CN115419623B - 具有混合动力的液压系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有混合动力的液压系统及其控制方法，液压系统，包括泵站模块和主阀模块，发动机的输出端依次通过与第一离合器、第二离合器和第三离合器分别与第一电机的第一端、第一液压泵的控制端和与第二液压主泵串联的第一液压主泵的第一端连接，第一节流阀和第五单向阀并联后与第一溢流阀串联组成第一负载敏感回路，第二节流阀和第六单向阀并联后与第二溢流阀串联组成第二负载敏感回路。控制方法通过中央处理器智能控制泵站与主阀状态，利用多泵来实现不同工况下不同压力的供能，对同一动力源下的复合动作提高分流精度，同时通过控制多泵合流实现负载的速度调节。本发明合理组合动力源实现功率匹配，从而提高工作效率。

Description

具有混合动力的液压系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及液压驱动技术领域，特别涉及一种具有混合动力的液压系统及其控制方法。

背景技术

工程机械是国民经济的基础性产业，机械工业的发展对整个国民经济的发展和民族振兴具有举足轻重的作用。以挖掘机、起重机、矿用机械以及消防车等为例，其动力均为液压系统，往往存在多个执行机构，因此工程机械的工作效率、能耗比等变得更加重要。

例如，一种用于工程机械的液压系统及工程机械，在复合动作工作时，随着负载差的增加各执行机构存在一定干扰，同时高负载决定系统工作压力进而造成效率的损失；专利一种工程机械的主阀装置、液压回路以及工程机械，通过并联实现执行机构增加的需求，但是复合动作工况时，由于流量补偿阀存在滞后，故负载差越大相互干扰越大，使得另一负载加入时低负载执行机构出现速度突增现象；专利一种混合动力式工程机械及其控制方法，在发动机工作期间辅助发电机持续工作，在非回收能量工况下造成持续功率损耗散，但是其混合模式单一，仅仅将单个旋转模块实现能量回收再利用，无法对整车低工况下各执行元件的完全电驱，其混合动力实现方式单一。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种具有混合动力的液压系统及其控制方法，主要在液压系统中将发动机与双电机组成混合动力源，通过液压泵、液压主泵和液压泵马达来实现不同工况下进行不同压力的供能，同时通过电比例减压阀对换向主阀进行二次压力调节，对同一动力源下的复合动作提高分流精度，同时通过控制多泵合流实现负载的速度调节，提高了工程机械的工作效率及操作性。

本发明提供了一种具有混合动力的液压系统，其包括泵站模块和主阀模块。所述泵站模块，其包括液压油箱辅件、过滤器、液压油箱、液压泵、发动机、电机、离合器、液压主泵、液压泵马达、电机控制器、电源、液压散热器、单向阀、二位二通电磁换向阀和二位三通电磁换向阀，所述发动机的输出端依次通过与分动箱的第一端连接的第一离合器、与分动箱的第二端连接的第二离合器和与分动箱的第三端连接的第三离合器分别与第一液压泵的控制端、第一电机的第一端和与第二液压主泵串联的第一液压主泵的第一端连接，所述第一电机的第二端和所述第二液压泵的控制端连接，所述第一液压主泵和所述第二液压主泵的输出端分别与第一单向阀和第五单向阀的第一端连接；所述液压泵马达的第一输出端通过第四单向阀和所述二位二通电磁换向阀的输入端连接，所述二位二通电磁换向阀的第一输出端和所述第一二位三通电磁换向阀的输出端连接，所述第二电机的输出端和所述液压泵马达的控制端连接，所述第一电机控制器和所述第二电机控制器的第一端分别与所述第一电机和所述第二电机的控制端连接，所述第一电机控制器和所述第二电机控制器的第二端分别与所述电源的第一端和第二端连接。所述主阀模块，其包括溢流阀、减压阀、第四过滤器、电液比例方向阀、换向主阀、节流阀、单向阀和电比例减压阀，所述第五溢流阀和所述液压泵马达的第二输出端连接，所述第五单向阀的第二端通过减压阀和第四过滤器连接，第二电液比例方向阀的输入端和所述液压泵马达的第二输出端连接，第五电液比例方向阀和电比例减压阀并联后和所述换向主阀的第一端连接，第二二位三通电磁换向阀和第三二位三通电磁换向阀串联后和所述换向主阀的第二端连接，所述第一电液比例方向阀、所述第二电液比例方向阀、所述第三电液比例方向阀和所述第四电液比例方向阀的输出端并联后和所述换向主阀的第三端连接，所述主阀模块内各电磁阀信号控制端与压力端均与主阀控制器连接。

