一种混合动力挖掘机的传动系统控制方法及装置与流程

本发明涉及一种混合动力挖掘机的传动系统控制方法及装置，属于工程机械。

背景技术：

1、挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一，已广泛应用于现代生产生活中，其整机动力系统主要包括发动机系统、液压系统、回转系统。目前常用的动力源系统为发动机液压驱动系统，该系统通过发动机带动液压泵工作，通过控制阀组实现液压油驱动铲斗、斗杆、动臂等系统、回转系统以及行走系统工作。

2、为了实现能耗节约，混合动力挖掘机引入isg电机，挖掘机由发动机和isg电机同轴并联联合驱动，isg电机可以实现辅助驱动和发电两种工作模式，发电给电池充电，电池可以驱动挖掘机的附件如电子水泵、风扇、电回转等机构。因为是同轴并联的原因，发动机和电机会保持相同的转速，isg电机可以辅助驱动，相比于发动机单独驱动，有更好的调速性能；但是发动机和isg电机的混合动力的控制方法一直是制约其发展的难点，现有技术方案采用恒转速控制，即将发动机控制在较高转速，该转速对应液压系统的最大功率和液压泵的最大流量。该技术方案的缺点是发动机长时间固定在某一较高转速，其发动机摩擦功占比较高，导致发动机较为费油。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种混合动力挖掘机的传动系统控制方法及装置，解决现有的控制方式导致油耗高的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种混合动力挖掘机的传动系统控制方法，所述传动系统包括同轴连接的发动机、isg电机以及液压泵，所述液压泵输出端通过液压油路连接至液压执行机构；所述控制方法包括：

4、获取所述液压执行机构的当前操作信号，并进行map查表获取所述液压执行机构的当前需求功率；

5、重复执行以下步骤，直至下一轮迭代的所述液压泵的当前输出功率小于所述液压执行机构的当前需求功率：

6、获取所述液压泵的当前控制电流和当前输出压力以及所述发动机的当前转速，并计算所述液压泵的当前输出功率；

7、根据所述液压泵的当前输出功率和所述液压执行机构的当前需求功率，获取所述发动机的目标转速；

8、基于pid闭环控制将所述发动机和所述isg电机的当前转速调整至所述目标转速。

9、可选的，所述计算所述液压泵的当前输出功率包括：

10、根据所述液压泵的当前控制电流i0进行map查表获取所述液压泵的当前排量v0；

11、根据所述液压泵的当前输出压力pa0和当前排量v0计算所述液压泵的当前扭矩t0：

12、

13、式中，n为液压泵的效率常数；

14、根据所述液压泵的当前扭矩t0和所述发动机的当前转速v1计算所述液压泵的功率p0；

15、

16、式中，v0为液压泵的当前转速。

17、可选的，所述获取所述发动机的目标转速包括：

18、当所述液压泵的当前输出功率小于所述液压执行机构的当前需求功率，则将目标转速设置为不同高效经济区对应的转速点中大于且最临近所述发动机的当前转速的转速点；

19、当所述液压泵的当前输出功率大于所述液压执行机构的当前需求功率，则将目标转速设置为不同高效经济区对应的转速点中小于且最临近所述发动机的当前转速的转速点。

20、可选的，所述基于pid闭环控制将所述发动机和所述isg电机的当前转速调整至所述目标转速包括：

21、重复执行以下步骤：

22、获取所述目标转速和所述当前转速的转速差值；

23、根据转速差值分别计算所述发动机和所述isg电机的pid控制量；

24、获取所述发动机和所述isg电机的前馈控制量；

25、根据所述发动机的前馈控制量和pid控制量对所述发动机进行控制，根据所述isg电机的前馈控制量和pid控制量对所述isg电机进行控制；

26、获取所述发动机和所述isg电机的控制后转速，将所述控制后转速视为当前转速。

27、第二方面，本发明提供了一种混合动力挖掘机的传动系统控制装置，所述传动系统包括同轴连接的发动机、isg电机以及液压泵，所述液压泵输出端通过液压油路连接至液压执行机构；所述控制装置包括：

28、功率需求模块，用于获取所述液压执行机构的当前操作信号，并进行map查表获取所述液压执行机构的当前需求功率；

29、迭代计算模块，用于重复执行以下步骤，直至下一轮迭代的所述液压泵的当前输出功率小于所述液压执行机构的当前需求功率：

30、获取所述液压泵的当前控制电流和当前输出压力以及所述发动机的当前转速，并计算所述液压泵的当前输出功率；

31、根据所述液压泵的当前输出功率和所述液压执行机构的当前需求功率，获取所述发动机的目标转速；

32、基于pid闭环控制将所述发动机和所述isg电机的当前转速调整至所述目标转速。

33、可选的，所述计算所述液压泵的当前输出功率包括：

34、根据所述液压泵的当前控制电流i0进行map查表获取所述液压泵的当前排量v0；

35、根据所述液压泵的当前输出压力pa0和当前排量v0计算所述液压泵的当前扭矩t0：

36、

37、式中，n为液压泵的效率常数；

38、根据所述液压泵的当前扭矩t0和所述发动机的当前转速v1计算所述液压泵的功率p0；

39、

40、式中，v0为液压泵的当前转速。

41、可选的，所述获取所述发动机的目标转速包括：

42、当所述液压泵的当前输出功率小于所述液压执行机构的当前需求功率，则将目标转速设置为不同高效经济区对应的转速点中大于且最临近所述发动机的当前转速的转速点；

43、当所述液压泵的当前输出功率大于所述液压执行机构的当前需求功率，则将目标转速设置为不同高效经济区对应的转速点中小于且最临近所述发动机的当前转速的转速点。

44、可选的，所述基于pid闭环控制将所述发动机和所述isg电机的当前转速调整至所述目标转速包括：

45、重复执行以下步骤：

46、获取所述目标转速和所述当前转速的转速差值；

47、根据转速差值分别计算所述发动机和所述isg电机的pid控制量；

48、获取所述发动机和所述isg电机的前馈控制量；

49、根据所述发动机的前馈控制量和pid控制量对所述发动机进行控制，根据所述isg电机的前馈控制量和pid控制量对所述isg电机进行控制；

50、获取所述发动机和所述isg电机的控制后转速，将所述控制后转速视为当前转速。

51、第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括处理器及存储介质；

52、所述存储介质用于存储指令；

53、所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据上述方法的步骤。

54、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

55、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

56、本发明提供了一种混合动力挖掘机的传动系统控制方法及装置，能够根据驾驶员需求，计算液压泵需求流量，并适时调节发动机的转速区间、减小发动机摩擦功、提高节油率；对发动机转速和isg电机进行双闭环转速控制，提高转速和转矩响应速度及控制精度。