CN113276672A - 一种多轮行走驱动系统及电子防打滑方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多轮行走驱动系统及电子防打滑方法，使用两泵四马达驱动系统，为两套独立的液压系统，一个泵给两个马达供油，可以使用电比例变量控制马达，也可以使用两点式变量控制马达。对于电比例控制马达系统，当转速差超过设定值时，增加超速马达控制电流，进而减小超速马达排量，以使马达提供的驱动力与附着力相匹配，进而降低打滑。对于两点控制马达，当转速差超过设定值时，自动打开分流控制阀，以使两马达速度能基本一致，避免超速。本方案实现主动防打滑，简化控制，控制方法更加智能化。另外，马达采用对角布置，两套液压系统同时打滑几率降低，能有效保持两侧驱动力。

Description

一种多轮行走驱动系统及电子防打滑方法

技术领域

本发明涉及多轮行走驱动领域，具体涉及一种多轮行走驱动系统及电子防打滑方法。

背景技术

多轮驱动工程机械（如铣刨机常采用四轮驱动）在地面附着条件不好时可能出现某个轮打滑的现象。目前常采用一泵四马达驱动系统，对行走马达有两点式变量控制和电比例变量控制两种控制方式。对于采用两点式变量控制行走马达系统（如图1所示），在系统中常设置分流阀，通过控制分流阀向每个轮等量供油，防止轮超速打滑，系统损失较大。对于采用电比例变量控制行走马达系统（如图2所示），在电子防打滑控制中需监控比较四个马达的转速，并对排量加以控制，控制复杂。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种多轮行走驱动系统及电子防打滑方法，主动防打滑，简化控制，控制方法更加智能化。

本发明的技术方案为：一种多轮行走驱动系统，包括四个行走轮，每个行走轮由一个行走马达驱动，该系统包括两个行走泵，每个行走泵给两个行走马达供油；每个行走马达上均设置转速传感器；转速传感器、行走泵和行走马达分别与车载控制器电连接，车载控制器根据各个转速传感器所采集转速值采用电比例变量控制行走泵和行走马达，以防止超速行走轮打滑。

进一步地，其中一个行走泵给左前轮行走马达和右后轮行走马达供油，另一个行走泵给另外两个行走马达供油；

其中左前轮和右后轮分别指左前方行走轮和右后方行走轮。

本发明的技术方案还包括一种基于上述系统的多轮行走电子防打滑方法，包括以下步骤：

实时检测各个行走马达的转速；

判断是否有行走马达超速；

若某个行走马达超速，则增大该行走马达控制电流，同时减小对应行走泵控制电流。

进一步地，针对每个行走泵通过以下公式判断是否有行走马达超速：

∣ni-nj∣/（ni+nj）＞ε；

其中，ni为该行走泵所对应其中一个行走马达的转速，nj为该行走泵所对应另一个行走马达的转速，ε为预设阈值。

进一步地，该方法还包括以下步骤：

超速行走马达恢复正常转速后，将该行走马达和对应行走泵的控制电流恢复至超速前的控制电流。

本发明的技术方案还包括一种多轮行走驱动系统，包括四个行走轮，每个行走轮由一个行走马达驱动，该系统包括两个行走泵，每个行走泵通过一第二分流阀给两个行走马达供油，第二分流阀连接有第二分流控制阀；每个行走马达上均设置转速传感器；转速传感器、第二分流控制阀、行走泵和行走马达分别与车载控制器电连接，车载控制器根据各个转速传感器所采集转速值采用两点式变量控制行走泵和行走马达，以防止超速行走轮打滑。

