CN101169078B - 一种液压底盘工程机械行走控制方法以及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液压底盘工程机械行走控制方法，包括：检测工程机械当前的负载状态、油门开度和实际行驶速度；判断当前负载状态，若处于中低负载，并且实际速度与目标转速之差超过预定范围，则向液压马达提供相应的电流调整其排量，即实际转速低于目标转速时，向液压马达提供降低其排量的电流，实际转速高于目标转速时，向液压马达提供提高其排量的电流；若处于重载状态，则将液压马达排量调至最大；根据当前液压马达排量、转速需求和当前系统压力计算系统所需功率；根据系统所需功率向液压泵提供控制器达到所需排量的电流，该所需排量使液压泵吸收的功率满足液压马达的要求。与现有技术相比，本发明使工程机械能够准确实现控制要求。

Description

一种液压底盘工程机械行走控制方法以及控制系统

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其是涉及一种采用液压底盘的工程机械的行走控制方法。本发明同时提供一种采用液压底盘的工程机械的控制系统。

背景技术

一部完整的机器是由原动机、传动机构及控制部分(Control Section)、工作机组成。原动机包括电动机、内燃机等。工作机即完成该机器之工作任务的直接工作部分，如剪床的剪刀，车床的刀架、车刀、卡盘等。由于原动机的功率和转速变化范围有限，为了适应工作机的工作力和工作速度变化范围较宽，以及其它操纵性能的要求，在原动机和工作机之间设置了传动机构，其作用是把原动机输出功率经过变换后传递给工作机。

传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动机构。流体传动是以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。它包括液压传动(HydraulicPower Transmission)、液力传动(Fluid drive)和气压传动(Pneumatics)。

液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；而液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。由于液压传动有许多突出的优点，因此，它被广泛地应用于机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿山冶金、轻工、农机、渔业、林业等各方面。同时，也被应用到航天航空、海洋开发、核能工程和地震预测等各个工程技术领域。

目前，随着国内外液压技术的发展，液压元件的性能不断提高，价格不断降低，并相继出现了工程机械专用液压件和液压系统。液压传动与控制技术在工程机械中获得了广泛应用，并在许多场合开始替代传统的机械传动结构。

液压传动具有良好的操控特性，在低速大转矩传动、频繁启停换向、微速动作和点动操作等方面具有先天的优越性。很多工程机械和低速工程车辆行走系统采用液压驱动，克服了机械传动和液力机械传动的诸多缺点。例如，在工程机械中，开始广泛采用液压底盘代替传统的机械底盘。液压底盘将传统机械底盘采用机械方式实现的行走、制动、转向等动作改为液压驱动，克服了原有系统的许多缺点。

但是现有技术下，对液压系统的控制仍然存在一些问题。尤其是现有的液压底盘在实现对工程机械驱动的过程中，驱动液压泵工作的发动机的油门开度、液压泵或液压马达的排量等必须在操作者进行控制时才会发生改变，而工程机械的工作状况会随着工作状况的不同而不断变化。例如，工程机械启动时，需要向驱动轮提供更大的输出扭矩，以实现加速过程；而进入正常行驶状态后，又需要提高驱动轮的转速以使该工程机械更快的运动。当工程机械在行走过程中遭遇阻力或者需要爬坡时，同样需要向驱动轮提供更大的扭矩，以克服阻力。上述不同的行走状态下的不同输出需求，需要液压系统进行相应变化，包括改变液压泵和液压马达的排量，以及调整发动机的油门开度等。上述控制过程无疑增加了驾驶难度，影响了液压底盘工程机械的操控性。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种液压底盘工程机械行走控制系统，该控制系统能够根据工程机械的工作状况自动调整液压系统各个重要元件的工作状态，使整个液压系统始终提供合适的行走驱动，避免功率浪费以及驱动力不足等情况的发生。本发明同时提供一种应用于上述系统的控制方法。

本发明提供的液压底盘工程机械行走控制方法，适用于采用电比例控制的液压泵和电比例控制的液压马达的液压行驶底盘，包括：

检测工程机械当前的工作状态，包括当前的负载状态、油门开度和实际行驶速度；

判断当前负载状态，若处于中低负载，并且实际速度与目标转速之差超过预定范围，则向液压马达提供相应的电流调整其排量，即实际转速低于目标转速时，向液压马达提供降低其排量的电流，实际转速高于目标转速时，向液压马达提供提高其排量的电流；若处于重载状态，则将液压马达排量调至最大；

根据当前液压马达排量、转速需求和当前系统压力计算系统所需功率；

根据系统所需功率向所述液压泵提供控制器达到所需排量的电流，以调节所述液压泵排量，该所需排量使液压泵吸收的功率满足液压马达的要求。

优选地，调节所述液压泵排量，具体是根据发动机当前的油门开度，确定其发动机输出特性曲线；根据油耗特性曲线，优先选择该油门开度下最低油耗点对应的转速作为控制发动机转速的目标转速，相应地，逐渐调整液压泵排量，在液压泵吸收的功率满足液压马达的要求并且发动机转速最接近所述目标转速时的液压泵排量为所述液压泵的最终排量。

