CN105051292A - 建筑机械用油压泵控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑机械用油压泵控制装置。根据本发明的建筑机械用油压泵控制装置包括：油压泵控制装置(100)，其以体现对应于需求值的泵扭矩(Pump？Torque)的方式生成第1、2泵指令(Pcmd1，Pcmd2)来控制第1、2油压泵(P1、P2)；以及扭矩控制部(200)，其根据在上述油压泵控制装置(100)中反映发动机动态特性而生成的扭矩斜率图(220)(map)来分别生成校正了第1、2泵指令(Pcmd1，Pcmd2)的第1、2校正泵指令(Pcmd11、Pcmd22)，向上述第1、2油压泵(P1，P2)提供上述第1、2校正泵指令(Pcmd11，Pcmd22)。

Description

建筑机械用油压泵控制装置
技术领域
本发明涉及建筑机械用油压泵控制装置，更详细地为，涉及如下的建筑机械用油压泵控制装置，其能通过反映发动机的动态特性而控制油压泵。
背景技术
一般，建筑机械上搭载有油压系统而启动各种作业机器。油压系统从发动机接收动力而启动油压泵，其根据油压泵中吐出的液压油而驱动各种作业机器。
油压泵一般有可进行电子控制的电子油压泵。另外，油压泵可分类为压力控制型。
压力控制型电子油压泵对斜板的角度进行电子控制而最终控制所输出的泵扭矩的大小。另外，压力控制型电子油压泵以与检测出的液压油的压力值成正比的方式控制泵的压力。
作为现有技术，公知有通过本发明申请人申请并公开的专利文献1“建筑机械的油压泵控制装置及控制方法”。
专利文献1涉及油压泵的输出扭矩控制方法，其是以发动机转速(rpm)作为基准，并以与泵扭矩控制单元一致的时间常数(Timeconstant)映射(Mapping)发动机扭矩响应性能的技术。
为了找到专利文献1的控制中使用的时间常数，掌握根据发动机转速的动态特性是非常重要的，现有的油压系统中是以从待机负荷(zero或一定水平)达到最高负荷(Full负荷)的方式为基准而控制设定时间常数的。在时间常数控制方式中，若不是在最高负荷的情况时，随着油压泵的扭矩斜率变小，发动机转速不会变低，但作业速度会变慢而产生工作性降低的问题。
[现有技术文献]
[专利文献]
韩国公开专利公告第10-2011-0073082号(2011.06.29)
发明内容
技术课题
由此，本发明要实现的技术课题的目的是提供一种建筑机械用油压泵控制装置，其掌握发动机的动态特性，并为了反映发动机动态特性而向每个负荷范围提供斜率图来控制油压泵的输出扭矩。
课题解决手段
为了实现上述技术课题的本发明建筑机械用油压泵控制装置，包括：油压泵控制装置(100)，其以体现与需求值对应的泵扭矩(PumpTorque)的方式生成第1、2泵指令(Pcmd1，Pcmd2)来控制第1、2油压泵(P1、P2)；扭矩控制部(200)，其根据在上述油压泵控制装置(100)中反映发动机动态特性而生成的扭矩斜率图(220)(map)来分别生成校正了第1、2泵指令(Pcmd1，Pcmd2)的第1、2校正泵指令(Pcmd11、Pcmd22)，向上述第1、2油压泵(P1，P2)提供上述第1、2校正泵指令(Pcmd11，Pcmd22)。
另外，根据本发明的建筑机械用油压泵控制装置的上述扭矩斜率图(220)是通过如下方式生成的：将油压负荷在最小到最大的范围内设定3至5个区间，在各区间发生油压负荷时，在转速下降现象稳定化的时刻求出各个扭矩斜率。
另外，根据本发明的建筑机械用油压系统控制装置中，每个上述油压负荷的各区间的范围可设定为互不相同。
另外，根据本发明的建筑机械用油压系统控制装置中，就每个上述油压负荷的各区间的范围而言，设定为，负荷越大的区间相比于负荷小的区间，相对窄。
发明效果
如上所述构成的根据本发明的建筑机械用油压泵控制装置在搭载有压力控制型电子油压泵的油压系统上，因发动机老化或变化而无法正常输出的时，根据反映发动机的动态特性的每个负荷范围的扭矩斜率图(map)来控制油压泵，以此可改善根据泵变动的发动机转速减少量。
