CN101324243A - 一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法 - Google Patents

Abstract

一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，包括一个限压蓄能组件和一个或一个以上液压蓄能组件，其特征在于限压蓄能组件和液压蓄能组件依次并联连接在二次元件的高压油口上，二次元件与负载相接，二次元件由二次元件控制组件控制其工作工况；运动负载起动、加速或重力负载提升时，二次元件控制组件将与限压蓄能组件和液压蓄能组件相接的二次元件调至液压马达工况释放能量；运动负载制动或重力负载下降时，二次元件控制组件将与限压蓄能组件和液压蓄能组件相接的二次元件调至液压泵工况回收储存能量。本发明的控制方法与现有技术相比，实现了能量回收储存与释放过程的控制，且操作简单、准确可靠，提高了能量的再利用效果及效率。

Description

一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法

(一)技术领域

本发明涉及一种能量蓄存与释放控制方法，具体地说是一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法。

(二)技术背景

二次调节静液传动系统一般工作在恒压网络下，属压力耦联系统，用来蓄能的液压蓄能器压力允许变化范围小，限制了能量的回收和再利用。为此，国内外研究人员提出了几种解决方法，一种是采用液压变压器进行压力的调节，扩大系统工作压力的变化范围；另一种是让二次调节静液传动系统工作在非恒压网络下，这样系统压力工作范围也增大了。

但是，在非恒压网络下，由于二次调节静液传动系统一般没有专门供油液压泵，液压蓄能器充油压力高低受负载变化影响很大，比如公交汽车、装载机等运行工况(行驶速度、载乘质量等)变化频繁，所具有的动能变化不一，这样回收储存的能量就有多有少，液压蓄能器充油压力高低不同，而液压蓄能器充油后的压力直接决定着其利用效果，充油压力越低，在诸如公交汽车、装载机等负载起步和加速时的利用效果就越差；并且，现有的二次调节静液传动系统中，液压蓄能器通常直接连在系统主油路上，工作时不对其蓄能和释能进行控制，这样，在能量再利用时，液压蓄能器储存的能量就可能一次性全部或绝大部分释放出来，而公交汽车、装载机等负载工况转换频繁，乘载质量不断变化，当乘客少时，车辆起动、加速、行驶所需动力就小，消耗的能量就少，反之消耗的能量就多；另外，车辆的运行速度也不断变化，当道路交通流量大或者比较堵塞的情况时，车辆起动、加速及运行速度就很慢，此时所需动力小，消耗的能量也少，如果不对液压蓄能器中储存能量的释放进行控制，一些能量就会白白浪费掉了。

(三)发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，该方法能对能量的回收存与再利用进行控制，提高了能量的再利用效果与效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，其结构包括一个限压蓄能组件和一个或一个以上的具有不同压力设定范围的液压蓄能组件，其特征在于，限压蓄能组件和液压蓄能组件依次并联连接在二次元件的高压油口上，二次元件与运动负载相接，二次元件还与二次元件控制组件相接并由二次元件控制组件控制其工作工况；运动负载起动、加速、行驶时，二次元件控制组件调节二次元件处于液压马达工况工作，按需求释放限压蓄能组件和液压蓄能组件中储存的能量，二次元件与发动机共同驱动运动负载运行；运动负载制动时，二次元件控制组件调节二次元件处于液压泵工况工作，二次元件在运动负载惯性动能作用下，按由低压到高压的顺序向液压蓄能组件和限压蓄能组件回馈能量。

上述非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，其限压蓄能组件包括液压蓄能器、蓄能控制阀、截止阀和安全阀，液压蓄能器的进出油口与截止阀的一端油口连接，液压蓄能器又与安全阀的进油口连接，截止阀的另一端油口与蓄能控制阀的出油口连接，蓄能控制阀的进油口与蓄能二次元件的高压油口连接。

