一种推土机的控制方法、装置及推土机与流程

1.本发明实施例涉及推土机控制技术领域，尤其涉及一种推土机的控制方法、装置及推土机。


背景技术：

2.随着中国生产力的不断提升和新能源技术的不断发展，工程机械包括推土机正向着舒适性高效性及经济性方向发展，并尝试向着纯电动和混合动力方向发展。
3.电控行走静液压推土机相对于传统推土机具有操作简便舒适，由于控制策略中具有防熄火功能，因此，推土机驾驶员无需为避免发动机熄火而进行频繁换挡。但，由于推土机工作装置动作能量也来自于发动机，可能造成发动机转速拨动，则防熄火的作用反倒导致效率降低及油耗增加。同时，推土机多为大功率作业工况及郊外作业工况，纯电动推土机存在较大局限性，此外，推土机整机较重，速度较低，能量回收利用点较少，因此，大容量电池的混合动力推土机依然会存在额外耗油充电问题。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种推土机的控制方法、装置及推土机，以实现合理控制推土机作业，提供推土机工作效率且降低能耗。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种推土机的控制方法，该推土机的控制方法包括：
6.在推土机工作过程中，获取电能存储器的当前电量，并通过整车控制器检测所述推土机的工作状态；
7.当所述当前电量小于第一标定电量阈值，且所述工作状态处于所述推土机的制动状态时，通过所述整车控制器回收所述推土机产生的整车动能能量；
8.在所述推土机的工作状态处于抬铲动作工作状态时，则控制所述推土机基于所述整车动能能量辅助完成所述推土机的抬铲动作。
9.进一步的，所述推土机的工作状态处于抬铲动作工作状态，包括：
10.通过所述整车控制器接收到所述推土机的抬铲启动信号，则控制所述推土机的工作状态处于抬铲动作工作状态，所述抬铲启动信号用于控制所述推土机启动抬铲动作工作。
11.进一步的，所述推土机的控制方法还包括：
12.通过所述整车控制器接收到所述推土机的抬铲停止信号，则控制所述推土机的工作状态由抬铲动作工作状态切换为待机状态，所述抬铲停止信号用于控制所述推土机停止抬铲动作工作。
13.进一步的，在控制所述推土机根据所述整车动能能量辅助完成所述推土机的抬铲动作之时，还包括：
14.控制所述当前电量处于第一额定电量阈值和第二额定电量阈值之间，所述第一额
定电量阈值低于所述第二额定电量阈值。
15.进一步的，所述推土机的控制方法还包括：
16.若所述当前电量低于所述第一额定电量阈值，且所述当前电量低于第二标定电量阈值时，则控制所述整车控制器产生发电电能，所述第一额定电量阈值高于所述第二标定电量阈值。
17.进一步的，在控制所述整车控制器产生发电电能之前，还包括：
18.确定所述推土机的工作状态处于倒车状态。
19.进一步的，所述推土机的控制方法还包括：
20.若所述当前电量高于所述第二额定电量阈值，且所述当前电量高于第三标定电量阈值时，则控制所述整车控制器通过辅助驱动所述推土机行走，所述第二额定电量阈值低于所述第三标定电量阈值。
21.进一步的，在控制所述整车控制器通过辅助驱动所述推土机行走之前，还包括：
22.确定所述推土机的工作状态处于空载行车状态或是推土工作状态。
23.第二方面，本发明实施例还提供了一种推土机的控制装置，该推土机的控制装置包括：
24.信息获取模块，用于在推土机工作过程中，获取电能存储器的当前电量，并通过整车控制器检测所述推土机的工作状态；
25.能量回收模块，用于当所述当前电量小于第一标定电量阈值，且所述工作状态处于所述推土机的制动状态时，通过所述整车控制器回收所述推土机产生的整车动能能量；
26.推土机控制模块，用于在所述推土机的工作状态处于抬铲动作工作状态时，则控制所述推土机基于所述整车动能能量辅助完成所述推土机的抬铲动作。
27.第三方面，本发明实施例还提供了一种推土机，该推土机包括如本发明第二方面实施例提供的所述的推土机的控制装置，所述推土机控制装置用于执行如本发明第一方面实施例提供的所述的推土机的控制方法。
