CN115157995A - 用于确定起重机的动力源的方法、控制器及起重机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，公开了一种用于确定起重机的动力源的方法、控制器及起重机。起重机的动力系统包括：动力耦合装置、燃油发动机、主驱电机、储能装置以及充电机，动力耦合装置分别与燃油发动机以及主驱电机连接，储能装置分别与主驱电机以及充电机连接，充电机分别与主驱电机以及外电源连接，方法包括：确定起重机的工况以及需求功率；确定储能装置的荷电状态、充电机与外电源的连接状态；根据工况、需求功率、荷电状态以及连接状态，确定给起重机供能的动力源，这样来进行动力分配和设备控制，能够较好地满足起重机底盘行驶、上车作业工况、插电作业工况等多种工况的功率需求。

Description

用于确定起重机的动力源的方法、控制器及起重机
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，具体地涉及一种用于确定起重机的动力源的方法、控制器及起重机。
背景技术
起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。以汽车起重机进行示例，汽车起重机主要由起升、变幅、回转、起重臂和汽车底盘组成。汽车起重机是装在普通汽车底盘或特制汽车底盘上的一种起重机，其行驶驾驶室与起重操纵室一般分开设置。这种起重机机动性好，转移迅速；工作时须支腿，不能负荷行驶，也不适合在松软或泥泞的场地上工作。汽车起重机作为工程机械领域的工程设备，其作业工况极为恶劣，起重机可能用于连续作业的场景，也可能需行驶较长距离到达目的地后进行短暂地起重作业。对于燃油汽车起重机而言，难以满足节能减排的目标，对环境的污染较大。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明实施例提供了一种用于确定起重机的动力源的方法、控制器及起重机。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于起重机的动力源的确定方法，起重机的动力系统包括：动力耦合装置、燃油发动机、主驱电机、储能装置以及充电机，动力耦合装置分别与燃油发动机以及主驱电机连接，储能装置分别与主驱电机以及充电机连接，充电机分别与主驱电机以及外电源连接；方法包括：
确定起重机的工况以及需求功率；
确定储能装置的荷电状态、充电机与外电源的连接状态；
根据工况、需求功率、荷电状态以及连接状态，来确定给起重机供能的动力源。
在本发明实施例中，根据工况、需求功率、荷电状态以及连接状态，来确定给起重机供能的动力源包括：
在工况为行驶工况的情况下，断开充电机与外电源之间的连接；
在荷电状态大于预设阈值且需求功率不大于主驱电机的额定输出功率的情况下，断开动力耦合装置与燃油发动机之间的连接；
确定由储能装置驱动主驱电机运行，进而驱动起重机的底盘行驶。
在本发明实施例中，方法还包括：
在工况为行驶工况、荷电状态大于预设阈值且需求功率大于主驱电机的额定输出功率的情况下，连接所述动力耦合装置与燃油发动机；
确定由燃油发动机和储能装置共同供能，以驱动起重机的底盘行驶。
在本发明实施例中，方法还包括：
在工况为行驶工况且荷电状态不大于预设阈值的情况下，连接动力耦合装置与燃油发动机；
确定由燃油发动机供能，以驱动起重机的底盘行驶；
将燃油发动机的剩余功率通过动力耦合系统拖动主驱电机反转发电，以向储能装置充电。
在本发明实施例中，方法还包括：
在起重机制动的情况下，通过动力耦合系统调节来拖动主驱电机发电，以实现制动能量回收。
在本发明实施例中，动力系统还包括：变速箱、取力装置和底盘驱动装置，变速箱分别与动力耦合装置以及取力装置连接，底盘驱动装置与取力装置连接，变速箱从动力耦合装置中获取动力，并将动力依次传输至取力装置以及底盘驱动装置，以驱动底盘行驶。
在本发明实施例中，根据工况、需求功率、荷电状态以及连接状态，确定给起重机供能的动力源包括：
确定工况为作业工况、连接状态为未连接且荷电状态大于预设阈值的情况下，断开动力耦合装置与燃油发动机之间的连接，以使得燃油发动机处于停止状态；
确定由储能装置来给起重机供能，以驱动上车作业。
在本发明实施例中，方法还包括：
确定工况为作业工况、连接状态为未连接且荷电状态不大于预设阈值的情况下，连接动力耦合装置与燃油发动机；
控制燃油发动机经过动力耦合装置拖动主驱电机发电，使得给起重机供能的动力源为燃油发动机。
