CN118188611A - 用于减小液压系统中的压力峰值的方法和液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于减小液压系统中的压力峰值的方法，液压系统具有液压机(4)、电机(2)和至少一个液压的消耗器(6)，所述电机用能调整的转速驱动液压机，由液压机根据要求向所述至少一个液压的消耗器供应压力介质；其中，当识别到要求的改变时，确定转速变化的至少一个参数(220、340)；其中，按照转速变化的至少一个参数来调整所述转速(230、340)。

Description

用于减小液压系统中的压力峰值的方法和液压系统

技术领域

本发明涉及一种用于减小液压系统中的压力峰值的方法、一种计算单元、一种用于执行该方法的计算机程序以及一种液压系统。

背景技术

在移动的作业机械中，机器元件可以液压地通过液压缸(例如挖掘机的悬臂)和液压马达(例如挖掘机的回转机构)运动。液压机(液压泵)典型地用能调节的或用恒定不变的排量将压力介质体积流量泵送给例如模块化构建的阀块，阀块按照操作者的预定经由入口测量孔板调整相应的流量并且将其转运给相应的液压的消耗器(液压缸、液压马达)。

发明内容

按照本发明，建议了带有独立权利要求的特征的一种用于减小液压系统中的压力峰值的方法、一种计算单元和一种用于执行该方法的计算机程序以及一种液压系统。有利的设计方案是从属权利要求的以及接下来的说明书的主题。

本发明涉及一种液压系统，其具有：通过具有能调整的(例如能控制的或能调节的)转速的电机加以驱动的液压机(液压泵)和至少一个液压的消耗器，液压的消耗器由液压机根据要求被供应压力介质。本发明使用措施，在识别到或确定了要求的改变时，根据识别到的要求的改变执行液压机或电机的转速的转速改变。转速的调整导致了，在要求改变时，可以较为快速地、例如比通过仅减小液压机的枢转角更为快速地减少由液压机输送的体积流量，从而不出现或者至少不那么频繁地出现和/或以较小的高度出现压力峰值，该压力峰值导致压力介质经由泄压阀(减压阀)导出给料箱并且由此导致损耗功率。

所述要求尤其可以是体积流量要求，例如作为由消耗器要求的体积流量的总和，和/或可以是压力要求，例如消耗器运动所需的特定的压力。所述要求可以例如由对阀的调整产生，所述阀包含了测量孔板，该测量孔板的横截面可以根据驱控发生改变，因而可以控制到消耗器的压力介质的流动。更为普遍而言，所述要求(和相应地所述要求的改变)既由用来驱控液压系统的导引参量(例如根据操作意愿的控制信号，其由操作装置检测)，也由干扰参量、特别是液压系统中液压消耗器的负载产生。倘使所述要求可以被视作导引参量，那么可以识别到例如在相应的控制信号中的改变。在干扰参量中，可以例如用传感器检测或测量相应的值并且借助检测到的值的变化识别所述改变。当液压消耗器被卸压时，例如当由其内使用了液压系统的作业机械所承受的负载下降时，在负载传感(LS)系统中，在泵压力和LS压力之间的压力差例如发生改变。

要求的改变可以例如通过至少一个(要求改变)参数详细说明，该参数可以包含要求的变化的大小(或量)和/或梯度(或变化率)。大小可以例如作为百分比值或绝对值(例如在列表或栏中说明)给出，即要求改变了这个百分比值或绝对值，或者作为值给出，即要求被改变到该值。梯度可以说明，要求以哪个梯度发生改变(例如以l/s²说明)。

要求的改变可以尤其是要求的降低。要求的改变原则上也可以是要求的方式或者所要求的参量的改变。这就是说，要求的改变例如在于，要求从体积流量要求变为压力要求或者要求从压力要求变为体积流量要求。

本申请尤其涉及到在干扰参量和导引参量中的改变或者普遍而言涉及到液压运行点中的要求改变(压力和体积流量)，还有没有被电子的操纵杆(或操作装置)检测到的并且例如仅在LS信号中(液压地或电子地)重新找到的改变。

接下来例如说明可能的应用情形，其中，在应用情形中说明的不利的行为(打开泄压阀和/或限压阀)可以通过在本申请中所建议的方法加以防止或减少。

第一个示例性的应用情形在于，操纵杆先是被大幅操纵(例如操作者的高体积流量要求)并且然后被快速带到中立位置中。因此控制到一个或多个液压的消耗器的流入的阀快速地关闭。结果是泵压力上升并且LS压力降低(这就是说快速下降)。在此，泄压阀打开(参看图1：泄压阀16)，因为泵压力要比LS压力高得多。

第二个示例性的应用情形在于，负载消失，这就是说，所述一个或多个消耗器快速减负(例如当轮式装载机的铲斗被倾翻时)。结果是LS压力中断，因而在泵压力和LS压力之间的压力差上升并且泄压阀打开。

