一种用于工程机械的多电机协调控制系统及控制方法与流程

本发明涉及电动工程机械控制的，具体涉及一种用于工程机械的多电机协调控制系统及控制方法。

背景技术：

1、目前工程机械的动力来源是柴油，耗油量大，排放大，污染较高，工作时的柴油投入很大，随着石油资源的紧缺，柴油动力在将来会被逐步淘汰。与之相比，电动工程机械清洁无污染，属于未来的主流产品，研发前景广阔，能够通过控制软件策略方法在较大范围内优化电机工作点以提高系统效率，同时电动工程机械的后期维护成本也较低，一定程度上可以节约成本。

2、先有技术中的电动工程机械的系统构型如图1所示，整车控制回路通过驱动控制回路对三个电机进行控制，给液压泵提供动力并且保障系统正常运行。三个电机的运行通过驱动控制回路进行控制。

3、液压泵系统为后端行程系统、回转系统、提升系统、及推压系统等提供推力。由于系统总成工作时，每个液压系统交替工作，造成负载动态变化不统一且呈现非线性，因此三电机需要定转速/定扭矩工作来推动液压泵工作；所以需要对应的协调控制策略分别对各个电机进行控制，以满足电动工程机械的动力系统稳定运行。

4、现有技术中对电机常用的两种控制模式为扭矩控制模式和转速控制模式。其中，转速控制模式的目标物理量是电机的转速，扭矩控制模式的目标物理量是电机的转矩。

5、从控制原理上看，转速控制模式是以速度为实际值进行闭环控制，速度调节器处于闭环状态，通过其输出去引导电流调节器，由电流调节器控制电机的电流，使电机始终跟踪电机的设定转速，转速控在缓起动、停机、加减速时产生的冲击，加速及减速的变动率方面有绝对的优势。但其会因为由于通讯周期产生控制延迟，影响转速的稳定性，扭矩响应的不同步，又会进一步加深转速的波动。

6、而在双电机以及多电机系统中，若用相同的目标扭矩进行双电机或多电机的调速控制，由于各个电机独立通过调整电流来稳定转速。当转速趋于稳定时，会造成各个电机的扭矩分配不均现象。甚至会产生一个电机拖动另一个电机扭矩对拖的情况。

7、因此，亟需提供一种用于工程机械的多电机协调控制系统及控制方法以解决上述现有技术中存在的缺陷与不足。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的缺陷与不足，本发明提供了一种用于工程机械的多电机协调控制系统及控制方法。

2、本发明提供的技术方案如下：

3、一种用于工程机械的多电机协调控制系统，其特征在于：所述系统包括

4、整车控制单元，所述整车控制单元连接驱动控制单元，所述整车控制单元将整车需求功率传输至驱动控制单元；

5、驱动控制单元，所述驱动控制单元连接若干电机，以根据整车需求功率与预设功率的比对结果控制电机工作于对应的工作模式；

6、电机，所述电机连接负载，所述电机在驱动控制单元的控制下能够以不同的工作模式驱动负载。

7、作为本发明的进一步优选实施方式，所述整车控制单元与驱动控制单元通过can总线信号连接，所述电机设置有3个。

8、作为本发明的进一步优选实施方式，第一工况：当第一预设功率＞整车需求功率时，驱动控制单元控制第一电机工作于转速模式，第二电机和第三电机处于非工作模式；

9、第二工况：当第一预设功率＜整车需求功率<第二预设功率时，驱动控制单元控制第一电机工作于转速模式，第二电机工作于转速模式或扭矩模式，第三电机处于非工作模式；

10、第三工况：当第二预设功率＜整车需求功率时，驱动控制单元控制第一电机和第二电机均工作于转速模式；第三电机工作于转速模式或扭矩模式；

11、且满足：第一预设功率＜第二预设功率。

12、作为本发明的进一步优选实施方式，在第二工况的常规状况下，驱动控制单元控制第二电机工作于转速模式；在第二工况的特殊状况下，驱动控制单元控制第二电机工作于扭矩模式。

13、作为本发明的进一步优选实施方式，在第三工况的常规状况下，驱动控制单元控制第三电机工作于转速模式；在第三工况的特殊状况下，驱动控制单元控制第三电机工作于扭矩模式。

