CN103429825B - 混合动力挖掘机的电回转系统中的抗回弹控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混合动力挖掘机的电回转系统中的抗回弹控制装置和方法。抗回弹控制装置包括：抗回弹控制器（101），在转速指令值输入为零时，在电马达的转速小于上阈值并大于下阈值的情况下，抗回弹控制器输出用于将扭矩极限值设定到零的第一指令，并且，在电马达的转速小于下阈值的情况下，则抗回弹控制器输出用于将扭矩极限值设定到最大值的第二指令，使得电力重新供应到所述电马达；扭矩调节器（102），当输入第一指令时，扭矩调节器将扭矩极限值设定到零，并且当输入第二指令时，扭矩调节器将扭矩极限值设定到最大值；以及电马达逆变器（103），当扭矩极限值设定到零时，电马达逆变器截断被供应到电马达（104）的电力，并且当扭矩极限值设定到最大值时，则电马达逆变器将电力重新供应到电马达（104）。因此，在诸如混合动力（或电动）挖掘机等使用电马达的系统中，也可实现与现有液压挖掘机的回转系统中使用的抗回弹系统的性能相同的性能。

Description

混合动力挖掘机的电回转系统中的抗回弹控制装置和方法

技术领域

本发明涉及混合动力挖掘机的电回转系统中的抗回弹控制装置和方法。更特别地，本发明涉及混合动力挖掘机的电回转系统中的抗回弹控制装置和方法，其能在电马达系统中实现抗回弹控制系统，并且能实现与用于现有混合动力挖掘机的回转系统中的抗回转系统相同的性能，即使在诸如混合动力（或电动）挖掘机等使用电马达执行回转操作的系统也是如此。

背景技术

在现有技术中用于液压挖掘机中的抗回弹系统是构造成在停止上回转结构的情况下，无弹跳地停止挖掘机的上回转结构的液压回路系统。这种系统即使在利用电马达执行回转操作的混合动力挖掘机或电动挖掘机系统中也是必需的。

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混合动力挖掘机的电回转系统中的抗回弹控制装置和方法，其即使在混合动力挖掘机或电挖掘机的电马达回转控制系统中也可实现抗回弹控制系统，并且，其可通过利用在控制器中实施的抗回弹控制算法来控制用于控制电马达操作的电马达逆变器，来实现与现有液压系统中实施的抗回弹系统的性能相同的性能，而无需如同现有液压挖掘机中一样分离硬件。

技术方案

根据本发明一个方面，提供一种混合动力挖掘机的电回转系统中的抗回弹控制方法，其包括：

如果输入速度指令值是“0”（如果操作者意图停止上回转结构的回转操作），则将从电马达反馈回的速度值即电马达速度反馈值与预设的上阈值速度值和预设的下阈值速度值比较；作为比较结果，如果所述电马达速度反馈值等于或小于与所述上阈值速度值、并等于或大于所述下阈值速度值，则将扭矩极限值设定到“0”，而如果所述电马达速度反馈值小于所述下阈值速度值（正好在所述电马达停止之前），则将扭矩极限值设定到最大值，使得电力重新供应到所述电马达；以及如果所述扭矩极限值设定到“0”，则截断被供应到所述电马达的电力，而如果所述扭矩极限值设定到最大值，则将电力重新供应到所述电马达。

优选地，将所述扭矩极限值设定到“0”或最大值的步骤设定预定速率极限（斜率），并与设定的速率极限（斜率）成比例地将所述扭矩极限值改变和设定到“0”或最大值；以及根据设定的扭矩极限值截断或供应至所述电马达的电力的步骤与所述设定的速率极限值（斜率）成比例地截断或供应电力。

根据本发明另一方面，提供一种混合动力挖掘机的电回转系统中的抗回弹控制装置，其包括：

抗回弹控制器，在输入速度指令值是“0”的情况下（在操作者意图停止上回转结构的回转操作的情况下），如果从电马达反馈回的速度值即电马达速度反馈值等于或小于上阈值速度值、并且等于或大于下阈值速度值，则所述抗回弹控制器输出用于将扭矩极限值设定到“0”的第一指令，并且，如果所述电马达速度反馈值小于所述下阈值速度值（正好在电马达停止之前），则所述抗回弹控制器输出用于将所述扭矩极限值设定到最大值的第二指令，使得电力重新供应到所述电马达；扭矩调节器，当输入所述第一指令时，所述扭矩调节器将所述扭矩极限值设定到“0”，并且当输入所述第二指令时，所述扭矩调节器将所述扭矩极限值设定到最大值，使得电力重新供应到所述电马达；以及电马达逆变器，如果所述扭矩极限值设定到“0”，则所述电马达逆变器截断被供应到所述电马达的电力，并且如果所述扭矩极限值设定到最大值，则所述电马达逆变器将电力重新供应到所述电马达。

