一种功率平衡控制设备、方法、系统及工程机械与流程

本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种功率平衡控制设备、功率平衡控制方法、包含所述功率平衡控制设备的功率平衡控制系统、及包含该功率平衡控制系统的工程机械。

背景技术：

工程机械的作业工况恶劣、复杂，通常都有多个执行单元同时消耗来自动力源的功率/扭矩/力。当某一个执行单元消耗的功率/扭矩/力上升时，可能会引起多个执行单元的总功率/扭矩/力接近或超出动力源的输出极限，此时极可能导致动力源掉速或停止工作。

如图1所示，动力源可为执行单元1-n提供动力，其中n为大于1的整数。在现有技术的动力分配策略中，常见的有两种模式，第一种模式考虑动力源的总输出能力，将2个或以上的执行单元按设计的程式工作，以避免总需求接近或超过动力源总输出的情况，这种模式可以避免总输出不足的问题，但同时也带来了执行单元可操控性的下降。第二种模式是每个执行单元的动力需求指令来自执行该动作的人，每个执行单元的动力需求都是独立完成的，在这种情况下执行单元的可操控性大大提高，但同时也导致多个同时工作的执行单元总需求可能接近或超过总输出，进而造成动力源工作不正常。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种功率平衡控制设备、功率平衡控制方法、包含所述功率平衡控制设备的功率平衡控制系统、及包含该功率平衡控制系统的工程机械，其可避免某一个执行单元消耗的功率过大或多个执行单元消耗的总功率过大而导致动力源突然掉速或停机。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供一种功率平衡控制设备，该控制设备包含：接收装置，用于接收多个执行单元各自的输出功率，该多个执行单元由一动力源提供能量；控制装置，用于执行以下操作：分别将所述多个执行单元各自的输出功率与该多个执行单元各自的设定功率进行比较；在所述多个执行单元中存在输出功率大于相应的设定功率的执行单元的情况下，调整该执行单元的参数，以使得该执行单元的输出功率小于该执行单元的设定功率；在所述多个执行单元中所有执行单元各自的输出功率均小于相应的设定功率的情况下，计算所述多个执行单元的输出功率之和，并将该输出功率之和与总的功率设定值进行比较；以及在所述该输出功率之和大于总的功率设定值的情况下，调整所述多个执行单元中部分执行单元的参数，以使得输出功率之和小于总的功率设定值。

可选的，每一所述执行单元被分配一优先级；所述部分执行单元根据所有执行单元各自的优先级而被确定。

可选的，所述部分执行单元的优先级低于所述多个执行单元内的其他执行单元的优先级。

可选的，所述多个执行单元各自的设定功率与该多个执行单元各自的额定输出功率有关，所述总的功率设定值与所述动力源的额定输出功率有关。

相应地，本发明一实施例还提供一种功率平衡控制方法，该控制方法包含：接收多个执行单元各自的输出功率，该多个执行单元由一动力源提供能量；分别将所述多个执行单元各自的输出功率与该多个执行单元各自的设定功率进行比较；在所述多个执行单元中存在输出功率大于相应的设定功率的执行单元的情况下，调整该执行单元的参数，以使得该执行单元的输出功率小于该执行单元的设定功率；在所述多个执行单元中所有执行单元各自的输出功率均小于相应的设定功率的情况下，计算所述多个执行单元的输出功率之和，并将该输出功率之和与总的功率设定值进行比较；以及在所述该输出功率之和大于总的功率设定值的情况下，调整所述多个执行单元中部分执行单元的参数，以使得输出功率之和小于总的功率设定值。

可选的，每一所述执行单元被分配一优先级；所述部分执行单元根据所有执行单元各自的优先级而被确定。

可选的，所述部分执行单元的优先级低于所述多个执行单元内的其他执行单元的优先级。

可选的，所述多个执行单元各自的设定功率与该多个执行单元各自的额定输出功率有关，所述总的功率设定值与所述动力源的额定输出功率有关。

相应地，本发明一实施例还提供一种功率平衡控制系统，该系统包含：动力源；多个执行单元，该多个执行单元由所述动力源提供能量；功率检测装置，用于检测所述多个执行单元各自的输出功率；以及上述功率平衡控制设备。

