CN105164345B - 建筑机械油压系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑机械油压系统的控制方法。本发明的建筑机械油压系统的控制方法包括：可变额定发动机转速，其在大于标准额定发动机转速且比相对于标准额定发动机转速的高怠速发动机转速小的范围内变化；和发动机转速预测步骤(S160)，对以后要输入的虚拟发动机转速进行预测且在输入实际发动机转速之前输出所预测到的虚拟发动机转速值。由此，被施加作业负荷时，泵扭矩可在初期具有富余量，即使在因作业负荷而发动机转速降低时，可防止发动机转速变得比额定发动机转速显著低的发动机转速降低现象。

Description

建筑机械油压系统的控制方法
技术领域
本发明涉及建筑机械油压系统的控制方法，更具体地涉及根据发动机的动态特性而应用可变额定速度来可控制油压系统的建筑机械油压系统的控制方法。
背景技术
一般来讲，建筑机械具有油压系统。发动机向油压系统提供动力。油压系统包括：油压泵、主控制阀、致动器和操作部(操纵杆等)。
油压泵通过发动机动力驱动而排出形成有压力的液压油。主控制阀向多个致动器中所需的致动器分配提供液压油。致动器利用液压油使相应作业机器运转来执行所需的工作。
发动机一边消耗燃料一边产生动力。发动机在某一特定的发动机转速上实现不同的发动机扭矩。这是通过参照图1来说明。
如图1所示，发动机转速过高或过低的时候扭矩反而会下降而使能量效率变差。另外，发动机转速越高，则消耗的燃料也越多。即，考虑到能量效率，发动机要以适当的发动机转速运作，由此可提高燃料效率。
发动机上提示有额定发动机转速。比额定发动机转速低的发动机转速的时候，实际实现的扭矩会变小，因此比发动机所产生的扭矩更大的负荷施加的情况下，可能会发生发动机停转(stall)现象。特别是，油压系统突然被施加大负荷的时候，会发生发动机转速过度下降(Drop)的现象。
施加在油压系统的负荷随着操作部的操作位移而成比例地增减。作为操作部的一例，有操纵杆、踏板等。以下，操作部以操纵杆为例进行说明。
当作业人急速操作操纵杆时，意味着所需求的扭矩会急速增加。扭矩增加意味着液压油排出流量会增加或液压油的压力会增加。为了增加扭矩而维持一定量的液压油排出流量时，要增加液压油的压力。增加液压油的压力意味着液压泵会被施加负荷，这也会对发动机施加负荷。
以往已知的反控制(negative control)方式(或被称为“负控制”)的马力控制是通过调节附着在泵的电磁比例减压阀(EPPR)的电流值来改变先导泵(Pilot Pump)的2次压力，由此来控制设定在泵的马力。为此，车辆控制装置通过刻度盘预设定发动机转速(rpm)，并为了维持固定的额定转速而通过PD控制和补偿(Offset)控制来决定电流值。
另外，为了使泵能使用最大马力，额定发动机转速的决定时在高怠速(high Idle)状态下以100rpm水平设定。虽然这设计(Design)成使泵充分利用最大马力，但因发动机的动态特性而很多情况下无法使用全(Full)马力，所以为此的调整受到限制。另外，急速操作操纵杆的时候，由于发动机转速与额定转速之间的差距(Gap)而会发生不必要的燃料消耗和废气等。
参照图2来说明急速操作操纵杆时发生的问题。如图2所示，在某一瞬间突然操作操纵杆，从而在需要大扭矩的时刻(t1)开始发动机转速(rpm)急速下降，在某一瞬间(t2)发动机转速(rpm)比额定发动机转速(rpm)低而发生发动机转速降低现象。然后，启动涡轮增压器(turbocharger)，等到涡轮增压器发挥正常功能会需要时间。这样，涡轮增压器的功能正常地执行而发动机转速也会逐渐恢复。
若发动机动态特性改变，可能会发生更严重的发动机转速下降现象，此时发动机为了实现所需要的扭矩而会消耗更多的燃料。即，消耗大量燃料意味着燃料效率变得极差，成为发生废气的原因。
特别是，以往已知的油压系统通过将发动机动态特性和扭矩曲线特性设定为常数来一并反映上述特性，以修正额定发动机转速，但这样的修正作业会有限制，由此存在无法准确地反映出发动机动态特性的问题。
发明内容
技术课题
