專利名稱：電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)、工程機械及回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合動力工程機械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)、工程機械及回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法。
背景技術(shù)：
針對工程機械中挖掘機混合動力技術(shù)的研究已經(jīng)較為廣泛，由于養(yǎng)護成本相對較高，在國內(nèi)市場上產(chǎn)品較少。區(qū)別于傳統(tǒng)液壓驅(qū)動回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的挖掘機，油電混合動力挖掘機由發(fā)動機和電動機聯(lián)合為系統(tǒng)提供動力，使用電池組或者超級電容作為儲能單元，保留液壓先導(dǎo)控制裝置，利用可回收能量的電機驅(qū)動取代高能耗的液壓驅(qū)動回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)， 實現(xiàn)節(jié)能降耗。如圖1所示，混合動力挖掘機10通常具有旋轉(zhuǎn)自如地搭載在履帶式下部行進體11上的上部回轉(zhuǎn)體13以及安裝在上部回轉(zhuǎn)體上的作業(yè)附屬裝置例如動臂17、斗桿 18、鏟斗19以及相應(yīng)的液壓致動器，而上部回轉(zhuǎn)體13則由電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)中的回轉(zhuǎn)電機 15驅(qū)動進行回轉(zhuǎn)動作。電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)相對于液壓驅(qū)動回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的不足在于其現(xiàn)場CAN總線控制信號易受外界電磁干擾，而導(dǎo)致回轉(zhuǎn)動作不受控造成危險。目前，混合動力挖掘機的產(chǎn)品化及對外公開技術(shù)細節(jié)的相關(guān)信息較少，部分采用電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的廠家都只是應(yīng)用回轉(zhuǎn)電機的反向發(fā)電制動，也即對進入發(fā)電制動狀態(tài)的回轉(zhuǎn)電機施以一定的反向扭矩。雖然，利用回轉(zhuǎn)電機的反向發(fā)電制動結(jié)合液壓制動鉗的零速抱閘，可以有效地實現(xiàn)正常情況下的回轉(zhuǎn)制動；一方面，僅僅依靠回轉(zhuǎn)電機固有的反向發(fā)電制動難以應(yīng)對緊急回轉(zhuǎn)制動，另一方面其控制主要依賴于總線數(shù)據(jù)的有效傳輸，才能實現(xiàn)運轉(zhuǎn)狀態(tài)(轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等)的反饋以及對回轉(zhuǎn)電機的實時控制。如果出現(xiàn)外部強電磁干擾源(高壓變電站、大功率發(fā)射塔等)或者現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)上某器件發(fā)生故障使得現(xiàn)場總線上的錯誤幀陡增導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)負載率超限，從而造成回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)中的主控制器與回轉(zhuǎn)電機控制器之間的總線通訊效率下降，甚至間歇性中斷導(dǎo)致回轉(zhuǎn)作業(yè)不受控制。此時，由于液壓制動閥是受程序控制零速抱間，而在回轉(zhuǎn)不受控制的情況下主控制器可能收到不正確的回轉(zhuǎn)電機反饋信號，因此液壓制動電磁閥可能無法在確定的時間動作而可能會導(dǎo)致嚴重后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法及采用該種電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的混合動力工程機械，可在回轉(zhuǎn)作業(yè)不受控的情況下進行緊急制動，提高系統(tǒng)可靠性以避免因回轉(zhuǎn)不受控造成嚴重后果。具體地，本發(fā)明實施例提供的一種電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，適用于控制工程機械的回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)動作。