可优选的是，所述电源，其包括内置电源和外置电源；所述液压泵马达、所述二位二通电磁换向阀、所述液压散热器和所述第一过滤器组成泵站强制散热回路；所述第一二位三通电磁换向阀和所述液压泵马达组成液压系统能量回收回路；所述分动箱、所述第二离合器和所述第一电机组成发动机功率回收回路。

可优选的是，还包括控制模块，其包括泵站控制器、中央处理器、操纵器、主阀总控制器和主阀控制器。

可优选的是，在所述泵站模块中，所述液压油箱辅件的第一端和所述液压油箱的第一端连接，第一液压泵的输入端和输出端分别与所述液压油箱的第二端和第一单向阀的第一端连接，第二液压泵的输入端和输出端分别与所述液压油箱的第三端和第五单向阀的第一端连接，所述第一液压主泵和所述第二液压主泵的输入端通过第三过滤器和第二过滤器分别与所述液压油箱的第三端和第四端连接，所述液压泵马达的输入端和所述液压油箱的第五端连接，所述二位二通电磁换向阀的第二输出端依次通过液压散热器和第一过滤器与所述液压油箱辅件的第二端连接，所述第二电机控制器和所述电源的控制端分别与泵站控制器的第一端和第二端连接。

可优选的是，在所述主阀模块中，第一溢流阀的输入端和所述第一单向阀的第二端连接，第三溢流阀的输入端和所述第五单向阀的第二端连接，第四溢流阀的输入端和所述第二单向阀的第二端连接，所述第五溢流阀和所述液压泵马达的第二输出端连接，第八溢流阀的输入端和所述第三单向阀的第二端连接，第六溢流阀的输入端和所述第二单向阀的第二端连接，第七溢流阀的输入端和所所述第三单向阀的第二端连接，第一电液比例方向阀的输入端和所述第一单向阀的第三连接，第四电液比例方向阀的输入端和所述第二单向阀的第二端连接，第三电液比例方向阀的输入端和所述第三单向阀的第二端连接。

可优选的是，在所述主阀模块中，第一节流阀和第六单向阀并联后与第六溢流阀串联组成第一负载敏感回路，第二溢流阀的输入端和所述第一负载敏感回路相连；第二节流阀和第七单向阀并联后与第七溢流阀串联组成第二负载敏感回路，第九溢流阀的输入端和所述第二负载敏感回路相连。

本发明的第二方面，提供一种应用在前述具有混合动力的液压系统的控制方法，其具体操作步骤如下：

S1、实时采集泵站模块和主阀模块的状态信号；

S2、实时采集负载信号：通过各片主阀外接负载状态，将负载分为低负载、中负载和高负载三种状态，将各片主阀内所需流量分为低速、中速和高速三种速度；

S3、对S1和S2采集液压系统的信号进行处理，并根据液压系统的油源分配和能量回收，对泵站模块和主阀模块进行控制：

S31、动力分配与发动机动能回收：若电源信号为外接电源或内置电源余量充足信号时，则泵站控制器通过第二电机控制器对第二电机进行驱动，使第二液压泵对液压主阀提供控制油；若电源信号为内置电源余量不充足信号时，则泵站控制器通过第二离合器对发动机进行驱动，第二离合器串联有第一电机和第二液压泵，对液压主阀提供控制油源的同时实现发动机的能量回收；

S32、根据液压系统中负载的数量i，其中反馈信号N＝i，i为负载数量，主阀总控制器对油源分配；

S321、若负载数量N＝1，即为单负载工况时，则根据负载识别信号、电源信号和主阀内的流量分别选择对应的动力源模式、能量回收模式和智能分配模式；

S3211、若负载识别信号为低负载，则将液压泵马达作为第一级动力源，将第一液压泵作为第二级动力源，将第一液压主泵和第二液压主泵作为第三级动力源；

S3212、若负载识别信号为中负载，则将第一液压泵作为第一级动力源，将第一液压主泵和第二液压主泵作为第二级动力源；

S3213、若负载识别信号为高负载，则将第一液压主泵和第二液压主泵作为第一级动力源；

S322、若负载数量N>1且N≤4，即为多负载独立执行工况时，则将液压泵马达作为第一级动力源，将第一液压泵作为第二级动力源，将第一液压主泵和第二液压主泵作为第三级动力源，并通过中央控制器对电液比例方向阀发送流量分配信号，实现各负载的单独供油复合动作；

S323、若负载数量N≥4，即为多负载协同执行工况时，则根据负载的分类进行动力源功率的选择以及负载功率的匹配，通过将电液比例方向阀接入动力源，选定第一液压主泵或第二液压主泵为复合供油油源，控制主阀的先导控制信号，并保证复合精度；