由此，本发明要解决的技术课题是提供一种建筑机械油压系统的控制方法，所述方法通过以可变的方式应用用于设定发动机转速的额定发动机转速，当突然需要高负荷时，可使发动机转速维持在额定发动机转速。
本发明要解决的技术课题不限于以上提到的技术课题，对于本发明所属技术领域中知晓普通知识的人员来说，可通过下述记载来明确理解没有提到的其他技术课题。
用于解决课题的手段
用于解决上述技术课题的本发明的建筑机械油压系统的控制方法包括如下步骤：最大值设定步骤(S130)，当操作操纵杆时，将对泵扭矩的需求值设定成最大值；动力转换步骤(S140)，输出动力值，该动力值在当前负荷模式下与上述最大值匹配；斜率限制步骤(S150)，限制实现上述动力值为止的时间的斜率；发动机转速预测步骤(S160)，以过去输入的发动机转速为依据，预测虚拟发动机转速；PID控制步骤(S170)，执行PID控制，以使实际发动机转速(rpm)收敛到上述虚拟发动机转速；和最终动力输出步骤(S190)，对根据上述负荷模式决定的第1动力值、根据上述需求值决定的第2动力值和通过上述PID控制导出的第3动力值进行相加而输出最终动力值来控制泵；利用可变额定发动机转速来进行控制，上述可变额定发动机转速在大于标准额定发动机转速且比相对于上述标准额定发动机转速的高怠速发动机转速小的范围内变化。
本发明的建筑机械油压系统的控制方法中，上述可变额定发动机转速的初始值被控制为比上述标准额定发动机转速大70rpm～95rpm。
本发明的建筑机械油压系统的控制方法中，在上述PID控制步骤(S170)与上述最终动力输出步骤(S190)之间还包括防止饱和执行步骤(S180)，防止饱和执行步骤(S180)中，限制被控制的错误值的范围，以使执行上述PID控制时发生的错误值不脱离上限限制和下限限制。
其他实施例的具体事项被包含在详细说明和附图中。
发明效果
如上所述那样构成的本发明的建筑机械油压系统的控制方法通过以可变的方式应用额定发动机转速，当突然需要高负荷时，可防止发动机转速下降到额定发动机转速以下的现象。
另外，本发明的建筑机械油压系统的控制方法还可以维持适当的发动机转速，由此可防止过多的燃料消耗来提高燃料效率。
附图说明
图1是用于说明发动机动态特性的发动机动态特性线图。
图2是用于说明现有的建筑机械油压系统中的发动机转速下降现象的图。
图3是示出本发明的一个实施例的建筑机械油压系统的油压线路图。
图4至图6是用于说明本发明的一个实施例的建筑机械油压系统中对第1泵和第2泵分配发动机马力的例子的概要图。
图7是示出本发明的一个实施例的建筑机械油压系统的结构图。
图8是示出本发明的一个实施例的建筑机械油压系统的控制部的结构图。
图9是示出本发明的一个实施例的建筑机械油压系统的流量控制部的结构图。
图10是示出本发明的一个实施例的建筑机械油压系统的动力换挡控制部的结构图。
图11是示出本发明的一个实施例的建筑机械油压系统的马力分配控制部的结构图。
图12是示出对本发明的一个实施例的建筑机械油压系统分配发动机马力的例子的结构图。
图13至图15是示出根据图12按分配比率将发动机的动力分配给第1泵和第2泵的例子的图。
图16是用于说明本发明的实施例的建筑机械油压系统的控制方法的一例的图。
图17是用于说明本发明的实施例的建筑机械油压系统的控制方法的作用的图。
图18是用于说明通过本发明的实施例的建筑机械油压系统的控制方法进行控制时的发动转速的变化趋势的图。
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。
另一方面，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，因此应以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。
图3是示出本发明的一个实施例的建筑机械油压系统的油压线路图。参照图3，详细说明上述建筑机械油压系统的具体结构和功能。
参照图3，图示有建筑机械油压系统，其包括中位关闭型主控制阀和压力控制型油压泵，来防止流量和压力，同时在操作建筑机械时实现自由的负荷感(load feeling)，上述建筑机械油压系统包括：油压泵(100)、致动器(200)、主控制阀(300)、控制部(400)、压力传感器(500)、角度传感器(600)和电磁比例减压阀(EPPR valve，700)等。
