BR112017011550B1 - Método e dispositivo de controle de transmissão de potência para um guindaste, e guindaste de potência híbrida óleo-hidráulico de tipo paralelo - Google Patents
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Abstract
MÉTODO E DISPOSITIVO DE CONTROLE DE TRANSMISSÃO DE POTÊNCIA PARA GUINDASTE E GUINDASTE. A presente invenção revela um método e dispositivo de controle de transmissão de potência para um guindaste e o guindaste. O método inclui: definir o deslocamento operacional máximo de um elemento secundário correspondendo a cada engrenagem do guindaste; determinar o estado da marcha atual e a marcha específica do guindaste; determinar o modo de operação do elemento secundário a partir do estado da marcha, e definir o deslocamento máximo permissível do elemento secundário como o deslocamento operacional máximo correspondendo à marcha específica. De acordo com o método e dispositivo de controle de transmissão de potência para o guindaste e o guindaste da presente invenção, o deslocamento máximo do elemento secundário é controlado para várias marchas, o que pode reduzir o impacto de potência. Um modo de compensação é adicionado para evitar influência sobre um veículo devido à perda de potência instantânea gerada no momento do término da liberação de energia e evitar a trepidação do veículo devido à potência instável resultando do veículo em baixa velocidade ou de um sistema subitamente desconectado, dessa forma melhorando o conforto e a segurança do motorista, e a velocidade de rotação (...).
Description
[001] A presente invenção refere-se ao campo técnico de máquinas e equipamentos de engenharia, e, em particular, a um método e dispositivo de controle de transmissão de potência para um guindaste e ao guindaste.
[002] Com o rápido avanço das tecnologias industriais no mundo todo, os problemas de escassez de energia e poluição ambiental têm se tornado cada vez mais sérios, e a tecnologia de alimentação híbrida é considerada como uma das soluções eficazes para solucionar os problemas de escassez de energia e poluição ambiental. Um guindaste sobre rodas desloca-se principalmente em áreas urbanas ou entre cidades, mas devido à influência do ambiente da estrada, pode ocorrer partida frequente, aceleração, frenagem e subidas no processo de deslocamento. Além disso, o guindaste é pesado, e possui uma velocidade superior em relação aos demais veículos utilizados em engenharia, portanto, o uso do modo de frenagem tradicional por atrito mecânico causará o desperdício de uma grande quantidade de energia cinética. Na indústria automotiva moderna, a tecnologia mais utilizada é a de alimentação híbrida a óleo-elétrica, que é geralmente aplicada a limusines e ônibus, mas não é aplicável a veículos de engenharia com super-tonelagem, como o guindaste sobre rodas, devido a problemas de custo e força de propulsão. Considerando que muitos sistemas hidráulicos possuem as mesmas características dos sistemas elétricos sob certos aspectos, a alimentação híbrida a óleo-hidráulica torna-se outra escolha para os veículos de transporte de carga com super- tonelagem. O guindaste sobre rodas possui certas vantagens no aspecto da alimentação híbrida a óleo-hidráulica graças a seu próprio sistema hidráulico, logo, a aplicação de alimentação híbrida a óleo-hidráulica para deslocamento do veículo pode ser realizada com apenas uma pequena modificação do sistema, e, além disso, o sistema hidráulico também pode ser aplicado à capacidade de içamento para uma estrutura superior.
[003] No entanto, durante a pesquisa sobre a aplicação da alimentação híbrida a óleo-hidráulica ao guindaste sobre rodas, verificou-se que o sistema hidráulico geralmente possui um torque operacional elevado, e seu desempenho não é fácil de controlar. Quando o sistema hidráulico é aplicado a um veículo com múltiplas marchas, é muito provável que tenha grande influência sobre o veículo se o controle de saída da força de frenagem e a força de propulsão não for razoável, e particularmente quando a diferença das relações de transmissão é grande, a diferença dos torques requeridos também é grande. Portanto, propõe-se o conceito de controle de demanda do torque do sistema de alimentação híbrida, que se pretende ser útil até certo ponto para aprimorar a estabilidade de deslocamento do guindaste sobre rodas provido do sistema de alimentação híbrida a óleo-hidráulica do tipo paralela. Atualmente, não há pesquisas domésticas aprofundadas sobre a alimentação híbrida a óleo-hidráulica, e particularmente, a alimentação híbrida a óleo-hidráulica não foi aplicada a um produto de uso em engenharia, tal como o guindaste sobre rodas. Alguns métodos e etapas de controle mencionados são, em sua maioria, aplicações de alimentação híbrida a óleo-elétrica ou aplicações de alimentação híbrida a óleo-hidráulica a outros tipos de veículos de engenharia.
[004] O método de controle de torque na técnica anterior é resumido como se segue:
[005] Um sinal do pedal do acelerador e um sinal da velocidade atual do veículo são obtidos mediante coleta por um sensor, e então o sinal do acelerador e o sinal de velocidade do veículo obtidos são calculados, e através do cálculo, determina-se um torque de acionamento alvo do veículo, e finalmente, determinam- se os respectivos torques de saída de um motor a combustão e de um motor elétrico de acordo com um certo algoritmo. Tal método de controle ignora a influência das marchas, sem considerar o problema de que diferentes marchas geram impacto de potência sobre um veículo, e tal problema é particularmente óbvio no caso de um sistema de alimentação híbrida com um motor dianteiro, o que irá reduzir a vida útil do sistema de alimentação híbrida e, ao mesmo tempo, causar certa influência sobre o conforto de um motorista ao dirigir, além de afetar a segurança ao dirigir.
[006] Nas etapas do método de controle anterior, uma vez que o controle de alimentação híbrida não é realmente projetado para um veículo tal como o guindaste sobre rodas, algumas características do próprio guindaste não são levadas em consideração, por exemplo, o guindaste possui alta inércia, velocidade relativamente alta e muitas marchas, e no método anterior, os problemas de impacto de potência gerado nos processos de armazenamento e liberação de energia e o conforto do motorista ao dirigir não são levados em conta.
