一种电动工程机械牵引力自适应系统及其控制方法与流程

本发明涉及电动工程机械，尤其涉及一种电动工程机械牵引力自适应系统及其控制方法。

背景技术：

1、在环保压力和低运营成本的双重驱动下，工程机械电动化已是大势所趋。电动装载机、电动推土机等均属于大牵引力类机械。在铲装或推土作业过程中，若铲斗或铲刀插入过深、物料阻力过大（阻力超过整车最大牵引力），整车将发生打滑，严重影响整车的作业效率、能耗及零部件磨损。

2、现有技术中，当出现打滑趋势时，需要驾驶员主动收铲斗或提高铲刀，以减小整车前进阻力，保证后续作业工序正常进行。这种方式增加了驾驶员的操作复杂性，且驾驶员操作的滞后性会降低整车作业效率、增加能耗和磨损。

3、现有技术中还公开了根据轮胎/履带打滑情况及驾驶员意图自动调整整车自身动力（扭矩和转速）进行自适应调整的技术方案。该类方案一定程度上改善了作业效率和能耗，但当外部物料阻力大于整车的最大牵引能力时，仅对整车自身动力进行自适应调整显然无济于事，仍无法避免打滑和效率损失。

4、中国专利cn202610188458.7公开了一种智能感知自适应轮式装载机，该文件利用卷积神经网络识别作业对象的物料属性类别，并根据物料对应的阻力与密度系数自适应调整发动机目标转速和液压系统溢流压力，结合物料类别与实时轮速差执行主动牵引力控制。其改进在于动力输出的精准匹配，但当外部物料阻力大于整车最大牵引能力时，仅调整动力（扭矩和转速）仍无法克服打滑。

5、中国专利cn201910593747.5公开了一种电动推土机系统及其功率自适应控制方法，该文件根据手柄及油门信号采集当前负载，通过调节动力电机转速和转矩、以及液压泵和液压马达的电流实现功率自适应。其同样仅在动力侧进行自适应调节，未涉及对外部作业阻力的主动减小。

6、中国专利cn202310328219.3公开了一种纯电动推土机的转速控制方法、装置、设备和介质，该文件基于当前运行状态信息和目标工况对应的预训练神经网络确定各电机的目标转速，使电机效率点尽可能落在最优效率区间。其侧重于动力系统效率自适应，无法解决阻力超限导致的打滑问题。

7、中国专利cn202410759249.4公开了一种纯电动推土机转速和转矩控制的方法、系统、介质和设备，该文件基于行驶手柄的位置确定整车运行状态，并据此切换对驱动电机的控制模式。其仍属动力侧的自适应切换，对外部作业阻力超限的情形缺乏应对手段。

8、中国专利cn202511038079.1公开了一种纯电动推土机的双调速控制方法、装置及整车，该文件基于脚踏调速机构对手拉调速机构的修正信号形成电机调速信号，以提高动力响应与能源利用率。其同样聚焦于动力调速，未公开通过工作装置主动减小外部作业阻力的方案。

9、综上，现有技术均侧重于“调整整车自身动力（扭矩和转速）”以实现自适应控制，而无法解决“在打滑或牵引力超”的技术问题。当外部物料阻力超过整车最大牵引力时，单纯调节动力无济于事，整车仍会发生打滑，导致作业效率下降、能耗与磨损增加。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是针对现有技术存在的问题，本发明提供一种电动工程机械牵引力自适应系统及其控制方法，以解决电动装载机、电动推土机等大牵引力类机械在外部物料阻力超过整车最大牵引力时发生打滑、导致作业效率低、能耗高以及磨损大的技术问题。