上述油压泵(100)是通过作为建筑机械的驱动源的发动机(未图示)而驱动的，其作为压力控制型电磁泵设置有多个。由此，液压油的排出过程中灵活性(flexibility)优异。
上述致动器(200)是通过从油压泵(100)排出的液压油驱动的，其例如可被设置成油压缸或油压电动机等。
上述主控制阀(300)是以中位关闭(closed center)型设置在上述油压泵(100)与致动器(200)之间，上述致动器(200)工作时，分流(bypass)或旁路控制(bleed-off)虚拟的流量。
具体而言，上述主控制阀(300)被设置为中位关闭型，其不会发生剩余流量的损失以及压力损失，可提高建筑机械的燃料效率等，通过分流虚拟流量可自由地生成中位开放(open center)型上发生的负荷感。
上述控制部(400)从上述主控制阀(300)被输入分流的虚拟的流量，来控制上述油压泵(100)。
即，上述控制部(400)被输入操作部(12)的压力和上述油压泵(100)的斜板角，将基于此的电流指令向电磁比例减压阀(700)输出，上述电磁比例减压阀(700)控制上述斜板角，以将上述油压泵(100)的压力控制成与上述电流指令成比例。
在此，上述压力传感器(500)检测对设置在建筑机械中的多个操作部(12)、即操纵杆或踏板等施加的压力，将此压力输入到上述控制部(400)，上述角度传感器(600)检测上述油压泵(100)的斜板角并将此输入到上述控制部(400)。
另一方面，根据本发明的一个实施例，为了对多个压力控制型油压泵(100)中发生富余马力的泵侧减少发动机马力的分配比率，且对被施加相对重负荷的泵侧提高发动机马力的分配比率，上述控制部(400)根据建筑机械的工作模式来分别独立地控制上述多个油压泵(100)。
即，上述控制部(400)的特征是，根据按建筑机械的工作模式预先设定的分配比率，对上述油压泵(100)分别分配上述发动机(未图示)提供的最大马力值。
上述油压泵(100)包括第1泵(110)和第2泵(120)的情况下，这样的建筑机械工作模式的例子如下[表1]所示，根据各个工作模式的分配比率是为了有助于理解本发明而提示的值，但不会限定权利范围。
[表1]
动作 第1泵(％) 第2泵(％)
吊杆升高(Boom Up) 55 45
吊杆下降(Boom Down) 50 50
铲斗收拢(Bucket Crowd) 50 50
铲斗倾卸(Bucket Dump) 50 50
臂收拢(Arm Crowd) 40 60
臂倾卸(Arm Dump) 45 55
摆动(Swing) 70 30
吊杆升高+铲斗(Boom Up+Bucket) 55 45
吊杆下降+铲斗(Boom Down+Bucket) 50 50
臂收拢+摆动(Arm Crowd+Swing) 50 50
臂倾卸+摆动(Arm Dump+Swing) 30 70
吊杆升高+臂(Boom Up+Arm) 50 50
吊杆升高+摆动(Boom Up+Swing) 70 30
铲斗+臂(Bucket+Arm) 50 50
铲斗+摆动(Bucket+Swing) 70 30
3种复合动作+摆动(Swing) 70 30
此时，关于将上述油压泵(100)中哪一个对第1泵(110)进行分配，有两个基准。
首先，根据吊杆、臂(Arm)和铲斗(Bucket)等作业装置的操作部(12)的操作量来分配第1泵(110)和第2泵(120)。具体而言，上述控制部(400)检测对上述第1泵(110)和第2泵(120)分别分配的多个操作部(12)、即操纵杆和踏板等的操作量而按第一泵(110)和第2泵(120)相加，将相加后的操作量更大的一方对第1泵(110)进行分配。
其次，根据进行作业时施加的负荷来分配第1泵(110)以及第2泵(120)。具体而言，上述控制部(400)将上述第1泵(110)和第2泵(120)中进行作业时负荷压力更大的一方对第1泵(110)进行分配。