优选地，当调整所述液压泵排量过程中出现发动机掉速，则调小液压泵排量，直到发动机转速恢复并得以保持；若该调整无法满足液压系统功率需求或者发动机仍然无法保持，则增大发动机的油门开度。

优选地，若液压系统当前所需功率高于发动机的额定功率，则将发动机处于最大油门开度，并以发动机在最大油门开度下的最大功率点对应转速作为目标转速，相应地，逐步调节液压泵排量，发动机达到最大功率点对应的转速时的液压泵排量作为该工作状态下所述液压泵的最终排量；直到液压系统所需要的功率恢复到发动机的额定功率范围内后，再根据目标转速与实际转速的差值向液压马达提供相应的电流调整其排量。

优选地，当发动机的目标转速确定后，若当前发动机所述实际转速高于目标转速，则增加液压泵的排量，使发动机转速向该目标转速变化；若所述实际转速低于目标转速，则降低液压泵的排量，使发动机转速向该目标转速变化；直到液压泵吸收的功率达到满足液压系统需求的最低限，或者发动机实际转速达到该发动机目标转速附近的预定范围，该预定范围是以该发动机目标转速为中心的一个预定范围。

优选地，对当前负载状态的判断具体是根据检测获得的行走系统的液压压力作为判断依据；当该液压压力高于邻近但低于液压系统压力上限的临界压力上限值时，则判断该机械当前处于重载状态；若低于该值，则该机械处于中低负载状态。

优选地，所述当前负载状态包括当前是否处于启动状态；若处于启动状态，则视为当前负载处于重载状态；当实际行驶速度达到启动速度上限时，则进入正常工作状态。

优选地，预定第一制动阀值、第二制动阀值，并且第一制动阀值低于第二制动阀值；当接收到制动指令时，将检测获得的制动指令信息与上述第一制动阀值、第二制动阀值比较，将制动要求分为低、中、高三档；当制动指令信息低于第一制动阀值时，液压系统不做任何特殊处理；当制动指令信息高于第一制动阀值、低于第二制动阀值时，则增加液压马达排量；当制动指令信息高于第二制动阀值时，则增加液压马达排量，同时降低液压泵排量。

优选地，所述制动指令信息具体是制动液压压力信息或者制动踏板角度信息中的一种；前者为制动液压系统的油压，并根据该油压判断制动需求的大小，此时，所述第一制动阀值、第二制动阀值为具体的压力值；后者为制动踏板角度，并根据制动踏板偏离初始位置的角度判断制动需求的大小，此时，所述第一制动阀值、第二制动阀值为制动踏板具体的角度值。

本发明同时公开一种液压底盘工程机械行走控制系统，用于控制液压底盘工程机械的动力传动系统，该动力传动系统主要包括用于提供动力的发动机、向液压系统提供动力的液压泵、以及驱动车轮的液压马达；所述控制系统包括：

控制器，用于接收传感器输入的各种检测信号，并根据该信号以及预先设定的控制策略，输出相应的控制信号，调整发动机的油门开度以及液压泵、液压马达的排量；该控制器还存储有各种与控制相关的数据；

发动机转速传感器，用于检测发动机实时转速；

液压马达转速传感器，用于检测液压马达转速，据此检测值可计算当前的车辆行驶速度；

发动机油门开度传感器，用于检测发动机的油门开度；

系统压力传感器，用于检测液压系统压力，该压力值反映工程机械的负载状态；

当该工程机械启动时，所述控制器采用如下策略进行控制：从上述传感器的检测值获得工程机械当前的工作状态，包括当前的负载状态、油门开度和实际行驶速度；判断当前负载状态，若处于中低负载，并且实际速度与目标转速之差超过预定范围，则向相应方向调整液压马达排量，即实际转速低于目标转速时，降低液压马达排量，实际转速高于目标转速时，增大液压马达排量；若处于重载状态，则将液压马达排量调至最大；根据当前液压马达排量、转速需求和当前系统压力计算系统所需功率；根据系统所需功率调节液压泵的排量，该排量使液压泵吸收的功率满足液压马达的要求。

优选地，该系统还具有检测制动液压系统油压的压力传感器或者检测刹车踏板角度的角度传感器；上述传感器分别检测获得制动液压系统的油压、制动踏板角度，上述检测值作为制动操作信息。

与现有技术相比，本发明提供的系统安装了若干传感器，这些传感器能够实时检测液压系统相关的工作参数，并根据这些工作参数对工程机械的工作环境进行判断，在此基础上，该系统根据预定的标准，调整液压系统中主要工作部件的工作参数，使工程机械能够准确实现控制要求，并使工程机械工作在与外部工作环境匹配的状况下，避免系统输出功率、输出转速等与实际功率需求、实际速度需求严重不匹配的情况出现。

