CN114319498A - 用于轮式挖掘机的控制方法及装置、控制器和轮式挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于轮式挖掘机的控制方法及装置、控制器和轮式挖掘机，所述用于轮式挖掘机的控制方法包括：获取所述轮式挖掘机的档位选择信号；根据所述档位选择信号确定第一转速，其中所述第一转速与所述档位选择信号相关联；获取所述轮式挖掘机的油门踏板信号；根据所述油门踏板信号确定第二转速；获取所述轮式挖掘机的工作模式；以及根据所述工作模式、所述第一转速和所述第二转速控制所述轮式挖掘机的发动机的转速。本发明实施例可以适应不同工况，有效避免微小抖动导致频繁调节，提升驾驶的平稳性与经济性。

Description

用于轮式挖掘机的控制方法及装置、控制器和轮式挖掘机

技术领域

本发明涉及轮式挖掘机控制技术领域，具体地涉及一种用于轮式挖掘机的控制方法及装置、控制器和轮式挖掘机。

背景技术

轮式挖掘机工况分为挖掘作业和行驶工况，在挖掘作业时，轮式挖掘机转速控制方式与履带式挖掘机相似，操作手选择并固定油门旋钮档位，控制器根据油门旋钮档位设定发动机转速，在行驶状态时，操作手踩下油门踏板，控制器根据油门踏板位置设定发动机转速。现有轮式挖掘机转速控制系统无论在挖掘还是行驶时油门旋钮及油门踏板均能控制发动机转速，对作业便利性带来一定影响，同时在行驶状态时，发动机转速与油门踏板位置成线性对应关系，油门踏板微小抖动都可能导致发动机频繁调节，影响了驾驶的平稳性与经济性。因此，急需提出一种技术方案来解决现有技术中的上述技术问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种用于轮式挖掘机的控制方法及装置、控制器和轮式挖掘机，解决现有技术中的前述技术问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于轮式挖掘机的控制方法，包括：获取轮式挖掘机的档位选择信号；根据档位选择信号确定第一转速，其中第一转速与档位选择信号相关联；获取轮式挖掘机的油门踏板信号；根据油门踏板信号确定第二转速；获取轮式挖掘机的工作模式；以及根据工作模式、第一转速和第二转速控制轮式挖掘机的发动机的转速。

在本发明实施例中，根据工作模式、第一转速和第二转速控制轮式挖掘机的发动机的转速包括：在工作模式为驻车模式的情况下，将发动机的转速设置为怠速转速；在工作模式为挖掘作业模式的情况下，将发动机的转速设置为第一转速；以及在工作模式为行驶模式的情况下，将发动机的转速设置为第一转速和第二转速中的最大一者。

在本发明实施例中，怠速转速的范围为600rpm至1000rpm。

在本发明实施例中，根据油门踏板信号确定第二转速包括：根据油门踏板的转速控制范围和油门踏板的档位数量确定油门踏板控制的转速与油门踏板的档位之间的对应关系；根据油门踏板信号确定油门踏板的当前档位；以及根据油门踏板的当前档位和对应关系确定第二转速。

在本发明实施例中，转速控制范围为1000rpm至2000rpm，档位数量为50。

在本发明实施例中，用于轮式挖掘机的控制方法还包括：获取转速控制范围和档位数量。

本发明第二方面提供一种控制器，被配置成执行前述实施例的用于轮式挖掘机的控制方法。

本发明第三方面提供一种用于轮式挖掘机的控制装置，包括：档位选择设备，被配置成提供轮式挖掘机的档位选择信号；油门踏板，被配置成提供轮式挖掘机的油门踏板信号；模式选择开关，被配置成选择轮式挖掘机的工作模式；以及前述实施例的控制器。

在本发明实施例中，用于轮式挖掘机的控制装置还包括：触摸显示屏，被配置成设置油门踏板的转速控制范围和油门踏板的档位数量；其中，控制器还被配置成：通过触摸显示屏获取转速控制范围和档位数量。

本发明第四方面提供一种轮式挖掘机，包括：发动机；以及前述实施例的用于轮式挖掘机的控制装置。

本发明实施例通过在驻车模式时将发动机的转速设置为怠速转速，在挖掘作业模式时将发动机的转速设置为档位选择信号决定的第一转速，在行驶模式时将发动机的转速设置为档位选择信号决定第一转速和油门踏板信号决定的第二转速中的最大值，在行驶模式时采用梯形加载，可以适应不同工况，有效避免微小抖动导致频繁调节，提升驾驶的平稳性与经济性。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明实施例的用于轮式挖掘机的控制方法100的流程示意图；