另一方面，根据上述[表1]所示的建筑机械的工作模式的分配比率，将发动机马力根据相应动作模式的分配比率来分配给上述第1泵(110)和第2泵(120)，关于对上述第1泵(110)和第2泵(120)设定初始流量的过程，以建筑机械同时做吊杆升高(Boom up)和摆动(Swing)动作的情况为例进行说明。
建筑机械同时做吊杆升高(Boom up)和摆动(Swing)动作的情况下，如上述[表1]所示，对第1泵(110)分配70％发动机马力，对第2泵(120)分配30％发动机马力。
上述第2泵(120)一般不使用全部的30％发动机马力而将大约20％左右的发动机马力作为实际马力使用的情况下，根据在外部对作业机器施加的负荷、即压力，可获知当前从第2泵(120)排出的液压油的实际排出量。即，上述第2泵(120)的实际排出量是根据马力除以施加压力(Q＝马力/压力)而计算出的，此时上述角度传感器(600)检测此时的斜板角。
此时，上述第1泵(110)可使用在初期设定的70％发动机马力上追加作为上述第2泵(120)的富余马力的10％发动机马力而得到的80％发动机马力。由此，80％发动机马力除以上述第1泵(110)的实际排出量，可计算出上述第1泵(110)的排出压力，向控制部(400)侧输出基于此的压力指令。
结果是，上述建筑机械油压系统包括中位关闭型主控制阀和压力控制型油压泵，具有可防止流量损失以及压力损失的同时可实现自由的负荷感(load feeling)的优点。
以下，参照图4至图15来详细说明根据上述建筑机械的油压系统的建筑机械的工作模式而分配发动机马力的过程。
图4至图6是本发明的一个实施例的建筑机械油压系统中对第1泵(110)和第2泵(120)分配发动机马力的例子的概要图，参照图4可知，上述第1泵(110)的第1马力(ps1)和上述第2泵(20)的第2马力(ps2)相同。这是因为将发动机马力标准分配成了50％：50％。
相反，参照图5可知，上述第1泵(110)的第1马力(ps1)和上述第2泵(120)的第2马力(ps2)根据分配比率(x)来可变地分配发动机马力。
即，如图6所示，根据基于建筑机械的工作模式的分配比率(x)，将发动机马力分别分配给第1泵(110)和第2泵(120)的情况下，例如对上述第1泵(110)分配更多的发动机马力而对上述第2泵(120)相对较少地分配发动机马力时，马力以50％马力线图为基准，上述第1泵(110)的第1马力(ps1)会增加，上述第2泵(20)的第2马力(ps2)会减少。
结果是，在对上述第1泵(110)和第2泵(120)分配发动机的马力时，对于分配比率，根据建筑机械的工作模式或根据施加在作业机器的负荷来设定不同的分配比率，由此，可对有富余马力的泵侧降低发动机马力的分配比率，可对被施加相对重负荷的泵侧提高发动机马力的分配比率。
由此，能够没有浪费地利用从发动机提供到上述第1泵(110)和第2泵(120)的全部的发动机马力，因此具有提高建筑机械的燃料效率的优点。
图7是示出本发明的一个实施例的建筑机械油压系统的结构图，图8是示出本发明的一个实施例的建筑机械油压系统的控制部的结构图，图9至图11是分别示出本发明的一个实施例的建筑机械油压系统的流量控制部、动力换挡控制部和马力分配控制部的结构图。
参照图7和图8，上述控制部(400)包括流量控制部(410)、动力换挡控制部(420)、马力分配控制部(430)和泵控制部(440)等。
上述流量控制部(410)对从上述第1泵(110)和第2泵(120)排出的液压油的流量与上述多个操作部(12)所请求的液压油的流量进行比较，来计算出分别提供到上述第1泵(110)和第2泵(120)的扭矩比率(wp1)。
具体而言，上述流量控制部(410)从角度传感器(600)被输入斜板角，来计算各自的液压油的排出流量，所述角度传感器用于检测上述第1泵(110)和第2泵(120)的斜板角。
并且，如上所述，上述操作部(12)包括操纵杆或踏板等，例如，以最大位移操作操纵杆时，发生对于需求值(流量或压力)的需求信号，这样的需求信号提供到上述流量控制部(410)。上述需求信号意味着实现在上述第1泵(110)和上述第2泵(120)上的扭矩的大小。
上述流量控制部(410)对当前从第1泵(110)和第2泵(120)排出的液压油的流量加减从上述操作部(12)输入的需求信号表示的流量，来计算出各个油压泵(100)以后需要多少程度的扭矩，按第1泵(110)和第2泵(120)以扭矩比率(wp1)来划分该计算出的扭矩后提供到上述马力分配控制部(430)。
