一种叉车动力工况自适应控制系统及方法
【专利摘要】本发明提供了一种叉车动力工况自适应控制系统，包括：采集单元，采集的信息包括发动机转速、载荷重量以及操作手柄信号；计算单元，根据采集单元采集的信息，计算出当前工况下系统所需的发动机输出功率P0；存储单元，存储有发动机功率特性匹配表和主阀阀芯开度数据库，计算单元还计算出发动机输出功率为P0时的发动机转速n0和主阀阀芯开度K；控制单元，控制的参数包括发动机转速和主阀阀芯开度。本发明还提供了一种叉车动力工况自适应控制方法。本发明所提供的叉车动力工况自适应控制系统及方法，综合考虑叉车行驶和门架动作工况信息，实时计算并控制发动机输出系统所需的功率，达到发动机的输出功率与系统所需功率的精确匹配，降低油耗和噪音。
【专利说明】
一种叉车动力工况自适应控制系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及工程机械领域，更具体而言，涉及一种叉车动力工况自适应控制系统及方法。
【背景技术】
[0002]叉车的工况较复杂，除了单独行驶和门架动作工况，有时会进行复合动作，即行驶的同时门架系统做动作。不同的工况中，在载荷重量不同的情况下，行驶系统和门架动作系统所需要的功率会产生较大变化。
[0003]操作手人为操作油门控制发动机转速和手柄幅度(载荷动作速度)很难做到准确匹配:如果油门过小，动作速度过快，会造成熄火;如果油门过大，会造成动作速度过快及油耗偏高。
[0004]现有技术中，为了保证不熄火，通常选用大功率发动机，留出很大的功率储备。这样会造成动力匹配不合理，油耗噪音偏高。
[0005]因此，提供一种叉车动力工况自适应控制系统及方法，综合考虑叉车行驶和门架动作工况信息，实时计算并控制发动机输出系统所需的功率，达到发动机的输出功率与系统所需功率的精确匹配，降低油耗和噪音，是本发明所要解决的问题。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种叉车动力工况自适应控制系统及方法，综合考虑叉车行驶和门架动作工况信息，实时计算并控制发动机输出系统所需的功率，达到发动机的输出功率与系统所需功率的精确匹配，降低油耗和噪音。
[0007]有鉴于此，本发明提供了一种叉车动力工况自适应控制系统，包括:
[0008]采集单元，所述采集单元与叉车门架系统和行驶系统均相连，采集的信息包括发动机转速、载荷重量和操作手柄信号；
[0009]与所述采集单元相连的计算单元，所述计算单元根据采集单元采集的信息，计算出当前工况下系统所需的发动机输出功率Po;
[0010]与所述计算单元相连的存储单元，所述存储单元存储有发动机功率特性匹配表和主阀阀芯开度与载荷重量、发动机转速分配数据库，所述计算单元还根据所述发动机功率特性匹配表计算出发动机输出功率为Po时对应的发动机转速为no，并根据主阀阀芯开度与载荷重量、发动机转速分配数据库计算出当发动机转速为no时对应的主阀阀芯开度K;
[0011]与所述计算单元相连的控制单元，所述控制单元控制的参数包括发动机转速和主阀阀芯开度。
[0012 ]优选地，所述采集单元包括:发动机转速传感器、行驶速度传感器和门架举升油缸压力传感器;所述控制单元包括:发动机控制器和主阀阀芯开度控制电磁阀。
[0013]优选地，所述采集单元还包括变速箱档位传感器，所述控制单元还包括变速箱档位电磁阀。
[0014]优选地，所述采集单元还包括:门架摇摆油缸压力传感器和/或转向油缸压力传感器。
[0015]优选地，所述采集单元还包括:叉刀侧移油缸压力传感器和/或叉刀伸缩油缸压力传感器。
[0016]本发明还提供了一种叉车动力工况自适应控制方法，包括:
[0017]步骤101，采集单元采集门架动作工况及叉车行驶工况信息，包括:门架举升油缸压力P举、发动机转速n、叉车行驶速度V及操作手柄信号；
