[发明专利]一种工程机械及其转向控制方法、转向控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种用于工程机械的转向控制方法和转向控制系统。本发明还涉及一种包括上述转向控制系统的工程机械。

背景技术

随着全球能源和环境问题的日益突出，开发低能耗、低排放的工程机械产品成为当前机械行业发展的热点。混合动力、纯电动的工程机械技术迅速得到发展和应用。

传统的工程机械采用一个电动机驱动，以履带式推土机为例，当履带式推土机的工作环境和行走环境恶劣(例如路面崎岖不平)，且履带式推土机需要转向时，因为履带不可偏转，要实现转向就必须依靠转向液压马达等装置提供转向动力，使两侧履带产生速差实现转向。传动系统与转向差速系统集成在一起，使得其结构很复杂。

采用双电动独立驱动的驱动机构，结构十分简单，可以不用转向系统和差速机构，大大降低了成本，具有很好的应用前景。

然而，由于缺少了差速机构和转向机构，双电机独立驱动方案的直线行驶控制和转向控制难度非常大，安全风险也很高，如何实现行驶方向的精确控制，是双电机驱动的瓶颈技术。

有鉴于此，亟待针对工程机械提出一种新的转向控制方法，使得工程机械能够准确地按照驾驶员指示的方向行驶，提高行驶稳定性和安全性。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种用于工程机械的转向控制方法和转向控制系统，使得该工程机械能够准确地按照驾驶员指示的方向行驶，提高工程机械的行驶稳定性和安全性。此外，本发明要解决的另一个技术问题为提供一种包括上述转向控制系统的工程机械。

为解决上述技术问题，本发明提供一种工程机械的转向控制方法，所述工程机械包括驱动内侧驱动轮、外侧驱动轮的内侧电机和外侧电机，所述转向控制方法包括如下步骤：

1)判断所述工程机械是否需要转向，若是，进入步骤2)；若不是，进入步骤3)；

2)判断所述内侧驱动轮、所述外侧驱动轮的当前转速是否均小于预设值；若是，则进入步骤4)；若不是，则进入步骤5)；

3)保持所述内侧电机、所述外侧电机的转速一致；

4)输入第一请求转向半径和第一请求负荷度，获取并输出内侧电机的第一扭矩和外侧电机的第一扭矩，以及内侧驱动轮的制动器的扭矩和外侧驱动轮的制动器的扭矩；

5)输入第二请求转向半径和第二请求负荷度，根据所述第二请求转向半径获取并输出所述内侧电机的第二扭矩，根据所述第二请求转向半径和所述第二请求负荷度获取并输出所述外侧电机的第二扭矩。

优选地，所述步骤3)具体为：

31)检测所述内侧电机、所述外侧电机中的低速电机的当前转速和当前负荷度，获取并输出所述低速电机的扭矩；

32)控制所述内侧电机、所述外侧电机中的高速电机，使所述高速电机的转速与所述低速电机的转速保持一致。

优选地，所述步骤4)具体为：

41)输入所述第一请求半径，根据所述第一请求转向半径获取所述内侧驱动轮、所述外侧驱动轮的当前状态；

42)输入所述第一请求负荷度，根据所述第一请求负荷度、所述内侧驱动轮的当前状态和所述外侧驱动轮的当前状态获取并输出所述内侧电机的第一扭矩和所述外侧电机的第一扭矩，以及所述内侧驱动轮的制动器的扭矩和所述外侧驱动轮的制动器的扭矩。

优选地，所述步骤5)具体为：

51)输入第二请求转向半径，根据所述第二请求转向半径获取目标转向半径；

52)根据所述目标转向半径获取所述内侧电机的目标转速和所述外侧电机的目标转速；

53)根据所述内侧电机的目标转速获取所述内侧电机的最终目标转速，采用闭环控制算法获取并输出内侧电机的第二扭矩；

输入第二请求负荷度，根据外侧电机的目标转速和所述第二请求负荷度确定外侧电机的目标负荷度，并根据所述外侧电机的目标负荷度获取并输出所述外侧电机的第二扭矩。

优选地，所述步骤51)具体为：

首先，检测所述工程机械的当前车速，获取所述当前车速下允许的最小转向半径；

然后，将所述第二请求转向半径、所述最小转向半径中较大的一者确定为所述目标转向半径。

优选地，所述步骤52)通过如下方式获取所述内侧电机的目标转速、所述外侧电机的目标转速：

外侧电机的目标转速＝控制基准转速；

内侧目标转速＝k*控制基准转速*(目标转向半径-轮距/2)/(目标转向半径+轮距/2)；

其中，k为与滑移率、路面等相关的修正系数；控制基准转速为检测获取的外侧电机转速。