S33、是否启用液压系统能量回收模式：当反馈有负载泵工况及液压泵马达未启用时，主阀回油腔通过第一二位三通电磁换向阀实现与液压泵马达的输出端相连，通过液压泵马达驱动第二电机进行能量回收；当反馈有负载泵工况及液压泵马达启用时，不进行能量回收。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.本发明以发动机与双电机组成的混合动力源，通过多泵实现不同工况不同压力供能，中低负载优先使用电机为主动力源，发动机以最佳效率驱动发电机进行能量回收，提高了泵站能源利用率。

2.本发明中多泵供油方案可实现单独供油复合动作和同步供油复合动作，通过电比例减压阀对主阀先导阀进行二次压力调节，对同一动力源下复合动作提高分流精度，同时通过控制多泵合流实现负载的速度调节，提高了工程机械的工作效率及操作性。

3.本发明针对工程机械存在负载泵工况，通过液压泵马达驱动发电机实现负载能量回收，提高液压系统的工作效率。

4.本发明以操纵信号为输入源，通过中央处理器智能控制泵站与主阀状态，合理组合动力源实现最佳功率匹配，大幅提高工作效率，发挥节能环保优势，有较大的应用前景。

附图说明

图1为本发明具有混合动力的液压系统的整体图；

图2为本发明具有混合动力的液压系统中泵站模块的结构图；

图3为本发明具有混合动力的液压系统中主阀模块的结构图；

图4为本发明具有混合动力的液压系统的控制方法的流程示意图。

主要附图标记：

液压油箱辅件1，第一过滤器201，第二过滤器202，第三过滤器203，泵站控制器3，液压油箱4，第一液压泵5，发动机6，第一电机701，第二电机702，第一离合器801，第二离合器802，第三离合器803，第一液压主泵901，第二液压主泵902，液压泵马达10，第一电机控制器1101，第二电机控制器1102，电源12，液压散热器13，第一单向阀1401，第二单向阀1402，第三单向阀1403，第四单向阀1404，第五单向阀1405，第二液压泵15，二位二通电磁换向阀16，第一二位三通电磁换向阀1701，第二二位三通电磁换向阀1702，第三二位三通电磁换向阀1703，第一溢流阀18，减压阀19，第四过滤器20，第一电液比例方向阀2101，第二电液比例方向阀2102，第三电液比例方向阀2103，第四电液比例方向阀2104，第二溢流阀2201，第三溢流阀23，第四溢流阀2401，第五溢流阀25，换向主阀26，第六溢流阀2701，第七溢流阀2702，第八溢流阀2402，第九溢流阀2202，第一节流阀2801，第二节流阀2802，第六单向阀2901，第七单向阀2902，第五电液比例方向阀30，电比例减压阀31，中央处理器32，操纵器33，主阀总控制器34，主阀控制器35。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

一种具有混合动力的液压系统，如图1所示，包括泵站模块和主阀模块，其中，泵站总控制信号为K_K、控制油口为X、主回油口为T和泄漏油口为T₀。

泵站模块，如图2所示，包括液压油箱辅件1、第一过滤器201、第二过滤器202、第三过滤器203、液压油箱4、第一液压泵5、第二液压泵15、发动机6、第一电机701、第二电机702、第一离合器801、第二离合器802、第三离合器803、第一液压主泵901、第二液压主泵902、液压泵马达10、第一电机控制器1101、第二电机控制器1102、电源12、液压散热器13、第一单向阀1401、第二单向阀1402、第三单向阀1403、第四单向阀1404、第五单向阀1405、二位二通电磁换向阀16和第一二位三通电磁换向阀1701。其中，发动机6为泵站主要动力源。

液压油箱辅件1的第一端和液压油箱4的第一端连接，第一液压泵5的输入端和输出端分别与液压油箱4的第二端和第一单向阀1401的第一端连接，第二液压泵15的输入端和输出端分别与液压油箱4的第三端和第五单向阀1405的第一端连接，发动机6的输出端依次通过与分动箱第一端连接的第一离合器801、与分动箱第二端连接的第二离合器802和与分动箱第三端连接的第三离合器803分别与第一电机701的第一端、第一液压泵5的控制端和与第二液压主泵902串联的第一液压主泵901的第一端连接，第一电机701的第二端和第二液压泵15的控制端连接。