28.本发明实施例的技术方案，通过在推土机工作过程中，获取电能存储器的当前电量，并通过整车控制器检测所述推土机的工作状态；当所述当前电量小于第一标定电量阈值，且所述工作状态处于所述推土机的制动状态时，通过所述整车控制器回收所述推土机产生的整车动能能量；在所述推土机的工作状态处于抬铲动作工作状态时，则控制所述推土机基于所述整车动能能量辅助完成所述推土机的抬铲动作。解决了现有推土机效率低、油耗大且能量回收利用点少的问题，以实现合理控制推土机作业，提供推土机工作效率且降低能耗。
附图说明
29.图1是本发明实施例一提供的一种推土机的控制方法的流程图；
30.图2是本发明实施例二提供的一种推土机的控制装置的结构图。
具体实施方式
31.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，
而非对本发明的限定。
32.另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
33.实施例一
34.图1为本发明实施例一提供的一种推土机的控制方法的流程图，本实施例可适用于对静液压行走系统加开式工作系统的工程机械车辆及作业设备进行驱动时电量管理控制的情况，该方法可以由推土机的控制装置来执行，该推土机的控制装置可以通过软件和/或硬件的形式实现。
35.该推土机的控制方法具体包括如下步骤：
36.s110、在推土机工作过程中，获取电能存储器的当前电量，并通过整车控制器检测所述推土机的工作状态。
37.其中，在本实施例中的电能存储器应当可以实现充电和放电的功能，例如，电能存储器可以为但不限于为蓄电池，所述蓄电池也称二次电池，其工作原理是：充电时利用外部的电能时内部洁性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时将化学能转化为电能进行输出。蓄电池具有电压平稳、安全可靠、价格低廉、回收再生利用率高等优点，因此，混合动力车辆最常采用电能存储器。
38.通常电能存储器采用soc(state of charge)值表示电量，所述soc值又称荷电状态，反映当前电池的剩余容量。不同的电能存储器计算soc值的方法不同，举例而言，蓄电池的soc值为当前电量与恒定电流满充状态下的电量比值，或者是电池当前存储电能与电池初始电能的比值。
39.当前电量可以通过推土机的整车控制器检测电能存储器的电量得到，整车控制器可以检测得到电能存储器的实时电量，得到电能存储器的实时的当前电量，也可以以一定时间间隔定时获取电能存储器的当前电量，具体当前电量的获取时机由本领域技术人员根据实际需要进行选择设置。
40.推土机的工作状态包括制动状态(制动状态包括减速状态和停止状态)、待机状态、倒车状态、空载行车状态或是推土工作状态等状态，上述状态仅为本方案的实现方式的示例性说明，实际的工作状态是由推土机的实际工况确定的，本实施例的方案依据不同的工作状态提供不同的推土机控制方式，以实现对推土机的驱动时电量管理控制。
41.可以理解的是，本实施例中推土机为静液压行走系统加开式工作系统的工程机械车辆及作业设备，示例性的，推土机可以为非插电式混合动力推土机。
42.s120、当所述当前电量小于第一标定电量阈值，且所述工作状态处于所述推土机的制动状态时，通过所述整车控制器回收所述推土机产生的整车动能能量。
43.其中，第一标定电量阈值可以由本领域技术人员根据经验进行设置，第一标定电量阈值为电能存储器对应的较低电量值，第一标定电量阈值用于表示电能存储器的当前电量处于较低状态，可选的，第一标定电量阈值为20％电量。
44.示例性的，以第一标定电量阈值为20％电量为例，当当前电量低于20％电量，即发动机负荷率低于20％电量时，且所述工作状态处于所述推土机的制动状态时，则整车控制器控制电机进行负扭矩回收所述推土机产生的整车动能能量。
