CN114439818A - 动力系统扭矩控制方法、系统 - Google Patents

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Abstract

一种动力系统扭矩控制方法、系统，该动力系统扭矩控制方法包括：确定动力系统的允许扭矩；获取非可控液压泵的实际消耗扭矩，并得到所有非可控液压泵的实际消耗总扭矩；根据实际消耗总扭矩和允许扭矩获取可控液压泵允许使用的总扭矩；根据允许使用的总扭矩和系统预定分配占比系数得到各可控液压泵的控制目标扭矩；得到可控液压泵的目标电流；根据目标电流控制可控液压泵。本发明提供的动力系统扭矩控制方法、系统，对可控液压泵进性扭矩控制，从而保证控制总扭矩，保证可控液压泵驱动轴不超限制扭矩，并保证动力系统总扭矩不超总允许使用扭矩，保证了动力系统的可靠性和安全性。

Description

动力系统扭矩控制方法、系统
技术领域
本发明涉及动力系统技术领域，尤其是涉及一种动力系统扭矩控制方法、系统。
背景技术
一种动力系统包括原动机(发动机或电机)、液压泵和执行机构，原动机驱动液压泵，液压泵驱动执行机构动作。在使用两个或更多个液压泵的应用中，组合液压泵的总转矩尤其在瞬时状态中可能超过原动机或液压泵输入轴的转矩额定值。这会导致原动机或液压泵输入轴的灾难性故障。
目前，通常通过选型放大型号来避免最薄弱环节发生故障，导致硬件成本增加。
前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。
申请内容
本发明的目的在于提供一种动力系统扭矩控制方法、系统，旨在避免动力系统超过极限扭矩的问题。
本发明提供了一种动力系统扭矩控制方法，适用于动力系统，所述动力系统包括原动机、直驱液压泵、第一液压泵和第二液压泵，一个或多个所述直驱液压泵直接连接于所述原动机，所述第一液压泵串联在所述直驱液压泵后，所述第二液压泵连接于所述第一液压泵，所述直驱液压泵和第一液压泵为可控液压泵，所述第二液压泵为非可控液压泵，每个直驱液压泵和由其带动的第一液压泵和/或第二液压泵构成一个液压支路，其特征在于，所述动力系统扭矩控制方法包括：
确定动力系统的允许扭矩；
获取所述非可控液压泵的实际消耗扭矩，并得到所有所述非可控液压泵的实际消耗总扭矩；
根据所述实际消耗总扭矩和所述允许扭矩获取所述可控液压泵允许使用的总扭矩：所述允许使用的总扭矩为所述允许扭矩和所述实际消耗总扭矩之差；
根据所述允许使用的总扭矩和系统预定分配占比系数得到各所述可控液压泵的控制目标扭矩；
根据所述可控液压泵的所述控制目标扭矩和实时出口压力，计算各所述可控液压泵的目标排量，进而得到所述可控液压泵的目标电流；
根据所述目标电流控制所述可控液压泵。
在一种可实现的方式中，所述动力系统为单路直驱式，所述确定动力系统的允许扭矩的步骤具体包括：
获取所述原动机的转速，根据所述转速得到最大输出扭矩，并将所述最大输出扭矩乘以合理使用系数得到使用扭矩；
获取所述直驱液压泵的限制扭矩；
根据所述使用扭矩、所述限制扭矩确定动力系统的允许扭矩，其中，所述允许扭矩为所述使用扭矩和所述限制扭矩中的较小者。
在一种可实现的方式中，所述得到各所述可控液压泵的控制目标扭矩具体包括：每个所述可控液压泵的所述控制目标扭矩为本所述可控液压泵的系统预定分配占比系数与所述允许使用的总扭矩的积，且每个所述可控液压泵的所述控制目标扭矩之和小于或等于所述允许使用的总扭矩。
在一种可实现的方式中，所述动力系统为多路直驱式，所述确定动力系统的允许扭矩的步骤具体包括：
获取所述原动机的转速，根据所述转速得到最大输出扭矩，并将所述最大输出扭矩乘以合理使用系数得到使用扭矩；
获取所有所述直驱液压泵的总限制扭矩；
根据所述使用扭矩、所述总限制扭矩确定动力系统的允许扭矩，其中，所述允许扭矩为所述使用扭矩和所述总限制扭矩中的较小者。
在一种可实现的方式中，所述得到各所述可控液压泵的控制目标扭矩具体包括：每个所述可控液压泵的所述控制目标扭矩为本所述可控液压泵的系统预定分配占比系数与所述允许使用的总扭矩的积，且每个所述可控液压泵的所述控制目标扭矩之和小于或等于所述允许使用的总扭矩；每个所述液压支路上，所述直驱液压泵和由其带动的所有所述可控液压泵的控制目标扭矩之和与由其带动的所有所述非可控液压泵的所述实际消耗扭矩之和的和小于或等于所述使用扭矩和所述直驱液压泵的所述限制扭矩中的较小者。
在一种可实现的方式中，所述获取所述非可控液压泵的实际消耗扭矩的步骤具体包括：根据所述非可控液压泵的出口压力与输出排量的函数关系，计算所述非可控液压泵的输出排量，再根据所述非可控液压泵的所述出口压力和所述输出排量计算所述非可控液压泵的所述实际消耗扭矩。
在一种可实现的方式中，根据所述目标电流控制所述可控液压泵的步骤具体包括：获取所述可控液压泵的当前电流，并比较所述当前电流与所述目标电流，根据所述当前电流与所述目标电流之差调节所述可控液压泵的控制电流。
