CN103249894B - 用于混合动力施工机械的回转控制系统 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于混合动力施工机械的回转控制系统，其中通过驱动电回转马达回转上回转结构。根据本发明，在用于混合动力施工机械的回转控制系统中，本发明提供一种用于混合动力施工机械的回转控制装置，其中回转控制装置包括：回转操作杆；液压泵，其连接到发动机；电回转马达，其根据与回转操作杆的操作量对应的电控制信号而被驱动时，使上回转结构相对于下行进结构回转；回转停车制动器，其根据回转操作杆的操作信号松开，并驱动回转马达；控制阀，如果控制阀因来自回转操作杆的操作信号的输入而切换，则控制阀借助于来自液压泵的液压流体驱动用于停车制动器的液压缸，并松开回转停车制动器；控制器，其通过根据来自回转操作杆的操作信号而切换控制阀，来控制回转停车制动器，或者控制回转马达的驱动。

Description

用于混合动力施工机械的回转控制系统
技术领域
本发明涉及一种用于施工机械的回转控制系统，其通过驱动电回转马达使上回转结构回转。
特别地，本发明涉及一种用于施工机械的回转控制系统，其可在回转操作杆和回转马达出现错误时，通过预定算法并利用回转停车制动器而自动地控制电回转马达的停止。
背景技术
如图1所示，现有技术中的用于施工机械的回转控制装置包括：
回转操作杆1；
液压泵2，其连接到发动机；
液压回转马达3，在液压回转马达由从一未图示的液压泵供应来的液压流体驱动时，液压回转马达3使上回转结构回转；
回转停车制动器4，其根据回转操作杆1的操作信号的输入而松开；以及
控制阀6，如果控制阀6因来自回转操作杆1的操作信号的输入而移动，则控制阀6借助于来自液压泵2的液压流体驱动用于回转停车制动器的液压缸5，以松开回转停车制动器4。
在如上所述的液压回转控制装置中，如果操作者操作回转操作杆1，则操作信号供应到控制阀6的阀簧6a的相对侧，以沿图中的向下方向移动阀芯。由于此原因，从液压泵2排出的液压流体通过已移动的控制阀6供应到用于回转停车制动器的液压缸5，以施压弹簧7。此时，由于保持回转马达轴8的回转停车制动器4移至松开状态，因此回转马达3由来自所述未图示的液压泵的液压流体驱动，以使上回转结构相对于下驱动结构回转。
如果使上回转结构回转的液压回转马达3发生错误，则问题出现，导致设备呈现不正常现象。此时，操作者可直接认识到出现问题，并因此可采取紧急措施。
另一方面，已经使用了这样的施工机械，例如为安装有利用电回转马达使上回转结构相对于下驱动结构回转的回转装置的混合动力挖掘机，其中电回转马达由电能驱动。
现有技术中的用于混合动力施工机械的回转控制装置设置有紧急按钮，紧急按钮安装在操作者于工作期间可容易触及的位置，使得操作者可认识到并立即处理在上回转结构的回转操作期间电回转装置出现错误的紧急情形。进一步地，如果工作期间出现紧急情形，操作者可下拉保险杠以截断至回转马达侧的主动力供应。
如上所述，如果工作期间出现紧急情形，则操作者可立即基于操作者判断采取紧急措施。
另一方面，在用于混合动力施工机械的回转控制装置中，根据从设备的控制器(V-ECU)传输来的控制信号控制回转马达的驱动方法和驱动速度。由于此原因，即使在诸如用于控制回转马达的电力转换装置等电力系统中出现电问题的紧急情形下，操作者不能直接认识到紧急情形发生。
因此，即使在斜坡上工作的期间回转装置发生紧急情形的情况下，操作者也不能立即采取紧急措施，这可能导致发生二次事故，例如设备倾翻或操作者受伤。
发明内容
技术问题
因此，本发明致力于解决现有技术中存在的上述问题，且本发明的一个实施方式涉及一种用于混合动力施工机械的回转控制系统，其能够在工作期间回转操作杆和回转马达出现错误的紧急情形下，通过自动限制回转马达的驱动，使操作者逃脱危险情形并防止由于电回转马达的不正常而使设备损坏。
