所述压力信号，并根据预定功率曲线计算出压力目标值，根据所述压力目标值计算出所述驱动控制系统的液压泵的目标排量；将所述液压泵的目标排量与所述液压泵的极限排量相比较，若所述目标排量小于或者等于所述液压泵的极限排量，转向步骤S26。S26:调节所述液压泵的排量，使所述液压泵的排量等于所述目标排量。这样，当仅调节马达的排量无法满足推土机当前的转速要求时，可以调节液压泵的排量，从而通过调节马达和液压泵的排量，实现推土机转速的调节，扩大了转速调节的范围。在上述具体实施方式
的基础上，还可以对本发明所提供的驱动控制方法进行进一步的改进。请参考图6，图6为本发明所提供的驱动控制方法第三种具体实施方式
的流程图。在第三种具体实施方式
中，本发明所提供的驱动控制方法包括以下步骤S31 检测所述驱动控制系统的手柄方向。S32 检测所述驱动控制系统的马达的当前转速，并将转换成的转速信号传输至控制元件；S33 接收所述转速信号，并接收速度踏板输入的速度目标值；将所述转速目标值与所述马达的极限转速相比较，若所述转速目标值小于或者等于所述马达的极限转速，转向步骤S34 ；若所述转速目标值小于或者等于所述马达的极限转速，转向步骤S35 ；S34:根据预定功率曲线计算马达排量，并据此调节所述马达的排量，使所述当前转速与所述转速目标值相等；S35:检测所述驱动控制系统的当前压力，将转换成的压力信号传输至所述控制元件，并转向步骤S36;S36 接收所述压力信号，并根据预定功率曲线计算出压力目标值，根据所述压力目标值计算出所述驱动控制系统的液压泵的目标排量；将所述液压泵的目标排量与所述液压泵的极限排量相比较，若所述目标排量小于或者等于所述液压泵的极限排量，转向步骤 S37 ；若所述目标排量大于所述液压泵的极限排量，转向步骤S38 ；S37 调节所述液压泵的排量，使所述液压泵的排量等于所述目标排量；S38 检测所述驱动控制系统的发动机的当前转速，并将转换成的发动机转速信号传输至所述控制元件；S39:接收所述发动机转速信号，并根据功率曲线计算出所述发动机的转速目标值；S310:改变所述发动机的当前转速，使所述发动机的当前转速与所述发动机的转速目标值相等。通过检测速度踏板的位置信号，检测所述发动机的当前转速。这样，当调节马达的转速、调节液压泵的排量后仍然无法满足转速的变化量时，通过调节发动机的转速实现推土机转速的改变，从而进一步扩大了转速的调整范围。在上述第三种具体实施方式
中，在调节完发动机的转速后，各项参数的目标值发生了变化，此时可以相应调整各参数的目标值。同时第四检测元件检测速度踏板的位置信号，检测所述发动机的当前转速，并根据发动机的当前转速，调节发动机的油门系统，从而调节发动机处于当前转速下所需的油量和其他参数的目标值。在上述各具体实施方式
的基础上，还可以根据现有的系统压力和马达排量信号及马达转速信号采集之后，下一刻踩下速度踏板，控制器根据预先设置的发动机功率曲线和系统压力区间直接计算出下一刻泵、马达需要的排量和发动机转速，控制器控制泵、马达的排量和发动机的转速。 以上对本发明所提供的一种全液压推土机、其驱动控制系统及控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种全液压推土机的驱动控制系统，其特征在于，包括第一检测元件和控制元件 所述第一检测元件用于检测所述驱动控制系统的马达的当前转速，并转换成转速信号；所述控制元件用于接收所述转速信号，并接收速度踏板输入的速度目标值；当所述转速目标值小于或者等于所述马达的极限转速时，所述控制元件调节所述马达的排量，并使所述当前转速与所述转速目标值相等。
2.根据权利要求1所述的全液压推土机的驱动控制系统，其特征在于，还包括第二检测元件，所述第二检测元件检测所述驱动控制系统的当前压力，并转换成压力信号；所述控制元件接收所述压力信号，并根据预定功率曲线计算出压力目标值；当所述转速目标值在所述马达的极限转速范围之外时，根据所述压力目标值计算出所述驱动控制系统的液压泵的目标排量；当所述目标排量小于或者等于所述液压泵的极限排量时，所述控制元件调节所述液压泵的排量，并使所述液压泵的排量等于所述目标排量。