本发明还提供了一种动力系统扭矩控制系统，适用于动力系统，所述动力系统包括原动机、直驱液压泵、第一液压泵和第二液压泵，一个或多个所述直驱液压泵直接连接于所述原动机，所述第一液压泵串联在所述直驱液压泵后，所述第二液压泵连接于所述第一液压泵，所述直驱液压泵和第一液压泵为可控液压泵，所述第二液压泵为非可控液压泵，每个直驱液压泵和由其带动的第一液压泵和/或第二液压泵构成一个液压支路，其特征在于，所述动力系统扭矩控制系统包括：
采集模块，用于采集所述原动机的转速、所述第一液压泵和所述第二液压泵的实时出口压力，并用于获取所述直驱液压泵的限制扭矩；
数据处理模块，用于确定动力系统的允许扭矩，获取所述非可控液压泵的实际消耗扭矩，并得到所有所述非可控液压泵的实际消耗总扭矩，根据所述实际消耗总扭矩和所述允许扭矩获取所述可控液压泵允许使用的总扭矩：所述允许使用的总扭矩为所述允许扭矩和所述实际消耗总扭矩之差，根据所述允许使用的总扭矩得到所述可控液压泵的控制目标扭矩，根据所述可控液压泵的所述控制目标扭矩和所述实时出口压力，计算所述可控液压泵的目标排量，进而得到所述可控液压泵的目标电流；
控制模块，根据所述目标电流控制所述可控液压泵。
在一种可实现的方式中，所述动力系统为单路直驱式，所述数据处理模块确定所述动力系统的允许扭矩具体包括：根据所述原动机的转速得到所述原动机的最大输出扭矩，并将所述最大输出扭矩乘以合理使用系数得到使用扭矩，根据所述使用扭矩、所述限制扭矩确定动力系统的允许扭矩，所述允许扭矩为所述使用扭矩和所述限制扭矩中的较小者；
所述数据处理模块根据所述允许使用的总扭矩得到各可控液压泵的所述控制目标扭矩具体包括：所述数据处理模块用于使每个所述可控液压泵的所述控制目标扭矩为本所述可控液压泵的系统预定分配占比系数与所述允许使用的总扭矩的积，且每个所述可控液压泵的所述控制目标扭矩之和小于或等于所述允许使用的总扭矩。
在一种可实现的方式中，所述动力系统为多路直驱式，所述数据处理模块确定动力系统的所述允许扭矩具体包括：根据所述原动机的转速得到所述原动机的最大输出扭矩，并根据所述最大输出扭矩和合理使用系数得到使用扭矩，根据所述限制扭矩得到所有所述直驱液压泵的总限制扭矩，根据所述使用扭矩、所述总限制扭矩确定动力系统的允许扭矩：所述允许扭矩为所述使用扭矩和所述总限制扭矩中的较小者；其中，所述允许扭矩为所有所述直驱液压泵的所述允许扭矩之和；
所述数据处理模块根据所述允许使用的总扭矩得到各可控液压泵的所述控制目标扭矩具体包括：所述数据处理模块用于使每个所述可控液压泵的所述控制目标扭矩为本所述可控液压泵的系统预定分配占比系数与所述允许使用的总扭矩的积，且每个所述可控液压泵的所述控制目标扭矩之和小于或等于所述允许使用的总扭矩，且每个所述液压支路上，所述直驱液压泵和由其带动的所有可控液压泵的控制目标扭矩之和与由其带动的所有所述非可控液压泵的所述实际消耗扭矩之和的和小于或等于所述使用扭矩和所述直驱液压泵的所述限制扭矩中的较小者。
通过本发明提供的动力系统扭矩控制方法、系统，对可控液压泵进性扭矩控制，从而保证控制总扭矩，保证可控液压泵驱动轴不超限制扭矩，并保证动力系统总扭矩不超总允许使用扭矩，保证了动力系统的可靠性和安全性。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种动力系统的结构示意图。
图2为另一种动力系统的结构示意图。
图3为本发明提供的一种动力系统扭矩控制方法的流程示意图。
图4为单路直驱式系统中图3所示流程示意图的步骤S11的详细流程示意图。
图5为单路直驱式系统中的扭矩分配情况示意图。
图6为电控双折线恒功率泵的压力-电流-排量曲线图。
图7为电控曲线恒功率泵的压力-电流排量曲线图。
图8为电控排量泵的电流-排量曲线图。
图9为液控恒功率泵压力-排量曲线图。
图10为多路直驱式系统中图3所示流程示意图的步骤S11的详细流程示意图。
图11为多路直驱式系统中的扭矩分配情况示意图。
图12为本发明提供的一种动力系统扭矩控制系统的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。
应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。本申请使用的术语“或”、“和/或”、“包括以下至少一个”等可被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。例如，“包括以下至少一个：A、B、C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A和B和C”，再如，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A和B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