第一液压主泵901和第二液压主泵902的输入端通过第三过滤器203和第二过滤器202分别与液压油箱4的第三端和第四端连接，第一液压主泵901和第二液压主泵902的输出端分别与第二单向阀1402和第三单向阀1403的第一端连接；液压泵马达10的输入端和液压油箱4的第五端连接，液压泵马达10的第一输出端通过第四单向阀1404和二位二通电磁换向阀16的输入端连接，二位二通电磁换向阀16的第一输出端和第一二位三通电磁换向阀1701的输出端连接，二位二通电磁换向阀16的第二输出端依次通过液压散热器13和第一过滤器201与液压油箱辅件1的第二端连接，第二电机702的输出端和液压泵马达10的控制端连接，第一电机控制器1101和第二电机控制器1102的第一端分别与第一电机701和第二电机702的控制端连接，第一电机控制器1101和第二电机控制器1102的第二端分别与电源12的第一端和第二端连接，第二电机控制器1102和电源12的控制端分别与泵站控制器3的第一端和第二端连接。

主阀模块，如图3所示，包括第一溢流阀18、减压阀19、第四过滤器20、第一电液比例方向阀2101、第二电液比例方向阀2102、第三电液比例方向阀2103、第四电液比例方向阀2104、第二溢流阀2201、第三溢流阀23、第四溢流阀2401、第五溢流阀25、换向主阀26、第六溢流阀2701、第七溢流阀2702、第八溢流阀2402、第九溢流阀2202、第一节流阀2801、第二节流阀2802、第六单向阀2901、第七单向阀2902、第五电液比例方向阀30和电比例减压阀31。

其中，第一溢流阀18、第二溢流阀2201、第三溢流阀23、第四溢流阀2401、第五溢流阀25、第八溢流阀2402和第九溢流阀2202分别为第一液压泵高压油口P_e、第一负载敏感回路油口K₁、第二液压泵高压油口P_d、第一液压主泵高压油口P_c、液压泵马达高压油口P_a、第二液压主泵高压油口P_b和第二负载敏感回路油口K₂油路的安全阀，控制各支路的最大工作压力。第一电液比例方向阀2101、第二电液比例方向阀2102、第三电液比例方向阀2103、第四电液比例方向阀2104组成当前阀片换向主阀26动力源的选取模块，决定液压泵马达高压油口P_a、第二液压主泵高压油口P_b、第一液压主泵高压油口P_c、第二液压泵高压油口P_d和第一液压泵高压油口P_e路以何种组合方式接入换向主阀26，共同作用实现动力源智能分配与选取。第二二位三通电磁换向阀1702和第三二位三通电磁换向阀1703组成当前阀片换向主阀26负载敏感控制实现方式选择。第五电液比例方向阀30、电比例减压阀31组成当前阀片换向主阀26先导控制，实现主阀的高精度、高响应性控制。

第一溢流阀18的输入端和第一单向阀1401的第二端连接，第三溢流阀23的输入端和第五单向阀1405的第二端连接，第四溢流阀2401的输入端和第二单向阀1402的第二端连接，第五溢流阀25和液压泵马达10的第二输出端连接，第八溢流阀2402的输入端和第三单向阀1403的第二端连接，第五溢流阀25和液压泵马达10的第二输出端连接，第六溢流阀2701的输入端和第二单向阀1402的第二端连接，第七溢流阀2702的输入端和第三单向阀1403的第二端连接，第五单向阀1405的第二端通过减压阀19和第四过滤器20连接，第一节流阀2801和第六单向阀2901并联后与第六溢流阀2701串联组成第一负载敏感回路，第二节流阀2802和第七单向阀2902并联后与第七溢流阀2702串联组成第二负载敏感回路。第二液压泵15通过减压阀19、第二过滤器20为主阀提供主阀控制油。

第一电液比例方向阀2101的输入端和第一单向阀1401的第三连接，第二电液比例方向阀2102的输入端和液压泵马达10的第二输出端连接，第四电液比例方向阀2104的输入端和第二单向阀1402的第二端连接，第三电液比例方向阀2103的输入端和第三单向阀1403的第二端连接，第五电液比例方向阀30和电比例减压阀31串联后和换向主阀26的第一端连接，第二二位三通电磁换向阀1702和第三二位三通电磁换向阀1703并联后和换向主阀26的第二端连接，第一电液比例方向阀2101、第二电液比例方向阀2102、第三电液比例方向阀2103和第四电液比例方向阀2104的输出端并联后和换向主阀26的第三端连接，主阀模块内各电磁阀信号控制端与压力端均与主阀控制器35连接。