相应地，本发明一实施例还提供一种工程机械，该工程机械包含上述功率平衡控制系统。

通过上述技术方案，其可检测每一执行单元的功率，在存在某一执行单元的输出功率大于该执行单元的设定功率的情况下，对该执行单元的输出功率进行调整；在所有执行单元各自的输出功率均小于相应的设定功率的情况下，判断该所有执行单元各自的输出功率之和是否大于总的功率设定值，并在该所有执行单元各自的输出功率之和大于总的功率设定值的情况下，对部分执行单元的参数，保证所有执行单元各自的输出功率小于总的功率设定值。本发明可避免某一执行单元消耗的功率过大或多个执行单元消耗的总功率过大而导致动力源突然掉速或停机。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有的动力系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的功率平衡控制系统的结构示意图；以及

图3为本发明一实施例提供的功率平衡控制方法的流程图。

图4为本发明另一实施例提供的功率平衡控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明的技术方案主要针对上述的现有技术中的第二种动力分配模式。在工程机械领域，由于工况复杂，需要灵活地应对不同的工况，较多采用上述的第二中动力分配模式，以提高整机的可操控性。在现有模式下，执行单元1-n的工作组合情况是不确定的，有可能只有1个执行单元工作，也可能有多个执行单元工作；且每个执行单元工作时，消耗的功率也是不确定。这样，当同时工作的多个执行单元在工作过程中，由于负载的变化，某一个执行单元的功率上升，有可能导致多个执行单元总的输出功率接近动力源的极限功率输出，此时，由于动力源的保护性设计，有可能引起动力源的掉速或停止工作。

图2为本发明一实施例提供的功率平衡控制系统的结构示意图。如图2所示，本发明一实施例提供一种功率平衡控制系统，该系统包含：动力源10；多个执行单元1-n，该多个执行单元由所述动力源10提供能量；功率检测装置200，用于检测所述多个执行单元1-n各自的输出功率；以及功率平衡控制设备100，该功率平衡控制设备用于根据所述功率检测装置200所检测的所述多个执行单元1-n各自的输出功率，来判断是否需要对多个执行单元1-n中的个别或一些执行单元的输出功率进行调整，以避免该多个执行单元的输出功率过大而导致动力源掉速或停止工作，又或者是避免部分执行单元从动力源消耗的功率过大而导致其他执行单元难以从所述动力源分配到足够的功率分配而有效运作。

具体而言，所述动力源例如可为由液力变矩器泵轮驱动的液压泵，其可以为各类执行机构(例如，工程机械内常见的回转机构、变幅机构、行走机构机构等等)提供压力油以对这些执行机构进行驱动，使其正常运转。当然，本发明并不限于此，其还可为发动机、电动机等等其他可提供动力的驱动机构。

如图2所示，所述功率平衡控制设备100可包含：接收装置110，用于接收多个执行单元1-n各自的输出功率，该多个执行单元1-n由一动力源10提供能量；以及控制装置120，用于执行以下操作：分别将所述多个执行单元1-n各自的输出功率与该多个执行单元1-n各自的设定功率进行比较；在所述多个执行单元1-n中存在输出功率大于相应的设定功率的执行单元的情况下，调整该执行单元的参数，以使得该执行单元的输出功率小于该执行单元的设定功率；在所述多个执行单元1-n中所有执行单元各自的输出功率均小于相应的设定功率的情况下，计算所述多个执行单元1-n的输出功率之和，并将该输出功率之和与总的功率设定值进行比较；以及在所述该输出功率之和大于总的功率设定值的情况下，调整所述多个执行单元1-n中部分执行单元的参数，以使得输出功率之和小于总的功率设定值。

所述多个执行单元各自的设定功率可以与该多个执行单元各自的额定输出功率有关，其可为该多个执行单元各自的额定输出功率的一比例，例如可统计分析各个执行单元的常用一般输出功率范围，并根据该输出功率范围来确定各个执行单元各自的设定功率。例如，一般情况下，一摊铺机的布料螺旋系统的输出功率一般为400～500千瓦，此时可设定其设定功率为500千瓦，其履带行走机构的输出功率一般为200-230千瓦，此时可设定其设定功率为230千瓦。诸如此类，可根据多个执行单元各自在其常用工况下的输出功率来设定其设定功率。