应该理解的是，虽然本申请实施例中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
需要说明的是，在本文中，采用了诸如S1、S2等步骤代号，其目的是为了更清楚简要地表述相应内容，不构成顺序上的实质性限制，本领域技术人员在具体实施时，可能会先执行S4后执行S3等，但这些均应在本申请的保护范围之内。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或者“单元”的后缀仅为了有利于本申请的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或者“单元”可以混合地使用。
请参照图1，为一种动力系统的结构示意图，该动力系统包括原动机11、直驱液压泵12、第一液压泵13、第二液压泵15和执行元件(图未示)。原动机11包括一个驱动轴，直驱液压泵12通过传动机构直接连接于原动机11，并由原动机11驱动，第一液压泵13串联在直驱液压泵12后，即第一液压泵13和直驱液压泵12连接于同一驱动轴上。第二液压泵15通过传动机构连接于第一液压泵13。在此，原动机11仅一根驱动轴，一个直驱液压泵12连接于该驱动轴，为单路直驱式系统，该直驱液压泵12和由其带动的第一液压泵13和/或第二液压泵15构成一个液压支路。该动力系统还包括控制器17和电控单元19，控制器17连接于原动机11，电控单元19连接于控制器17，每个电控单元19连接于一个直驱液压泵12或第一液压泵13，用于控制相应的液压泵工作，这种与电控单元19连接的液压泵为可控液压泵。第二液压泵15不连接电控单元19，这种液压泵为不可控液压泵。可以理解，第二液压泵15也可将其动力再分配给其他的液压泵。
请参照图2，为另一种动力系统的结构示意图，该动力系统包括原动机11、直驱液压泵12、第一液压泵13、第二液压泵15和执行元件(图未示)。原动机11包括多个驱动轴，多个直驱液压泵12分别通过不同的传动机构直接连接于原动机11，第一液压泵13串联在直驱液压泵12后，第二液压泵15通过传动机构连接于第一液压泵13。当然，直驱液压泵12也可不与第一液压泵13串联，而直接连接第二液压泵15。在此，原动机11包括多根驱动轴，多个直驱液压泵12分别连接到多根驱动轴，为多路直驱式系统，每个直驱液压泵12和由其带动的第一液压泵13和/或第二液压泵15构成一个液压支路。该动力系统还包括控制器17和电控单元19，控制器17连接于原动机11，电控单元19连接于控制器17，每个电控单元19连接于一个直驱液压泵12或第一液压泵13，用于控制相应的液压泵工作，这种与电控单元19连接的液压泵为可控液压泵。第二液压泵15不连接电控单元19，这种液压泵为不可控液压泵。可以理解，每个液压支路可串联多个第二液压泵13，第二液压泵15也可将其动力再分配给其他的液压泵。图2中仅示出多路直驱式系统的一种示例，多路直驱式系统中一般同时包括第一液压泵13和第二液压泵15，但也可能仅包括第一液压泵13或第二液压泵15，直驱液压泵12、第一液压泵13和第二液压泵15数量也可根据需要设置。
如图3所示，为本发明提供的一种动力系统扭矩控制方法的流程示意图，该动力系统扭矩控制方法适用于上述图1或图2所示的动力系统，该动力系统扭矩控制方法包括：
S11，确定动力系统的允许扭矩Tallow。
S13，获取各非可控液压泵的实际消耗扭矩Trealn，并得到非可控液压泵的实际消耗总扭矩∑(Trealn)(即所有非可控液压泵的实际消耗扭矩Trealn之和)。
S15，根据实际消耗总扭矩∑(Trealn)和允许扭矩Tallow获取可控液压泵允许使用的总扭矩Tctrl。具体地，通过公式Tctrl＝Tallow-∑(Trealn)计算得到允许使用的总扭矩Tctrl，即允许使用的总扭矩为允许扭矩和实际消耗总扭矩之差。
S17，根据允许使用的总扭矩Tctrl和系统预定分配占比系数C得到各可控液压泵的控制目标扭矩Ttargetn。其中，系统预定分配占比系数C可按系统需求预先设定，并动态可调。
S19，根据各可控液压泵的控制目标扭矩Ttargetn和实时出口压力P，计算各可控液压泵的目标排量Vtargetn，进而得到各可控液压泵的目标电流itargetn。具体地，可根据公式Vtargetn＝Ttargetn·20·π·ηmh/P计算得到目标排量Vtargetn，再根据方程i＝f(P，V)计算目标电流itargetn。这样，可计算出每一个可控液压泵所对应的目标电流itargetn。