[0018]步骤102，计算单元根据步骤101采集的信息进行动力匹配计算，计算出液压系统当前的功率P1，行驶系统当前的功率内，因操作手柄的输入动作系统需要提供的功率P3，以及系统所需的输出功率Po，其中Po = P1+P2+P3;
[0019]步骤103，计算单元根据存储单元存储的发动机功率特性匹配表，计算出发动机输出功率为Po时对应的发动机转速为no;并根据存储单元存储的主阀阀芯开度与载荷重量、发动机转速分配数据库计算出主阀阀芯开度K;
[0020]步骤104，控制单元根据计算单元的计算结果，控制发动机转速至no，主阀阀芯开度至K。
[0021]优选地，所述步骤101还采集变速箱挡位信息，所述主阀阀芯开度与载荷重量、发动机转速分配数据库还对应变速箱档位，所述步骤103还计算出当前工况下合适的变速箱档位S，所述步骤104中控制单元还控制变速箱挡位电磁阀调整变速箱档位至S。
[0022]优选地，所述步骤101还采集门架摇摆油缸压力。
[0023]优选地，所述步骤101还采集转向油缸压力。
[0024]优选地，所述步骤101还采集叉刀侧移油缸压力和/或叉刀伸缩油缸压力。
[0025]本发明提供的技术方案，综合考虑叉车行驶和门架动作工况信息，实时计算并控制发动机输出系统所需的功率，达到发动机的输出功率与系统所需功率的精确匹配，降低油耗和噪音。
【附图说明】
[0026]图1是本发明所提供的叉车动力工况自适应控制系统一实施例的逻辑示意图；
[0027]图2是本发明所提供的叉车动力工况自适应控制系统一实施例的结构示意图；
[0028]图3是本发明所提供的叉车动力工况自适应控制系统又一实施例的结构示意图；
[0029]图4是图本发明所提供叉车动力工况自适应控制方法一实施例的流程示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0031]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0032]如图1和2中所示，本发明提供了一种叉车动力工况自适应控制系统，包括:采集单元，所述采集单元与叉车门架系统和行驶系统均相连，采集的信息包括发动机转速、叉车行驶速度、载荷重量和操作手柄信号；
[0033]与所述采集单元相连的计算单元，所述计算单元根据采集单元采集的信息，计算出当前工况下系统所需的发动机输出功率Po;
[0034]与所述计算单元相连的存储单元，所述存储单元存储有发动机功率特性匹配表和主阀阀芯开度与载荷重量、发动机转速分配数据库，所述计算单元还根据所述发动机功率特性匹配表计算出发动机输出功率为Po时对应的发动机转速为no，并根据主阀阀芯开度与载荷重量、发动机转速分配数据库计算出当发动机转速为no时对应的主阀阀芯开度K;
[0035]与所述计算单元相连的控制单元，所述控制单元控制的参数包括发动机转速和主阀阀芯开度。
[0036]该实施例所提供的技术方案的工作原理是:
[0037]叉车动力工况自适应控制系统实时采发动机转速、叉车行驶速度、载荷重量和操作手柄信号，计算出系统所需要的功率，调整发动机转速使发动机输出系统需要的功率；但，如果手柄扳动开度很大，即操作手意图给负载很大的运动速度，而此时发动机能提供的功率满足不了系统所需要提供的功率，则系统根据主阀阀芯开度与载荷重量、发动机转速分配数据库选择主阀阀芯开度，即适当降低主阀阀芯开度、从而降低液压系统排量、降低液压系统所需要的功率，来使得发动机提供的功率满足条件，避免发动机熄火的情况发生。
[0038]该实施例中，所述采集单元实时采集发动机转速、叉车行驶速度、负载重量和操作手柄输入信号，计算出叉车系统当前行驶、门架动作的复合工况下所需要的功率Po，并根据系统所需功率Po计算出发动机输出该功率时应处的转速no，控制单元发送控制命令调整发动机转速至no，使发动机输出所需的功率Po;同时，当发动机输出功率满足不了系统所需要的功率时，则适当降低主阀阀芯开度来调整液压系统所需要的功率，使得发动机输出的功率等于系统所需要提供的功率，从而使发动机精确输出系统完成当前操作手柄动作所需的功率，确保系统在最优能耗下运行，降低油耗和噪音，并且避免满载等极限工况下发动机熄火的状况发生。