优选地，所述抗回弹控制器包括：速度值比较单元，如果所述输入速度指令值是“0”（如果操作者意图停止上回转结构的回转操作），则所述速度值比较单元将从电马达反馈回的速度值即电马达速度反馈值与预设的上阈值速度值和预设的下阈值速度值比较；以及指令输出单元，作为比较结果，如果所述电马达速度反馈值等于或小于所述上阈值速度值、并等于或大于所述下阈值速度值，则所述指令输出单元输出用于将所述扭矩极限值设定到“0”的第一指令，且如果所述电马达速度反馈值小于所述下阈值速度值（正好在所述电马达停止之前），所述指令输出单元输出用于将所述扭矩极限值设定到最大值的第二指令，使得电力重新供应到所述电马达。

优选地，所述扭矩调节器与设定速率极限（斜率）成比例地将所述扭矩极限值改变和设定到“0”或最大值，以及所述电马达逆变器与所述设定速率极限（斜率）成比例地截断或供应电力。

有益效果

根据本发明，即使在混合动力挖掘机或电动挖掘机的电马达回转控制系统中，也可实施现有液压挖掘机中所实施的抗回弹系统。

进一步地，可通过在控制器中实施的抗回弹控制算法，控制电马达逆变器，且通过这样，可以与现有液压系统中实施的抗回弹系统中的方式相同的方式，操作电马达。

附图说明

图1是根据本发明的混合动力挖掘机的电回转系统中的抗回弹控制装置的方块图；

图2是解释根据本发明的扭矩调节器的扭矩极限设定的概念图；

图3是按顺序图示根据本发明的混合动力挖掘机的电回转系统中的抗回弹控制装置的操作的流程图；

图4A是图示未应用根据本发明的抗回弹控制器的系统的状态的曲线图；以及

图4B是图示应用了根据本发明的抗回弹控制器的系统的状态的曲线图。

附图参考标号列表：

101：抗回弹控制器102：扭矩调节器

103：电马达逆变器104：电马达

具体实施方式

图1是根据本发明的混合动力挖掘机的电回转系统中的抗回弹控制装置的方块图。

如图1所示，抗回弹控制装置构造为包括：包括速度值比较器和指令输出单元的抗回弹控制器101；扭矩调节器102；电马达逆变器103；以及电马达104。

在此，当输入速度指令值是“0”时（当操作者意图停止上回转结构的回转操作时），如果从电马达反馈回的速度值即电马达速度反馈值等于或小于上阈值速度值、并且等于或大于下阈值速度值，则抗回弹控制器101输出用于将扭矩极限值设定到“0”的第一指令，如果电马达速度反馈值小于下阈值速度值（正好在电马达停止之前），则抗回弹控制器101输出用于将扭矩极限值设定到最大值的第二指令，使得电力重新供应到电马达。具体而言，抗回弹控制器101构造为包括：速度值比较单元（未示出），如果输入速度指令值是“0”（如果操作者意图停止上回转结构的回转操作），则速度值比较单元将从电马达反馈回的速度值即电马达速度反馈值与预设的上阈值速度值和预设的下阈值速度值比较；以及指令输出单元（未示出），作为比较结果，如果电马达速度反馈值等于或小于上阈值速度值、并且等于或大于下阈值速度值，则指令输出单元输出用于将扭矩极限值设定到“0”的第一指令，如果电马达速度反馈值小于下阈值速度值（正好在电马达停止之前），则指令输出单元输出用于将扭矩极限值设定到最大值的第二指令，使得电力重新供应到电马达。