上述非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，其液压蓄能组件包括液压蓄能器、蓄能控制阀、截止阀和压力继电器，液压蓄能器的进出油口与截止阀的一端油口连接，液压蓄能器又与压力继电器的进油口连接，截止阀的另一端油口与蓄能控制阀的出油口连接，蓄能控制阀的进油口与二次元件的高压油口连接。

上述非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，其所述的蓄能控制阀为电磁换向阀、电液换向阀、电液伺服阀或电液比例阀中的任意一种。

上述非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，其结构包括一个限压蓄能组件和一个或一个以上的具有不同压力设定范围的液压蓄能组件，其特征在于，限压蓄能组件和液压蓄能组件依次并联连接在蓄能二次元件的高压油口上，蓄能二次元件与负载二次元件联接，负载二次元件又与运动负载相接，蓄能二次元件还与蓄能二次元件控制组件相接并由蓄能二次元件控制组件控制其工作工况，负载二次元件还与负载二次元件控制组件相接并由负载二次元件控制组件控制其工作工况；重力负载提升时，负载二次元件控制组件调节负载二次元件处于液压泵工况工作，蓄能二次元件控制组件调节蓄能二次元件处于液压马达工况工作，按需求释放限压蓄能组件和液压蓄能组件中储存的能量，驱动处于液压马达工况的蓄能二次元件工作，与电动机共同驱动处于液压泵工况的负载二次元件工作，将高压油泵入液压油缸，提升重力负载上行；重力负载下降时，负载二次元件控制组件调节负载二次元件处于液压马达工况工作，蓄能二次元件控制组件调节蓄能二次元件处于液压泵工况工作，在重力负载重力势能的作用下，处于液压马达工况的负载二次元件驱动处于液压泵工况的蓄能二次元件，按由低压到高压的顺序向液压蓄能组件和限压蓄能组件回馈能量。

上述非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，其限压蓄能组件包括液压蓄能器、蓄能控制阀、截止阀和安全阀，液压蓄能器的进出油口与截止阀的一端油口连接，液压蓄能器又与安全阀的进油口连接，截止阀的另一端油口与蓄能控制阀的出油口连接，蓄能控制阀的进油口与蓄能二次元件的高压油口连接。

上述非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，其液压蓄能组件包括液压蓄能器、蓄能控制阀、截止阀和压力继电器，液压蓄能器的进出油口与截止阀的一端油口连接，液压蓄能器又与压力继电器的进油口连接，截止阀的另一端油口与蓄能控制阀的出油口连接，蓄能控制阀的进油口与蓄能二次元件的高压油口连接。

上述非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，其所述的蓄能控制阀为电磁换向阀、电液换向阀、电液伺服阀或电液比例阀中的任意一种。

本发明的非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法中，其液压蓄能器用于储存回收的能量，蓄能控制阀用于控制液压蓄能器回收能量的储存与释放，截止阀的作用是当蓄能控制阀损坏维修时，用来关闭液压蓄能器的进出油口，防止储存的高压油流出来；压力继电器的作用是设定液压蓄能组件油路中液压蓄能器的最高工作压力，如果有一个以上的液压蓄能组件，压力继电器的设定压力由低到高依次不同；安全阀的作用是限定限压蓄能组件油路中液压蓄能器的最高工作压力，安全阀的限定压力也是液压蓄能组件、限压蓄能组件中各液压蓄能器的最高工作压力。

本发明的非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，一次工作循环包括能量储存和能量释放两个过程，其具体控制方法如下：

能量储存过程(即液压蓄能器的充油过程)的控制：在控制信号的作用下，电液伺服阀控制变量油缸调节二次元件的斜盘倾角及其大小，使其处于液压泵工况工作，二次元件在负载惯性动能或重力能的作用下，向系统回馈能量；控制液压蓄能组件中蓄能控制阀的切换，高压油首先流向并储存在设定压力最低的液压蓄能组件的液压蓄能器中，当蓄油压力达到该液压蓄能组件中压力继电器的设定压力时，蓄能控制阀切换至中位，停止向该液压蓄能组件充油；同时，控制设定压力较高的另一个液压蓄能组件中蓄能控制阀的自动切换，这样高压油就充入该液压蓄能组件的液压蓄能器中，当达到设定充油压力时，停止向该液压蓄能组件充油；依此工作下去，如果二次元件不再有高压油输出或者输出的高压油很少，蓄油过程结束，如果二次元件还不断输出高压油，就继续向设定压力更高的液压蓄能组件或限压蓄能组件中充油，直至达到限压蓄能组件安全阀的限定压力为止。