第三个示例性的应用情形在于，液压缸(作为液压消耗器)利用拉紧的操纵杆移动到(液压缸的)的止挡处。结果是(在止挡处)泵压力和LS压力快速上升。在液压泵的输出侧设置的限压阀(参看图1：限压阀30)在过高的泵压力下打开，压力差同样可能由于泄压阀而变得过大。

第四个示例性的应用情形在于，在用液压的操纵杆控制的系统中，在液压的消耗器处的体积流量上升无法通过液压的操纵杆检测到。液压泵在LS压力(体积流量上升的结果)降低之后先作出反应。在这个应用情形中，根据所建议的方法，转速变化在于转速的提高(并且必要时液压泵的枢转角的提高)。在前三个应用情形中发生了转速减小。

转速变化(转速减小或转速提高)尤其通过至少一个(转速变化)参数详细说明。所述至少一个参数可以包含转速变化的大小和/或梯度。大小(或量)可以例如作为百分比值或绝对值给出，即转速应当减小或调整了这个百分比值或绝对值，或者作为转速值给出，即转速应当被调整或改变(例如减小)到该值。梯度(或变化率)可以说明，转速应当以哪个梯度发生改变(例如以rpm/s说明)。

液压机(或液压泵)可以涉及到有恒定不变的排量的液压机或者有(例如根据枢转角)能调节的排量的液压机。

按本发明的计算单元、例如移动式作业机械的液压系统的控制器尤其在编程技术上被设置用于执行按本发明的方法。

以用于执行所有方法步骤的带有程序代码的计算机程序或计算机程序产品的形式来运行按本发明的方法是有利的，因为这引起的成本特别低，特别是当有待实行的控制器还被用于另外的任务并且因此本来就存在时。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是磁性的、光学的或电气的存储器，如硬盘、闪存、EEPROM、DVD等。也能通过计算机网络(因特网、局域网等)下载程序。

本发明的进一步的优点和设计方案由说明书和附图得出。

不言而喻的是，前面提到的和接下来还要阐释的特征不仅能以分别所说明的组合使用，而且也能以其它组合或者单独地使用，而不会脱离本发明的范畴。

本发明借助实施例在附图中示意性示出并且在下文中参考附图详细地说明。

附图说明

图1示出了本发明所能够基于的一种示例性的液压系统。

图2示出了按照用于减小液压系统中的压力峰值的方法的一种设计方案的流程图，由具有恒定不变的排量的液压机(液压泵)向液压系统供应压力介质。

图3示出了按照用于减小液压系统中的压力峰值的方法的一种设计方案的流程图，由具有可变的排量的液压机(液压泵)向液压系统供应压力介质。

具体实施方式

图1示出了一种示例性的液压系统，其尤其可以使用在移动的作业机械中、例如挖掘机、轮式装载机或类似物中。通过被电机2驱动的作为液压机的液压泵4向液压系统供应压力介质(液压液、典型地为液压油)。液压泵4例如具有可变的或能调整的排量(吞吐体积或枢转角；这就是说每一转通过液压泵输送的压力介质体积)。同样可以使用具有恒定不变的排量的液压泵。

通过带有接在后方的压力天平10的相应的入口测量孔板8(例如设计成3/3换向阀)完成压力介质到所述系统的液压的消耗器6的流动。液压的消耗器例如是两个液压缸，用它们例如使挖掘机的悬臂元件运动。液压马达同样可以是液压的消耗器。

入口测量孔板8中的每一个入口测量孔板或者它们的横截面能以可以控制的方式加以调节或调整，因而可以控制或调整到消耗器的压力介质的流动。可以根据作业机械的操作和/或控制装置的相应的驱控信号来驱控入口测量孔板8或调整它们的横截面(例如可以设置操纵杆，用所述操纵杆来检测操作意愿)，所述液压系统使用在该作业机械中。这种驱控或调整可以例如液压地、经预控地液压地、电动地、电磁地和/或以类似的方式进行。入口测量孔板8可以例如包含在被相应地操纵的相应的换向阀中。

驱控或调整对应对压力介质的消耗器的要求(或压力介质要求)。所述要求可以例如作为体积流量要求存在，其对应到消耗器的所需的体积流量的总和，和/或作为压力要求存在，其对应使消耗器运动所需的压力。

例如当操作者想要使消耗器停止运动时，入口测量孔板8的缩小对应要求的降低或者更普遍而言要求的改变。在要求快速降低时，可以例如由于液压泵的相比对入口测量孔板的调节较小的动力而出现这样的情形，即，液压泵4的排量没有足够快地减小，因而出现了压力通道12中的压力上升，入口测量孔板经由该压力通道与液压泵连接。同时，负载传感通道或LS通道14(负载检测通道)中的压力下降，消耗器的负载侧的压力通过该负载传感通道或LS通道加以检测。总体而言，结果是，在压力通道12和LS通道之间的压力差上升，使得泄压阀16或卸载阀(减压阀)从关闭状态切换到打开状态，以便将压力介质从压力通道12导出给料箱。最大允许的压力差通过泄压阀的预应力(如通过弹簧)进行调整。在压力介质经由泄压阀16导出时，液压的能量被转化成了热量，因而出现了损耗功率。当取代能调节的液压泵4使用有恒定不变的排量的液压泵时，也可能类似地出现了通过泄压阀16的相应的卸压和与之关联的损耗功率。普遍而言，当出现了液压的消耗器的(压力介质)要求降低时，与到消耗器的压力介质输送的特殊的设计方案无关地可能在液压的系统中出现不期望的压力峰值。