[007] Em primeiro lugar, o guindaste possui muitas marchas à frente e geralmente emprega um câmbio multimarchas, e as relações de transmissão correspondentes de uma caixa de marchas são bastante diferentes entre uma marcha alta e uma marcha acelerada. Para um sistema de alimentação híbrida com um motor dianteiro, o mesmo torque fornecido por um elemento secundário será aumentado em várias vezes ou dezenas de vezes após ser transferido para um eixo de transmissão, e assim, irá gerar um impacto de potência maior;
[008] Em segundo lugar, nas etapas do método anterior, também não é considerado que, no momento do término da liberação de energia, o problema de redução instantânea da força de acionamento devido ao desaparecimento súbito do torque de acionamento fornecido pelo elemento secundário irá causar impacto de potência, o que não apenas não se conforma com o hábito de operação do motorista, mas também influencia o conforto do motorista ao dirigir, e, em casos mais sérios, poderá até mesmo influenciar o julgamento do motorista e afetar a segurança;
[009] Em terceiro lugar, no método da técnica anterior, a influência da velocidade de rotação sobre um processo de recuperação não é considerada. No processo de recuperação de energia, a velocidade de rotação do elemento secundário é reduzida gradualmente junto com a recuperação de energia gradual, quando a velocidade de rotação é reduzida à velocidade de rotação efetiva mínima, um programa de controle irá desligar o elemento secundário para ativar o deslocamento do elemento secundário para retornar a zero, e se o desligamento súbito resultar em uma redução súbita de um torque de frenagem real do veículo, o motorista obviamente irá sentir trepidação do veículo, e até mesmo a segurança ao dirigir será influenciada.
[010] Para este fim, um problema técnico a ser resolvido pela presente invenção é oferecer um método de controle de transmissão de potência para um guindaste, que seja capaz de controlar o deslocamento máximo do elemento secundário para diferentes marchas.
[011] Um método de controle de transmissão de potência para um guindaste inclui: definir o deslocamento operacional máximo de um elemento secundário correspondendo a cada marcha do guindaste; determinar o estado de marcha atual e a marcha específica do guindaste; determinar o modo de operação do elemento secundário a partir do estado de marcha, e definir o deslocamento máximo permissível do elemento secundário como o deslocamento operacional máximo correspondendo à marcha específica.
[012] De acordo com uma concretização da presente invenção, em que o estado de marcha é determinado a partir de um sinal de marcha coletado, o estado de marcha incluindo uma marcha neutra, uma marcha à ré e uma marcha à frente; o método adicionalmente incluindo: controlar o elemento secundário para interromper operação quando for determinado que o estado de marcha é a marcha neutra ou marcha à ré.
[013] De acordo com uma concretização da presente invenção, o método adicionalmente inclui: determinar um estado de deslocamento do guindaste a partir do estado de marcha e de um sinal de acelerador e sinal de freio obtidos, o estado de deslocamento compreendendo aceleração e frenagem; coletar um sinal de velocidade de rotação do elemento secundário e um sinal de pressão de um acumulador hidráulico quando o estado de deslocamento é aceleração; controlar o elemento secundário para interromper operação quando a velocidade de rotação do elemento secundário for determinada como excedendo um limiar de velocidade de rotação máxima predefinido ou a pressão do acumulador hidráulico for menor do que um limiar de pressão de liberação mínimo; calcular o deslocamento operacional do elemento secundário em tempo real quando a velocidade de rotação do elemento secundário não for determinada como excedendo o limiar de velocidade de rotação máxima predefinido e a pressão do acumulador hidráulico for maior do que o limiar de pressão de liberação mínima, em que o deslocamento operacional é menor do que ou igual ao deslocamento máximo permissível do elemento secundário.
[014] De acordo com uma concretização da presente invenção, o método adicionalmente inclui: multiplicar o deslocamento operacional do elemento secundário por um primeiro coeficiente de compensação predefinido para obter o deslocamento operacional real do elemento secundário quando a pressão do acumulador hidráulico é determinada como sendo inferior a um limiar de pressão de compensação predefinido.
[015] De acordo com uma concretização da presente invenção, o método adicionalmente inclui: coletar um sinal de pressão do acumulador hidráulico e um sinal de velocidade de rotação de um eixo de transmissão quando o estado de deslocamento for frenagem; controlar o elemento secundário para interromper operação quando a velocidade de rotação do eixo de transmissão não for determinada dentro de uma faixa de velocidade de rotação de recuperação predefinida ou o acumulador hidráulico estiver em um estado cheio; calcular o deslocamento operacional do elemento secundário em tempo real quando a velocidade de rotação do eixo de transmissão for determinada dentro da faixa de velocidade de rotação de recuperação predefinida e o acumulador hidráulico estiver em um estado não cheio, em que o deslocamento operacional é menor do que ou igual ao deslocamento máximo permissível do elemento secundário.
[016] De acordo com uma concretização da presente invenção, o método adicionalmente inclui: multiplicar o deslocamento operacional do elemento secundário por um segundo coeficiente de compensação predefinido para obter um deslocamento operacional real do elemento secundário quando uma velocidade de rotação à frente do eixo de transmissão for determinada dentro de uma faixa de velocidade de rotação de compensação predefinida, e reduzir o deslocamento operacional real do elemento secundário a zero quando a velocidade de rotação à frente do eixo de transmissão for a velocidade de rotação efetiva mínima.
[017] Um problema técnico a ser resolvido pela presente invenção é oferecer um dispositivo de controle de transmissão de potência para um guindaste, que seja capaz de controlar o deslocamento máximo do elemento secundário para diferentes marchas.
[018] Um dispositivo de controle de transmissão de potência para um guindaste com alimentação híbrida a óleo-hidráulica paralela inclui: uma unidade de definição de limiar de deslocamento, configurada para definir o deslocamento operacional máximo de um elemento secundário correspondendo a cada marcha do guindaste; uma unidade de obtenção de marcha, configurada para determinar o estado de marcha atual e a marcha específica do guindaste; e uma unidade de controle de deslocamento, configurada para determinar o modo de operação do elemento secundário a partir do estado de marcha, e definir o deslocamento máximo permissível do elemento secundário como o deslocamento operacional máximo correspondendo à marcha específica.