能量释放过程(即液压蓄能器的放油过程)的控制：在控制信号的作用下，电液伺服阀控制变量油缸调节二次元件的斜盘过零点及倾角大小，使其处于液压马达工况，驱动负载工作，向负载输出能量；控制蓄能控制阀切换，液压蓄能组件和限压蓄能组件的液压蓄能器中储存的高压油就释放出来，向二次元件供油，二次元件与发动机或电动机等共同驱动负载工作；工作中，可根据负载工况(质量、速度)不同，控制一个或多个液压蓄能组件和限压蓄能组件工作，当负载质量小、速度低时，可控制液压蓄能组件中的一个释放储存的能量；当负载质量大、速度高时，可控制多个液压蓄能组件和限压蓄能组件释放储存的能量。

本发明的一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法与现有技术相比，所产生的有益效果是：实现了能量回收储存与释放过程的控制；液压蓄能器中有较高的充油压力，提高了储存能量的再利用效果；储存的能量根据负载运行工况需要，可控制其利用，减少了不必要的浪费，提高了能量的再利用效率；操作简单、准确可靠。

(四)附图说明

附图1为本发明的第一个实施例的液压系统原理示意图；

图1中，4、液压蓄能组件，4-1、蓄能控制阀，4-2、截止阀，4-3、压力继电器，4-4、液压蓄能器，5、限压蓄能组件，5-1、液压蓄能器，5-2、截止阀，5-3、安全阀，5-4、蓄能控制阀，10、变量泵，11、二次元件控制组件，11-1、电液伺服阀，11-2、变量油缸，12、二次元件。

附图2为本发明的第二个实施例的液压系统原理示意图。

图2中，1、蓄能二次元件控制组件，1-1、电液伺服阀，1-2、变量油缸，2、蓄能二次元件，3、变量泵，4、液压蓄能组件，4-1、蓄能控制阀，4-2、截止阀，4-3、压力继电器，4-4、液压蓄能器，5、限压蓄能组件，5-1、液压蓄能器，5-2、截止阀，5-3、安全阀，5-4、蓄能控制阀，6、平衡阀，7、负载二次元件，8、负载二次元件控制组件，8-1、变量油缸，8-2、电液伺服阀，9、液压油缸。

(五)具体实施方式

下面结合附图1、2对本发明的一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法作以下详细地说明。

实施例1：

如附图1所示，本实施例以公交汽车并联式液压混合动力传动系统为例来阐述。

本实施例主要由一个或一个以上的液压蓄能组件4、限压蓄能组件5、变量泵10、二次元件控制组件11与二次元件12等组成；液压蓄能组件4由液压蓄能器4-4、蓄能控制阀4-1、截止阀4-2和压力继电器4-3组成，液压蓄能器4-4的进出油口与截止阀4-2的一端油口连接，又与压力继电器4-3的进油口连接，截止阀4-2的另一端油口与蓄能控制阀4-1的出油口连接，蓄能控制阀4-1的进油口与二次元件12的高压油口连接；限压蓄能组件5由液压蓄能器5-1、蓄能控制阀5-4、截止阀5-2和安全阀5-3组成，液压蓄能器5-1的进出油口与截止阀5-2的一端油口连接，又与安全阀5-3的进油口连接，截止阀5-2的另一端油口与蓄能控制阀5-4的出油口连接，蓄能控制阀5-4的进油口与二次元件12的高压油口连接；二次元件控制组件11主要由电液伺服阀11-1和变量油缸11-2组成。

