CN104590018B - 起重机辅助爬坡控制方法、控制系统及辅助爬坡系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种起重机辅助爬坡控制方法、控制系统及辅助爬坡系统，起重机辅助爬坡控制方法包括：当接收到主动充能指令时，根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器(3)的当前压力值，使二次元件(2)对蓄能器(3)进行主动充能，以备爬坡时使用；当接收到能量释放指令时，根据油门踏板状态和档位状态，使蓄能器(3)对存储的液压能进行释放，以辅助发动机(1)进行驱动。本发明的方法及系统能够提升起重机的爬坡能力，从而使整车的动力性能更为优化。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种起重机辅助爬坡控制方法、控制系统及辅助爬坡系统。
背景技术
随着世界范围内工业技术的迅猛发展，日趋严重的环境污染以及能源短缺问题成为人们日益关注的焦点。液压混合动力技术被认为是解决能源危机和环境污染问题的有效方法之一，相对于油电混合动力技术，油液混合动力技术具有能量补给方便快捷、液压传动功率密度大、液压蓄能器快充快放能力强的优点，可以处理大功率高频变化的能量转换，在负载变化频繁的复杂工况更能发挥优势。液压混合动力具有能量循环效率高等优点的同时也存在不能长时间提供驱动转矩的缺点，因此其能量控制策略与电动混合动力截然不同。为了充分发挥液压混合动力系统在汽车起重机在起步和爬坡的过程中提供的辅助驱动能力，必须充分考虑液压混合动力系统的特点，设计能量控制策略，使得动力性能达到最佳。
由于汽车起重机整车质量较重，所以其行驶决定了选用较大功率发动机，但是由于上车作业对发动机最大功率和扭矩的需求要远小于下车，这样会出现“大马拉小车”的问题，往往会造成资源的浪费。所以起重机选取发动机时往往采用折中的方法，但这样会造成行驶的相关性能下降，尤其在爬坡工况下，整机后备功率不足，不能爬上更大坡度。所以需要有一种方式能够在起重机爬坡需要时，适当增加动力辅助爬坡，提升爬坡能力。
现有的液压混合动力车辆，大都通过制动能量回收系统回收制动能量用于随后的启动、加速或正常运行工况，没有针对爬坡工况下的控制方法进行研究。而且目前国内对液压混合动力车辆的研究较少，能量控制策略更是普遍采用基于发动机万有特性曲线的功率分配策略，简单地将整车的工作状态分为液压混合动力驱动、发动机驱动和混合驱动三种工况，没有将系统功能细分，并未涉及混合动力系统在爬坡工况的应用，从而提升系统的利用率及车辆的爬坡能力。
发明内容
本发明的目的是提出一种起重机辅助爬坡控制方法、控制系统及辅助爬坡系统，能够提升起重机的爬坡能力，从而使整车的动力性能更为优化。
为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种起重机辅助爬坡控制方法，包括：当接收到主动充能指令时，根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器3的当前压力值，使二次元件2对所述蓄能器3进行主动充能，以备爬坡时使用；
当接收到能量释放指令时，根据所述油门踏板状态和所述档位状态，使所述蓄能器3对存储的液压能进行释放，以辅助发动机1进行驱动。
进一步地，在接收到所述主动充能指令之前，还包括：
判断当前能量状态是否满足实际爬坡工况，如果不满足则发送主动充能指令，否则不发送主动充能指令。
进一步地，在接收到所述主动充能指令之前，还包括：
根据采集到的所述蓄能器3的当前压力值计算出当前能量状态下所能爬坡的角度值；
对所述角度值和/或所述蓄能器3的当前压力值进行显示。
进一步地，在接收到所述主动充能指令之前，还包括：
判断所述二次元件2的转速是否小于预设的最大允许转速值，如果是则开始主动充能，否则结束主动充能。
进一步地，所述根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器3的当前压力值，使二次元件2对所述蓄能器3进行主动充能的步骤包括：
根据所述油门踏板状态、所述档位状态和所述蓄能器3的当前压力值，计算出当前档位状态下所述二次元件2的主动充能排量需求值；
根据所述主动充能排量的需求值，换算出所述二次元件2实际所需的控制信号。
进一步地，所述根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器3的当前压力值，使二次元件2对所述蓄能器3进行主动充能的步骤还包括：
对所述蓄能器3的压力状态进行检测，如果检测到所述蓄能器3的当前压力值达到预设的最大允许压力值，则结束主动充能过程。
进一步地，计算出当前档位状态下所述二次元件2的主动充能排量需求值的步骤之前，还包括：
采集所述油门踏板状态、所述档位状态和所述蓄能器3的当前压力值所对应的信号。
进一步地，所述计算出当前档位状态下所述二次元件2的主动充能排量需求值的步骤包括：
