CN111336137B - 一种液压混合动力装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压混合动力装置及其控制方法，该液压混合动力装置包括原动力系统、第一液压系统、第二液压系统和电气控制系统，原动力系统，包括原动机，用于提供能源；第一液压系统用于对原动力系统提供的能量进行传递和转换，并对外做功输出能量；第二液压系统用于吸收和存储原动力系统的能量，并通过存储的能量辅助原动力系统驱动；电气控制系统用于检测原动力系统、第一液压系统和第二液压系统的状态参数；并对状态数据进行计算，当识别到原动机加载过重负荷时，采用第二液压系统来辅助原动机一同工作。本发明增元件少，占用空间小；降低原动机的选型规格、降低作业机械的总成本；降低原动机的油耗、排放和噪音。

Description

一种液压混合动力装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及动力系统控制领域，尤其公开了一种液压混合动力装置及其控制方法。

背景技术

作业机械包括工程机械、农业机械、矿山机械、环卫机械、工程车辆和工业设备等。其中，作业机械的动力系统分为两类：一类是使用环境提供的能源，如使用市电；另一类是使用作业机械自行携带的原动机，如内燃机、电动机等原动机。

对于自行携带内燃机的作业机械，在设计和使用过程中，一般会存在内燃机的功率选型问题，即选择多大功率的内燃机。

对于内燃机的功率选型问题，一般是按照负载需求的功率进行选型，即，内燃机的额定功率要大于最大负载工况下的功率需求，这样可以满足所有工况下负载对内燃机的功率需求，但另一个问题也随之而来：由于作业机械的负载变化较大，当负载较小时，原动机的负载率很低，即所谓的大马拉小车，导致内燃机的能耗状态恶化，具体表现为能量利用率降低、污染物排放增加、发热等状况。

对于常见的作业机械，如挖掘机、压路机、联合收割机、起重机等，其最大负载工况只占总工况时间的很小一部分，小于10%甚至小于5%，可见，大马拉小车是作业机械原动机的常态。

为了解决上述技术问题，现有技术有采用混合动力技术，其中，

从内燃机与辅助动力之间的能源种类看，包括以下几种具体实现方式：

一、油电混合动力方式：原动机为内燃机，辅助动力为电动机；

二、油液混合动力方式：原动机为内燃机，辅助动力为液压泵马达。

对于采用液压传动的作业机械，采用电动机作为混合动力的辅助动力十分不便，其缺点包括：

1、新增的电动机及其辅助装置带来成本的增加；

2、新增的电动机及其辅助装置需要占用较大的安装空间，作业机械一般没有足够的空间来安装这些新增元件。

因此，现有采用液压传动的作业机械新增的电动机及其辅助装置带来成本的增加及占用较大的安装空间，是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种液压混合动力装置及其控制方法，旨在解决现有采用液压传动的作业机械新增的电动机及其辅助装置带来成本的增加及占用较大的安装空间的技术问题。

本发明的一方面涉及一种液压混合动力装置，包括原动力系统、第一液压系统、第二液压系统和电气控制系统，其中，

原动力系统，包括原动机，用于提供能源；

第一液压系统与原动力系统相连接，用于对原动力系统提供的能量进行传递和转换，并对外做功输出能量，完成设备预期动作或功能；

第二液压系统与原动力系统相连接，用于吸收和存储原动力系统的能量，并通过存储的能量辅助原动力系统驱动；

电气控制系统分别与原动力系统、第一液压系统和第二液压系统相连接，用于检测原动力系统、第一液压系统和第二液压系统的状态参数；并对原动力系统、第一液压系统和第二液压系统的状态数据进行计算，通过输出控制信号分别对原动力系统、第一液压系统和第二液压系统进行控制，当识别到原动机加载过重负荷时，采用第二液压系统来辅助原动机一同工作。

进一步地，原动机为发动机，第一液压系统包括第一开关阀、第二开关阀、单向阀，第一溢流阀和第二溢流阀，第二液压系统包括液压泵马达和蓄能器，电气控制系统包括转速检测装置、扭矩检测装置、控制器和压力传感器，