本實施例中，電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)包括主控制器、回轉(zhuǎn)電機控制器、回轉(zhuǎn)電機、電能提供裝置、轉(zhuǎn)速傳感器、液壓制動控制閥以及液壓制動器，電能提供裝置通過回轉(zhuǎn)電機控制器向回轉(zhuǎn)電機提供動力以驅(qū)動回轉(zhuǎn)體進行回轉(zhuǎn)動作，主控制器通過控制回轉(zhuǎn)電機控制器來控制回轉(zhuǎn)電機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速傳感器檢測回轉(zhuǎn)電機的運轉(zhuǎn)裝他并產(chǎn)生運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號反饋至主控制器，由主控制器根據(jù)運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號決定是否產(chǎn)生液壓制動信號至液壓制動控制閥以控制液壓制動器對回轉(zhuǎn)體進行回轉(zhuǎn)制動。此外，主控制器還配置成當接收到緊急制動信號后，輸出緊急控制信號至回轉(zhuǎn)電機控制器來控制回轉(zhuǎn)電機以特定反向扭矩發(fā)電制動，并根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器反饋的運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號決定產(chǎn)生液壓制動信號至液壓制動控制閥的時間。在本發(fā)明實施例中，上述主控制器是配置成當接收到緊急制動信號后，從現(xiàn)場總線通訊控制方式切換至開關(guān)量控制方式，并以該開關(guān)量控制方式輸出開關(guān)量制動信號作為緊急控制信號。在本發(fā)明實施例中，上述的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)還可包括回轉(zhuǎn)緊急制動開關(guān)，回轉(zhuǎn)緊急制動開關(guān)人為觸發(fā)后產(chǎn)生緊急制動信號至主控制器。在本發(fā)明實施例中，上述的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)還可包括報警單元例如蜂鳴器，主控制器接收到緊急制動信號后觸發(fā)報警單元報警。在本發(fā)明實施例中，上述的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)還可包括接觸器，接觸器連接至電能提供裝置與回轉(zhuǎn)電機控制器之間并接受主控制器的控制；當主控制器接收到緊急制動信號后斷開接觸器以切斷電能提供裝置與回轉(zhuǎn)電機控制器之間的連接。進一步地，還可包括斷路器以及放電電阻，放電電阻通過斷路器連接至回轉(zhuǎn)電機控制器并接受主控制器的控制；當主控制器接收到緊急制動信號后接通斷路器以將放電電阻與回轉(zhuǎn)電機控制器接通。在本發(fā)明實施例中，上述的特定反向扭矩發(fā)電制動例如以最大反向扭矩發(fā)電制動。在本發(fā)明實施例中，上述的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速傳感器例如為旋轉(zhuǎn)變壓器，安裝于回轉(zhuǎn)電機的出軸上，并與回轉(zhuǎn)電機同步旋轉(zhuǎn)并將轉(zhuǎn)速以脈沖信號方式輸出至主控制器作為運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號。本發(fā)明另一實施例提供的一種工程機械，包括回轉(zhuǎn)體，以及用于控制回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)動作之上述的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)。此外，電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)中用于觸發(fā)產(chǎn)生緊急制動信號的回轉(zhuǎn)緊急制動開關(guān)優(yōu)選地安裝于工程機械的駕駛室內(nèi)。本發(fā)明再一實施例提供的一種回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法，應(yīng)用于工程機械；其中工程機械包括回轉(zhuǎn)體、傳動機構(gòu)、主控制器與回轉(zhuǎn)電機，回轉(zhuǎn)電機通過傳動機構(gòu)驅(qū)動回轉(zhuǎn)體進行回轉(zhuǎn)動作。