附图说明

图1是一个单泵单马达的工程机械底盘的液压系统原理图；

图2是示出一台发动机的三种输出特性曲线；

图3是液压马达排量和系统压力的关系曲线；

图4是本发明第一实施例提供的工程机械行走控制系统的示意图；

图5是本发明第二实施例提供的液压底盘工程机械行走控制方法的流程图；

图6是本发明第二实施例提供的液压底盘工程机械行走控制方法对发动机和液压泵排量进行调整的方法流程图；

图7是本发明第三实施例提供的工程机械行走制动时的控制流程。

具体实施方式

请参看图1，该图为一个单泵单马达的液压底盘工程机械的动力传动系统原理图。

由图可知，该工程机械的液压底盘中，其行走机构包括发动机101、液压泵102、液压马达103。

所述发动机101作为原动机，向该工程机械提供动力。发动机101的油门开度可以调节，不同的油门开度对应不同的发动机输出特性曲线。在每个油门开度下，发动机的输出特性曲线包括转矩-速度曲线、功率-速度曲线、油耗-速度曲线，这些曲线可以提供发动机的转矩、功率和油耗与速度的关系，发动机可调整参数是发动机的油门开度，对应于同一个油门开度，发动机都具有相应的转矩-速度曲线、功率-速度曲线、油耗-速度曲线。图2示出一台发动机的上述三种输出特性曲线，可以看出，同一油门开度时，发动机在N1点转速下，可以输出最大功率，在N2点转速下，可以输出最高转矩；在N3点速度下，可以获得最小油耗。对于发动机，要对应不同工作需要，调整油门开度，使其根据工作需要，工作在最低油耗或者最大输出功率、最大输出转矩等位置。由于上述油耗、功率和转矩等均难以测量，可根据上述工作趋向，以其转速作为判断发动机工作点的依据。在本发明中，在不同情况下，以最低油耗点和最大功率点作为发动机的转速控制点。

所述液压泵102为整个行走液压系统提供液压动力，向该行走液压系统提供压力油。在本发明中，优选采用电比例控制的液压泵，由输入电流决定其排量。输入电流越大则液压泵的排量越大，相互之间为较严格的线性关系。液压泵的转速和排量大小以及液压系统的压力的乘积反映液压泵向该液压系统提供的功率，该功率是从发动机101吸收的，在不考虑损耗的情况下，液压泵102吸收的功率和发动机101输出的功率相同。

所述液压马达103为液压系统的工作元件，该液压马达的旋转直接输出到车轮或者经过减速器输出到车轮，由该液压马达的转速可以确定该工程机械的行驶速度。液压马达103同样可优选采用电比例控制的液压马达，由输入电流决定其排量，输入电流越大则其排量越小，相互之间同样为较严格的线性关系。液压马达的排量大小决定其输出力矩的大小，并且对液压系统的系统压力产生影响，液压马达排量增加，在一定范围内系统压力会增加，并且两者同样为线性关系。液压马达排量和系统压力的关系曲线可参见图3。

上述液压底盘中，还包括转向机构和制动机构；其中转向机构的液压元件包括转向泵104、转向器105、以及转向油缸106；所述制动机构的液压元件包括制动泵107、制动控制阀108、制动踏板109、制动油缸110等部件，本实施例中对上述机构不进行控制，但是需要使用来自上述机构的检测信息，在此对上述机构的工作原理不作详细说明。

请参看图4，该图为本发明第一实施例提供的工程机械行走控制系统的示意图。

本发明第一实施例提供的液压底盘工程机械行走控制系统包括若干传感器以及一控制器，各个传感器检测获得的检测值传送给控制器400，该控制器400作为控制系统的核心部件，根据检测值以及预先设定的控制策略，输出油门开度控制、液压泵排量控制以及液压马达排量控制等控制信号，以调整的油门开度以及液压泵、液压马达的排量。图4为该控制系统的系统示意图。

根据图4，该系统中包括下述传感器。

发动机转速传感器401，该传感器用于检测发动机的实际转速。由于发动机的功率、转矩等不易测量，转速则相对容易测量，而在一定的油门开度下，发动机转速和油耗、功率、转矩等具有固定的关系，因此通过检测发动机转速，可以与检测获得的油门开度结合获得该发动机的功率、转矩等数据。由于以上原因，可以以转速为控制目标实现对发动机的输出转矩和输出功率的控制。

发动机油门开度传感器402，该传感器用于检测发动机的油门开度，如上所述，该油门开度检测值可以进一步用于发动机功率、转矩等的检测中。油门开度反映了操纵者对当前行走速度的目标值，并使发动机油门处于一定的档位。但是，操纵者将发动机油门置于同一档位时，发动机的油门调节器仍然会根据外部负载的需要调整油门。这些调整由发动机自动进行，不需要进行人为控制。