[019] De acordo com uma concretização da presente invenção, a unidade de obtenção de marcha também é configurada para determinar o estado de marcha a partir de um sinal de marcha coletado, o estado de marcha compreendendo uma marcha neutra, uma marcha à ré e uma marcha à frente, em que o elemento secundário é controlado para interromper operação quando for determinado que o estado de marcha é a marcha neutra ou a marcha à ré.
[020] De acordo com uma concretização da presente invenção, a unidade de obtenção de marcha é adicionalmente configurada para determinar um estado de deslocamento do guindaste a partir do estado de marcha e de um sinal de acelerador e sinal de freio coletados; o estado de deslocamento compreendendo aceleração e frenagem; a unidade de controle de deslocamento é adicionalmente configurada para coletar uma velocidade de rotação do elemento secundário e um sinal de pressão de um acumulador hidráulico quando o estado de deslocamento for aceleração; controlar o elemento secundário para interromper operação quando for determinado que a velocidade de rotação do elemento secundário excede um limiar de velocidade de rotação máxima predefinido ou a pressão do acumulador hidráulico for menor do que um limiar de pressão de liberação mínimo; e calcular o deslocamento operacional do elemento secundário quando for determinado que a velocidade de rotação do elemento secundário não excede o limiar de velocidade de rotação máxima predefinido e a pressão do acumulador hidráulico for maior do que o limiar de pressão de liberação mínima, em que o deslocamento operacional é menor do que ou igual ao deslocamento máximo permissível do elemento secundário.
[021] De acordo com uma concretização da presente invenção, a unidade de controle de deslocamento é adicionalmente configurada para multiplicar o deslocamento operacional do elemento secundário por um coeficiente de compensação predefinido para obter um deslocamento operacional real do elemento secundário quando for determinado que a pressão do acumulador hidráulico é menor do que um limiar de pressão de compensação predefinido.
[022] De acordo com uma concretização da presente invenção, a unidade de controle de deslocamento é adicionalmente configurada para coletar um sinal de pressão do acumulador hidráulico e um sinal de velocidade de rotação de um eixo de transmissão quando o estado de deslocamento for frenagem; controlar o elemento secundário para interromper operação quando for determinado que a velocidade de rotação do eixo de transmissão não está dentro de uma faixa de velocidade de rotação de recuperação predefinida e o acumulador hidráulico está em um estado cheio; e calcular o deslocamento operacional do elemento secundário quando for determinado que a velocidade de rotação do eixo de transmissão está dentro da faixa de velocidade de rotação de recuperação predefinida e o acumulador hidráulico está em um estado não cheio, em que o deslocamento operacional é menor do que ou igual ao deslocamento máximo permissível do elemento secundário.
[023] De acordo com uma concretização da presente invenção, a unidade de controle de descarga é adicionalmente configurada para multiplicar o deslocamento operacional do elemento secundário por um coeficiente de compensação predefinido para obter um deslocamento operacional real do elemento secundário quando uma velocidade de rotação à frente do eixo de transmissão estiver dentro de uma faixa de velocidade de rotação de compensação predefinida, e reduzir o deslocamento operacional real do elemento secundário a zero quando a velocidade de rotação à frente do eixo de transmissão for a velocidade de rotação efetiva mínima.
[024] Um guindaste com alimentação híbrida a óleo-hidráulica paralela inclui o dispositivo de controle de transmissão de potência acima para o guindaste com alimentação híbrida a óleo-hidráulica paralela.
[025] De acordo com o método e dispositivo de controle de transmissão de potência para o guindaste e o guindaste da presente invenção, o deslocamento máximo do elemento secundário é controlado para diferentes marchas, assim, o impacto de potência gerado pelo sistema de alimentação híbrida durante a mudança de marcha pode ser efetivamente reduzido. Um modo de compensação é adicionado durante a liberação, utilização e recuperação de energia para evitar influência sobre o veículo devido à perda de potência instantânea gerada no momento do término da liberação de energia e evitar a trepidação do veículo devido à potência instável resultando do veículo em baixa velocidade ou do sistema subitamente desconectado, dessa forma melhorando o conforto e a segurança do motorista, e a velocidade de rotação do elemento secundário é limitada, o que pode aumentar a vida útil e a eficiência de recuperação de energia do elemento secundário.
[026] Os desenhos acompanhantes ilustrados aqui, constituindo uma parte do presente pedido, são utilizados para oferecer maior compreensão da presente invenção, e as concretizações exemplificativas e a ilustração das mesmas na presente invenção são utilizadas para explicar a presente invenção, em vez de limitar inapropriadamente a presente invenção. Nos desenhos acompanhantes,
[027] A Fig. 1 é um fluxograma de uma concretização de um método de controle de transmissão de potência para um guindaste de acordo com a presente invenção;
[028] A Fig. 2 é um fluxograma da recuperação de energia do método de controle de transmissão de potência para o guindaste de acordo com a presente invenção;
[029] A Fig. 3 é um fluxograma da liberação de energia do método de controle de transmissão de potência para o guindaste de acordo com a presente invenção;
[030] A Fig. 4 é um diagrama esquemático de uma concretização de um dispositivo de controle de transmissão de potência para o guindaste de acordo com a presente invenção.
[031] A presente invenção será descrita de maneira mais abrangente com referência aos desenhos acompanhantes, nos quais as concretizações ilustrativas da presente invenção são ilustradas. As soluções técnicas nas concretizações da presente invenção serão descritas abaixo de forma clara e completa em combinação com os desenhos acompanhantes nas concretizações da presente invenção. Obviamente, as concretizações descritas são meramente uma parte, em vez de todas as concretizações da presente invenção. Baseado nas concretizações da presente invenção, todas as outras concretizações obtidas pelos versados na técnica sem esforço criativo estão dentro do escopo da proteção da presente invenção. A solução técnica da presente invenção será descrita abaixo em múltiplos aspectos em conjunto com várias figuras e concretizações.