S21，根据目标电流itargetn控制各可控液压泵。这样可实现动力系统极限扭矩的控制。具体地，当可控液压泵A的目标电流itargetn为I1，则采用I1作为控制电流输入给可控液压泵A，当可控液压泵B的目标电流itargetn为I2，则采用I2作为控制电流输入给可控液压泵B。
具体地，在步骤S21中，获取各可控液压泵的当前电流，并比较当前电流与目标电流itargetn，根据当前电流与目标电流itargetn之差调节各可控液压泵的控制电流。在控制电流的调节中，可采用PID控制，也可采用步长控制。
对于图1所示的单路直驱式系统而言，请参照图4和图5，步骤S11具体包括：
S112，获取原动机11的转速n，根据转速n得到最大输出扭矩Tmax，并根据最大输出扭矩Tmax和合理使用系数η得到使用扭矩Tsource。
具体地，根据公式T＝f(n)计算最大输出扭矩Tmax，根据公式Tsource＝Tmax·η计算使用扭矩Tsource。合理使用系数η和动力系统的安全预留以及基本消耗比例等相关。
S114，获取直驱液压泵12的限制扭矩Tlimitn。具体地，根据液压泵的参数列表获取限制扭矩Tlimitn，每个液压泵都具有确定的限制扭矩Tlimitn，这是液压泵的固有参数，可直接获得，由于在单路直驱式系统中只有一个与原动机11直接连接的直驱液压泵12，因此Tlimitn就是所有直驱液压泵12的总限制扭矩∑Tlimitn。
S116，根据使用扭矩Tsource、限制扭矩Tlimit确定动力系统的允许扭矩Tallow。
具体地，允许扭矩Tallow为使用扭矩Tsource乘以传动比i和限制扭矩Tlimitn中的较小者，即Tallow＝min(i*Tsource,Tlimitn)，传动比i在系统中各个地方都可能存在，均可按扭矩传递原则汇入计算。为了简化计算过程，传动比i可取1，这样，允许扭矩Tallow为使用扭矩Tsource和限制扭矩Tlimitn中的较小者，即Tallow＝min(Tsource,Tlimitn)。
具体地，请参照图6，为电控双折线恒功率泵的压力-电流-排量曲线图，请参照图7，为电控曲线恒功率泵的压力-电流排量曲线图，请参照图8，为电控排量泵的电流-排量曲线图，请参照图9，为液控恒功率泵压力-排量曲线图。根据曲线图可知，不同类型的液压泵的输出排量V的计算方式不同，对于电控恒功率泵和电控排量泵，可采集液压泵的出口压力P，结合实际控制电流i，可根据公式V＝f(P，I)计算得到液压泵的输出排量；对于液控恒功率泵，可采集液压泵的出口压力P，可根据公式V＝f(P)计算得到液压泵的输出排量，液控恒功率泵在本申请中为非可控液压泵，因此在步骤S23中无需获得其目标电流。
在步骤S13中，具体可根据非可控液压泵的出口压力P及出口压力P与输出排量V的函数关系，计算非可控液压泵的输出排量V，再根据非可控液压泵的出口压力P和输出排量V计算各非可控液压泵的实际消耗扭矩Trealn，具体计算公式可为Trealn＝P·V/(20·π·ηmh)，其中π为圆周率，ηmh为非可控液压泵的机械效率系数，20·π为系数，出口压力P和输出排量V的单位不同，则系数不同，在Trealn＝P·V/(20·π·ηmh)中，出口压力P的单位为bar，输出排量V的单位为立方厘米。可以理解，输出排量V也可通过其他方式获得，例如可通过在液压泵的出口油路上设置流量传感器，结合液压泵转速信号进行实时计算获得。
具体地，在步骤S17中，每个可控液压泵的控制目标扭矩Ttargetn为本可控液压泵的系统预定分配占比系数C与所述允许使用的总扭矩Tctrl的积，即Ttargetn＝C％·Tctrl，且各可控液压泵的控制目标扭矩Ttargetn之和∑(Ttargetn)小于或等于可控液压泵允许使用的总扭矩Tctrl，即∑(Ttargetn)≤Tctrl。请参照图5，在图1所示的单路直驱式系统中，直驱液压泵12的控制目标扭矩为Ttarget1，第一液压泵13的控制目标扭矩为Ttarget2，两个第二液压泵15的实际消耗扭矩分别为Treal1和Treal2。
对于图2所示的多路直驱式系统而言，请参照图10和图11，步骤S11具体包括：
S112，获取原动机11的转速n，根据转速n得到最大输出扭矩Tmax，并根据最大输出扭矩Tmax和合理使用系数η得到使用扭矩Tsource。
具体地，根据公式T＝f(n)计算最大输出扭矩Tmax，根据公式Tsource＝Tmax·η计算使用扭矩Tsource。合理使用系数η和动力系统的安全预留以及基本消耗比例等相关。
S114，获取所有直驱液压泵12的总限制扭矩∑(Tlimitn)。具体地，由于与原动机11直接连接的直驱液压泵12为多个，因此总限制扭矩∑(Tlimitn)为多个与原动机11直接连接的直驱液压泵12的限制扭矩Tlimitn之和。根据液压泵的参数列表获取限制扭矩Tlimitn，每个液压泵都具有确定的限制扭矩，这是液压泵的固有参数，可直接获得。
