本發明涉及一種施工機械的控制裝置以及控制方法，根據作用于施工機械的負荷調節發動機轉速來控制裝置的輸出。

背景技術：

通常施工機械具備發動機與液壓系統。發動機輸出動力。

所述液壓系統可以包括操縱桿、泵、主控制閥以及驅動器。

所述操縱桿可以由作業人的目的操作，并且根據操作的位移程度形成先導信號。

所述泵通過所述動力運轉并且排出高壓的工作油，并且所述工作油被提供至主控制閥。另外，可以提供有多個液壓泵。

所述主控制閥具備多個閥單元，閥單元分別具備閥芯。而且閥單元分別與特定的驅動器連接。而且閥單元中的閥芯可以根據所述先導信號移動。當閥芯移動時油路將被開放并且所述高壓工作油將向特定的驅動器提供，以此運轉驅動器并且可以執行希望的作業。

所述驅動器可以包括：左側行駛馬達與右側行駛馬達，用于行駛施工機械；擺動馬達，用于旋轉上部體；動臂油缸，用于上升或下降動臂；搖臂油缸，用于外翻或內鉤搖臂；以及鏟斗油缸，用于外翻或內鉤鏟斗的鏟斗油缸。

如上述構成的施工機械可以如以下方法控制。

操作相應的操縱桿用于運轉作業人希望運轉的驅動器。操縱桿被操作時形成先導信號。所述先導信號提供向主控制閥具備的特定閥芯的受壓部。所述閥芯根據先導信號移動，由此，高壓的工作油提供向特定驅動器。

舉例說明施工機械作業中的裝載作業。裝載作業可以包括：挖掘模式；上升以及擺動動臂模式；單獨擺動模式；外翻模式；以及下降以及擺動動臂模式。

所述挖掘(digging)模式作為往鏟斗裝載作業對象物的過程，鏟斗與搖臂可以內購。而且當挖掘模式時負荷有可能上升。

所述上升以及擺動動臂模式，以作業對象物裝載在鏟斗的狀態可以上升動臂并且旋轉上部體。而且當上升以及擺動動臂模式時起作用的負荷會比較大。

所述單獨擺動模式，以維持動臂上升的狀態可以旋轉上部體。而且當單獨擺動模式時負荷會變成最小。

所述外翻模式，用于外翻鏟斗以倒出裝載在鏟斗的作業對象物。當外翻模式時起作用的負荷有可能是不大不小的一般負荷。

所述下降以及擺動動臂模式，用于回歸以執行挖掘，使動臂下降并且使上部體可以反向旋轉。在該下降以及擺動動臂模式時起作用的低負會比較小。

另外，現有的施工機械的控制裝置以及控制方法，決定用于實現驅動器需要的運轉速度的泵容積與負荷無關。因此作業人的需求與施工機械具備的各個驅動器的運轉速度相匹配。

因此，將泵容積和發動機轉速(rpm)之間的映射與，考慮到所述各個作業人操作模式的映射統計，最終決定發動機轉速(rpm)。

但是現有所知的施工機械的控制裝置以及控制方法有以下問題。

現有的施工機械的控制裝置以及控制方法，基于泵排出的油量以及所述各個操作模式變更泵輸出，根據負荷變動的發動機轉速調節是有限的。

更詳細的參照圖1進行說明。圖1是說明通過現有的施工機械的控制裝置以及控制方法執行裝載作業時發動機轉速根據時間而變化的示意圖。

當執行開掘的挖掘(digging)模式時作為目標的發動機轉速可以是穩定的。但是挖掘模式作為執行實際開掘的過程受到重負荷作用，但是因為穩定的發動機轉速有可能導致泵輸出不足。特別地，當泵輸出不足時有作業性能下降的問題。

另外，當外翻(dump)模式時識別為其他模式使發動機轉速上升為最大。則，即當外翻(dump)模式時盡管是負荷作用不大，泵輸出還可能輸出的大。因此當現有的挖掘機控制方法在外翻模式時有可能浪費燃料。