进一步地，其中一个行走泵给左前轮行走马达和右后轮行走马达供油，另一个行走泵给另外两个行走马达供油；

其中左前轮和右后轮分别指左前方行走轮和右后方行走轮。

本发明的技术方案还包括一种基于上述系统的多轮行走电子防打滑方法，其特征在于，包括以下步骤：

实时检测各个行走马达的转速；

判断是否有行走马达超速；

若某个行走马达超速，则使该行走马达对应的第二分流控制阀得电。

进一步地，针对每个行走泵通过以下公式判断是否有行走马达超速：

∣ni-nj∣/（ni+nj）＞ε；

其中，ni为该行走泵所对应其中一个行走马达的转速，nj为该行走泵所对应另一个行走马达的转速，ε为预设阈值。

进一步地，该方法还包括以下步骤：

超速行走马达恢复正常转速一定时间后，使该超速行走马达对应第二分流控制阀失电。

本发明提供的一种多轮行走驱动系统及电子防打滑方法，使用两泵四马达驱动系统，为两套独立的液压系统，一个泵给两个马达供油。马达可以使用电比例控制或者两点控制，每个马达上设置转速传感器来检测马达转速，对与其中任一个液压系统，比较两马达转速。对于电比例控制马达系统，当转速差超过设定值时，增加超速马达控制电流，进而减小超速马达排量，以使马达提供的驱动力与附着力相匹配，进而降低打滑。对于两点控制马达，当转速差超过设定值时，自动打开分流控制阀，以使两马达速度能基本一致，避免超速。本方案实现主动防打滑，简化控制，控制方法更加智能化。另外，马达采用对角布置，两套液压系统同时打滑几率降低，能有效保持两侧驱动力。

附图说明

图1是现有技术一泵四马达配置两点式变量控制行走马达防滑系统原理结构示意图；

图2是现有技术一泵四马达配置电比例变量控制行走马达防滑系统原理结构示意图；

图3是本发明具体实施例一原理结构示意图；

图4是本发明具体实施例二方法流程示意图；

图5是本发明具体实施例二一具体实现方式方法流程示意图；

图6是本发明具体实施例三结构示意图；

图7是本发明具体实施例四方法流程示意图；

图8是本发明具体实施例四一具体实现方式方法流程示意图。

图中，1-行走泵，2-行走马达，3-第一分流阀，4-第一分流控制阀，5-冲洗阀，6-第一分油块，7-制动阀，8-第二分油块，9-第二分流阀，10-第二分流控制阀。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。

本发明涉及的相关术语解释如下：

打滑：当驱动力大于地面附着力所产生的驱动轮滑转现象；

分流阀：也称速度同步阀，其作用是使液压系统中由同一个油源向两个以上执行元件供应相同的流量（等量分流），或按一定比例向两个执行元件供应流量（比例分流），以实现两个执行元件的速度保持同步或定比关系。

如图1和2所示，目前常采用一泵四马达驱动系统，对行走马达有两点式变量控制和电比例变量控制两种控制方式。

其中图1是现有技术一泵四马达采用两点式变量控制行走马达系统，各轮正常工作状态下，第一分流控制阀8不得电，第一分流阀4为自由供油状态，行走泵1通过第一分流阀4向各行走马达2按照需求进行流量供应，来满足车辆的直线行走、转弯动作。当地面附着不好出现某个轮滑转时，若不对行走马达2的流量供应进行强制分流的话就会出现打滑现象，降低驱动力，此时需要使第一分流控制阀8得电，第一分流阀4为强制分流状态，行走泵1通过第一分流阀4向各行走马达2进行等量供油，避免某个行走马达超速打滑，通过其他附着力好的马达来提供驱动力，分流精度受分流阀质量限制。这种方式通过控制分流阀向每个轮等量供油，防止轮超速打滑，系统损失较大。

为降低成本，现有应用中采用两点式变量控制的行走马达系统往往只有一个行走马达2带有转速传感器，而其他三个不带转速传感器，判断打滑需要司机肉眼观察。现有应用中采用电比例变量控制的行走马达系统配置四个转速传感器，以实现防打滑控制，但控制过程复杂。