转速检测装置与发动机相连接，用于检测发动机的转速；

扭矩检测装置与发动机相连接，用于检测发动机的扭矩；

液压泵马达的吸油口分为两路，一路与单向阀相连接，另一路通过第二开关阀与蓄能器相连接；液压泵马达的压油口分为两路，一路与第一溢流阀相连接，另一路通过第一开关阀与蓄能器相连接；第二溢流阀的进油口与蓄能器相连接；

压力传感器，用于检测蓄能器压力；

控制器分别与发动机、转速检测装置、扭矩检测装置、第一开关阀、第二开关阀和第一溢流阀电连接，用于根据转速检测装置和扭矩检测装置检测到的发动机的转速和扭矩，获取发动机的工作状态；并根据获取的工作状态、以及压力传感器检测到的蓄能器压力，控制液压泵马达吸收发动机的功率或辅助发动机工作。

进一步地，发动机的工作状态分为轻载、中载和重载，控制器用于若识别到发动机的转速高于预设的转速阀值n1且发动机的扭矩低于预设的扭矩阀值T1时，则判断发动机的工作状态为轻载；若识别到发动机的转速低于预设的阀值n1且发动机扭矩高于预设的阀值T1时，则判断发动机工作状态为重载。

进一步地，发动机的工作状态分为轻载、中载和重载，控制器用于若识别到发动机的扭矩低于预设的扭矩阀值T1且发动机的转速快速上升时，则判断发动机的工作状态为轻载；若识别到发动机的扭矩高于预设的扭矩阀值T1且发动机的转速快速下降时，则判断发动机的工作状态为重载。

进一步地，发动机的工作状态分为轻载、中载和重载，控制器用于若识别到发动机的转速高于预设的转速阀值n1且发动机的扭矩快速下降时，则判断发动机的工作状态为轻载；若识别到发动机的转速低于预设的转速阀值n1且发动机的扭矩快速升高时，则判断发动机的工作状态为重载。

进一步地，控制器与压力传感器电连接，用于监测蓄能器压力，判断蓄能器的状态，若蓄能器压力信号P大于预设的蓄能器压力阀值P1时，则判断蓄能器具备放液能力；若蓄能器压力信号P小于或等于预设的蓄能器压力阀值P1时，则判断蓄能器不具备放液能力。

进一步地，发动机的工作状态分为轻载、中载和重载，控制器用于若识别到发动机的工作状态为轻载且蓄能器不具备放液能力时，启动蓄能器充液过程控制，向第一液压系统和第二液压系统输出控制信号，控制第一溢流阀和第一开关阀动作，让液压泵马达开始向蓄能器充液；若识别到发动机的工作状态为中载、重载或蓄能器具备放液能力时，充液过程结束，控制器向第一液压系统和第二液压系统输出控制信号，控制第一溢流阀和第一开关阀停止工作，结束液压泵马达向蓄能器充液。

本发明的另一方面涉及一种应用于上述的液压混合动力装置的控制方法，包括以下步骤：

通过转速检测装置和扭矩检测装置分别获取发动机的转速和扭矩，并根据获取的转速和扭矩，判断发动机的工作状态；

采用压力传感器获取蓄能器压力，并根据获取的蓄能器压力，判断蓄能器的状态；

根据判断的发动机的工作状态和蓄能器的状态，输出控制信号，控制液压泵马达向蓄能器充液或控制蓄能器放液。

进一步地，发动机的工作状态包括轻载、中载和重载，蓄能器的状态包括具备放液能力和不具备放液能力，根据判断的发动机的工作状态和蓄能器的状态，输出控制信号，控制液压泵马达向蓄能器充液的步骤包括：

若识别到发动机的工作状态为轻载且蓄能器不具备放液能力时，启动蓄能器充液过程控制，向第一液压系统和第二液压系统输出控制信号，控制第一溢流阀和第一开关阀动作，让液压泵马达开始向蓄能器充液。

进一步地，发动机的工作状态包括轻载、中载和重载，蓄能器的状态包括具备放液能力和不具备放液能力，根据判断的发动机的工作状态和蓄能器的状态，输出控制信号，控制液压泵马达向蓄能器充液的步骤包括：

若识别到发动机的工作状态为中载、重载或蓄能器具备放液能力时，充液过程结束，向第一液压系统和第二液压系统输出控制信号，控制第一溢流阀和第一开关阀停止工作，结束液压泵马达向蓄能器充液。