另一方面，當下降以及擺動動臂(boomdownswing)模式時確定負荷為低負荷，有可能將發動機轉速設定過低。因此現有的挖掘機控制方法有因為泵輸出降低導致上部體反向旋轉時反向旋轉速度過慢的問題。

因此現有的施工機械的控制裝置以及控制方法雖然可以調節根據負荷的變動控制發動機轉速，但是當需要提高或降低泵輸出時不能適當地設定發動機轉速，因此有泵輸出過低或燃料效率低下或特定驅動器的運轉速度明顯變慢的問題。

現有技術

韓國公開專利第10-2010-0100964號(2010.09.15)

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種施工機械的控制裝置以及控制方法，根據裝置當前負荷與駕駛人的需求恰當地調節裝置的輸出，當大負荷作業模式時加快上升發動機轉速，當低負荷作業模式時降低發動機轉速以改善燃料效率。

為實現上述本發明的目的，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置，可以包括：需求輸出計算部20，用于輸入從泵排出的泵排出壓力值，輸入駕駛人需求油量值，并且基于所述泵排出壓力值與所述駕駛人需求油量值計算需求輸出；轉速減少量計算部30，用于基于所述需求輸出計算發動機轉速的增減量；處理部40，用于輸入所述發動機轉速的增減量與當前發動機的額定轉速，并且基于所述發動機轉速的增減量與所述額定轉速計算目標發動機轉速；以及發動機轉速輸出部70，用于輸出所述目標發動機轉速，從而基于所述目標發動機轉速控制發動機。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置，還可以包括：傾斜度控制部50，用于在從所述發動機轉速輸出部輸出所述目標發動機轉速之前，從當前的發動機轉速反映到所述目標發動機轉速時，由預先設定的傾斜度控制該反映的速度。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置，當發動機轉速上升時，所述設定的傾斜度可以被設定為陡峭。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置的所述需求輸出，可以通過將排出工作油的所有泵的泵排出壓力值pp相加得出合值∑pp，將所有負控制壓力值pne相加得出合值∑pp，并且將所述合值∑pp與所述合值∑pp的倒數1/∑pne相乘來計算。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置的所述需求輸出，可以通過將各泵當前排出壓力值pcurrent與根據各泵的實際傾斜角度位置的排出油量qa相乘，并且將所述乘值相加的合值∑(pcurrentxqa)來計算。

而且，在根據本發明實施例的施工機械的控制裝置的所述轉速減少量計算部30，可以被調節為所述發動機轉速的增減量與泵輸出反比例。

而且，在根據本發明實施例的施工機械的控制裝置的所述轉速減少量計算部30，當裝置開始作業并且變化為高負荷狀態時，在裝置的最大發動機轉速差異值以下的范圍內可以調節所述發動機轉速的增減量。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置，當上部體旋轉包括在作業模式中時，在確保旋轉速度的范圍內可以調節所述發動機轉速的增減量。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置，當與旋轉馬達連接的負控制壓力為9bar至11bar時，可以確定為所述上部體旋轉包括在作業模式中。

為實現上述本發明的課題的根據本發明實施例的施工機械的控制方法，包括：基于泵排出的泵排出壓力值與駕駛人需求油量值計算需求輸出；基于所述需求輸出計算發動機轉速的增減量；基于所述發動機轉速增減量與當前發動機的額定轉速計算目標發動機轉速；輸出所述目標發動機轉速并且基于所述目標發動機轉速控制發動機。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制方法，還可以包括：在輸出所述目標發動機轉速之前，從當前的發動機轉速反映到所述目標發動機轉速時，由預先設定的傾斜度控制該反映的速度。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制方法，當發動機轉速上升時，所述設定的傾斜度可以被設定為陡峭。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制方法，可以通過將排出工作油的所有泵的泵排出壓力值pp相加得出合值∑pp，將所有負控制壓力值pne相加得出合值∑pp，并且將所述合值∑pp與所述合值∑pp的倒數1/∑pne相乘來計算所述需求輸出。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制方法，可以通過將各泵當前排出壓力值pcurrent與根據各泵的實際傾斜角度位置的排出油量qa相乘，并且將所述乘值相加的合值∑(pcurrentxqa)來計算所述需求輸出。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制方法，所述發動機轉速的增減量可以被調節為與泵輸出反比例。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制方法，當裝置開始作業并且變化為高負荷狀態時，在裝置的最大發動機轉速差異值以下的范圍內可以調節所述發動機轉速的增減量。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制方法，當上部體旋轉包括在作業模式中時，在確保旋轉速度的范圍內可以調節所述發動機轉速的增減量。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制方法，當與旋轉馬達連接的負控制壓力為9bar至11bar時，可以確定為所述上部體旋轉包括在作業模式中。