在本发明实施例中，动力系统包括：主油泵、液压管路和液压机构，主油泵分别与取力装置以及液压管路连接，液压管路与液压机构连接；取力装置带动主油泵转动，并经过液压管路驱动液压机构执行变幅和伸缩动作。
在本发明实施例中，动力系统还包括：
母线，分别与主驱电机、储能装置以及充电机连接，用于从主驱电机、储能装置以及充电机中获取电能；
卷扬电机控制器，分别与母线以及卷扬电机连接，用于从母线取电从而驱动卷扬动作；
回转电机控制器，分别与母线以及回转电机连接，用于从母线取电从而驱动回转动作。
在本发明实施例中，外电源包括市电，根据工况、需求功率、荷电状态以及连接状态，来确定给起重机供能的动力源包括：
确定工况为作业工况、连接状态为已连接且充电机的充电功率不小于需求功率的情况下，断开动力耦合装置与燃油发动机之间的连接，以使得燃油发动机处于停止状态；
确定由充电机供能，以驱动起重机的上车作业；
将充电机的剩余功率用于储能装置充电。
在本发明实施例中，方法还包括：
确定工况为作业工况、连接状态为已连接、充电机的充电功率小于需求功率且荷电状态大于预设阈值的情况下，断开动力耦合装置与燃油发动机之间的连接，以使得燃油发动机处于停止状态；
确定由充电机和储能装置共同供能，以驱动起重机的上车作业。
在本发明实施例中，方法还包括：
确定工况为作业工况、连接状态为已连接、充电机的充电功率小于需求功率且荷电状态不大于预设阈值的情况下，连接动力耦合装置与燃油发动机，并启动燃油发动机；
确定由燃油发动机驱动液压机构执行变幅和伸缩动作；
确定由充电机提供电能以驱动卷扬和回转作业，或者确定由充电机和燃油发动机共同驱动卷扬和回转作业；
将充电机和/或燃油发动机的剩余功率用于储能装置充电。
本发明第二方面提供一种控制器，被配置成执行上述的用于确定起重机的动力源的方法。
本发明第三方面提供一种起重机，包括上述的控制器。
在本发明实施例中，起重机的工况可以包括底盘行驶工况和上车作业工况，在上车作业工况中又可以分为变幅动作、伸缩动作、卷扬动作和回转动作等。在起重机的动力系统中，可以通过燃油发动机来提供能量并经过动力耦合装置拖动主驱电机发电，也可以选择由储能装置或者充电机外接市电来供能。根据起重机的工况、需求功率、储能装置的荷电状态、充电机与外电源的连接状态来确定给起重机供能的动力源，来进行动力分配和设备控制，这样既可以避免纯燃油汽车起重机对环境污染较大的缺点，也可以避免纯电动汽车起重机的续航能力较差的缺点，且能够较好地满足起重机底盘行驶、上车作业工况、插电作业工况等多种工况的功率需求。
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示意性示出了根据本发明实施例的起重机的动力系统的示意框图；
图2示意性示出了根据本发明实施例的用于确定起重机的动力源的方法的流程图。
附图标记说明
10-动力耦合装置； 11-燃油发动机；
12-主驱电机； 13-储能装置；
14-充电机； 15-外电源；
16-变速箱； 17-取力装置；
18-底盘驱动装置； 19-主油泵；
20-液压机构； 21-整机控制器；
22-主电机控制器； 23-主卷扬电机控制器；
24-副卷扬电机控制器； 25-回转电机控制器；
26-主卷扬电机； 27-副卷扬电机；
28-回转电机。
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。
图1示意性示出了根据本发明实施例的起重机的动力系统的示意框图，如图1所示，起重机的动力系统包括：动力耦合装置10、燃油发动机11、主驱电机12、储能装置13以及充电机14，动力耦合装置10分别与燃油发动机11以及主驱电机12连接，储能装置13分别与主驱电机12以及充电机14连接，充电机14分别与主驱电机12以及外电源15连接。
图2示意性示出了根据本发明实施例的用于起重机的动力源的确定方法的流程图，如图2所示，在本发明一实施例中，提供了一种用于确定起重机的动力源的方法，包括以下步骤：
步骤201，确定起重机的工况以及需求功率；
步骤202，确定储能装置的荷电状态、充电机与外电源的连接状态；
步骤203，根据工况、需求功率、荷电状态以及连接状态，确定给起重机供能的动力源。