本发明所取得的有益效果为：

本发明提供的液压混合动力装置及其控制方法，液压混合动力装置采用原动力系统、第一液压系统、第二液压系统和电气控制系统，通过液压混合动力的方式，可降低原动机选型，当极大负载出现时，采用原动机和液压辅助动力系统一同工作，共同克服极大负载。本发明提供的液压混合动力装置及其控制方法，增元件少，占用空间小；可以降低原动机的选型规格、进一步降低作业机械的总成本；并进而降低原动机的油耗、排放和噪音。

附图说明

图1为本发明提供的液压混合动力装置一实施例的功能框图；

图2为本发明提供的液压混合动力装置一实施例的连接示意图；

图3为本发明提供的液压混合动力装置控制方法第一实施例的流程示意图；

图4为本发明提供的液压混合动力装置控制方法第二实施例的流程示意图；

图5为本发明提供的液压混合动力装置控制方法第三实施例的流程示意图。

附图标号说明：

100、原动力系统；200、第一液压系统；300、第二液压系统；400、电气控制系统；10、发动机；20、转速检测装置；30、扭矩检测装置；40、液压泵马达；50、第一开关阀；60、第二开关阀；70、单向阀；80、第一溢流阀；90、第二溢流阀；110、蓄能器；120、控制器；130、压力传感器。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

如图1所示，本发明第一实施例提出一种液压混合动力装置，包括原动力系统100、第一液压系统200、第二液压系统300和电气控制系统400，其中，原动力系统100，包括原动机，用于提供能源；第一液压系统200与原动力系统100相连接，用于对原动力系统100提供的能量进行传递和转换，并对外做功输出能量，完成设备预期动作或功能；第二液压系统300与原动力系统100相连接，用于吸收和存储原动力系统的能量，并通过存储的能量辅助原动力系统100驱动；电气控制系统400分别与原动力系统100、第一液压系统200和第二液压系统300相连接，用于检测原动力系统100、第一液压系统200和第二液压系统300的状态参数；并对原动力系统100、第一液压系统200和第二液压系统300的状态数据进行计算，通过输出控制信号分别对原动力系统100、第一液压系统200和第二液压系统300进行控制，当识别到发动机10加载过重负荷时，采用第二液压系统300来辅助发动机10一同工作。

在本实施例中，原动力系统100包括原动机和分动装置。原动机为整个系统提供能源。原动机的类型包括内燃机、电动机或其他形式的引擎。分动装置的功能是把原动机输出的动力分别传递到不同的功率部件。分动装置的类型包括贯通式驱动轴、分动箱或其他形式的动力分配机构。

第一液压系统200与原动力系统100连接，用于对原动机的能量进行传递和转换，并对外做功输出能量，完成设备的预期动作或功能。第一液压系统200包括液压动力部件、液压调节部件、液压执行部件和液压辅助部件。液压动力部件的功能是吸收原动机输出的能量，并将能量形式转化为液压能，输出到其他液压部件。液压动力部件的类型包括液压泵马达或其他利用液体来传递能量的装置。液压调节部件的功能是对液体的能量进行调节，包括调节液体的压力、流量和其他影响液体能量的参数。液压调节部件的类型包括液体压力调节阀、液体流量调节阀、液体方向调节阀和其他改变液体运动状态的调节机构。液压执行部件的功能是把液体的能量转换为机械能，并向外传递，克服负载做功，完成预定的动作或功能。液压执行部件的种类包括直线型动作执行部件和旋转型动作执行部件。液压辅助部件的功能是辅助液压液压动力部件、液压调节部件和液压执行部件工作的部件，液压辅助部件的种类包括液压油箱、液压油管道、连接装置和液压能量存储装置。