另一方面，参照图9说明上述流量控制部(410)所产生的压力指令(Pi)的计算过程，首先，上述压力传感器(500)检测上述操作部(12)的压力，来计算出构成上述主控制阀(300)的各线轴(spool)的需求流量(Qp)和上述主控制阀(300)的分流面积(Ab)。
并且，利用计算出的分流面积(Ab)和当前的压力指令(P)来计算出分流流量(Qb)，如下的[数学式1]所示，从上述需求流量(Qp)中减去上述分流流量(Qb)和上述角度传感器(600)所计算出的实际排出流量(Qa)来计算出所需要的增加或减少的流量(dQ)。
[数学式1]
dQ＝Qp-Qb-Qa
计算出所需要的增加或减少的流量(dQ)后，据此计算出各油压泵(100)的压力指令(Pi)。
再次参照图7和图8，上述动力换挡控制部(420)接收从上述操作部(12)、负荷模式选择部(14)、发动机转速设定部(16)和发动机控制单元(ECU)(18)提供的信息，来计算上述油压泵(100)所需求的扭矩的总和(total power)，并将此提供到上述马力分配控制部(430)。
在此，上述负荷模式选择部(14)根据作业人要执行的作业的轻重来进行选择，例如，通过在计量板上选择负荷模式，可选择过重负荷模式，重负荷模式，正常负荷模式，轻负荷模式，高怠速模式等中的任意一个负荷模式。选择越上位的负荷模式，对从油压泵(100)排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(100)排出的液压油的流量会越大。
上述发动机转速设定部(16)使管理员可任意选择发动机的转速(rpm)，例如，调节RPM刻度盘来可设定作业人所期望的发动机转速(rpm)。发动机转速(rpm)设定成越高，发动机向油压泵(100)提供越大的动力，但有可能使燃料消耗会相对增加且使建筑机械的耐久性降低，因此优选设定适当的发动机转速。正常负荷模式的情况下，可设定为大约1400rpm，可根据作业人的倾向而更高或更低地设定。
上述发动机控制单元(18)是控制发动机的装置，其向上述动力换挡控制部(420)提供实际发动机转速(rpm)的信息。
另一方面，参照图10来说明上述动力换挡控制部(420)计算扭矩总和的过程，首先，从上述多个操作部(12)的杆压力(VtrStr)中选择最大值来计算动力，从上述发动机控制单元(18)的实际发动机转速(rpm)中减去上述发动机转速设定部(16)设定的发动机转速而执行PID控制后，对初始发动机动力、由上述操作部(12)设定的动力和上述PID控制值进行相加，来计算出扭矩总和(total power)。
再次参照图7和图8，上述马力分配控制部(430)根据上述流量控制部(410)计算出的扭矩比率(wp1)和上述动力换挡控制部(420)计算出的扭矩的总和(total power)，来计算第1泵(110)和第2泵(120)各自承担的扭矩。
参照图11来说明上述马力分配控制部(430)计算各个油压泵(100)的压力指令(Pd)的过程，首先，以上述流量控制部(410)计算出的扭矩比率(wp1)来划分上述动力换挡控制部(420)计算出的扭矩总和(total power)，计算出上述第1泵(110)可使用的最大动力。
并且，利用上述第2泵(120)的角度传感器(600)和压力指令来计算出上述第2泵(120)的动力，从扭矩总和(total power)中减去此动力，并且在上述第1泵(110)可使用的最大动力和从上述扭矩总和(total power)中减去上述第2泵(120)的动力后得到的值中选择更大的值决定为最大动力。
对决定的最大动力除以实际排出流量(Qa)，来计算出用于控制马力的压力指令(Pd)。
再次参照图7和图8，上述泵控制部(440)从上述流量控制部(410)所产生的压力指令(Pi)、上述马力分配控制部(430)计算出的压力指令(Pd)和对上述操作部(12)最大地施加的最大泵压力值(Pmax)中选择最小值作为上述第1泵(110)和第2泵(120)的压力指令值而输出，并将此转换为电流指令后传递给上述电磁比例减压阀(700)。
