CN101109332A - 一种液压动力系统的功率控制装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液压动力系统的功率控制装置和方法，用于由发动机提供动力源的液压动力系统，包括：在液压系统的主泵出口设置主泵压力传感器检测系统压力，在先导手柄出口设置先导压力传感器检测先导压力；负载计算器，用于接收上述主泵压力传感器和先导压力传感器的输出值，并据此计算负载功率需求值；油门设定器，用于接收所述负载功率需求值，并根据该负载功率需求值，以及当前的机械工作状态，选择相应的控制策略；依据该控制策略，根据具体的负载功率需求值，确定发动机油门开度设定值，并将该值输出到油门机构控制发动机油门。本发明提供的装置能够控制发动机工作在合适的工作点上，使发动机的动力输出与需求相匹配，获得最佳的节能效果。

Description

一种液压动力系统的功率控制装置与方法

技术领域

本发明涉及液压领域，尤其是涉及一种液压动力系统的功率控制装置。本发明同时提供一种液压动力系统的功率控制方法。

背景技术

在工程机械中，大多采用液压动力系统执行机械作业动作。为了较好的实现对机械作业动作的控制，需要对液压动力系统进行恰当的功率控制装置。

传统的节流控制系统中，液压系统使主泵流量保持不变，手柄控制主阀芯根据需要从总流量中取出一路油用于执行机构工作，其余油发热。这种系统实际上只使用了一部分液压油作为实际工作的用油，造成系统效率过低。

为了实现液压系统功率和外部负载的实时匹配，目前，大多数工程机械采用负载敏感控制方式，负载敏感控制是指主阀的压力降控制主泵排量，它依赖于主泵和主阀的本身特性。如果负载增大，流速降低，则主阀压力降减小，该信号使主泵排量增大，直到恢复原主阀芯压力降。

在上述负载敏感控制方式下，受到操纵者控制的操纵机构提供先导操纵压力，该先导操纵压力标志着操作者对机械作业速度的期望，决定液压泵的输出流量。当外部负载改变时，液压系统的压力会随着负载的增加而增加，实现与外部负载的匹配，同时主泵流量并无明显的变化。这是由于，在负载敏感控制下，主泵流量与主阀上的压力降成反比，而主阀在某一开度下的压力降只与流量有关系，与压力没有关系。这样的控制特性可实现与负载无关的流量控制，即在发动机功率能力范围内的恒流量控制。

负载增加时，由于液压系统的压力能够立即升高，几乎没有惯性环节，因此，采用负载敏感控制液压系统的工程机械，其对外部负载变化的响应时间短，作业速度能够及时跟随操作人员的动作，具有良好的操作性。

但是，负载敏感控制应用于工程机械上也存在一些控制缺陷。负载敏感系统对外负载的响应是压力响应，当负载增加时，液压系统的压力随之增加。由于主泵的吸收扭矩随液压系统压力的增加而线性增加，该吸收扭矩也就是发动机的输出扭矩，也就是液压系统压力增加导致发动机的输出扭矩线性增加。为了获得更高的输出扭矩，发动机的转速会自动降低，以提高输出扭矩，并导致主泵转速随之降低，而主泵转速降低会导致其输出流量降低，此时主泵和主阀的负载敏感特性会使主泵排量适当增大以增大流量，抵消由于主泵转速降低造成的输出流量降低。而主泵排量的增大更进一步加大了泵的吸收扭矩，发动机转速还会进一步降低，直到收敛于发动机的某一转速。

目前，工程机械用柴油机的输出功率大多采用了极限载荷控制，即在某一个油门开度下，控制器控制发动机工作在该油门开度下的最大功率点对应的转速上。如果负载增加造成发动机掉速，液压系统的控制器会将主泵的排量减小以维持发动机的转速。这与负载敏感控制对主泵排量和功率的控制相矛盾。