[032] A Fig. 1 é um fluxograma de uma concretização de um método de controle de transmissão de potência para um guindaste de acordo com a presente invenção, o método de controle de transmissão de potência compreendendo as seguintes etapas, conforme ilustrado na Fig. 1:
[033] Etapa 101, definir o deslocamento operacional máximo de um elemento secundário correspondendo a cada marcha do guindaste;
[034] Etapa 102, determinar o estado de marcha atual e a marcha específica do guindaste;
[035] Etapa 103, determinar o modo de operação do elemento secundário a partir do estado de marcha, e definir o deslocamento máximo permissível do elemento secundário como o deslocamento operacional máximo correspondendo à marcha específica.
[036] No sistema hidráulico, um elemento convertendo energia mecânica em energia hidráulica é conhecido como um elemento primário, tal como uma bomba hidráulica. Um elemento capaz de interconversão entre energia hidráulica e energia mecânica é conhecido como um elemento secundário, tal como uma bomba/motor hidráulico e um transformador hidráulico.
[037] O elemento secundário da presente invenção pode ser uma bomba/motor hidráulico, e o deslocamento do elemento secundário pode ser modificado alterando-se o ângulo de oscilação de sua placa oscilante. O elemento secundário pode girar em duas direções, e pode operar em quatro quadrantes em um plano cartesiano de velocidade de rotação-torque. Ele pode trabalhar tanto em uma condição operacional do motor hidráulico quanto em uma condição de trabalho da bomba hidráulica.
[038] O guindaste da presente invenção pode ser um veículo de alimentação híbrida hidráulica paralela, o que significa que um sistema de recuperação de energia consistindo no elemento secundário e um acumulador hidráulico é adicionado mantendo, ao mesmo tempo, as correntes de transmissão de um veículo tradicional, formando assim um acionamento duplo. As duas fontes de alimentação podem fornecer energia simultânea ou individualmente, e dois ou mais elementos executivos correspondentes podem acionar uma carga simultaneamente. Um motor não é acoplado ao elemento secundário no sistema hidráulico diretamente, mas acoplado a um sistema de transmissão mecânica. Dessa forma, ele pode operar em um modo de veículo de alimentação híbrida hidráulica, e também pode se deslocar como o veículo tradicional.
[039] Em uma concretização, o estado de marcha é determinado a partir de um sinal de marcha coletado, o estado de marcha incluindo uma marcha neutra, uma marcha à ré e uma marcha à frente. Quando o estado de marcha é determinado como a marcha neutra ou marcha à re, o elemento secundário é controlado para interromper operação.
[040] O estado de deslocamento do guindaste é determinado a partir do estado de marcha e de um sinal de acelerador e sinal de freio coletados. O estado de deslocamento inclui aceleração e frenagem. Quando o estado de deslocamento for aceleração, um sinal de velocidade de rotação do elemento secundário e um sinal de pressão do acumulador hidráulico são coletados.
[041] Quando a velocidade de rotação do elemento secundário é determinada como excedendo um limiar de velocidade de rotação máxima predefinido ou a pressão do acumulador hidráulico for menor do que um limiar de pressão de liberação mínimo, o elemento secundário é controlado para interromper operação.
[042] Quando a velocidade de rotação do elemento secundário for determinada como não excedendo o limiar de velocidade de rotação máxima predefinido e a pressão do acumulador hidráulico for maior do que o limiar de pressão de liberação mínima, o deslocamento operacional do elemento secundário é calculado em tempo real, em que o deslocamento operacional é menor do que ou igual ao deslocamento máximo permissível do elemento secundário.
[043] Quando a pressão do acumulador hidráulico for determinada como sendo inferior a um limiar de pressão de compensação predefinido, o deslocamento operacional do elemento secundário é multiplicado por um primeiro coeficiente de compensação predefinido para obter um deslocamento operacional real do elemento secundário.
[044] Em uma concretização, quando o estado de deslocamento for frenagem, um sinal de pressão do acumulador hidráulico e um sinal de velocidade de rotação de um eixo de transmissão são obtidos. Quando a velocidade de rotação do eixo de transmissão não for determinada dentro de uma faixa de velocidade de rotação de recuperação predefinida ou o acumulador hidráulico estiver em um estado cheio, o elemento secundário é controlado para interromper operação.
[045] Quando a velocidade de rotação do eixo de transmissão for determinada dentro da faixa de velocidade de rotação de recuperação predefinida e o acumulador hidráulico estiver em um estado não cheio, o deslocamento operacional do elemento secundário é calculado em tempo real, em que, em que o deslocamento operacional é menor do que ou igual ao deslocamento máximo permissível do elemento secundário.
[046] Quando uma velocidade de rotação à frente do eixo de transmissão for determinada dentro de uma faixa de velocidade de rotação de compensação predefinida, o deslocamento operacional do elemento secundário é multiplicado por um segundo coeficiente de compensação predefinido para obter um deslocamento operacional real do elemento secundário, e quando a velocidade de rotação à frente do eixo de transmissão for a velocidade de rotação efetiva mínima, o deslocamento operacional real do elemento secundário a zero é reduzido a zero.
[047] De acordo com o método de controle de transmissão de potência para o guindaste da presente invenção, o controle de demanda é realizado na recuperação e liberação de energia, um valor de demanda máximo do deslocamento do elemento secundário é escalonado em diferentes marchas através de experimentos, e então um sinal de marcha é coletado, e o valor máximo na marcha atual é determinado como um limite à frenagem ou torque de acionamento máximo nesta marcha.
[048] Os sinais de acelerador e freio são coletados para distinguir se o veículo está em um estado de aceleração ou desaceleração, e o sinal de freio é preferencial. Se o veículo estiver no estado de aceleração, um sinal de controle de aceleração final é obtido por um certo algoritmo de acordo com o sinal de acelerador, a pressão do acumulador de energia, entre outros. Se o veículo estiver no estado de desaceleração, um sinal de controle de freio final é obtido por um algoritmo de acordo com o sinal de freio, a velocidade de rotação do eixo de transmissão, entre outros.
[049] De acordo com o método de controle de transmissão de potência para o guindaste da presente invenção, o sinal de marcha de uma caixa de marchas, o sinal de pressão do acumulador de energia, o sinal de velocidade de rotação do eixo de transmissão, entre outros, são incorporados no controle do elemento secundário, em vez de somente empregar o sinal de acelerador ou freio para controlar diretamente o deslocamento do elemento secundário, obtendo assim controle real de demanda, portanto, não somente torna-se possível alcançar a liberação e uso eficientes da energia recuperada, mas também o impacto de potência causado por uma mudança de marcha, armazenamento de energia e conclusão de liberação de energia é reduzido em certa medida, e todo o sistema de alimentação híbrida pode ser protegido.