本发明的一个实施方式涉及一种用于混合动力施工机械的回转控制系统，其能够使操作者认识到设备的当前不正常状态并解决相应问题。
技术方案
根据本发明一个方面，提供一种用于混合动力施工机械的回转控制系统，
所述回转控制系统包括：
回转操作杆；
液压泵，所述液压泵连接到发动机；
电回转马达，所述电回转马达根据与所述回转操作杆的操作量对应的电控制信号使上回转结构相对于下驱动结构回转；
回转停车制动器，所述回转停车制动器根据所述回转操作杆的操作信号松开，从而驱动所述回转马达；
控制阀，如果所述控制阀因来自所述回转操作杆的操作信号的输入而移动，则所述控制阀借助于来自所述液压泵的液压流体驱动用于所述回转停车制动器的液压缸，以松开所述回转停车制动器；以及
控制器，所述控制器根据来自所述回转操作杆的操作信号，通过移动所述控制阀而控制所述回转停车制动器，或者控制所述回转马达的驱动，
其中，在所述控制器通过检测根据所述回转操作杆的操作的输入值的错误、或者检测所述回转马达的不正常输出扭矩值，来控制所述回转马达的驱动的情况下，如果设备的回转速度低，则所述控制器设定所述回转停车制动器以停止所述回转马达，而如果设备的回转速度高，则所述控制器以预定时间间隔重复设定/松开所述回转停车制动器，并然后停止所述回转马达。
根据本发明另一方面，提供一种用于混合动力施工机械的回转控制系统，所述回转控制系统包括：
回转操作杆；液压泵；电回转马达，所述电回转马达根据与所述回转操作杆的操作量对应的控制信号使上回转结构回转；回转停车制动器，所述回转停车制动器根据所述回转操作杆的操作信号松开，从而驱动所述回转马达；控制阀，如果所述控制阀因来自所述回转操作杆的操作信号而移动，则所述控制阀驱动用于所述回转停车制动器的液压缸，以松开所述回转停车制动器；以及控制器，所述控制器通过移动所述控制阀而控制所述回转停车制动器，或者根据来自所述回转操作杆的操作信号控制所述回转马达的驱动，所述回转控制系统还包括：
接收操作者要求的所述电回转马达的扭矩值和作为反馈的所述电回转马达的实际扭矩值的第一步骤；
将所述操作者要求的所述回转马达的扭矩值与所述回转马达的实际扭矩值彼此比较，并确定被比较的扭矩值之间的差值的第二步骤；
如果所述回转马达的被比较的扭矩值之间的差值小于扭矩死区值，则松开所述回转停车制动器的第三步骤；
确定所述回转马达的转速的反馈值是否超过设定值的第四步骤；
如果所述第二步骤中所述回转马达的扭矩值大于反馈扭矩值且所述第四步骤中所述回转马达的转速的反馈值超过所述设定值，则以预定时间间隔重复设定/松开所述回转停车制动器，直到所述回转马达的转速的反馈值进入低速回转区为止的第五步骤；以及
如果所述第二步骤中所述回转马达的扭矩值大于所述反馈扭矩值且所述第四步骤中所述回转马达的转速的反馈值小于所述设定值，则设定所述回转停车制动器的第六步骤。
有益效果
根据本发明方面如上述构造的用于混合动力施工机械的回转控制系统具有如下优点。
在利用混合动力挖掘机的工作期间回转装置出现错误的紧急情形下，由于回转马达的驱动由回转停车制动器自动地限制，因此在危险情形下保护了操作者，且防止了设备损坏从而确保了设备的可靠性。
进一步地，由于将当前不正常状态通知了操作者，因此操作者可被导引以解决相应问题。
附图说明
图1是现有技术中的用于施工机械的回转控制装置的示意图；
图2是解释现有技术中的用于混合动力施工机械的回转控制装置中通过回转停车制动器进行的回转马达的突然降速的曲线图；
图3是根据本发明一实施方式的用于混合动力施工机械的回转控制系统的示意图；
图4是解释根据本发明一实施方式的用于混合动力施工机械的回转控制系统的操作的流程图；以及
图5a和5b是解释根据本发明一实施方式的用于混合动力施工机械的回转控制系统中在正常状态下和紧急状态下通过回转停车制动器进行的回转马达降速的曲线图。
附图元件标号列表：
11：回转操作杆
12：液压泵
13：电回转马达
14：回转停车制动器
15：用于停车制动器的液压缸
16：控制阀
17：控制器
18：逆变器