第二液压系统300与原动力系统100连接，用于吸收原动机的能量、存储并在必要时辅助原动机驱动。第二液压系统300包括液压能量吸收部件、液压能量调节部件、液压能量存储部件、液压能量输出部件和辅助部件。液压能量吸收部件与原动机连接，用于吸收原动机的能量。液压能量吸收部件的类型包含液压泵马达、具有液压泵马达作用的其他能量传递和转换元件。液压能量调节部件用于调节液体的压力、方向、流量等参数中的部分或全部，液压能量调节部件的类型包括压力调节阀、流量调节阀和方向调节阀。液压能量存储部件用于存储液压能量，其类型包括液压蓄能器。助部件的功能是辅助液压能量吸收部件、液压能量调节部件、液压能量存储部件、液压能量输出部件工作的部件，辅助部件的种类包括液压油箱、液压油管道、连接装置。

电气控制系统400与原动力系统100、第一液压系统200和第二液压系统300连接，用于检测原动力系统100、第一液压系统200、第二液压系统300的状态参数，并对系统的状态数据进行运算，通过输出控制信号对系统进行控制。电气控制系统400包括原动机参数测量装置、第一液压系统控制装置、第二液压系统测量装置、第二液压系统二控制装置和控制器。原动机参数测量装置的功能是测量原动机的状态参数和性能参数，并输出到参数接收部件。原动机参数测量装置的类型包括原动机速度测量装置、扭矩测量装置和其他原动机参数测量装置。第一液压系统控制装置用于控制第一液压系统200的动作和功能，其类型包括控制手柄、旋钮、按钮、脚踏板、方向盘、开关、油门、变速箱档位、信号灯和远程控制信号等。第二液压系统控制装置用于控制第二液压系统300的动作和功能，其类型包括控制手柄、旋钮、按钮、脚踏板、方向盘、开关和其他能够对液压系统二进行控制的装置。所述的液压系统二测量装置用于测量液压系统二的状态参数和性能参数，其类型包括液体压力测量装置、液体流量测量装置、液体流动方向测量装置等。控制器用于对检测到的原动力系统100、第一液压系统200、第二液压系统300的状态参数进行计算，并通过输出控制信号对系统进行控制，若识别到发动机10加载过重负荷时，采用第二液压系统300来辅助发动机10一同工作。

在上述结构中，请见图2，原动机采用发动机10，第一液压系统200包括第一开关阀50、第二开关阀60、单向阀70、第一溢流阀80和第二溢流阀90，第二液压系统300包括液压泵马达40和蓄能器110，电气控制系统400包括转速检测装置20、扭矩检测装置30、控制器120和压力传感器130，其中，转速检测装置20与发动机10相连接，用于检测发动机10的转速；扭矩检测装置30与发动机10相连接，用于检测发动机10的扭矩；液压泵马达40的吸油口分为两路，一路与单向阀70相连接，另一路通过第二开关阀60与蓄能器110相连接；液压泵马达40的压油口分为两路，一路与第一溢流阀80相连接，另一路通过第一开关阀50与蓄能器110相连接；第二溢流阀90的进油口与蓄能器110相连接；压力传感器130，用于检测蓄能器110压力；

控制器120分别与发动机10、转速检测装置20、扭矩检测装置30、第一开关阀50、第二开关阀60和第一溢流阀80电连接，用于根据转速检测装置20和扭矩检测装置30检测到的发动机10的转速和扭矩，获取发动机10的工作状态；并根据获取的工作状态、以及压力传感器130检测到的蓄能器压力，控制液压泵马达40吸收发动机10的功率或辅助发动机10工作。

具体地，控制器120检测发动机10的转速和扭矩，并根据算法对发动机10的工作状态进行判断，将发动机10的工作状态划分为三个：轻载、中载和重载。

当控制器120判断出发动机10的工作状态处于中载时，控制器120不发出指令，此时，液压泵马达40通过单向阀70从油箱中吸油，液压泵马达40排出的液压油经过第一溢流阀80回到油箱。

当控制器120判断出发动机10的工作状态处于轻载时，如果同时蓄能器110压力也较低，则控制器120输出信号到第一开关阀50和第一溢流阀80，打开第一开关阀50，并提高第一溢流阀80的溢流压力，此时，液压泵马达40通过单向阀70从油箱中吸油，排出的液压油经过第一开关阀50进入蓄能器110，直到蓄能器110压力达到预定值或者发动机10的状态不是轻载时结束。