[050] A Fig. 2 é um fluxograma de recuperação de energia do método de controle de transmissão de potência para um guindaste de acordo com a presente invenção, o método de controle de transmissão de potência compreendendo as seguintes etapas, conforme ilustrado na Fig. 2:
[051] Etapa 201, determinar que o veículo atual está em um estado de marcha neutra, em um estado de marcha à ré ou em um estado de marcha à frente a partir dos sinais coletados por um sensor. Se o veículo for determinado no estado de marcha à frente, o método prossegue para a etapa 211.
[052] Etapa 211, consultar uma tabela de acordo com o valor de marcha calculado para obter um coeficiente de atenuação de deslocamento, e então calcular, com os dois, um valor de deslocamento máximo do elemento secundário e o coeficiente de atenuação de deslocamento para obter o deslocamento máximo permissível do elemento secundário na marcha atual.
[053] Etapa 202, se o veículo estiver no estado de marcha neutra ou a ré, permitir que o sistema de alimentação híbrida não participe da operação, especificamente, com uma embreagem sendo desengatada, uma chave de carregamento/descarga de energia sendo desligada e o deslocamento do elemento secundário sendo 0.
[054] Etapa 203, determinar se um pedal de freio está pressionado.
[055] Etapa 204, determinar se a velocidade de rotação está em uma faixa eficaz, e determinar se o veículo se encontra atualmente em um estado de partida ou aceleração a partir de um sinal de tensão elétrica do acelerador e sinais de pressão frontal e traseira de uma válvula de freio coletados pelo sensor. Se o pedal de freio não estiver pressionado e o sinal do pedal do acelerador for superior a um valor efetivo mínimo, o sistema está em um estado de aceleração. A determinação quanto a se um intervalo de projeto foi excedido é feita a partir de um valor de velocidade de rotação do elemento secundário coletado pelo sensor para proteger o elemento secundário, e, em caso afirmativo, o sistema dispara um alarme e para de funcionar.
[056] Etapas 205, 206, 207 e 210, julgar, de acordo com um valor de pressão do acumulador de energia coletado pelo sensor, se o valor de pressão é maior do que a pressão de liberação mínima, realizar a etapa seguinte, e se o valor de pressão for menor o que a pressão de liberação mínima, permitir que o sistema não opere. Um torque de acionamento exigido pelo elemento secundário atual é calculado de acordo com uma aceleração máxima do veículo, uma massa do veículo, um diâmetro da roda, uma relação de transmissão, uma relação de velocidades dos eixos, uma relação de velocidade do divisor de potência e um sinal do acelerador.
[057] A determinação quanto a se o sistema entra em um estado de compensação é determinada a partir do sinal de pressão do acumulador de energia coletado pelo sensor, e se o valor de pressão atual for inferior a um valor de pressão de compensação definido, isso indica que o sistema entrou no estado de compensação, e, caso contrário, o sistema está em um estado normal.
[058] Etapa 212, se o sistema estiver no estado normal, calcular um deslocamento de demanda do elemento secundário de acordo com o valor de torque de demanda obtido na etapa acima e o valor de pressão atual do acumulador de energia. Se o sistema estiver no estado de compensação, um deslocamento é calculado de acordo com um valor de torque de demanda obtido anteriormente e o valor de pressão de compensação definido primeiramente, e então o valor de deslocamento é multiplicado por um coeficiente de compensação para obter um valor de deslocamento de demanda do elemento secundário sob o estado de compensação, o coeficiente de compensação é calculado de acordo com três unidades de dados, isto é, a pressão atual do acumulador de energia, a pressão efetiva mínima do acumulador de energia, e a pressão de compensação do acumulador de energia, e de modo que o deslocamento do elemento secundário seja gradualmente reduzido com a liberação de energia após o sistema ter entrado no modo de compensação, dessa forma reduzindo efetivamente o impacto gerado a partir da perda de potência instantânea.
[059] Etapa 213, comparar o valor de deslocamento de demanda obtido do elemento secundário com o deslocamento máximo permissível obtido do elemento secundário na marcha atual. Se o deslocamento de demanda for menor do que o deslocamento máximo permissível, o deslocamento de demanda é usado como o deslocamento final do elemento secundário, e se o deslocamento de demanda for maior do que o deslocamento máximo, o deslocamento máximo é usado como o deslocamento final do elemento secundário.
[060] Etapa 215, de acordo com uma relação entre a corrente e o deslocamento do elemento secundário, converter o deslocamento em um valor de corrente baseado em uma fórmula correspondente para gerar o valor de corrente para uma válvula eletromagnética. D é um sinal de controle final do elemento secundário.
[061] O método de controle na concretização acima pode reduzir o impacto gerado no processo de mudança de marcha e o impacto gerado imediatamente antes do final do processo de liberação de energia, e também pode melhorar o conforto ao dirigir e a segurança do motorista, de modo a atingir o objetivo de liberar e utilizar a energia recuperada de forma razoável e eficiente.
[062] A Fig. 3 é um fluxograma de liberação de energia do método de controle de transmissão de potência para o guindaste com alimentação híbrida a óleo-hidráulica paralela de acordo com a presente invenção, o método de controle de transmissão de potência compreendendo as seguintes etapas, conforme ilustrado na Fig. 3:
[063] Etapa 301, determinar se o veículo atual está em um estado de marcha neutra, um estado de marcha à ré, ou em um estado de marcha à frente de acordo com um sinal coletado por um sensor; e o veículo atual estiver no estado de marcha à frente, prosseguir para a etapa 311.
[064] Etapa 311, consultar uma tabela de acordo com o valor de marcha calculado para obter um coeficiente de atenuação de deslocamento, e então calcular, com os dois, um valor de deslocamento máximo do elemento secundário e o coeficiente de atenuação de deslocamento para obter o deslocamento máximo permissível do elemento secundário na marcha atual.