液压马达转速传感器403，该传感器安装在液压马达上，用于检测液压马达的转速。根据该转速可以进一步获得该工程机械的行进速度。

行走系统压力传感器404，该传感器用于检测液压行走系统的液压压力。由于液压压力只和负载相关，因此，采用该行走系统压力传感器404可以获得该工程机械行驶过程中的负载情况。

制动信息检测传感器405，该传感器用于检测制动操作信息，以确定制动需求的程度。具体可以通过检测制动踏板角度获得该制动操作信息，也可以通过检测制动液压系统的油压获得制动操作信息。对应上述检测值，分别采用检测制动踏板角度的角度传感器和检测制动液压系统油压的压力传感器作为制动信息检测传感器。

上述传感器提供的各种参数可以反映工程机械当前的运行和操作状态，据此，控制器400可以输出油门开度控制信号、液压泵排量控制信号、液压马达排量控制信号，对发动机、液压泵和液压马达的工作进行调整，使上述部件工作在最合理的工作状态下。对于液压泵和液压马达，主要是使其工作状态符合当前的工作要求，发挥液压系统的最大能力，使驱动轮获得合适的扭矩或者最大的转速，具体的调整参数是液压泵和液压马达的排量，具体调整方法是根据所确定排量提供相应的输入电流。对于发动机而言，主要是希望发动机能够对外提供足够的功率或者转矩，并能够获得节省油耗的效果；其具体调整的方法是根据当前的油门开度确定发动机的转速特性曲线，然后逐步调整液压泵的排量，使液压泵吸收的功率符合液压系统需求，并使发动机工作在合理的转速上，以达到油量消耗最小以及发动机不出现掉速的目的。当调整液压泵和液压马达能够获得所需要的输出扭矩或者输出转速时，就优先调整液压泵和液压马达；如果仅凭调整液压泵和液压马达无法获得足够的输出扭矩或者输出转速，则进一步调整发动机的油门开度。根据上述控制思路，基于上述控制系统具有相应的控制方法。以下第二实施例说明用于该系统的控制方法。

请参看图5，该图为本发明第二实施例提供的液压底盘工程机械行走控制方法的流程图。以下结合该图进行说明。

步骤S501，检测工程机械当前的工作状态，包括当前的负载状态、油门开度和实际行驶速度。

首先要根据测量获得的液压系统的当前工作状态才能够确定相应的控制策略。这些工作状态包括当前的负载状态、油门档位、实际油门开度和行驶速度。

所述负载状态反映当前液压系统需要向外提供的驱动力，当该工程机械处于启动状态或者需要从低速升到高速，以及需要上坡等情况时，其负载都会增大。该负载状态具体通过行走系统的液压压力来反映。压力越大则其负载越大。具体的检测传感器是检测行走系统压力的压力传感器。

所述油门档位，为操作者通过控制手柄或者其它操作控制器件给出的油门档位，该油门档位反映了操作者对该行驶机械的速度的目标值，也直接控制所述发动机的油门开度档位。根据该油门开度可确定操作者期望的目标转速速度范围。

所述油门开度，为发动机所处于的实际油门开度，该油门开度通过油门开度检测器检测获得。

所述行驶速度根据液压马达转速传感器的检测值获得，该传感器安装在液压马达上，用于检测液压马达的转速。根据该转速以及液压马达与车轮之间的连接关系可以获得该工程机械的行进速度。由于对于一台工程机械而言，行驶速度和液压马达转速具有固定的关系，所以，对液压马达转速进行调整和检测就是对行驶速度进行调整和检测，以下直接使用液压马达转速作为被检测和调整量。

步骤S502，判断当前负载状态。若当前负载为中低负载，则进入步骤S503；若当前负载为重载，则进入步骤S503-1。

在不同的负载状态下，需要采取不同的控制方式。如果处于中低负载，则可以通过调节液压马达的开度直接调节其转速。如果处于重载，则可能是由于该机械处于启动、爬坡等特殊工况下，尽管当前的行驶速度未达到当前油门档位所确定的目标速度，还是需要将当前的速度降低，以便行驶机械能够克服当前的阻力。

判断当前负载状态的方法，具体是判断液压行走系统的液压压力是否低于预定的临界压力上限值。若是，则进入步骤S503；若否，则进入步骤S504。该临界压力上限值是一个以系统可以承受的最大压力为标准，设定的邻近但低于该最大压力一定值的压力值。