图12是示出对本发明的一个实施例的建筑机械油压系统分配发动机马力的例子的结构图，参照图11，根据建筑机械的复合动作模式，对上述第1泵(110)和第2泵(120)分别分配可变马力分配比率，对被施加很多负荷或操作量多而马力消耗大的一方最优选地分配发动机扭矩。
即，为了计算出上述第1泵(110)和第2泵(120)当前消耗的马力，而使用富余马力，该富余马力是：利用通过上述角度传感器(600)检测出的油压泵(100)的斜板角信息而获得的当前流量、以及进行控制的压力指令，将它们从整个马力中减去后得到的。
图13至图15是示出根据图12按分配比率将发动机的动力分配给第1泵和第2泵的例子的图，图13是示出第1泵(110)的动力线图的曲线图。
泵马力(或泵动力)是通过相乘上述第1泵(110)的压力(P1)和容积(Q1)来计算的，上述第1泵(110)在最大动力(马力)中占据与应用了比率的动力相应的区域。根据本发明的一个实施例，将上述第1泵(110)的分配比率假定为发动机马力的70％时，占据相应于70％的较宽的区域。
图14是示出上述第2泵(120)的动力线图的曲线图，泵马力(或泵动力)是通过相乘上述第2泵(120)的压力(P2)和容积(Q2)来计算的。同样，上述第2泵(120)在最大动力(马力)中占据与应用了比率的动力相应的区域，根据本发明的一个实施例，将上述第2泵(120)的分配比率假定为发动机马力的30％，因此占据相应于30％的较窄的区域。
图15中，上述第1泵(110)的泵马力(动力)加上上述第2泵(120)的泵马力(动力)的总马力相同于发动机对上述第1泵(110)和第2泵(120)提供的总马力(动力)。即，利用全部可用的马力而不会有浪费的能量。
以下，参照图16来说明本发明的实施例的建筑机械油压系统的控制方法。
附图16是用于说明本发明的实施例的建筑机械油压系统的控制方法的一例的图。
本发明的实施例的油压系统中使用VBO(Virtual Bleed Off：虚拟旁路控制)电磁泵。另外，本发明的实施例的油压系统使用针对操纵杆输入(操纵杆位移量)的可变额定转速，由此，通过将该可变额定转速作为控制手段反映按每个机种/模式的发动机动态特性来进行最优化控制的逻辑，改善了执行由容许马力斜率调节而发生紧急负荷的作业时发动机转速(rpm)的下降(drop)现象。
以下，说明本发明的实施例的马力控制(100)。
负荷模式选择步骤(S110)：首先，负荷模式选择步骤(S110)中，作业人选择负荷模式。负荷模式可划分为过重负荷、重负荷、正常负荷、轻负荷等。即，根据工作负荷的预想的大小，作业人选择负荷模式。
负荷模式确认步骤(S120)：然后，在负荷模式选择步骤(S110)中选择了负荷模式后，确认负荷模式。根据负荷模式而不同地设定负荷模式比率、斜率加权值、初始动力等，而在这样的设定中成为基础。
最大值设定步骤(S130)：另外，操作操纵杆时会发生位移。操纵杆的位移可理解成作业人所需求的泵扭矩值。将操纵杆的操作作为虚拟位移输入后，选择最大值。
动力转换步骤(S140)：然后，动力转换步骤(S140)中，计算在负荷模式确认步骤(S120)中选择的负荷的特性图(map)中与上述操纵杆位移的最大值匹配的动力值。
此时，根据负荷模式来决定从发动机(10)传递的总动力的使用比率，例如，若是过重负荷，则将使用比率可设定为从发动机传递的总动力的100％，若是重负荷模式，则将使用比率可设定为从发动机传递的总动力的95％。即，以反映负荷模式的方式决定与操纵杆的位移量成比例的动力值后将其输出。
斜率限制步骤(S150)：然后，斜率限制步骤(S150)中，限制动力最大上升斜率。更详细而言，斜率表示动力转换步骤(S140)中所设定的动力值，可将斜率理解成表示动力相对于时间的比值。在负荷模式中设定的负荷大小越大，将斜率设定为越陡峭，负荷大小相对越小，则将斜率设定为越平缓。即，斜率表示在某段时间内所需求的动力值。
发动机转速预测步骤(S160)：发动机转速预测步骤(S160)中，从发动机控制装置(20)被输入实际发动机转速(rpm)信息。发动机转速预测步骤(S160)中，利用数字滤波器(Digital Lead Filter)，以过去输入的发动机转速为依据，预测以后要输入的发动机转速，并在实际输入发动机转速之前输出所预测到的虚拟发动机转速值。即，实际发动机转速和虚拟发动机转速是对等的值，只是具有时间差而已。