判断所述档位状态及所述蓄能器3当前所处的充能阶段；
如果当前档位状态为前进档，且所述蓄能器3处于正常充能阶段，则根据所述油门踏板状态、所述档位状态和所述蓄能器3的当前压力值，计算出第一排量值，作为所述主动充能排量需求值；
如果所述档位状态为前进档，且所述蓄能器3处于缓冲充能阶段，则根据所述油门踏板状态、所述档位状态和所述蓄能器3的当前压力值，计算出第一排量值，并乘以压力缓冲系数，将计算结果作为所述主动充能排量需求值；
如果所述档位状态为空档，且所述蓄能器3处于正常充能阶段，则将所述蓄能器3的排量最大值作为所述主动充能排量需求值；
如果所述档位状态为空档，且所述蓄能器3处于缓冲充能阶段，则将所述蓄能器3的排量最大值乘以所述压力缓冲系数的计算结果作为所述主动充能排量需求值。
进一步地，所述压力缓冲系数根据所述蓄能器3的当前压力值、所述蓄能器3的最小压力值和所述蓄能器3的预设缓冲压力值计算得到。
进一步地，所述判断所述蓄能器3当前所处的充能阶段的操作具体为：
将所述蓄能器3的当前压力值与所述蓄能器3的预设缓冲压力值进行比较，如果所述蓄能器3的当前压力值低于所述预设缓冲压力值，则确定为所述正常充能阶段，否则确定为所述缓冲充能阶段。
进一步地，所述根据所述主动充能排量的需求值，换算出所述二次元件2实际所需的控制信号的步骤中：
所述二次元件2实际所需的控制信号为PWM信号，所述PWM信号通过所述主动充能排量的需求值换算得出。
为实现上述目的，本发明第二方面提供了一种起重机辅助爬坡控制系统，包括：指令接收模块61，用于接收主动充能指令和能量释放指令；
主动充能模块62，用于在所述指令接收模块61接收到主动充能指令时，根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器3的当前压力值，使二次元件2对所述蓄能器3进行主动充能，以备爬坡时使用；
能量释放模块63，用于在所述指令接收模块61接收到能量释放指令时，根据所述油门踏板状态和所述档位状态，使所述蓄能器3对存储的液压能进行释放，以辅助发动机1进行驱动。
进一步地，还包括爬坡能力判断模块64，用于判断当前能量状态是否满足实际爬坡工况，如果不满足则向所述指令接收模块61发送主动充能指令，否则不向所述指令接收模块61发送主动充能指令。
进一步地，还包括：
爬坡角度计算模块65，用于根据采集到的所述蓄能器3的当前压力值，计算出当前能量状态下所能爬坡的角度值；
信息显示模块66，用于对所述角度值和/或所述蓄能器3的当前压力值进行显示。
进一步地，还包括：
转速判断模块67，用于判断所述二次元件2的转速是否小于预设的最大允许转速值，如果是则开始主动充能，否则结束主动充能。
进一步地，所述主动充能模块62具体包括：
充能排量计算单元621，用于根据所述油门踏板状态、所述档位状态和所述蓄能器3的当前压力值，计算出当前档位状态下所述二次元件2的主动充能排量需求值；
控制信号换算单元622，用于根据所述主动充能排量的需求值，换算出所述二次元件2实际所需的控制信号。
进一步地，所述主动充能模块62还包括：
充能结束判断单元623，用于对所述蓄能器3的压力状态进行检测，如果检测到所述蓄能器3的当前压力值达到预设的最大允许压力值，则结束主动充能过程。
为实现上述目的，本发明第三方面提供了一种起重机辅助爬坡系统，包括：控制器6、发动机1、二次元件2、蓄能器3和传感系统，所述二次元件2与所述发动机1连接，能够在所述发动机1的驱动下进行工作，所述蓄能器3与所述二次元件2连接，能够实现液压能在所述蓄能器3与所述二次元件2之间相互转换，所述控制器6与所述二次元件2和所述传感系统连接，能够在接收到主动充能指令时，根据所述传感系统提供的油门踏板状态、档位状态和蓄能器3的当前压力值，使所述二次元件2对所述蓄能器3进行主动充能，以备爬坡时使用，以及在接收到能量释放指令时，根据所述油门踏板状态和所述档位状态，使所述蓄能器3对存储的液压能进行释放，以辅助所述发动机1进行驱动。
进一步地，还包括：指令面板和显示器7，所述指令面板与所述控制器6连接，能够将外部输入的指令动作转换成指令信号，并提供给所述控制器6，所述显示器7与所述控制器6连接，能够显示所述控制器6根据采集到的所述蓄能器3的当前压力值计算出的当前能量状态下所能爬坡的角度值和/或所述蓄能器3的当前压力值。
进一步地，所述指令面板上包括：主动充能模式开关和充能指令开关，所述主动充能模式开关能够为所述控制器6上电，所述充能指令开关能够接受外部输入的指令动作，从而决定是否开始主动充能过程。
进一步地，所述传感系统包括：转速传感器5和压力传感器4，所述转速传感器5安装在所述发动机1与所述二次元件2的连接轴上，能够检测所述二次元件2的转速，所述压力传感器4安装在所述蓄能器3上，能够检测所述蓄能器3的当前压力值。
