CN103557207B - 一种液压系统、液压系统压力控制方法以及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压系统、液压系统压力控制方法及工程机械，该系统包括：电控变排量泵；压力检测器，用于检测所述电控变排量泵的出口压力；以及控制器，与所述电控变排量泵和所述压力检测器连接，用于在所述出口压力不满足预设压力的情况下，控制所述电控变排量泵的电流来改变排量，以使得所述出口压力满足所述系统的预设压力，通过该压力控制方法和液压系统可以在节省系统功率、避免对系统造成冲击的同时保持系统压力恒定，并无需增加额外的制造成本。

Description

一种液压系统、液压系统压力控制方法以及工程机械

技术领域

本发明涉及液压系统，具体地，涉及一种液压系统、液压系统压力控制方法及包含该液压系统的工程机械。

背景技术

在许多机械中，需要将系统压力保持为一个恒定压力，如机床中的夹紧机构、泵送设备中的分配液压系统等，因此，液压驱动在各种机械中有着非常广泛的应用。目前，保持液压系统的系统压力恒定的方法通常有以下几种：1）通过溢流阀来保持系统压力恒定；2）通过蓄能器和定量泵来保持系统压力恒定；3）通过恒压泵上的压力切断阀来保持系统压力恒定。但是，对于通过溢流阀溢流来保持压力恒定的情况，系统的功率损失较大，当保压时间较长或需要溢流阀频繁动作时，出于节省功率的考虑一般很少应用。对于通过蓄能器和定量泵的保压回路来保持压力恒定的情况，虽然该方法应用较为广泛，但是该方法对系统的冲击较大，可能对系统造成损害。对于通过压力切断阀来保持压力恒定的情况，必须在恒压泵上额外增加压力切断阀的压力补偿机构，因此增加了液压系统的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压系统、液压系统压力控制方法及包含该液压系统的工程机械，通过该压力控制方法和液压系统可以在节省系统功率、避免对系统造成冲击的同时保持系统压力恒定，并无需增加额外的制造成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种液压系统，该系统包括：电控变排量泵；压力检测器，用于检测所述电控变排量泵的出口压力；以及控制器，与所述电控变排量泵和所述压力检测器连接，用于在所述出口压力不满足预设压力的情况下，控制所述电控变排量泵的电流来改变排量，以使得所述出口压力满足所述系统的预设压力。

本发明还提供一种用于液压系统的压力控制方法，其特征在于，所述压力控制方法包括：检测电控变排量泵的出口压力；在所述出口压力不满足预设压力的情况下，控制所述电控变排量泵的电流来改变排量，以使得所述出口压力满足所述系统的预设压力。

本发明还提供一种工程机械，该工程机械包含上述液压系统。

本发明通过压力检测器检测电控变排量泵的出口压力，在出口压力不满足预设压力的情况下，控制器控制电控变排量泵的排量改变，以使得出口压力满足所述系统的预设压力，从而在节省系统功率、避免对系统造成冲击的同时保持系统压力恒定，并无需增加额外的制造成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的液压系统的框图；

图2是根据本发明一种实施方式的电控变排量泵的排量与电流之间的曲线图；

图3是根据本发明一种实施方式的将系统压力控制在预设压力范围内的流程图；以及

图4是根据本发明一种实施方式的通过控制电控变排量泵的电流来改变排量的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是根据本发明的液压系统的框图。如图1所示，本发明提供的一种液压系统10包括：电控变排量泵13；压力检测器11，用于检测电控变排量泵13的出口压力；以及控制器12，与电控变排量泵13和压力检测器11连接，用于在出口压力不满足预设压力的情况下，控制电控变排量泵13的电流来改变排量，以使得出口压力满足系统的预设压力。

在一种实施方式中，电控变排量泵13上具有一个排量控制装置，其可以通过控制电控变排量泵13的电流来改变排量。其中。电控变排量泵13的排量随着其电流的变化而变化，其之间的关系可如图2所示，但是，本发明并不限于此。压力检测器11可以安装于电控变排量泵13的油口处，以用于检测电控变排量泵13的出口压力，即系统压力。同时，压力检测器11将所检测到的压力信号反馈至控制器12。控制器12根据所接收到的压力信号计算用于电控变排量泵13的电流，并将所计算的电流传送至电控变排量泵13的排量控制装置，以控制其排量，进而改变系统压力。