图2是现有技术一泵四马达采用电比例变量控制行走马达系统，在电子防打滑控制中需监控比较四个马达的转速，并对排量加以控制，控制复杂。具体地，四个马达转速的相互比较及打滑判断复杂，有可能一个马达出现打滑在调整过程中另一个马达又出现打滑，实际应用中在出现大负载打滑时常需要跳出自动防打滑程序。

本发明的核心是使用两泵四马达驱动系统，为两套独立的液压系统，一个泵给两个马达供油，可以使用电比例变量控制马达，也可以使用两点式变量控制马达，实现主动防打滑，简化控制，控制方法更加智能化。

实施例一

如图3所示，本实施例提供一种多轮行走驱动系统，包括四个行走轮，每个行走轮由一个行走马达2驱动。该系统设置两个行走泵1，每个行走泵1给两个行走马达2供油，即该系统采用两套独立的液压系统。

每个行走马达2上均设置转速传感器，转速传感器用于检测行走马达2的转速。转速传感器、行走泵1和行走马达2分别与车载控制器电连接，车载控制器根据各个转速传感器所采集转速值采用电比例变量控制行走泵1和行走马达2，以防止超速行走轮打滑。具体地，根据行走马达2转速判断某个行走轮打滑时，车载控制器使该行走马达2的控制电流增大，并使对应行走泵1的控制电流减小，从而消除打滑现象。

本实施例其中一个行走泵1给左前轮行走马达2和右后轮行走马达2供油，另一个行走泵1给另外两个行走马达2供油。需要说明的是，左前轮和右后轮分别指左前方行走轮和右后方行走轮。即使行走马达2采用对角布置，使两套液压系统同时出现打滑几率降低，能有效保持两侧驱动力。

实施例二

本实施例提供一种多轮行走电子防打滑方法，基于实施例一的系统，采用电比例变量控制。各轮正常工作状态下，按照行驶速度所需给定行走泵1控制电流和行走马达2控制电流，当其中某一个行走马达2的转速超出对角行走马达2的转速一定值时，即判断该行走马达2所驱动的行走轮出现打滑现象，对该行走马达2及对应行走泵1进行控制电流调整，降低行走马达2驱动力并使车速基本与初始车速（初始车速指出现打滑前的车速）相同。

如图4所示，该方法包括以下步骤：

S101，实时检测各个行走马达2的转速；

通过各个转速传感器检测各个行走马达2的转速。

S102，判断是否有行走马达2超速；

工程车行驶在不同的状态，其车速是不同的，仅通过判断两个行走马达2之间的差值来判断行走马达2是否超速不够准确，因此本实施例通过打滑程度来判断是否出现行走马达2超速，具体地，针对每个行走泵1通过以下公式判断是否有行走马达2超速：

∣ni-nj∣/（ni+nj）＞ε

其中，ni为该行走泵1所对应其中一个行走马达2的转速，nj为该行走泵1所对应另一个行走马达2的转速，ε为预设阈值（根据经验确定）。

若满足上述公式则出现行走马达2超速，即出现行走轮打滑现象。

进而根据具体的转速值确定出具体是哪个行走马达2超速。

S103，若某个行走马达2超速，则增大该行走马达2控制电流，同时减小对应行走泵1控制电流；

通过调整行走泵1和行走马达2的控制电流，降低行走马达2驱动力，消除打滑现象保证整机速度稳定。需要说明的是，控制电流的具体调整值可根据经验获取。

另外，当打滑现象消除后还要逐步恢复行走泵1和行走马达2控制电流，来保证整机驱动力及左右侧驱动力的均衡。因此，超速行走马达2恢复正常转速后，将该行走马达2和对应行走泵1的控制电流恢复至超速前的控制电流。