另外，根据本发明的建筑机械用油压泵控制装置可改善泵负荷改变程度，并进一步可提高工作机器的控制性能。
附图说明
图1是用于说明比较例1的油压泵控制的控制装置以及方法的图。
图2是根据比较例的油压泵控制装置的控制装置的发动机转速和泵扭矩对应的时间推移曲线图。
图3是根据比较例的油压泵控制装置的控制而体现的发动机转速对应的泵扭矩曲线图。
图4是用于说明本发明一实施例的建筑机械用油压泵控制装置的图。
图5是本发明一实施例的建筑机械用油压泵控制装置中以每个阶段上升负荷时，用于说明发动机转速的变化的图。
图6是用于说明本发明一实施例的建筑机械用油压泵控制装置中向每个负荷范围设定扭矩斜率的例子的图。
图7是根据本发明一实施例的建筑机械用油压泵装置而体现的发动机转速和泵扭矩对应的时间推移曲线图。
图8是根据本发明一实施例的建筑机械用油压泵装置而体现的发动机转速对应的泵扭矩曲线图。
标记说明
10：需求单元20：负荷模式选择单元
30：发动机转速设定部40：发动机控制装置(ECU)
100：油压泵控制装置
110：马力控制部120：流量控制部
130：扭矩分配控制部140：泵控制部
200：扭矩控制部210：扭矩计算部
220：扭矩斜率图(map)
P1，P2：第1、2油压泵
具体实施方式
参照附图以及详细后述的实施例，阐明本发明的优点和特征以及实现这些的方法。
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。以下说明的实施例是为了有助于理解本发明而例示的，应理解的是，本发明可对在此说明的实施例进行多种变形而实施。只是，在说明本发明时，当判断为相关的公知功能或构成要素的具体说明会不必要地混淆本发明主旨时，省略其详细说明以及具体图示。并且，为了有助于理解发明，附图并不是以实际尺寸图示，可能会夸张地图示一部分构成要素的大小。
另外，后述的用语是考虑到本发明中的功能而设定的用语，根据生产者的意图或惯例可能会变得不同，因此应根据本说明书整体内容为基础对其下定义。
说明书整体上，相同参照标号是指相同的构成要素。
首先，参照图1对油压泵控制进行说明。
图1的(a)是用于说明流量控制的图。根据P-Q线图进行流量控制。即，发动机输出的最大扭矩是已设定的，在发动机不会停止的稳定范围内运转油压泵。例如，以需要高压力时减少流量、压力低时吐出最大流量的方法进行控制。
图1的(b)是用于说明马力控制的图。马力控制是预先选择负荷模式来控制油压泵的。即，想要提高作业性能时，以输出最大扭矩的方式选择上位的负荷模式，要进行轻负荷作业时，以降低最大扭矩的方式选择下位的负荷模式。
上述的模式可表现为轻负荷模式、标准负荷模式、重负荷模式等。另外，还可表现为满动力模式、动力模式、标准模式、经济模式、怠速模式等。即，负荷模式可根据负荷的轻重或输出的扭矩的大小而表现为多种形式。
图1的(c)示出复合地使用流量控制和马力控制的油压泵控制。
即，在作业的形式为重负荷时，选择上位的动力模式(P模式)来进行作业，在作业的形式为轻负荷时，选择下位的标准模式(S模式)来进行作业。由此，从负荷模式转变到标准模式时，最大吐出流量以限制为减少的方式进行控制。
如图1的(c)所示，比较例是复合使用流量控制和马力控制而控制油压泵时，参照图2和图3来说明泵扭矩的发动机转速之间的相关关系的。
图2是与由比较例的油压泵控制装置的控制装置体现的发动机转速和泵扭矩对应的时间推移曲线图。图3是与根据比较例的油压泵控制装置的控制来体现的发动机转速对应的泵扭矩曲线图。
在图2中A，B是急速操作操纵杆而急求需求值(流量/油压)的情况。此时会显示出，发动机转速(rpm)会瞬间急速下降、实际泵扭矩不稳定地下降的形式。
如图3所示，发动机转速(rpm)在定额转速1800rpm～1900rpm前后为线性状，但也会发生与C部分一样的不稳定突出的部分。C部分对应于图2中的A、B部分。即，在比较例中急速操作操作杆的情况下，可确认为最终输出的泵扭矩不稳定，以此会有作业机器的控制性下降的问题。
以下对C部分进行进一步说明。
若急速操作操纵杆，则因操纵杆的杠杆，最大需求扭矩(MaxTorque)会变大、发动机转速(rpm)减少时油压泵的输出扭矩(T)会减少。