S116，根据使用扭矩Tsource、总限制扭矩Tlimit确定动力系统的允许扭矩Tallow。
具体地，允许扭矩Tallow为使用扭矩Tsource乘以传动比i和各直驱液压泵12的总限制扭矩∑(Tlimitn)中的较小者，即Tallow＝min(i*Tsource,∑(Tlimitn))，其中，Tallow为所有直驱液压泵12的允许扭矩Tallown之和。为了简化计算过程，传动比i可取1。传动比i在系统中各个地方都可能存在，均可按扭矩传递原则汇入计算。为了简化计算过程，传动比i可取1，这样，允许扭矩Tallow为使用扭矩Tsource和各直驱液压泵12的总限制扭矩∑(Tlimitn)中的较小者，即Tallow＝min(Tsource,∑(Tlimitn))。其中，允许扭矩Tallow为所有直驱液压泵12的允许扭矩Tallown之和。
具体地，在多路直驱式系统中，步骤S13中实际消耗总扭矩∑(Trealn)的获取方法和单路直驱式系统的实际消耗总扭矩∑(Trealn)获取方法相同，在此不再赘述。
具体地，在多路直驱式系统中，步骤S17中，除了需要满足Ttargetn＝C％·Tctrl，以及∑(Ttargetn)≤Tctrl，还需要满足：对于每个直驱液压泵12，该直驱液压泵12和由其带动的所有可控液压泵的控制目标扭矩Ttargetn之和与由其带动的所有非可控液压泵的实际消耗扭矩Trealn之和的和小于或等于使用扭矩Tsource和该直驱液压泵12的限制扭矩Tlimitn中的较小者，即对于每一条液压支路而言，∑(Ttargetn)+∑(Trealn)≤min(Tsource,Tlimitn)。请参照图11，在图2所示的多路直驱式系统中，第一支路上的直驱液压泵12的限制扭矩为Tlimit1，直驱液压泵12的控制目标扭矩为Ttarget11，第一液压泵13的控制目标扭矩为Ttarget12，两个第二液压泵15的实际消耗扭矩分别为Treal11和Treal12，第二支路上的直驱液压泵12的控制目标扭矩为Ttarget21，第一液压泵13的控制目标扭矩为Ttarget22，两个第二液压泵15的实际消耗扭矩分别为Treal21和Treal22。也就是说，Ttarget11+Ttarget12+Treal11+Treal12≤min(Tsource,Tlimit1)，Ttarget21+Ttarget22+Treal21+Treal22≤min(Tsource,Tlimit2)。
如图12所示，为本发明提供的动力系统扭矩控制系统结构示意图，该动力系统扭矩控制系统包括：
采集模块51，用于采集原动机的转速n、液压泵的实时出口压力P，并用于获取直驱液压泵12的限制扭矩Tlimitn；
数据处理模块53，用于确定动力系统的允许扭矩Tallow，获取各非可控液压泵的实际消耗扭矩Trealn，并得到非可控液压泵的实际消耗总扭矩∑(Trealn)，根据实际消耗总扭矩∑(Trealn)和允许扭矩Tallow获取可控液压泵允许使用的总扭矩Tctrl，根据允许使用的总扭矩Tctrl得到各可控液压泵的控制目标扭矩Ttargetn，根据各可控液压泵的控制目标扭矩Ttargetn和实时出口压力P，计算各可控液压泵的目标排量Vtargetn，进而得到各可控液压泵的目标电流itargetn；其中，允许使用的总扭矩Tctrl为允许扭矩Tallow和实际消耗总扭矩∑(Trealn)之差。
控制模块55，根据目标电流itargetn控制各可控液压泵。
具体地，对于单路直驱式动力系统而言，数据处理模块53确定动力系统的允许扭矩Tallow具体包括：根据原动机的转速n得到原动机的最大输出扭矩Tmax，并根据最大输出扭矩Tmax和合理使用系数η得到使用扭矩Tsource，根据使用扭矩Tsource、限制扭矩Tlimitn和传动比i确定动力系统的允许扭矩Tallow，其中，允许扭矩Tallow为使用扭矩Tsource乘以传动比i和限制扭矩Tlimitn中的较小者，即Tallow＝min(i*Tsource,Tlimitn)，传动比i在系统中各个地方都可能存在，均可按扭矩传递原则汇入计算。为了简化计算过程，传动比i可取1，这样，允许扭矩Tallow为使用扭矩Tsource和限制扭矩Tlimit中的较小者，即Tallow＝min(Tsource,Tlimit)。更具体地，根据公式T＝f(n)计算最大输出扭矩Tmax，根据公式Tsource＝Tmax·η计算使用扭矩Tsource。合理使用系数η和动力系统的安全预留以及基本消耗比例等相关。
具体地，对于单路直驱式动力系统而言，数据处理模块53根据允许使用的总扭矩Tctrl得到各可控液压泵的控制目标扭矩Ttargetn具体包括：数据处理模块53用于使每个可控液压泵的控制目标扭矩Ttargetn为本可控液压泵的系统预定分配占比系数C与允许使用的总扭矩Tctrl的积，且每个可控液压泵的控制目标扭矩Ttargetn之和∑(Ttargetn)小于或等于允许使用的总扭矩Tctrl。