图2是本发明实施例的用于轮式挖掘机的控制装置200的结构示意图；

图3是本发明实施例的轮式挖掘机300的结构示意图；

图4是本发明示例的用于轮式挖掘机的控制装置的结构示意图；

图5是常规控制策略下油门踏板输出的电压与发动机的转速之间的对应关系示意图；

图6是本发明示例的油门踏板输出的电压与发动机的转速之间的对应关系示意图；以及

图7是本发明示例的用于轮式挖掘机的控制装置的发动机的转速设定流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

需要说明，若本申请实施方式中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

如图1所示，在本发明实施例中，提供一种用于轮式挖掘机的控制方法100，包括以下步骤：

步骤S110：获取轮式挖掘机的档位选择信号。档位选择信号例如为通过油门旋钮、触摸显示屏、智能面板、机械开关等档位选择设备提供。

步骤S120：根据档位选择信号确定第一转速，其中第一转速与档位选择信号相关联。轮式挖掘机的档位例如可以设置为10个固定档位，以及确定与10个固定档位对应的10种转速，也即档位与转速一一对应，当根据档位选择信号确定好档位，那么就可以根据该确定的档位确定与其对应的转速作为第一转速。

步骤S130：获取轮式挖掘机的油门踏板信号。油门踏板信号例如可以通过油门踏板提供。油门踏板信号例如可以为油门踏板被踩下时输出的电压，油门踏板的输出电压大小例如与油门踏板被踩下时的下压量成正比。油门踏板被踩下时的下压量可连续变化，相应地，油门踏板的输出电压大小的取值范围例如可为连续的取值范围，如0至5V的线性电压信号。

步骤S140：根据油门踏板信号确定第二转速。

步骤S150：获取轮式挖掘机的工作模式。轮式挖掘机的工作模式例如可通过模式选择开关的开关信号设置及获取，具体例如包括驻车模式、挖掘作业模式和行驶模式。以及

步骤S160：根据工作模式、第一转速和第二转速控制轮式挖掘机的发动机的转速。

具体地，根据工作模式、第一转速和第二转速控制轮式挖掘机的发动机的转速，也即步骤S160例如包括子步骤：

(a1)在工作模式为驻车模式的情况下，将发动机的转速设置为怠速转速。

(a2)在工作模式为挖掘作业模式的情况下，将发动机的转速设置为第一转速。也即在轮式挖掘机处于挖掘作业模式的情况下，根据档位选择信号来决定发动机的转速。以及

(a3)在工作模式为行驶模式的情况下，将发动机的转速设置为第一转速和第二转速中的最大一者。也即在轮式挖掘机处于行驶模式的情况下，根据档位选择信号和油门踏板信号两者所决定的转速中的最大值来决定发动机的转速。

具体地，怠速转速的范围例如为600rpm至1000rpm。

具体地，根据油门踏板信号确定第二转速，也即步骤S140例如包括子步骤：

(b1)根据油门踏板的转速控制范围和油门踏板的档位数量确定油门踏板控制的转速与油门踏板的档位之间的对应关系。若档位数量为n+1，转速控制范围为x至y，那么会在x至y之间的转速区间中进行等间隔采样得到包括两个端点值x和y在内的共n+1个转速采样值，也即会将在x至y之间的转速区间等间隔划分为n个子转速区间，n+1个转速采样值也即n个子转速区间的所有端点值，n+1个转速采样值分别对应n+1个档位。其中，档位1对应的转速为x，档位n+1对应的转速为y。举例来说，若n取值为50，也即共设置51个档位，当前档位k取值为10，x取值为1000rpm，y取值为2000rpm，则档位k对应的转速R_k的计算公式如下：

(b2)根据油门踏板信号确定油门踏板的当前档位。具体地，油门踏板信号为油门踏板的输出电压的情况下，和转速控制范围与油门踏板的档位数量的对应关系的确定方法类似，若档位数量为n+1，会将油门踏板的输出电压大小的预设取值范围例如为i至j中进行等间隔采样得到包括两个端点值i和j在内的共n+1个电压采样值，也即会将在i至j之间的电压区间等间隔划分为n个子电压区间，分别为第1至第n个子区间，另外将大于或等于j的电压作为第n+1个子区间。当某一时刻油门踏板的实际输出电压大于或等于第m个子电压区间的电压下限值且小于第m个子电压区间的电压上限值的情况下，该时刻油门踏板所对应的档位为m。当某一时刻油门踏板的实际输出电压大于或等于j，则该时刻油门踏板所对应的档位为n+1。如此一来，在获取到油门踏板的输出电压的情况下，根据油门踏板的输出电压的大小即可确定当前状态下油门踏板所对应的档位。以及

