用于建筑机械的功率模式推荐系统

摘要

一种用于建筑机械的功率模式推荐系统，其包括由液压泵供应的工作流体驱动的液压系统。控制器被配置成分析发动机扭矩、使用中的工作流体的流量、多种功率模式的燃料消耗量，并使用该分析从所述多种功率模式中推荐指示了最低燃料消耗量的功率模式。人机界面(HMI)装置显示由控制器向操作者推荐的功率模式。所述系统通过不仅分析由建筑机械消耗的燃料量而且还分析使用中的工作流体的流量和操作速度来向操作者推荐高效功率模式。

说明书

技术领域

本公开涉及一种用于建筑机械的功率模式推荐系统。更明确地说，本公开涉及如下一种用于建筑机械的功率模式推荐系统：通过不仅分析由建筑机械消耗的燃料量而且还分析使用中的工作流体的流量和操作速度，该功率模式推荐系统能够向操作者推荐高效功率模式。

背景技术

当用建筑机械(例如，挖掘机)工作时，一些操作者可能设定高功率模式，即使在执行轻负载操作时也是如此。然而，这种习惯可导致燃料浪费。

在现有技术中，已经提出了向操作者推荐适当功率模式的方法，以便克服燃料浪费的问题。这种功率模式推荐方法被设计成推荐指示了发动机燃料图的单个输出曲线上的最低燃料消耗量的功率模式。

然而，现有技术的该功率模式推荐方法可能具有有限的能力，这是因为没有考虑到挖掘机的操作速度。例如，在相同功率条件下，当发动机角速度降低且输出扭矩增加时，燃料消耗趋向于减少。当控制这种功率模式推荐方法的系统仅推荐消耗最低燃料量的功率模式时，发动机角速度可能降低。因此，操作者可能在轻负载条件下对操作速度不满意，这是因为最大操作速度在轻负载条件下由发动机角速度决定。

发明内容

技术问题

本公开的各个方面提供了用于建筑机械的功率模式推荐系统，通过不仅分析由建筑机械消耗的燃料量而且还分析使用中的工作流体的流量和操作速度，该功率模式推荐系统能够向操作者推荐高效功率模式。

技术方案

根据一个方面，提供了一种功率模式推荐系统，该功率模式推荐系统用于从用于建筑机械的发动机的操作的多种功率模式中推荐功率模式，该建筑机械包括由液压泵供应的工作流体驱动的液压系统，该液压系统包括用于感测工作流体的压力的压力传感器。该功率模式推荐系统可包括：控制器，该控制器被配置成分析发动机扭矩、使用中的工作流体的流量、所述多种功率模式的燃料消耗量，并使用该分析从所述多种功率模式中推荐指示了最低燃料消耗量的功率模式；以及人机界面(HMI)装置，该人机界面装置显示由控制器向操作者推荐的功率模式。

该控制器可包括：扭矩计算器，该扭矩计算器被配置成根据所述多种功率模式来计算发动机的扭矩量，并且基于所计算出的扭矩量从所述多种功率模式中选择第一候选功率模式；最小推荐功率模式计算器，该最小推荐功率模式计算器被配置成根据工作流体的流量来计算最小推荐功率模式，并且基于所计算出的最小推荐功率模式从第一候选功率模式中选择第二候选功率模式；以及燃料消耗计算器，该燃料消耗计算器被配置成计算第二候选功率模式的燃料消耗量。

该扭矩计算器可包括：第一计算器，该第一计算器被配置成基于由液压泵排出的工作流体的流量、发动机的角速度以及由压力传感器传送的液压流体压力来计算发动机在当前状态下的输出扭矩和功率；以及第二计算器，该第二计算器被配置成根据所述多种功率模式来计算能够产生与由第一计算器计算出的功率相同的功率的扭矩量。

该扭矩计算器还可包括第一确定器。当由第二计算器计算出的所述多种功率模式中的特定功率模式的扭矩量大于该特定功率模式的预设最大扭矩量时，第一确定器可从第一候选功率模式中排除该特定功率模式。