步骤S503，根据检测获得的液压马达实际转速与油门档位确定的目标转速的差值，调整液压马达排量。

所述液压马达实际转速与目标转速具有差值，并且该差值超过一定的范围，说明实际转速与由油门档位所确定的目标转速尚具有一定的差别，为此需要对该机械的行驶速度进行调整，其调整方式是改变液压马达的排量。即实际转速低于目标转速时，降低液压马达排量，实际转速高于目标转速时，提高液压马达排量。液压马达的排量改变后，其旋转速度就会改变，在系统流量保持不变的情况下，排量越大其转速越低。该调整逐渐进行，使转速逐渐变化。由于液压马达采用电比例控制液压马达，调整其排量就是调整向其提供的电流，使其工作在新的排量上。在调整液压马达排量后，进入步骤S504。

步骤S503-1，调整液压马达的排量到最大值。

由于当前的负载已经很大，说明行走阻力很大，该机械可能处于上坡或者遇到障碍物或者处于启动状态，这时，主要的矛盾是需要提供最大的驱动力以便克服障碍，而不是达到所期待的转速。为此，将液压马达排量调整到最大，使液压马达向外提供最大的驱动力，但此时的转速最低。该步骤是以降低行驶速度为代价提高驱动力。

步骤S504，根据液压马达排量、转速需求和当前系统压力计算系统所需功率。

系统所需功率是液压马达排量、转速需求和当前行走压力的乘积，同时应当考虑到系统中还存在一些损耗。对于还具有其它执行元件的液压系统，也应该考虑这些执行元件所消耗的功率。该步骤在上述步骤S503逐渐调整液压马达排量的过程中随着液压马达排量的变化同时进行。

步骤S505，根据系统所需功率调节液压泵的排量，该排量使液压泵吸收的功率满足液压马达的要求。

该液压系统所需要的功率全部来自液压泵，而液压泵的排量以及转速可以决定其吸收的功率。由于液压泵是发动机的负载，该液压泵排量改变的同时，发动机负载也发生变化，负载变化会导致发动机转速的改变。这种改变也会影响液压泵吸收的功率。由于以上原因，需要对发动机转速进行检测，根据转速和液压泵排量计算液压泵吸收功率，该吸收功率可以满足步骤S504计算出的液压系统所需功率。这样可以避免液压泵吸收功率不足以满足液压系统需求的情况。由于液压泵吸收功率超过液压系统需求，则这部分的功率会被浪费，所以最佳情况是，液压泵吸收功率恰好等于步骤S504中计算获得的功率。考虑到可能出现的损耗，该液压泵吸收的功率应当比计算获得的液压系统功率需求值略高。该液压泵为电比例控制液压泵，所以调整其排量也就是调整向其提供的电流。

随着步骤S503对液压马达排量的调整，不断调整液压泵排量，最终获得符合要求的转速。该转速实际上是一个转速范围，只要保持在该转速范围内，就可以保持当前的液压马达排量和液压泵排量，当出现新的转速需求以及液压马达转速变化超过该范围时，再对液压马达排量进行调整。

以上实施例仅仅考虑了液压系统的调整和匹配问题，实际上，发动机也有其工作特性，需要考虑当前的是否能够满足液压系统的功率需求；另外，发动机在不同的转速下具有不同的油耗，如果希望整个行走机械获得最佳的节能效果，就需要使发动机工作在合适的工作点，也就是发动机工作在特定的转速上。例如，使发动机工作在最低油耗点对应的转速上就可以获得较好的节能效果，但是，这需要使液压泵工作在特定的排量上，使液压泵在该排量和对应于最低油耗点的转速上可以吸收到满足液压系统需求的功率。为此，上述步骤S505需要结合进行发动机的特性曲线进行调整。以下结合图6介绍为达到油耗最低目的而对发动机和液压泵排量调整的过程。该流程图为发动机的额定功率满足液压系统功率要求的情况，当液压系统的功率需求超过发动机额定功率时，需要进行其它处理。

步骤S601，根据当前发动机所处于的油门开度确定其输出特性曲线。

图2中已经示出了发动机的输出特性曲线。该输出特性曲线分别是发动机的功率特性、转矩特性和油耗特性曲线，从该图可以看出，发动机的最大功率点、最大转矩点和最低油耗点均对应固定转速值。

步骤S602，根据上述确定的油耗特性曲线，优先选择最低油耗点对应的转速作为控制发动机转速的目标转速。

为了节能，希望发动机工作在最低油耗点N3上，但是，在该最低油耗点上发动机输出的功率未必满足液压系统的功率需求。因此，只能根据油耗曲线，使发动机的转速向油耗低的方向趋近，以便降低油耗。

步骤S603，根据所确定的目标转速，相应调整液压泵的排量。

发动机的负载不同其转速会发生变化，从而工作在不同的工作点上。调节液压泵的排量就可以使发动机负载发生变化，从而使发动机的转速发生改变。如果发动机的转速低于N3点的转速，则可以减少液压泵的排量，以使发动机的转速提高，使发动机的工作点更趋近最低油耗点N3；相反，如果发动机的转速高于N3，则可以增大液压泵的排量，使发动机转速降低，使发动机的工作点更趋近于最低油耗点N3。上述调整过程逐步进行，以免液压系统的工作不稳定。例如，每次使液压泵排量变化调整一个固定的单位值，然后进行下面的步骤。

