CN106402209A - 一种带反馈的液力缓速器充液率电液比例控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种带反馈的液力缓速器充液率电液比例控制系统，实现对液力缓速器的制动转矩进行快速、准确的控制。包括作为供油油源的压力油箱、设置于车辆缓速器轮腔壁面和轮腔出口处的压力测点的压力传感器、设置于轮腔入口的充液控制插装阀及其先导的电磁换向阀、设置于轮腔出口的放液控制插装阀及其先导比例溢流阀和电控模块。充液控制插装阀在其先导的电磁换向阀控制下只有全开、全闭两个工作状态。放液控制插装阀在其先导的比例溢流阀控制下成比例的调节开度。电控模块采集到缓速器操纵器的信号，即为目标控制量、传动轴转速信号以及压力传感器的反馈压力，并根据预设的目标控制量，输出控制电磁换向阀和控制比例溢流阀的控制电流。

Description

一种带反馈的液力缓速器充液率电液比例控制系统
技术领域
本发明属于车辆液力传动及其控制领域，具体涉及一种带反馈的液力缓速器充液率电液比例控制系统。
背景技术
按照《机动车运行安全技术条件》法规新标准中对车辆制动系规定：超过12吨以上的卡车和危险品运输车将被强制安装缓速器或其他辅助制动装置。液力缓速器是一种重要的车辆辅助制动装置，可以很好地解决车辆在下长坡时的主制动器热衰退问题或在紧急制动时提供较大的制动转矩，对行车的安全性具有重要的意义。液力缓速器相关技术的研究在近年来受到了企业和科研单位的广泛关注。
在动轮转速随车辆车速变化的情况下，液力缓速器制动转矩的调节主要通过控制缓速器轮腔内部的油液充液率来控制。传统的控制方法多采用液压控制技术，通过对充放油流量的调节，改变轮腔内部的充液率。传统的机械-液压控制系统存在响应慢、精度差、控制功能单一等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种带反馈的液力缓速器充液率电液比例控制系统，实现对缓速器轮腔内充液率的调节，从而对液力缓速器的制动转矩进行快速、准确的控制。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种带反馈的液力缓速器充液率电液比例控制系统，包括了作为供油油源的压力油箱、设置于车辆缓速器轮腔壁面的反馈压力测点和轮腔出口处的压力测点的压力传感器、设置于缓速器轮腔入口的充液控制插装阀及其先导的电磁换向阀、设置于缓速器轮腔出口的放液控制插装阀及其先导比例溢流阀和电控模块。
压力油箱为恒压油源。
充液控制插装阀为大通径的二通插装阀，在其先导的电磁换向阀控制下，该充液控制插装阀只有全开、全闭两个工作状态。
放液控制插装阀为二通插装阀，在其先导的比例溢流阀控制下，该放液控制插装阀成比例的调节开度。
大通径的二通插装阀为直径在32mm以上的二通插装阀。
电控模块采集到缓速器操纵器的信号，即为目标控制量、传动轴转速信号以及压力传感器的反馈压力，并根据预设的目标控制量，确定并输出控制电磁换向阀以及控制比例溢流阀的控制电流。
进一步地，充液控制插装阀及其先导的电磁换向阀之间、放液控制插装阀及其先导比例溢流阀之间均通过控制盖板相连接。
进一步地，该系统的工作流程为：
在液力缓速器启动后，电控模块发出电信号控制电磁换向阀关闭，则充液控制插装阀上腔控制压力减小，使得充液控制插装阀打开，此时压力油箱中的油液进入到缓速器轮腔内，电控模块实时监测压力传感器检测的缓速器轮腔壁面的反馈压力，当轮腔壁面的反馈压力达到预设值时，电控模块通过调节比例溢流阀的控制电流，间接控制放液控制插装阀的开度，从而控制出口流量，电控模块通过轮腔出口处的压力传感器获得出口油压，依据轮腔壁面的反馈压力与出口油压之间的关系推算得到当前缓速器流量，依据缓速器流量和制动力矩之间的映射关系，得到当前制动力矩，将当前制动力矩与预设的目标控制量，即目标力矩进行对比，结合传动轴转速信号，依据控制策略确定控制油压，电控模块依据控制油压，输出针对比例溢流阀的控制电流，实现对缓速器轮腔内充液率的调节，最终实现对制动转矩的控制。
当缓速器停止工作时，电控模块控制电磁换向阀换向，充液控制插装阀被关闭，停止向轮腔内部充油液。
进一步地，该系统中在轮腔的出口处还设置排油阀，当缓速器停止工作时，电控模块控制排油阀打开，使得轮腔内部的油液排尽。