具体地，对于多路直驱式动力系统而言，数据处理模块53确定动力系统的允许扭矩Tallow具体包括：根据原动机的转速n得到原动机的最大输出扭矩Tmax，并根据最大输出扭矩Tmax和合理使用系数η得到使用扭矩Tsource，根据限制扭矩Tlimitn得到所有直驱液压泵12的总限制扭矩∑(Tlimitn)，根据使用扭矩Tsource、总限制扭矩Tlimit和传动比i确定动力系统的允许扭矩Tallow，其中，允许扭矩Tallow为使用扭矩Tsource乘以传动比i和总限制扭矩Tlimit中的较小者，即Tallow＝min(i*Tsource,∑(Tlimitn))，允许扭矩Tallow为所有直接连接于原动机11的所有第一液压泵13的允许扭矩Tallown之和，即Tallow＝∑(Tallown)，传动比i在系统中各个地方都可能存在，均可按扭矩传递原则汇入计算。为了简化计算过程，传动比i可取1，这样，允许扭矩Tallow为使用扭矩Tsource和总限制扭矩Tlimit中的较小者，即Tallow＝min(Tsource,∑(Tlimitn))。更具体地，根据公式T＝f(n)计算最大输出扭矩Tmax，根据公式Tsource＝Tmax·η计算使用扭矩Tsource。合理使用系数η和动力系统的安全预留以及基本消耗比例等相关。
具体地，对于多路直驱式动力系统而言，数据处理模块53根据允许使用的总扭矩Tctrl得到各可控液压泵的控制目标扭矩Ttargetn具体包括：数据处理模块53用于使每个可控液压泵的控制目标扭矩Ttargetn为本可控液压泵的系统预定分配占比系数C与允许使用的总扭矩Tctrl的积，且每个可控液压泵的控制目标扭矩Ttargetn之和∑(Ttargetn)小于或等于允许使用的总扭矩Tctrl。且每个液压支路上，直驱液压泵12和由其带动的所有可控液压泵的控制目标扭矩Ttargetn之和与由其带动的所有非可控液压泵的实际消耗扭矩Trealn之和的和小于或等于使用扭矩Tsource和该直驱液压泵12的限制扭矩Tlimitn中的较小者。
具体地，实际消耗总扭矩∑(Trealn)等于多个非可控液压泵的实际消耗扭矩Treanl之和。具体地，采集模块51获取非可控液压泵的出口压力P，数据处理模块53根据非可控液压泵的出口压力P和输出排量V的函数关系，计算非可控液压泵的输出排量V，再根据非可控液压泵的出口压力P和输出排量V计算各非可控液压泵的实际消耗扭矩Trealn，具体计算公式可为Trealn＝P·V/(20·π·ηmh)，其中π为圆周率，ηmh为非可控液压泵的机械效率系数，20·π为系数，出口压力P和输出排量V的单位不同，则系数不同，在Treal＝P·V/(20·π·ηmh)中，出口压力P的单位为bar，输出排量V的单位为立方厘米。可以理解，输出排量V也可通过在液压泵的出口油路上设置流量传感器，结合液压泵转速信号进行实时计算获得。
具体地，不同类型的液压泵的输出排量V的计算方式不同，对于电控恒功率泵和电控排量泵，可采集液压泵的出口压力P，结合实际控制电流i，可根据公式V＝f(P，I)计算得到液压泵的输出排量；对于液控恒功率泵，可采集液压泵的出口压力P，可根据公式V＝f(P)计算得到液压泵的输出排量，液控恒功率泵在本申请中为非可控液压泵。
具体地，数据处理模块53通过公式Tctrl＝Tallow-∑(Trealn)计算得到允许使用的总扭矩Tctrl。
具体地，可根据公式Vtargetn＝Ttargetn·20·π·ηmh/P计算得到目标排量Vtargetn，再根据方程i＝f(P，V)计算目标电流itargetn。
具体地，可获取各可控液压泵的当前电流，并比较当前电流与目标电流itargetn，根据当前电流与目标电流itargetn之差调节各可控液压泵的控制电流。在控制电流的调节中，可采用PID控制，也可采用步长控制。
本发明的动力系统扭矩控制方法、系统中，对可控液压泵进性扭矩控制，从而保证控制总扭矩，保证可控液压泵驱动轴不超限制扭矩，并保证动力系统总扭矩不超总允许使用扭矩，保证了动力系统的可靠性和安全性。
以上，仅为本申请的具体实施方式，上述场景仅是作为示例，并不构成对于本申请实施例提供的技术方案的应用场景的限定，本申请的技术方案还可应用于其他场景。任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
在本申请中，对于相同或相似的术语概念、技术方案和/或应用场景描述，一般只在第一次出现时进行详细描述，后面再重复出现时，为了简洁，一般未再重复阐述，在理解本申请技术方案等内容时，对于在后未详细描述的相同或相似的术语概念、技术方案和/或应用场景描述等，可以参考其之前的相关详细描述。

Claims (10)