45.在上述基础上，推土机的制动状态为推土机处于减速状态或是停止状态，即整车控制器接收到推土机驾驶员的挡位回中或踩下寸进踏板制动停车需求。
46.具体的，当当前电量低于20％电量，且推土机处于减速状态或是停止状态时，则通过采集发动机转速、发动机负荷率、马达转速等信号，行走泵变马达，推土机整机机械动能转换成行走泵机械动能及反向高压油能，整车控制器控制电机进行负扭矩回收所述推土机产生的整车动能能量，即通过对驱动电机增加负扭矩，吸收该行走泵机械动能及反向高压油能，间接控制发动机不升速，发动机不额外做功，并计算制动加速度，适当调整保证车辆制动舒适性。
47.s130、在所述推土机的工作状态处于抬铲动作工作状态时，则控制所述推土机基于所述整车动能能量辅助完成所述推土机的抬铲动作。
48.其中，抬铲动作工作状态可以为推土机的工作状态处于制动状态(制动状态包括减速状态和停止状态)、待机状态、倒车状态、空载行车状态或是推土工作状态等任意状态时出现的抬铲动作状态，本实施例对此不作任何限制。
49.在上述实施例的基础上，所述推土机的工作状态处于抬铲动作工作状态，包括：通过所述整车控制器接收到所述推土机的抬铲启动信号，则控制所述推土机的工作状态处于抬铲动作工作状态，所述抬铲启动信号用于控制所述推土机启动抬铲动作工作。
50.在本实施例中推土机发动机为主要驱动源，电机为辅助驱动源，左右履带行走驱动系统分别由一泵一马达组成闭式系统，电驱系统的电能由电池包经bms电源管理，再经mcu电机控制器转换，输出三相电到驱动电机进行做功，由一开式工作泵与两个液压缸组成铲刀工作系统，由一整车控制器负责协调发动机输出功率、协调电驱系统输出功率、控制液压系统完成推土机行走功能。
51.在上述推土机的驱动原理实现基础上，推土机的发动机与驱动电机并联式输出扭矩到液压泵，发动机功率输出后经过左行走泵及右行走泵，转换成高压油，传递到马达端，最终转换成机械动能输出；推土机仅行走过程，则驱动电机无动力输出，发动机功率全部被左行走泵和右行走泵吸收。
52.具体的，在本实施例中，当整车控制器接收到抬铲启动信号时，启用铲刀工作，当抬铲时，去除行走泵吸收的发动机功率后的剩余发动机功率与驱动电机共同驱动工作泵产生高压油带动液压缸做功，完成抬铲动作，驱动电机的辅助做功目的为保证抬铲过程发动机掉速保持在一定值(具体数值可由本领域技术人员进行选择标定)，从而保证发动机一直工作在高效区，并且车速几乎无波动，发动机转速波动小，稳定防熄火参数，进而稳定车速和发动机转速。
53.可以理解的是，通过所述整车控制器接收到所述推土机的抬铲停止信号，则控制所述推土机的工作状态由抬铲动作工作状态切换为待机状态，所述抬铲停止信号用于控制所述推土机停止抬铲动作工作。
54.具体的，当整车控制器接收到抬铲停止信号时，则控制驱动电机ramp指令进行清扭，完成抬铲辅助驱动功能。
55.在本实施例中，当电能存储器的当前电量处在一定范围电量之间，则通过回收制动能量辅助驱动完成推土机的抬铲动作，稳定防熄火控制及稳定车速和发动机转速。
56.在一实施例中，在控制所述推土机根据所述整车动能能量辅助完成所述推土机的抬铲动作之时，还包括：控制所述当前电量处于第一额定电量阈值和第二额定电量阈值之间，所述第一额定电量阈值低于所述第二额定电量阈值。
57.即，将电能存储器的当前电量控制在处于第一额定电量阈值和第二额定电量阈值之间，示例性的，第一额定电量阈值取40％电量，第二额定电量阈值取80％电量，则将电能存储器的当前电量控制在处于40％电量至80％电量之间。
58.进一步的，若所述当前电量低于所述第一额定电量阈值，且所述当前电量低于第二标定电量阈值时，则控制所述整车控制器产生发电电能，所述第一额定电量阈值高于所述第二标定电量阈值。
59.其中，第二标定电量阈值可以由本领域技术人员根据经验进行设置，第一标定电量阈值为电能存储器对应的较低电量值，第一标定电量阈值用于表示电能存储器的当前电量处于比第一额定电量阈值更低的状态，可选的，第二标定电量阈值为30％电量。