如图5所示，以下提供一具体实施方法，包括以下步骤：

S1-1，根据行驶速度指令给定行走泵1和行走马达2控制电流；

S1-2，检测左前轮行走马达2转速n1、右后轮行走马达2转速n2、右前轮行走马达2转速n3、左后轮行走马达2转速n4；

S1-3，判断∣n1-n2∣/（n1+n2）＞ε或∣n3-n4∣/（n3+n4）＞ε；

S1-4，若否，则继续执行步骤S1-2进行检测；

S1-5，若是，则判断为打滑，增大对应行走马达2控制电流，同时减小相应行走泵1控制电流，并在预设时间后执行步骤S1-6；

S1-6，判断∣nk-nh∣/（nk+nh）＞ε；当左前轮或右后轮打滑时，k=1，h=2；当右前轮或左后轮打滑时，k=3，h=4；

S1-7，若是，则继续执行步骤S1-6；

S1-8，若否，则逐步将打滑行走轮对应行走泵1和行走马达2控制电流恢复至打滑前的控制电流。

实施例三

如图6所示，本实施例提供一种多轮行走驱动系统，包括四个行走轮，每个行走轮由一个行走马达2驱动。该系统设置两个行走泵1，每个行走泵1通过一第二分流阀9给两个行走马达2供油，第二分流阀9连接有第二分流控制阀10，即该系统采用两套独立的液压系统，且该系统采用两点式变量控制超速行走轮打滑。

每个行走马达2上均设置转速传感器；转速传感器、第二分流控制阀10、行走泵1和行走马达2分别与车载控制器电连接，车载控制器根据各个转速传感器所采集转速值采用两点式变量控制行走泵1和行走马达2，以防止超速行走轮打滑。

每个行走马达2上均设置转速传感器；转速传感器、第二分流控制阀10、行走泵1和行走马达2分别与车载控制器电连接，车载控制器根据各个转速传感器所采集转速值采用两点式变量控制超速行走轮打滑。

实施例四

本实施例提供一种多轮行走电子防打滑方法，基于实施例三的系统，采用两点式变量控制。各轮正常工作状态下，按照行驶速度所需给定行走泵1控制电流和行走马达2控制电流，当其中某一个行走马达2的转速超出对角行走马达2的转速一定值时，即判断该行走马达2所驱动的行走轮出现打滑现象，使对应第二分流控制阀10得电，进而使该路第二分流阀9进入分流状态，向两个行走马达2等量供油，防止行走轮继续超速打滑。

如图7所示，该方法包括以下步骤：

S201，实时检测各个行走马达2的转速；

通过各个转速传感器检测各个行走马达2的转速。

S202，判断是否有行走马达2超速；

工程车行驶在不同的状态，其车速是不同的，仅通过判断两个行走马达2之间的差值来判断行走马达2是否超速不够准确，因此本实施例通过打滑程度来判断是否出现行走马达2超速，具体地，针对每个行走泵1通过以下公式判断是否有行走马达2超速：

∣ni-nj∣/（ni+nj）＞ε

其中，ni为该行走泵1所对应其中一个行走马达2的转速，nj为该行走泵1所对应另一个行走马达2的转速，ε为预设阈值（根据经验确定）。

若满足上述公式则出现行走马达2超速，即出现行走轮打滑现象。

进而根据具体的转速值确定出具体是哪个行走马达2超速。

S203，若某个行走马达2超速，则使该行走马达2对应的第二分流控制阀10得电；

使使该行走马达2对应的反流控制阀得电，进而使该路第二分流阀9进入分流状态，向两个对角行走马达2等量供油，防止行走轮继续超速打滑。

另外，当打滑现象消除后还要使超速行走马达2对应第二分流控制阀10失电，第二分流阀9进入自由分流状态，来保证整机驱动力及左右侧驱动力的均衡。因此，超速行走马达2恢复正常转速一定时间后，使该超速行走马达2对应第二分流控制阀10失电。