该最小推荐功率模式计算器可从第一候选功率模式中选择具有比最小推荐功率模式高的发动机角速度的功率模式作为第二候选功率模式。

该燃料消耗计算器可包括第三计算器，该第三计算器使用包括扭矩和角速度的燃料消耗数据来计算第二候选功率模式的燃料消耗量。

该燃料消耗计算器还可包括第二确定器，该第二确定器基于所计算出的第二候选功率模式的燃料消耗量从第二候选功率模式中选择指示了监测时间段期间的最低燃料消耗的一种功率模式作为最终推荐功率模式。

该控制器还可包括输出单元，该输出单元将由第二确定器选择的最终推荐功率模式传送到HMI装置。

该控制器还可包括燃料效率计算器，该燃料效率计算器计算所述多种功率模式的平均燃料效率。

该燃料效率计算器可计算所述多种功率模式的平均负载，并使用所计算出的平均负载来计算特定时间段期间的平均燃料效率。

该燃料效率计算器可计算所述多种功率模式的实时燃料效率，并基于该实时燃料效率来确定所述多种功率模式的平均燃料效率。

所述功率模式推荐还可包括连接到控制器的功率模式选择装置，其中，该功率模式选择装置由操作者操纵，以从所述多种功率模式中选择一种功率模式。

本发明的有利效果

如上所述，只要生产率不显著降低，根据本公开的上述功率模式推荐方法就不仅能够分析建筑机械的燃料消耗量而且能够分析使用中的工作流体的流量和操作速度，并且基于该分析向操作者推荐高效功率模式，特别是最佳功率模式。因此，这能够在满足建筑机械的操作速度的同时最小化燃料浪费。

根据本公开，对工作流体的流量进行监测，并且，即使存在其燃料消耗低于使用工作流体的较高流量的当前功率模式的燃料消耗的功率模式，考虑到建筑机械的操作速度，也不可以推荐该功率模式。相反，推荐在将建筑机械的操作速度维持在特定程度的同时指示了较低燃料消耗的另一功率模式。由此，可以满足燃料消耗量与建筑机械的操作速度二者。

附图说明

图1是示出了根据示例性实施例的用于建筑机械的功率模式推荐系统的构造图；

图2是示出了根据示例性实施例的用于建筑机械的功率模式推荐系统中的控制器的构造图；

图3是示出了根据示例性实施例的控制器的扭矩计算器的构造图；

图4是示出了根据示例性实施例的控制器的发动机消耗计算器的构造图；

图5是示出了恒定功率曲线的建筑机械的燃料图；

图6是与图5不同的建筑机械的燃料图；

图7是示出了每种功率模式中的、工作流体的最大流量与监测时段之间的关系的曲线图；并且

图8是示出了根据示例性实施例的用于建筑机械的功率模式推荐系统的功率模式推荐方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来详细描述根据示例性实施例的用于建筑机械的功率模式推荐系统。

在本文中，应参照附图，其中相同的附图标记和符号将用于表示相同或相似部件。在以下描述中，在本公开的主题因为包括被并入本公开中的已知功能和部件的详细描述而变得不清楚的情况下，将省略这些已知功能和部件的详细描述。

参照图1，根据示例性实施例的功率模式推荐系统是用于在用来设定建筑机械(例如，挖掘机)中的发动机40的输出的多种功率模式中向操作者推荐最高效功率模式的系统，其中，该推荐功率模式被设定成在最小化燃料浪费的同时满足挖掘机的操作速度。

该挖掘机包括液压系统30，该液压系统30用于操作致动器以移动附件(例如动臂、斗杆和铲斗)。该液压系统由通过至少一个液压泵10供应的工作流体驱动。在液压泵10与液压系统30之间布置有液压管路，以提供工作流体所流经的路径，并且压力传感器20布置在该液压管路上，以感测由液压泵10供应到液压系统30的工作流体的压力。

