[发明专利]一种作业机械及其控制系统与方法

说明书

本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种作业机械发动机的控制系统与方法。本发明在原有发动机的基础上，增加一个电动机，使电动机可以工作在电动状态也可以工作在发电状态，在发动机速度偏差达到一定值时，进行助力承担负载，从而提高了发动机的响应速度。

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种作业机械发动机的控制系统与方法。

背景技术

BSG(Belt Starter Generator)电机在怠速、启动等情况下可以提高燃油效率，因而达到节能的效果。但已有的电机控制方式，比如有一种发动机的控制方式是恒定转速控制，设定好工作转速后，系统的控制按照图1所示进行，当驾驶员的操作或者实际工况所组成的负载发生改变时，会导致发动机实际转速n_act偏离设定转速n_des，此时，PID控制器会根据转速差值调节发动机油门大小，这样的控制方式可用于工程机械，例如挖掘机、推土机、压路机等。

然而当发动机突然遇到较大负载时，转速会下降很大，超出设定值，由此导致发动机转速波动大，产生冒黑烟甚至产生熄火现象，呈现图2所示的实际发动机的转速波动情况。当匹配和标定不合理的时候，就会出现A点的情形，A点超出转速波动限值n_l imt，发动机会产生噪声、冒黑烟甚至熄火等现象。

发明内容

本发明的目的是：针对已有控制方式的不足，提供一种提高作业机械发动机动态响应的控制系统与方法，使作业机械发动机突然遇到较大负载波动时，发动机转速仍处于预定范围内波动，即将转速控制在合理范围内波动，从而减小工作过程的转速波动。

本发明在原有发动机的基础上，集成一个电动机，使电动机可以工作在电动状态也可以工作在发电状态，在发动机速度偏差达到一定值时，进行助力承担负载，从而提高了发动机的响应速度。

本发明的作业机械及其控制系统为：

一种作业机械的控制系统，包括控制模块，其特征在于，所述控制模块包括第一控制模块(PID_EN)、第二控制模块(PID_EM)、第三控制模块(PID_LD)、油门控制模块；

所述第一控制模块(PID_EN)根据发动机设定转速与实际转速的差值Δn得到第一油门控制量，

所述第二控制模块(PID_EM)根据发动机设定转速与实际转速的差值Δn控制电动机的工作模式及电动机的扭矩大小，

所述第三控制模块(PID_LD)根据操作者的输入和/或实际负载得到第二油门控制量；

油门控制模块根据所述第一油门控制量和所述第二油门控制量的总和控制发动机的油门大小；

其中，所述电动机的工作模式包括辅助模式和发电模式；

所述第二控制模块(PID_EM)根据发动机设定转速与实际转速的差值Δn控制电动机处于辅助模式时，蓄电器向电动机供给电力，使得电动机能够输出扭矩以承担一部分负载；当电动机处于辅助模式的运行时间达到设定时间后，关闭所述辅助模式；

所述第二控制模块(PID_EM)根据发动机设定转速与实际转速的差值Δn控制电动机处于发电模式时，蓄电器存储电动机发出的电力。

进一步，所述操作者的输入是与操作手柄动作幅度成比例的电压值或压力值；所述实际负载是描述负载大小的特征量；所述特征量是液压油缸或行走马达的压力。

进一步，所述第一控制模块(PID_EN)、第二控制模块(PID_EM)、第三控制模块(PID_LD)均采用PID控制策略。

一种作业机械，包括所述的作业机械的控制系统，还包括：

发动机，能输出转矩以提供动力；

电动机，可处于发电模式和辅助模式，其中辅助模式能输出转矩以提供动力；