基于上述技术方案，本发明实施例的起重机辅助爬坡控制方法，能够在车辆爬坡前，根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器的当前压力值，使二次元件对蓄能器进行主动充能，以备爬坡时使用。此种利用液压混合动力系统来进行主动充能的方法，在爬坡过程中释放能量辅助发动机进行驱动，可以提升整车爬坡性能，同时也能提高能量的利用率，优化能量控制策略，使得起重机的整体动力性能更为优化。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明起重机辅助爬坡控制方法的第一实施例的流程图；
图2为本发明起重机辅助爬坡控制方法的第二实施例的流程图；
图3为本发明起重机辅助爬坡控制方法的主动充能过程的一个实施例的流程图；
图4为本发明起重机辅助爬坡控制方法的计算主动充能排量需求值的一个实施例的流程图；
图5为本发明起重机辅助爬坡控制方法的一个具体实施例的流程图；
图6为本发明起重机辅助爬坡控制系统的一个实施例的结构示意图；
图7为本发明起重机辅助爬坡控制系统的第一实施例的结构示意图；
图8为本发明起重机辅助爬坡控制系统的第二实施例的结构示意图；
图9为本发明起重机辅助爬坡控制系统的第三实施例的结构示意图；
图10为本发明起重机辅助爬坡控制系统的一个具体实施例的结构示意图；
图11为本发明起重机辅助爬坡系统的一个实施例的结构示意图。
附图标记说明
1－发动机；2－二次元件；3－蓄能器；4－压力传感器；5－转速传感器；6－控制器；7－显示器；
61－指令接收模块；62－主动充能模块；63－能量释放模块；64－爬坡能力判断模块；65－爬坡角度计算模块；66－信息显示模块；67－转速判断模块；
621－充能排量计算单元；622－控制信号换算单元；623－充能结束判断单元。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
为了使得液压混合动力系统在爬坡工况下能辅助发动机进行驱动，并使起重机的总体动力能力更加优化，本发明基于主动充能模式的控制方法对起重机的爬坡工况进行了详细的研究，接下来将通过具体的实施例来进一步说明本发明的构思。
在本发明的一个实施例中，如图1、图2和11所示，本发明起重机辅助动力爬坡控制方法包括如下步骤：
步骤101、当接收到主动充能指令时，根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器3的当前压力值，使二次元件2对蓄能器3进行主动充能，以备爬坡时使用；
步骤102、当接收到能量释放指令时，根据油门踏板状态和档位状态，使蓄能器3对存储的液压能进行释放，以辅助发动机1进行驱动。
此实施例中，当车辆需要爬较大的坡度时，可以预先采用步骤101实现主动充能过程，这一步骤可以由起重机的电控系统来执行，电控系统根据行驶或者静止时的车辆状态与能量状态，由发动机1作为动力源，带动二次元件2旋转，将部分能量预先存储在蓄能器3中以备爬坡时候使用。二次元件2是指可以将液压能和机械能相互转换的元件，比如液压泵/马达和液压变压器，本文中主要指液压泵/马达。
其中，车辆状态与能量状态主要对应三个参数：油门踏板状态、档位状态和蓄能器3的当前压力值，在车辆静止或者前进的状态下均可以进行主动充能，充能的快慢由发动机1的转速决定，驾驶员可以通过控制油门踏板的百分比以及改变档位来控制主动充能的快慢。蓄能器3的当前压力值这一参数所起的作用在于，可以使得电控系统在不同压力阶段控制二次元件2以不同的速度进行充能。
当主动充能结束后，如果需要爬坡，可以根据爬坡情况发出能量释放指令，然后执行步骤102的能量释放过程，能量会根据油门踏板状态和档位状态，使蓄能器3对存储的液压能进行释放，以辅助发动机1进行驱动。
此种利用液压混合动力系统来进行主动充能的方法，在爬坡过程中释放能量辅助发动机进行驱动，可以提升整车爬坡性能，同时也能提高能量的利用率，优化能量控制策略，使得起重机的整体动力性能更为优化。
在上一实施例中提到的主动充能指令和能量释放指令，可以通过上面提到的起重机电控系统来实现，在一种模式中，电控系统中设置指令单元，该指令单元可以通过系统内的其它控制单元进行触发，即内部触发；在另一种模式中，也可以由驾驶员通过开关给出触发指令；在其它模式中，还可以由起重机前方设置的传感系统进行识别，或者在路况数据库中实时匹配，如果检测到前方出现路面出现坡道，则主动触发指令单元，或者将检测到的信息提供给驾驶员。
图1为本发明起重机辅助爬坡控制方法的第一实施例的流程图，在步骤101中接收到主动充能指令之前，还包括：
步骤100a、判断当前能量状态是否满足实际爬坡工况，如果不满足则发送主动充能指令，否则不发送主动充能指令。
在这一实施例中，电控系统中不仅可以计算当前的能量状态，还可以判断当前能量状态是否满足实际爬坡工况，从而自动进行是否发送主动充能指令的决策，如果不满足则发送主动充能指令，否则不发送主动充能指令。这里所说的当前能量状态主要与蓄能器3的当前压力值有关，根据这个参数经过一系列计算和比较就能确定是否开启主动充能模式。
图2为本发明起重机辅助爬坡控制方法的第二实施例的流程图，在步骤101中接收到主动充能指令之前，还包括：
