一种电驱动装载机辅助铲掘控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种电驱动装载机辅助铲掘控制系统及方法，该辅助铲掘控制系统包括在车内加装人机界面，在铲斗控制阀两侧并联的两位四通电磁阀，在动臂缸和铲斗缸上分别装的压力传感器和倾角传感器；该方法通过人机界面与整车控制器的交互，在整车控制器中载入路面参数和辅助铲掘控制程序，当装载机处于铲掘工况时，根据驱动电机输出的驱动力矩大小、动臂缸和铲斗缸的压力值以及倾角值，判断触发辅助铲掘控制程序的条件是否成立，当辅助铲掘程序被触发后，两位四通电磁阀接通铲斗缸油路，通过收斗动作进行辅助铲掘，从而减少装载机铲掘时间，避免或减少车轮打滑，提高了装载机的工作效率及燃油效率。及燃油效率。及燃油效率。

【技术实现步骤摘要】
一种电驱动装载机辅助铲掘控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及工程机械辅助驾驶
，具体涉及一种电驱动装载机辅助铲掘控 制系统及方法。

技术介绍

[0002]现有装载机大部分采用人工操作动臂及铲斗操作杆进行铲掘作业，在作业过程中 如遇地面湿滑或物料密度硬度较大的工况，则会出现装载机轮胎打滑的情况，装载机 打滑不仅造成燃料的浪费、轮胎的过度磨损，而且也严重降低了装载机的工作效率。 因此在装载机铲掘过程中辅助驾驶员对铲斗及驱动系统进行操作作业，将极大的提升 装载机的工作效率及燃油效率。但由于传统装载机的传动结构所限，得不到车轮转速 的真实值，变矩器的存在通过控制发动机也无法准确调节装载机轮胎驱动力，所以在 传统装载机上较难实现铲掘的辅助驾驶。而电驱动装载机控制系统，通过驱动电机与 车轮机械联接，电机的转速与力矩可直接反应车轮的转速与力矩，并且电机又具有响 应快，精确可控制的特点，为装载机的辅助铲掘提供了有力的支撑。
[0003]装载机辅助铲掘方法，可以提高装载机的工作效率及燃油效率，减少装载机轮胎 和传动系统的磨损，降低驾驶的工作强度，一直是行业研究的一个重点内容。专利 CN202111398743.5提出了一种装载机铲掘防滑控制方法、系统及装置，会根据装载机 的工作装置状态及车轮的打滑状态进行控制，解决铲掘防滑问题，此方法给出了基本 原理，但未涉及信号采集细节及控制过程边界条件的选择，无法按其方法实现。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术设计一种电驱动装载机辅助铲掘控制系统及方法，该方法通过辅助 铲掘控制系统完成，通过在铲斗控制阀旁边并联两位四通电磁阀，当装载机在铲掘工 况时，根据驱动电机输出的驱动力矩大小、动臂缸和铲斗缸承压腔(一般为无杆腔) 的压力大小以及动臂缸和铲斗缸的倾角大小，判断触发辅助铲掘控制程序的条件是否 满足，使两位四通电磁阀做出辅助铲掘控制，从而实现提高装载机的工作效率和燃油 效率的目的。
[0005]因此本专利技术所采用的技术方案如下：一种电驱动装载机辅助铲掘控制系统，其特 征在于：
[0006]在前桥设置有驱动电机、主减速器一；
[0007]在后桥设置有主减速器二；
[0008]在各个车轮处设置有轮边减速器；
[0009]在铲斗控制阀旁并联有两位四通电磁阀；
[0010]在动臂缸上装有压力传感器一和倾角传感器一；
[0011]在铲斗缸上装有压力传感器二和倾角传感器二；
[0012]所述驱动电机、两位四通电磁阀、压力传感器一、倾角传感器一、压力传感器二、 倾角传感器二与整车控制器电连接；
[0013]在驾驶室内安装有人机界面，所述人机界面与整车控制器交互；
[0014]在所述整车控制器中载有路面参数和辅助铲掘控制程序。
[0015]进一步地：所述主减速器一和主减速器二同时由驱动电机驱动连接，所述整车控 制器通过电机控制器控制所述驱动电机。
[0016]进一步地：所述人机界面具有路况信息选择项，所述整车控制器根据驾驶员选择 的路况信息，调取相应的路面参数，其中包括路面附着系数。
[0017]进一步地：所述两位四通电磁阀，选择通径为1/n，n＝3或4，以两位四通电磁 阀接通后，铲斗缸实现轻微转动为准确定。
[0018]本专利技术还提供一种根据所述辅助铲掘控制系统的控制方法，其特征在于：
[0019]根据驱动电机实际输出的驱动力矩、动臂缸和铲斗缸承压腔的压力，判定如下条 件同时满足时，触发辅助铲掘控制程序：
[0020]一是当驱动电机输出的驱动力矩大于最大可用驱动力矩的设定比例时，
[0021]二是当动臂缸承压腔的压力值大于额定值的设定比例时，
[0022]三是当铲斗缸承压腔的压力值小于额定值的设定比例时。
[0023]或者：
[0024]根据驱动电机输出的驱动力矩、动臂和铲斗的倾角，判定如下条件同时满足时， 触发辅助铲掘控制程序：