所述总的功率设定值与所述动力源的额定输出功率有关，其可为所述动力源的额定输出功率的一比例。例如，所述动力源的额定输出功率为500千瓦，则可将中的功率设定值设定为490千瓦。

优选情况下，可针对多个执行单元1-n中的每一执行单元赋予一优先级，该优先级的赋予可以考虑执行单元所执行的操作的重要程度，例如还是以摊铺机为例，行走机构的优先级可能会高于布料螺旋系统的优先级，也就是说，在动力源的输出有限的情况下，应优选满足行走机构的动力需求，而后才是布料螺旋系统。在所述多个执行单元1-n的输出功率之和大于总的功率设定值的情况下，可根据所述多个执行单元各自的优先级来确定出部分执行单元(例如，个别执行单元或数个执行单元构成的执行单元组合)，并调整该部分执行单元的参数，以使得输出功率之和小于总的功率设定值。一般而言，所述部分执行单元的优先级要低于所述多个执行单元内的其他执行单元的优先级。

还是以摊铺机为例，行走机构的优先级可能会高于布料螺旋系统的优先级。在某些情况下，在摊铺机的动力源的输出功率不足以满足该摊铺机所有执行的功率需求时，可停止或降低动力源至布料螺旋系统的功率供应，而满足行走机构等其他执行单元的功率需求，而此时布料螺旋系统的停止可能并不云对摊铺机的正常运作造成任何影响，因为其很有可能在被停止或降低功率供应之前已在摊铺机的左右两侧积累了足够的物料以供摊铺机在接下来数分钟等时间内使用。短暂的停止或降低功率供应是非常有利的，其一方面可保证其他的执行单元的功率供应，另一方面又不会影响摊铺机的正常运作，进而可实现摊铺机的动力源输出功率的灵活分配。

在上述调整执行单元的参数操作中，所涉及的参数可为电压或者电流等等可用于调整执行单元输出功率的参数。例如，可通过调节连接至执行单元的电液比例阀的电流来控制进入执行单元的液压油的流量，进而实现执行单元的输出功率控制。

图3为本发明一实施例提供的功率平衡控制方法的流程图。如图3所示，本发明一实施例还提供一种功率平衡控制方法，该控制方法包含：接收多个执行单元各自的输出功率，该多个执行单元由一动力源提供能量；分别将所述多个执行单元各自的输出功率与该多个执行单元各自的设定功率进行比较；在所述多个执行单元中存在输出功率大于相应的设定功率的执行单元的情况下，调整该执行单元的参数，以使得该执行单元的输出功率小于该执行单元的设定功率；在所述多个执行单元中所有执行单元各自的输出功率均小于相应的设定功率的情况下，计算所述多个执行单元的输出功率之和，并将该输出功率之和与总的功率设定值进行比较；以及在所述该输出功率之和大于总的功率设定值的情况下，调整所述多个执行单元中部分执行单元的参数，以使得输出功率之和小于总的功率设定值。

图4为本发明另一实施例提供的功率平衡控制方法的流程图。如图4所示，本发明另一实施例提供了一种功率平衡控制方法，其与图3所示的功率平衡控制方法的不同之处在于，其增设了一步骤(如图4中加粗方框内所示)，其根据多个执行单元1-n中每一执行单元的优先级来确定应该对所述多个执行单元1-n中的哪些执行单元进行调整。

有关本发明所提供的功率平衡控制方法的具体细节及益处，可参阅上述有关功率平衡控制设备的描述于此不再赘述。

相对应的，本发明还提供一种工程机械，该工程机械包含上述功率平衡控制系统。该工程机械例如可为摊铺机、压路机、混领土泵车、起重机等等可能涉及一动力源对多个执行单元进行功率供应的机械设备。

虽然以动力源及执行单元的输出功率为例对本案的技术方案进行了说明，但该功率并非本案的唯一考量对象，其还可被替换为扭矩、力等其他考量对象，此类考虑对象皆应被视为上述功率的等同替代方式，皆处于本案的保护范围之内。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。