19：回转马达轴
具体实施方式
下文，将参照附图详述本发明的优选实施方式。诸如详细构造和元件等在具体实施方式中限定的对象，仅是提供用来辅助本领域技术人员透彻理解本发明的具体细节，本发明并不限于下文公开的实施方式。
参见图3，
根据本发明一实施方式的用于混合动力施工机械的回转控制系统包括：
回转操作杆11；
液压泵12，其连接到发动机(未图示)；
电回转马达(EM)(下文称作“回转马达”)13，其根据与回转操作杆11的操作量对应的电控制信号使上回转结构相对于下驱动结构回转；
回转停车制动器14，其根据回转操作杆11的操作信号松开，从而驱动回转马达13；
控制阀(例如电磁阀)16，如果控制阀16因来自回转操作杆11的操作信号的输入而移动，则控制阀16借助于来自液压泵12的液压流体驱动用于回转停车制动器的液压缸15，以松开回转停车制动器14；以及
控制器17，其通过移动控制阀16而控制回转停车制动器14，或者根据来自回转操作杆11的操作信号控制回转马达13的驱动，
其中，在控制器17通过检测根据回转操作杆11的操作的输入值的错误、或者检测回转马达13的不正常输出扭矩值，来控制回转马达13的驱动的情况下，如果设备的回转速度低，则控制器17设定回转停车制动器14以停止回转马达13，而如果设备的回转速度高，则控制器17以预定时间间隔重复设定/松开回转停车制动器14，并然后停止回转马达13。
在附图中，未解释的参考标号“18”表示根据来自控制器17的控制信号将DC(直流)电流转变成AC(交流)电流的逆变器，并将AC电流供应到回转马达13。
参见图4、5a和5b，
根据本发明另一实施方式的用于混合动力施工机械的回转控制系统包括：
回转操作杆11；液压泵12；电回转马达(下文称作“回转马达”)13，其根据与回转操作杆11的操作量对应的控制信号使上回转结构回转；回转停车制动器14，其根据回转操作杆11的操作信号松开，从而驱动回转马达13；控制阀16，如果控制阀16因来自回转操作杆11的操作信号而移动，则控制阀16驱动用于回转停车制动器的液压缸15，以松开回转停车制动器14；以及控制器17，其通过移动控制阀16而控制回转停车制动器14，或者根据来自回转操作杆11的操作信号控制回转马达13的驱动，所述回转控制系统还包括：
接收操作者要求的回转马达13的扭矩值和作为反馈的回转马达13的实际扭矩值的第一步骤(S100)；
将操作者要求的回转马达13的扭矩值和回转马达13的实际扭矩值彼此比较，并确定被比较的扭矩值之间的差值的第二步骤(S200)；
如果第二步骤(S200)中被比较的扭矩值之间的差值小于扭矩死区值(torquedeadzonevalue)Td，则松开回转停车制动器14的第三步骤(S300)；
确定回转马达13的转速的反馈值是否超过设定值Sh的第四步骤(S400)；
如果第二步骤(S200)中回转马达13的扭矩值大于反馈扭矩值且第四步骤(S400)中回转马达13的转速的反馈值超过设定值Sh，则以预定时间间隔重复设定/松开回转停车制动器14，直到回转马达13的转速的反馈值进入低速回转区为止的第五步骤(S500)；以及
如果第二步骤(S200)中回转马达13的扭矩值大于反馈扭矩值且第四步骤(S400)中回转马达13的转速的反馈值小于设定值Sh，则设定回转停车制动器14的第六步骤(S600)。
下文，将参照附图详述根据本发明一实施方式的用于混合动力施工机械的回转控制系统的使用示例。
如图3所示，如果操作者操作回转操作杆11，则操作信号供应到控制阀16的阀簧16a的相对侧，以沿图中的向下方向移动阀芯。由于此原因，从液压泵12排出的液压流体通过已移动的控制阀16供应到用于回转停车制动器的液压缸15，以施压弹簧15a。
此时，由于支撑回转马达轴19的回转停车制动器14移至松开状态，则回转马达13由从未图示的液压泵供应来的液压流体驱动，以使上回转结构相对于下驱动结构回转。