1.一种动力系统扭矩控制方法，适用于动力系统，所述动力系统包括原动机(11)、直驱液压泵(12)、第一液压泵(13)和第二液压泵(15)，一个或多个所述直驱液压泵(12)直接连接于所述原动机(11)，所述第一液压泵(13)串联在所述直驱液压泵(12)后，所述第二液压泵(15)连接于所述第一液压泵(13)，所述直驱液压泵(12)和第一液压泵(13)为可控液压泵，所述第二液压泵(15)为非可控液压泵，每个直驱液压泵(12)和由其带动的第一液压泵(13)和/或第二液压泵(15)构成一个液压支路，其特征在于，所述动力系统扭矩控制方法包括：
确定动力系统的允许扭矩(Tallow)；
获取所述非可控液压泵的实际消耗扭矩(Trealn)，并得到所有所述非可控液压泵的实际消耗总扭矩(∑(Trealn))；
根据所述实际消耗总扭矩(∑(Trealn))和所述允许扭矩(Tallow)获取所述可控液压泵允许使用的总扭矩(Tctrl)：所述允许使用的总扭矩(Tctrl)为所述允许扭矩(Tallow)和所述实际消耗总扭矩(∑(Trealn))之差；
根据所述允许使用的总扭矩(Tctrl)和系统预定分配占比系数(C)得到各所述可控液压泵的控制目标扭矩(Ttargetn)；
根据所述可控液压泵的所述控制目标扭矩(Ttargetn)和实时出口压力(P)，计算各所述可控液压泵的目标排量(Vtargetn)，进而得到所述可控液压泵的目标电流(itargetn)；
根据所述目标电流(itargetn)控制所述可控液压泵。
2.如权利要求1所述的动力系统扭矩控制方法，其特征在于，所述动力系统为单路直驱式，所述确定动力系统的允许扭矩(Tallow)的步骤具体包括：
获取所述原动机(11)的转速(n)，根据所述转速(n)得到最大输出扭矩(Tmax)，并将所述最大输出扭矩(Tmax)乘以合理使用系数(η)得到使用扭矩(Tsource)；
获取所述直驱液压泵(12)的限制扭矩(Tlimitn)；
根据所述使用扭矩(Tsource)、所述限制扭矩(Tlimitn)确定动力系统的允许扭矩(Tallow)，其中，所述允许扭矩(Tallow)为所述使用扭矩(Tsource)和所述限制扭矩(Tlimitn)中的较小者。
3.如权利要求2所述的动力系统扭矩控制方法，其特征在于，所述得到各所述可控液压泵的控制目标扭矩(Ttargetn)具体包括：每个所述可控液压泵的所述控制目标扭矩(Ttargetn)为本所述可控液压泵的系统预定分配占比系数(C)与所述允许使用的总扭矩(Tctrl)的积，且每个所述可控液压泵的所述控制目标扭矩(Ttargetn)之和(∑(Ttargetn))小于或等于所述允许使用的总扭矩(Tctrl)。
4.如权利要求1所述的动力系统扭矩控制方法，其特征在于，所述动力系统为多路直驱式，所述确定动力系统的允许扭矩(Tallow)的步骤具体包括：
获取所述原动机(11)的转速(n)，根据所述转速(n)得到最大输出扭矩(Tmax)，并将所述最大输出扭矩(Tmax)乘以合理使用系数(η)得到使用扭矩(Tsource)；
获取所有所述直驱液压泵(12)的总限制扭矩(∑(Tlimitn))；
根据所述使用扭矩(Tsource)、所述总限制扭矩(∑(Tlimitn))确定动力系统的允许扭矩(Tallow)，其中，所述允许扭矩(Tallow)为所述使用扭矩(Tsource)和所述总限制扭矩(∑(Tlimitn))中的较小者。
5.如权利要求4所述的动力系统扭矩控制方法，其特征在于，所述得到各所述可控液压泵的控制目标扭矩(Ttargetn)具体包括：每个所述可控液压泵的所述控制目标扭矩(Ttargetn)为本所述可控液压泵的系统预定分配占比系数(C)与所述允许使用的总扭矩(Tctrl)的积，且每个所述可控液压泵的所述控制目标扭矩(Ttargetn)之和(∑(Ttargetn))小于或等于所述允许使用的总扭矩(Tctrl)；每个所述液压支路上，所述直驱液压泵(12)和由其带动的所有所述可控液压泵的控制目标扭矩之和与由其带动的所有所述非可控液压泵的所述实际消耗扭矩之和的和小于或等于所述使用扭矩(Tsource)和所述直驱液压泵(12)的所述限制扭矩(Tlimitn)中的较小者。
6.如权利要求1或4所述的动力系统扭矩控制方法，其特征在于，所述获取所述非可控液压泵的实际消耗扭矩(Trealn)的步骤具体包括：根据所述非可控液压泵的出口压力(P)与输出排量(V)的函数关系，计算所述非可控液压泵的输出排量(V)，再根据所述非可控液压泵的所述出口压力(P)和所述输出排量(V)计算所述非可控液压泵的所述实际消耗扭矩(Trealn)。
7.如权利要求1所述的动力系统扭矩控制方法，其特征在于，根据所述目标电流(itargetn)控制所述可控液压泵的步骤具体包括：获取所述可控液压泵的当前电流，并比较所述当前电流与所述目标电流(itargetn)，根据所述当前电流与所述目标电流(itargetn)之差调节所述可控液压泵的控制电流。