步骤S604，判断液压泵吸收的功率是否高于预定的液压系统最低功率需求。若是，则进入步骤S605；若否，则进入步骤S606。

本方法的目的是为了使发动机工作在油耗尽可能低的工作点，但其前提是必须满足液压系统的功率需求。为此，需要对调整的结果是否满足液压系统的需求进行判断。每次对液压泵进行单位值的液压排量的调整后，所述发动机的转速也相应发生改变，根据变化后的液压泵排量以及测得的发动机转速，可以计算出液压泵吸收的功率。为了判断的需要，为液压泵需要吸收的最低功率设一个最低吸收功率预定值，该预定值是根据从液压系统检测获得的数据计算获得的液压系统实际需要功率，并加上一个保险系数后获得的比液压系统实际需要功率略高的功率值。当液压泵吸收的功率高于该值时，则可以继续向相应的方向进行工作点调整，反之，则停止调整。由于作为判断标准的该预定的最低吸收功率略高于液压系统的功率需求，液压泵实际吸收功率略低于该最低吸收功率标准时，仍然可以满足液压系统的功率需求。

步骤S605，判断当前的发动机转速是否在对应最低油耗点的转速的一个预定范围内；若是，则进入步骤S606；若否，则返回步骤S603。

为了避免调整时间过长以及发动机转速由于频繁调整而始终处于波动状态，以N3为中心设置一个转速范围，只要发动机转速在该范围内，就认为发动机工作在最低油耗点上。

步骤S606，保持当前的发动机转速和液压泵排量。

保持当前的发动机转速和液压泵排量并非绝对保持一定的数值，而是将上述数值保持在一定的变化范围内，如果超出该范围则进行相应调整。

步骤S607，检测发动机转速，如果出现掉速，则根据发动机功率特性曲线向功率增大的方向进行调整。

所谓掉速，是指发动机转速无法保持，而出现显著的下滑。如果发动机出现掉速，可能是发动机功率不能满足液压泵吸收功率的要求。这是由于根据上述发动机油耗特性曲线有助于降低发动机的油耗，但是没有考虑发动机功率是否满足要求。如果出现发动机掉速情况，也就是发动机的转速无法维持，出现不断下跌，则可以考虑通过发动机功率特性曲线进行调整，即向使发动机功率增加的方向调整液压泵排量。例如，发动机最大功率点在增加转速的方向，则减小当前的液压泵排量，使发动机转速上升，发动机转速上升量足以弥补排量下降的效果，使整个发动机的输出功率增加，相应的，液压泵的吸收功率也会增加。

步骤S608，判断发动机是否继续掉速。若是，则进入步骤S609；若否，则返回步骤S606。

如果采用上述功率增大的调整方法解决了发动机掉速问题，则保持该转速。如果不能解决发动机掉速的问题，则说明发动机当前的油门开度无法满足要求，则需要调整发动机的油门开度。

步骤S609，增加发动机的油门开度，返回步骤S601。

在确定新的油门开度后，根据该油门开度下发动机的特性曲线，重新进行调整。

上述调整过程没有考虑一种极端的情况，即液压系统的功率需求超过了发动机的额定功率。在这种极端的情况下，可以通过降低整个工程机械的行驶速度来降低功率需求，从而确保整个工程机械继续行走，并使发动机不会长时间工作在超过额定功率的情况下。具体方法是，将液压马达排量调至最大，发动机处于最大油门开度，并以发动机在最大油门开度下的最大功率点对应转速作为目标转速，相应地，逐步调节液压泵排量，在发动机达到最大功率点对应的转速时的液压泵排量作为该工作状态下最终的液压泵排量，直到液压系统的负载降低，使其功率需求降低，再重新使用上述以目标转速和实际转速控制液压马达排量的正常工作状态。

还有一种特殊的工作状态，即工程机械处于启动状态。此时，由于需要一定的加速度以及液压系统从静止状态进入流动状态，其功率需求都很高，因此，启动状态以重载状态处理。由于一开始液压系统的油压尚未建立，所以不能完全以油压判断此时负载的大小。为此，直接将启动状态作为重载状态处理，将液压马达的排量设置到最大。另外，还需要设置启动速度上限值，当该工程机械达到该启动速度上限值时，则判断启动过程结束，开始正常工作状态的控制。

本发明第二实施例提供液压底盘工程机械行走控制方法没有考虑另一种行走状态的控制，即该工程机械需要制动的情况。以下第三实施例对该状况进行详细说明。请参看图7，该图为第三实施例的流程图。