控制模块，如图1所示，包括泵站控制器3、中央处理器32、操纵器33、主阀总控制器34、主阀控制器35。

进一步地，操纵器33为输入指令，中央处理器32为指令转换及控制；泵站控制器3负责发动机6、第一液压主泵901、第二液压主泵902、液压泵马达10和离合器状态检测及运行控制；其中主阀控制器对电比例减压阀31进出口和主阀输出口进行压力检测，同时控制第五电液比例方向阀30、电比例减压阀31、第一电液比例方向阀2101。其中第一电液比例方向阀2101、第二电液比例方向阀2102、第三电液比例方向阀2103和第四电液比例方向阀2104的接入个数决定该片主阀泵的合流个数，第二二位三通电磁换向阀1702和第三二位三通电磁换向阀1703的开启决定主泵的负载敏感控制，通过第五电液比例方向阀30与电比例减压阀31实现主阀的流量智能分配。

具体而言，电源12由内置电源和外置电源组成，可实现回收能量储存再利用及外部直接供能；液压泵马达10、二位二通电磁换向阀16和液压散热器13组成泵站强制散热回路；第一二位三通电磁换向阀1701和液压泵马达10组成液压系统能量回收回路；分动箱、第二离合器802和第一电机701组成发动机功率回收回路。

以下结合实施例对本发明一种具有混合动力的液压系统及其控制方法做进一步描述：

在本发明的一个优选实施例中，如图4所示，具有混合动力的液压系统的控制方法的具体实施过程如下：

S1、实时采集泵站模块和主阀模块的状态信号。

通过泵站控制器对泵站模块信号进行实时采集：

动力源识别：判断电源是否为外接电源，比如外接电源识别信号为K_w或者内置电源识别信号为K_n、内置电源余量，比如余量充足信号为K_y1或者余量不足足信号为K_y2，当前状态或者发动机，比如发动机未启动信号K_m0或者发动机未启动信号K_m1或者发动机未启动信号K_m2当前状态。动力源控制信号识别：发动机转速信号K_R0；联轴器啮合状态检测K_80j，比如啮合信号为1或者断开信号为0，式中，j为离合器序号；主泵转速信号K_R1；主泵变量信号K_bi，i＝1；2；3分别为第一液压主泵901、第二液压主泵902和液压泵马达10；电机控制器信号K_Dl，l为电机序号。

通过主阀总控制器对主阀模块信号实时采集：

主阀总控制器采集有各个主阀控制输出信号K_zfm，m为主阀序号，以及第一负载敏感回路与第二负载敏感回路压力信号分别为K_F1和K_F2。主阀控制信号包括状态检测信号、压力匹配信号以及流量分配信号，其中，状态检测信号由换向主阀26输出端反馈分别为K_An与K_Bn，n为主阀序号；其中压力匹配信号由第五电液比例方向阀30和电比例减压阀31提供，信号分别为K_PLi和K_PKa，a为主阀序号；其中，流量分配信号由第一电液比例方向阀2101、第二电液比例方向阀2102、第三电液比例方向阀2103和第四电液比例方向阀2104提供，分别为K_Lbc，b为主阀序号，c＝1；2；3；4分别为第一电液比例方向阀2101、第二电液比例方向阀2102、第三电液比例方向阀2103和第四电液比例方向阀2104。

S2、实时采集负载信号：通过控制模块采集各片主阀外接负载状态，主阀总控制器采集各个主阀的运行状况，通过采集对负载进行分级，其中负载以低负载P_Y0、中负载P_Y1和高负载P_Y2进行压力划分；速度以低速P_Y0、中速P_Y0和高速P_Y0进行流量划分；负载个数以数量X_i进行区分。

S3、对S1和S2采集液压系统的信号进行处理，通过中央处理器内预设算法进行计算及输出结果，其中计算内容包括如何进行压力智能匹配、流量智能分配、动力源智能切换和能量回收智能加载，输出结果包括对各个主泵、主阀的电控制信号，进而实现整个液压系统的高效运行。

S31、动力分配与发动机动能回收选取：若电源信号为外接电源K_w或内置电源余量充足信号K_y1时，则泵站控制器3给出联轴器K₈₀₂＝0，此时联轴器断开，以及电机控制器信号K_D1，通过第二电机控制器1102实现第一电机701驱动第二液压泵15对液压主阀提供额定压力为5MPa的控制油；若电源信号为内置电源余量不充足信号K_y2时，则启动发动机能量回收模式，泵站控制器3给出联轴器K₈₀₂＝1此时联轴器啮合，第二离合器802、第一电机701与第二液压泵15串联，第二液压泵15由发动机6驱动，此时液压泵马达10动力源停止输出，第一电机701为发电及工况。泵站控制器3给出发动机转速信号K_R0，使得发动机6工作在最佳功率范围，通过第一电机701回收发动机功率储存与内置电源中。