有益效果：
1、本发明采用电液比例控制技术，以电磁换向阀和比例溢流阀为先导阀，大通径的插装阀为流量控制主阀，在保证较大循环散热流量的同时提高流量控制精度。供油方式采用恒定压力的压力油箱，以保证能以相对稳定的压力提供较大的瞬时供油流量，满足缓速器热负荷的需求；并根据轮腔壁面和出口处的压力作为制动转矩和系统流量的反馈变量，解决了在实际应用中转矩与流量两个关键变量不易实时测量的技术问题，实现了反馈控制，提高了系统的控制精度和稳定性。
2、本发明的特点在于，采用压缩空气蓄压的压力油箱供油的方式。可以保证在制动时的短时间内，以相对恒定的压力，提供足够的循环散热流量，并提高缓速器制动时的响应速度。
3、本发明的特点在于，采用了“电磁先导控制+大通径二通插装阀”的组合形式，在满足的循环散热大流量的基础上，提高了系统的响应速度和控制精度。
4、本发明的特点在于，利用对定轮壁面反馈油压和出口处油压的测量，映射制动转矩和出口流量的大小，作为控制的依据，解决了转矩和流量在实际应用中难以实时准确测量的问题。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明供油压力油箱结构示意图；
图3为本发明中缓速器定轮轮腔壁面上的反馈油压测点布置示意图；
图4为无流量时制动力矩与反馈油压关系图；
图5为反馈压力、出口压力与系统流量关系图；
图6为系统控制逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供的液力缓速器充液率控制系统，包括了作为供油油源的压力油箱、开设于定轮轮腔壁面的反馈压力测点和轮腔出口处的压力测点、充液控制插装阀及其先导的电磁换向阀、放液控制插装阀及其先导比例溢流阀、先导阀与流量控制阀之间的盖板、电控系统等。
其中，压力油箱是利用压缩气体对油箱内部进行增压的蓄能装置，可以看做一个恒压源，其作用是在缓速器起作用的时间内，以相对恒定的压力为缓速器提供较大的瞬时流量。相比于油泵供油的方式，压力油箱供油能大幅度提高系统的瞬时流量，满足大功率液力缓速器制动时循环散热流量的需求。
充放液流量控制主阀均采用大通径的二通插装阀。充液阀的先导阀选用电磁换向阀，在其控制下，充液控制插装阀只有全开、全闭两个工作状态；放液阀的先导阀是比例溢流阀，可以根据控制器输出的控制电流，成比例得调节放液阀上腔的控制油压，从而连续调节放液阀的开度，进而对放液流量进行连续调节，起到调节充液率的效果。先导阀和流量控制主阀之间通过控制盖板相连接。
在实际的工程运用中，受限于力矩传感器的成本与尺寸，很难实现对制动力矩的测量；同时，由于控制过程中流出缓速器的油液流量的大小，会对轮腔内部的压力分布产生比较大的影响，因此系统的流量也是控制时不可忽视的因素，但流量传感器一般响应较慢，也很难实现精确的测量。为解决上述问题，本发明根据对轮腔特性的研究，采用定轮轮腔壁面的压力作为制动力矩的反馈变量(二者关系如图4所示)。同时，由于系统流量增大时会造成反馈油压的减小，从而造成反馈油压与制动力矩之间映射关系的偏差，因此，对出口处的压力进行采集，反馈压力与出口压力之间的关系，可以计算得到此时刻系统的流量(三者关系如图5所示)，进而对反馈油压与制动力矩之间的映射关系进行修正，保证其准确性。
实施例、
一种带反馈的液力缓速器充液率电液比例控制系统，结构如图1所示，包括了作为供油油源的压力油箱4、设置于车辆缓速器轮腔壁面的反馈压力测点和轮腔出口处的压力测点的压力传感器，测点设置如图3所示、设置于缓速器轮腔入口的充液控制插装阀5及其先导的电磁换向阀6、设置于缓速器轮腔出口的放液控制插装阀8及其先导比例溢流阀11、和电控模块；
压力油箱为恒压油源；其中压力油箱的原理如图2所示。
充液控制插装阀5为大通径的二通插装阀，在其先导的电磁换向阀6控制下，该充液控制插装阀5只有全开、全闭两个工作状态；
放液控制插装阀8为大通径的二通插装阀，在其先导的比例溢流阀11控制下，该放液控制插装阀8成比例的调节开度；
大通径的二通插装阀为直径在32mm以上的二通插装阀；
电控模块采集到缓速器操纵器的信号，即为目标控制量、传动轴转速信号以及压力传感器的反馈压力，并根据预设的目标控制量，确定并输出控制电磁换向阀6以及控制比例溢流阀11的控制电流。