其他實施例的具體事項包含在具體說明以及附圖中。

如上所述的根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當重負荷起作用的作業模式時通過增加發動機轉速可以良好地維持作業性能，當低負荷起作用的工作模式時通過降低發動機轉速可以改善燃料效率。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當根據作業人的需求變更泵輸出時，可以迅速應對作業人的需求或作用于施工機械的負荷。

特別地，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當執行挖掘時根據負荷可以連續調節目標發動機轉速，以此可以良好地維持作業性能。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當執行外翻時可以設定適用于負荷以及需求的發動機轉速，以此可以改善燃料效率。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當執行旋轉上部體的擺動時，可以通過穩定實現適當的速度以防止擺動速度過慢。

附圖說明

圖1是說明通過現有的施工機械的控制裝置以及控制方法執行裝載作業時發動機轉速根據時間而變化的示意圖。

圖2是說明根據本發明一實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法的示意圖。

圖3是說明根據本發明一實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法的發動機轉速增減量與泵輸出之間相關關系的示意圖。

圖4是說明動機轉速、需求輸出、駕駛人需求油量、泵壓力當根據本發明一實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法執行裝載作業時根據時間而變化的示意圖。

附圖標記

11：負荷輸入部12：液壓輸入部

13：發動機轉速輸入部20：需求輸出計算部

30：轉速減少量計算部40：處理部

50：傾斜度限制部60：低通濾波器

70：發動機轉速輸出部

a：挖掘模式的初期發動機轉速增加的部分

b：單獨擺動模式時發動機轉速減少的部分

c：下降以及擺動動臂模式時發動機轉速提高并維持的部分

d1：泵壓力值線圖

d2：駕駛人需求油量線圖

d3：需求輸出線圖

d4：發動機轉速線圖

具體實施方式

本發明的優點和特征以及實現該些的方法可以通過參照附圖以及將要后述的詳細說明的實施例更加明確。

以下，參照附圖對本發明的實施例進行詳細地說明。但是，應當理解本發明并不限定于下面公開的實施例，而是可以通過不同的各種方式實現，本實施例只是用于完善本發明的公開，本發明可以有與當前說明的實施例不同的多種變化。但是，為了避免本發明的要點變得模糊，在有些實施例中，省略對其詳細說明以及具體圖示。而且，附圖用于理解本發明，因此不是以實際比例圖示，其中一部分構成要素的大小有可能過大地圖示。

另外，第一、第二等用語可以在說明多種構成要素時使用，但所述構成要素不被所述用語限定。使用所述用語的目的可以在于區別一個構成要素與另一個構成要素。例如，在不脫離本發明的權利要求的范圍下，第一構成要素可以命名為第二構成要素，類似地第二構成要素可以命名為第一構成要素。

另外，在后述使用的術語考慮到在本發明上的功能所設定的術語，因為該些術語有可能根據制造者的目的或習慣而變化，因此應根據本申請說明書所述的內容定義該些術語。

全部說明書上的相同的附圖標記，表示相同的構成要素。

以下，參照圖2至圖4說明根據本發明一實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法。圖2是說明根據本發明一實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法的示意圖。圖3是說明根據本發明一實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法的發動機轉速增減量與泵輸出之間相關關系的示意圖。圖4是說明動機轉速、需求輸出、駕駛人需求油量、泵壓力當根據本發明一實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法執行裝載作業時根據時間而變化的示意圖。