另一方面，作业人操作刻度盘(40：dial)来预设定目标发动机转速。
PID控制步骤(S170)：在PID控制步骤(S170)中，执行PID控制，以使实际发动机转速收敛到虚拟发动机转速。例如，假设将目标发动机转速设定为1800rpm时，实际的怠速发动机转速在1900rpm开始动作。然后，因油压负荷而发动机转速(rpm)会逐渐减小。发动机转速比目标发动机转速(rpm)慢时，控制成减少油压负荷使用量而使实际发动机转速恢复到目标发动机转速(rpm)。
更详细地说明PID控制步骤(S170)，在PID控制步骤(S170)中，会发生实际发动机转速值脱离虚拟发动机转速值的错误(Error)值。错误值可表示成正数(+)值和负数(-)值。实际发动机转速值比虚拟发动机转速值大的情况下，错误值为正数值，实际发动机转速值比虚拟发动机转速值小的情况下，错误值为负数值。执行PID控制，以减少错误值的偏差并收敛到目标值。
防止饱和执行步骤(S180)：然后，执行防止饱和执行步骤(S180)。如果在采用上述PID控制步骤(S170)的状态下发生的错误值持续累积，则从正数值变控制成负数值、或从负数值控制成正数值时，被控制的幅度(I)值过大而成为饱和状态，因此PID控制性可能会变差。为了防止此现象，在防止饱和执行步骤(S180)中，设定对于错误(Error)值的上限限制和下限限制，起到防止其不超过上述上限和下限的作用。将这样的饱和防止执行步骤称为抗饱和(Anti-WindUp)。
最终动力输出步骤(S190)：然后，执行最终动力输出步骤(S190)。在最终动力输出步骤(S190)中，对通过上述负荷模式的决定来决定的第1动力值、操作操纵杆来请求的第2动力值和通过PID控制来导出的第3动力值进行相加，来计算出最终控制值。
上述最终控制值成为控制泵调节器(50)的指令。泵调节器(50)控制油压泵。更具体而言，调节器(50)控制设置在油压泵上的斜板，斜板的转角会变化，结果是从油压泵排出的每单位时间的排出流量也会变得不同。
以下，参照图17至图18来说明本发明的实施例的油压系统的作用效果。图17是用于说明本发明的实施例的建筑机械油压系统的控制方法的作用的图。图18是用于说明通过本发明的实施例的建筑机械油压系统的控制方法进行控制时的发动转速的变化趋势的图。
本发明的实施例的建筑机械油压系统的作用如下。
将所输入的目标发动机转速(Reference Speed：参照速度)与现有的油压系统中的实际发动机转速(rpm)之间的差距(Gap)设定为较小。更具体而言，现有的油压系统中将比目标发动机转速(Reference Speed)大100rpm的发动机转速值设定为高怠速(highIdle)，但是，本发明的实施例的建筑机械油压系统中能够可变地指额定定发动机转速。可变额定发动机转速可以为标准额定发动机转速与高怠速发动机转数之间的值。
即，本发明的实施例的油压系统的初始额定发动机转速被设定为可变，例如，可被设定为比标准额定发动机转速大70rpm～95rpm的值。由此，本发明的实施例的油压系统的高怠速发动机转速也会成为比现有的油压系统的高怠速发动机转速更快的值。
在此，可变额定发动机转速以比标准额定发动机转速快70rpm以上的速度被驱动，由此泵扭矩在初期具有富余量。另外，可变额定发动机转速以比标准额定发动机转数大90rpm的范围以下的快速度被驱动，因此可防止过多的燃料消耗。
另外，本发明的实施例的油压系统中被施加作业负荷时，可变额定发动机转速以斜率来逐渐降低至标准额定发动机转速。即，通过操纵杆的操作而发生的需求值而改变目标发动机转速的斜率和起始点，由此以最大限度地减少与实际发动机转速(rpm)之间的差距(Gap)的方式进行控制。这里，起始点意味着可变额定发动机转速，如图5所示，从一开始高速驱动发动机转速而原始的扭矩较大，因此，即使被施加作业负荷时，也可实现可容纳负荷的扭矩，由此可防止发动机转速降低到实质性的额定标准发动机转速以下。