在本发明实施例中，起重机的工况可以包括底盘行驶工况和上车作业工况，在上车作业工况中又可以分为变幅动作、伸缩动作、卷扬动作和回转动作等。对于起重机而言，在底盘行驶的过程中，上车不作业；在上车作业中，底盘不行驶。在起重机的动力系统中，可以通过燃油发动机11来提供能量并经过动力耦合系统10拖动主驱电机12发电，也可以选择由储能装置13或者充电机14外接市电15来供能。根据起重机的工况、需求功率、储能装置13的荷电状态、充电机14与外电源15的连接状态来确定给起重机供能的动力源，来进行动力分配和设备控制，这样既可以避免纯燃油汽车起重机对环境污染较大的缺点，也可以避免纯电动汽车起重机的续航能力较差的缺点，且能够较好地满足起重机底盘行驶、上车作业工况、插电作业工况等多种工况的功率需求。
下面结合图1来介绍本发明实施例中起重机的动力系统，可参见图1，对于增程式混合动力汽车起重机，起重机分为底盘部分、上装部分和电源部分。底盘部分由燃油发动机11、主驱电机12、主电机控制器22、动力耦合装置10、变速箱16、取力装置17、底盘驱动装置18、主油泵19和液压管路等组成。上装部分由主卷扬电机控制器23、副卷扬电机控制器24、回转电机控制器25、主卷扬电机26、副卷扬电机27、回转电机28、液压管路和液压机构20等组成。电源部分由储能装置13、交流充电机14和市电连接件等组成。
底盘动力来源于燃油发动机11和储能装置13，由动力耦合装置10来选择动力来源，并通过硬连接输出给变速箱16，变速箱16转换后输出给取力装置17。当取力装置17选择通道1，动力输出给底盘驱动装置18，驱动底盘行驶；当取力装置17选择通道2，动力输出给主油泵19，主油泵19通过液压管路给液压机构20，为起重机上装的变幅机构、伸缩机构及阀件提供动力。当燃油发动机11作为动力源时，燃油发动机11拖动主驱电机12发电，此时主驱电机12是作为发电机，实时发电功率记为P2(发电)。当储能装置作为动力源时，主驱电机12作为电动机使用，实时耗电功率记为P2(耗电)。
动力耦合装置10：该装置可以实现底盘动力源的自由切换。底盘行驶时，燃油发动机11和主驱电机12都可以作为动力源。当储能装置13的储能足够或充电机14外接电源时，燃油发动机11停止工作，主驱电机12作为电动机使用。当储能装置13的储能较低、起重机处于上装作业工况、充电机14与外部电源断开时，燃油发动机11工作，燃油发动机11拖动主驱电机12发电，同时可以给储能装置13充电，此时主驱电机12作为发电机使用。
车载交流充电机14：将三相交流市电输入整流为高压直流，为起重机的储能装置13充电或者直接给起重机的高压用电设备供电，充电机14的实时充电功率记为P-充电。
储能装置13：能满足起重机整车一定时间的作业或行驶，储能装置13的实时充电功率为Pc(充电)，储能装置13的实时放电功率为Pc(放电)。电机系统：主要由电机控制器和电机组成。
整机控制器21：通过Can线收集整车的状态信息，并根据整车的状态信息以及当前各设备的作业效率，采用模糊控制策略；可以通过动力耦合装置10来选定底盘的动力来源，可以控制上装电机。
在增程式混合动力汽车起重机的控制策略中，以储能装置的荷电状态(state ofcharge，SOC)、工况、外接电源的充电功率(P-充电)等为输入变量，以底盘燃油发动机11的功率P1、主驱电机12的功率P2(主驱电机12作为电动机使用时，耗电功率记为P2(耗电)；主驱电机12作为发电机使用时，发电功率记为P2(发电))、主卷扬电机26的功率P3、副卷扬电机27的功率P4及回转电机的功率P5为输出变量，采用模糊控制策略进行控制，从而实现各设备单元的能量和功率管理。
整机控制器21会实时采集各设备的当前状态并进行分析，当预判到当前整机处于行驶工况时，行驶前会首先判断储能装置13的SOC。
在一实施例中，方法包括：
在工况为行驶工况、荷电状态大于预设阈值且需求功率大于主驱电机12的额定输出功率的情况下，连接所述动力耦合装置10与燃油发动机11；
确定由燃油发动机11和储能装置13共同供能，以驱动起重机的底盘行驶。
在一实施例中，根据工况、需求功率、荷电状态以及连接状态，来确定给起重机供能的动力源包括：
在工况为行驶工况的情况下，断开充电机14与外电源15之间的连接；
在荷电状态大于预设阈值且需求功率不大于主驱电机12的额定输出功率的情况下，断开动力耦合装置10与燃油发动机11之间的连接；
确定由储能装置13驱动主驱电机12运行，进而驱动起重机的底盘行驶。
在一实施例中，方法还包括：
在工况为行驶工况且荷电状态不大于预设阈值的情况下，连接动力耦合装置10与燃油发动机11；
确定由燃油发动机11供能，以驱动起重机的底盘行驶；
将燃油发动机11的剩余功率通过动力耦合系统10拖动主驱电机12反转发电，以向储能装置13充电。
在一实施例中，方法还包括：