本實施例的回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法包括步驟觸發(fā)產(chǎn)生緊急制動信號至主控制器；由主控制器輸出緊急控制信號來控制回轉(zhuǎn)電機以特定反向扭矩發(fā)電制動；檢測回轉(zhuǎn)電機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)并反饋運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號至主控制器；由主控制器根據(jù)轉(zhuǎn)速信號決定輸出液壓制動信號的時間；以及利用液壓制動信號對傳動機構(gòu)進行液壓制動以實現(xiàn)對回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)制動。在本發(fā)明實施例中，上述主控制器例如是以開關(guān)量控制方式輸出開關(guān)量制動信號作為緊急控制信號。在本發(fā)明實施例中，上述的回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法更可包括步驟主控制器接收到緊急制動信號后，從現(xiàn)場總線通訊控制方式切換至開關(guān)量控制方式。在本發(fā)明實施例中，上述的回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法中，特定反向扭矩發(fā)電制動例如為最大反向扭矩發(fā)電制動。在本發(fā)明實施例中，上述的回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法更可包括步驟在該主控制器觸接收到該緊急制動信號后，斷開回轉(zhuǎn)電機的電源；并可進一步地利用放電電阻釋放回轉(zhuǎn)
5電機以特定反向扭矩發(fā)電制動過程中產(chǎn)生的能量，以避免回轉(zhuǎn)電機過熱。在本發(fā)明實施例中，上述的回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法更可包括步驟在主控制器觸接收到緊急制動信號后，使能報警單元報警。在本發(fā)明實施例中，上述的回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法中，由主控制器根據(jù)運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號決定輸出液壓制動信號的時間之步驟包括根據(jù)運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號計算出傳動機構(gòu)的回轉(zhuǎn)角速度并結(jié)合傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量計算出加載在傳動機構(gòu)上的轉(zhuǎn)動力矩；將計算出的轉(zhuǎn)動力矩與動機構(gòu)所能承受的轉(zhuǎn)動力矩極限值做比較；以及當計算出的轉(zhuǎn)動力矩小于轉(zhuǎn)動力矩極限值，輸出液壓制動信號。本發(fā)明實施例在現(xiàn)有的以現(xiàn)場總線通訊控制方式控制回轉(zhuǎn)制動的基礎(chǔ)上，添加一套回轉(zhuǎn)緊急制動方案，在需做緊急制動時，使回轉(zhuǎn)電機以特定反向扭矩(例如最大反向扭矩)發(fā)動制動，實現(xiàn)回轉(zhuǎn)緊急制動控制。此外，當出現(xiàn)回轉(zhuǎn)不可控時往往是現(xiàn)場總線通訊出現(xiàn)問題，現(xiàn)有技術(shù)中只能通過系統(tǒng)斷電切斷回轉(zhuǎn)電機動力并且被動的實行液壓制動，這樣將導(dǎo)致控制系統(tǒng)和動力系統(tǒng)失效，工作裝置無法有效控制以及可能對回轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)造成巨大沖擊。而回轉(zhuǎn)緊急制動方案還提供了一套獨立于現(xiàn)場總線通訊且可不切斷系統(tǒng)電源實現(xiàn)回轉(zhuǎn)制動的人為操作的冗余控制，其可通過轉(zhuǎn)速傳感器反饋的轉(zhuǎn)速信號得到回轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)速，并通過開關(guān)量控制方式控制回轉(zhuǎn)電機切換至反向發(fā)電制動狀態(tài)；并可進一步切斷回轉(zhuǎn)電機的供電電源避免總線通訊故障造成誤啟動，并利用放電電阻釋放其反向發(fā)電制動過程中產(chǎn)生的能量；同時能夠有效地控制液壓制動控制閥在恰當?shù)臅r機動作。因此，提升了工程機械的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制可靠性。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)中混合動力挖掘機的俯視示意圖。圖2是相關(guān)于本發(fā)明實施例的一種電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是相關(guān)于本發(fā)明實施例的一種回轉(zhuǎn)緊急制動控制流程圖。
