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一种装载机智能功率分配控制系统

阅读：797发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种装载机智能功率分配控制系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开一种装载机智能功率分配控制系统。变速箱CTU、液压系统HCU、发动机 ECU连接功率分配控制器并与功率分配控制器进行可控信号交互；电子油门踏板输出控制信号至功率分配控制器进而控制发动机的转速；制动踏板压力传感器输出检测的压力信号至功率分配控制器；动臂手柄输出控制信号至功率分配控制器，进而通过液压系统HCU控制动臂的升降；铲斗手柄输出控制信号至功率分配控制器，进而通过液压系统HCU控制铲斗的伸缩。本实用新型可使发动机功率分配更加完美，实现节能减排5%—10%；可以降低司机的劳动强度，提高操作的舒适性，提高工作效率，提高装载机的智能性，并为装载机的人工智能控制技术奠定基础。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种装载机智能功率分配控制系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种装载机智能功率分配控制系统，其特征在于，包括：
功率分配控制器（20）；
变速箱CTU（7），连接功率分配控制器（20）并与功率分配控制器（20）进行可控信号交互；
液压系统HCU（8），连接功率分配控制器（20）并与功率分配控制器（20）进行可控信号交互；
发动机ECU（9），连接功率分配控制器（20）并与功率分配控制器（20）进行可控信号交互；
电子油门踏板（2），输出控制信号至功率分配控制器（20）并通过功率分配控制器（20）传递控制信号至发动机ECU（9）控制发动机的转速；
制动踏板压力传感器（3），检测制动系统的压力并输出检测的压力信号至功率分配控制器（20）；
动臂手柄（4），输出控制信号至功率分配控制器（20）并通过功率分配控制器（20）传递控制信号至液压系统HCU（8）控制动臂的升降；
铲斗手柄（5），输出控制信号至功率分配控制器（20）并通过功率分配控制器（20）传递控制信号至液压系统HCU（8）控制铲斗的伸缩；
工作泵压力传感器（6），检测工作泵的压力并输出检测的压力信号至功率分配控制器（20）。
2.根据权利要求1所述的一种装载机智能功率分配控制系统，其特征在于：所述功率分配控制器（20）还连接有用于控制变速箱CTU（7）的变速箱手自动切换开关（15）、变速箱4档开关（16）、变速箱3档开关（17）、变速箱2档开关（18）、变速箱1档开关（19）。
3.根据权利要求2所述的一种装载机智能功率分配控制系统，其特征在于：所述功率分配控制器（20）还连接有雨雪模式开关（10）、定速油门开关（11）、功率模式开关（12）、KD档开关（13）、驻车制动开关（14）。
4.根据权利要求3所述的一种装载机智能功率分配控制系统，其特征在于：所述功率分配控制器（20）型号为XCMG50-12；所述变速箱CTU（7）型号为XCMG-TCU-01；所述液压系统HCU（8）型号为XCMG-HCU-01；所述发动机ECU（9）型号为XCMG-ECU-01。
5.根据权利要求4所述的一种装载机智能功率分配控制系统，其特征在于：所述功率分配控制器（20）的，
BAT+端与蓄电池（1）的正极用导线相连接，BAT-端与蓄电池（1）的负极用导线相连接；
CAN_H端分别与变速箱CTU（7）、液压系统HCU（8）、发动机ECU（9）的CAN_H端用屏蔽线相连接；
CAN_L端分别与变速箱CTU（7）、液压系统HCU（8）、发动机ECU（9）的CAN_L端用屏蔽线相连接；
DI0端与变速箱1档开关（19）用导线相连接；
DI1端与变速箱2档开关（18）用导线相连接；
5V+端分别与电子油门踏板（2）的C端和D端、制动踏板压力传感器（3）的V+端、工作泵压力传感器（6）的V+端用导线相连接；
AGND端分别与电子油门踏板（2）的A端和F端、制动踏板压力传感器（3）的V-端、工作泵压力传感器（6）的V-端用导线相连接；
DI2端与变速箱3档开关（17）用导线相连接；
DI3端与变速箱4档开关（16）用导线相连接；
DI4端与变速箱手自动切换开关（15）用导线相连接；
DI5端与驻车制动开关（14）用导线相连接；
DI6端与KD档开关（13）用导线相连接；
AI1端、AI2端与电子油门踏板（2）的B端、E端用导线相连接；
AI3端与制动踏板压力传感器（3）的A端用导线相连接；
AI4端与动臂手柄（4）的B端用导线相连接；
AI5与铲斗手柄（5）的B端用导线相连接；
AI6与工作泵压力传感器（6）的A端用导线相连接；
DI7与功率模式开关（12）用导线相连接；
DI8与定速油门开关（11）用导线相连接；
DI9与雨雪模式开关（10）用导向相连接；
DO1端与变速箱CTU（7）的A端用导线相连接；
DO2端与变速箱CTU（7）的B端用导线相连接；
DO3端与变速箱CTU（7）的C端用导线相连接；
DO4端与变速箱CTU（7）的D端用导线相连接；
DO5端与变速箱CTU（7）的E端用导线相连接；
DO6端与变速箱CTU（7）的F端用导线相连接；
DO7与液压系统HCU（8）的A端用导线相连接；
DO8与液压系统HCU（8）的B端用导线相连接；
DO9与发动机ECU（9）的A端用导线相连接；
DO10与发动机ECU（9）的B端用导线相连接。

