一种电动回转能量回收装置、回收控制方法及工程机械与流程

专利检索2025-03-20  32


本发明涉及一种电动回转能量回收装置、回收控制方法及工程机械,属于工程机械。


背景技术:

1、随着电动化技术的发展,工程机械领域电动化布局正在全面加速,随着电动挖掘机的驱动、行走、回转等机构的电动化,各部件运行过程中的能量回收问题成为了一种可研究与探索的对象。

2、专利申请号202211019941.0提供了一种电动回转控制方法及系统,方法包括:根据回转电机和回转手柄的状态关系判断回转机构的初始位置状态(初始状态处于水平面或者倾斜面),从而实现电动回转系统水平面回转控制,以及静止控制、上升回转控制、下降回转控制和综合控制。该方法并未对电动回转能量进行回收。

3、专利申请号202210996065.0提供了一种电机能量回收电路、充放电模块及电动设备,目标电池为驱动电路供电,驱动电路输出驱动信号至目标电机,以驱动目标电机运转,驱动电路将目标电机产生的反向电动势电压输出至充电电路,充电电路将反向电动势电压和/或供电端输出的初始电压转换为充电电压,以对目标电池进行充电。该方法将收集到的电压直接转化为充电电压,并未根据回转电机状态提供不同控制策略。

4、专利申请号201410087883.4提供了挖掘机回转制动能量回收控制方法,通过在上车回转平台回转启动时,电机控制器收到指令使电机处于电动状态,驱动具有发电功能的电机达到一定工作转速。上车平台回转制动时,电机控制器向电机施加反向转矩信号,回转马达出油口液压油推动回收马达,由于电机已经具有了一定的转速,从而能够迅速响应回收马达扭矩进行发电并储存。该方法进行发电储存,并未根据回转电机状态提供不同控制策略,并未提供如何得到能量回收转矩。


技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种电动回转能量回收装置、回收控制方法及工程机械,能够根据回转电机状态提供不同控制策略,能够对电动回转能量进行回收,达到减少电能消耗和延长回转时间的目的。为达到上述目的,本发明是采用下述技术方案实现的:

2、第一方面,本发明提供一种电动回转能量回收装置,包括:回转手柄、储能装置、整车控制器、回转电机、回转电机控制器,

3、所述回转手柄的输出端连接所述整车控制器的输入端,用于输出回转手柄的开度数据至整车控制器,所述回转电机的输出端连接所述整车控制器的输入端,用于输出回转电机的反馈转矩至整车控制器;

4、所述整车控制器的输出端连接所述回转电机控制器的输入端,用于根据所述开度数据和反馈转矩,输出指令至回转电机控制器;

5、所述回转电机控制器连接所述回转电机,用于根据整车控制器的指令控制回转电机的进行回转驱动或进行能量回收,所述回转电机在能量回收时产生的能量存储在所述储能装置中。

6、第二方面,本发明提供一种电动回转能量回收装置的回收控制方法,由整车控制器执行,包括:

7、获取回转电机的反馈转矩、回转手柄的开度数据;

8、根据回转电机的反馈转矩,确定回转电机状态为驱动状态或能量回收状态;

9、响应于回转电机状态为驱动状态,根据回转手柄的开度数据,输出回转驱动指令;

10、响应于回转电机状态为能量回收状态,当回转手柄的开度为0且开度变化率为负时,根据所述反馈转矩和开度数据计算能量回收转矩,输出包含能量回收转矩的能量回收指令。

11、结合第二方面,可选地,所述根据回转电机的反馈转矩,确定回转电机状态为驱动状态或能量回收状态,包括:

12、当回转电机的反馈转矩为正值时,回转电机处于驱动状态;

13、当回转电机的反馈转矩为负值时,回转电机处于能量回收状态。

14、结合第二方面,可选地,所述回转手柄的开度数据,包括开度值和开度变化率,所述开度值和开度变化率的取值范围均为[-1,1];

15、当控制回转电机进行顺时针回转时,回转手柄的开度值为[0,1],当控制回转电机进行逆时针回转时,回转手柄的开度值为[-1,0];所述回转手柄的开度值的绝对值越大,回转手柄的开度值越大;