具體實施例方式為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)、工程機械以及回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法其具體實施方式
、方法、步驟及功效，詳細說明如后。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，在以下配合參考圖式的較佳實施例詳細說明中將可清楚的呈現(xiàn)。通過具體實施方式
的說明，當可對本發(fā)明為達成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。請參照圖2，本發(fā)明實施例提出的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)20適用于包含回轉(zhuǎn)體30的混合動力工程機械。本實施例中，混合動力工程機械例如是混合動力挖掘機，例如類似于圖1所示的挖掘機10而包括下部行進體、旋轉(zhuǎn)自如地搭載在履帶式下部行進體上的上部回轉(zhuǎn)體、以及安裝在上部回轉(zhuǎn)體上的作業(yè)附屬裝置例如動臂、斗桿、鏟斗以及相應(yīng)的液壓致動器；但本發(fā)明并不以此為限，本發(fā)明實施例的混合動力工程機械可以是任何采用有電驅(qū)動的回轉(zhuǎn)體的工程機械。如圖2所示，電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)20包括主控制器21、回轉(zhuǎn)電機控制器22、回轉(zhuǎn)電機23、儲能單元M、接觸器KM1、斷路器KM2、放電電阻R、轉(zhuǎn)速傳感器25、液壓制動控制閥
、液壓制動器、傳動機構(gòu)27、回轉(zhuǎn)緊急制動開關(guān)觀以及報警單元29。其中，主控制器 21作為整個控制系統(tǒng)的控制中心以控制回轉(zhuǎn)體30的回轉(zhuǎn)動作，其例如是可編程邏輯控制器(programmable logic controller, PLC)。主控制器21正常情況下通過現(xiàn)場總線與回轉(zhuǎn)電機控制器22進行通訊，儲能單元M作為電能提供裝置的一種舉例，其通過回轉(zhuǎn)電機控制器22向回轉(zhuǎn)電機23提供動力以經(jīng)由驅(qū)動傳動機構(gòu)27來驅(qū)動回轉(zhuǎn)體30進行回轉(zhuǎn)動作； 簡言之，主控制器21正常情況下是利用現(xiàn)場總線通訊控制方式通過回轉(zhuǎn)電機控制器22控制回轉(zhuǎn)電機23的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。接觸器KMl連接至儲能單元M與回轉(zhuǎn)電機控制器22之間并接受主控制器21的控制，放電電阻R通過斷路器KM2連接至回轉(zhuǎn)電機控制器22并接受主控制器21的控制。此外，從圖2中還可以得知，主控制器21還配置成可利用開關(guān)量控制方式通過回轉(zhuǎn)電機控制器22來控制回轉(zhuǎn)電機23，且在回轉(zhuǎn)緊急制動情況下，主控制器21會選用開關(guān)量控制方式輸出開關(guān)量制動信號作為緊急控制信號來控制回轉(zhuǎn)電機23以特定反向扭矩發(fā)動制動。轉(zhuǎn)速傳感器25檢測回轉(zhuǎn)電機23的運轉(zhuǎn)狀態(tài)(例如轉(zhuǎn)速)并產(chǎn)生運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號反饋至主控制器21，由主控制器21根據(jù)運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(例如轉(zhuǎn)速信號)決定是否產(chǎn)生液壓制動信號至液壓制動控制閥以控制液壓制動器26b對通過制動傳動機構(gòu)27來實現(xiàn)對回轉(zhuǎn)體30進行回轉(zhuǎn)制動。本實施例中，轉(zhuǎn)速傳感器25例如是旋轉(zhuǎn)變壓器，其安裝于回轉(zhuǎn)電機 23的出軸上，與回轉(zhuǎn)電機23同步旋轉(zhuǎn)并將轉(zhuǎn)速以脈沖信號方式輸出至主控制器21作為轉(zhuǎn)速信號；液壓制動控制閥26a例如是電磁閥，而液壓制動器26b例如是液壓制動鉗，傳動機構(gòu)27例如是集成在減速箱內(nèi)并與回轉(zhuǎn)體30通過齒輪形成機械耦接?