只要控制最大需求扭矩(MaxTorque)的变化量，实际扭矩变化量会在此急速部分中减少发动机转速(rpm)，这会导致性能降低，限制了可使用的能量。即，燃料会以一般的喷射量喷射，若发动机转速降低时，能用作为消耗的燃料的能量总和的损失也会增加而导致燃料效率变差。
另一方面，监视发动机转速(rpm)而以控制限度设置扭矩大小的情况下，通过后行措施来反馈(peedback)结果值，因此很难应对转速(rpm)的突然变化。并且，最终输出的油压泵的最终扭矩不稳定而会有作业机器的控制性变低的问题。
以下，参照图4至图8，对本发明一实施例的建筑机械用油压泵控制装置进行说明。
图4是用于说明本发明一实施例的建筑机械用油压泵的图。图5是本发明一实施例的建筑机械用油压泵控制装置中以每个阶段上升负荷时，用于说明发动机转速的变化的图。图6是用于说明本发明一实施例的建筑机械用油压泵控制装置中向每个负荷范围设定扭矩斜率的例子的图。图7是根据本发明一实施例的建筑机械用油压泵装置而体现的发动机转速和泵扭矩对应的时间推移曲线图。图8是根据本发明一实施例的建筑机械用油压泵装置而体现的发动机转速对应的泵扭矩曲线图。
油压泵控制装置(100)对应于所需要的流量/油压，可实现多个第1、2油压泵(P1、P2)中吐出的液压油的流量和液压油的油压。
油压泵的控制还包括马力控制部(110)和流量控制部(120)。
马力控制(110)接收从需求单元(10)、负荷模式选择单元(20)、发动机转速设定部(30)和发动机控制装置(40:ECU)提供的信息。
需求单元(10)可具有操纵杆、踏板等。例如，以最大位移操作操纵杆时，会发生对应于需求值(流量/压力)的需求信号，需求信号会提供到马力控制部(110)和流量控制部(120)。
负荷模式选择单元(20)可根据作业人要执行的作业的轻重来选择模式。例如，计量板上选择负荷模式，可选择超重负荷模式、重负荷模式、标准负荷模式、轻负荷模式、怠速模式等中的一种负荷模式。选择越上位的负荷模式，对从油压泵吐出的液压油会形成越高的压力，选择越下位的负荷模式，从油压泵吐出的液压油的流量会越大。
管理者可通过发动机转速设定部(30)而任意地选择发动机转速(rpm)。例如，通过调节RPM刻度盘来设定作业人所需的发动机转速。发动机转速(rpm)设定为越高，发动机可给油压泵提供越大的动力，但会有燃料消耗相对地增加、且建筑机械的耐久性会降低的顾虑，因此优选设定合适的发动机转速。在标准负荷的情况下，发动机转速可设定为1400rpm，根据作业人的倾向也可设定为更高或更低。
发动机控制装置(40)是用于控制发动机的装置，其向马力控制部(110)提供实际转速(rpm)。
马力控制部(110)是将收集到的信息加工后计算所需的扭矩的总和，扭矩总和可提供到扭矩分配控制部(130)。
另一方面，流量控制部(120)接收来自第1、2油压泵(P1，P2)的斜板角信息而掌握当前吐出多少程度的流量，需求单元(10)需要多少程度的流量，将两者进行加减后计算以后需要多少程度的扭矩。另外，油压泵会提供到第1油压泵(P1)和第2油压泵(P2)，每个油压泵分割扭矩比例后，分割的信息会提供到扭矩分配控制部(130)。
另外，流量控制部(120)会计算以后需要多少程度大小的压力，将必要的压力以压力指令(Pi)提供到泵控制部(140)。
扭矩分配控制部(130)将马力控制部(110)提供的扭矩总和，基于流量控制部(120)提供的扭矩大小比率，向上述泵控制部提供第1油压泵(P1)和第2油压泵(P2)各自要承担的扭矩大小的扭矩指令(Pd)。扭矩指令(Pd)包含控制第1、2油压泵(P1、P2)的各个控制信号。
泵控制部(140)从最大泵压力值(Pmax)、压力指令(Pi)值和被分配的扭矩指令(Pd)值中选择最小的值作为泵指令值而输出，泵指令值划分为控制第1油压泵(P1)的第1泵指令(Pcmd1)和控制第2油压泵(P2)的第2泵指令(Pcmd2)而输出。
在一般的情况下，上述第1、2泵指令(Pcmd1，Pcmd2)各自提供到第1、2油压泵(P1，P2)，第1、2油压泵(P1，P2)可实现根据第1、2泵指令(Pcmd1，Pcmd2)的液压油的吐出流量和吐出压力。