本实施例的非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法为：

当车辆开始制动时，控制器发出控制信号给电液伺服阀11-1，控制变量油缸11-2的运动，调节二次元件12斜盘倾角及其大小，使其以液压泵工况工作，二次元件12在车辆惯性动能作用下，向系统回馈能量。控制液压蓄能组件4中的蓄能控制阀4-1，由中位切换至左位，高压油首先流向并储存在设定压力最低的液压蓄能组件的液压蓄能器4-4中，当蓄油压力达到压力继电器4-3的设定压力时，蓄能控制阀4-1动作，切换至中位，停止向该液压蓄能组件充油；同时，控制设定压力较高的另一个液压蓄能组件4中蓄能控制阀4-1自动切换至左位，这样高压油就充入该液压蓄能组件的液压蓄能器中，当达到设定充油压力时，停止向该液压蓄能组件充油；依此工作下去，如果二次元件12不再输出高压油或者输出的高压油很少，蓄油过程就结束，如果二次元件12还不断输出高压油，就继续向设定压力更高的液压蓄能组件4或限压蓄能组件5中充油，直至达到限压蓄能组件5安全阀5-3的限定压力为止。

可见，通过对液压蓄能器的控制，实现了能量回收过程的控制，保证了液压蓄能器中具有较高的充油压力，从而有利于提高能量的再利用效果。

当车辆起动、加速、行驶时，控制器发出指令给电液伺服阀11-1，控制变量油缸11-2的运动，调节二次元件12的斜盘过零点及斜盘倾角的大小，使其处在液压马达工况工作。控制蓄能控制阀4-1、5-4，由中位切换至右位，这样液压蓄能器4-4、5-1中储存的高压油就释放出来，向二次元件12供油，二次元件12与发动机共同驱动车辆运行。工作中，可根据车辆乘载质量大小、道路交通流量状况，控制一个或多个液压蓄能组件4和限压蓄能组件5的工作，当车辆乘载质量小、道路交通流量大时，可释放一个液压蓄能组件中液压蓄能器储存的能量；当车辆乘载质量大、道路交通流量小时，可释放多个液压蓄能组件和限压蓄能组件中液压蓄能器储存的能量。可见，通过对液压蓄能器的控制，实现了能量再利用的控制，从而提高了能量的再利用效率。

实施例2：

如附图2所示，本实施例以二次调节流量耦联传动系统为例来阐述。

本实施例主要由蓄能二次元件控制组件1、蓄能二次元件2、变量泵3、一个以上的液压蓄能组件4、限压蓄能组件5、平衡阀6、负载二次元件7、负载二次元件控制组件8与液压油缸9等组成；液压蓄能组件4由液压蓄能器4-4、蓄能控制阀4-1、截止阀4-2和压力继电器4-3组成，液压蓄能器4-4的进出油口与截止阀4-2的一端油口连接，又与压力继电器4-3的进油口连接，截止阀4-2的另一端油口与蓄能控制阀4-1的出油口连接，蓄能控制阀4-1的进油口与蓄能二次元件2的高压油口连接；限压蓄能组件5由液压蓄能器5-1、蓄能控制阀5-4、截止阀5-2和安全阀5-3组成，液压蓄能器5-1的进出油口与截止阀5-2的一端油口连接，又与安全阀5-3的进油口连接，截止阀5-2的另一端油口与蓄能控制阀5-4的出油口连接，蓄能控制阀5-4的进油口与蓄能二次元件2的高压油口连接；蓄能二次元件控制组件1主要由电液伺服阀1-1和变量油缸1-2组成；负载二次元件控制组件8主要由电液伺服阀8-2和变量油缸8-1组成；蓄能二次元件2的传动轴与负载二次元件7的传动轴刚性联接在一起，负载二次元件7的传动轴与电动机的输出轴通过离合器连接，负载二次元件7的高压油口与液压油缸9的下油口连接，液压油缸9的下油口还与平衡阀6的进油口连接。