；剞D(zhuǎn)緊急制動開關(guān)觀例如是安裝在混合動力工程機械的駕駛室內(nèi)，且為方便操作，可設(shè)置在駕駛室內(nèi)的回轉(zhuǎn)操縱手柄的30厘米圓周半徑范圍內(nèi)，其常閉式觸點連接至主控制器21的開關(guān)量輸入點。在此，回轉(zhuǎn)操縱手柄與主控制器21電連接，其可人為操縱來產(chǎn)生回轉(zhuǎn)作業(yè)指令。當操縱手需要作緊急制動或發(fā)現(xiàn)回轉(zhuǎn)不受控時，可人為觸發(fā)回轉(zhuǎn)緊急制動開關(guān)觀產(chǎn)生緊急制動信號至主控制器21。主控制器21接收到緊急制動信號后，會產(chǎn)生報警信號觸發(fā)報警單元四報警并選用開關(guān)量控制方式而屏蔽現(xiàn)場總線通訊控制方式。本實施例中，報警單元四例如是聲報警單元例如蜂鳴器，但并不以此為限，也可以是光報警單元或者聲光結(jié)合報警單元等等。下面將結(jié)合圖3詳細說明執(zhí)行于電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)20的回轉(zhuǎn)緊急制動控制過程。正常情況下，主控制器21以現(xiàn)場總線通訊控制方式通過回轉(zhuǎn)電機控制器22來控制回轉(zhuǎn)電機23以控制回轉(zhuǎn)體30的回轉(zhuǎn)作業(yè)(步驟S10)；主控制器21會偵測回轉(zhuǎn)作業(yè)是否完成(步驟S12)，例如通過偵測來自回轉(zhuǎn)操縱手柄下達的回轉(zhuǎn)動作指令來實現(xiàn)。當偵測到當前回轉(zhuǎn)作業(yè)完成時，主控制器21利用現(xiàn)場總線通訊控制方式告知回轉(zhuǎn)電機控制器22 控制回轉(zhuǎn)電機23停轉(zhuǎn)，此時回轉(zhuǎn)電機23會因為轉(zhuǎn)動慣性處于發(fā)電制動狀態(tài)，而轉(zhuǎn)速傳感器 25會檢測回轉(zhuǎn)電機23的運轉(zhuǎn)狀態(tài)例如轉(zhuǎn)速并反饋運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號至主控制器21，由主控制器21根據(jù)接收到的運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號判斷回轉(zhuǎn)電機23是否為零速(步驟S14)，也即回轉(zhuǎn)電機 23的轉(zhuǎn)速是否為零或接近零速。當判定回轉(zhuǎn)電機23為零速，則產(chǎn)生液壓制動信號至液壓制動控制閥以使能液壓制動器26b對傳動機構(gòu)27進行液壓制動(步驟S20)進而實現(xiàn)對回轉(zhuǎn)體30的回轉(zhuǎn)制動，也即實現(xiàn)零速抱閘停車。當回轉(zhuǎn)緊急制動情形下，例如操縱手需做緊急制動或發(fā)現(xiàn)回轉(zhuǎn)不受控，可由操縱手人為觸發(fā)回轉(zhuǎn)緊急制動開關(guān)觀產(chǎn)生緊急制動信號至主控制器21，主控制器21接收到緊急制動信號后判定需要進行緊急制動(步驟Sll)，則會產(chǎn)生報警信號使能(Enable)報警單元四報警(步驟S13)、斷開接觸器KMl以切斷儲能單元M與回轉(zhuǎn)電機控制器22的連接避免回轉(zhuǎn)制動過程中和停機后未排除故障前由現(xiàn)場總線的錯誤指令導(dǎo)致誤啟動同時接通斷路器KM2將放電電阻R與回轉(zhuǎn)電機控制器22連接以使得回轉(zhuǎn)電機23反向發(fā)電制動時產(chǎn)生的能量得以釋放進而避免回轉(zhuǎn)電機22過熱造成損壞(步驟S15)、并且屏蔽現(xiàn)場總線通訊控制方式而選用開關(guān)量控制方式以輸出開關(guān)量制動信號作為緊急控制信號至回轉(zhuǎn)電機控制器22控制回轉(zhuǎn)電機23以特定反向扭矩發(fā)動制動(步驟S17)，此時回轉(zhuǎn)電機23會被施加特定反向扭矩例如最大反向扭矩并處于發(fā)動制動狀態(tài)，也即處于反向發(fā)動制動。而轉(zhuǎn)速傳感器25則會檢測回轉(zhuǎn)電機23的運轉(zhuǎn)狀態(tài)例如轉(zhuǎn)速并反饋運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號例如轉(zhuǎn)速信號至主控制器21，由主控制器21根據(jù)接收到的轉(zhuǎn)速信號判斷回轉(zhuǎn)電機23的轉(zhuǎn)速是否超限(步驟 S19)以避免在高速回轉(zhuǎn)過程中液壓制動器26b突然抱間制動導(dǎo)致傳動機構(gòu)27嚴重損壞而無法控制回轉(zhuǎn)體30的事故，也即主控制器21會實時地根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器25反饋的回轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)速信號計算當前傳動機構(gòu)27的回轉(zhuǎn)角速度，并結(jié)合其轉(zhuǎn)動慣量(與自身結(jié)構(gòu)及質(zhì)量分布有關(guān))計算出加載在傳動機構(gòu)27上的轉(zhuǎn)動力矩；將計算出的轉(zhuǎn)動力矩與傳動機構(gòu)27所能承受的轉(zhuǎn)動力矩極限值做比較來判定轉(zhuǎn)速是否超限。