[0039]上述实施例中，作为一种优选的技术方案，所述采集单元包括:发动机转速传感器、行驶速度传感器和门架举升油缸压力传感器;所述控制单元包括:发动机控制器和主阀阀芯开度控制电磁阀。
[0040]该实施例中，具体地，采集单元通过发动机转速传感器采集发动机转速、门架举升油缸压力传感器采集门架举升油缸压力，计算系统通过门架举升油缸压力可计算出负载重量;控制单元通过发动机控制器控制发动机转速、主阀阀芯开度控制电磁阀控制主阀开度，从而分别实现对发动机功率和液压系统排量即主栗功率的控制。
[0041]上述实施例中，作为一种优选的技术方案，所述采集单元还包括变速箱档位传感器，所述控制单元还包括变速箱档位电磁阀。
[0042]该实施例中，为了进一步实现精确控制，系统还采集和控制变速箱挡位。以满载工况为例，如果手柄扳动开度很大，即操作手意图给负载很大的运动速度，而此时发动机能提供的功率满足不了系统所需要提供的功率，则系统根据变速箱功率与液压系统功率之和等于发动机输出功率的原则，适当降低变速箱档位S，S = f (发动机转速，主阀阀芯开度，载荷重量)。如果对变速箱降档后发动机所能提供的功率仍然不能满足手柄操作意图下的需求，则此时还需要系统根据主阀阀芯开度与载荷重量、发动机转速分配数据库即适当降低主阀阀芯开度，从而降低液压系统排量、降低液压系统所需要的功率，来使得发动机提供的功率满足条件，避免发动机熄火的情况发生；如果降低变速箱挡位后发动机能提供满足系统需求的功率，则不需要再对主阀阀芯开度进行调整，可以进行满足操作手柄意图的操作。
[0043]上述实施例中，作为一种优选的技术方案，所述采集单元还包括:门架摇摆油缸压力传感器和/或转向油缸压力传感器。
[0044]上述实施例中，作为一种优选的技术方案，所述采集单元还包括:叉刀侧移油缸压力传感器和/或叉刀伸缩油缸压力传感器。
[0045]该实施例中，为了进一步精确计算出系统所需的功率，采集单元还可以采集门架摇摆油缸压力、转向油缸压力、叉刀侧移油缸压力及叉刀伸缩油缸压力这些子液压系统的压力，计算出对应子系统所需要的功率，从而进一步提高本发明所提供技术方案的精确性。
[0046]本发明还提供了一种叉车动力工况自适应控制方法:
[0047]步骤101，采集单元采集门架动作工况及叉车行驶工况信息，包括:门架举升油缸压力P举、发动机转速n、叉车行驶速度V及操作手柄信号；
[0048]步骤102，计算单元根据步骤101采集的信息进行动力匹配计算，计算出液压系统当前的功率P1，行驶系统当前的功率内，因操作手柄的输入动作系统需要提供的功率P3，以及系统所需的输出功率Po，其中Po = P1+P2+P3;
[0049]步骤103，计算单元根据存储单元存储的发动机功率特性匹配表，计算出发动机输出功率为Po时对应的发动机转速为no;并根据存储单元存储的主阀阀芯开度与载荷重量、发动机转速分配数据库计算出主阀阀芯开度K;
[0050]步骤104，控制单元根据计算单元的计算结果，控制发动机转速至no，主阀阀芯开度至K。
[0051 ]该实施例所提供的叉车动力工况自适应控制方法与前述叉车动力工况自适应控制系统工作原理相同，在此不再赘述。
[0052]上述实施例中，作为一种优选的技术方案，所述步骤101还采集变速箱挡位信息，所述主阀阀芯开度与载荷重量、发动机转速分配数据库还对应变速箱档位，所述步骤103还计算出当前工况下合适的变速箱档位S，所述步骤104中控制单元还控制变速箱挡位电磁阀调整变速箱档位至S。
[0053]上述实施例中，作为一种优选的技术方案，所述步骤101还采集门架摇摆油缸压力。