请参看图7，该图示出本实施例所提供的行走控制系统在该工程机械需要行走制动时的控制流程。

步骤S701，接收制动信息检测传感器405检测获得的制动操作信息。

该工程机械行走制动通过制动液压系统实现，可以通过检测制动踏板角度或者制动液压系统的压力的方式获得制动需求程度的相关信息，制动需求的程度不同，则制动控制的过程也不相同。为此，需要设置相应的制动踏板角度传感器或者制动液压压力传感器。

步骤S702，判断上述检测值是否大于预定的第一制动阀值；若是，则进入步骤S703；若否，则返回步骤S701。

对于制动需求较低的情况，可以不进行特殊处理。对于制动要求较高的场合，则液压系统需要进行相关处理。为了区分不同情况，需要对制动需求高低进行分类，共分为低、中、高三档，分别用预定的第一检测阀值、第二检测阀值作为分类标准，其中第一检测阀值小于第二检测阀值。当检测获得的制动压力或者制动踏板角度低于第一检测阀值时，则制动需求较低；当检测获得的制动压力或者制动踏板角度介于第一检测阀值和第二检测阀值之间时，则属于制动需求较高；当检测获得的制动压力或者制动踏板角度高于第二检测阀值时，则属于制动需求高。

步骤S703，判断上述检测值是否大于预定的第二制动阀值；若是，则进入步骤S705；若否，则进入步骤S704。

经过上述步骤S702、步骤S703，已经将制动需求划分为低、中、高三个档次。在此基础上，可以进行相应处理。

步骤S704，增加液压马达排量。然后，返回步骤S701。

由于液压马达排量增加，可以降低液压马达的转速，从而使液压马达的转速迅速降低。具体的增加液压马达排量的方法是向液压马达提供合适的输入电流，该输入电流的大小与所述制动压力或者制动角度的对应关系，可以经过实验获得，并存储在控制器中。在需要时，直接根据存储的对应关系获得液压马达所需要的输入电流。

步骤S705，增加液压马达排量的同时，降低液压泵的排量。返回步骤S701。

这一步骤一方面使液压马达的转速降低，另一方面通过降低液压泵排量降低液压系统的功率输出，获得全面的制动效果。改变液压泵排量的方式是向其提供合适的输入电流。具体的液压泵输入电流大小与所述制动压力或者制动角度的对应关系，可以经过实验获得，并存储在控制器中。在需要时，直接根据存储的对应关系获得液压泵所需要的输入电流。在制动需求非常高的场合，例如制动踏板达到最大偏角时，所述液压泵为零排量，而所述液压马达的排量达到最大值，此时液压系统的制动能力最大。

上述实施例提供的各种情况下的控制方式，都是根据检测获得的工程机械行走状况，对发动机油门、液压泵和液压马达的排量进行相应的控制，以满足不同行走状况的需求，最终准确实现操作目的，并获得最好的节能效果。其中，具体的传感器选用和安装方法以本领域技术人员公知方式安置即可；所使用液压泵、液压马达也可以是本领域公知的各种可控制排量的液压泵和液压马达。所述发动机为各种内燃机。该液压行走系统可以是多泵多马达系统，这时，需要综合考虑各个液压泵和液压马达的情况，进行相应的控制分配，但是其基本原理与上述实施例相同，本领域技术人员根据上述实施例提供的技术思想，结合现有技术，无需创造性劳动，即可将本发明提供的技术方案应用于上述多泵多马达的场合。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种液压底盘工程机械行走控制方法，适用于具有采用电比例控制的液压泵和电比例控制的液压马达的液压行驶底盘，其特征在于，包括：

检测工程机械当前的工作状态，包括当前的负载状态、油门开度和实际行驶速度；

判断当前负载状态，若处于中低负载，并且实际速度与目标转速之差超过预定范围，则向液压马达提供相应的电流调整其排量，即实际转速低于目标转速时，向液压马达提供降低其排量的电流，实际转速高于目标转速时，向液压马达提供提高其排量的电流；若处于重载状态，则将液压马达排量调至最大；

根据当前液压马达排量、转速需求和当前系统压力计算系统所需功率；

根据系统所需功率向所述液压泵提供控制其达到所需排量的电流，以调节所述液压泵排量，该排量使液压泵吸收的功率满足液压马达的要求。

2.根据权利要求1所述的液压底盘工程机械行走控制方法，其特征在于，调节所述液压泵排量，具体是根据发动机当前的油门开度，确定其发动机输出特性曲线；根据油耗特性曲线，选择该油门开度下最低油耗点对应的转速作为控制发动机转速的目标转速，相应地，逐渐调整液压泵排量，在液压泵吸收的功率满足液压马达的要求并且发动机转速最接近所述目标转速时的液压泵排量为所述液压泵的最终排量。