根据示例性实施例的功率模式推荐系统不仅分析取决于发动机角速度的燃料消耗量，还分析与由压力传感器20提供的工作流体的流量或所述致动器的操作速度有关的信息，并且基于该分析向操作者推荐高效功率模式或最佳功率模式。

在此方面，根据示例性实施例的功率模式推荐系统包括控制器和人机界面(HMI)装置200。

控制器100控制由液压泵10排出的工作流体的流量。控制器100连接到发动机40和压力传感器20，以从它们接收关于发动机角速度和工作流体压力的信息。此外，控制器100连接到HMI装置200，以将所选择的功率模式传送到HMI装置200，以便HMI装置200显示将向操作者推荐的功率模式。然后，操作者能够视觉地识别显示在HMI装置200上的该推荐功率模式，并确定是否应用该推荐功率模式。

如上所述，根据示例性实施例的控制器100分析扭矩、使用中的工作流体的流量、多种功率模式中的每一种功率模式的燃料消耗量，以经由HMI装置200向操作者推荐高效功率模式。基于该分析，控制器100从所述多种功率模式中推荐指示了最低燃料消耗量而不显著降低操作速度的功率模式。

从图5中所示的燃料图清楚可知，根据示例性实施例，根据发动机角速度，第一功率模式PwrMod_1、第二功率模式PwrMod_2、第三功率模式PwrMod_3和第四功率模式PwrMod_4被设定为一组候选功率模式。然而，该组候选功率模式可被设定为包括不止四种功率模式，并且该组候选功率模式(即，所述多种功率模式)不限于第一功率模式PwrMod_1、第二功率模式PwrMod_2、第三功率模式PwrMod_3和第四功率模式PwrMod_4。

根据示例性实施例，当前应用的功率模式(即，在控制器100进行功率模式推荐之前使用的功率模式)被认为是第三功率模式PwrMod_3。

如图2中所示，控制器100可包括接收器110、扭矩计算器120、最小推荐功率模式计算器130、燃料消耗计算器140和输出单元150，以从上述多种功率模式中推荐一个最高效的功率模式。

接收器110接收由压力传感器20感测到的工作流体的压力。接收器110从发动机40接收关于发动机角速度的信息。此外，接收器110将关于工作流体压力和发动机角速度的信息传送到扭矩计算器120。

扭矩计算器120根据所述多种功率模式来计算发动机40的扭矩量，并且基于所计算出的扭矩量从所述多种功率模式中选择第一候选功率模式。在此方面，如图3中所示，扭矩计算器120可包括第一计算器121、第二计算器122和第一确定器123。

第一计算器121基于由液压泵排出的工作流体的流量、发动机40的角速度和工作流体的压力来计算发动机40在当前状态下的输出扭矩和功率。

第二计算器122根据所述多种功率模式来计算能够产生与由第一计算器121计算出的功率相同的功率的扭矩量。图5是示出了通过连接由第二计算器122计算出的所述多种功率模式的扭矩量而绘制的恒定功率曲线的燃料图。参照图5，特定功率模式中的单个点处的功率也可在其余功率模式中的点处获得。然而，在指示相同功率的点处，所述多种功率模式消耗不同的燃料量。

如图5中所示，虽然第三功率模式PwrMod_3中的特定点(用圆圈表示)处的功率等于第四功率模式PwrMod_4中的特定点(用三角形表示)处的功率，但第三功率模式PwrMod_3中的该特定点指示了比第四功率模式PwrMod_4中的所述特定点低的燃料消耗。

相比之下，虽然第三功率模式PwrMod_3中的特定点处的功率等于第二功率模式PwrMod_2中的特定点(用正方形表示)处的功率，但第三功率模式PwrMod_3中的该特定点指示了比第二功率模式PwrMod_2中的所述特定点高的燃料消耗。

当由第二计算器122计算出的所述多种功率模式中的特定功率模式的扭矩量大于该特定功率模式的预设最大扭矩量时，第一确定器123从第一候选功率模式中排除该特定功率模式。