當通過比較計算出轉(zhuǎn)動力矩小于轉(zhuǎn)動力矩極限值時，表明無嚴重損毀危險，主控制器21則會控制液壓制動控制閥^a使能液壓制動器26b實行抱閘停車。若計算出的轉(zhuǎn)動力矩仍大于轉(zhuǎn)動力矩極限值，表明有嚴重損毀危險，則保持當前回轉(zhuǎn)電機23仍以最大扭矩反向發(fā)電制動直至無嚴重損毀危險才實行抱閘停車。需要說明的是，上述實施例是以在緊急制動情形下主控制器21從現(xiàn)場總線通訊控制方式切換至開關(guān)量控制方式來輸出開關(guān)量制動信號作為緊急控制信號，但本發(fā)明并不以此為限；由于主控制器21可通過邏輯編程來設(shè)定其控制過程，因此也可設(shè)定為在緊急制動情形下，不從現(xiàn)場總線通訊控制方式切換至開關(guān)量控制方式而仍采用現(xiàn)場總線通訊控制方式來輸出緊急控制信號，或者設(shè)定為從現(xiàn)場總線通訊控制方式切換至不同于開關(guān)量控制方式的其他控制方式來輸出緊急控制信號，這些適當?shù)刈兏鶎儆诒景l(fā)明的保護范圍。綜上所述，本發(fā)明實施例在現(xiàn)有的以現(xiàn)場總線通訊控制方式控制回轉(zhuǎn)制動的基礎(chǔ)上，添加一套回轉(zhuǎn)緊急制動方案，在需做緊急制動時，使回轉(zhuǎn)電機以特定反向扭矩(例如最大反向扭矩)發(fā)動制動，從而實現(xiàn)回轉(zhuǎn)緊急制動控制。此外，當出現(xiàn)回轉(zhuǎn)不可控時往往是現(xiàn)場總線通訊出現(xiàn)問題，現(xiàn)有技術(shù)中只能通過系統(tǒng)斷電切斷回轉(zhuǎn)電機動力并且被動的實行液壓制動，這樣將導(dǎo)致控制系統(tǒng)和動力系統(tǒng)失效，工作裝置無法有效控制以及可能對回轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)造成巨大沖擊。而回轉(zhuǎn)緊急制動方案還提供了一套獨立于現(xiàn)場總線通訊且可不切斷系統(tǒng)電源實現(xiàn)回轉(zhuǎn)制動的人為操作的冗余控制，其可通過轉(zhuǎn)速傳感器反饋的轉(zhuǎn)速信號得到回轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)速，并通過開關(guān)量控制方式控制回轉(zhuǎn)電機切換至反向發(fā)電制動狀態(tài)；并可進一步切斷回轉(zhuǎn)電機的供電電源避免總線通訊故障造成誤啟動，并利用放電電阻釋放其反向發(fā)電制動過程中產(chǎn)生的能量；同時能夠有效地控制液壓制動控制閥在恰當?shù)臅r機動作。因此， 提升了工程機械的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制可靠性。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，適用于控制工程機械的回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)動作；該電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)包括主控制器、回轉(zhuǎn)電機控制器、回轉(zhuǎn)電機、電能提供裝置、轉(zhuǎn)速傳感器、液壓制動控制閥以及液壓制動器，該電能提供裝置通過該回轉(zhuǎn)電機控制器向該回轉(zhuǎn)電機提供動力以驅(qū)動該回轉(zhuǎn)體進行回轉(zhuǎn)動作，該主控制器通過控制該回轉(zhuǎn)電機控制器來控制該回轉(zhuǎn)電機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，該轉(zhuǎn)速傳感器檢測該回轉(zhuǎn)電機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)并產(chǎn)生運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號反饋至該主控制器，由該主控制器根據(jù)該運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號決定是否產(chǎn)生液壓制動信號至該液壓制動控制閥以控制該液壓制動器對該回轉(zhuǎn)體進行回轉(zhuǎn)制動；其特征在于該主控制器還配置成當接收到緊急制動信號后，輸出緊急控制信號至該回轉(zhuǎn)電機控制器來控制該回轉(zhuǎn)電機以特定反向扭矩發(fā)電制動，并根據(jù)該轉(zhuǎn)速傳感器反饋的運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號決定產(chǎn)生液壓制動信號至該液壓制動控制閥的時間。