3.根据权利要求2所述的液压底盘工程机械行走控制方法，其特征在于，当调整所述液压泵排量过程中出现发动机掉速，则调小液压泵排量，直到发动机转速恢复并得以保持；若该调整无法满足液压系统功率需求或者发动机仍然无法保持转速，则增大发动机的油门开度。

4.根据权利要求3所述的液压底盘工程机械行走控制方法，其特征在于，若液压系统当前所需功率高于发动机的额定功率，则将发动机处于最大油门开度，并以发动机在最大油门开度下的最大功率点对应转速作为目标转速，相应地，逐步调节液压泵排量，发动机达到最大功率点对应的转速时的液压泵排量作为该工作状态下所述液压泵的最终排量；直到液压系统所需要的功率恢复到发动机的额定功率范围内后，再根据目标转速与实际转速的差值向液压马达提供相应的电流调整其排量。

5.根据权利要求2到4任一项所述的液压底盘工程机械行走控制方法，其特征在于，当发动机的目标转速确定后，若当前发动机所述实际转速高于目标转速，则增加液压泵的排量，使发动机转速向该目标转速变化；若所述实际转速低于目标转速，则降低液压泵的排量，使发动机转速向该目标转速变化；直到液压泵吸收的功率达到满足液压系统需求的最低限，或者发动机实际转速达到该发动机目标转速附近的预定范围，该预定范围是以该发动机的目标转速为中心的一个预定范围。

6.根据权利要求5所述的液压底盘工程机械行走控制方法，其特征在于，对当前负载状态的判断具体是根据检测获得的行走系统的液压压力作为判断依据；当该液压压力高于预定的一个邻近但低于液压系统压力上限的临界压力上限值时，则判断该机械当前处于重载状态；若低于该值，则判断该机械处于中低负载状态。

7.根据权利要求6所述的液压底盘工程机械行走控制方法，其特征在于，所述当前负载状态包括当前是否处于启动状态；若处于启动状态，则视为当前负载处于重载状态；当实际行驶速度达到启动速度上限时，则进入正常工作状态。

8.根据权利要求1所述的液压底盘工程机械行走控制方法，其特征在于，预定第一制动阀值、第二制动阀值，并且第一制动阀值低于第二制动阀值；当接收到制动指令时，将检测获得的制动指令信息与上述第一制动阀值、第二制动阀值比较，将制动要求分为低、中、高三档；当制动指令信息低于第一制动阀值时，液压系统不做任何特殊处理；当制动指令信息高于第一制动阀值、低于第二制动阀值时，则增加液压马达排量；当制动指令信息高于第二制动阀值时，则增加液压马达排量，同时降低液压泵排量。

9.根据权利要求8所述的液压底盘工程机械行走控制方法，其特征在于，所述制动指令信息具体是制动液压压力信息或者制动踏板角度信息中的一种；前者为制动液压系统的油压，并根据该油压判断制动需求的大小，此时，所述第一制动阀值、第二制动阀值为具体的压力值；后者为制动踏板角度，并根据制动踏板偏离初始位置的角度判断制动需求的大小，此时，所述第一制动阀值、第二制动阀值为制动踏板具体的角度值。

10.一种液压底盘工程机械行走控制系统，用于控制液压底盘工程机械的动力传动系统，该动力传动系统主要包括用于提供动力的发动机、向液压系统提供动力的液压泵、以及驱动车轮的液压马达；其特征在于，所述控制系统包括：

控制器，用于接收传感器输入的各种检测信号，并根据该信号以及预先设定的控制策略，输出相应的控制信号，调整发动机的油门开度以及液压泵、液压马达的排量；该控制器还存储有各种与控制相关的数据；

发动机转速传感器，用于检测发动机实时转速；

液压马达转速传感器，用于检测液压马达转速，据此检测值可计算当前的车辆行驶速度；

发动机油门开度传感器，用于检测发动机的油门开度；

系统压力传感器，用于检测液压系统压力，该压力值反映工程机械的负载状态；

当该工程机械启动时，所述控制器采用如下策略进行控制：从上述传感器的检测值获得工程机械当前的工作状态，包括当前的负载状态、油门开度和实际行驶速度；判断当前负载状态，若处于中低负载，并且实际速度与目标转速之差超过预定范围，则向相应方向调整液压马达排量，即实际转速低于目标转速时，降低液压马达排量，实际转速高于目标转速时，增大液压马达排量；若处于重载状态，则将液压马达排量调至最大；根据当前液压马达排量、转速需求和当前系统压力计算系统所需功率；根据系统所需功率调节液压泵的排量，该排量使液压泵吸收的功率满足液压马达的要求。

11.根据权利要求10所述的液压底盘工程机械行走控制系统，其特征在于，还具有检测制动液压系统油压的压力传感器或者检测刹车踏板角度的角度传感器；上述传感器分别检测获得制动液压系统的油压、制动踏板角度，上述检测值作为制动操作信息。

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