如图8所示，以下提供一具体实施方法，包括以下步骤：

S2-1，根据行驶速度指令给定行走泵1和行走马达2控制电流；

S2-2，检测左前轮行走马达2转速n1、右后轮行走马达2转速n2、右前轮行走马达2转速n3、左后轮行走马达2转速n4；

S2-3，判断∣n1-n2∣/（n1+n2）＞ε或∣n3-n4∣/（n3+n4）＞ε；

S2-4，若否，则判断第二分流控制阀10是否得电，若得电则一定时间后使第二分流控制阀10失电，若未得电继续执行步骤S12进行检测；

需要说明的是，可通过车载控制器自动使第二分流控制阀10失电，也可提示司机关闭第二分流控制阀10。

S2-5，若是，则判断为打滑，使超速行走马达2对应的第二分流控制阀10得电，之后继续执行步骤S2-2进行检测。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多轮行走驱动系统，包括四个行走轮，每个行走轮由一个行走马达驱动，其特征在于，该系统包括两个行走泵，每个行走泵给两个行走马达供油；每个行走马达上均设置转速传感器；转速传感器、行走泵和行走马达分别与车载控制器电连接，车载控制器根据各个转速传感器所采集转速值采用电比例变量控制行走泵和行走马达，以防止超速行走轮打滑。

2.根据权利要求1所述的多轮行走驱动系统，其特征在于，其中一个行走泵给左前轮行走马达和右后轮行走马达供油，另一个行走泵给另外两个行走马达供油；

其中左前轮和右后轮分别指左前方行走轮和右后方行走轮。

3.一种基于权利要求1或2所述系统的多轮行走电子防打滑方法，其特征在于，包括以下步骤：

实时检测各个行走马达的转速；

判断是否有行走马达超速；

若某个行走马达超速，则增大该行走马达控制电流，同时减小对应行走泵控制电流。

4.根据权利要求3所述的多轮行走电子防打滑方法，其特征在于，针对每个行走泵通过以下公式判断是否有行走马达超速：

∣ni-nj∣/（ni+nj）＞ε；

其中，ni为该行走泵所对应其中一个行走马达的转速，nj为该行走泵所对应另一个行走马达的转速，ε为预设阈值。

5.根据权利要求3或4所述的多轮行走电子防打滑方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：

超速行走马达恢复正常转速后，将该行走马达和对应行走泵的控制电流恢复至超速前的控制电流。

6.一种多轮行走驱动系统，包括四个行走轮，每个行走轮由一个行走马达驱动，其特征在于，该系统包括两个行走泵，每个行走泵通过一第二分流阀给两个行走马达供油，第二分流阀连接有第二分流控制阀；每个行走马达上均设置转速传感器；转速传感器、第二分流控制阀、行走泵和行走马达分别与车载控制器电连接，车载控制器根据各个转速传感器所采集转速值采用两点式变量控制行走泵和行走马达，以防止超速行走轮打滑。

7.根据权利要求6所述的多轮行走驱动系统，其特征在于，其中一个行走泵给左前轮行走马达和右后轮行走马达供油，另一个行走泵给另外两个行走马达供油；

其中左前轮和右后轮分别指左前方行走轮和右后方行走轮。

8.一种基于权利要求6或7所述系统的多轮行走电子防打滑方法，其特征在于，包括以下步骤：

实时检测各个行走马达的转速；

判断是否有行走马达超速；

若某个行走马达超速，则使该行走马达对应的第二分流控制阀得电。

9.根据权利要求8所述的多轮行走电子防打滑方法，其特征在于，针对每个行走泵通过以下公式判断是否有行走马达超速：

∣ni-nj∣/（ni+nj）＞ε；

其中，ni为该行走泵所对应其中一个行走马达的转速，nj为该行走泵所对应另一个行走马达的转速，ε为预设阈值。

10.根据权要求8或9所述的多轮行走电子防打滑方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：

超速行走马达恢复正常转速一定时间后，使该超速行走马达对应第二分流控制阀失电。

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