步骤100b、根据采集到的蓄能器3的当前压力值，计算出当前能量状态下所能爬坡的角度值；
步骤100c、对角度值和/或蓄能器3的当前压力值进行显示。
在本实施例中，例如电控系统中可以设置采集模块和能量计算模块，按照步骤100b，采集模块采集到蓄能器3的当前压力值，能量计算模块可以计算出当前能量状态下所能爬坡的角度值，然后再按照步骤100c对角度值和/或蓄能器3的当前压力值进行显示。电控系统中还可以设置控制面板，控制面板上设有开关用于接收外部输入的指令动作，并将该指令动作转换成指令信号，接着再按照步骤101和步骤102执行主动充能和能量释放操作。
具体地，当前能量状态下所能爬坡的角度值可以通过如下公式进行计算：
式中：
V－最大允许排量；
P－蓄能器的当前压力值；
T－发动机最大输出扭矩；
i－发动机到轮胎的传动比系数；
R－轮胎半径；
μ－轮胎滚动摩擦系数；
G－车辆重量；
α－爬坡的角度值。
进一步地，如图5所示的一个具体实施例的流程图，在接收到主动充能指令之前，还包括：
步骤100d、判断二次元件2的转速是否小于预设的最大允许转速值，如果是则开始主动充能，否则结束主动充能。这一操作的目的在于避免速度突然增加太多而使充能速度过快，导致对对整车带来较大的冲击，如果超过预设的最大允许转速值，则切断充能系统进行保护。
在上述各个实施例中，如图3所示，根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器3的当前压力值，使二次元件2对蓄能器3进行主动充能的步骤具体包括：
步骤202、根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器3的当前压力值，计算出当前档位状态下二次元件2的主动充能排量需求值；
步骤203、根据主动充能排量的需求值，换算出二次元件2实际所需的控制信号。
在这个实施例中，当进入主动充能模式后，根据步骤202中所提到的油门踏板信号和档位来控制二次元件2的主动充能排量需求值，进而决定充能的快慢。为了更好地理解二次元件2的主动充能排量需求值需要根据实际充能状态调整的原因，下面将详细说明油门踏板状态、档位状态和蓄能器3的当前压力值对主动充能排量需求值的影响。
对于档位状态，每一个档位对应一个发动机1的转速区间，在不同的档位下，二次元件2对应的输出排量的最大值也不相同，随着档位的增加，最大允许排量将会逐渐减小，在实际计算中，可以通过多次实验数据摸索到排量衰减系数，这样就可以在不同档位时，通过将最低档的最大允许排量乘以当前档位对应的排量衰减系数，即可得到当前档位的最大允许排量，对二次元件2进行充能时不能超过计算得到的最大允许排量，这样做的目的在于避免车辆行驶时系统的工作对动力造成太大影响。
对于油门踏板状态，在固定的档位状态下，二次元件2的主动充能排量需求值与油门踏板控制百分比基本成线性关系，驾驶员对油门踏板控制的百分比越大，则二次元件2的主动充能排量需求值越大。
对于蓄能器3的当前压力值，在主动充能过程中会实时监测这一参数，在工程实际中可以将整个充能过程划分为两个阶段：正常充能阶段和缓冲充能阶段，当处于正常充能阶段时，驾驶员可以通过控制油门踏板信号和档位来控制二次元件2的主动充能排量需求值，进而决定充能的快慢；当处于缓冲充能阶段时，需要放慢充能速度。设置缓冲阶段的主要目的是为了避免高压时充能过快超过蓄能器的设定压力，同时也能避免高压充能的突然断开会对系统造成较大的动力冲击。
根据步骤203中得到的主动充能排量的需求值，再按照步骤204换算出二次元件2实际所需的控制信号，二次元件2实际所需的控制信号随着主动充能排量的需求值的调整而不断变化，使得二次元件2的控制更为灵活，能够按照爬坡需求对蓄能器3进行充能。
为了在充能完成时及时切断主动充能，从而保证系统的充能安全，在本发明的另一种实施方式中，如图3所示，根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器3的当前压力值，使二次元件2对蓄能器3进行主动充能的步骤101还包括：
步骤204、对蓄能器3的压力状态进行检测，如果检测到蓄能器3的当前压力值达到预设的最大允许压力值，则结束主动充能过程。
通过采用步骤204对蓄能器3的压力状态进行监测，一旦蓄能器3的当前压力值达到预设的最大允许压力值，则电控系统可以自动切断主动充能过程，或者还可以将压力达到上限的状态信号呈现在显示器7上，然后由驾驶员人为切断主动充能过程。
更进一步地，见图3，在计算出当前档位状态下二次元件2的主动充能排量需求值的步骤202之前，还包括：
步骤201、采集油门踏板状态、档位状态和蓄能器3的当前压力值所对应的信号。
在系统中，为了获得这些状态参数，可以在相应部位设置传感器，然后通过电控系统中设置的采集模块采集这些传感器的信号。
在图3所示的实施例中，给出一种计算主动充能排量需求值的方法，如图4所示的流程图，其中图3中计算出当前档位状态下二次元件2的主动充能排量需求值的步骤202包括：