[065] Etapa 303, julgar, de acordo com um sinal de pedal de freio coletado pelo sensor, se o pedal de freio está pressionado, se o veículo é determinado no estado de frenagem.
[066] Etapa 304, julgar, de acordo com uma velocidade de rotação à frente de uma caixa de marchas coletada por um sensor, se a velocidade de rotação do eixo de transmissão está dentro de uma faixa permissível, realizar a próxima etapa, e, caso contrário, o veículo não possui condições de recuperação de energia, permitindo que o sistema não funcione.
[067] Etapa 305, determinar se a pressão do acumulador de energia está saturada a partir do valor de pressão do acumulador de energia coletado pelo sensor, e se a pressão estiver saturada, permitir que o sistema não opere.
[068] Etapas 307 e 310, calcular um torque de frenagem atualmente exigido pelo elemento secundário atual de acordo com uma porcentagem coletada do pedal de freio, a resistência de frenagem máxima do veículo, a massa do veículo, o diâmetro das rodas e a relação de velocidade do sistema de transmissão.
[069] Etapa 306, controlar o estado de compensação pela velocidade de rotação à frente do eixo de transmissão, se a velocidade de rotação à frente do eixo de transmissão estiver dentro do intervalo de estado de compensação definido, permitir que o veículo entre no estado de compensação, e, caso contrário, permitir que o veículo esteja no estado normal.
[070] Se o veículo estiver no estado normal, o deslocamento de demanda é calculado de acordo com o torque de demanda obtido e o valor de pressão atual do acumulador de energia.
[071] Etapa 309, se o veículo estiver no estado de compensação, multiplicar o valor de deslocamento calculado para o estado normal por uma fórmula de compensação para obter um valor de deslocamento de demanda sob o estado de compensação.
[072] A fórmula de compensação é obtida pelo cálculo de acordo com a velocidade de rotação à frente atual do eixo de transmissão, a velocidade de rotação de compensação do elemento secundário e a velocidade de rotação efetiva mínima do elemento secundário; o deslocamento do elemento secundário é gradualmente reduzido com a redução da velocidade de rotação, o deslocamento é simplesmente reduzido a zero quando a velocidade de rotação é reduzida à velocidade de rotação efetiva mínima, de modo que o efeito de compensação possa ser obtido, para não causar o impacto de potência resultante do corte instantâneo do sistema de recuperação de energia.
[073] Etapa 312, comparar o valor de deslocamento de demanda obtido com o valor de deslocamento máximo permissível do elemento secundário sob o estado atual da marcha primeiramente, e se o primeiro for maior do que o último, determinar o último como o deslocamento de demanda final, e, caso contrário, determinar o primeiro como o deslocamento de demanda final.
[074] Etapas 313 e 314, atribuir um valor de corrente correspondente à válvula eletromagnética de acordo com a relação correspondente entre a corrente e o deslocamento do elemento secundário. D é um sinal de controle final do elemento secundário.
[075] De acordo com o método de controle nas concretizações acima, o processo de recuperação de energia pode ser obtido em combinação com o estado de marcha e o estado de compensação, dessa forma, não apenas a energia pode ser recuperada de maneira eficiente, mas também o controle de torque constante pode ser obtido, e o conforto ao dirigir e a segurança do motorista são aprimorados em certa medida.
[076] De acordo com o método de controle na concretização acima, um sistema de alimentação híbrida é adicionado de acordo com as características de que o produto possui grande inércia, partida e frenagem frequentes, e velocidade relativamente alta, de modo a recuperar e reutilizar a energia do produto, de modo que a energia possa ser usada e recuperada de maneira eficaz e razoável, e o hábito de operação do motorista não seja alterado. O problema de impacto de potência que pode ser gerado no processo de mudança de marcha devido à adição do sistema de recuperação e reutilização de energia é resolvido, o conforto ao dirigir e a segurança são aperfeiçoados, e com a adição do estágio de compensação, basicamente alcança-se o controle de torque constante e assegura-se a estabilidade da força de propulsão para o veículo.
[077] Como ilustrado na Fig. 4, a presente invenção proporciona um dispositivo de controle de transmissão de potência 41 para um guindaste com alimentação híbrida a óleo-hidráulica paralela, incluindo uma unidade de definição de limiar de deslocamento 411, uma unidade de obtenção de marcha 412 e uma unidade de controle de deslocamento 413.
[078] A unidade de definição de limiar de deslocamento 411 é configurada para definir o deslocamento operacional máximo do elemento secundário correspondendo a cada marcha do guindaste. A unidade de obtenção de marcha 412 é configurada para determinar o estado atual da marcha e a marcha específica do guindaste. A unidade de controle de deslocamento 413 é configurada para determinar o modo de operação do elemento secundário de acordo com o estado de marcha, e definir o deslocamento máximo permissível do elemento secundário como o deslocamento operacional máximo correspondendo à marcha específica.
[079] Em uma concretização, a unidade de obtenção de marcha 412 pode determinar o estado de marcha a partir de um sinal de marcha coletado, o estado de marcha incluindo uma marcha neutra, uma marcha à ré e uma marcha à frente. Quando for determinado que o estado de marcha é a marcha neutra ou marcha à re, o elemento secundário é controlado para interromper operação.
[080] A unidade de obtenção de marcha 412 pode determinar o estado de deslocamento do guindaste a partir do estado de marcha e de um sinal do acelerador e sinal de freio coletados. O estado de deslocamento inclui aceleração e frenagem. Quando o estado de deslocamento for aceleração, a unidade de controle de deslocamento 413 coleta um sinal de velocidade de rotação do elemento secundário e um sinal de pressão do acumulador hidráulico.
[081] Quando for determinado que a velocidade de rotação do elemento secundário excede um limiar de velocidade de rotação máxima predefinido ou a pressão do acumulador hidráulico for menor do que um limiar de pressão de liberação mínimo, a unidade de controle de deslocamento 413 controla o elemento secundário para interromper operação. Quando for determinado que a velocidade de rotação do elemento secundário não excede o limiar de velocidade de rotação máxima predefinido e a pressão do acumulador hidráulico for maior do que o limiar de pressão de liberação mínima, a unidade de controle de deslocamento 413 calcula o deslocamento operacional do elemento secundário, em que o deslocamento operacional é menor do que ou igual ao deslocamento máximo permissível do elemento secundário.