因此，尽管负载敏感控制实现了液压系统与外负载的功率实时匹配，达到了高效节能的目的，但负载敏感控制忽视了液压系统与动力源的功率匹配，并没有实现动力传动系统全局功率匹配的最优控制。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种工程机械液压动力系统的功率控制装置，该装置能够解决液压系统负载敏感控制和发动机功率极限载荷控制的矛盾，发挥二者的优点，实现动力传动系统全局功率最优控制。本发明同时提供一种液压动力系统的功率控制方法。

本发明提供的液压动力系统的功率控制装置，用于由发动机提供动力源的液压动力系统，包括：

在液压系统的主泵出口处设置的主泵压力传感器，用于检测系统压力；

在先导手柄出口处设置的先导压力传感器，用于检测先导压力；

负载计算器，用于接收上述主泵压力传感器和先导压力传感器的输出值，并据此计算负载功率需求值；

油门设定器，用于接收所述负载功率需求值，并根据该负载功率需求值，以及当前的机械工作状态，选择相应的控制策略；依据该控制策略，根据具体的负载功率需求值，确定发动机油门开度设定值，并将该值输出到油门机构控制发动机油门。

优选地，所述负载计算器根据主泵压力传感器和先导压力传感器的输出值计算负载功率需求值的方法具体是，对一个工作循环内主泵传感器检测获得的系统压力进行加权平均，获得一个工作循环下的全程系统压力加权平均值，并将该系统压力除以系统的最大可能压力，获得0-1之间的一个系数作为系统压力系数；相似的，对一个工作循环内检测到的先导压力进行全程加权平均，最后，将获得的平均值除以代表最大可能流量的先导压力，获得一个0-1之间的数值作为先导压力系数；将所述系统压力系数乘以先导压力系数获得主泵角功率百分比；将该主泵角功率百分比乘以主泵角功率，即获得负载功率需求值。

优选地，所述对一个工作循环内主泵传感器检测获得的系统压力进行加权平均的方法具体是，对于检测获得的每个阶段的压力都乘以时间系数和重要度系数；所述时间系数是检测获得的某个压力的持续时间，所述重要度系数则是检测到该压力时，液压动力系统所处工作状态的重要程度；该重要程度和其所承担的负载大小有关，重载时的重要度系数较高；将各个时段的检测值乘以权系数相加后，获得所述系统压力的平均值。

优选地，所述对一个工作循环内检测到的先导压力进行全程加权平均具体是，对于检测获得的各个先导压力，均乘以时间系数和重要度系数；前者代表该先导压力的持续时间，后者代表该先导压力对应操作的重要程度；将获得的各个时段的检测值乘以权系数后相加后，获得先导压力的平均值。

优选地，所述预定的控制策略具体是，当负载功率需求值大于发动机的额定功率时，则使发动机工作在额定功率下；当负载功率需求值低于发动机的额定功率需求时，则结合当前机械工作状态，选择合适的发动机工作特性曲线作为确定发动机油门开度的依据。

优选地，当所述控制策略确定为使发动机工作在额定功率时，则发动机的油门开度确定为使发动机工作在其额定功率下的油门开度。

优选地，当负载功率需求值低于发动机的额定功率需求时，具体控制策略以如下方式确定：当前机械工作处于启动状态，则使发动机工作在最大功率曲线；当前机械工作处于平稳工作状态，则使发动机工作在经济功率曲线。

优选地，采用发动机的工作特性曲线作为确定发动机油门开度的依据时，具体是根据负载功率需求值，根据发动机在各个油门开度下工作特性曲线所对应的功率范围，确定发动机的油门开度档位，将发动机的油门开度调整到该油门开度档位上；在该档位对应的发动机工作特性曲线上，对应所述负载功率需求值的发动机转速为发动机的理想工作转速。

优选地，还具有转速传感器，用于检测发动机的输出转速，并将该转速反馈到所述油门设定器，油门设定器将该转速反馈值与发动机理想工作转速相比较，如果其差值在一预定范围内，则继续保持当前油门开度设定值；如果其差值超过该预定范围，则向相应的方向调整油门开度。

优选地，所述向相应的方向调整油门开度，具体是：若检测到的发动机转速与当前理想工作转速的差值小于预定范围的下限，则调大油门开度；相反，若检测到的发动机转速与当前理想工作转速的差值大于预定范围的上限，则调小油门开度。