说明书全文

一种装载机智能功率分配控制系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种装载机智能功率分配控制系统及方法，属于工程机械智能控制技术领域。

背景技术

[0002] 目前，装载机在全球已广泛地应用于农业生产和工业建设，是不可或缺的特种工程机械之一，因此对控制系统的要求越来越高。

[0003] 传统装载机在满足使用功能的基础上，较少考虑功率分配，诸如：针对一些不同密度物料的铲装，没有相关节能措施，造成功率损失严重，能耗过高；没有怠速管理系统，怠速800rpm，怠速油耗偏高；针对冰雪及道路泥泞工况，没有轮胎防滑措施，大大缩短轮胎的使用寿命；铲装工作时需要司机触发KD档，不但提高了司机的疲劳感，而且人为操作造成油耗偏高等。
发明内容

[0004] 为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种装载机智能功率分配控制系统及方法。

[0005] 本实用新型采用的技术方案为：一种装载机智能功率分配控制系统，包括：

[0006] 功率分配控制器；

[0007] 变速箱CTU，连接功率分配控制器并与功率分配控制器进行可控信号交互；

[0008] 液压系统HCU，连接功率分配控制器并与功率分配控制器进行可控信号交互；

[0009] 发动机ECU，连接功率分配控制器并与功率分配控制器进行可控信号交互；

[0010] 电子油门踏板，输出控制信号至功率分配控制器并通过功率分配控制器传递控制信号至发动机ECU控制发动机的转速；

[0011] 制动踏板压力传感器，检测制动系统的压力并输出检测的压力信号至功率分配控制器；

[0012] 动臂手柄，输出控制信号至功率分配控制器并通过功率分配控制器传递控制信号至液压系统HCU控制动臂的升降；

[0013] 铲斗手柄，输出控制信号至功率分配控制器并通过功率分配控制器传递控制信号至液压系统HCU控制铲斗的伸缩；

[0014] 工作泵压力传感器，检测工作泵的压力并输出检测的压力信号至功率分配控制器。

[0015] 其进一步是：所述功率分配控制器还连接有用于控制变速箱CTU的变速箱手自动切换开关、变速箱4档开关、变速箱3档开关、变速箱2档开关、变速箱1档开关。

[0016] 所述功率分配控制器还连接有雨雪模式开关、定速油门开关、功率模式开关、KD档开关、驻车制动开关。

[0017] 所述功率分配控制器型号为XCMG50-12；所述变速箱CTU型号为XCMG-TCU-01；所述液压系统HCU型号为XCMG-HCU-01；所述发动机ECU型号为XCMG-ECU-01。