S32、根据液压系统中负载的数量i，其中反馈信号N＝i，i为负载数量，主阀总控制器对油源分配。

S321、若负载数量N＝1，即为单负载工况时，则根据负载识别信号、电源信号和主阀内的流量分别选择对应的动力源模式、能量回收模式和智能分配模式。

S3211、若负载识别信号为低负载P_Y0，则将液压泵马达10作为第一级动力源，中央控制器32采集并计算负载及泵站状态，通过泵站控制器3通过第二电机控制器1102给出电机控制器信号K_D2，调控第二电机702转速以及液压泵马达10变量机构，实现液压泵马达10的排量Q1控制；将第一液压泵5作为第二级动力源，通过泵站控制器3给出发动机6转速信号K_R0以及联轴器控制信号K₈₀₁＝1，此时为啮合信号，发动机6并联第一离合器801，第一离合器801安装有第一液压泵5，第一液压泵5排量，其中排量Q2由发动机6转速信号K_R0调控；将第一液压主泵901和第二液压主泵902作为第三级动力源，通过泵站控制器3给出发动机6转速信号K_R0、联轴器控制信号K₈₀₃＝1，此时为啮合信号，以及主泵变量信号K_bi，进而实现第一液压主泵901排量Q3和第二液压主泵902排量Q4的控制。负载信号由换向主阀26反馈分别为K_An与K_Bn，通过主阀信号K_zfm与主阀总控制器进行传输，通过中央控制器32及多个压力传感器检测并对液压系统所需的总流量进行计算，通过控制流量Q1、Q2、Q3及Q4组合方式进而实现最优控制分配。

S3212、若负载识别信号为中负载P_Y1，则将第一液压泵5作为第一级动力源，通过泵站控制器3给出发动机6转速信号K_R0以及联轴器控制信号K₈₀₁＝1此时为啮合信号，发动机6并联第一离合器801，第一离合器801安装有第一液压泵5，第一液压泵5排量，其中排量Q2由发动机6转速信号K_R0调控；将第一液压主泵901和第二液压主泵902作为第二级动力源，通过泵站控制器3给出发动机6转速信号K_R0、联轴器控制信号K₈₀₃＝1，此时为啮合信号，以及主泵变量信号K_bi，进而实现主泵901排量Q3及主泵902排量Q4的控制；负载信号由换向主阀26反馈分别为K_An与K_Bn，通过主阀信号K_zfm与主阀总控制器进行传输，通过中央控制器32及多个压力传感器检测并对液压系统所需的总流量进行计算，通过控制流量Q2、Q3及Q4组合方式进而实现最优控制分配。

S3213、若负载识别信号为高负载P_Y2，则将第一液压主泵901和第二液压主泵902作为第一级动力源，通过泵站控制器3给出发动机6转速信号K_R0、联轴器控制信号K₈₀₃＝1，此时为啮合信号，以及主泵变量信号K_bi，进而实现主泵901排量Q3及主泵902排量Q4的控制。负载信号由换向主阀26反馈分别为K_An与K_Bn，通过主阀信号K_zfm与主阀总控制器进行传输，通过中央控制器32及多个压力传感器检测并对液压系统所需的总流量进行计算，通过控制流量Q3及Q4组合方式进而实现最优控制分配。

S322、若负载数量N>1且N≤4(动力源数量)，即为多负载独立执行工况时，则启动单独供油复合动作工况，将液压泵马达10作为第一级动力源，其流量输出为Q1，将第一液压泵5作为第二级动力源，其流量输出为Q2，将第一液压主泵901和第二液压主泵902作为第三级动力源，其流量输出分别为Q3和Q4；负载信号由多个换向主阀26反馈分别为K_An与K_Bn，通过主阀信号K_zfm与主阀总控制器进行传输，通过中央控制器32及多个压力传感器检测并对液压系统所需的总流量进行计算，通过流量分配信号由第一电液比例方向阀2101、第二电液比例方向阀2102、第三电液比例方向阀2103和第四电液比例方向阀2104提供，分别为K_Lbc选择动力输入，实现各负载的单独供油复合动作。