本发明同时提供一种液压动力系统的功率控制方法，包括：

检测获得液压系统压力和先导压力；

根据上述检测值，根据预定公式计算负载功率需求值；

根据计算获得的负载功率需求值，结合发动机当前的工作状态，确定发动机的控制策略；

使用上述发动机控制策略，对应于所述负载功率需求值，确定发动机的油门开度档位；

根据所述油门开度档位控制发动机的油门开度。

优选地，还包括：

检测发动机的转速实际值；

判断该转速实际值与所述发动机转速需求值是否在一个预定的范围内，若是，则保持当前的油门开度；若否，根据转速实际值和发动机转速需求值差值的情况，调整油门开度。

与现有技术相比，本发明提供的装置和方法通过实际检测估算出液压系统的负载功率需求值，并根据该负载功率需求值，控制发动机工作在合适的工作点上，使发动机的动力输出与需求相匹配，获得最佳的节能效果。而现有技术则没有考虑发动机工作点与负载功率需求的匹配问题，造成整个动力系统的功率浪费。

由于上述原因，本发明比现有技术具有更好的节能效果，并且由于在不同情况下可以采用不同的控制策略，还可以获得更好的动力特性。

附图说明

图1是负载敏感控制方式下的液压系统原理图；

图2是本发明第一实施例提供的液压动力系统的功率控制装置的功能框图；

图3是可作为确定油门开度依据的主要发动机工作特性曲线；

图4是本发明第二实施例提供一种液压动力系统的功率控制方法。

具体实施方式

本发明提供的液压动力系统的功率控制装置，其基础是现有技术下的负载敏感控制方式下的液压系统。以下首先对该液压系统的基本工作原理进行说明。请参看图1，该图示出该液压系统原理图。

如图所示，该液压系统的主泵102在发动机(图未示)的带动下，从油箱101中抽出液压油，并通过该主泵102的出口向油路供油，该主泵102出口管路还连接泵变量机构103的右油腔。主泵102出口并联主阀104、主阀105；这两个主阀都包括串联的减压阀和节流阀，主阀104包括减压阀1041、节流阀1042；主阀105包括减压阀1051、节流阀1052。通过控制其节流阀1042、节流阀1052的阀芯位置，可以使主阀104、主阀105的两端获得不同的压力差，从而在主阀104、主阀105的出口处获得不同的压力输出，该阀芯位置通过操纵机构提供的先导压力控制。主阀104、主阀105的输出压力分别提供给执行机构液压缸107、液压缸108，使其获得推动负载的液压力。在该液压系统中，所述主阀104、主阀105出口的管路通过梭阀106相互连接，该梭阀106的作用是将两个主阀出口管路中液压较高者的压力通过其输出管路输出。所述梭阀106的输出管路连接泵变量机构103的左油腔，该泵变量机构103在左右油腔压力的推动下，可以改变所述主泵102的排量。

上述液压系统可以实现负载敏感控制，例如，当液压缸107、液压缸108任意一个的负载增大时，相应的，主阀104或者主阀105输出口的液压压力增大；该液压压力通过梭阀106传递到泵变量机构103，泵变量机构103控制所述主泵102的阀门排量增大，使主泵102提供的液压流量增大，由于液压流量增大，使主泵102出口管路的压力提高，由于流量增大使主阀104、主阀105两端的压力差增大，导致主泵102出口管路的压力有更大的提高，最终整个系统的液压压力会得到提高，而泵变量机构103右油腔的油压提高后，控制主泵102减小排量，最终基本保持系统流量的恒定。

本发明第一实施例在上述液压系统的基础上实现对整个液压系统的功率控制。

请参看图2，该图示出本发明第一实施例提供的液压动力系统的功率控制装置的功能框图。为便于说明，该图中还示出与该功率控制装置相关的其它部件。图中框出的部分为该功率控制装置的组成部分，其它为与其相关的部件。该图只对本实施例中提供的功率控制装置的相关部件标号。