[0018] 所述功率分配控制器的，

[0019] BAT+端与蓄电池的正极用导线相连接，BAT-端与蓄电池的负极用导线相连接；

[0020] CAN_H端分别与变速箱CTU、液压系统HCU、发动机ECU的CAN_H端用屏蔽线相连接；

[0021] CAN_L端分别与变速箱CTU、液压系统HCU、发动机ECU的CAN_L端用屏蔽线相连接；

[0022] DI0端与变速箱1档开关用导线相连接；

[0023] DI1端与变速箱2档开关用导线相连接；

[0024] 5V+端分别与电子油门踏板的C端和D端、制动踏板压力传感器的V+端、工作泵压力传感器的V+端用导线相连接；

[0025] AGND端分别与电子油门踏板的A端和F端、制动踏板压力传感器的V-端、工作泵压力传感器的V-端用导线相连接；

[0026] DI2端与变速箱3档开关用导线相连接；

[0027] DI3端与变速箱4档开关用导线相连接；

[0028] DI4端与变速箱手自动切换开关用导线相连接；

[0029] DI5端与驻车制动开关用导线相连接；

[0030] DI6端与KD档开关用导线相连接；

[0031] AI1端、AI2端与电子油门踏板的B端、E端用导线相连接；

[0032] AI3端与制动踏板压力传感器的A端用导线相连接；

[0033] AI4端与动臂手柄的B端用导线相连接；

[0034] AI5与铲斗手柄的B端用导线相连接；

[0035] AI6与工作泵压力传感器的A端用导线相连接；

[0036] DI7与功率模式开关用导线相连接；

[0037] DI8与定速油门开关用导线相连接；

[0038] DI9与雨雪模式开关用导向相连接；

[0039] DO1端与变速箱CTU的A端用导线相连接；

[0040] DO2端与变速箱CTU的B端用导线相连接；

[0041] DO3端与变速箱CTU的C端用导线相连接；

[0042] DO4端与变速箱CTU的D端用导线相连接；

[0043] DO5端与变速箱CTU的E端用导线相连接；

[0044] DO6端与变速箱CTU的F端用导线相连接；

[0045] DO7与液压系统HCU的A端用导线相连接；

[0046] DO8与液压系统HCU的B端用导线相连接；

[0047] DO9与发动机ECU的A端用导线相连接；

[0048] DO10与发动机ECU的B端用导线相连接。

[0049] 一种装载机智能功率分配控制方法，采用装载机智能功率分配控制系统，包括：

[0050] 怠速控制，

[0051] 检查车辆是否处于静止状态，电子油门踏板、制动踏板压力传感器、动臂手柄、铲斗手柄、工作泵压力传感器否处于默认状态；

[0052] 若条件满足，降低怠速至650rpm；

[0053] 若条件不满足，恢复正常怠速800rpm；

[0054] 防掉速控制，

[0055] 如果最大油门下不能同时满足传动和液压系统，优先满足传动，主动降低动臂手柄和铲斗手柄信号，最低至50%；

[0056] 如果手柄和铲斗手柄信号变化加快，则自动增强油门信号’

[0057] 发动机转速低于1000rpm时，根据工作泵压力传感器的信号增强油门信号；

[0058] 自动KD档控制，

[0059] 激活KD档开关，程序根据信号识别铲装工况，根据档位动力曲线，选择最佳换档点并自动执行。

[0060] 优选的：一种装载机智能功率分配控制方法还包括：

[0061] 恒转速控制，

[0062] 激活定速油门开关，存储当前发动机转速和油门信号，闭环控制器调节油门信号，补偿负载变化引起的转速变化，保持转速恒定；

[0063] 刹车和具有高于设定值的油门信号时，恒转速控制关闭；

[0064] 防滑控制，

[0065] 激活雨雪模式开关，通过电位计设定最大扭矩值信号，通过档位和变矩器扭矩计算轮胎扭矩；

[0066] 如果超过设定值则通过减少油门信号来降低扭矩;