参照图5，可以从第一候选功率模式中排除大于第一功率模式PwrMod_1的预设最大扭矩量的、第一功率模式PwrMod_1的所计算出的扭矩量。这是因为：当操作者将挖掘机的功率模式从当前操作模式(即，第三功率模式PwrMod_3)改变为第一功率模式PwrMod_1时，无法产生与第三功率模式PwrMod_3的功率相同量的功率。当挖掘机的功率模式从当前操作的第三功率模式PwrMod_3改变为第一功率模式PwrMod_1时，燃料消耗降低了，但操作速度有所折损。因此，这可能降低了可操作性，从而使操作者不满意。

图6示出了与图5的燃料图不同的燃料图。因为燃料图代表了发动机40的独特特性，所以可根据挖掘机的条件推荐各种功率模式。

最小推荐功率模式计算器130根据工作流体的流量来计算最小推荐功率模式。最小推荐功率模式计算器130还基于所计算出的最小推荐功率模式来从第一候选功率模式中选择第二候选功率模式。具体来说，最小推荐功率模式计算器130从第一候选功率模式中选择具有比最小推荐功率模式高的发动机角速度的功率模式作为第二候选功率模式。

由于上述最小推荐功率模式计算器130，即使在操作者将当前操作的功率模式(例如，第三功率模式PwrMod_3)改变为较低功率模式的情况下，具有能够将当前操作速度维持在特定程度的流量的工作流体也能够被供应到液压系统30。

参照图7来更详细地描述，首先，Tm表示对功率模式的工作流体的流量进行监测的时间段。T1表示所需流量Qdmd大于第一功率模式PwrMod_1的最大流量Qmax@PwrMod_1的累计时间。T2表示所需流量Qdmd大于第二功率模式PwrMod_2的最大流量Qmax@PwrMod_2的累计时间。所需流量Qdmd由控制器100控制，以便不大于第三功率模式PwrMod_3的最大流量Qmax@PwrMod_3。

在这种条件下，当值T2/Tm小于最小推荐功率模式设定值时，第二功率模式PwrMod_2可以被选择为第二候选功率模式。相比之下，当值T1/Tm大于最小推荐功率模式设定值时，第一功率模式PwrMod_1不能被选择为第二候选功率模式。最小推荐功率模式设定值是不会显著降低性能的调整参数。

例如，采用T2/Tm为10％，T1/Tm为70％并且最小推荐功率模式设定值为20％的情况。在这种条件下，当操作者将当前操作的第三功率模式PwrMod_3改变为第二功率模式PwrMod_2时，能够满足当前操作速度的90％。相比之下，如果操作者将当前操作的第三功率模式PwrMod_3改变为第一功率模式PwrMod_1，则能满足当前操作速度的30％。

因为根据示例性实施例，对操作速度没有显著影响的最小推荐功率模式设定值被设定为20％，所以超过此值的第一功率模式PwrMod_1不能被选择为第二候选功率模式，如第一候选功率模式的选择中一样。

根据示例性实施例，第一功率模式PwrMod_1被扭矩计算器120和最小推荐功率模式计算器130从候选功率模式中排除，并且第二功率模式PwrMod_2、第三功率模式PwrMod_3和第四功率模式PwrMod_4保持作为第二候选功率模式。

燃料消耗计算器140计算第二候选功率模式的燃料消耗量。如图4中所示，燃料消耗计算器140可包括第三计算器141和第二确定器142。

第三计算器141使用包括扭矩Tq和角速度ω的燃料消耗数据来计算第二候选功率模式(即，第二功率模式PwrMod_2、第三功率模式PwrMod_3和第四功率模式PwrMod_4)的燃料消耗量。

第二确定器142基于由第三计算器141计算出的第二候选功率模式的燃料消耗量，从所述第二候选功率模式中选择指示了监测时间段期间的最低燃料消耗的一种功率模式作为最终推荐功率模式。