14、进一步地，本发明还提供一种用于工程机械的多电机协调控制方法，包括以下步骤：

15、s1：确定整车需求功率；

16、s2：将整车需求功率与预设功率进行比对，得到比对结果；

17、s3：根据比对结果控制电机以不同的工作模式驱动负载。

18、作为本发明的进一步优选实施方式，所述步骤s2中，比对结果包括

19、第一工况：当第一预设功率＞整车需求功率时；

20、第二工况：当第一预设功率＜整车需求功率<第二预设功率时；

21、第三工况：当第二预设功率＜整车需求功率时；

22、且满足：第一预设功率＜第二预设功率。

23、作为本发明的进一步优选实施方式，所述步骤s3中，通过以下方式控制电机：

24、第一工况时，控制第一电机工作于转速模式，第二电机和第三电机处于非工作模式；

25、第二工况时，控制第一电机工作于转速模式，第二电机工作于转速模式或扭矩模式，第三电机处于非工作模式；

26、第三工况时，控制第一电机和第二电机均工作于转速模式；第三电机工作于转速模式或扭矩模式。

27、作为本发明的进一步优选实施方式，在第二工况的常规状况下，控制第二电机工作于转速模式；在第二工况的特殊状况下，控制第二电机工作于扭矩模式。

28、作为本发明的进一步优选实施方式，在第三工况的常规状况下，控制第三电机工作于转速模式；在第三工况的特殊状况下，控制第三电机工作于扭矩模式。

29、本发明相对于现有技术取得的有益效果为：

30、1)本发明提供一种用于工程机械的多电机协调控制系统及控制方法，采用不同的控制模式组合，实现工程机械在不同作业工况下精准调速，保证输出动力稳定。

31、2)本发明提供一种用于工程机械的多电机协调控制系统及控制方法，使用转速控制和扭矩控制随整车需求功率与预设功率的比对结果自由切换，达到系统最优控制。

32、3)本发明提供一种用于工程机械的多电机协调控制系统及控制方法，根据工程机械的整车需求功率，可以进行自由的转速控制和扭矩控制的分配，提升系统能耗。

33、4)本发明提供一种用于工程机械的多电机协调控制系统及控制方法，结合整车控制单元、驱动控制单元以及电源的最大允许输出/回馈功率，实现工程机械的动力系统的功率分配最优化。

34、5)本发明提供一种用于工程机械的多电机协调控制系统及控制方法，不限于三电机动力系统，可根据实际功率需求选择双电机或者多电机组合搭配以实现系统需求的实际功率。

技术特征：

1.一种用于工程机械的多电机协调控制系统，其特征在于：所述系统包括

2.根据权利要求1所述的一种用于工程机械的多电机协调控制系统，其特征在于：所述整车控制单元与驱动控制单元通过can总线信号连接，所述电机设置有3个。

3.根据权利要求2所述的一种用于工程机械的多电机协调控制系统，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种用于工程机械的多电机协调控制系统，其特征在于：在第二工况的常规状况下，驱动控制单元控制第二电机工作于转速模式；在第二工况的特殊状况下，驱动控制单元控制第二电机工作于扭矩模式。

5.根据权利要求3所述的一种用于工程机械的多电机协调控制系统，其特征在于：在第三工况的常规状况下，驱动控制单元控制第三电机工作于转速模式；在第三工况的特殊状况下，驱动控制单元控制第三电机工作于扭矩模式。

6.一种用于工程机械的多电机协调控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种用于工程机械的多电机协调控制方法，其特征在于：所述步骤s2中，比对结果包括

8.根据权利要求7所述的一种用于工程机械的多电机协调控制方法，其特征在于：所述步骤s3中，通过以下方式控制电机：

9.根据权利要求8所述的一种用于工程机械的多电机协调控制方法，其特征在于：在第二工况的常规状况下，控制第二电机工作于转速模式；在第二工况的特殊状况下，控制第二电机工作于扭矩模式。

10.根据权利要求8所述的一种用于工程机械的多电机协调控制方法，其特征在于：在第三工况的常规状况下，控制第三电机工作于转速模式；在第三工况的特殊状况下，控制第三电机工作于扭矩模式。

技术总结
本发明提供一种用于工程机械的多电机协调控制系统及控制方法，包括整车控制单元，所述整车控制单元连接驱动控制单元，所述整车控制单元将整车需求功率传输至驱动控制单元；驱动控制单元，所述驱动控制单元连接若干电机，以根据整车需求功率与预设功率的比对结果控制电机工作于对应的工作模式；电机，所述电机连接负载，所述电机在驱动控制单元的控制下能够以不同的工作模式驱动负载；采用不同的控制模式组合，实现工程机械在不同作业工况下精准调速，保证输出动力稳定。

技术研发人员：姜李明,石风雳
受保护的技术使用者：弗罗矿山科技（苏州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13