在起重机制动的情况下，通过动力耦合系统10调节来拖动主驱电机12发电，以实现制动能量回收。
在一实施例中，动力系统还包括：变速箱16、取力装置17和底盘驱动装置18，变速箱16分别与动力耦合装置10以及取力装置17连接，底盘驱动装置18与取力装置17连接，变速箱16从动力耦合装置10中获取动力，并将动力依次传输至取力装置17以及底盘驱动装置18，以驱动底盘行驶。
上述实施例可以理解为将底盘行驶工况分为以下四种情况：
(1)如果储能装置13的SOC大于预设阀值，且整车需求功率Pn大于主驱电机12的额定输出功率，此时，储能装置13和燃油发动机11共同输出，并通过动力耦合装置10输出至变速箱16，经过通道1驱动底盘驱动装置18，从而驱动底盘行驶。此时整车需求功率Pn＝P2(耗电)+P1，储能装置13的放电功率Pc(放电)＝P2(耗电)，主驱电机12的输出功率＝P2(额定)。
(2)如果储能装置13的SOC大于预设阀值，且整车需求功率Pn不大于主驱电机12的额定输出功率，此时，动力耦合装置10断开燃油发动机11，燃油发动机11停止。储能装置13提供电能，主电机控制器22驱动主驱电机12运转，并通过动力耦合装置10输出至变速箱16，并经通道1驱动底盘驱动装置18，从而驱动底盘行驶。此时整车需求功率Pn＝P2(耗电)，燃油发动机11的输出功率P1＝0，此时是由储能装置13作为动力源。
(3)如果储能装置13的SOC不大于预设阀值，此时，燃油发动机11的输出功率应大于整车需求功率，燃油发动机11的输出功率大部分通过动力耦合装置10输出至变速箱16，并经通道1驱动底盘驱动装置18，从而驱动底盘行驶。燃油发动机11的剩余功率通过动力耦合装置10拖动主驱电机12反转发电，并通过主电机控制器22整流，给储能装置13充电，燃油发动机11的实时功率P1＝Pc(充电)+Pn。主驱电机12处于发电机状态。
(4)当车辆制动时，通过动力耦合装置10进行调节，拖动主驱电机12发电，从而实现制动能量回收。
整机控制器21实时采集各设备的当前状态和取力器位置信息，当确认市电为未连接状态及交流充电机未工作状态，预判到当前整机处于作业(非插电)工况时，作业前会首先判断储能装置13的SOC。
在一实施例中，根据工况、需求功率、荷电状态以及连接状态，确定给起重机供能的动力源包括：
确定工况为作业工况、连接状态为未连接且荷电状态大于预设阈值的情况下，断开动力耦合装置10与燃油发动机11之间的连接，以使得燃油发动机11处于停止状态；
确定由储能装置13来给起重机供能，以驱动上车作业。
在一实施例中，方法还包括：
确定工况为作业工况、连接状态为未连接且荷电状态不大于预设阈值的情况下，连接动力耦合装置10与燃油发动机11；
控制燃油发动机11经过动力耦合装置10拖动主驱电机发电，使得给起重机供能的动力源为燃油发动机11。
在本发明实施例中，动力系统包括：主油泵19、液压管路和液压机构20，主油泵19分别与取力装置17以及液压管路连接，液压管路与液压机构20连接；取力装置17带动主油泵19转动，并经过液压管路驱动液压机构20执行变幅和伸缩动作。
在一实施例中，动力系统还包括：
母线，分别与主驱电机12、储能装置13以及充电机14连接，用于从主驱电机12、储能装置13以及充电机14中获取电能；
卷扬电机控制器，分别与母线以及卷扬电机连接，用于从母线取电从而驱动卷扬动作；
回转电机控制器25，分别与母线以及回转电机28连接，用于从母线取电从而驱动回转动作。
上述实施例可以理解为将上车作业(非插电)工况分为以下两种情况：
(1)如果储能装置13的SOC大于预设阀值、取力且市电未连接，此时，上车作业由储能装置13来提供能量，燃油发动机11处于停止状态。整车控制器21读取总线手柄开度信息，如读取到变幅及伸缩信号，则主驱电机12运行，经变速箱16、取力装置17和通道2，带动主油泵19转动，并经液压管路，在压力作用下驱动液压机构20进行变幅和伸缩动作。如读取到回转及卷扬信号，则回转电机28、卷扬电机动作正反转，从而实现回转动作和卷扬动作。该情况下由储能装置13提供整车用电电能，储能装置13的放电功率Pc(放电)＝Pn＝P2(耗电)+P3+P4+P5，燃油发动机11的输出功率P1＝0。