当控制器120判断出发动机10的工作状态处于重载时，如果同时蓄能器110的压力较高，则控制器120输出控制信号到第二开关阀60，打开第二开关阀60，蓄能器110中的液压油通过第二开关阀60进入液压泵马达40，驱动液压泵马达40工作，辅助发动机10一起克服外负载，直到发动机10的工作状态不是重载或者蓄能器110的压力低于预定值。

在本实施例中，控制器120的控制方式为：

一、对发动机工作状态的判断

控制器120监测发动机10的转速和扭矩，通过下面三种方式之一判断发动机10的工作状态：

方式一：若控制器120识别到发动机10的转速高于预设的阀值n1且发动机10的扭矩低于预设的扭矩阀值T1，则判断发动机10的工作状态为轻载；若控制器120识别到发动机转速低于预设的转速阀值n1且发动机扭矩高于预设的阀值T1，则判断发动机10的工作状态为重载；其余状态则判断发动机10的工作状态为中载。

方式二：若控制器120识别到发动机10的扭矩低于预设的阀值T1且发动机10的转速快速上升，则判断发动机10的工作状态为轻载；若控制器120识别到发动机10的扭矩高于预设的扭矩阀值T1且发动机转10的速快速下降，则判断发动机10的工作状态为重载；其余状态判断则发动机10的工作状态为中载。

方式三：若控制器120识别到发动机10的转速高于预设的转速阀值n1且发动机10的扭矩快速下降，则判断发动机10的工作状态为轻载；发动机10的转速低于预设的转速阀值n1且发动机10的扭矩快速升高，则判断发动机10的工作状态为重载；其余状态判断发动机工作状态为中载。

二、对蓄能器充放液过程控制

1、对蓄能器放液能力判断

控制器120监测蓄能器110的压力，判断蓄能器110的状态：预设一个蓄能器压力阀值P1，当蓄能器压力信号P>P1时，则判断蓄能器有能力放液，结论为“是”；否则为“否”。

2、充液过程控制

控制器120若识别到发动机10的工作状态为轻载且蓄能器110的能力放液为“否”时，则启动蓄能器110充液过程控制S2。

S2：控制器120向第一液压系统200和第二液压系统300输出控制信号，控制第一溢流阀80和第一开关阀50动作，液压泵马达40开始向蓄能器110充液；当发动机10的工作状态不再为轻载或蓄能器的能力放液不再为“否”时，则充液过程结束，控制器120向第一液压系统200和第二液压系统300输出信号，控制第一溢流阀80和第一开关阀50停止工作，结束液压泵马达40向蓄能器110充液。

3、放液过程控制

当发动机工作状态为“重载”且蓄能器是否有能力放液为“是”时，启动蓄能器110放液过程控制S2。

S2：控制器120向第一液压系统200和第二液压系统300输出控制信号，控制第二开关阀60动作，开始蓄能器110放液过程；当发动机10的工作状态不再为“重载”或蓄能器110能力放液不再为“是”时，放液过程结束，控制器120向第一液压系统200和第二液压系统300输出控制信号，控制第二开关阀60停止工作，结束蓄能器110放液过程。

液压混合动力装置中，发动机的功率输出优先保证外负载，只有当发动机功率克服外负载之后，还有富余功率时，富余功率向蓄能器充液。

本实施例提供的液压混合动力装置，与现有技术相比，采用原动力系统、第一液压系统、第二液压系统和电气控制系统，当原动机负载较轻时，多余的功率存储到蓄能器中；当原动机负载较重时，蓄能器中的功率释放出来，辅助原动机工作，从而通过液压混合动力的方式，可降低原动机选型，当极大负载出现时，采用原动机和液压辅助动力系统一同工作，共同克服极大负载。本发明提供的液压混合动力装置，增元件少，占用空间小；可以降低原动机的选型规格、进一步降低作业机械的总成本；并进而降低原动机的油耗、排放和噪音。

如图3所示，图3为本发明提供的液压混合动力装置控制方法第一实施例的流程示意图，该液压混合动力装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤S100、通过转速检测装置和扭矩检测装置分别获取发动机的转速和扭矩，并根据获取的转速和扭矩，判断发动机的工作状态。

