利用变量泵实现压力切断功能的液压系统技术方案

一种用于液压系统的控制单元配置成：获取由压力传感器检测的实际系统压力和由动作指令输入元件输入的动作指令；获取动作指令确定泵对应的需求排量；基于需求排量与泵的当前输出排量确定泵输出量差值、并且基于确定出的泵输出量差值由仿溢流阀特性查取压力阈值；基于实际系统压力和查取的压力阈值降低需求排量，由此确定泵输出排量；控制泵以确定的泵输出排量操作。量操作。量操作。

【技术实现步骤摘要】
利用变量泵实现压力切断功能的液压系统


[0001]本申请涉及一种液压系统，尤其是工程设备的液压系统，具有系统压力主动切断功能。

技术介绍

[0002]在液压系统中，尤其是工程设备的液压系统中，经常采用液压泵驱动执行元件。液压泵的输出端通常配备溢流阀。当系统压力升高达到并超过溢流阀的开启压力时，溢流阀打开，以将系统压力降低，由此提供系统安全性。这种防止系统压力过高的功能通常称作压力切断功能。
[0003]目前，在工程设备的液压系统中采用变量泵的情况越来越多。可以通过控制变量泵的控制电流来调节变量泵的排量，因此就能够通过减小变量泵的排量来降低泵的输出压力，从而通过主动控制实现系统压力切断，而不必借助溢流阀。利用变量泵在闭式或开始液压系统中实现压力切断的方案具有诸多优点。首先，避免了液压油通过溢流阀流入回油管路而造成能量损失。此外，在有些应用场合，需要限制液压系统输出的力或者力矩。利用变量泵，可以通过限制液压系统里的压力实现限制液压系统提供的力或者力矩。
[0004]但是，在利用变量泵实现压力切断的现有技术中，往往会遇到以下问题：(1)压力切断响应快，容易造成系统压力震荡；(2)如果保证压力切断时系统压力稳定，则压力切断响应慢。