当从抗回弹控制器101输入第一指令时，扭矩调节器102将扭矩极限值设定到“0”，当输入第二指令时，扭矩调节器102将扭矩极限值设定到最大值，以将电力重新供应到电马达104。此时，扭矩调节器102设定用于无冲击地平稳停止上回转结构的预定速率极限（斜率），并与设定速率极限（斜率）成比例地将扭矩极限值改变和设定到“0”或最大值。

如果扭矩极限值由扭矩调节器102设定到“0”，则电马达逆变器103截断被供应到电马达104的电力，如果扭矩极限值设定到最大值，则电马达逆变器103将电力重新供应到电马达104。如果预定速率极限（斜率）设定为保持无冲击地平稳停止上回转结构，则电马达逆变器103与设定速率极限（斜率）成比例地截断或供应电力。

最佳方式

图2是解释根据本发明的扭矩调节器的扭矩极限设定的概念图。如图2所示，根据本发明，扭矩极限值可为了抗回弹而改变。例如，如果电马达速度反馈值等于或小于上阈值速度值、并且等于或大于下阈值速度值，则扭矩极限值从最大值改变到“0”，如果电马达速度反馈值小于下阈值速度值（正好在电马达停止之前），则扭矩极限值改变到最大值，使得电力重新供应到电马达。

另外，如果扭矩极限值改变，则预定速率极限（斜率）被设定，使得上回转结构可无冲击地平稳停止，且扭矩极限值与设定速率极限（斜率）成比例地改变和设定到“0”或最大值。

下一步，将参照图3描述如图1和2所示的混合动力挖掘机的电回转系统中的抗回弹控制装置的操作。

图3是按顺序图示根据本发明的混合动力挖掘机的电回转系统中的抗回弹控制装置的操作的流程图。

如图3所示，根据本发明，如果输入速度指令值是“0”（如果操作者意图停止上回转结构的回转操作）（S301），则将电马达速度反馈值与预设的上阈值速度值和预设的下阈值速度值比较（S302）。

速度指令值是操作者对电马达系统期望的速度指令值，马达速度反馈值是从电马达反馈回的速度值，上阈值速度值和下阈值速度值是为了抗回弹控制而设定的参数值。

为了参考目的，根据本发明的抗回弹装置是在速度指令值变为“0”的情况下起动。

为了参考目的，如果作为比较结果，电马达速度反馈值等于或小于上阈值速度值、并且等于或大于下阈值速度值，则输出用于将扭矩极限值设定到“0”的第一指令。

也即，从速度指令值变为“0”的时刻起，电马达的速度下降，如果下降的速度等于上阈值速度值，则扭矩极限值变为“0”。因此，电马达不能从电马达逆变器接收用于驱动的电力。

通过这样，由于设备本身的摩擦扭矩，设备无回弹地自然停止。

另一方面，如果电马达速度反馈值小于下阈值速度值（正好在电马达停止前），则输出用于将扭矩极限值设定到最大值的第二指令，以将电力重新供应到电马达。

同时，可产生保持扭矩以保持当前位置。

下一步，如果输入第一指令，则扭矩极限值设定到“0”（S303），而如果输入第二指令，则扭矩极限值设定到最大值，使得电力可重新供应到电马达（S304）。

此时，预定速率极限（斜率）被设定，以用于无冲击地平稳停止上回转结构，扭矩极限值与设定速率极限（斜率）成比例地改变和设定到“0”或最大值。

最后，如果扭矩极限值设定到“0”，则供应到电马达的电力被截断，而如果扭矩极限值设定到最大值，则电力被重新供应到电马达。

此时，如果如上所述预定速率极限（斜率）被设定以用于无冲击的平稳步骤，则电力与设定速率极限（斜率）成比例地被截断或供应。

如上所述，在输入速度指令值是“0”的情况下（在操作者意图停止上回转结构的回转操作的情况下），如果从电马达反馈回的速度值即电马达速度反馈值等于或小于上阈值速度值、并等于或大于下阈值速度值，则扭矩极限值设定到“0”，如果电马达速度反馈值小于下阈值速度值（正好在电马达停止前），则扭矩极限值设定到最大值，使得电力可重新供应到电马达。因此，即使在混合动力挖掘机或电动挖掘机的电马达回转控制系统中，也可实施现有液压挖掘机中实施的抗回弹系统。