对发动机工作状态的判断：

控制器120监测发动机10的转速和扭矩，通过下面三种方式之一判断发动机10的工作状态：

方式一：若控制器120识别到发动机10的转速高于预设的阀值n1且发动机10的扭矩低于预设的扭矩阀值T1，则判断发动机10的工作状态为轻载；若控制器120识别到发动机转速低于预设的转速阀值n1且发动机扭矩高于预设的阀值T1，则判断发动机10的工作状态为重载；其余状态则判断发动机10的工作状态为中载。

方式二：若控制器120识别到发动机10的扭矩低于预设的阀值T1且发动机10的转速快速上升，则判断发动机10的工作状态为轻载；若控制器120识别到发动机10的扭矩高于预设的扭矩阀值T1且发动机转10的速快速下降，则判断发动机10的工作状态为重载；其余状态判断则发动机10的工作状态为中载。

方式三：若控制器120识别到发动机10的转速高于预设的转速阀值n1且发动机10的扭矩快速下降，则判断发动机10的工作状态为轻载；发动机10的转速低于预设的转速阀值n1且发动机10的扭矩快速升高，则判断发动机10的工作状态为重载；其余状态判断发动机工作状态为中载。

步骤S200、采用压力传感器获取蓄能器压力，并根据获取的蓄能器压力，判断蓄能器的状态。

对蓄能器放液能力判断：

控制器120监测蓄能器110的压力，判断蓄能器110的状态：预设一个蓄能器压力阀值P1，当蓄能器压力信号P>P1时，则判断蓄能器有能力放液，结论为“是”；否则为“否”。

步骤S300、根据判断的发动机的工作状态和蓄能器的状态，输出控制信号，控制液压泵马达向蓄能器充液或控制蓄能器放液。

一、充液过程控制

控制器120若识别到发动机10的工作状态为轻载且蓄能器110的能力放液为“否”时，则启动蓄能器110充液过程控制S2。

S2：控制器120向第一液压系统200和第二液压系统300输出控制信号，控制第一溢流阀80和第一开关阀50动作，液压泵马达40开始向蓄能器110充液；当发动机10的工作状态不再为轻载或蓄能器的能力放液不再为“否”时，则充液过程结束，控制器120向第一液压系统200和第二液压系统300输出信号，控制第一溢流阀80和第一开关阀50停止工作，结束液压泵马达40向蓄能器110充液。

二、放液过程控制

当发动机工作状态为“重载”且蓄能器是否有能力放液为“是”时，启动蓄能器110放液过程控制S2。

S2：控制器120向第一液压系统200和第二液压系统300输出控制信号，控制第二开关阀60动作，开始蓄能器110放液过程；当发动机10的工作状态不再为“重载”或蓄能器110能力放液不再为“是”时，放液过程结束，控制器120向第一液压系统200和第二液压系统300输出控制信号，控制第二开关阀60停止工作，结束蓄能器110放液过程。

请见图4，图4为本发明提供的液压混合动力装置控制方法第二实施例的流程示意图，在第一实施例的基础上，步骤S300包括：

步骤S310、若识别到发动机的工作状态为轻载且蓄能器不具备放液能力时，启动蓄能器充液过程控制，向第一液压系统和第二液压系统输出控制信号，控制第一溢流阀和第一开关阀动作，让液压泵马达开始向蓄能器充液。

控制器120若识别到发动机的工作状态为轻载且蓄能器不具备放液能力时，启动蓄能器充液过程控制，向第一液压系统200和第二液压系统300输出控制信号，控制第一溢流阀80和第一开关阀50动作，液压泵马达40开始向蓄能器110充液。

请见图5，图5为本发明提供的液压混合动力装置控制方法第三实施例的流程示意图，在第一实施例的基础上，步骤S300包括：

步骤S320、若识别到发动机的工作状态为中载、重载或蓄能器具备放液能力时，充液过程结束，向第一液压系统和第二液压系统输出控制信号，控制第一溢流阀和第一开关阀停止工作，结束液压泵马达向蓄能器充液。

控制器120若识别到发动机的工作状态为中载、重载或蓄能器具备放液能力时，充液过程结束，控制器120向第一液压系统200和第二液压系统300输出信号，控制第一溢流阀80和第一开关阀50停止工作，结束液压泵马达40向蓄能器110充液。