S323、若负载数量N≥4(动力源数量)，即为多负载协同执行工况时，则同步供油复合动作工况，此时允许同时存在两组复合动作同步供油回路，即第一液压主泵901和第二液压主泵902分别搭配两条负载敏感控制回路实现独立的两套复合动作，由于负载敏感控制回路的复合动作相同，以第一负载敏感控制回路进行复合动作分析。①动力源选择：负载信号由多个换向主阀26反馈分别为K_An与K_Bn，通过主阀信号K_zfm与主阀总控制器进行传输，通过中央控制器32选择复合负载分别为N₁和N₂，即第一执行机构与第二执行机构分别以控制第Ⅱ片与第Ⅲ片阀为例，匹配功率分别为P_N1和P_N2，选择动力源为第一液压主泵901为供能主泵，此处仅以该主泵为例进行述说，主泵的选择以负载与功率匹配为主，通过泵站控制器3给出发动机6转速信号K_R0、联轴器控制信号K₈₀₃＝1，此时为啮合信号，以及主泵变量信号K_b1，进而实现第一液压主泵901排量Q3的控制；②先导油液压力控制：中央控制器32通过主阀控制器给出电液比例方向阀控制信号K_L14与K_L24，进而控制两片主阀的第四电液比例方向阀2104均接入动力源，中央控制器32通过主阀控制器给出压力匹配信号K_PL1、K_PL2与K_PK1、K_PK2分别是第五电液比例方向阀30和电比例减压阀31信号，该压力匹配信号控制主阀26的先导控制信号；③负载敏感控制：第三二位三通电磁换向阀1703选择接入第一负载敏感控制回路，第一负载敏感控制回路通过传感器反馈压力信号K_F1，通过主阀信号K_zfm与主阀总控制器进行传输，进而中央控制器32通过泵站控制器3给出发动机6转速信号K_R0、主泵变量信号K_b1(，进而实现第一液压主泵901排量Q3与负载的功率匹配；④复合精度实现：复合动作不可避免的存在流量分配不均匀现象，本实施例中采用最大反馈压力为系统压力由第六溢流阀2701控制，通过电比例减压阀31对换向主阀26控制油源进行二次调节，通过电比例减压阀31对换向主阀26控制油源进行二次调节，通过各自换向主阀26开口大小实现流量主动调整进而避免出现负载速度突变现象。

S33、存在负载泵工况时：针对工程机械，例如起重机、高空作业车和挖掘机等存在负载泵工况现象，即可通过能量回收进而提高工作效率。液压泵马达10满足未启用状态后，第一二位三通电磁换向阀1701的电磁铁Y01得电，主阀回油接入液压泵马达10进而驱动第二电机702进行能量回收，回收电能通过电机控制器存储在电源12内；当反馈有负载泵工况及液压泵马达启用时，不进行能量回收。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种具有混合动力的液压系统，其包括泵站模块和主阀模块，其特征在于，

所述泵站模块，其包括液压油箱辅件、过滤器、液压油箱、液压泵、发动机、电机、离合器、液压主泵、液压泵马达、电机控制器、电源、液压散热器、单向阀、二位二通电磁换向阀和二位三通电磁换向阀，所述发动机的输出端依次通过与分动箱的第一端连接的第一离合器、与分动箱的第二端连接的第二离合器和与分动箱的第三端连接的第三离合器分别与第一液压泵的控制端、第一电机的第一端和与第二液压主泵串联的第一液压主泵的第一端连接，所述第一电机的第二端和第二液压泵的控制端连接，所述第一液压主泵和所述第二液压主泵的输出端分别与第一单向阀和第五单向阀的第一端连接；所述液压泵马达的第一输出端通过第四单向阀和所述二位二通电磁换向阀的输入端连接，所述二位二通电磁换向阀的第一输出端和第一二位三通电磁换向阀的输出端连接，第二电机的输出端和所述液压泵马达的控制端连接，所述第一电机控制器和所述第二电机控制器的第一端分别与所述第一电机和所述第二电机的控制端连接，所述第一电机控制器和所述第二电机控制器的第二端分别与所述电源的第一端和第二端连接；

所述主阀模块，其包括溢流阀、减压阀、第四过滤器、电液比例方向阀、换向主阀、节流阀、单向阀和电比例减压阀，所述第五单向阀的第二端通过减压阀和第四过滤器连接，第二电液比例方向阀的输入端和所述液压泵马达的第二输出端连接，第五电液比例方向阀和电比例减压阀串联后和所述换向主阀的第一端连接，第二二位三通电磁换向阀和第三二位三通电磁换向阀并联后和所述换向主阀的第二端连接，第一电液比例方向阀、所述第二电液比例方向阀、第三电液比例方向阀和第四电液比例方向阀的输出端并联后和所述换向主阀的第三端连接，所述主阀模块内各电磁阀信号控制端与压力端均与主阀控制器连接。

2.根据权利要求1所述的具有混合动力的液压系统，其特征在于，所述电源，其包括内置电源和外置电源；所述液压泵马达、所述二位二通电磁换向阀、所述液压散热器和第一过滤器组成泵站强制散热回路；所述第一二位三通电磁换向阀和所述液压泵马达组成液压系统能量回收回路；所述分动箱、所述第二离合器和所述第一电机组成发动机功率回收回路。