本实施例中，充液控制插装阀5及其先导的电磁换向阀6之间、放液控制插装阀8及其先导比例溢流阀11之间均通过控制盖板相连接。
该系统的工作流程如图6所示，为：
在液力缓速器启动后，电控模块发出电信号控制电磁换向阀6关闭，则充液控制插装阀5上腔控制压力减小，使得充液控制插装阀5打开，此时压力油箱4中的油液进入到缓速器轮腔内，电控模块实时监测压力传感器检测的缓速器轮腔壁面的反馈压力，当轮腔壁面的反馈压力达到预设值时，电控模块通过调节比例溢流阀11的控制电流，间接控制放液控制插装阀8的开度，从而控制出口油压，电控模块通过轮腔出口处的压力传感器获得出口油压，依据轮腔壁面的反馈压力与出口油压之间的关系推算得到当前缓速器流量，具体如图5所示，依据缓速器流量和制动力矩之间的映射关系，该映射关系如图4所示，得到当前制动力矩，将当前制动力矩与预设的目标控制量，即目标力矩进行对比，结合传动轴转速信号，依据控制策略确定控制油压，电控模块依据控制油压，输出针对比例溢流阀11的控制电流，实现对缓速器轮腔内充液率的调节，最终实现对制动转矩的控制；
当缓速器停止工作时，电控模块控制电磁换向阀6换向，充液控制插装阀5被关闭，停止向轮腔内部充油液。
本实施例中，该系统中在轮腔的出口处还设置排油阀10，当缓速器停止工作时，电控模块控制排油阀10打开，使得轮腔内部的油液排尽。
综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种带反馈的液力缓速器充液率电液比例控制系统，其特征在于，包括作为供油油源的压力油箱(4)、设置于车辆缓速器轮腔壁面的反馈压力测点和轮腔出口处的压力测点的压力传感器、设置于缓速器轮腔入口的充液控制插装阀(5)及其先导的电磁换向阀(6)、设置于缓速器轮腔出口的放液控制插装阀(8)及其先导比例溢流阀(11)和电控模块；
所述压力油箱为恒压油源；
所述充液控制插装阀(5)为大通径的二通插装阀，在其先导的电磁换向阀(6)控制下，该充液控制插装阀(5)只有全开、全闭两个工作状态；
所述放液控制插装阀(8)为二通插装阀，在其先导的比例溢流阀(11)控制下，该放液控制插装阀(8)成比例的调节开度；
所述大通径的二通插装阀为直径在32mm以上的二通插装阀；
所述电控模块采集到缓速器操纵器的信号，即为目标控制量、传动轴转速信号以及压力传感器的反馈压力，并根据预设的目标控制量，确定并输出控制电磁换向阀(6)以及控制比例溢流阀(11)的控制电流。
2.如权利要求1所述的一种带反馈的液力缓速器充液率电液比例控制系统，其特征在于，所述充液控制插装阀(5)及其先导的电磁换向阀(6)之间、放液控制插装阀(8)及其先导比例溢流阀(11)之间均通过控制盖板相连接。
3.如权利要求1所述的一种带反馈的液力缓速器充液率电液比例控制系统，其特征在于，该系统的工作流程为：
在液力缓速器启动后，电控模块发出电信号控制所述电磁换向阀(6)关闭，则充液控制插装阀(5)上腔控制压力减小，使得充液控制插装阀(5)打开，此时压力油箱(4)中的油液进入到缓速器轮腔内，电控模块实时监测压力传感器检测的缓速器轮腔壁面的反馈压力，当轮腔壁面的反馈压力达到预设值时，电控模块通过调节比例溢流阀(11)的控制电流，间接控制放液控制插装阀(8)的开度，从而控制出口流量，电控模块通过轮腔出口处的压力传感器获得出口油压，依据轮腔壁面的反馈压力与出口油压之间的关系推算得到当前缓速器流量，依据缓速器流量和制动力矩之间的映射关系，得到当前制动力矩，将当前制动力矩与预设的目标控制量，即目标力矩进行对比，结合传动轴转速信号，依据控制策略确定控制油压，电控模块依据控制油压，输出针对比例溢流阀(11)的控制电流，实现对缓速器轮腔内充液率的调节，最终实现对制动转矩的控制；
当缓速器停止工作时，电控模块控制电磁换向阀(6)换向，充液控制插装阀(5)被关闭，停止向轮腔内部充油液。
4.如权利要求1所述的一种带反馈的液力缓速器充液率电液比例控制系统，其特征在于，该系统中在轮腔的出口处还设置排油阀(10)，当缓速器停止工作时，电控模块控制排油阀(10)打开，使得轮腔内部的油液排尽。
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