液压混合动力装置中，发动机的功率输出优先保证外负载，只有当发动机功率克服外负载之后，还有富余功率时，富余功率向蓄能器充液。

本实施例提供的液压混合动力装置控制方法，与现有技术相比，液压混合动力装置采用原动力系统、第一液压系统、第二液压系统和电气控制系统，当原动机负载较轻时，多余的功率存储到蓄能器中；当原动机负载较重时，蓄能器中的功率释放出来，辅助原动机工作，从而通过液压混合动力的方式，可降低原动机选型，当极大负载出现时，采用原动机和液压辅助动力系统一同工作，共同克服极大负载。本发明提供的液压混合动力装置控制方法，增元件少，占用空间小；可以降低原动机的选型规格、进一步降低作业机械的总成本；并进而降低原动机的油耗、排放和噪音。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种液压混合动力装置，其特征在于，包括原动力系统（100）、第一液压系统（200）、第二液压系统（300）和电气控制系统（400），其中，

所述原动力系统（100），包括原动机，用于提供能源；

所述第一液压系统（200）与所述原动力系统（100）相连接，用于对所述原动力系统（100）提供的能量进行传递和转换，并对外做功输出能量，完成设备预期动作或功能；

所述第二液压系统（300）与所述原动力系统（100）相连接，用于吸收和存储所述原动力系统（100）的能量，并通过存储的能量辅助所述原动力系统（100）驱动；

所述电气控制系统（400）分别与所述原动力系统（100）、所述第一液压系统（200）和所述第二液压系统（300）相连接，用于检测所述原动力系统（100）、所述第一液压系统（200）和所述第二液压系统（300）的状态参数；并对所述原动力系统（100）、所述第一液压系统（200）和所述第二液压系统（300）的状态数据进行计算，通过输出控制信号分别对所述原动力系统（100）、所述第一液压系统（200）和所述第二液压系统（300）进行控制，当识别到所述原动机加载过重负荷时，采用所述第二液压系统（300）来辅助所述原动机一同工作；

所述原动机包括发动机（10），所述第一液压系统（200）包括第一开关阀（50）、第二开关阀（60）、单向阀（70）、第一溢流阀（80）和第二溢流阀（90），所述第二液压系统（300）包括液压泵马达（40）和蓄能器（110），所述电气控制系统（400）包括转速检测装置（20）、扭矩检测装置（30）、控制器（120）和压力传感器（130），

所述转速检测装置（20）与所述发动机（10）相连接，用于检测所述发动机（10）的转速；

所述扭矩检测装置（30）与所述发动机（10）相连接，用于检测所述发动机（10）的扭矩；

所述液压泵马达（40）的吸油口分为两路，一路与所述单向阀（70）相连接，另一路通过所述第二开关阀（60）与所述蓄能器（110）相连接；所述液压泵马达（40）的压油口分为两路，一路与所述第一溢流阀（80）相连接，另一路通过所述第一开关阀（50）与所述蓄能器（110）相连接；所述第二溢流阀（90）的进油口与所述蓄能器（110）相连接；

所述压力传感器（130），用于检测所述蓄能器（110）压力；

所述控制器（120）分别与所述发动机（10）、所述转速检测装置（20）、所述扭矩检测装置（30）、所述第一开关阀（50）、所述第二开关阀（60）和所述第一溢流阀（80）电连接，用于根据所述转速检测装置（20）和所述扭矩检测装置（30）检测到的所述发动机（10）的转速和扭矩，获取所述发动机（10）的工作状态；并根据获取的所述工作状态、以及所述压力传感器（130）检测到的所述蓄能器（110）压力，控制所述液压泵马达（40）吸收所述发动机（10）的功率或辅助所述发动机（10）工作。

2.如权利要求1所述的液压混合动力装置，其特征在于，

所述发动机（10）的工作状态分为轻载、中载和重载，所述控制器（120）用于若识别到所述发动机（10）的转速高于预设的转速阀值n1且所述发动机（10）的扭矩低于预设的扭矩阀值T1时，则判断所述发动机（10）的工作状态为轻载；若识别到所述发动机（10）的转速低于预设的阀值n1且所述发动机（10）扭矩高于预设的阀值T1时，则判断所述发动机（10）工作状态为重载。