8.一种动力系统扭矩控制系统，适用于动力系统，所述动力系统包括原动机(11)、直驱液压泵(12)、第一液压泵(13)和第二液压泵(15)，一个或多个所述直驱液压泵(12)直接连接于所述原动机(11)，所述第一液压泵(13)串联在所述直驱液压泵(12)后，所述第二液压泵(15)连接于所述第一液压泵(13)，所述直驱液压泵(12)和第一液压泵(13)为可控液压泵，所述第二液压泵(15)为非可控液压泵，每个直驱液压泵(12)和由其带动的第一液压泵(13)和/或第二液压泵(15)构成一个液压支路，其特征在于，所述动力系统扭矩控制系统包括：
采集模块(51)，用于采集所述原动机的转速(n)、所述第一液压泵(13)和所述第二液压泵(15)的实时出口压力(P)，并用于获取所述直驱液压泵(12)的限制扭矩(Tlimitn)；
数据处理模块(53)，用于确定动力系统的允许扭矩(Tallow)，获取所述非可控液压泵的实际消耗扭矩(Trealn)，并得到所有所述非可控液压泵的实际消耗总扭矩(∑(Trealn))，根据所述实际消耗总扭矩(∑(Trealn))和所述允许扭矩(Tallow)获取所述可控液压泵允许使用的总扭矩(Tctrl)：所述允许使用的总扭矩(Tctrl)为所述允许扭矩(Tallow)和所述实际消耗总扭矩(∑(Treal))之差，根据所述允许使用的总扭矩(Tctrl)得到所述可控液压泵的控制目标扭矩(Ttargetn)，根据所述可控液压泵的所述控制目标扭矩(Ttargetn)和所述实时出口压力(P)，计算所述可控液压泵的目标排量(Vtargetn)，进而得到所述可控液压泵的目标电流(itargetn)；
控制模块(55)，根据所述目标电流(itargetn)控制所述可控液压泵。
9.如权利要求8所述的动力系统扭矩控制系统，其特征在于，所述动力系统为单路直驱式，所述数据处理模块(53)确定所述动力系统的允许扭矩(Tallow)具体包括：根据所述原动机的转速(n)得到所述原动机的最大输出扭矩(Tmax)，并将所述最大输出扭矩(Tmax)乘以合理使用系数(η)得到使用扭矩(Tsource)，根据所述使用扭矩(Tsource)、所述限制扭矩(Tlimitn)确定动力系统的允许扭矩(Tallow)，所述允许扭矩(Tallow)为所述使用扭矩(Tsource)和所述限制扭矩(Tlimitn)中的较小者；
所述数据处理模块(53)根据所述允许使用的总扭矩(Tctrl)得到各可控液压泵的所述控制目标扭矩(Ttargetn)具体包括：所述数据处理模块(53)用于使每个所述可控液压泵的所述控制目标扭矩(Ttargetn)为本所述可控液压泵的系统预定分配占比系数(C)与所述允许使用的总扭矩(Tctrl)的积，且每个所述可控液压泵的所述控制目标扭矩(Ttargetn)之和(∑(Ttargetn))小于或等于所述允许使用的总扭矩(Tctrl)。
10.如权利要求8所述的动力系统扭矩控制系统，其特征在于，所述动力系统为多路直驱式，所述数据处理模块(53)确定动力系统的所述允许扭矩(Tallow)具体包括：根据所述原动机的转速(n)得到所述原动机的最大输出扭矩(Tmax)，并根据所述最大输出扭矩(Tmax)和合理使用系数(η)得到使用扭矩(Tsource)，根据所述限制扭矩(Tlimitn)得到所有所述直驱液压泵(12)的总限制扭矩(∑(Tlimitn))，根据所述使用扭矩(Tsource)、所述总限制扭矩(∑(Tlimitn))确定动力系统的允许扭矩(Tallow)：所述允许扭矩(Tallow)为所述使用扭矩(Tsource)和所述总限制扭矩(∑Tlimitn)中的较小者；其中，所述允许扭矩(Tallow)为所有所述直驱液压泵(12)的所述允许扭矩(Tallown)之和；
所述数据处理模块(53)根据所述允许使用的总扭矩(Tctrl)得到各可控液压泵的所述控制目标扭矩(Ttargetn)具体包括：所述数据处理模块(53)用于使每个所述可控液压泵的所述控制目标扭矩(Ttargetn)为本所述可控液压泵的系统预定分配占比系数(C)与所述允许使用的总扭矩(Tctrl)的积，且每个所述可控液压泵的所述控制目标扭矩(Ttargetn)之和(∑(Ttargetn))小于或等于所述允许使用的总扭矩(Tctrl)，且每个所述液压支路上，所述直驱液压泵(12)和由其带动的所有可控液压泵的控制目标扭矩之和与由其带动的所有所述非可控液压泵的所述实际消耗扭矩之和的和小于或等于所述使用扭矩(Tsource)和所述直驱液压泵(12)的所述限制扭矩(Tlimitn)中的较小者。
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