2.如權(quán)利要求1所述的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其特征在于，該主控制器配置成當接收到該緊急制動信號后，從現(xiàn)場總線通訊控制方式切換至開關(guān)量控制方式，并以該開關(guān)量控制方式輸出開關(guān)量制動信號作為該緊急控制信號。
3.如權(quán)利要求1所述的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其特征在于還包括回轉(zhuǎn)緊急制動開關(guān)，該回轉(zhuǎn)緊急制動開關(guān)人為觸發(fā)后產(chǎn)生該緊急制動信號至該主控制器。
4.如權(quán)利要求1所述的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其特征在于還包括報警單元，該主控制器接收到該緊急制動信號后觸發(fā)該報警單元報警。
5.如權(quán)利要求4所述的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其特征在于所述報警單元為蜂鳴器。
6.如權(quán)利要求1所述的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其特征在于還包括接觸器，該接觸器連接至該電能提供裝置與該回轉(zhuǎn)電機控制器之間并接受該主控制器的控制；當該主控制器接收到該緊急制動信號后斷開該接觸器以切斷該電能提供裝置與該回轉(zhuǎn)電機控制器之間的連接。
7.如權(quán)利要求6所述的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括斷路器與放電電阻，該放電電阻通過該斷路器連接至該回轉(zhuǎn)電機控制器并接受該主控制器的控制；當該主控制器接收到該緊急制動信號后接通該斷路器以將該放電電阻與該回轉(zhuǎn)電機控制器接通。
8.如權(quán)利要求1所述的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其特征在于該特定反向扭矩發(fā)電制動為最大反向扭矩發(fā)電制動。
9.如權(quán)利要求1所述的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其特征在于該轉(zhuǎn)速傳感器為旋轉(zhuǎn)變壓器， 安裝于該回轉(zhuǎn)電機的出軸上，并與該回轉(zhuǎn)電機同步旋轉(zhuǎn)并將轉(zhuǎn)速以脈沖信號方式輸出至該主控制器作為該運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號。
10.一種工程機械，包括回轉(zhuǎn)體；以及如權(quán)利要求1至9任一項所述的電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，用于控制該回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)動作。
11.如權(quán)利要求10所述的工程機械，其特征在于該電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)中用于觸發(fā)產(chǎn)生該緊急制動信號的回轉(zhuǎn)緊急制動開關(guān)安裝于該工程機械的駕駛室內(nèi)。
12.—種回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法，應(yīng)用于工程機械，該工程機械包括回轉(zhuǎn)體、傳動機構(gòu)、 主控制器與回轉(zhuǎn)電機，該回轉(zhuǎn)電機通過該傳動機構(gòu)驅(qū)動該回轉(zhuǎn)體進行回轉(zhuǎn)動作；其特征在于包括步驟觸發(fā)產(chǎn)生緊急制動信號至該主控制器；由該主控制器輸出緊急控制信號來控制該回轉(zhuǎn)電機以特定反向扭矩發(fā)電制動； 檢測該回轉(zhuǎn)電機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)并反饋運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號至該主控制器； 由該主控制器根據(jù)該運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號決定輸出液壓制動信號的時間；以及利用該液壓制動信號對該傳動機構(gòu)進行液壓制動以實現(xiàn)對該回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)制動。