(2)如果储能装置13的SOC不大于预设阀值、取力且市电未连接，此时，上车作业由燃油发动机11来提供能量，并经动力耦合装置10拖动主驱电机12发电。主驱电机12发电后，经主电机控制器22整流并向高压母线馈电。整车控制器21读取总线手柄卷扬及回转开度信息后，控制卷扬电机控制器(包括主卷扬电机控制器23和副卷扬电机控制器24)及回转电机控制器25从母线取电，从而驱动卷扬和回转作业。主驱电机12发电的剩余能量可以用于储能装置13充电。当整车控制器21读取总线手柄的变幅及伸缩开度信号后，燃油发动机11产生动能，经变速箱16、取力装置17及通道2，带动主油泵19转动，并经液压管路，在压力作用下驱动液压机构20进行变幅和伸缩动作。该情况下由燃油发动机11提供整车能量，即燃油发动机11的输出功率P1＝Pn+Pc(充电)。
整机控制器21实时采集各设备的当前状态和取力器位置信息，当确认市电连接成功及交流充电机14为充电状态，预判到当前整机处于插电作业工况时，根据充电机14的充电功率和储能装置13的SOC来进行判断。
在一实施例中，外电源包括市电，根据工况、需求功率、荷电状态以及连接状态，来确定给起重机供能的动力源包括：
确定工况为作业工况、连接状态为已连接且充电机的充电功率不小于需求功率的情况下，断开动力耦合装置10与燃油发动机11之间的连接，以使得燃油发动机11处于停止状态；
确定由充电机14供能，以驱动起重机的上车作业；
将充电机的剩余功率用于储能装置13充电。
在一实施例中，方法还包括：
确定工况为作业工况、连接状态为已连接、充电机14的充电功率小于需求功率且荷电状态大于预设阈值的情况下，断开动力耦合装置10与燃油发动机11之间的连接，以使得燃油发动机11处于停止状态；
确定由充电机14和储能装置13共同供能，以驱动起重机的上车作业。
在一实施例中，方法还包括：
确定工况为作业工况、连接状态为已连接、充电机14的充电功率小于需求功率且荷电状态不大于预设阈值的情况下，连接动力耦合装置10与燃油发动机11，并启动燃油发动机11；
确定由燃油发动机11驱动液压机构执行变幅和伸缩动作；
确定由充电机14提供电能以驱动卷扬和回转作业，或者确定由充电机14和燃油发动机11共同驱动卷扬和回转作业；
将充电机14和/或燃油发动机11的剩余功率用于储能装置13充电。
上述实施例可以理解为将上车插电作业工况分为以下三种情况：
(1)如果取力且市电连接，且充电机14的充电功率P-充电不小于整车需求功率Pn；此时，燃油发动机11停止，在纯电动模式下进行上车作业。整车控制器21读取总线手柄信息，如需变幅及伸缩动作，则主驱电机12启动，经变速箱16、取力装置17及通道2，带动主油泵19转动，并经液压管路，在压力作用下驱动液压机构20进行变幅及伸缩动作。如需卷扬及回转动作，控制主卷扬电机控制器23、副卷扬电机控制器24和回转电机控制器25从母线取电，从而驱动卷扬作业及回转作业。交流充电机14的剩余功率可以用于储能装置13充电。整车的需求功率Pn＝P2+P3+P4+P5，储能装置13的充电功率＝P-充电-Pn。
(2)如果取力且市电连接，且充电机14的充电功率P-充电小于整车需求功率Pn，且储能装置13的SOC大于预设阀值；此时，燃油发动机11停止，在纯电动模式进行上车作业，由交流充电机14和储能装置13共同给整车供电。整车控制器21读取总线手柄信息，如需变幅及伸缩动作，主驱电机12启动，经变速箱16、取力装置17及通道2，带动主油泵19转动，并经液压管路，在压力作用下驱动液压机构20进行变幅及伸缩动作。如需卷扬及回转动作，控制主卷扬电机控制器23、副卷扬电机控制器24和回转电机控制器25从母线取电，从而驱动卷扬作业及回转作业。整车的需求功率Pn＝充电机的充电功率P-充电+储能装置13的放电功率Pc(放电)。整车的需求功率Pn＝P2+P3+P4+P5。
(3)如果取力且市电连接，且充电机14的充电功率P-充电小于整车需求功率Pn，且储能装置13的SOC不大于预设阀值；该状态下，需启动燃油发动机11。燃油发动机11启动之前，Pn＝P2(耗电)+P3+P4+P5，在燃油发动机11启动之后，主驱电机12作为发电机，此时Pn＝P3+P4+P5；由于Pn发生了变化，所以需要重新判断P-充电与Pn的关系。
当P-充电不小于整车电功率需求Pn(电)，Pn(电)＝P3+P4+P5，整车控制器21读取总线手柄信息，如需变幅及伸缩动作，燃油发动机11启动，经变速箱16、取力装置17及通道2，带动主油泵19转动，并经液压管路，在压力作用下驱动液压机构20进行变幅及伸缩动作。如需卷扬及回转动作，由交流充电机14提供电能，主卷扬电机控制器23、副卷扬电机控制器24和回转电机控制器25从母线取电，从而驱动卷扬及回转作业；充电机14的剩余电能用于储能装置13充电。储能装置13的充电功率Pc(充电)＝P-充电-整车电功率需求Pn(电)，燃油发动机11的输出功率＝Pn-Pn(电)。