本实施例的非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法为：

当液压油缸9的活塞在负载重力的作用下开始下行时，控制器发出控制信号给电液伺服阀8-2、1-1，分别控制变量油缸8-1、1-2的运动，调节负载二次元件7、蓄能二次元件2的斜盘倾角及其大小，使负载二次元件7处于液压马达工况，蓄能二次元件2处于液压泵工况，此时，电动机离合器脱开，液压油缸9下腔输出高压油驱动处于液压马达工况的负载二次元件7转动，负载二次元件7驱动处于液压泵工况的蓄能二次元件2旋转，蓄能二次元件2输出高压油向液压蓄能组件4充油，控制液压蓄能组件4中的蓄能控制阀4-1，由中位切换至左位，高压油首先流向并储存在设定压力最低的液压蓄能组件4的液压蓄能器4-4中，当蓄油压力达到压力继电器4-3的设定压力时，蓄能控制阀4-1动作，切换至中位，停止向该液压蓄能组件充油；同时，控制设定压力较高的另一个液压蓄能组件4中蓄能控制阀4-1自动切换至左位，这样高压油就充入该液压蓄能组件的液压蓄能器中，当达到设定充油压力时，停止向该液压蓄能组件充油；依此工作下去，如果蓄能二次元件2不再输出高压油或者输出的高压油很少，蓄油过程就结束，如果蓄能二次元件2还不断输出高压油，就继续向设定压力更高的液压蓄能组件4或限压蓄能组件5中充油，直至达到限压蓄能组件5安全阀5-1的限定压力为止。

可见，通过对液压蓄能器的控制，实现了能量回收过程的控制，保证了液压蓄能器中具有较高的充油压力，提高了能量的再利用效果。

当液压油缸9的活塞开始上行时，控制器发出控制信号给电液伺服阀8-2、1-1，分别控制变量油缸8-1、1-2的运动，调节负载二次元件7、蓄能二次元件2的斜盘倾角过零点及大小，使负载二次元件7处于液压泵工况，蓄能二次元件2处于液压马达工况，此时，电动机离合器合上，控制蓄能控制阀4-1、5-4，由中位切换至右位，这样液压蓄能器4-4、5-1中储存的高压油就释放出来，驱动处于液压马达工况的蓄能二次元件2转动，与电动机共同驱动处于液压泵工况的负载二次元件7旋转，输出高压油驱动液压油缸9的活塞提升负载上行。工作中，可根据提升重物质量大小、上行速度高低，控制一个或多个液压蓄能组件4与限压蓄能组件5的工作，当提升重物质量小、上行速度低时，可释放一个液压蓄能组件中液压蓄能器储存的能量；当提升重物质量大、上行速度高时，可释放多个液压蓄能组件4和限压蓄能组件5中液压蓄能器储存的能量。可见，通过对液压蓄能器的控制，实现了能量再利用的控制，从而提高了能量的再利用效率。

Claims (8)

1、一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，包括一个限压蓄能组件(5)和一个或一个以上的具有不同压力设定范围的液压蓄能组件(4)，其特征在于，限压蓄能组件(5)和液压蓄能组件(4)依次并联连接在二次元件(12)的高压油口上，二次元件(12)与运动负载相接，二次元件(12)还与二次元件控制组件(11)相接并由二次元件控制组件(11)控制其工作工况；运动负载起动、加速、行驶时，二次元件控制组件(11)调节二次元件(12)处于液压马达工况工作，按需求释放限压蓄能组件(5)和液压蓄能组件(4)中储存的能量，二次元件(12)与发动机共同驱动运动负载运行；运动负载制动时，二次元件控制组件(11)调节二次元件(12)处于液压泵工况工作，二次元件(12)在运动负载惯性动能作用下，按由低压到高压的顺序向液压蓄能组件(4)和限压蓄能组件(5)回馈能量。