60.具体的，当当前电量低于40％电量，且当前电量低于30％电量，为了保持可靠的电机抬铲辅助驱动，需要对电能存储器进行应急补电。在一实施例中，当前需要补电的情况，当当前电量低于40％电量，且当前电量低于30％电量，若整车控制器检测到推土机的抬铲动作较频繁，则认为需要补电，即控制所述整车控制器产生发电电能。
61.进一步的，在控制所述整车控制器产生发电电能之前，还包括：确定所述推土机的工作状态处于倒车状态。即，当整车控制器检测到推土机处于倒车状态时，则控制电机保持负扭矩发电，目标提升发动机负荷率到更高效的万有特性区域，即提高发动机做功效率；当当前电量超过40％时电量，则停止推土机处于倒车状态的负扭矩发电，即不再需要对电能存储器进行补电。
62.进一步的，若所述当前电量高于所述第二额定电量阈值，且所述当前电量高于第三标定电量阈值时，则控制所述整车控制器通过辅助驱动所述推土机行走，所述第二额定电量阈值低于所述第三标定电量阈值。
63.其中，第三标定电量阈值可以由本领域技术人员根据经验进行设置，第三标定电量阈值为电能存储器对应的较高电量值，第三标定电量阈值用于表示电能存储器的当前电量处于比第二额定电量阈值更高的状态，可选的，第三标定电量阈值为90％电量。
64.具体的，当当前电量高于80％电量，且当前电量高于90％电量时，为了避免因电池充电电流限制导致无法制动能量回收，进而导致制动性能降低，造成危险制动，则需要开启辅助驱动电机消耗能量。在一实施例中，当前需要开启辅助驱动电机消耗能量的情况，当当前电量高于80％电量，且当前电量高于90％电量时，若整车控制器检测到推土机的抬铲动作较少，则认为需要开启辅助驱动电机消耗能量，即控制所述整车控制器通过辅助驱动所述推土机行走。
65.进一步的，在控制所述整车控制器通过辅助驱动所述推土机行走之前，还包括：确定所述推土机的工作状态处于空载行车状态或是推土工作状态。即，当整车控制器检测到推土机处于空载行车或推土工作过程中，整车控制器控制电机辅助驱动推土机行走，从而降低发动机负荷率，尽量间接控制发动机负荷率到更高效的万有特性区域，提高发动机做
功效率。当当前电量低于80％电量时，退出辅助驱动推土机行走。
66.需要说明的是，抬铲动作较少或抬铲动作较频繁的情况由本领域技术人员根据经验进行确定，本实施例对此仅为细节上的描述，而不对其进行具体数据上的限制。
67.本发明实施例的技术方案，通过在整车控制器中增加能量管理功能，完成抬铲辅助驱动，稳定了推土机控制系统原有的防熄火控制，同时稳定了车速及发动机转速，具有工作效率高优势。此外，由于能量管理功能使得车辆整机及发动机转速波动减小，推土机具有更高的舒适性。另一方面，本实施例可实现的非插电式混合动力推土机仅不改变传统推土机结构，仅通过增加成熟电驱系统即可以实现，可行性较高。
68.实施例二
69.图2为本发明实施例二提供的一种推土机的控制装置的结构图，本实施例可适用于对静液压行走系统加开式工作系统的工程机械车辆及作业设备进行驱动时电量管理控制的情况。
70.如图2所示，所述推土机的控制装置包括：信息获取模块210、能量回收模块220和推土机控制模块230，其中：
71.信息获取模块210，用于在推土机工作过程中，获取电能存储器的当前电量，并通过整车控制器检测所述推土机的工作状态；
72.能量回收模块220，用于当所述当前电量小于第一标定电量阈值，且所述工作状态处于所述推土机的制动状态时，通过所述整车控制器回收所述推土机产生的整车动能能量；
73.推土机控制模块230，用于在所述推土机的工作状态处于抬铲动作工作状态时，则控制所述推土机基于所述整车动能能量辅助完成所述推土机的抬铲动作。
74.本实施例的推土机的控制装置，通过在推土机工作过程中，获取电能存储器的当前电量，并通过整车控制器检测所述推土机的工作状态；当所述当前电量小于第一标定电量阈值，且所述工作状态处于所述推土机的制动状态时，通过所述整车控制器回收所述推土机产生的整车动能能量；在所述推土机的工作状态处于抬铲动作工作状态时，则控制所述推土机基于所述整车动能能量辅助完成所述推土机的抬铲动作。解决了现有推土机效率低、油耗大且能量回收利用点少的问题，以实现合理控制推土机作业，提供推土机工作效率且降低能耗。