2、技术方案：一种电动工程机械牵引力自适应系统，其特征在于：包括行走驱动装置、工作装置及工作装置的控制装置、打滑检测装置以及整车控制器；

3、行走驱动装置包括驱动电机控制器及与驱动电机控制器连接的驱动电机，所述驱动电机经变速箱/减速机及桥轮或履带驱动整车行走；

4、工作装置及用于驱动所述工作装置动作的工作装置的控制装置；

5、打滑检测装置，用于检测整车轮胎或履带的滑转率；

6、整车控制器分别与驱动电机控制器、工作装置的控制装置及打滑检测装置通信连接；

7、所述整车控制器被配置为：

8、实时获取所述驱动电机的当前扭矩以及整车当前的滑转率；

9、当时，控制所述工作装置的控制装置动作，以减小所述工作装置对外部作业面的作业阻力，直至；

10、当时，控制所述工作装置的控制装置动作，以减小所述工作装置对外部作业面的作业阻力，直至；

11、其中，为所述驱动电机的最大扭矩，为整车控制器设定的扭矩最高阈值，为整车控制器设定的扭矩安全阈值，；为整车控制器设定的最大滑转率阈值，为整车控制器设定的安全滑转率阀值，。

12、作为系统的优选技术方案，所述打滑检测装置包括用于检测驱动轮转速的第一转速传感器以及用于检测整车实际行驶速度的第二转速传感器，所述整车控制器根据所述驱动轮转速与所述实际行驶速度的差值计算所述滑转率。

13、作为系统的优选技术方案，所述工作装置包括装载机铲斗、推土机铲刀、推土机松土器中的至少一种；所述工作装置的控制装置包括电磁阀、油缸及连接所述电磁阀与所述油缸的油路。

14、作为系统的优选技术方案，还包括工作装置的操作装置及行走驱动的操作装置，所述工作装置的操作装置及所述行走驱动的操作装置分别与所述整车控制器通信连接，用于向所述整车控制器输入操作指令。

15、作为系统的优选技术方案，所述整车控制器还被配置为：在堆高排土工况下，当铲刀推物料到位且外部阻力骤减、所述当前扭矩时，控制所述行走驱动装置自动减速或停车，为整车控制器设定的扭矩最低安全阈值。

16、作为系统的优选技术方案，，，

17、履带式工程机械：，；

18、轮胎式工程机械：，。

19、本发明还提供一种电动工程机械牵引力自适应的控制方法，应用于如上述的系统，包括如下步骤：

20、s1、整车控制器通过驱动电机控制器获取驱动电机的当前扭矩，并通过打滑检测装置获取整车当前的滑转率；

21、s2、所述整车控制器执行如下判断：

22、若时，所述整车控制器控制工作装置的控制装置动作，以减小外部作业面的作业阻力，直至；

23、若时，所述整车控制器控制所述工作装置的控制装置动作，以减小外部作业面的作业阻力，直至；

24、其中，为所述驱动电机的最大扭矩，为整车控制器设定的扭矩最高阈值，为整车控制器设定的扭矩安全阈值，；为整车控制器设定的最大滑转率阈值，为整车控制器设定的安全滑转率阀值，。

25、作为控制方法的优选技术方案，所述、、、的取值根据预设的物料模式确定，不同物料模式对应不同的阈值。

26、作为控制方法的优选技术方案，所述工作装置的控制装置动作包括：抬升铲斗、提升铲刀、降低铲刀插入深度或减小松土器入土深度中的至少一种。

27、作为控制方法的优选技术方案，还包括排土安全停车控制：在堆高排土工况，当铲刀推物料到位且物料在重力作用下滑、外部阻力骤减时，若所述当前扭矩，为整车控制器设定的扭矩最低安全阈值，所述整车控制器控制所述驱动电机降速或停车。

28、有益效果：本发明通过对整车打滑情况及整车牵引力进行检测和判断，在驱动电机的当前扭矩或整车滑转率超过相应阈值时，同时调整工作装置的控制装置来减小外部作业阻力，而不是单纯依靠驾驶员操作或仅调节驱动电机的扭矩/转速，从而有效避免整车打滑，提高作业效率、降低能耗并减少零部件磨损。本发明在排土工况下，当铲刀推物料到位、外部阻力骤减、电机扭矩设定最小安全阈值时，可自动控制车辆减速或停车，实现排土安全停车，防止推土机驶入陡坡发生倾翻风险。