技术实现思路

[0005]本申请的一个目的在于提供一种用于液压系统的控制方案，其中能够在采用变量泵实现压力切断的方案中同时兼顾压力切断响应速度和系统稳定性。
[0006]为了实现该目的，本申请在一个方面提供了一种用于液压系统的控制单元，所述液压系统包括：r/>[0007]动力源；
[0008]由动力源驱动的泵，所述泵为变量泵；
[0009]由泵供应液压油的执行元件；
[0010]压力传感器，配置成检测液压系统的实际系统压力；
[0011]动作指令输入元件，配置成能够输入期望的执行元件动作；以及
[0012]控制单元，其存储有预先构建的仿溢流阀特性，所述仿溢流阀特性表征压力阈值与泵输出量差值之间的对应关系；
[0013]其中，所述控制单元配置成：
[0014]获取由压力传感器检测的实际系统压力和由动作指令输入元件输入的动作指令；
[0015]获取所述动作指令确定泵对应的需求排量；
[0016]基于所述需求排量与泵的当前输出排量确定泵输出量差值、并且基于确定出的泵输出量差值由所述仿溢流阀特性查取压力阈值；
[0017]基于所述实际系统压力和查取的压力阈值降低所述需求排量，由此确定泵输出排量；
[0018]控制所述泵以确定的泵输出排量操作。
[0019]在一种实施方式中，所述泵输出量差值为泵输出排量差值，所述仿溢流阀特性表征压力阈值与泵输出排量差值之间的对应关系，其中压力阈值与泵输出排量差值之间正相关。
[0020]在一种实施方式中，所述仿溢流阀特性表征压力阈值与泵输出排量差值之间的对应关系，其中压力阈值与泵输出排量差值之间呈线性关系或二次曲线关系。
[0021]在一种实施方式中，所述控制单元配置成基于所述需求排量和所述确定的泵输出排量确定泵输出排量差值，并且基于确定出的泵输出排量差值由所述仿溢流阀特性查取压力阈值。
[0022]在一种实施方式中，所述控制单元配置成还获取泵实际排量，基于所述需求排量和所述泵实际排量确定泵输出排量差值，并且基于确定出的泵输出排量差值由所述仿溢流阀特性查取压力阈值。
[0023]在一种实施方式中，所述泵输出量差值为泵输出流量差值，所述仿溢流阀特性表征压力阈值与泵输出流量差值之间的对应关系，其中压力阈值与泵输出流量差值之间正相关。
[0024]在一种实施方式中，所述仿溢流阀特性表征压力阈值与泵输出流量差值之间的对应关系，其中压力阈值与泵输出流量差值之间呈线性关系或二次曲线关系。
[0025]在一种实施方式中，所述控制单元配置成还获取动力源转速，并且基于所述需求排量和所述动力源转速确定需求流量，基于所述确定的泵输出排量和所述动力源转速确定泵输出流量，基于所述需求流量和所述泵输出流量确定泵输出流量差值，并且基于确定出的泵输出流量差值由所述仿溢流阀特性查取压力阈值。
[0026]在一种实施方式中，所述控制单元配置成还获取动力源转速和泵实际排量，并且基于所述需求排量和所述动力源转速确定需求流量，基于所述泵实际排量和所述动力源转速确定泵实际流量，基于所述需求流量和所述泵实际流量确定泵输出流量差值，并且基于确定出的泵输出流量差值由所述仿溢流阀特性查取压力阈值。
[0027]在一种实施方式中，所述控制单元配置成通过PID反馈控制确定泵输出排量，其中所述实际系统压力和查取的压力阈值之间的差值作为PID反馈控制中的负反馈项。
[0028]在一种实施方式中，所述泵为电比例泵，所述控制单元配置成通过控制控制所述泵的控制电流而使得所述泵以确定的泵输出排量操作。
[0029]本申请在另一方面提供了一种液压系统，其包括动力源、泵、执行元件、压力传感器、动作指令输入元件以及本申请的控制单元。
[0030]根据本申请的液压系统控制方案，通过简单的逻辑改善了用变量泵实现压力切断时容易产生的问题，同时兼顾了压力切断响应速度和系统稳定性。
附图说明
[0031]通过参照附图阅读下面的详细描述，可进一步理解本申请，在附图中：
[0032]图1是根据本申请的一种示例性液压系统的液路图；
[0033]图2是示例性溢流阀特性曲线；
[0034]图3、图4是本申请中构建的两种示例性仿溢流阀特性曲线；
[0035]图5是本申请的液压系统的控制逻辑的示意性框图；
[0036]图6是本申请的液压系统的一种示例性控制方案的流程图。
具体实施方式
[0037]本申请总体上涉及一种液压系统，其适用于各种工程设备，诸如挖掘机、旋压钻机、高空作业平台等。图1中示出了本申请的液压系统的一种示例性结构。该液压系统包括由动力源(例如发动机、电机等)1驱动的变量泵2，尤其是电比例泵。泵2通过主阀3向执行元件4供应液压油。在图1所示的例子中，执行元件4为液压马达的形式，但也可以是液压缸等。此外，在图1所示的例子中，液压系统为开式系统，即泵2由油箱5抽取液压油并且向执行元件4供应，液压油在做功后返回油箱5；然而，液压系统也可以是闭式系统，其中泵2的输入、输出端口与执行元件4的输出、输入端口连接，使得液压油在泵2与执行元件4之间循环。下文中仅参照图1中的开式液压系统进行描述，但本申请同样适用于闭式液压系统。
[0038]泵2为变量泵，其排量定义为每转一周排出的液压油体积。排量由泵2中的变量机构(例如斜盘)调节而在0％排量与100％排量之间变化。本申请中泵2优选采用电比例泵的形式，通过控制施加到它的控制电流的大小决定泵2的排量。
[0039]所述液压系统设有压力传感器6，用于检测液压系统中的系统压力。压力传感器6可以设置在泵2的输出端口附近。
[0040]所述液压系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于液压系统的控制单元，所述液压系统包括：动力源(1)；由动力源(1)驱动的泵(2)，所述泵(2)为变量泵；由泵(2)供应液压油的执行元件(4)；压力传感器(6)，配置成检测液压系统的实际系统压力(P
act
)；动作指令输入元件(7)，配置成能够输入期望的执行元件动作；以及控制单元(8)，其存储有预先构建的仿溢流阀特性，所述仿溢流阀特性表征压力阈值(P
thd
)与泵输出量差值之间的对应关系；其中，所述控制单元(8)配置成：获取由压力传感器(6)检测的实际系统压力(P
act
)和由动作指令输入元件(7)输入的动作指令；获取所述动作指令确定泵(2)对应的需求排量(Vg
dem
)；基于所述需求排量(Vg
dem
)与泵(2)的当前输出排量确定泵输出量差值、并且基于确定出的泵输出量差值由所述仿溢流阀特性查取压力阈值(P
thd
)；基于所述实际系统压力(P
act
)和查取的压力阈值(P
thd
)降低所述需求排量(Vg
dem
)，由此确定泵输出排量(Vg
out
)；控制所述泵(2)以确定的泵输出排量(Vg
out
)操作。2.如权利要求1所述的控制单元，其中，所述泵输出量差值为泵输出排量差值(Vg
gap
)，所述仿溢流阀特性表征压力阈值(P
thd
)与泵输出排量差值(Vg
gap
)之间的对应关系，其中压力阈值(P
thd
)与泵输出排量差值(Vg
gap
)之间正相关。3.如权利要求2所述的控制单元，其中，所述仿溢流阀特性表征压力阈值(P
thd
)与泵输出排量差值(Vg
gap
)之间的对应关系，其中压力阈值(P
thd
)与泵输出排量差值(Vg
gap
)之间呈线性关系或二次曲线关系。4.如权利要求2或3所述的控制单元，其中，所述控制单元配置成基于所述需求排量(Vg
dem
)和所述确定的泵输出排量(Vg
out
)确定泵输出排量差值(Vg
gap
)，并且基于确定出的泵输出排量差值(Vg
gap
)由所述仿溢流阀特性查取压力阈值(P
thd
)。5.如权利要求2或3所述的控制单元，其中，所述控制单元配置成还获取泵实际排量(Vg
act
)，基于所述需求排量(Vg
dem
)和所述泵实际排量(Vg
act
)确定泵输出排量差值(Vg
gap
)，并且基于确定出的泵输出排量差值(Vg
gap
)由所述仿溢流阀特性查取压力阈值(P
thd
)。6.如权利要求1所述的控制单元，其中，所述泵输出量差值为泵输出流量差值(Q
gap
)，所述仿溢流阀特性表征压力阈值(...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖隆佐，张峻峰，李晓亮，王新亮，
申请(专利权)人：博世力士乐北京液压有限公司，
类型：发明
国别省市：