[082] Em uma concretização, quando a unidade de controle de deslocamento 413 determina que a pressão do acumulador hidráulico é inferior a um limiar de pressão de compensação predefinido, a unidade de controle de deslocamento 413 multiplica o deslocamento operacional do elemento secundário por um coeficiente de compensação predefinido para obter um deslocamento operacional real do elemento secundário.
[083] Quando o estado de deslocamento for frenagem, a unidade de controle de deslocamento 413 coletou um sinal de pressão do acumulador hidráulico e um sinal de velocidade de rotação do eixo de transmissão. Quando for determinado que a velocidade de rotação do eixo de transmissão não está dentro de uma faixa de velocidade de rotação de recuperação predefinida ou o acumulador hidráulico está em um estado cheio, a unidade de controle de deslocamento 413 controla o elemento secundário para interromper operação.
[084] Quando for determinado que a velocidade de rotação do eixo de transmissão está dentro da faixa de velocidade de rotação de recuperação predefinida e o acumulador hidráulico está em um estado não cheio, a unidade de controle de deslocamento 413 calcula o deslocamento operacional do elemento secundário, em que o deslocamento operacional é menor do que ou igual ao deslocamento máximo permissível do elemento secundário.
[085] Em uma concretização, quando for determinado que uma velocidade de rotação à frente do eixo de transmissão está dentro de uma faixa de velocidade de rotação de compensação predefinida, a unidade de controle de deslocamento 413 multiplica o deslocamento operacional do elemento secundário por um coeficiente de compensação predefinido para obter um deslocamento operacional real do elemento secundário, e quando a velocidade de rotação à frente do eixo de transmissão for a velocidade de rotação efetiva mínima, reduz o deslocamento operacional real do elemento secundário a zero a zero.
[086] A presente invenção proporciona um guindaste com alimentação híbrida a óleo-hidráulica paralela, incluindo o dispositivo de controle de transmissão de potência para o guindaste, conforme descrito acima.
[087] De acordo com o método e dispositivo de controle de transmissão de potência para o guindaste e o guindaste da presente invenção, em consideração às características de que tal produto de engenharia, como o guindaste, possui grande massa e possui muitas marchas, o deslocamento máximo do elemento secundário é controlado para diferentes marchas, assim, o impacto de potência gerado pelo sistema de alimentação híbrida durante a mudança de marcha pode ser efetivamente reduzido. Uma vez que o modo de compensação é adicionado nos processos de liberação e uso de energia, a saída de energia do elemento secundário pode ser lentamente reduzida a zero com a liberação contínua de energia, evitando assim a influência sobre um veículo devido à perda de potência instantânea gerada no momento do término da liberação de energia e melhorando o conforto e segurança do motorista. Em consideração à influência da velocidade de rotação sobre o processo de recuperação, o modo de compensação é adicionado no processo de recuperação de energia, evitando assim a trepidação do veículo devido à potência instável resultante do veículo estar em baixa velocidade ou do sistema sendo desconectado subitamente, e melhorando o conforto e a segurança do motorista.
[088] De acordo com o método e dispositivo de controle de transmissão de potência para o guindaste e o guindaste da presente invenção, o produto do deslocamento do elemento secundário e a pressão do acumulador de energia é um valor determinado, a saída de potência com torque constante é alcançada, e uma força de propulsão estável é fornecida ao veículo, fazendo com que o impacto adicional gerado devido à adição do sistema de recuperação de energia possa ser reduzido o máximo possível. Ademais, a velocidade de rotação do elemento secundário é limitada, de modo que possa assegurar que o elemento secundário não exceda a velocidade de rotação máxima para prolongar sua vida útil, e a velocidade de rotação mínima do mesmo também é limitada para assegurar que o elemento secundário opere dentro de uma faixa de velocidade de rotação estável e aprimorar a eficiência de recuperação de energia.
[089] O método e sistema da presente invenção podem ser alcançados de diversas maneiras. Por exemplo, o método e sistema da presente invenção podem ser alcançados por meio de software, hardware, firmware ou qualquer combinação dos mesmos. As sequências acima para as etapas do método são meramente usadas para ilustração. As etapas do método da presente invenção não se limitam às sequência descritas especificamente acima, a menos que sejam ilustradas especificamente de outra forma. Além do mais, em algumas concretizações, a presente invenção também pode ser implementada como programas gravados em um meio de gravação, e esses programas incluem instruções legíveis por máquina para realizar o método de acordo com a presente invenção. Portanto, a presente invenção também abrange os programas de armazenamento de meio de gravação para executar o método de acordo com a presente invenção.
[090] A descrição da presente invenção é apresentada para exemplificação e descrição, mas não é exaustiva e não limita a presente invenção às formas reveladas. Muitas modificações e alterações são óbvias aos que possuem conhecimento geral na técnica. As concretizações são selecionadas e descritas para melhor ilustração do princípio e da aplicação real da presente invenção, e os que possuem conhecimento geral na técnica poderão compreender a presente invenção de modo a elaborar diversas concretizações com várias modificações aplicáveis a usos específicos.