该功率控制装置中，在主泵出口处设置有主泵压力传感器201，该主泵压力传感器201的作用在于检测获得主泵出口处的液压压力。由于使用负载敏感控制系统，因此，该液压压力可以表征负载的大小。在液压动力系统的工作循环的不同工作状态中，该主泵压力传感器201的检测值在是不同的。另外，一些液压系统中具有多个主泵，则需要设置多个主泵压力传感器201。

该功率控制装置还具有先导压力传感器202，该传感器的作用在于检测操纵机构提供的先导压力，该先导压力的作用在于表征操作者对机械工作速度的期望值。操纵人员通过操纵机构提供的先导压力控制主阀芯的开度，进而控制液压系统的流量，因此，该先导压力对应于液压系统的流量。该先导压力传感器202在各个操纵机构分别设置，因此，实际上可能有多个先导压力传感器202。

上述主泵压力传感器201和先导压力传感器202的检测值分别反映液压系统的负载大小和对机械工作速度的期望值，负载大小对应于液压系统的压力，机械工作速度对应液压系统的流量。液压系统的功率是系统压力和流量的乘积，其具体计算公式为：W＝P×Q/600。其中，功率W的单位为千瓦；液压系统压力P的单位为公斤；液压系统流量Q的单位为：升/分钟。因此，使用上述主泵压力传感器201和先导压力传感器202检测获得的值，可以获得完整的该液压系统功率需求信息，可以以此计算该液压系统的负载功率需求值。

所述主泵压力传感器201、先导压力传感器202的检测值输入到负载计算器203，该负载计算器203据此计算负载功率需求值。

由于该液压动力系统在处于不同的工作状态时，会有不同的压力。因此，不能简单根据主泵压力传感器201的检测值直接计算所述负载功率需求值。为了准确地体现系统的压力，需要考虑一个工作循环中系统处于不同工作状态的时间，另外，由于系统的不同工作状态有不同的重要程度，也需要予以考虑，尤其是需要满足重载时的功率需求。

同样，由于具有对应多个操纵机构的多个先导压力传感器202，因此，需要根据检测获得的多个先导压力估算先导压力的值。进行上述估算，也需要考虑不同操纵机构在一个工作循环中的工作时间，以及各个操纵机构的不同的重要程度。

以下说明负载计算器203根据上述传感器进行计算的过程。

1)系统压力系数估算。其基本方法是：对一个工作循环内主泵传感器201检测获得的系统压力进行加权平均，重点突出重载时的功率需求，在0-1之间赋值。具体而言，对于检测获得的每个阶段的压力都乘以两个权系数：时间系数和重要度系数。时间系数是检测获得的某个压力的持续时间，重要度系数则是检测到该压力时，液压动力系统所处工作状态的重要程度。该重要程度和其所承担的负载大小有关，重载时的重要度系数较高。最后，将获得的平均值除以系统的最大可能压力，得到一个0-1之间的数值，作为系统压力系数。对于具有多个主泵的液压系统，则需要将各个主泵压力传感器201的检测值根据上述方法进行计算后，再根据各个主泵所承担的任务的情况进行适当的加权平均，获得最终的系统压力系数。

2)先导压力系数估算：在一个工作循环内将检测到的先导压力进行全程平均，重点突出操纵机构所代表操作的重要程度，结果在0-1之间赋值。具体而言，对于检测获得的各个先导压力，均乘以两个系数：时间系数和重要度系数。前者代表该先导压力的持续时间，后者代表该先导压力对应操作的重要程度。最后，将获得的各个时段的检测值乘以权系数后相加，获得先导压力的平均值，将该平均值除以最大可能流量相对应的先导压力，获得一个0-1之间的数值作为先导压力系数。

3)将上述两个数值相乘，获得一个0-1之间的数值，该数值即为主泵角功率的百分比，将该数值乘以主泵角功率，获得负载功率需求值。所述主泵角功率是主泵的最大可能压力乘以最大可能流量获得的一个理论数值，是主泵本身的性能决定的一个指标。