75.在上述各实施例的基础上，所述推土机的工作状态处于抬铲动作工作状态，包括：
76.通过所述整车控制器接收到所述推土机的抬铲启动信号，则控制所述推土机的工作状态处于抬铲动作工作状态，所述抬铲启动信号用于控制所述推土机启动抬铲动作工作。
77.在上述各实施例的基础上，所述推土机的控制装置还包括：
78.通过所述整车控制器接收到所述推土机的抬铲停止信号，则控制所述推土机的工作状态由抬铲动作工作状态切换为待机状态，所述抬铲停止信号用于控制所述推土机停止抬铲动作工作。
79.在上述各实施例的基础上，在控制所述推土机根据所述整车动能能量辅助完成所述推土机的抬铲动作之时，还包括：
80.控制所述当前电量处于第一额定电量阈值和第二额定电量阈值之间，所述第一额
定电量阈值低于所述第二额定电量阈值。
81.在上述各实施例的基础上，所述推土机的控制装置还包括：
82.若所述当前电量低于所述第一额定电量阈值，且所述当前电量低于第二标定电量阈值时，则控制所述整车控制器产生发电电能，所述第一额定电量阈值高于所述第二标定电量阈值。
83.在上述各实施例的基础上，在控制所述整车控制器产生发电电能之前，还包括：
84.确定所述推土机的工作状态处于倒车状态。
85.在上述各实施例的基础上，所述推土机的控制装置还包括：
86.若所述当前电量高于所述第二额定电量阈值，且所述当前电量高于第三标定电量阈值时，则控制所述整车控制器通过辅助驱动所述推土机行走，所述第二额定电量阈值低于所述第三标定电量阈值。
87.在上述各实施例的基础上，在控制所述整车控制器通过辅助驱动所述推土机行走之前，还包括：
88.确定所述推土机的工作状态处于空载行车状态或是推土工作状态。
89.上述各实施例所提供的推土机的控制装置可执行本发明任意实施例所提供的推土机的控制方法，具备执行推土机的控制方法相应的功能模块和有益效果。
90.实施例三
91.本发明实施例还提供了一种推土机，该推土机包括如上述本发明实施例提供的所述的推土机的控制装置，所述推土机控制装置用于执行如上述本发明实施例提供的所述的推土机的控制方法。
92.本实施例的推土机可以为非插电式混合动力推土机，本实施例的非插电式混合动力推土机相对于纯电动推土机具有无需外接充电优势、郊外工况适应性强等优势，且相对于串联式混合动力推土机具有传统推土机的大功率作业性能，相对于传统单发动机动力源推土机具有工作效率高、油耗低、推土过程舒适性好等优势。
93.另一方面，本实施例的该非插电式混合动力推土机无需配置大容量电池，大功率电机，因此，选配的电驱系统重量轻，相对传统单发动机动力源推土机能够回收制动过程中发动机被反拖的无效功率，因此，增加的电驱系统重量并没有增加整机油耗，反而降低了油耗。同时，本实施例的非插电式混合动力推土机不仅不改变传统推土机结构，仅通过增加成熟电驱系统即可以实现，因此，推土机的可行性较高。
94.本发明实施例的技术方案，通过在推土机工作过程中，获取电能存储器的当前电量，并通过整车控制器检测所述推土机的工作状态；当所述当前电量小于第一标定电量阈值，且所述工作状态处于所述推土机的制动状态时，通过所述整车控制器回收所述推土机产生的整车动能能量；在所述推土机的工作状态处于抬铲动作工作状态时，则控制所述推土机基于所述整车动能能量辅助完成所述推土机的抬铲动作。解决了现有推土机效率低、油耗大且能量回收利用点少的问题，以实现合理控制推土机作业，提供推土机工作效率且降低能耗。
95.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行
了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。