参照图5，第二功率模式PwrMod_2指示了比第三功率模式PwrMod_3和第四功率模式PwrMod_4低的燃料消耗。因此，根据示例性实施例，第二确定器142选择第二功率模式PwrMod_2作为高效操作的最终推荐功率模式。

只要生产率显著降低，上述功率模式推荐方法就能够向操作者推荐高效功率模式，特别是最佳功率模式。因此，这能够在满足建筑机械的操作速度的同时最小化燃料浪费。

输出单元150将第二功率模式PwrMod_2(即，由第二确定器142选择的最终推荐功率模式)传送到HMI装置200。

根据示例性实施例的控制器100还可包括燃料效率计算器160。燃料效率计算器160计算所述多种功率模式的平均燃料效率。在计算出所述多种功率模式的平均负载之后，燃料效率计算器160可使用所计算出的平均负载来计算特定时间段期间的平均燃料效率。然而，当以这种方式进行计算时，平均燃料效率可能不准确。

为了克服此问题，根据另一示例性实施例，燃料效率计算器160可以实时计算所述多种功率模式的燃料效率，并且基于该实时燃料效率来确定所述多种功率模式的平均燃料效率。

HMI装置200可布置在挖掘机的驾驶室中。HMI装置200显示由控制器100推荐的最终推荐功率模式(例如，第二功率模式PwrMod_2)以便能够被操作者视觉地识别。

根据示例性实施例的功率模式推荐系统还可包括功率模式选择装置300。

功率模式选择装置300可与HMI装置200一起布置在挖掘机的驾驶室中。操作者操纵该功率模式选择装置300以从所述多种功率模式中选择一种功率模式。操作者通过参考显示在HMI装置200上的最终推荐功率模式来最终确定要应用的功率模式。当操作者选择了一种功率模式时，连接到控制器100的功率模式选择装置300将所选择的功率模式传送到控制器100。

操作者所选择的功率模式可以是由控制器100推荐的最终推荐功率模式。然而，功率模式的最终选择取决于操作者。

在下文中，将参照图8来描述根据示例性实施例的用于建筑机械的功率模式推荐系统的操作。关于部件的附图标记，将参照图1到图4。

如图8中所示，在第一步骤S1中，根据示例性实施例的用于建筑机械的功率模式推荐系统基于由液压泵10排出的工作流体的流量、发动机40的角速度和工作流体的压力来计算发动机40的输出扭矩和功率。

之后，在第二步骤S2中，根据多种功率模式来计算能够产生与第一步骤S1中计算出的相同的功率的扭矩量。

接着，在第三步骤S3中，当在第二步骤S2中计算出的所述多种功率模式中的特定功率模式的扭矩量大于该特定功率模式的预设最大扭矩量时，从第一候选功率模式中排除该特定功率模式。

之后，在第四步骤S4中，根据工作流体的流量来计算最小推荐功率模式。这里，在S4-1中，选择工作流体的流量比最小推荐功率模式的工作流体的流量高的功率模式作为候选功率模式。

接着，在第五步骤S5中，使用包括扭矩Tq和角速度ω的燃料消耗数据S5-1来计算候选功率模式的燃料消耗量。

之后，在第六步骤S6中，基于候选功率模式的燃料消耗量，在候选功率模式中选择指示了监测时间段期间的最低燃料消耗的一种功率模式作为最终推荐功率模式。

最后，在第七步骤S7中，向操作者推荐所选择的功率模式。所选择的功率模式可显示在HMI装置200上，以便能够被操作者视觉地识别。然后，操作者可检查所显示的功率模式，并且可通过操纵功率模式选择装置300来最终选择要应用到挖掘机的功率模式。

<附图标记的说明>

10：液压泵 20：压力传感器

30：液压系统 40：发动机

100：控制器 110：接收器

120：扭矩计算器 121：第一计算器

122：第二计算器 123：第一确定器

130：最小推荐功率模式计算器

140：燃料消耗计算器

141：第三计算器 142：第二确定器

150：输出单元

160：燃料效率计算器

200：HMI装置

300：功率模式选择装置