上述计算过程所需要的各项检测数值，可以在工作循环过程中检测获得，然后将计算结果用于以后的操作过程。

应当说明，上述计算方法中各种系数是结合具体的机械工作状况，反复实践获得的经验数值。

所述油门设定器204接收所述负载计算器203计算获得的负载功率需求值，并根据该需求值确定油门开度。

具体确定油门开度的方法是首先根据该负载功率需求值，以及当前的机械工作状态，选择相应的控制策略。确定控制策略的具体方法是，首先将所述负载功率需求值与发动机的额定功率进行比较。如果负载功率需求值高于发动机的额定功率，则所述控制策略确定为使发动机工作在其额定功率下。根据该控制策略，确定发动机的油门开度，即发动机的油门开度为使发动机工作在其额定功率下的油门开度，此时，发动机的理想工作转速即为发动机在额定功率下的理论转速。如果负载功率需求值低于发动机的额定功率，则结合当前的机械工作状态，选择控制策略。所述控制策略具体而言，就是确定合适的发动机工作特性曲线；该控制策略确定后，即可依据所述发动机工作特性曲线确定油门开度。

请参看图3，该图示出可作为确定油门开度依据的主要发动机工作特性曲线。其横坐标为发动机转速，单位为RPM，即每分钟旋转周数；纵坐标为发动机的输出功率，单位为KW，即千瓦。其中，1号线为发动机的最大功率曲线，该曲线下发动机工作点对应于相应油门开度下的最大功率；图中2号线为发动机的经济功率曲线，发动机工作在该曲线时是该油门开度下发动机油耗最低的情况。一般情况下，需要使发动机工作在2号曲线附近，以达到降低油耗的目的；但是，当机械处于启动、高速重载作业等状态需要全负荷工作时，需要是发动机工作在1号曲线上，以便发挥其最大功率。

以采用2号线即经济功率曲线为例，所述油门设定器204接收到负载功率需求值后，当该值低于发动机的额定功率时，则根据该负载功率需求值以及发动机在各个油门开度下在2号工作特性曲线所对应的功率范围，确定发动机的油门开度档位，将发动机的油门开度调整到该油门开度档位上。例如，将发动机油门开度设为十个档位，每个档位都有对应的工作特性曲线，当所述负载功率需求值确定之后，可以根据各档位油门开度对应的工作特性曲线获得其最合理的工作范围所对应的功率范围，所述负载功率需求值必然在其中一个档位的功率范围上，则将该负载功率需求值所在范围的档位作为发动机的油门开度档位。在该档位对应的发动机工作特性曲线上，对应所述负载功率需求值的发动机转速为发动机的理想工作转速。

为了实现上述确定发动机油门开度的过程，需要查阅相关的发动机工作特性参数、工作特性曲线等，因此，该油门设定器204中存储有发动机的相关工作特性参数以及工作特性曲线。

通过上述方式获得的油门开度可以使发动机工作在比较合适的油门开度下，但是，该由门开度未必是最合适的油门开度，可以通过检测发动机的速度，获得发动机实际工作速度与该油门开度下发动机理想工作转速的差值，并根据该差值，对油门开度进行调节。为此，设置转速传感器205，用于检测发动机的输出转速，并将该转速反馈到所述油门设定器204，油门设定器204将该转速反馈值与其确定的发动机转速相比较，如果其差值在一预定范围内，则继续保持当前油门开度设定值；如果其差值超过该预定范围，则向相应的方向调整油门开度，以便使转速回到理想工作转速的附近。例如，该预定范围为±100RPM，而对应负载功率需求值的理想工作转速为2000 RPM，如果检测到的发动机转速在1900-2100RPM之间，则继续保持该油门开度；若检测到的发动机转速小于1900RPM，则说明当发动机的转速过低，发动机没有工作在经济功率曲线附近，为此，需要调大油门开度，使发动机工作在更合适的油门开度下，可以根据新的油门开度对应的工作曲线，进一步采用上述方式进行油门开度调整，以便使发动机工作在最合适的油门开度下。当发动机的转速高于2100RPM时，则说明发动机的转速过高，发动机同样没有工作在最佳工作点附近，需要将发动机转速降低，为此，应当减小油门开度。通过上述反馈过程，可以确保发动机工作在经济功率曲线附近，在满足功率需求的同时节省油耗。由于为发动机转速设定了一个变化范围，因此，不会出现过于频繁地调节油门开度的情况，避免了发动机工作不稳定。