16、当回转手柄开度变大时,回转手柄的开度变化率为[0,1],当回转手柄开度变小时,回转手柄的的开度变化率为[-1,0],回转手柄的开度变化率的绝对值越大时,回转手柄开度变化率越大。

17、结合第二方面,可选地,所述响应于回转电机状态为驱动状态,根据回转手柄的开度数据,输出回转驱动指令,包括:

18、当回转手柄的开度值为[0,1]、回转手柄的开度变化率为[0,1]且回转电机的反馈转矩为0时,回转电机处于顺时针回转加速的驱动状态,整车控制器根据转手柄的开度数据计算驱动转矩,输出包含驱动转矩的回转驱动指令;

19、当回转手柄的开度值为[0,1]、回转手柄的开度变化率为[-1,0]且回转电机的反馈转矩为0时,回转电机处于顺时针回转减速的驱动状态,整车控制器根据转手柄的开度数据计算驱动转矩,输出包含驱动转矩的回转驱动指令;

20、当回转手柄的开度值为[-1,0]、回转手柄的开度变化率为[0,1]且回转电机的反馈转矩为0时,回转电机处于逆时针回转加速的驱动状态,整车控制器根据转手柄的开度数据计算驱动转矩,输出包含驱动转矩的回转驱动指令;

21、当回转手柄的开度值为[-1,0]、回转手柄的开度变化率为[-1,0]且回转电机的反馈转矩为0时,回转电机处于逆时针回转减速的驱动状态,整车控制器根据转手柄的开度数据计算驱动转矩,输出包含驱动转矩的回转驱动指令。

22、结合第二方面,可选地,所述响应于回转电机状态为能量回收状态,当回转手柄的开度为0且开度变化率为负时,根据所述反馈转矩和开度数据计算能量回收转矩,输出包含能量回收转矩的能量回收指令,包括:

23、当回转电机的反馈转矩和旋向均为正值、回转手柄的开度为0且开度变化率为[-1,0]时,回转电机处于顺时针的能量回收状态,整车控制器根据所述反馈转矩和开度变化率计算能量回收转矩,输出包含能量回收转矩的能量回收指令;

24、当回转电机的反馈转矩为正、旋向为负值、回转手柄的开度为0且开度变化率为[-1,0]时,回转电机处于逆时针的能量回收状态,整车控制器根据所述反馈转矩和开度变化率计算能量回收转矩,输出包含能量回收转矩的能量回收指令。

25、结合第二方面,可选地,还包括工作模式检测:

26、获取整车是否存在故障和储能装置的soc;

27、当回转电机状态为驱动状态且整车无故障,进入驱动工作模式,输出回转驱动指令;

28、当回转电机状态为能量回收状态、储能装置的soc小于充电上限且整车无故障时,进入能量回收工作模式,输出包含能量回收转矩的能量回收指令;

29、当回转电机状态为能量回收状态、储能装置的soc大于等于充电上限且整车无故障时,输出禁止充电的指令,回转电机产生的电能以热量的形式耗散;

30、当整车存在故障,进入故障模式,输出停止运行指令。

31、结合第二方面,可选地,还包括:

32、当回转电机的反馈转矩小于预设下限值或回转电机静止或整车存在故障时,输出锁止指令至回转电机控制器,由回转电机控制器启动电机锁止机构,将回转电机锁死。

33、结合第二方面,可选地,采用模糊规则控制算法,根据所述反馈转矩和开度数据计算能量回收转矩,包括:

34、将回转电机的反馈转矩tm、回转手柄的开度变化率作为输入变量,将能量回收转矩tr作为输出变量;

35、在第一模糊子集中匹配回转电机的反馈转矩tm对应的输入元素,在第二模糊子集中匹配回转手柄的开度变化率对应的输入元素;

36、根据输入元素,查找预设的模糊规则表,得到输出元素,在第三模糊子集中匹配输出元素对应的能量回收转矩tr,完成计算能量回收转矩;

37、其中,所述回转电机的反馈转矩tm的模糊子集为第一模糊子集,包括{0,200,600,1000},第一模糊子集对应的语言变量为{nb,nm,ns,z};