判断档位状态及蓄能器3当前所处的充能阶段，这一步骤具体包括以下操作：步骤301、判断是否为前进档；步骤302、判断是否为空档；步骤303、判断蓄能器3的当前压力是否小于预设缓冲压力值。当然，这些三个步骤的顺序也可以随意调整，车辆位于后退档时不进行主动充能。
下面对不同档位及不同压力阶段下所对应的四种计算状态进行说明：
如果当前档位状态为前进档，且蓄能器3处于正常充能阶段，则根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器3的当前压力值，计算出第一排量值，作为主动充能排量需求值；
如果档位状态为前进档，且蓄能器3处于缓冲充能阶段，则根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器3的当前压力值，计算出第一排量值，并乘以压力缓冲系数，将计算结果作为主动充能排量需求值；
如果档位状态为空档，且蓄能器3处于正常充能阶段，则将蓄能器3的排量最大值作为主动充能排量需求值；
如果档位状态为空档，且蓄能器3处于缓冲充能阶段，则将蓄能器3的排量最大值乘以压力缓冲系数的计算结果作为主动充能排量需求值。
本发明的主动充能控制方法，考虑了不同档位下需求排量的不同计算方式，其优势在于能减小驾驶员在换档过程中由于档位变化导致二次元件需求排量变化对系统带来的充能冲击。
在图4所示实施例的计算方式中，压力缓冲系数可以根据蓄能器3的当前压力值、蓄能器3的最小压力值和蓄能器3的预设缓冲压力值计算得到。这里给出一种具体的计算公式：
k＝(P2–P1)/(P–P1)
式中：k—压力缓冲系数；
P—蓄能器的当前压力值；
P1—蓄能器的最小压力值；
P2—蓄能器的预设缓冲压力值。
另外，判断蓄能器3当前所处的充能阶段的步骤303具体为：将蓄能器3的当前压力值与蓄能器3的预设缓冲压力值进行比较，如果蓄能器3的当前压力值低于预设缓冲压力值，则确定为正常充能阶段，否则确定为缓冲充能阶段。
这一充能控制方法在主动充能过程中加入了压力缓冲阶段的判断，当蓄能器3的压力达到预设缓冲压力进入缓冲阶段时，二次元件2的需求排量会随着蓄能器3的压力升高而不断减小，这样就能够避免在充能过程中产生的压力冲击，使得充能过程更柔和，有利于提高驾驶的舒适性和整个系统的安全性。
在上述的实施例中，换算出二次元件2实际所需的控制信号的步骤203中：二次元件2实际所需的控制信号为PWM信号，PWM信号通过主动充能排量的需求值换算得出。当然二次元件2实际所需的控制信号也可以是其它类型的信号。
为了更好地理解本发明的整体过程，下面将基于一个具体的实施例对起重机辅助爬坡控制方法进行说明，如图5所示的流程图，首先打开主动充能模式开关，再判断当前能量状态是否满足爬坡工况，从而决定是否发送充能指令，如果决定主动充能，则进一步判断二次元件2的转速是否低于预设的最大转速值，如果低于预设的最大转速值，则开始主动充能，否则切断系统进行保护。当接收到主动充能指令开始充能后，就对档位状态及蓄能器3的当前压力状态进行判断，根据不同的状态按照四种不同的方法对主动充能排量需求值进行计算，然后将计算得到的主动充能排量需求值换算成二次元件2所需的实际控制信号，从而控制二次元件2对蓄能器3进行充能，直到蓄能器3的当前压力达到预设的最大允许压力值，就结束整个充能过程。
另外，本发明还提供了一种起重机辅助爬坡控制系统，下面将通过具体的实施例进行详细说明。在本发明的一个实施例中，如图6所示的结构示意图，起重机辅助爬坡控制系统包括：指令接收模块61，用于接收主动充能指令和能量释放指令；主动充能模块62，用于在指令接收模块61接收到主动充能指令时，根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器3的当前压力值，使二次元件2对蓄能器3进行主动充能，以备爬坡时使用；能量释放模块63，用于在指令接收模块61接收到能量释放指令时，根据油门踏板状态和档位状态，使蓄能器3对存储的液压能进行释放，以辅助发动机1进行驱动。
本发明实施例的起重机辅助爬坡控制系统，主动充能模块62能够在车辆爬坡前，根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器的当前压力值，使二次元件对蓄能器进行主动充能，以备爬坡时使用。此种利用液压混合动力系统来进行主动充能的方法，在爬坡过程中释放能量辅助发动机进行驱动，可以提升整车爬坡性能，同时也能提高能量的利用率，优化能量控制策略，使得起重机的整体动力性能更为优化。
为了对是否开启主动充能模式提供依据，下面两个实施例增加了对起重机当前能量状态进行判断的模块，当然具体的判断和决策模式也不仅仅限于以下两种方式。
图7为本发明起重机辅助爬坡控制系统的第一实施例的结构示意图，与图1所示的控制方法流程图相对应，控制系统还包括爬坡能力判断模块64，用于判断当前能量状态是否满足实际爬坡工况，如果不满足则向指令接收模块61发送主动充能指令，否则不向指令接收模块61发送主动充能指令。在这一实施例中，控制系统中的爬坡能力判断模块64不仅可以计算当前的能量状态，还可以判断当前能量状态是否满足实际爬坡工况，从而自动进行是否发送主动充能指令的决策，如果不满足则发送主动充能指令，否则不发送主动充能指令。