当P-充电小于整车电功率需求Pn(电)，Pn(电)＝P3+P4+P5，整车控制器21读取总线手柄信息，如需变幅及伸缩动作，燃油发动机11启动，经变速箱16、取力装置17及通道2，带动主油泵19转动，并经液压管路，在压力作用下驱动液压机构20进行变幅动作及伸缩动作。如需卷扬及回转动作，燃油发动机11经动力耦合装置10带动主驱电机12发电，并经主驱电机控制器22整流向母线供电，此时交流充电机14工作向母线配电，主卷扬电机控制器23、副卷扬电机控制器24和回转电机控制器25从母线取电，从而驱动卷扬作业及回转作业；充电机14和/或燃油发动机11的剩余功率用于储能装置13充电。储能装置13充电功率Pc(充电)＝P2(发电)+P-充电-整车电功率需求Pn(电)。
在本发明实施例中，底盘部分由燃油发动机11、主驱电机12、主电机控制器22、动力耦合装置10、变速箱16、取力装置17、底盘驱动装置18及主油泵19等组成。上装部分由主卷扬电机控制器23、副卷扬电机控制器24、回转电机控制器25、主卷扬电机26、副卷扬电机27、回转电机28、液压管路和液压机构20等组成。通过整机控制器21采集整车的状态信息，根据整车的状态信息来实现整车控制。
在本发明实施例中，与纯电动汽车起重插电作业相比，解决了储能装置的SOC小于阀值而不能放电，且市电电源容量过小，不能满足插电作业的全部需求的问题。本发明实施例中，通过电动机和燃油机来共同完成整车作业需求。
在本发明实施例中，提供了一种增程式混合动力汽车起重机系统及控制方法，以储能装置13的SOC、整车功率需求、整车电功率需求、外接电源充电容量等为输入，来实现底盘行驶、上车作业、插电作业等多工况的能量分配和设备控制。
在本发明实施例中，可以通过取力状态、储能装置13的SOC、外接电源的容量等来划分工况，其中外接电源的容量可以通过设定来实现，也可以直接测量交流充电机14的输出容量，用该容量来进行判断。
在本发明实施例中，起重机的工况可以包括底盘行驶工况和上车作业工况，在上车作业工况中又可以分为变幅动作、伸缩动作、卷扬动作和回转动作等。对于起重机而言，在底盘行驶的过程中，上车不作业；在上车作业中，底盘不行驶。在起重机的动力系统中，可以通过燃油发动机11来提供能量并经过动力耦合系统10拖动主驱电机12发电，也可以选择由储能装置13或者充电机14外接市电15来供能。根据起重机的工况、需求功率、储能装置13的荷电状态、充电机14与外电源15的连接状态来确定给起重机供能的动力源，来进行动力分配和设备控制，这样既可以避免纯燃油汽车起重机对环境污染较大的缺点，也可以避免纯电动汽车起重机的续航能力较差的缺点，且能够较好地满足起重机底盘行驶、上车作业工况、插电作业工况等多种工况的功率需求。
本发明实施例提供了一种控制器，该控制器被配置成执行上述实施例中的任意一项用于确定起重机的动力源的方法。
起重机的动力系统包括：动力耦合装置、燃油发动机、主驱电机、储能装置以及充电机，动力耦合装置分别与燃油发动机以及主驱电机连接，储能装置分别与主驱电机以及充电机连接，充电机分别与主驱电机以及外电源连接；具体地，控制器可以被配置成：
确定起重机的工况以及需求功率；
确定储能装置的荷电状态、充电机与外电源的连接状态；
根据工况、需求功率、荷电状态以及连接状态，来确定给起重机供能的动力源。
在本发明实施例中，控制器被配置成：
根据工况、需求功率、荷电状态以及连接状态，来确定给起重机供能的动力源包括：
在工况为行驶工况的情况下，断开充电机与外电源之间的连接；
在荷电状态大于预设阈值且需求功率不大于主驱电机的额定输出功率的情况下，断开动力耦合装置与燃油发动机之间的连接；
确定由储能装置驱动主驱电机运行，进而驱动起重机的底盘行驶。
在本发明实施例中，控制器被配置成：
在工况为行驶工况、荷电状态大于预设阈值且需求功率大于主驱电机的额定输出功率的情况下，连接所述动力耦合装置与燃油发动机；
确定由燃油发动机和储能装置共同供能，以驱动起重机的底盘行驶。
在本发明实施例中，控制器被配置成：
在工况为行驶工况且荷电状态不大于预设阈值的情况下，连接动力耦合装置与燃油发动机；
确定由燃油发动机供能，以驱动起重机的底盘行驶；
将燃油发动机的剩余功率通过动力耦合系统拖动主驱电机反转发电，以向储能装置充电。
在本发明实施例中，控制器被配置成：
在起重机制动的情况下，通过动力耦合系统调节来拖动主驱电机发电，以实现制动能量回收。