根據本發明一實施例的施工機械的控制裝置，可以包括需求輸出計算部20，轉速減少量計算部30，處理部40以及目標發動機轉速輸出部70。

所述需求輸出計算部20，用于接收輸入(11，12)駕駛人需求油量與從當前泵排出的泵排出壓力值，并且根據所述駕駛人需求油量與所述泵排出壓力值計算需求輸出。

所述轉速減少量計算部30，用于根據所述需求輸出計算發動機轉速的增減量。

所述處理部40，用于接收輸入發動機轉速增減量與當前發動機的額定轉速，并且根據所述發動機轉速增減量和所述額定轉速計算目標發動機轉速。

所述發動機轉速輸出部70，用于輸出所述目標發動機轉速并且根據所述目標發動機轉速控制發動機。

參照圖4說明以如上述所述的結構構成的、根據本發明實施例的施工機械控制裝置以及控制方法。圖4中d1表示根據時間而變化的泵壓力值，d2表示根據時間而變化的駕駛人需求油量，d3表示根據時間而變化的需求輸出，d4表示根據時間而變化的發動機轉速。

挖掘(digging)模式中，如a部分所示發動機轉速將增加。即高負荷作用于施工機械的初期，通過迅速增加發動機轉速可以良好地維持作業性能。

而且，所構成的根據本發明實施例的施工機械控制裝置以及控制方法，在單獨擺動(onlyswing)模式如b部分所示，可以減少發動機轉速。即當低負荷作用于施工機械時，所構成的根據本發明實施例的施工機械控制裝置以及控制方法將明顯減少發動機轉速以此可以改善燃料效率。

而且，所構成的根據本發明實施例的施工機械控制裝置以及控制方法，在下降以及擺動動臂(boomdownswing)模式中，如c部分所示，可以維持發動機轉速增加的狀態。即所構成的根據本發明實施例的施工機械控制裝置以及控制方法特別在需要包括上部體旋轉的復合運轉時可以增加發動機轉速以此可以防止上部體轉速降低。

另外，所構成的根據本發明實施例的施工機械控制裝置以及控制方法，還可以包括傾斜度限定部50。

所述傾斜度限定部50，用于從所述發動機轉速輸出部輸出所述目標發動機轉速之前，從當前發動機轉速反映到所述目標發動機轉速時所反映的速度可以由預先設定的傾斜度控制。

如圖3所示，所述預先設定的傾斜度可以被控制成，使泵輸出越小發動機轉速增減量越大，泵輸出越大發動機轉速增減量越小。即，可以被調節成發動機轉速增減量與泵輸出反比。其中，發動機轉速增減量當發動機轉速增加時為發動機轉速增加量，發動機轉速減少時為發動機轉速減少量。發動機轉速減少量為例，根據泵輸出從最大200rpm的減少量到0rpm的減少量，與泵輸出反比例來調節發動機轉速。

如圖4的a部分，泵輸出從小到大，即從低負荷變化為高負荷的挖掘模式中，發動機轉速的減少量從大的狀態調節為發動機轉速的減少量小的狀態，進而圖4的a部分中發動機轉速快速上升。圖4的b部分作為泵輸出小的單獨擺動模式，是變化為低負荷狀態的區間，發動機轉速的減少量調節為大的狀態使發動機轉速降低。圖4的c部分作為下降以及擺動動臂模式，在發動機轉速減少量100rpm到0rpm范圍內調節發動機轉速以確保發動機轉速。

因此，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當計算需求輸出時實時反映當前泵輸出，從當前施工機械實現的作業能力可以更加主動地迅速反映在最終輸出的目標發動機轉速上。

另外，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，還可以包括低通濾波器60。

所述低通濾波器60，從所述發動機轉速輸出部70輸出所述目標發動機轉速之前，使所述目標發動機轉速線性地連續地輸出。

因此，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當調節發動機轉速時可以連續地緩慢地調節而不會突然跳動。