本发明第二实施例提供一种液压动力系统的功率控制方法。请参看图4，该图为该实施例的流程图。

步骤S401，检测获得液压系统压力和先导压力。

所述液压系统压力反映整个液压系统所需要的压力，该压力反映液压系统负载大小。所述先导压力，为操作机构的输出压力，该压力反映了操作者对机械机构工作速度的期望，两者结合可以反映液压系统的负载功率需求值。在一个液压动力系统中，可能需要控制多个操作机构，因此可能具有多个先导压力。

步骤S402，根据上述检测值，根据预定公式计算负载功率需求值。

由于该液压动力系统在处于不同的工作状态时，会有不同的压力。因此，不能简单根据压力传感器的检测值直接计算所述负载功率需求值。为了准确地体现系统的压力，需要考虑一个工作循环中系统处于不同工作状态的时间，另外，由于系统的不同工作状态有不同的重要程度，也需要予以考虑。在许多液压系统中，由于具有多个主泵，还需要对各个主泵的测量值进行加权平均。

同样，由于具有对应多个操纵机构的多个先导压力，因此，需要根据检测获得的多个先导压力估算先导压力的值。进行上述估算，也需要考虑不同操纵机构在一个工作循环中的工作时间，以及各个操纵机构的不同的重要程度。

为此，采用如下方式计算负载功率需求值。

1)系统压力系数估算。其基本方法是：对一个工作循环内主泵传感器201检测获得的系统压力进行加权平均，重点突出重载时的功率需求，在0-1之间赋值。具体而言，对于检测获得的每个阶段的压力都乘以两个权系数：时间系数和重要度系数。时间系数是检测获得的某个压力的持续时间，重要度系数则是检测到该压力时，液压动力系统所处工作状态的重要程度。该重要程度和其所承担的负载大小有关，重载时的重要度系数较高。最后，将获得的平均值除以系统的最大可能压力，得到一个0-1之间的数值，作为系统压力系数。对于具有多个主泵的液压系统，则需要将各个主泵压力传感器的检测值根据上述方法进行计算后，再根据各个主泵所承担的任务的情况进行适当的加权平均，获得最终的系统压力系数。

2)先导压力系数估算。在一个工作循环内将检测到的先导压力进行全程平均，重点突出操纵机构所代表操作的重要程度，结果在0-1之间赋值。具体而言，对于检测获得的各个先导压力，均乘以两个系数：时间系数和重要度系数。前者代表该先导压力的持续时间，后者代表该先导压力对应操作的重要程度。最后，将获得的各个时段的检测值乘以权系数后相加，获得先导压力的平均值，将该平均值除以最大可能流量相对应的先导压力，获得一个0-1之间的数值作为先导压力系数。

3)将上述两个数值相乘，获得一个0-1之间的数值，该数值即为主泵角功率的百分比，将该数值乘以主泵角功率，获得负载功率需求值。所述主泵角功率是主泵的最大可能压力乘以最大可能流量获得的一个理论数值，是主泵本身的性能决定的一个指标。

上述计算过程所需要的各项检测数值，可以在工作循环过程中检测获得，然后将计算结果用于以后的操作过程。

应当说明，上述计算方法中各种系数是结合具体的机械工作状况，反复实践获得的经验数值。

步骤S403，根据计算获得的负载功率需求值，结合发动机当前的工作状态，确定发动机的工作策略。

确定控制策略的具体方法是，首先将所述负载功率需求值与发动机的额定功率进行比较。如果负载功率需求值高于发动机的额定功率，则确定发动机应当工作在其额定功率下，以此作为确定发动机油门开度的依据。如果负载功率需求值低于发动机的额定功率，则结合当前的机械工作状态，选择合适的发动机工作特性曲线作为确定发动机油门开度的依据。所述合适的工作特性曲线包括发动机的最大功率曲线、发动机的经济功率曲线等。