但是，因发动机老化或外部原因，发动机的动态特性也会改变，这种情况中，会显示出像前述比较例的图3的C部分的不稳定现象。
根据本发明的油压泵控制装置(100)将第1、2泵指令(Pcmd1，Pcmd2)附加到扭矩控制部(200)而能稳定地控制第1、2油压泵(P1，P2)。
扭矩控制部(200)包括：扭矩计算部(210)和扭矩斜率图(220)。
扭矩计算部(210)是根据以下数学式1来计算的。
[数学式1]
T＝P×Q×A
T：通过油压泵体现的泵扭矩(PumpTorque)的大小。
P：从油压泵吐出的液压油的压力。
Q：油压泵中按照每单位旋转而吐出的液压油的流量。
A：用于将力的单位换算成马力单位的常数。
扭矩斜率图(220)是确认根据油压负荷的发动机动态特性后生成的扭矩斜率。参照图5及图6，对扭矩斜率图进行说明。
如图5所示，将可体现的最大油压负荷作为100％时，将油压负荷范围阶段性地进行设定，将阶段性地设定的油压负荷提供到建筑机械(装置)，同时确认发动机转速的变化趋势。
当急速施加已设定的阶段性的油压负荷时，发动机转速(rpm)会临时地降低之后进行恢复，此时确认在哪一时刻恢复。
例如，当施加50％油压负荷时，如果发动机转速(rpm)的下降量比额定发动机转速高，进行下一阶段。
在下一阶段中，施加70％油压负荷时，如果发动机转速(rpm)的下降量(D1)比额定转速低，则改变扭矩斜率并寻找发动机转速(rpm)的下降点比额定发动机转速高的点。
在下一阶段中，施加100％油压负荷时，发动机转速(rpm)的下降量(D2)会显著地下降。此时，改变扭矩斜率并寻找使发动机转速(rpm)的下降点比额定发动机转速高的稳定的点。
如上所述，一边施加阶段性的提高的油压负荷，一边观察发动机转速(rpm)的变化趋势，下降点比额定发动机转速高或稳定时，可认为油压负荷和发动机转速之间的移动特性是一致的。
在上述实施例中，只是以50％、70％、100％的油压负荷作为例子，但如图6所示，也可以20％，40％，60％，80％，100％划分为5个区间来实施。
如图6所示，参照图6的(a)进行说明，施加初始的低负荷来寻找发动机转速稳定的时刻，将此时的斜率定义为第1扭矩斜率(R1)。
此后，如图6的(b)所示，施加20％负荷来寻找发动机转速稳定的时刻，将此时的斜率定义为第2扭矩斜率(R2)。
同样，如图6的(c,d,e)所示，阶段性地寻找第3～第5扭矩斜率(R3～R5)而进行定义。
如上所述，已定义的第1～第5扭矩斜率(R1～R5)是如图6的(f)所示，生成对每个负荷区间的扭矩斜率图(map)。
如上所述，如图4所示，求得的扭矩斜率图(220)提供给扭矩控制部(200)。
扭矩控制部200对扭矩计算部(210)计算出的扭矩值反映扭矩斜率值而最终生成并输出可控制第1、2油压泵(P1，P2)的第1、2校正泵指令(Pcmd11，Pcmd22)。
即，上述扭矩斜率图(220)是反映动态特性的值，最终生成的第1、2校正泵指令(Pcmd11，Pcmd22)是反映有发动机动态特性的泵控制指令值。
另外一方面，对油压负荷的区间越细划分，可更正确地找到发动机动态特性，但细分化的区间越多，寻找发动机动态特性时需要更多时间，因此优选3～5个区间。
上述的油压负荷的每个负荷的区间可以等间距地进行设定。例如，在设定成5个区间的情况下，按20％以等同范围设定负荷区间。
另外，如上所述，油压负荷的每个负荷区间可按等间距进行设定，但也按不等的间距进行设定。例如，油压负荷低的一侧，可将范围设定为更宽，油压负荷高的一侧，可将范围设定为相对更窄，由此以细分的方式进行设定。更具体为，在将油压负荷设定成5个区间时，第1负荷区间是以0～30％，第2负荷区间是以30％～55％，第3负荷区间是以55％～75％，第4负荷区间是以75％～90％，第5负荷区间是以90％～100％进行设定的。