(b3)根据油门踏板的当前档位和对应关系确定第二转速。

具体地，转速控制范围例如为1000rpm至2000rpm，档位数量例如为51。当然，本发明实施例并不局限于此，转速控制范围例如还可以是800rpm至2000rpm，或者0rpm至3000rpm等等，只要是在轮速挖掘机的发动机所能实现的转速范围所选定的转速控制范围即可。档位数量例如还可以是26、31、41、61、101等其他数值，只要档位数量减去1得到的差值的整数倍为转速控制范围所控制的转速区间长度即可，这里的转速区间长度是指转速控制范围的转速最大值与转速最小值的差值。

进一步地，用于轮式挖掘机的控制方法100例如还包括步骤：获取转速控制范围和档位数量。转速控制范围和档位数量例如可以通过预设默认取值的方式获取，还可以是通过触摸显示屏等设备上设置的方式获取，还可以是两种方式兼有。

在本发明实施例中，提供一种控制器，其例如被配置成执行根据任意一项前述实施例的用于轮式挖掘机的控制方法100。其中，用于轮式挖掘机的控制方法100的具体功能和细节可参考前述实施例的相关描述，在此不再赘述。

具体地，控制器例如可为工控机、嵌入式系统、微处理器、可编程逻辑器件等控制设备。

如图2所示，在本发明实施例中，提供一种用于轮式挖掘机的控制装置200，包括：档位选择设备210、油门踏板230、模式选择开关250和控制器270。

其中，档位选择设备210例如被配置成提供轮式挖掘机的档位选择信号。

油门踏板230例如被配置成提供轮式挖掘机的油门踏板信号。

模式选择开关250例如被配置成选择轮式挖掘机的工作模式。

控制器270例如为根据任意一项前述实施例的控制器。其中，控制器270的具体功能和细节可参考前述实施例的相关描述，在此不再赘述。

进一步地，用于轮式挖掘机的控制装置200例如还包括触摸显示屏290。触摸显示屏290例如被配置成设置油门踏板230的转速控制范围和油门踏板230的档位数量。相应地，控制器270例如还被配置成通过触摸显示屏290获取转速控制范围和档位数量。

进一步地，用于轮式挖掘机的控制装置200例如还可包括发动机控制模块也即ECM(Engine Control Module)，相应地，控制器270例如还被配置成通过发动机控制模块控制发动机的转速。

在本发明实施例中，提供一种轮式挖掘机300，包括：发动机310和控制装置330。其中，控制装置330例如为根据任意一项前述实施例的用于轮式挖掘机的控制装置200。其中，控制装置330的具体功能和细节可参考前述实施例的相关描述，在此不再赘述。

下面结合一示例来说明本发明实施例的用于轮式挖掘机的控制装置200的工作过程，本发明示例的具体内容如下：

如图4所示，本发明示例的用于轮式挖掘机的控制装置包括：油门踏板1、模式选择开关2、油门旋钮3、触摸显示屏4、整车控制器5、发动机控制模块6。

整车控制器5采集油门踏板1、模式选择开关2和油门旋钮3的信号，并通过CAN总线分别与触摸显示屏4和发动机控制模块6连接。

1、工作模式设定

用户通过模式选择开关2选择轮式挖掘机的工作模式，轮式挖掘机的工作模式共分为驻车模式P、挖掘作业模式W和行驶模式T。工作模式通过CAN总线发送至触摸显示屏4，触摸显示屏4以图文形式进行显示，以提醒用户当前的工作模式。

2、转速计算

整车控制器5采集油门旋钮3信号，通常情况下油门旋钮3为10个固定档位，整车控制器5根据档位设定10个转速预设值，并根据当前档位计算出油门旋钮3决定的发动机转速n1。

油门踏板1通常提供0-5V线性电压信号，通过电压变化反应出油门踏板1被踩下的百分比，如图5所示常规控制策略下，油门踏板1输出的电压与发动机的转速成线性关系，但油门踏板1的微小抖动都可能导致发动机频繁调节转速，为改善驾驶的平稳性与经济性本发明示例的技术方案如下：如图6所示，采用梯形加载，设置行驶状态下油门踏板1的转速控制范围的默认取值为1000rpm-2000rpm，油门踏板1的档位数量的默认取值为51。档位与油门踏板的输出电压以及对应的转速之间的关系的确定方法可参见前述实施例中的相关描述，在此不再赘述。若油门踏板的实际输出电压大于或等于0V且小于5/50V，则其对应的档位为1，对应的由油门踏板1决定的发动机转速n2为1000rpm；若油门踏板的实际输出电压大于或等于5/50V且小于10/50V，则其对应的档位为2，对应的由油门踏板1决定的发动机转速n2为1020rpm，其他情况依次类推。特殊地，若油门踏板的实际输出电压大于或等于5V，则其对应的档位为51，对应的由油门踏板1决定的发动机转速n2为2000rpm。第二本发明示例的技术方案可以有效避免微小抖动导致频繁调节。