在本发明实施例中，动力系统还包括：变速箱、取力装置和底盘驱动装置，变速箱分别与动力耦合装置以及取力装置连接，底盘驱动装置与取力装置连接，变速箱从动力耦合装置中获取动力，并将动力依次传输至取力装置以及底盘驱动装置，以驱动底盘行驶。
在本发明实施例中，控制器被配置成：
根据工况、需求功率、荷电状态以及连接状态，确定给起重机供能的动力源包括：
确定工况为作业工况、连接状态为未连接且荷电状态大于预设阈值的情况下，断开动力耦合装置与燃油发动机之间的连接，以使得燃油发动机处于停止状态；
确定由储能装置来给起重机供能，以驱动上车作业。
在本发明实施例中，控制器被配置成：
确定工况为作业工况、连接状态为未连接且荷电状态不大于预设阈值的情况下，连接动力耦合装置与燃油发动机；
控制燃油发动机经过动力耦合装置拖动主驱电机发电，使得给起重机供能的动力源为燃油发动机。
在本发明实施例中，动力系统包括：主油泵、液压管路和液压机构，主油泵分别与取力装置以及液压管路连接，液压管路与液压机构连接；取力装置带动主油泵转动，并经过液压管路驱动液压机构执行变幅和伸缩动作。
在本发明实施例中，动力系统还包括：
母线，分别与主驱电机、储能装置以及充电机连接，用于从主驱电机、储能装置以及充电机中获取电能；
卷扬电机控制器，分别与母线以及卷扬电机连接，用于从母线取电从而驱动卷扬动作；
回转电机控制器，分别与母线以及回转电机连接，用于从母线取电从而驱动回转动作。
在本发明实施例中，外电源包括市电，控制器被配置成：
根据工况、需求功率、荷电状态以及连接状态，来确定给起重机供能的动力源包括：
确定工况为作业工况、连接状态为已连接且充电机的充电功率不小于需求功率的情况下，断开动力耦合装置与燃油发动机之间的连接，以使得燃油发动机处于停止状态；
确定由充电机供能，以驱动起重机的上车作业；
将充电机的剩余功率用于储能装置充电。
在本发明实施例中，控制器被配置成：
确定工况为作业工况、连接状态为已连接、充电机的充电功率小于需求功率且荷电状态大于预设阈值的情况下，断开动力耦合装置与燃油发动机之间的连接，以使得燃油发动机处于停止状态；
确定由充电机和储能装置共同供能，以驱动起重机的上车作业。
在本发明实施例中，控制器被配置成：
确定工况为作业工况、连接状态为已连接、充电机的充电功率小于需求功率且荷电状态不大于预设阈值的情况下，连接动力耦合装置与燃油发动机，并启动燃油发动机；
确定由燃油发动机驱动液压机构执行变幅和伸缩动作；
确定由充电机提供电能以驱动卷扬和回转作业，或者确定由充电机和燃油发动机共同驱动卷扬和回转作业；
将充电机和/或燃油发动机的剩余功率用于储能装置充电。
本发明实施例提供一种起重机，包括上述的控制器。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种用于确定起重机的动力源的方法，其特征在于，起重机的动力系统包括：动力耦合装置、燃油发动机、主驱电机、储能装置以及充电机，其中，所述动力耦合装置分别与所述燃油发动机以及所述主驱电机连接，所述储能装置分别与所述主驱电机以及所述充电机连接，所述充电机分别与所述主驱电机以及外电源连接；所述方法包括：
确定所述起重机的工况以及需求功率；
确定所述储能装置的荷电状态、所述充电机与所述外电源的连接状态；
根据所述工况、所述需求功率、所述荷电状态以及所述连接状态，确定给所述起重机供能的动力源。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述工况、所述需求功率、所述荷电状态以及所述连接状态，确定给所述起重机供能的动力源包括：
在所述工况为底盘行驶工况的情况下，断开所述充电机与所述外电源之间的连接；
在所述荷电状态大于预设阈值且所述需求功率不大于所述主驱电机的额定输出功率的情况下，断开所述动力耦合装置与所述燃油发动机之间的连接；
确定由所述储能装置驱动所述主驱电机运行，进而驱动所述起重机的底盘行驶。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述工况为底盘行驶工况、所述荷电状态大于预设阈值且所述需求功率大于所述主驱电机的额定输出功率的情况下，连接所述动力耦合装置与所述燃油发动机；
确定由所述燃油发动机和所述储能装置共同供能，以驱动所述起重机的底盘行驶。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述工况为底盘行驶工况且所述荷电状态不大于预设阈值的情况下，连接所述动力耦合装置与所述燃油发动机；
确定由所述燃油发动机供能，以驱动所述起重机的底盘行驶；