另一方面，当根据回转操作杆11的操作量的输入值输入控制器17时，来自控制器17的对应控制信号通过逆变器18输出到回转马达13，以驱动回转马达13。
如果从根据回转操作杆11的操作的输入值检测到错误，或者从回转马达13的输出扭矩值检测到不正常(意味着根据操作者对回转操作杆11的操作的回转马达13的扭矩输出值与回转马达13的实际扭矩值之间出现偏差的情况)，则控制器17可利用回转停车制动器14控制回转马达13的驱动。
也即，为了限制回转马达13的驱动，如果设备的回转速度低，则控制器17通过移动控制阀16设定回转停车制动器14(回转停车制动器14被移至制动状态)，从而停止回转马达13(如图5a所示)。进一步地，如果设备的回转速度高，则控制器17通过移动控制阀16，以预定时间间隔重复设定/松开(移至驱动状态)回转停车制动器14，并然后停止回转马达13(如图5b所示)。
另一方面，如果如上所述在设备通过回转马达13的驱动而高速回转的期间，发生了操作者不能认识的紧急情形，则控制器17利用回转停车制动器14控制回转马达13停下来。该特征将参照附图进行描述。
如图4所示的S100中，控制器17接收操作者通过对回转操作杆11的操作而要求的回转马达13的扭矩值、以及作为反馈的根据回转马达13驱动的实际扭矩值。
在S200中，控制器17将操作者要求的回转马达13的扭矩值和回转马达13的反馈扭矩值彼此比较，并确定被比较的扭矩值之间的差值。
也即，如果通过对回转操作杆11的操作而要求的回转马达13的扭矩值与根据回转马达13驱动的实际扭矩值之间的差值大于扭矩死区值Td，则控制器17进行到S400。对比而言，如果操作者要求的回转马达13的扭矩值与根据回转马达13驱动的实际扭矩值之间的差值小于扭矩死区值Td，则控制器17进行到S300。
在S300中，如果步骤S200中扭矩值之间的差值小于扭矩死区值Td，则控制器17松开停车制动器14以执行正常回转操作。
在S400中，控制器17确定回转马达13的转速的反馈值是否超过设定值Sh。
也即，如果回转马达13的转速的反馈值超过设定值Sh(如果回转马达13高速转动)，则控制器17进行到S500。对比而言，如果回转马达13的转速的反馈值小于设定值Sh(如果回转马达13低速转动)，则控制器17进行到S600。
如在步骤S500中，如果根据操作者对回转操作杆11的操作的回转马达13的扭矩值大于反馈扭矩值(参见S200)、并且回转马达13的转速的反馈值超过设定值Sh(回转马达13高速转动)(参见S400)，则控制器17以预定时间间隔重复设定/松开回转停车制动器14(如图5b中所示)，直到回转马达13的转速的反馈值进入低速回转区为止。
也即，回转停车制动器14的设定/松开可重复，直到回转马达13的转速的反馈值进入低速回转区为止。此时，如果回转马达13的转速的反馈值小于设定值Sh，则控制器17设定回转停车制动器14以停止回转马达13。
通过这样，如果设备高速回转，则控制器17确定设备发生紧急情形，并突然设定回转停车制动器14。在这种情况下，由于回转马达13突然停止，则操作者可迷惑而导致另一危险情形。进一步地，如果高速回转的回转马达轴19被回转停车制动器14制动，则它可能损坏。特别地，如果由回转停车制动器14执行回转马达13的速度突降，则可引起设备的倾翻或施加到驾驶室内的操作者的二次事故(参见图2)。
因此，如果设备高速回转，则控制器17确定设备高速回转，并以预定间隔重复设定/松开回转停车制动器。通过这样，处于高速回转状态下的设备的速度逐渐地减小到低速状态，直到回转马达13的转速的反馈值进入低速回转区内为止，且因此回转马达13可利用回转停车制动器14在安全状态下停止(如图5b中所示)。
在S600中，如果根据操作者对回转操作杆11的操作的回转马达13的扭矩值大于反馈扭矩值(参见S200)、并且回转马达13的转速的反馈值小于设定值Sh(回转马达13低速转动)(参见S400)，则控制器17设定回转停车制动器14以停止回转马达13。