38、所述回转手柄的开度变化率的模糊子集为第二模糊子集,包括{-1,-0.6,-0.2,0},第二模糊子集对应的语言变量为{b,m,s,z};

39、所述能量回收转矩tr的模糊子集为第三模糊子集,包括{-1000,-600,-200,0},第三模糊子集对应的语言变量为{rb,rm,rs,z}。

40、第三方面,本发明提供一种工程机械,包括第一方面所述的电动回转能量回收装置,通过第二方面所述的回收控制方法进行控制。

41、与现有技术相比,本发明实施例所提供的一种电动回转能量回收装置、回收控制方法及工程机械所达到的有益效果包括:

42、本发明提供一种电动回转能量回收装置,整车控制器的输出端连接回转电机控制器的输入端,根据所述开度数据和反馈转矩,输出指令至回转电机控制器,回转电机控制器连接回转电机,用于根据整车控制器的指令控制回转电机的进行回转驱动或进行能量回收;本发明能够根据回转电机状态提供不同控制策略,进行回转驱动或进行能量回收;

43、本发明提供了一种电动回转能量回收装置的回收控制方法,由整车控制器执行,获取回转电机的反馈转矩、回转手柄的开度数据;根据回转电机的反馈转矩,确定回转电机状态为驱动状态或能量回收状态,能够根据回转电机状态提供不同控制策略;

44、本发明响应于回转电机状态为能量回收状态,当回转手柄的开度为0且开度变化率为负时,根据所述反馈转矩和开度数据计算能量回收转矩,输出包含能量回收转矩的能量回收指令;本发明提供计算能量回收矩阵,能够对电动回转能量进行精准回收,达到减少电能消耗和延长回转时间的目的。


技术特征:

1.一种电动回转能量回收装置,其特征在于,包括:回转手柄、储能装置、整车控制器、回转电机、回转电机控制器,

2.基于权利要求1所述的一种电动回转能量回收装置的回收控制方法,其特征在于,由整车控制器执行,包括:

3.根据权利要求2所述的回收控制方法,其特征在于,所述根据回转电机的反馈转矩,确定回转电机状态为驱动状态或能量回收状态,包括:

4.根据权利要求2所述的回收控制方法,其特征在于,所述回转手柄的开度数据,包括开度值和开度变化率,所述开度值和开度变化率的取值范围均为[-1,1];

5.根据权利要求4所述的回收控制方法,其特征在于,所述响应于回转电机状态为驱动状态,根据回转手柄的开度数据,输出回转驱动指令,包括:

6.根据权利要求4所述的回收控制方法,其特征在于,所述响应于回转电机状态为能量回收状态,当回转手柄的开度为0且开度变化率为负时,根据所述反馈转矩和开度数据计算能量回收转矩,输出包含能量回收转矩的能量回收指令,包括:

7.根据权利要求2所述的回收控制方法,其特征在于,还包括工作模式检测:

8.根据权利要求7所述的回收控制方法,其特征在于,还包括:

9.根据权利要求4所述的回收控制方法,其特征在于,采用模糊规则控制算法,根据所述反馈转矩和开度数据计算能量回收转矩,包括:

10.一种工程机械,其特征在于,包括权利要求1所述的电动回转能量回收装置,通过权利要求2-9任一项所述的回收控制方法进行控制。


技术总结
本发明公开了一种电动回转能量回收装置、回收控制方法及工程机械,回收装置,包括:回转手柄、储能装置、整车控制器、回转电机、回转电机控制器,回转手柄连接整车控制器,用于输出回转手柄的开度数据,回转电机连接整车控制器,用于输出回转电机的反馈转矩;整车控制器的输出端连接回转电机控制器,用于根据开度数据和反馈转矩,输出指令;回转电机控制器连接回转电机,用于根据整车控制器的指令控制回转电机的进行回转驱动或进行能量回收,回转电机在能量回收时产生的能量存储在储能装置中。本发明能够根据回转电机状态提供不同控制策略,能够对电动回转能量进行回收,达到减少电能消耗和延长回转时间的目的。

技术研发人员:周冰杰,李团团,李亚东,张忠亮,何广凯,王楷涵
受保护的技术使用者:徐州徐工挖掘机械有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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