根据本发明的一种实施方式，在电控变排量泵13的出口压力大于预设压力阈值（可以将其称为电控压力控制功能启动条件）的情况下，控制器12控制电控变排量泵13的电流来改变排量。在电控变排量泵13的出口压力不符合电控压力控制功能启动条件的情况下，控制器12控制电控变排量泵13的电流不变，即不对电控变排量泵13的电流进行控制从而不改变排量。该电控压力控制功能可以用于控制系统压力不超过预设压力阈值。

而且，当系统压力超过预设压力阈值时，控制器12控制电控变排量泵13的出口压力降低。优选地，控制出口压力降低至一预设压力范围P₁至P₂内，在出口压力处于该预设压力范围内时，则表示出口压力满足系统压力的稳定条件，即表示已经实现控制功能。但是本发明并不限制于此，也可以将出口压力降低至一压力预设值。在此，之所以设置压力预设范围，是为了方便对出口压力的控制。因为如果只设一个预设值，而不是预设范围，则很难控制出口压力达到预设值。例如，如果设定满足系统压力的稳定条件为一压力预设值28MPa，控制器12在控制过程中，由于存在延迟等因素，很难将电控变排量泵13的出口压力精确控制至该值；但是，如果将满足系统压力的稳定条件设置为一预设压力范围27至28MPa，则很容易使出口压力达到稳定条件，之后，控制器12可以控制出口压力保持在该范围内，从而避免频繁的调节。其中，预设压力范围的上限值P₂可以小于或等于预设压力阈值。

以下将参考图3描述将系统压力控制到预设压力范围的过程。

如图3所示，在步骤301处，压力检测器11检测系统压力，并在步骤302处，将所检测到的系统压力反馈至控制器12。在步骤303处，控制器12根据预设压力阈值来判断是否符合电控压力控制功能启动条件；如果不符合，则返回至步骤301；反之，在步骤304处，控制器12控制电控变排量泵13的电流来改变排量。随着电流的改变，在步骤305处，控制器12判断系统压力是否符合系统压力的稳定条件；如果符合，则返回至步骤301；反之，则返回至步骤304。

以下将参考图4来描述控制器12通过控制电控变排量泵13的电流来改变排量的过程。

如图4所示，在步骤401处，控制器12接收来自压力传感器11的当前系统压力P。在步骤402处，控制器12将P与预设压力范围的上限值P₂进行比较，判断P是否大于P₂；如果P不大于P₂，则返回至步骤401；如果P＞P₂，则在步骤403处，控制器读取电控变排量泵13的当前电流值I，并在步骤404处控制电流减小到I/K。由于系统存在一响应时间，从控制到实现电流变化可能存在延迟，因此视情况可以选择在步骤405处进行一延时，以使电流完成变化。在步骤406处，记录此时实际电流变化值ΔI，例如可以通过检测和/或计算得出该ΔI。之后，在步骤407处，接收电流变化后的当前系统压力P。在步骤408处，控制器12将P与预设压力范围的上限值P₂进行比较，判断P是否大于P₂；如果P＞P₂，则在步骤410处控制器12控制电控变排量泵13的电流减小ΔI/K1，之后返回至步骤405；反之，如果P不大于P₂，在步骤409处，判断P是否小于预设压力范围下限值P₁；如果P＜P₁，则在步骤411处，控制器12控制电控变排量泵13的电流增加ΔI/K1，之后返回至步骤405；反之，如果P不小于P₁，则返回至步骤401。如此进行循环，直至满足P₁≤P≤P₂。

其中，K和K1为大于1的数，例如可以为2，但是，本领域技术人员应该理解可以根据实际情况来进行相应设定，以实现电流的稳定变化。之所以设置K和K1，是为了使电流进行一步步缓慢变化，而不是使电流急剧下降，从而避免在电流调节中发生过调节。

另外，应该注意，在任何情况下，控制器12控制电控变排量泵13的电流不超过操作者设定的预设电流值。因为，执行机构的动作速度（即电控变排量泵13的排量）是由操作者决定的，系统压力是由负载决定的；当负载达到一定值时，启动电控压力控制功能，此时电控变排量泵13的排量会变小；假设这时由于负载变小，使得系统压力小于预设压力范围的下限值，则控制器12可能会通过控制电控变排量泵13的电流增大而不断地增大排量。如果电控变排量泵13的排量超过操作者设定的排量（电流超过预设电流值）时，可能导致执行机构的动作速度过快。如此，很可能损坏设备甚至引发安全事故。因此，应该控制电控变排量泵13的电流不超过预设电流值。其中，操作者可以通过控制旋钮或在程序中设定预设电流值，但是本发明并不限制于此。