也即，在如上所述由来自控制器17的控制信号切换控制阀16的情况下，通过从液压泵12流通到控制阀16的液压流体对用于回转停车制动器的液压缸15的驱动，回转停车制动器14移至制动状态，且因此回转马达13可直接停止。
如上所述，如果回转马达13处于低速转动状态下，则回转马达13由回转停车制动器14停止，且然后设备的紧急状态被通知给操作者。因此，操作者可被导引到安全状态，并解决设备中存在的相应问题。
产业应用性
如从上述中清楚的，根据本发明方面的用于混合动力施工机械的回转控制系统，在利用混合动力挖掘机的工作期间，在回转装置出现错误的紧急情形下，回转马达的驱动由回转停车制动器自动限制。因此，在紧急情形下保护了操作者，并防止了设备损坏。进一步地，由于将当前不正常状态通知了操作者，因此可导引操作者解决相应问题，并因此可确保设备的可靠性。

Claims (2)

1.一种用于混合动力施工机械的回转控制系统，包括：
回转操作杆；
液压泵，所述液压泵连接到发动机；
电回转马达，所述电回转马达根据与所述回转操作杆的操作量对应的电控制信号使上回转结构相对于下驱动结构回转；
回转停车制动器，所述回转停车制动器根据所述回转操作杆的操作信号松开，从而驱动所述电回转马达；
控制阀，如果所述控制阀因来自所述回转操作杆的操作信号的输入而移动，则所述控制阀借助于来自所述液压泵的液压流体驱动用于所述回转停车制动器的液压缸，以松开所述回转停车制动器；以及
控制器，所述控制器根据来自所述回转操作杆的操作信号，通过移动所述控制阀而控制所述回转停车制动器，或者控制所述电回转马达的驱动，
其中，在所述控制器通过检测根据所述回转操作杆的操作的输入值的错误、或者检测所述电回转马达的不正常输出扭矩值，来控制所述电回转马达的驱动的情况下，如果设备的回转速度处于低速，在所述低速下，所述电回转马达的转速的反馈值小于设定值，则所述控制器设定所述回转停车制动器以停止所述电回转马达，而如果设备的回转速度处于高速，在所述高速下，操作者要求的所述电回转马达的扭矩值与所述电回转马达的实际扭矩值之间的差值大于扭矩死区值，并且所述电回转马达的转速的反馈值超过所述设定值，则所述控制器以预定时间间隔重复设定/松开所述回转停车制动器，然后停止所述电回转马达。
2.一种用于混合动力施工机械的回转控制系统，包括：回转操作杆；液压泵；电回转马达，所述电回转马达根据与所述回转操作杆的操作量对应的控制信号使上回转结构回转；回转停车制动器，所述回转停车制动器根据所述回转操作杆的操作信号松开，从而驱动所述电回转马达；控制阀，如果所述控制阀因来自所述回转操作杆的操作信号而移动，则所述控制阀驱动用于所述回转停车制动器的液压缸，以松开所述回转停车制动器；以及控制器，所述控制器通过移动所述控制阀而控制所述回转停车制动器，或者根据来自所述回转操作杆的操作信号控制所述电回转马达的驱动，所述回转控制系统还包括：
接收操作者要求的所述电回转马达的扭矩值和作为反馈的所述电回转马达的实际扭矩值的第一步骤；
将所述操作者要求的所述电回转马达的扭矩值与所述电回转马达的实际扭矩值彼此比较，并确定被比较的扭矩值之间的差值的第二步骤；
如果所述电回转马达的被比较的扭矩值之间的差值小于扭矩死区值，则松开所述回转停车制动器的第三步骤；
确定所述电回转马达的转速的反馈值是否超过设定值的第四步骤；
如果所述第二步骤中所述电回转马达的被比较的扭矩值之间的差值大于所述扭矩死区值且所述第四步骤中所述电回转马达的转速的反馈值超过所述设定值，则以预定时间间隔重复设定/松开所述回转停车制动器，直到所述电回转马达的转速的反馈值进入低速回转区为止的第五步骤；以及
如果所述第二步骤中所述电回转马达的被比较的扭矩值之间的差值大于所述扭矩死区值且所述第四步骤中所述电回转马达的转速的反馈值小于所述设定值，则设定所述回转停车制动器的第六步骤。
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