3.根据权利要求1所述的具有混合动力的液压系统，其特征在于，还包括控制模块，其包括泵站控制器、中央处理器、操纵器、主阀总控制器和主阀控制器。

4.根据权利要求1所述的具有混合动力的液压系统，其特征在于，在所述泵站模块中，所述液压油箱辅件的第一端和所述液压油箱的第一端连接，第一液压泵的输入端和输出端分别与所述液压油箱的第二端和第一单向阀的第一端连接，第二液压泵的输入端和输出端分别与所述液压油箱的第三端和第五单向阀的第一端连接，所述第一液压主泵和所述第二液压主泵的输入端通过第三过滤器和第二过滤器分别与所述液压油箱的第三端和第四端连接，所述液压泵马达的输入端和所述液压油箱的第五端连接，所述二位二通电磁换向阀的第二输出端依次通过液压散热器和第一过滤器与所述液压油箱辅件的第二端连接，所述第二电机控制器和所述电源的控制端分别与泵站控制器的第一端和第二端连接。

5.根据权利要求1所述的具有混合动力的液压系统，其特征在于，在所述主阀模块中，第一溢流阀的输入端和所述第一单向阀的第二端连接，第三溢流阀的输入端和所述第五单向阀的第二端连接，第四溢流阀的输入端和第二单向阀的第二端连接，第五溢流阀和所述液压泵马达的第二输出端连接，第八溢流阀的输入端和第三单向阀的第二端连接，第六溢流阀的输入端和所述第二单向阀的第二端连接，第七溢流阀的输入端和所所述第三单向阀的第二端连接，第一电液比例方向阀的输入端和所述第一单向阀的第三连接，第四电液比例方向阀的输入端和所述第二单向阀的第二端连接，第三电液比例方向阀的输入端和所述第三单向阀的第二端连接。

6.根据权利要求1或5所述的具有混合动力的液压系统，其特征在于，在所述主阀模块中，第一节流阀和第六单向阀并联后与第六溢流阀串联组成第一负载敏感回路，第二溢流阀的输入端和所述第一负载敏感回路相连；第二节流阀和第七单向阀并联后与第七溢流阀串联组成第二负载敏感回路，第九溢流阀的输入端和所述第二负载敏感回路相连。

7.一种根据权利要求1-6之一所述的具有混合动力的液压系统的控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1、实时采集泵站模块和主阀模块的状态信号；

S2、实时采集负载信号：通过各片主阀外接负载状态，将负载分为低负载、中负载和高负载三种状态，将各片主阀所需流量分为低速、中速和高速三种速度；

S3、对S1采集到的状态信号和S2采集到的负载信号进行处理，对泵站模块和主阀模块进行控制：

S31、动力分配与发动机动能回收：若电源信号为外接电源或内置电源余量充足信号时，则泵站控制器通过第二电机控制器对第二电机进行驱动，使第二液压泵对液压主阀提供控制油；若电源信号为内置电源余量不充足信号时，则泵站控制器通过第二离合器对发动机进行驱动，第二离合器串联有第一电机和第二液压泵，对液压主阀提供控制油源的同时实现发动机的能量回收；

S32、根据液压系统中负载的数量i，其中反馈信号N=i，i为负载数量，主阀总控制器对油源分配；

S321、若负载数量N=1，即为单负载工况时，则根据负载识别信号、电源信号和主阀内的流量分别选择对应的动力源模式、能量回收模式和智能分配模式；

S3211、若负载识别信号为低负载，则将液压泵马达作为第一级动力源，将第一液压泵作为第二级动力源，将第一液压主泵和第二液压主泵作为第三级动力源；

S3212、若负载识别信号为中负载，则将第一液压泵作为第一级动力源，将第一液压主泵和第二液压主泵作为第二级动力源；

S3213、若负载识别信号为高负载，则将第一液压主泵和第二液压主泵作为第一级动力源；

S322、若负载数量N>1且N≤4，即为多负载独立执行工况时，则将液压泵马达作为第一级动力源，将第一液压泵作为第二级动力源，将第一液压主泵和第二液压主泵作为第三级动力源，并通过中央控制器对电液比例方向阀发送流量分配信号，实现各负载的单独供油复合动作；

S323、若负载数量N≥4，即为多负载协同执行工况时，则根据负载的分类进行动力源功率的选择以及负载功率的匹配，通过将电液比例方向阀接入动力源，选定第一液压主泵或第二液压主泵为复合供油油源，控制主阀的先导控制信号，并保证复合精度；

S33、是否启用液压系统能量回收模式：当反馈有负载泵工况及液压泵马达未启用时，主阀回油腔通过第一二位三通电磁换向阀实现与液压泵马达的输出端相连，通过液压泵马达驱动第二电机进行能量回收；当反馈有负载泵工况及液压泵马达启用时，不进行能量回收。