最后，参见图4A和4B，将描述根据本发明的抗回弹控制器的应用结果。

图4A是图示未应用根据本发明的抗回弹控制器的系统的状态的曲线图，以及图4B是图示应用了根据本发明的抗回弹控制器的系统的状态的曲线图。

如图4A所示，在未应用抗回弹控制器的系统中，当上回转结构停止时，产生振荡，而在应用了根据本发明的抗回弹控制器的系统中，可以看到这种振荡消失了。

产业应用性

从以上描述中清楚，本发明可用于混合动力挖掘机的电回转系统中的抗回弹控制装置中，更特别地，本发明可用于混合动力挖掘机的电回转系统中的抗回弹控制装置中，其可实现电马达系统中的抗回弹控制系统，并可实现与现有液压挖掘机的回转系统中使用的抗回弹系统的性能相同的性能，即使在诸如混合动力（或电动）挖掘机等使用电马达来执行回转操作的系统中也是如此。

Claims (5)

1.一种混合动力挖掘机的电回转系统中的抗回弹控制方法，包括：

如果输入速度指令值是“0”，即如果操作者意图停止上回转结构的回转操作，则将从电马达反馈回的速度值即电马达速度反馈值与预设的上阈值速度值和预设的下阈值速度值比较；

作为比较结果，如果所述电马达速度反馈值等于或小于与所述上阈值速度值、并等于或大于所述下阈值速度值，则将扭矩极限值设定到“0”，而如果所述电马达速度反馈值小于所述下阈值速度值，即正好在所述电马达停止之前，则将扭矩极限值设定到最大值，使得电力重新供应到所述电马达；以及

如果所述扭矩极限值设定到“0”，则截断被供应到所述电马达的电力，而如果所述扭矩极限值设定到最大值，则将电力重新供应到所述电马达。

2.如权利要求1所述的抗回弹控制方法，其中将所述扭矩极限值设定到“0”或最大值的步骤设定预定速率极限，并与设定的速率极限成比例地将所述扭矩极限值改变和设定到“0”或最大值；以及

根据设定的扭矩极限值截断或供应至所述电马达的电力的步骤与所述设定的速率极限值成比例地截断或供应电力。

3.一种混合动力挖掘机的电回转系统中的抗回弹控制装置，包括：

抗回弹控制器，在输入速度指令值是“0”的情况下，即在操作者意图停止上回转结构的回转操作的情况下，如果从电马达反馈回的速度值即电马达速度反馈值等于或小于上阈值速度值、并且等于或大于下阈值速度值，则所述抗回弹控制器输出用于将扭矩极限值设定到“0”的第一指令，并且，如果所述电马达速度反馈值小于所述下阈值速度值，即正好在电马达停止之前，则所述抗回弹控制器输出用于将所述扭矩极限值设定到最大值的第二指令，使得电力重新供应到所述电马达；

扭矩调节器，当输入所述第一指令时，所述扭矩调节器将所述扭矩极限值设定到“0”，并且当输入所述第二指令时，所述扭矩调节器将所述扭矩极限值设定到最大值，使得电力重新供应到所述电马达；以及

电马达逆变器，如果所述扭矩极限值设定到“0”，则所述电马达逆变器截断被供应到所述电马达的电力，并且如果所述扭矩极限值设定到最大值，则所述电马达逆变器将电力重新供应到所述电马达。

4.如权利要求3所述的抗回弹控制装置，其中所述抗回弹控制器包括：

速度值比较单元，如果所述输入速度指令值是“0”，即如果操作者意图停止上回转结构的回转操作，则所述速度值比较单元将从电马达反馈回的速度值即电马达速度反馈值与预设的上阈值速度值和预设的下阈值速度值比较；以及

指令输出单元，作为比较结果，如果所述电马达速度反馈值等于或小于所述上阈值速度值、并等于或大于所述下阈值速度值，则所述指令输出单元输出用于将所述扭矩极限值设定到“0”的第一指令，且如果所述电马达速度反馈值小于所述下阈值速度值，即正好在所述电马达停止之前，所述指令输出单元输出用于将所述扭矩极限值设定到最大值的第二指令，使得电力重新供应到所述电马达。

5.如权利要求3所述的抗回弹控制装置，其中所述扭矩调节器与设定速率极限成比例地将所述扭矩极限值改变和设定到“0”或最大值，以及

所述电马达逆变器与所述设定速率极限成比例地截断或供应电力。