3.如权利要求1所述的液压混合动力装置，其特征在于，

所述发动机（10）的工作状态分为轻载、中载和重载，所述控制器（120）用于若识别到所述发动机（10）的扭矩低于预设的扭矩阀值T1且所述发动机（10）的转速快速上升时，则判断所述发动机（10）的工作状态为轻载；若识别到所述发动机（10）的扭矩高于预设的扭矩阀值T1且所述发动机（10）的转速快速下降时，则判断所述发动机（10）的工作状态为重载。

4.如权利要求1所述的液压混合动力装置，其特征在于，

所述发动机（10）的工作状态分为轻载、中载和重载，所述控制器（120）用于若识别到所述发动机（10）的转速高于预设的转速阀值n1且所述发动机（10）的扭矩快速下降时，则判断所述发动机（10）的工作状态为轻载；若识别到所述发动机（10）的转速低于预设的转速阀值n1且所述发动机（10）的扭矩快速升高时，则判断所述发动机（10）的工作状态为重载。

5.如权利要求1所述的液压混合动力装置，其特征在于，

所述控制器（120）与所述压力传感器（130）电连接，用于监测所述蓄能器（110）压力，判断所述蓄能器（110）的状态，若蓄能器压力信号P大于预设的蓄能器压力阀值P1时，则判断所述蓄能器（110）具备放液能力；若蓄能器压力信号P小于或等于预设的蓄能器压力阀值P1时，则判断所述蓄能器（110）不具备放液能力。

6.如权利要求5所述的液压混合动力装置，其特征在于，

所述发动机（10）的工作状态分为轻载、中载和重载，所述控制器（120）用于若识别到所述发动机（10）的工作状态为轻载且所述蓄能器（110）不具备放液能力时，启动蓄能器充液过程控制，向所述第一液压系统（200）和所述第二液压系统（300）输出控制信号，控制所述第一溢流阀（80）和所述第一开关阀（50）动作，让所述液压泵马达（40）开始向所述蓄能器（110）充液；若识别到所述发动机（10）的工作状态为中载、重载或所述蓄能器（110）具备放液能力时，充液过程结束，所述控制器（120）向所述第一液压系统（200）和所述第二液压系统（300）输出控制信号，控制所述第一溢流阀（80）和所述第一开关阀（50）停止工作，结束所述液压泵马达（40）向所述蓄能器（110）充液。

7.一种如权利要求1至6任一项所述的液压混合动力装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过转速检测装置和扭矩检测装置分别获取发动机的转速和扭矩，并根据获取的所述转速和所述扭矩，判断发动机的工作状态；

采用压力传感器获取蓄能器压力，并根据获取的所述蓄能器压力，判断所述蓄能器的状态；

根据判断的所述发动机的工作状态和所述蓄能器的状态，输出控制信号，控制所述液压泵马达向所述蓄能器充液或控制所述蓄能器放液。

8.如权利要求7所述的液压混合动力装置的控制方法，其特征在于，

所述发动机的工作状态包括轻载、中载和重载，所述蓄能器的状态包括具备放液能力和不具备放液能力，所述根据判断的所述发动机的工作状态和所述蓄能器的状态，输出控制信号，控制所述液压泵马达向所述蓄能器充液的步骤包括：

若识别到所述发动机的工作状态为轻载且所述蓄能器不具备放液能力时，启动蓄能器充液过程控制，向第一液压系统和第二液压系统输出控制信号，控制第一溢流阀和第一开关阀动作，让所述液压泵马达开始向所述蓄能器充液。

9.如权利要求7所述的液压混合动力装置的控制方法，其特征在于，

所述发动机的工作状态包括轻载、中载和重载，所述蓄能器的状态包括具备放液能力和不具备放液能力，所述根据判断的所述发动机的工作状态和所述蓄能器的状态，输出控制信号，控制所述液压泵马达向所述蓄能器充液的步骤包括：

若识别到所述发动机的工作状态为中载、重载或所述蓄能器具备放液能力时，充液过程结束，向第一液压系统和第二液压系统输出控制信号，控制第一溢流阀和第一开关阀停止工作，结束所述液压泵马达向所述蓄能器充液。

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