[0054]上述实施例中，作为一种优选的技术方案，所述步骤101还采集转向油缸压力。
[0055]上述实施例中，作为一种优选的技术方案，所述步骤101还采集叉刀侧移油缸压力和/或叉刀伸缩油缸压力。
[0056]本发明所提供的技术方案，综合考虑叉车行驶和门架动作工况信息，实时计算并控制发动机输出系统所需的功率，达到发动机的输出功率与系统所需功率的精确匹配，降低油耗和噪音。
[0057]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种叉车动力工况自适应控制系统，其特征在于，包括: 采集单元，所述采集单元与叉车门架系统和行驶系统均相连，采集的信息包括发动机转速、叉车行驶速度、载荷重量和操作手柄信号； 与所述采集单元相连的计算单元，所述计算单元根据采集单元采集的信息，计算出当前工况下系统所需的发动机输出功率Po ； 与所述计算单元相连的存储单元，所述存储单元存储有发动机功率特性匹配表和主阀阀芯开度与载荷重量、发动机转速分配数据库，所述计算单元还根据所述发动机功率特性匹配表计算出发动机输出功率为Po时对应的发动机转速为no，并根据主阀阀芯开度与载荷重量、发动机转速分配数据库计算出当发动机转速为no时对应的主阀阀芯开度K; 与所述计算单元相连的控制单元，所述控制单元控制的参数包括发动机转速和主阀阀芯开度。2.根据权利要求1所述的叉车动力工况自适应控制系统，其特征在于，所述采集单元包括:发动机转速传感器、行驶速度传感器和门架举升油缸压力传感器;所述控制单元包括:发动机控制器和主阀阀芯开度控制电磁阀。3.根据权利要求2所述的叉车动力工况自适应控制系统，其特征在于，所述采集单元还包括变速箱档位传感器，所述控制单元还包括变速箱档位电磁阀。4.根据权利要求2所述的叉车动力工况自适应控制系统，其特征在于，所述采集单元还包括:门架摇摆油缸压力传感器和/或转向油缸压力传感器。5.根据权利要求2所述的叉车动力工况自适应控制系统，其特征在于，所述采集单元还包括:叉刀侧移油缸压力传感器和/或叉刀伸缩油缸压力传感器。6.一种叉车动力工况自适应控制方法，其特征在于，包括: 步骤101，采集单元采集门架动作工况及叉车行驶工况信息，包括:门架举升油缸压力P举、发动机转速η、叉车行驶速度V及操作手柄信号； 步骤102，计算单元根据步骤101采集的信息进行动力匹配计算，计算出液压系统当前的功率P1，行驶系统当前的功率?2，因操作手柄的输入动作系统需要提供的功率Ρ3，以及系统所需的输出功率Po，其中Po = Ρ1+Ρ2+Ρ3 ； 步骤103，计算单元根据存储单元存储的发动机功率特性匹配表，计算出发动机输出功率为Po时对应的发动机转速为no;并根据存储单元存储的主阀阀芯开度与载荷重量、发动机转速分配数据库计算出主阀阀芯开度K; 步骤104，控制单元根据计算单元的计算结果，控制发动机转速至no，主阀阀芯开度至K。7.根据权利要求6所述的叉车动力工况自适应控制方法，其特征在于，所述步骤101还采集变速箱挡位信息，所述主阀阀芯开度与载荷重量、发动机转速分配数据库还对应变速箱档位信息，所述步骤103还计算出当前工况下合适的变速箱档位S，所述步骤104中控制单元还控制变速箱挡位电磁阀调整变速箱档位至S。8.根据权利要求6所述的叉车动力工况自适应控制方法，其特征在于，所述步骤101还采集门架摇摆油缸压力。9.根据权利要求6所述的叉车动力工况自适应控制方法，其特征在于，所述步骤101还采集转向油缸压力。10.根据权利要求6所述的叉车动力工况自适应控制方法，其特征在于，所述步骤101还采集叉刀侧移油缸压力和/或叉刀伸缩油缸压力。
【文档编号】B66F9/22GK106006483SQ201610567450
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月15日
【发明人】梁爽
【申请人】三海洋重工有限公司, 三一海洋重工有限公司