由此，即使本发明的实施例的发动机转速随着作业负荷的增加而逐渐降低，也不会急速下降到标准额定发动机转速以下。即，本发明的实施例的发动机转速平缓地稳定下来。
即，根据发动机动态特性，根据发动机转速降低量(RPM Drop)来改变斜率而进行调整。发动机动态特性越好，燃料效率提高效果和控制效果也会越高。
现有的油压系统中，为了使用泵的最大马力，高怠速(High Idle)发动机转速与目标发动机转速(Reference Speed)之间的差距大的情况下，根据不同状况发生紧急负荷动作的情况下，发动机动态特性无法跟上泵的可用马力而发生废气，且对控制性具有恶劣影响，但本发明的实施例的油压系统的控制方法中通过改善发动机转速的降低现象，可减少产生废气，进而可提高控制性。
以上，参照附图说明了本发明的实施例，本发明所属技术领域的技术人员应理解，本发明在不改变其技术思想或必要特征的情况下也可以通过其他具体方式来实施。
因此，应当理解的是，以上所述的实施例是在所有方面都是例示性的而不是限定性的，本发明范围应由后述的权利要求书来呈现，并且应解释为从权利要求书的含义、范围及其等价范围概念中导出的所有变更或变形后的方式均包含在本发明的范围内。
产业上的可利用性
本发明的建筑机械油压系统的控制方法可利用于根据发动机的动态特性而应用可变额定速度来控制油压系统的情况。

Claims (9)

1.一种建筑机械油压系统的控制方法，包括如下步骤：
最大值设定步骤(S130)，当操作操纵杆时，将对泵的需求扭矩值设定成最大值；
动力转换步骤(S140)，输出动力值，该动力值在当前的负荷模式下与上述最大值匹配；
斜率限制步骤(S150)，限制上述动力值的每小时的转换速度；
发动机转速预测步骤(S160)，以过去输入的发动机转速为依据，预测虚拟发动机转速；
PID控制步骤(S170)，执行PID控制，以使实际发动机转速收敛到上述虚拟发动机转速；和
最终动力输出步骤(S190)，利用最终动力值来控制泵，该最终动力值是对根据上述当前的负荷模式决定的第1动力值、根据上述对泵的需求扭矩值决定的第2动力值和通过上述PID控制导出的第3动力值进行相加而得到的值。
2.根据权利要求1所述的建筑机械油压系统的控制方法，其特征在于，
根据上述当前的负荷模式的额定发动机转速是在大于标准额定发动机转速且比相对于上述标准额定发动机转速的高怠速发动机转速小的范围内变化的可变额定发动机转速。
3.根据权利要求2所述的建筑机械油压系统的控制方法，其特征在于，
上述可变额定发动机转速的初始值被控制为比上述标准额定发动机转速大70rpm～95rpm。
4.根据权利要求1所述的建筑机械油压系统的控制方法，其特征在于，
该控制方法还包括防止饱和执行步骤(S180)，在该防止饱和执行步骤(S180)中，进行限制，使得上述PID控制步骤(S170)中的实际发动机转速收敛到虚拟发动机转速的过程中，实际发动机转速被控制的幅度(I)的值不脱离预先设定的上限限制和下限限制。
5.根据权利要求1所述的建筑机械油压系统的控制方法，其特征在于，
在上述发动机转速预测步骤(S160)中，从发动机控制装置(20)被输入实际发动机转速后，利用数字滤波器，预测以后要输入的虚拟发动机转速。
6.根据权利要求1所述的建筑机械油压系统的控制方法，其特征在于，
该控制方法还包括如下步骤：
负荷模式选择步骤(S110)，作业人从根据负荷的大小而划分的多个负荷模式中选择任意一种模式；和
负荷模式确认步骤(S120)，根据在上述负荷模式选择步骤(S110)中选择的负荷模式，设定负荷模式比率、斜率加权值、初始动力。
7.根据权利要求1所述的建筑机械油压系统的控制方法，其特征在于，
在上述最大值设定步骤(S130)中，对泵的需求扭矩值是根据操纵杆或踏板的操作位移而发生的。
8.根据权利要求1所述的建筑机械油压系统的控制方法，其特征在于，
在上述动力转换步骤(S140)中，根据上述负荷模式选择的负荷特性图，来决定从发动机(10)传递的总动力的使用比率。
9.根据权利要求1所述的建筑机械油压系统的控制方法，其特征在于，
在上述发动机转速预测步骤(S160)中，利用数字滤波器，预测上述虚拟发动机转速。
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