另外，本发明还提供一种用于液压系统的压力控制方法，该方法包括：检测电控变排量泵13的出口压力；在出口压力不满足预设压力的情况下，控制电控变排量泵13的电流来改变排量，以使得出口压力满足系统的预设压力。

而且，本发明还提供一种工程机械，该工程机械可以包含上述液压系统。

本发明通过控制电控变排量泵13的电流来控制排量，实现了恒压控制，并无需增加任何额外的压力补偿机构（例如压力切断阀），从而降低了制造成本。而且，本发明通过变步长的方式来控制电控变排量泵13的排量，使得系统压力能够更加快速的满足压力稳定条件。

另外，由于本发明可以实现恒压值的自动无级调节，因此可以应用于更广泛的工况。即，可以根据工况需要设定不同的恒压范围，而且，在不同工况时，能够自动实现恒压值的变化，甚至可以使恒压值按照一定的曲线进行变化。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (11)

1.一种液压系统，其特征在于，该系统包括：

电控变排量泵；

压力检测器，用于检测所述电控变排量泵的出口压力；以及

控制器，与所述电控变排量泵和所述压力检测器连接，用于在所述出口压力不满足预设压力的情况下，控制所述电控变排量泵的电流来改变排量，以使得所述出口压力满足所述系统的预设压力。

2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，在所述出口压力大于所述预设压力的情况下，所述控制器控制所述电控变排量泵的排量降低。

3.根据权利要求2所述的液压系统，其特征在于，在所述出口压力大于所述预设压力的情况下，所述控制器控制所述电控变排量泵的排量降低至一预设压力范围，其中所述预设压力范围的上限值小于或等于预设压力。

4.根据权利要求3所述的液压系统，其特征在于，所述控制器通过控制所述电控变排量泵的电流来改变排量包括以下步骤：

a)在出口压力P大于所述预设压力范围的上限值P₂的情况下，所述控制器控制所述电控变排量泵的电流减小到I/K，其中电流变化值为ΔI，其中I为所述电控变排量泵的当前电流；

b)延时一预定时间，接收所述电控变排量泵的出口压力P，在该出口压力P依旧大于所述上限值P₂的情况下，所述控制器控制所述电控变排量泵的电流减小ΔI/K₁，在所述出口压力P小于所述预设压力范围的下限值P₁的情况下，所述控制器控制所述电控变排量泵的电流增加ΔI/K₁；

c)重复步骤b)，直至P₁≤P≤P₂，

其中，K和K₁为常数，且K＞1，K₁＞1。

5.根据权利要求4所述的液压系统，其特征在于，所述电控变排量泵的电流不能超过操作者设定的电流。

6.一种用于液压系统的压力控制方法，其特征在于，所述压力控制方法包括：

检测电控变排量泵的出口压力；

在所述出口压力不满足预设压力的情况下，控制所述电控变排量泵的电流来改变排量，以使得所述出口压力满足所述系统的预设压力。

7.根据权利要求6所述的压力控制方法，其特征在于，在所述出口压力大于所述预设压力的情况下，控制所述电控变排量泵的排量降低。

8.根据权利要求7所述的压力控制方法，其特征在于，在所述出口压力大于所述预设压力的情况下，控制所述电控变排量泵的排量降低至一预设压力范围，其中所述预设压力范围的上限值小于或等于预设压力。

9.根据权利要求8所述的压力控制方法，其特征在于，通过控制所述电控变排量泵的电流来改变排量包括以下步骤：

a)在出口压力P大于所述预设压力范围的上限值P₂的情况下，控制所述电控变排量泵的电流减小到I/K，其中电流变化值为ΔI，其中I为所述电控变排量泵的当前电流；

b)延时一预定时间，接收所述电控变排量泵的出口压力P，在所述出口压力P大于所述上限值P₂的情况下，控制所述电控变排量泵的电流减小ΔI/K₁，在所述出口压力P小于所述预设压力范围的下限值P₁的情况下，控制所述电控变排量泵的电流增加ΔI/K₁；

c)重复步骤b)，直至P₁≤P≤P₂，

其中，K和K₁为常数，且K＞1，K₁＞1。

10.根据权利要求9所述的压力控制方法，其特征在于，所述电控变排量泵的电流不能超过操作者设定的电流。

11.一种工程机械，其特征在于，该工程机械包含根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的液压系统。