将所述燃油发动机的剩余功率通过所述动力耦合系统拖动所述主驱电机反转发电，以向所述储能装置充电。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述起重机制动的情况下，通过所述动力耦合系统调节来拖动所述主驱电机发电，以实现制动能量回收。
6.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述动力系统还包括：变速箱、取力装置和底盘驱动装置，所述变速箱分别与所述动力耦合装置以及所述取力装置连接，所述底盘驱动装置与所述取力装置连接，所述变速箱从所述动力耦合装置中获取动力，并将所述动力依次传输至所述取力装置以及所述底盘驱动装置，以驱动所述底盘行驶。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述工况、所述需求功率、所述荷电状态以及所述连接状态，来确定给所述起重机供能的动力源包括：
确定所述工况为上车作业工况、所述连接状态为未连接且所述荷电状态大于预设阈值的情况下，断开所述动力耦合装置与所述燃油发动机之间的连接，以使得所述燃油发动机处于停止状态；
确定由所述储能装置来给所述起重机供能，以驱动上车作业。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
确定所述工况为上车作业工况、所述连接状态为未连接且所述荷电状态不大于预设阈值的情况下，连接所述动力耦合装置与所述燃油发动机；
控制所述燃油发动机经过所述动力耦合装置拖动所述主驱电机发电，使得给所述起重机供能的动力源为所述燃油发动机。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述动力系统包括：主油泵、液压管路和液压机构，其中所述主油泵分别与取力装置以及所述液压管路连接，所述液压管路与所述液压机构连接；所述取力装置带动所述主油泵转动，并经过所述液压管路驱动所述液压机构执行变幅动作和伸缩动作。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动力系统还包括：
母线，分别与所述主驱电机、所述储能装置以及所述充电机连接，用于从所述主驱电机、所述储能装置以及所述充电机中获取电能；
卷扬电机控制器，分别与所述母线以及卷扬电机连接，用于从所述母线取电从而驱动卷扬动作；
回转电机控制器，分别与所述母线以及回转电机连接，用于从所述母线取电从而驱动回转动作。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外电源包括市电，所述根据所述工况、所述需求功率、所述荷电状态以及所述连接状态，来确定给所述起重机供能的动力源包括：
确定所述工况为上车作业工况、所述连接状态为已连接且所述充电机的充电功率不小于所述需求功率的情况下，断开所述动力耦合装置与所述燃油发动机之间的连接，以使得所述燃油发动机处于停止状态；
确定由所述充电机供能，以驱动所述起重机的上车作业；
将所述充电机的剩余功率用于所述储能装置充电。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
确定所述工况为上车作业工况、所述连接状态为已连接、所述充电机的充电功率小于所述需求功率且所述荷电状态大于预设阈值的情况下，断开所述动力耦合装置与所述燃油发动机之间的连接，以使得所述燃油发动机处于停止状态；
确定由所述充电机和所述储能装置共同供能，以驱动所述起重机的上车作业。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
确定所述工况为上车作业工况、所述连接状态为已连接、所述充电机的充电功率小于所述需求功率且所述荷电状态不大于预设阈值的情况下，连接所述动力耦合装置与所述燃油发动机，并启动所述燃油发动机；
确定由所述燃油发动机驱动液压机构执行变幅动作和伸缩动作；
确定由所述充电机提供电能以驱动卷扬动作和回转动作，或者确定由所述充电机和所述燃油发动机共同驱动卷扬动作和回转动作；
将所述充电机和/或所述燃油发动机的剩余功率用于所述储能装置充电。
14.一种控制器，其特征在于，被配置成执行根据权利要求1至13中任一项所述的用于确定起重机的动力源的方法。
15.一种起重机，其特征在于，包括根据权利要求14所述的控制器。
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