图8为本发明起重机辅助爬坡控制系统的第二实施例的结构示意图，与图2所示的控制方法流程图相对应，控制系统还包括：爬坡角度计算模块65，用于根据采集到的蓄能器3的当前压力值，计算出当前能量状态下所能爬坡的角度值；信息显示模块66，用于对角度值和/或蓄能器3的当前压力值进行显示。
在本实施例中，可以通过控制系统中设置的采集模块采集到蓄能器3的当前压力值，接着爬坡角度计算模块65根据蓄能器3的当前压力值计算出当前能量状态下所能爬坡的角度值，然后再通过信息显示模块66对角度值和/或蓄能器3的当前压力值进行显示，这部分内容在起重机辅助爬坡控制方法部分已经作了详细举例，这里将不再赘述。
而且，控制系统中还可以设置控制面板，控制面板上设有开关用于接收外部输入的指令动作，并将该指令动作转换成指令信号，接着再由主动充能模块62和能量释放模块63分别执行主动充能和能量释放操作。
图9为本发明起重机辅助爬坡控制系统的第三实施例的结构示意图，控制系统还包括转速判断模块67，用于判断二次元件2的转速是否小于预设的最大允许转速值，如果是则开始主动充能，否则结束主动充能。
在一个具体的实施例中，如图10所示，主动充能模块62包括：充能排量计算单元621，用于根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器3的当前压力值，计算出当前档位状态下二次元件2的主动充能排量需求值；控制信号换算单元622，用于根据主动充能排量的需求值，换算出二次元件2实际所需的控制信号。
进一步地，主动充能模块62还可以包括：充能结束判断单元623，用于对蓄能器3的压力状态进行检测，如果检测到蓄能器3的当前压力值达到预设的最大允许压力值，则结束主动充能过程。通过采用充能结束判断单元623对蓄能器3的压力状态进行监测，一旦蓄能器3的当前压力值达到预设的最大允许压力值，则电控系统可以自动切断主动充能过程，或者还可以将压力达到上限的状态信号呈现在显示器7上，然后由驾驶员人为切断主动充能过程。
根据主动充能过程中所要实现的具体功能，工程人员可以在控制系统中适当增加相应的功能单元，这些功能单元的设置可以参考前述起重机辅助爬坡方法中介绍的各种计算及判断方法，但是不局限于实现这些功能。
最后，本发明还提供了一种起重机辅助爬坡系统，通过下面的描述，可以更好地了解起重机辅助爬坡系统中各部件的连接关系和工作原理。如图11所示，本发明的起重机辅助爬坡系统，包括：控制器6、发动机1、二次元件2、蓄能器3和传感系统，二次元件2与发动机1连接，能够在发动机1的驱动下进行工作，蓄能器3与二次元件2连接，能够实现液压能在蓄能器3与二次元件2之间相互转换，控制器6与二次元件2和传感系统连接，能够在接收到主动充能指令时，根据传感系统提供的油门踏板状态、档位状态和蓄能器3的当前压力值，使二次元件2对蓄能器3进行主动充能，以备爬坡时使用，以及在接收到能量释放指令时，根据油门踏板状态和档位状态，使蓄能器3对存储的液压能进行释放，以辅助发动机1进行驱动。
对应于图2所示的起重机辅助爬坡控制方法，起重机辅助爬坡系统还包括：指令面板和显示器7，指令面板与控制器6连接，能够将外部输入的指令动作转换成指令信号，并提供给控制器6，显示器7与控制器6连接，能够显示控制器6根据采集到的蓄能器3的当前压力值计算出的当前能量状态下所能爬坡的角度值和/或蓄能器3的当前压力值。
优选地，指令面板上包括：主动充能模式开关和充能指令开关，主动充能模式开关能够为控制器6上电，控制器6上电后才能开始一系列的充能条件判断和主动充能过程；充能指令开关能够接受外部输入的指令动作，从而决定是否开始主动充能过程。
在这些实施例中，传感系统包括：转速传感器5和压力传感器4，转速传感器5安装在发动机1与二次元件2的连接轴上，能够检测二次元件2的转速，压力传感器4安装在蓄能器3上，能够检测蓄能器3的当前压力值。当然，如果需要检测其它的状态参数，还可以设置其它类型的传感器。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (18)
1.一种起重机辅助爬坡控制方法，其特征在于，包括：
当接收到主动充能指令时，根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器(3)的当前压力值，使二次元件(2)对所述蓄能器(3)进行主动充能，以备爬坡时使用；以及当接收到能量释放指令时，根据所述油门踏板状态和所述档位状态，使所述蓄能器(3)对存储的液压能进行释放，以辅助发动机(1)进行驱动；