3.根据权利要求2所述的全液压推土机的驱动控制系统，其特征在于，还包括第三检测元件，所述第三检测元件检测所述驱动控制系统的发动机的当前转速，并转换成发动机转速信号；所述控制元件接收所述发动机转速信号，并根据功率曲线计算出所述发动机的转速目标值；所述控制元件控制所述发动机改变当前转速，使所述发动机的当前转速与所述发动机的转速目标值相等。
4.根据权利要求3所述的全液压推土机的驱动控制系统，其特征在于，所述第三检测元件通过检测速度踏板的位置信号，检测所述发动机的当前转速。
5.根据权利要求1至4任一项所述的全液压推土机的驱动控制系统，其特征在于，还包括第四检测元件，所述第四检测元件检测手柄方向，并将转换成的手柄方向信号传输至所述控制元件。
6.一种全液压推土机，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的驱动控制系统。
7.一种全液压推土机的驱动控制方法，其特征在于，包括以下步骤1)实时检测所述驱动控制系统的马达的当前转速，并将转换成的转速信号传输至控制元件；2)接收所述转速信号，并接收速度踏板输入的速度目标值；将所述转速目标值与所述马达的极限转速相比较，若所述转速目标值小于或者等于所述马达的极限转速，转向步骤 3)。3)调节所述马达的排量，使所述当前转速与所述转速目标值相等。
8.根据权利要求7所述的全液压推土机的驱动控制方法，其特征在于，若所述转速目标值大于所述马达的极限转速，还包括以下步骤4)实时检测所述驱动控制系统的当前压力，并将转换成的压力信号传输至所述控制元件；5)接收所述压力信号，并根据预定功率曲线计算出压力目标值；根据所述压力目标值计算出所述驱动控制系统的液压泵的目标排量；将所述液压泵的目标排量与其极限排量相比较，若所述目标排量小于或者等于所述液压泵的极限排量，转向步骤6)；6)调节所述液压泵的排量，使所述液压泵的排量等于所述目标排量。
9.根据权利要求8所述的全液压推土机的驱动控制方法，其特征在于，若所述目标排量大于所述液压泵的极限排量，还包括以下步骤7)实时检测所述驱动控制系统的发动机的当前转速，并将转换成的发动机转速信号传输至所述控制元件；8)接收所述发动机转速信号，并根据功率曲线计算出所述发动机的转速目标值；比较发动机的当前转速与所述发动机的转速目标值，若所述发动机的当前转速与转速目标值不相等，转入步骤9)；9)改变所述发动机的当前转速，使所述发动机的当前转速与所述发动机的转速目标值相等。
10.根据权利要求9所述的全液压推土机的驱动控制方法，其特征在于，通过检测速度踏板的位置信号，检测所述发动机的当前转速。
11.根据权利要求7至10任一项所述的全液压推土机的驱动控制方法，其特征在于，在步骤1)之前还包括以下步骤01)检测所述驱动控制系统的手柄方向。
全文摘要
本发明公开了一种全液压推土机的驱动控制系统，该驱动控制系统包括第一检测元件和控制元件，第一检测元件用于检测驱动控制系统的马达的当前转速，并转换成转速信号；控制元件用于接收转速信号，并接收速度踏板输入的转速目标值；当转速目标值小于或者等于马达的极限转速时，控制元件调节马达的排量，并使当前转速与转速目标值相等。这样，根据全液压推土机当前所需要的功率调整马达的转速，实现了工作功率的按需提供，从而满足微小动作和准确性较高动作的要求。本发明还公开了一种包括上述驱动控制系统的全液压推土机，以及基于上述驱动控制系统的驱动控制方法。
文档编号E02F3/85GK102493511SQ20111042203
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者刘存波, 吴利荣, 周琳, 樊新宇, 田从丰, 黄亚军 申请人:山推工程机械股份有限公司