另一方面，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法的所述需求輸出計算部20，用于計算駕駛人的需求輸出。當負控制(negacon)裝置時，所述需求輸出通過將排出工作油的所有泵的泵排出壓力值pp相加得出合值∑pp，將所有負控制壓力值pne相加得出合值∑pp，并且將所述合值∑pp與所述合值∑pp的倒數1/∑pne相乘來計算。

因此，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當計算需求輸出時實時反映當前所有泵的泵輸出壓力與負控制壓力，使作用于當前施工機械的負荷可以更加主動地迅速反映在最終輸出的目標發動機轉速上。

另一方面，當電子控制泵時，通過將各泵當前排出壓力值pcurrent與根據各泵的實際傾斜角度位置的排出油量qa相乘，并且將所述乘值相加的合值∑(pcurrentxqa)來計算所述需求輸出。其中，由駕駛人需求油量值被反映在電子控制泵的傾斜角度位置值上。

因此，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當計算需求輸出時實時反映當前所有泵的泵輸出壓力與根據傾斜角度位置的排出油量，作用于當前施工機械的負荷可以更加主動地迅速反映在最終輸出的目標發動機轉速上。

另一方面，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，所述發動機轉速增減量可以在0rpm以上至200rpm以下的范圍內。其中，當減少發動機轉速時，發動機轉速增減量為發動機轉速減少量，發動機轉速減少量在200rpm至0rpm范圍內。

因此，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，發動機轉速增減量范圍大，因此可以大范圍地減少發動機轉速，進而可以改善燃料效率。

另一方面，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當上部體旋轉包括在作業模式時，發動機轉速增減量可以在0rpm至100rpm范圍內。其中，當減少發動機轉速時，發動機轉速增減量為發動機轉速減少量，發動機轉速減少量在100rpm至0rpm范圍內。

因此，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當需求包括上部體旋轉的復合運轉時，、發動機轉速減少范圍與其他作業模式相比相對窄，因此通過降低將要減少的發動機轉速的減少量可以良好地維持發動機轉速。特別地，當下降以及擺動動臂模式時通過良好地維持發動機轉速可以良好地維持上部體的旋轉速度。

另一方面，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當與旋轉馬達連接的負控制壓力為9bar至11bar時可以確定所述上部體旋轉包括在工作模式。

即，當旋轉馬達與動臂油缸消耗工作油時，與旋轉馬達連接的負控制壓力有可能變低。更詳細地，負控制壓力可以形成為9bar至11bar。

因此，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當與旋轉馬達連接的負控制壓力為9bar至11bar時確定所述上部體旋轉包括在作業模式，以此可以調節發動機轉速減少在0rpm以上至100rpm以下的范圍內。

因此，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當重負荷起作用的作業模式時通過迅速增加發動機轉速可以良好地維持作業性能，當低負荷起作用的作業模式時通過迅速降低發動機轉速可以改善燃料效率。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當根據作業人的需求需要變更泵輸出時，可以迅速應對作業人的需求或作用于施工機械的負荷。

特別地，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當執行挖掘時根據負荷可以連續調節目標發動機轉速，以此可以良好地維持作業性能。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當執行外翻時可以設定適用于負荷以及需求的發動機轉速，以此可以改善燃料效率。

而且，根據本發明實施例的施工機械的控制裝置以及控制方法，當執行旋轉上部體的擺動時，可以通過穩定實現適當的速度以防止擺動速度過慢。

以上實施例用以說明本發明的技術方案，但本領域的普通技術人員應當理解在不變更本發明技術思想以及必要特征，本發明可以以不同的多種形態進行多種修正以及變更。

所以應當理解以上描述的實施例在所有方面都為示例性，并且不被本發明特定的公開形態限定，本發明的范圍由權利要求所示，權利要求含義、范圍以及從等價概念導出的所有變化或變化形態都包括在本發明的范圍內。