[发明专利]一种挖掘机环境自适应控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种挖掘机环境自适应控制系统及控制方法，可以根据大气压力等环境参数，既调节系统静态功率匹配，也调整系统动态功率匹配，使发动机可以更好的适应负载变化。该控制系统包括挖掘机主控制器、发动机控制器、信息采集单元和控制单元，信息采集单元包括大气压力传感器、液压油温传感器、发动机冷却水温传感器、环境温度传感器和空调制冷状态检测单元，控制单元包括液压油散热泵控制单元、发动机冷却水散热泵控制单元、空调冷凝器散热泵控制单元、液压油直回油箱控制单元、主泵I控制单元和主泵II控制单元，信息采集单元与挖掘机控制器的输入端口连接，控制单元与挖掘机主控制器的输出端口连接，发动机控制器与挖掘机控制器连接。

技术领域

本发明涉及液压挖掘机技术领域，具体涉及一种挖掘机环境自适应控制系统及控制方法。

背景技术

液压挖掘机工作的地理范围和温度范围广泛，经常会在高海拔、高温、高寒地带工作，要求挖掘机有必要的环境适应性。高原环境下，发动机不仅是功率降低，响应性也一并降低；而环境温度是通过影响挖掘机的散热能力间接影响散热功率，在面对极端温度时，需要调整最大(最小)散热能力并配合恰当的散热策略以达到较好的散热效果，同时需要功率匹配策略的配合以充分发挥发动机的动力。因此，挖掘机的环境适应性是一个整体，除了要考虑静态功率匹配，也要考虑动态功率匹配；除了考虑各个系统的功率分配，也要考虑整个系统的功率匹配。

发明内容

本发明的目的在于提供一种挖掘机环境自适应控制系统及控制方法，利用传感器、控制器、执行元件，自动感知环境状态变化，自动匹配挖掘机参数，解决挖掘机动态功率不匹配以及全局功率不匹配问题。

为实现上述目的，一方面，本发明的提供了一种挖掘机环境自适应控制系统，包括挖掘机主控制器、发动机控制器、信息采集单元和控制单元，其中所述信息采集单元包括大气压力传感器、液压油温传感器、发动机冷却水温传感器、环境温度传感器和空调制冷状态检测单元，所述控制单元包括液压油散热泵控制单元、发动机冷却水散热泵控制单元、空调冷凝器散热泵控制单元、液压油直回油箱控制单元、主泵I控制单元和主泵II控制单元；所述信息采集单元与所述挖掘机控制器的输入端口连接，所述控制单元与所述挖掘机主控制器的输出端口连接，所述发动机控制器通过CAN总线与所述挖掘机控制器连接。

进一步地，所述液压油回油直回油箱控制单元包括第一回油单向阀、第二回油单向阀、油箱、液压油散热器、电磁换向液压阀；其中，所述第一回油单向阀、所述第二回油单向阀的入口均接挖掘机液压系统总回油油路，所述第二回油单向阀的出口接所述油箱，所述第一回油单向阀的出口接所述液压油散热器的入口和所述电磁换向液压阀的入口，所述液压油散热器的出口和所述电磁换向液压阀的出口接所述油箱。

另一方面，本发明还提供了一种挖掘机环境自适应控制方法，包括以下步骤：(1)挖掘机启动后，发动机控制器传输当前发动机转速进入挖掘机控制器，挖掘机主控制器根据预先输入的发动机转速、大气压力与功率的关系，计算出当前转速下发动机功率输出能力P₀；根据液压油温、发动机冷却水温，分别计算液压油散热泵需求功率P₁，冷却水散热泵需求功率P₂；根据空调制冷状态检测单元判断空调是否处在制冷状态，如果在制冷状态并且环境温度大于设定值T₃，则根据环境温度计算空调冷凝器散热泵所需功率P₃；

(2)根据以上计算的功率，进行静态功率匹配，主泵I和主泵II可用发动机功率为：P＝P₀-P₁-P₂-P₃。

进一步地，如果空调制冷状态检测单元判断空调不在制冷状态或者环境温度小于设定值T₃，则空调冷凝器散热泵所需功率P₃为零。

进一步地，如果环境温度小于T₄，系统液压油不经过散热直接回油箱。