同时油门踏板1的转速控制范围和档位数量还可以通过触摸显示屏4进行调整，触摸显示屏4将调整的指令具体例如可为设置的转速控制范围和档位数量通过CAN总线发送至整车控制器5。

整车控制器5采集油门踏板1信号，根据转速控制范围、档位数量及上述方法计算出由油门踏板1决定的发动机转速n2。

3、转速设定流程

(1)当用户选择驻车模式P时，轮式挖掘机不进行工作，为降低燃油消耗，如图7所示，整机控制器5将发动机转速设置为怠速转速n0，怠速转速n0的取值范围例如为600rpm至1000rpm。具体例如通过CAN总线将怠速转速n0发送至发动机控制模块6，以使发动机控制模块6控制发动机的转速为怠速转速n0。

(2)当用户选择挖掘作业模式W时，轮式挖掘机主要进行挖掘作业，发动机转速应固定在某一设定值，以维持作业的平稳性，如图7所示，整机控制器5根据油门旋钮3计算出转速n1，对用户踩下的油门踏板1信号不予响应，并通过CAN总线将转速n1发送至发动机控制模块6。

(3)当用户选择行驶模式T时，用户调节油门踏板1踩下的程度，通过调整发动机转速进而控制轮式挖掘机行驶速度，如图7所示，整机控制器5根据油门旋钮3计算出转速n1，根据油门踏板1计算出转速n2，当油门踏板1决定的转速n2小于油门旋钮3决定的转速n1时，整机控制器5将转速固定在n1，不响应n2的变化，当油门踏板1决定的转速n2大于油门旋钮3决定的转速n1时，整机控制器5将发动机的转速设定为n2，转速跟随油门踏板1的变化进行变化，同时整机控制器5通过CAN总线将转速发送至发动机控制模块6。

综上所述，本发明实施例通过在驻车模式时将发动机的转速设置为怠速转速，在挖掘作业模式时将发动机的转速设置为档位选择信号决定的第一转速，在行驶模式时将发动机的转速设置为档位选择信号决定第一转速和油门踏板信号决定的第二转速中的最大值，在行驶模式时采用梯形加载，可以适应不同工况，有效避免微小抖动导致频繁调节，提升驾驶的平稳性与经济性。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种用于轮式挖掘机的控制方法，其特征在于，包括：

获取所述轮式挖掘机的档位选择信号；

根据所述档位选择信号确定第一转速，其中所述第一转速与所述档位选择信号相关联；

获取所述轮式挖掘机的油门踏板信号；

根据所述油门踏板信号确定第二转速；

获取所述轮式挖掘机的工作模式；以及

根据所述工作模式、所述第一转速和所述第二转速控制所述轮式挖掘机的发动机的转速。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述工作模式、所述第一转速和所述第二转速控制所述轮式挖掘机的发动机的转速包括：

在所述工作模式为驻车模式的情况下，将所述发动机的转速设置为怠速转速；

在所述工作模式为挖掘作业模式的情况下，将所述发动机的转速设置为所述第一转速；以及

在所述工作模式为行驶模式的情况下，将所述发动机的转速设置为所述第一转速和所述第二转速中的最大一者。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述怠速转速的范围为600rpm至1000rpm。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述油门踏板信号确定第二转速包括：

根据所述油门踏板的转速控制范围和所述油门踏板的档位数量确定所述油门踏板控制的转速与所述油门踏板的档位之间的对应关系；

根据所述油门踏板信号确定所述油门踏板的当前档位；以及

根据所述油门踏板的当前档位和所述对应关系确定所述第二转速。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述转速控制范围为1000rpm至2000rpm，所述档位数量为50。

6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，还包括：获取所述转速控制范围和所述档位数量。

7.一种控制器，其特征在于，被配置成执行根据权利要求1至6中任意一项所述的用于轮式挖掘机的控制方法。

8.一种用于轮式挖掘机的控制装置，其特征在于，包括：

档位选择设备，被配置成提供所述轮式挖掘机的档位选择信号；

油门踏板，被配置成提供所述轮式挖掘机的油门踏板信号；

模式选择开关，被配置成选择所述轮式挖掘机的工作模式；以及

根据权利要求7所述的控制器。

9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，还包括：

触摸显示屏，被配置成设置所述油门踏板的转速控制范围和所述油门踏板的档位数量；

其中，所述控制器还被配置成：

通过所述触摸显示屏获取所述转速控制范围和所述档位数量。

10.一种轮式挖掘机，其特征在于，包括：

发动机；以及

根据权利要求8或9所述的用于轮式挖掘机的控制装置。

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