Claims (13)
1. Método de controle de transmissão de potência para um guindaste, CARACTERIZADO por compreender: determinar estado de marcha atual e marcha específica do guindaste; determinar o modo de operação do elemento secundário a partir do estado de marcha; determinar um coeficiente de atenuação de deslocamento de acordo com a marcha específica; e calcular um deslocamento máximo permissível do elemento secundário correspondente à marcha específica de acordo com um valor de deslocamento máximo do elemento secundário e o coeficiente de atenuação de deslocamento.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o estado de marcha é determinado a partir de um sinal de marcha coletado, o estado de marcha compreendendo uma marcha neutra, uma marcha à ré e uma marcha à frente, o método adicionalmente compreendendo controlar o elemento secundário para interromper operação quando o estado de marcha for determinado como a marcha neutra ou marcha à ré.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO por adicionalmente compreender: determinar um estado de deslocamento do guindaste a partir do estado de marcha e de um sinal de acelerador e sinal de freio obtidos, o estado de deslocamento compreendendo aceleração e frenagem; coletar um sinal de velocidade de rotação do elemento secundário e um sinal de pressão de um acumulador hidráulico quando o estado de deslocamento for aceleração; controlar o elemento secundário para interromper operação quando a velocidade de rotação do elemento secundário for determinada como excedendo um limiar de velocidade de rotação máxima predefinido ou a pressão do acumulador hidráulico for menor do que um limiar de pressão de liberação mínimo; calcular o deslocamento operacional do elemento secundário em tempo real quando a velocidade de rotação do elemento secundário for determinada como não excedendo o limiar de velocidade de rotação máxima predefinido e a pressão do acumulador hidráulico for maior do que o limiar de pressão de liberação mínima, em que o deslocamento operacional é menor ou igual ao deslocamento máximo permissível do elemento secundário.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO por adicionalmente compreender: multiplicar o deslocamento operacional do elemento secundário por um primeiro coeficiente de compensação predefinido para obter um deslocamento operacional real do elemento secundário quando a pressão do acumulador hidráulico é determinada como sendo inferior a um limiar de pressão de compensação predefinido.
5. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO por adicionalmente compreender: coletar um sinal de pressão do acumulador hidráulico e um sinal de velocidade de rotação de um eixo de transmissão quando o estado de deslocamento for frenagem; controlar o elemento secundário para interromper operação quando a velocidade de rotação do eixo de transmissão não for determinada dentro de uma faixa de velocidade de rotação de recuperação predefinida ou o acumulador hidráulico estiver em um estado cheio; calcular o deslocamento operacional do elemento secundário em tempo real quando a velocidade de rotação do eixo de transmissão for determinada dentro da faixa de velocidade de rotação de recuperação predefinida e o acumulador hidráulico estiver em um estado não cheio, em que o deslocamento operacional é menor ou igual ao deslocamento máximo permissível do elemento secundário.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO por adicionalmente compreender: multiplicar o deslocamento operacional do elemento secundário por um segundo coeficiente de compensação predefinido para obter um deslocamento operacional real do elemento secundário quando uma velocidade de rotação à frente do eixo de transmissão for determinada dentro de uma faixa de velocidade de rotação de compensação predefinida, e reduzir o deslocamento operacional real do elemento secundário a zero quando a velocidade de rotação à frente do eixo de transmissão for a velocidade de rotação efetiva mínima.
7. Dispositivo de controle de transmissão de potência para um guindaste, CARACTERIZADO por compreender: uma unidade de obtenção de marcha, configurada para determinar o estado de marcha atual e a marcha específica do guindaste; uma unidade de controle de descarga, configurada para determinar o modo de operação do elemento secundário a partir do estado de marcha, determinar um coeficiente de atenuação de deslocamento de acordo com a marcha específica, e para calcular um deslocamento máximo permissível do elemento secundário correspondente à marcha específica de acordo com um valor de deslocamento máximo do elemento secundário e o coeficiente de atenuação de deslocamento.
8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de obtenção de marcha é adicionalmente configurada para determinar o estado de marcha a partir de um sinal de marcha coletado, o estado de marcha compreendendo uma marcha neutra, uma marcha à ré e uma marcha à frente, em que o elemento secundário é controlado para interromper operação quando for determinado que o estado de marcha é a marcha neutra ou a marcha à ré.
9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de obtenção de marcha é adicionalmente configurada para determinar um estado de deslocamento do guindaste a partir do estado de marcha e um sinal de acelerador e sinal de freio coletados, o estado de deslocamento compreendendo aceleração e frenagem; a unidade de controle de deslocamento é adicionalmente configurada para: coletar uma velocidade de rotação do elemento secundário e um sinal de pressão de um acumulador hidráulico quando o estado de deslocamento for aceleração; controlar o elemento secundário para interromper operação quando for determinado que a velocidade de rotação do elemento secundário excede um limiar de velocidade de rotação máxima predefinido ou a pressão do acumulador hidráulico for menor do que um limiar de pressão de liberação mínimo; e calcular o deslocamento operacional do elemento secundário quando for determinado que a velocidade de rotação do elemento secundário não excede o limiar de velocidade de rotação máxima predefinido e a pressão do acumulador hidráulico for maior do que o limiar de pressão de liberação mínima, em que o deslocamento operacional é menor ou igual ao deslocamento máximo permissível do elemento secundário.
10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de controle de deslocamento é adicionalmente configurada para multiplicar o deslocamento operacional do elemento secundário por um coeficiente de compensação predefinido para obter um deslocamento operacional real do elemento secundário quando for determinado que a pressão do acumulador hidráulico é menor do que um limiar de pressão de compensação predefinido.
11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que uma unidade de controle de deslocamento é adicionalmente configurada para: coletar um sinal de pressão do acumulador hidráulico e um sinal de velocidade de rotação de um eixo de transmissão quando o estado de deslocamento for frenagem; controlar o elemento secundário para interromper operação quando for determinado que a velocidade de rotação do eixo de transmissão não está dentro de uma faixa de velocidade de rotação de recuperação predefinida e o acumulador hidráulico está em um estado cheio; e calcular o deslocamento operacional do elemento secundário quando for determinado que a velocidade de rotação do eixo de transmissão está dentro da faixa de velocidade de rotação de recuperação predefinida e o acumulador hidráulico está em um estado não cheio, em que o deslocamento operacional é menor ou igual ao deslocamento máximo permissível do elemento secundário.
12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de controle de descarga é adicionalmente configurada para multiplicar o deslocamento operacional do elemento secundário por um coeficiente de compensação predefinido para obter um deslocamento operacional real do elemento secundário quando for determinado que uma velocidade de rotação à frente do eixo de transmissão está dentro de uma faixa de velocidade de rotação de compensação predefinida, e reduzir o deslocamento operacional real do elemento secundário a zero quando a velocidade de rotação à frente do eixo de transmissão for a velocidade de rotação efetiva mínima.
13. Guindaste de potência híbrida óleo-hidráulico de tipo paralelo, CARACTERIZADO por compreender o dispositivo de controle de transmissão de potência do guindaste conforme definido em qualquer uma das reivindicações 7 a 11.
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