[0025]一是当驱动电机输出的驱动力矩大于最大可用驱动力矩的设定比例时，
[0026]二是当转斗在接触地面，且处于平推铲掘状态时。
[0027]或者：
[0028]根据驱动电机输出的驱动力矩、动臂缸承压腔的压力以及铲斗的倾角，判定如下 条件同时满足时，触发辅助铲掘控制程序：
[0029]一是当驱动电机输出的驱动力矩大于最大可用驱动力矩的设定比例时，
[0030]二是当动臂缸承压腔的压力值大于额定值的设定比例时，
[0031]三是当铲斗处于平推铲掘状态时。
[0032]进一步地：
[0033]所述驱动电机最大可用驱动力矩的设定比例为：95％；
[0034]所述动臂缸承压腔压力额定值的设定比例为：50％；
[0035]所述铲斗缸承压腔压力额定值的设定比例为：30％。
[0036]其中，所述整车控制器根据路况信息计算得出驱动电机的最大可用驱动力矩如下：
[0037]T
电机max
＝i*r*F
[0038]F＝G*μ
r
[0039]式中：
[0040]T
电机max
为当前驱动电机的最大可用驱动力矩；
[0041]i为驱动电机到驱动轮的总传动比；
[0042]r为装载机轮胎的驱动半径；
[0043]F为当前装载机的最大可用驱动力；
[0044]G为装载机的整车装备质量；
[0045]μ
r
为作业路面的附着系数。
[0046]进一步地：
[0047]当辅助铲掘控制程序被触发时，整车控制器控制所述两位四通电磁阀接通油路， 使铲斗缸做收斗动作，进行辅助铲掘；
[0048]当驱动电机输出的驱动力矩小于装载机最大可用驱动力矩的设定比例时，辅助铲 掘控制程序退出。
[0049]本专利技术由于采取上述技术方案，其相比于现有技术体现了如下显著的技术效果：
[0050]1.本专利技术提供的一种电驱动装载机辅助铲掘控制系统及方法，通过设置人机界 面，可人为输入路面状况信息，从而为整车控制器计算最大驱动力提供依据，限定了 装载机的最大可用驱动力，避免装载机输出的驱动力超过地面所能提供的最大附着力， 从而避免轮胎和燃料的浪费。
[0051]2.本专利技术提供的一种电驱动装载机辅助铲掘控制系统及方法，通过在原有手动铲 斗控制阀的旁边并联一两位四通电磁阀，实现电动控制，当触发辅助铲掘控制程序时， 电磁阀打开，接通铲斗缸油路，使铲斗缸做收斗动作进行辅助铲掘，减少了装载机铲 掘时间，避免或减少了车轮打滑及整车最大功率抵住料堆不动，从而降低了燃料的不 必要浪费，也减少了轮胎的磨损，提高了装载机的使用寿命。
[0052]3.本专利技术提供的一种电驱动装载机辅助铲掘控制系统及方法，在整车控制器上设 置辅助铲掘控制程序，根据驱动电机输出的驱动力矩大小、动臂缸承压腔和铲斗缸上 产生的压力值以及倾角值，判定触发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电驱动装载机辅助铲掘控制系统，其特征在于：在前桥设置有驱动电机、主减速器一；在后桥设置有主减速器二；在各个车轮处设置有轮边减速器；在铲斗控制阀旁并联有两位四通电磁阀；在动臂缸上装有压力传感器一和倾角传感器一；在铲斗缸上装有压力传感器二和倾角传感器二；所述驱动电机、两位四通电磁阀、压力传感器一、倾角传感器一、压力传感器二、倾角传感器二与整车控制器电连接；在驾驶室内安装有人机界面，所述人机界面与整车控制器交互；在所述整车控制器中载有路面参数和辅助铲掘控制程序。2.根据权利要求1所述的电驱动装载机辅助铲掘控制系统，其特征在于：所述主减速器一和主减速器二同时由驱动电机驱动连接，所述整车控制器通过电机控制器控制所述驱动电机。3.根据权利要求1所述的电驱动装载机辅助铲掘控制系统，其特征在于：所述人机界面具有路况信息选择项，所述整车控制器根据驾驶员选择的路况信息，调取相应的路面参数，其中包括路面附着系数。4.根据权利要求1所述的电驱动装载机辅助铲掘控制系统，其特征在于：所述两位四通电磁阀，选择通径为1/n，n＝3或4，以两位四通电磁阀接通后，铲斗缸实现轻微转动为准确定。5.一种根据权利要求1
‑
4任一项所述的电驱动装载机辅助铲掘控制系统的控制方法，其特征在于：根据驱动电机实际输出的驱动力矩、动臂缸和铲斗缸承压腔的压力，判定如下条件同时满足时，触发辅助铲掘控制程序：一是当驱动电机输出的驱动力矩大于最大可用驱动力矩的设定比例时，二是当动臂缸承压腔的压力值大于额定值的设定比例时，三是当铲斗缸承压腔的压力值小于额定值的设定比例时。6.一种根据权利要求1
‑
4任一项所述的电驱动装载机辅助铲掘控制系统的控制方法，其特征在于：根据驱动电机输出的驱动力矩、动臂和铲...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春财，韩云武，张明远，孙彩凤，仲晶晶，丛日丽，陈纪龙，
申请(专利权)人：江苏电子信息职业学院，
类型：发明
国别省市：