其中，所述根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器(3)的当前压力值，使二次元件(2)对所述蓄能器(3)进行主动充能的步骤具体包括：根据所述油门踏板状态、所述档位状态和所述蓄能器(3)的当前压力值，计算出当前档位状态下所述二次元件(2)的主动充能排量需求值；以及根据所述主动充能排量的需求值，换算出所述二次元件(2)实际所需的控制信号；
其中，所述计算出当前档位状态下所述二次元件(2)的主动充能排量需求值的步骤包括：
判断所述档位状态及所述蓄能器(3)当前所处的充能阶段；
如果当前档位状态为前进档，且所述蓄能器(3)处于正常充能阶段，则根据所述油门踏板状态、所述档位状态和所述蓄能器(3)的当前压力值，计算出第一排量值，作为所述主动充能排量需求值；
如果所述档位状态为前进档，且所述蓄能器(3)处于缓冲充能阶段，则根据所述油门踏板状态、所述档位状态和所述蓄能器(3)的当前压力值，计算出第一排量值，并乘以压力缓冲系数，将计算结果作为所述主动充能排量需求值；
如果所述档位状态为空档，且所述蓄能器(3)处于正常充能阶段，则将所述蓄能器(3)的排量最大值作为所述主动充能排量需求值；
如果所述档位状态为空档，且所述蓄能器(3)处于缓冲充能阶段，则将所述蓄能器(3)的排量最大值乘以所述压力缓冲系数的计算结果作为所述主动充能排量需求值。
2.根据权利要求1所述的起重机辅助爬坡控制方法，其特征在于，在接收到所述主动充能指令之前，还包括：
判断当前能量状态是否满足实际爬坡工况，如果不满足则发送主动充能指令，否则不发送主动充能指令。
3.根据权利要求1所述的起重机辅助爬坡控制方法，其特征在于，在接收到所述主动充能指令之前，还包括：
根据采集到的所述蓄能器(3)的当前压力值，计算出当前能量状态下所能爬坡的角度值；
对所述角度值和/或所述蓄能器(3)的当前压力值进行显示。
4.根据权利要求1所述的起重机辅助爬坡控制方法，其特征在于，在接收到所述主动充能指令之前，还包括：
判断所述二次元件(2)的转速是否小于预设的最大允许转速值，如果是则开始主动充能，否则结束主动充能。
5.根据权利要求1所述的起重机辅助爬坡控制方法，其特征在于，所述根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器(3)的当前压力值，使二次元件(2)对所述蓄能器(3)进行主动充能的步骤还包括：
对所述蓄能器(3)的压力状态进行检测，如果检测到所述蓄能器(3)的当前压力值达到预设的最大允许压力值，则结束主动充能过程。
6.根据权利要求1所述的起重机辅助爬坡控制方法，其特征在于，计算出当前档位状态下所述二次元件(2)的主动充能排量需求值的步骤之前，还包括：
采集所述油门踏板状态、所述档位状态和所述蓄能器(3)的当前压力值所对应的信号。
7.根据权利要求1所述的起重机辅助爬坡控制方法，其特征在于，所述压力缓冲系数根据所述蓄能器(3)的当前压力值、所述蓄能器(3)的最小压力值和所述蓄能器(3)的预设缓冲压力值计算得到。
8.根据权利要求1所述的起重机辅助爬坡控制方法，其特征在于，所述判断所述蓄能器(3)当前所处的充能阶段的操作具体为：
将所述蓄能器(3)的当前压力值与所述蓄能器(3)的预设缓冲压力值进行比较，如果所述蓄能器(3)的当前压力值低于所述预设缓冲压力值，则确定为所述正常充能阶段，否则确定为所述缓冲充能阶段。
9.根据权利要求1所述的起重机辅助爬坡控制方法，其特征在于，所述根据所述主动充能排量的需求值，换算出所述二次元件(2)实际所需的控制信号的步骤中：
所述二次元件(2)实际所需的控制信号为PWM信号，所述PWM信号通过所述主动充能排量的需求值换算得出。
10.一种起重机辅助爬坡控制系统，其特征在于，包括：
指令接收模块(61)，用于接收主动充能指令和能量释放指令；
主动充能模块(62)，用于在所述指令接收模块(61)接收到主动充能指令时，根据油门踏板状态、档位状态和蓄能器(3)的当前压力值，使二次元件(2)对所述蓄能器(3)进行主动充能，以备爬坡时使用；
能量释放模块(63)，用于在所述指令接收模块(61)接收到能量释放指令时，根据所述油门踏板状态和所述档位状态，使所述蓄能器(3)对存储的液压能进行释放，以辅助发动机(1)进行驱动；
其中，所述主动充能模块(62)具体包括：
充能排量计算单元(621)，用于根据所述油门踏板状态、所述档位状态和所述蓄能器(3)的当前压力值，计算出当前档位状态下所述二次元件(2)的主动充能排量需求值；
控制信号换算单元(622)，用于根据所述主动充能排量的需求值，换算出所述二次元件(2)实际所需的控制信号；
所述充能排量计算单元(621)计算出当前档位状态下所述二次元件(2)的主动充能排量需求值的步骤包括：
判断所述档位状态及所述蓄能器(3)当前所处的充能阶段；
如果当前档位状态为前进档，且所述蓄能器(3)处于正常充能阶段，则根据所述油门踏板状态、所述档位状态和所述蓄能器(3)的当前压力值，计算出第一排量值，作为所述主动充能排量需求值；
如果所述档位状态为前进档，且所述蓄能器(3)处于缓冲充能阶段，则根据所述油门踏板状态、所述档位状态和所述蓄能器(3)的当前压力值，计算出第一排量值，并乘以压力缓冲系数，将计算结果作为所述主动充能排量需求值；