步骤S404，使用上述发动机控制策略，对应于所述负载功率需求值，确定发动机的油门开度档位。

如果已经确定发动机应当工作在额定工作功率下，则将油门开度设定值确定为对应于发动机额定功率的油门开度。如果确定需要根据某条发动机工作特性曲线确定发动机的油门开度，则根据所述负载功率需求值，根据发动机在各个油门开度下工作特性曲线所对应的功率范围，确定发动机的油门开度档位，将发动机的油门开度调整到该油门开度档位上；在该档位对应的发动机工作特性曲线上，对应所述负载功率需求值的发动机转速为发动机的理想工作转速。

步骤S405，根据所述油门开度档位控制发动机的油门开度。

步骤S406，检测发动机的转速实际值。

由于所确定的发动机油门开度档位不一定能够使发动机工作在一个最合适的油门开度上，由于一定的油门开度下，可以通过对应该油门开度对应的工作特性曲线确定一定功率值对应的发动机工作转速，该转速可以作为发动机的理想工作转速。因此，通过检测发动机的实际转速，并将该转速与理想工作转速相比较，可以判断发动机是否工作在合适的油门开度上。

步骤S407，判断该转速实际值与所述发动机理想工作转速值之间的差值是否在一个预定的范围内，若是，进入步骤S408；若否，则进入步骤S409。

由于发动机的转速会有波动，为了避免过于频繁的调整发动机的油门开度，所以设定一个发动机转速的合适的变化范围，过滤掉一些较小的转速波动。该预定的转速范围，是发动机理想工作转速附近的一个范围。当发动机转速在该范围内时，则保持当前的油门开度；如果发动机转速超出该范围，则将油门开度调整到合适的范围。一个典型的预定范围是±100RPM，若计算获得的发动机理想工作转速为2000RPM，则检测获得的工作转速在1900RPM-2100RPM之间时，判断转速实际值与发动机理想工作转速值之间的差值在预定范围内；若检测获得的工作转速小于1900RPM或者大于2100RPM，则判断转速实际值与发动机理想工作转速值之间的差值超出预定范围。

步骤S408，保持当前油门开度，进入步骤S410。

步骤S409，根据转速实际值和发动机转速需求值差值的情况，调整油门开度。

具体的调整方法是，当发动机的实际转速低于所述预定转速范围的下限时，则增大油门开度，使发动机工作的特性曲线向转速增加方向移动；当发动机的实际转速高于所述预定转速范围的上限时，则减小油门开度，使发动机工作的特性曲线向转速减小方向移动。

步骤S410，返回步骤S406。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种液压动力系统的功率控制装置，用于由发动机提供动力源的液压动力系统，其特征在于，包括：

在液压系统的主泵出口处设置的主泵压力传感器，用于检测系统压力；

在先导手柄出口处设置的先导压力传感器，用于检测先导压力；

负载计算器，用于接收上述主泵压力传感器和先导压力传感器的输出值，并据此计算负载功率需求值；

油门设定器，用于接收所述负载功率需求值，并根据该负载功率需求值，以及当前的机械工作状态，选择相应的控制策略；依据该控制策略，根据具体的负载功率需求值，确定发动机油门开度设定值，并将该值输出到油门机构控制发动机油门。

2.根据权利要求1所述的液压动力系统的功率控制装置，其特征在于，所述负载计算器根据主泵压力传感器和先导压力传感器的输出值计算负载功率需求值的方法具体是，对一个工作循环内主泵传感器检测获得的系统压力进行加权平均，获得一个工作循环下的全程系统压力加权平均值，并将该系统压力除以系统的最大可能压力，获得0-1之间的一个系数作为系统压力系数；相似的，对一个工作循环内检测到的先导压力进行全程加权平均，最后，将获得的平均值除以代表最大可能流量的先导压力，获得一个0-1之间的数值作为先导压力系数；将所述系统压力系数乘以先导压力系数获得主泵角功率百分比；将该主泵角功率百分比乘以主泵角功率，即获得负载功率需求值。