对此进一步进行说明，油压负荷低时，发动机转速的下降(drop)现象不突出，但油压负荷大的情况下，发动机转速的下降量会显示为很大。因此，油压负荷越大的区间，越要细分化地进行设定而找到油压负荷和发动机转数之间的动态性的一致点。由此，可更正确地掌握发动机动态特性。即，对于每个负荷区间，越大的负荷区间要将负荷范围设定成更窄，相对越小的负荷区间要将负荷范围设定成更宽，以此可对负荷反应敏感的区间设定更大的加权值，由此可更正确的掌握发动机动态特性。
如上所述，通过反映有发动机动态特性的扭矩斜率图(220)来最终生成第1、2校正泵指令(Pcmd11，Pcmd22)，通过上述第1、2校正泵指令(Pcmd11，Pcmd22)来控制第1、2油压泵(P1，P2)。
图7及图8是通过上述第1、2校正泵指令(Pcmd11，Pcmd22)而体现的发动机转速(rpm)和实际泵扭矩之间的相关关系的曲线图。
如图7所示，实际泵扭矩是根据需求值随着时间的推移而变化的，对应地，发动机转速(rpm)会改变。根据第1、2校正泵指令(Pcmd11，Pcmd22)而控制第1、2油压泵(P1、P2)的情况下，额定发动机转速(rpm)以1800rpm为基准时，不会显示出发动机转速相比额定发动机转速(rpm)急速下降的下降现象，而是显示出良好的发动机转速。
另一方面，如图8所示，发动机转速(rpm)和泵扭矩(kgfm)是以成正比的方式进行控制的。即，通过控制发动机转速(rpm)，可将泵扭矩控制为所需的大小。
另外，如图3所示的发动机特性改变时的发动机转速(rpm)和泵扭矩(kgfm)的相关关系曲线图和图8进行比较时，如图8所示，可知道根据第1、2校正泵指令(Pcmd11，Pcmd22)控制第1、2油压泵(P1、P2)时，可非常稳定的对油压泵进行控制。
如上所述构成的根据本发明的建筑机械用油压泵控制装置在搭载有压力控制型电子油压泵的油压系统上，因发动机老化或变化而无法正常输出的时候，根据反映发动机的动态特性的每个负荷范围的扭矩斜率图(map)来控制油压泵，以此可改善根据泵变动的发动机转速减少量。
另外，根据本发明的建筑机械用油压泵控制装置可改善泵负荷改变程度，并进一步提高工作机器的控制性能。
另外一方面，考虑到发动机的动态特性而施加油压负荷，可防止燃料过度消耗，对提高燃料效率也有帮助。
虽然参照以上附图来说明了本发明实施例，但应理解的是，本发明所属的技术领域的技术人员在不改变本发明技术思想或必要技术特征时，也可以其他具体形式实施。
因此，应理解，以上记载的实施例在所有方面都是例示性而不是限定性的，本发明范围是根据如上权利要求范围来呈现的，其应解释为，从权利要求范围的含义以及范围，且其等价概念导出的所有变更或变形的形态均包含在本发明的范围内。
产业上的可利用性
本发明涉及建筑机械用油压泵控制装置可利用于通过反映发动机的动态特性而控制油压泵。

Claims (4)

1.一种建筑机械用油压泵控制装置，其包括：
油压泵控制装置(100)，其以体现与需求值对应的泵扭矩(PumpTorque)的方式生成第1泵指令(Pcmd1)和第2泵指令(Pcmd2)来控制第1油压泵(P1)和第2油压泵(P2)；以及
扭矩控制部(200)，其根据在上述油压泵控制装置(100)中反映发动机动态特性而生成的扭矩斜率图(map,220)来分别生成校正了上述第1泵指令(Pcmd1)和上述第2泵指令(Pcmd2)的第1校正泵指令(Pcmd11)和第2校正泵指令(Pcmd22)，向上述第1油压泵(P1)和上述第2油压泵(P2)提供上述第1校正泵指令(Pcmd11)和上述第2校正泵指令(Pcmd22)。
2.如权利要求1所述的建筑机械用油压泵控制装置，其特征在于，
上述扭矩斜率图(220)是通过如下方式生成的：
将油压负荷在最小到最大的范围内设定为3个至5个区间，当在各区间发生油压负荷时，在转速下降现象稳定化的时刻，求出各个扭矩斜率。
3.如权利要求2所述的建筑机械用油压泵控制装置，其特征在于，
每个上述油压负荷的各区间的范围设定为互不相同。
4.如权利要求2所述的建筑机械用油压泵控制装置，其特征在于，
就每个上述油压负荷的各区间的范围而言，设定为，负荷越大的区间相比于负荷小的区间相对窄。
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