2、根据权利要求1所述的一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，其特征在于，限压蓄能组件(5)包括液压蓄能器(5-1)、蓄能控制阀(5-4)、截止阀(5-2)和安全阀(5-3)，液压蓄能器(5-1)的进出油口与截止阀(5-2)的一端油口连接，液压蓄能器(5-1)又与安全阀(5-3)的进油口连接，截止阀(5-2)的另一端油口与蓄能控制阀(5-4)的出油口连接，蓄能控制阀(5-4)的进油口与二次元件(12)的高压油口连接。

3、根据权利要求1所述的一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，其特征在于，液压蓄能组件(4)包括液压蓄能器(4-4)、蓄能控制阀(4-1)、截止阀(4-2)和压力继电器(4-3)，液压蓄能器(4-4)的进出油口与截止阀(4-2)的一端油口连接，液压蓄能器(4-4)又与压力继电器(4-3)的进油口连接，截止阀(4-2)的另一端油口与蓄能控制阀(4-1)的出油口连接，蓄能控制阀(4-1)的进油口与二次元件(12)的高压油口连接。

4、根据权利要求2或3所述的一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，其特征在于，所述的蓄能控制阀(4-1、5-4)为电磁换向阀、电液换向阀、电液伺服阀或电液比例阀中的任意一种。

5、一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，包括一个限压蓄能组件(5)和一个或一个以上的具有不同压力设定范围的液压蓄能组件(4)，其特征在于，限压蓄能组件(5)和液压蓄能组件(4)依次并联连接在蓄能二次元件(2)的高压油口上，蓄能二次元件(2)与负载二次元件(7)相接，负载二次元件(7)又与重力负载相接，蓄能二次元件(2)还与蓄能二次元件控制组件(1)相接并由蓄能二次元件控制组件(1)控制其工作工况，负载二次元件(7)还与负载二次元件控制组件(8)相接并由负载二次元件控制组件(8)控制其工作工况；重力负载提升时，负载二次元件控制组件(8)调节负载二次元件(7)处于液压泵工况工作，蓄能二次元件控制组件(1)调节蓄能二次元件(2)处于液压马达工况工作，按需求释放限压蓄能组件和液压蓄能组件中储存的能量，驱动处于液压马达工况的蓄能二次元件(2)工作，与电动机共同驱动处于液压泵工况的负载二次元件(7)工作，将高压油泵入液压油缸(9)，提升重力负载上行；重力负载下降时，负载二次元件控制组件(8)调节负载二次元件(7)处于液压马达工况工作，蓄能二次元件控制组件(1)调节蓄能二次元件(2)处于液压泵工况工作，在重力负载重力势能的作用下，处于液压马达工况的负载二次元件(7)驱动处于液压泵工况的蓄能二次元件(2)，按由低压到高压的顺序向液压蓄能组件(4)和限压蓄能组件(5)回馈能量。

6、根据权利要求5所述的一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，其特征在于，限压蓄能组件(5)包括液压蓄能器(5-1)、蓄能控制阀(5-4)、截止阀(5-2)和安全阀(5-3)，液压蓄能器(5-1)的进出油口与截止阀(5-2)的一端油口连接，液压蓄能器(5-1)又与安全阀(5-3)的进油口连接，截止阀(5-2)的另一端油口与蓄能控制阀(5-4)的出油口连接，蓄能控制阀(5-4)的进油口与蓄能二次元件(2)的高压油口连接。

7、根据权利要求5所述的一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，其特征在于，液压蓄能组件(4)包括液压蓄能器(4-4)、蓄能控制阀(4-1)、截止阀(4-2)和压力继电器(4-3)，液压蓄能器(4-4)的进出油口与截止阀(4-2)的一端油口连接，液压蓄能器(4-4)又与压力继电器(4-3)的进油口连接，截止阀(4-2)的另一端油口与蓄能控制阀(4-1)的出油口连接，蓄能控制阀(4-1)的进油口与蓄能二次元件(2)的高压油口连接。

8、根据权利要求6或7所述的一种非恒压网络下二次调节传动系统的蓄释能控制方法，其特征在于，所述的蓄能控制阀(4-1、5-4))为电磁换向阀、电液换向阀、电液伺服阀或电液比例阀中的任意一种。

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