3.根据权利要求2所述的液压动力系统的功率控制装置，其特征在于，所述对一个工作循环内主泵传感器检测获得的系统压力进行加权平均的方法具体是，对于检测获得的每个阶段的压力都乘以时间系数和重要度系数；所述时间系数是检测获得的某个压力的持续时间，所述重要度系数则是检测到该压力时，液压动力系统所处工作状态的重要程度；该重要程度和其所承担的负载大小有关，重载时的重要度系数较高；将各个时段的检测值乘以权系数相加后，获得所述系统压力的平均值。

4.根据权利要求2所述的液压动力系统的功率控制装置，其特征在于，所述对一个工作循环内检测到的先导压力进行全程加权平均具体是，对于检测获得的各个先导压力，均乘以时间系数和重要度系数；前者代表该先导压力的持续时间，后者代表该先导压力对应操作的重要程度；将获得的各个时段的检测值乘以权系数后相加后，获得先导压力的平均值。

5.根据权利要求1所述的液压动力系统的功率控制装置，其特征在于，所述预定的控制策略具体是，当负载功率需求值大于发动机的额定功率时，则使发动机工作在额定功率下；当负载功率需求值低于发动机的额定功率需求时，则结合当前机械工作状态，选择合适的发动机工作特性曲线作为确定发动机油门开度的依据。

6.根据权利要求5所述的液压动力系统的功率控制装置，其特征在于，当所述控制策略确定为使发动机工作在额定功率时，则发动机的油门开度确定为使发动机工作在其额定功率下的油门开度。

7.根据权利要求5所述的液压动力系统的功率控制装置，其特征在于，当负载功率需求值低于发动机的额定功率需求时，具体控制策略以如下方式确定：当前机械工作处于启动状态，则使发动机工作在最大功率曲线；当前机械工作处于平稳工作状态，则使发动机工作在经济功率曲线。

8.根据权利要求5所述的液压动力系统的功率控制装置，其特征在于，采用发动机的工作特性曲线作为确定发动机油门开度的依据时，具体是根据负载功率需求值，根据发动机在各个油门开度下工作特性曲线所对应的功率范围，确定发动机的油门开度档位，将发动机的油门开度调整到该油门开度档位上；在该档位对应的发动机工作特性曲线上，对应所述负载功率需求值的发动机转速为发动机的理想工作转速。

9.根据权利要求8所述的液压动力系统的功率控制装置，其特征在于，还具有转速传感器，用于检测发动机的输出转速，并将该转速反馈到所述油门设定器，油门设定器将该转速反馈值与发动机理想工作转速相比较，如果其差值在一预定范围内，则继续保持当前油门开度设定值；如果其差值超过该预定范围，则向相应的方向调整油门开度。

10.根据权利要求9所述的液压动力系统的功率控制装置，其特征在于，所述向相应的方向调整油门开度，具体是：若检测到的发动机转速与当前理想工作转速的差值小于预定范围的下限，则调大油门开度；相反，若检测到的发动机转速与当前理想工作转速的差值大于预定范围的上限，则调小油门开度。

11.一种液压动力系统的功率控制方法，其特征在于，包括：

检测获得液压系统压力和先导压力；

根据上述检测值，根据预定公式计算负载功率需求值；

根据计算获得的负载功率需求值，结合发动机当前的工作状态，确定发动机的控制策略；

使用上述发动机控制策略，对应于所述负载功率需求值，确定发动机的油门开度档位；

根据所述油门开度档位控制发动机的油门开度。

12.根据权利要求11所述的液压动力系统的功率控制方法，其特征在于，还包括：

检测发动机的转速实际值；

判断该转速实际值与所述发动机转速需求值是否在一个预定的范围内，若是，则保持当前的油门开度；若否，根据转速实际值和发动机转速需求值差值的情况，调整油门开度。

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