[0067] ECO模式控制，

[0068] 限制油门信号在最优工作区域；

[0069] 对油门踏板值应用一阶低通滤波器，平缓信号，降低油耗峰值。

[0070] 开机后，首先进行自检，自检通过，按下功率模式开关该系统自动完成怠速管理、防掉速、自动KD档、恒转速、防滑、ECO功能等控制功能。使得发动机功率分配最优化，完成功率匹配智能作业。

[0071] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：可使发动机功率分配更加完美，实现节能减排5%—10%；可以降低司机的劳动强度，提高操作的舒适性，提高工作效率，提高装载机的智能性，并为装载机的人工智能控制技术奠定基础。附图说明

[0072] 图1是本实用新型实施例电路图；

[0073] 图中：1蓄电池、2电子油门踏板、3制动踏板压力传感器、4动臂手柄、5铲斗手柄、6工作泵压力传感器、7变速箱CTU、8液压系统HCU、9发动机ECU、10雨雪模式开关、11定速油门开关、12功率模式开关、13KD档开关、14驻车制动开关、15变速箱手自动切换开关、16变速箱4档开关、17变速箱3档开关、18变速箱2档开关、19变速箱1档开关、20功率分配控制器。

具体实施方式

[0074] 以下是本实用新型的一个具体实施例，现结合附图对本实用新型作进一步说明。

[0075] 实施例一

[0076] 结合图1所示，一种装载机智能功率分配控制系统，包括：

[0077] 功率分配控制器20；

[0078] 变速箱CTU7，连接功率分配控制器20并与功率分配控制器20进行可控信号交互；

[0079] 液压系统HCU8，连接功率分配控制器20并与功率分配控制器20进行可控信号交互；

[0080] 发动机ECU9，连接功率分配控制器20并与功率分配控制器20进行可控信号交互；

[0081] 电子油门踏板2，输出控制信号至功率分配控制器20并通过功率分配控制器20传递控制信号至发动机ECU9控制发动机的转速；并参与功率分配控制；

[0082] 制动踏板压力传感器3，检测制动系统的压力并输出检测的压力信号至功率分配控制器20；并参与功率分配控制；

[0083] 动臂手柄4，输出控制信号至功率分配控制器20并通过功率分配控制器20传递控制信号至液压系统HCU8控制动臂的升降；并参与功率分配控制；

[0084] 铲斗手柄5，输出控制信号至功率分配控制器20并通过功率分配控制器20传递控制信号至液压系统HCU8控制铲斗的伸缩；并参与功率分配控制；

[0085] 工作泵压力传感器6，检测工作泵的压力并输出检测的压力信号至功率分配控制器20；并参与功率分配控制；

[0086] 变速箱手自动切换开关15、变速箱4档开关16、变速箱3档开关17、变速箱2档开关18、变速箱1档开关19，输出控制信号至功率分配控制器20并通过功率分配控制器20传递控制信号至变速箱CTU7；并参与功率分配控制。

[0087] 功率分配控制器20还连接有雨雪模式开关10、定速油门开关11、功率模式开关12、KD档开关13、驻车制动开关14。

[0088] 本实施例中，功率分配控制器20型号为XCMG50-12；变速箱CTU7型号为XCMG-TCU-01；液压系统HCU8型号为XCMG-HCU-01；发动机ECU9型号为XCMG-ECU-01；具体的：