13.如權(quán)利要求12所述的回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法，其特征在于該主控制器是以開關(guān)量控制方式輸出開關(guān)量制動信號作為該緊急控制信號。
14.如權(quán)利要求13所述的回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法，其特征在于更包括步驟該主控制器接收到該緊急制動信號后，從現(xiàn)場總線通訊控制方式切換至該開關(guān)量控制方式。
15.如權(quán)利要求12所述的回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法，其特征在于該特定反向扭矩發(fā)電制動為最大反向扭矩發(fā)電制動。
16.如權(quán)利要求12所述的回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法，其特征在于更包括步驟 在該主控制器觸接收到該緊急制動信號后，斷開該回轉(zhuǎn)電機的電源。
17.如權(quán)利要求16所述的回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法，其特征在于還包括步驟利用放電電阻釋放該回轉(zhuǎn)電機以特定反向扭矩發(fā)電制動過程中產(chǎn)生的能量，以避免該回轉(zhuǎn)電機過熱。
18.如權(quán)利要求12所述的回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法，其特征在于更包括步驟 在該主控制器觸接收到該緊急制動信號后，使能報警單元報警。
19.如權(quán)利要求12所述的回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法，其特征在于由該主控制器根據(jù)該運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號決定輸出液壓制動信號的時間之步驟包括根據(jù)該運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號計算出該傳動機構(gòu)的回轉(zhuǎn)角速度并結(jié)合該傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量計算出加載在該傳動機構(gòu)上的轉(zhuǎn)動力矩；將計算出的轉(zhuǎn)動力矩與該傳動機構(gòu)所能承受的轉(zhuǎn)動力矩極限值做比較；以及當計算出的轉(zhuǎn)動力矩小于該轉(zhuǎn)動力矩極限值，輸出該液壓制動信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)、工程機械以及回轉(zhuǎn)緊急制動控制方法。該電驅(qū)回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)包括主控制器、回轉(zhuǎn)電機控制器、回轉(zhuǎn)電機、電能提供裝置、轉(zhuǎn)速傳感器、液壓制動控制閥以及液壓制動器；此外，該主控制器還配置成當接收到緊急制動信號后，輸出緊急控制信號至回轉(zhuǎn)電機控制器來控制回轉(zhuǎn)電機以特定反向扭矩發(fā)電制動，并根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器反饋的回轉(zhuǎn)電機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)信號決定產(chǎn)生液壓制動信號至液壓制動控制閥的時間。此外，緊急控制信號可以是主控制器以開關(guān)量控制方式輸出的開關(guān)量制動信號。因此，本發(fā)明可以在需進行緊急制動或在回轉(zhuǎn)作業(yè)不受控的情況下實現(xiàn)回轉(zhuǎn)緊急制動控制，以及提高系統(tǒng)可靠性以避免因回轉(zhuǎn)不受控造成嚴重后果。
文檔編號E02F9/24GK102392469SQ20111033131
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者東榮, 張明珍, 張遷, 陳華 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司