如果所述档位状态为空档，且所述蓄能器(3)处于正常充能阶段，则将所述蓄能器(3)的排量最大值作为所述主动充能排量需求值；
如果所述档位状态为空档，且所述蓄能器(3)处于缓冲充能阶段，则将所述蓄能器(3)的排量最大值乘以所述压力缓冲系数的计算结果作为所述主动充能排量需求值。
11.根据权利要求10所述的起重机辅助爬坡控制系统，其特征在于，还包括爬坡能力判断模块(64)，用于判断当前能量状态是否满足实际爬坡工况，如果不满足则向所述指令接收模块(61)发送主动充能指令，否则不向所述指令接收模块(61)发送主动充能指令。
12.根据权利要求10所述的起重机辅助爬坡控制系统，其特征在于，还包括：
爬坡角度计算模块(65)，用于根据采集到的所述蓄能器(3)的当前压力值，计算出当前能量状态下所能爬坡的角度值；
信息显示模块(66)，用于对所述角度值和/或所述蓄能器(3)的当前压力值进行显示。
13.根据权利要求10所述的起重机辅助爬坡控制系统，其特征在于，还包括：
转速判断模块(67)，用于判断所述二次元件(2)的转速是否小于预设的最大允许转速值，如果是则开始主动充能，否则结束主动充能。
14.根据权利要求10所述的起重机辅助爬坡控制系统，其特征在于，所述主动充能模块(62)还包括：
充能结束判断单元(623)，用于对所述蓄能器(3)的压力状态进行检测，如果检测到所述蓄能器(3)的当前压力值达到预设的最大允许压力值，则结束主动充能过程。
15.一种起重机辅助爬坡系统，其特征在于，包括：控制器(6)、发动机(1)、二次元件(2)、蓄能器(3)和传感系统，所述二次元件(2)与所述发动机(1)连接，能够在所述发动机(1)的驱动下进行工作，所述蓄能器(3)与所述二次元件(2)连接，能够实现液压能在所述蓄能器(3)与所述二次元件(2)之间相互转换，所述控制器(6)与所述二次元件(2)和所述传感系统连接，能够在接收到主动充能指令时，根据所述传感系统提供的油门踏板状态、档位状态和蓄能器(3)的当前压力值，使所述二次元件(2)对所述蓄能器(3)进行主动充能，以备爬坡时使用，以及在接收到能量释放指令时，根据所述油门踏板状态和所述档位状态，使所述蓄能器(3)对存储的液压能进行释放，以辅助所述发动机(1)进行驱动；
其中，所述控制器(6)在接收到主动充能指令时，根据所述传感系统提供的油门踏板状态、档位状态和蓄能器(3)的当前压力值，使所述二次元件(2)对所述蓄能器(3)进行主动充能的操作具体包括：
所述控制器(6)根据所述传感系统提供的油门踏板状态、所述档位状态和所述蓄能器(3)的当前压力值，计算出当前档位状态下所述二次元件(2)的主动充能排量需求值；
所述控制器(6)根据所述主动充能排量的需求值，换算出所述二次元件(2)实际所需的控制信号；
所述控制器(6)计算出当前档位状态下所述二次元件(2)的主动充能排量需求值的步骤包括：
判断所述档位状态及所述蓄能器(3)当前所处的充能阶段；
如果当前档位状态为前进档，且所述蓄能器(3)处于正常充能阶段，则根据所述油门踏板状态、所述档位状态和所述蓄能器(3)的当前压力值，计算出第一排量值，作为所述主动充能排量需求值；
如果所述档位状态为前进档，且所述蓄能器(3)处于缓冲充能阶段，则根据所述油门踏板状态、所述档位状态和所述蓄能器(3)的当前压力值，计算出第一排量值，并乘以压力缓冲系数，将计算结果作为所述主动充能排量需求值；
如果所述档位状态为空档，且所述蓄能器(3)处于正常充能阶段，则将所述蓄能器(3)的排量最大值作为所述主动充能排量需求值；
如果所述档位状态为空档，且所述蓄能器(3)处于缓冲充能阶段，则将所述蓄能器(3)的排量最大值乘以所述压力缓冲系数的计算结果作为所述主动充能排量需求值。
16.根据权利要求15所述的起重机辅助爬坡系统，其特征在于，还包括：指令面板和显示器(7)，所述指令面板与所述控制器(6)连接，能够将外部输入的指令动作转换成指令信号，并提供给所述控制器(6)，所述显示器(7)与所述控制器(6)连接，能够显示所述控制器(6)根据采集到的所述蓄能器(3)的当前压力值计算出的当前能量状态下所能爬坡的角度值和/或所述蓄能器(3)的当前压力值。
17.根据权利要求16所述的起重机辅助爬坡系统，其特征在于，所述指令面板上包括：主动充能模式开关和充能指令开关，所述主动充能模式开关能够为所述控制器(6)上电，所述充能指令开关能够接受外部输入的指令动作，从而决定是否开始主动充能过程。
18.根据权利要求17所述的起重机辅助爬坡系统，其特征在于，所述传感系统包括：转速传感器(5)和压力传感器(4)，所述转速传感器(5)安装在所述发动机(1)与所述二次元件(2)的连接轴上，能够检测所述二次元件(2)的转速，所述压力传感器(4)安装在所述蓄能器(3)上，能够检测所述蓄能器(3)的当前压力值。
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