[0089] 功率分配控制器20的，

[0090] BAT+端与蓄电池1的正极用导线相连接，BAT-端与蓄电池1的负极用导线相连接；

[0091] CAN_H端分别与变速箱CTU7、液压系统HCU8、发动机ECU9的CAN_H端用屏蔽线相连接；

[0092] CAN_L端分别与变速箱CTU7、液压系统HCU8、发动机ECU9的CAN_L端用屏蔽线相连接；

[0093] DI0端与变速箱1档开关19用导线相连接；

[0094] DI1端与变速箱2档开关18用导线相连接；

[0095] 5V+端分别与电子油门踏板2的C端和D端、制动踏板压力传感器3的V+端、工作泵压力传感器6的V+端用导线相连接；

[0096] AGND端分别与电子油门踏板2的A端和F端、制动踏板压力传感器3的V-端、工作泵压力传感器6的V-端用导线相连接；

[0097] DI2端与变速箱3档开关17用导线相连接；

[0098] DI3端与变速箱4档开关16用导线相连接；

[0099] DI4端与变速箱手自动切换开关15用导线相连接；

[0100] DI5端与驻车制动开关14用导线相连接；

[0101] DI6端与KD档开关13用导线相连接；

[0102] AI1端、AI2端与电子油门踏板2的B端、E端用导线相连接；

[0103] AI3端与制动踏板压力传感器3的A端用导线相连接；

[0104] AI4端与动臂手柄4的B端用导线相连接；

[0105] AI5与铲斗手柄5的B端用导线相连接；

[0106] AI6与工作泵压力传感器6的A端用导线相连接；

[0107] DI7与功率模式开关12用导线相连接；

[0108] DI8与定速油门开关11用导线相连接；

[0109] DI9与雨雪模式开关10用导向相连接；

[0110] DO1端与变速箱CTU7的A端用导线相连接；

[0111] DO2端与变速箱CTU7的B端用导线相连接；

[0112] DO3端与变速箱CTU7的C端用导线相连接；

[0113] DO4端与变速箱CTU7的D端用导线相连接；

[0114] DO5端与变速箱CTU7的E端用导线相连接；

[0115] DO6端与变速箱CTU7的F端用导线相连接；

[0116] DO7与液压系统HCU8的A端用导线相连接；

[0117] DO8与液压系统HCU8的B端用导线相连接；

[0118] DO9与发动机ECU9的A端用导线相连接；

[0119] DO10与发动机ECU9的B端用导线相连接。

[0120] 实施例二

[0121] 一种装载机智能功率分配控制方法，采用实施例中的一种装载机智能功率分配控制系统。变速箱CTU、液压系统HCU、发动机ECU为三大子系统控制核心，并与功率分配控制器之间进行可控信号交互方式，采集油门踏板信号、操作手柄信号、档位信号，实时监控各个子系统工作状态，运用一种高层级控制策略，通过CANBUS通讯，控制调整功率匹配参数。具体包括：

[0122] 怠速控制，

[0123] 检查车辆是否处于静止状态，电子油门踏板2、制动踏板压力传感器3、动臂手柄4、铲斗手柄5、工作泵压力传感器6否处于默认状态；

[0124] 若条件满足，降低怠速至650rpm；

[0125] 若条件不满足，恢复正常怠速800rpm；

[0126] 防掉速控制，

[0127] 如果最大油门下不能同时满足传动和液压系统，优先满足传动，主动降低动臂手柄4和铲斗手柄5信号，最低至50%；

[0128] 如果手柄4和铲斗手柄5信号变化加快，则自动增强油门信号’

[0129] 发动机转速低于1000rpm时，根据工作泵压力传感器6的信号增强油门信号；

[0130] 自动KD档控制，

[0131] 激活KD档开关13，程序根据信号识别铲装工况，根据档位动力曲线，选择最佳换档点并自动执行。

[0132] 恒转速控制，

[0133] 激活定速油门开关11，存储当前发动机转速和油门信号，闭环控制器调节油门信号，补偿负载变化引起的转速变化，保持转速恒定；

[0134] 刹车和具有高于设定值的油门信号时，恒转速控制关闭；

[0135] 防滑控制，

[0136] 激活雨雪模式开关10，通过电位计设定最大扭矩值信号，通过档位和变矩器扭矩计算轮胎扭矩；

[0137] 如果超过设定值则通过减少油门信号来降低扭矩;

[0138] ECO模式控制，

[0139] 限制油门信号在最优工作区域；

[0140] 对油门踏板值应用一阶低通滤波器，平缓信号，降低油耗峰值。

[0141] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，同时，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

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