在说明书中，主要描述了这样的情形，即，存在要求的降低。在本申请中建议的做法也可以更为普遍地使用在要求的其它改变中，此时例如可能出现前述问题，即液压泵的动力不够。例如当要求从体积流量要求变为压力要求时或者当要求从压力要求变为体积流量要求时。

LS通道14还例如经由限压阀18和节流部位20与料箱连接，限压阀限制了在泵压力和LS压力之间的压力差。针对其它的限压机构(通过泄压阀16的限压，按本发明的做法)不够用的状况，可以在泵输出端处设置另一个限压阀30，其限制了在液压系统中的泵压力或压力。

可以设置电子的控制机构22(计算单元)，其设置用于，控制电机2。此外，当使用能调节的液压泵时，电子的控制机构22还可以设置用于，控制这个液压泵，这就是说，驱控液压泵，调节排量或枢转角。控制机构22此外还可以设置用于，接收或自行确定(对液压泵的)要求。为了确定要求，控制机构22例如可以设置用于，检测或接收表明了对入口孔板的调整的信号或针对入口孔板的控制或操作信号，并且对其进行评估。也可以(例如由压力传感器)检测传感器测量值。在控制机构22设置用于检测或接收用于入口孔板的控制或操作信号的情形下，控制机构还可以设置用于，基于此确定针对入口孔板的驱控信号或调节信号并且因此驱控入口孔板。

图2示出了按照用于减小液压系统中的压力峰值的方法的一种设计方案的流程图，由具有恒定不变的排量的液压泵向液压系统供应压力介质。

在步骤210中，识别到或确定了要求的改变，例如体积流量要求的降低或压力要求的降低。要求的改变可以通过所述要求降低的大小或量和/或梯度详细说明。在识别到要求的改变时，可以额外检查，要求的改变是否满足至少一个条件，特别是要求的改变的大小或量是否具有预先确定的最小数值，例如作为百分比值(如至少10％或至少20％)或作为绝对值进行说明，和/或要求的改变的梯度是否具有预先确定的最小数值，例如作为百分比的变化率或绝对的变化率进行说明。当设置对至少一个条件的检查时，仅当满足所述至少一个条件时，才识别或确定了要求的改变。

在步骤220中，基于识别到的要求的改变，这就是说，特别是基于要求的改变的大小或量和/或梯度(变化率)，确定转速变化(例如转速降低)，这就是说，确定了液压泵或电机的转速的转速变化的至少一个参数。转速变化的所述至少一个参数尤其包含了转速改变或调整了的或者转速用来改变或调整的量(大小)和/或梯度(变化率)。

在可以视作步骤220的一部分的可选的步骤225中，检查和评估(附加地所述要求的已识别的改变的)至少一个第一标准，以便基于此确定转速变化的至少一个参数。例如可以考虑到电机的动力极限作为第一标准并且在这个极限内确定了转速变化的梯度。此外还可以考虑到预期的噪音生成，例如因而避免了激发构件振荡，构件振荡会导致噪音并且构件振荡例如在特定的转速下或转速梯度下出现。也可以考虑到典型地取决于转速的电机的效率，以便达到尽可能有效的运行(其中，在此额外应当考虑到在转速变化较小时在泄压阀处的可能较高的损耗功率)。

在步骤230中，根据在步骤220中确定的转速变化或转速变化的确定的至少一个转速来改变或调整转速。为此，根据转速变化，这就是说根据所述参数来驱控或调节电机，和/或为电机的调节预定一个相应的额定转速或多个相应的额定转速(例如当应当达到特定的梯度时)。

通过这种做法可以避免或至少减小上文中结合图1阐释的压力峰值的不期望的出现，所述压力峰值可能导致压力介质经由泄压阀导出。

图3示出了按照用于减小液压系统中的压力峰值的方法的一种设计方案的流程图，由具有可变的排量的液压泵向该液压系统供应压力介质。

在步骤310中，识别到或确定了要求的改变，例如体积流量要求的降低或压力要求的降低。这个步骤对应图2中的步骤210，可以参考对其的说明。

在步骤320中，确定了在电机和液压泵之间的分配。这就是说，基于要求的改变确定了针对电机的第一份额和针对液压泵的第二份额。第一和第二份额可以例如借助相应的百分比值或比例确定(例如可以将x％分配给电机的要求的降低或第一份额并且将100％-x％分配给液压泵的要求的改变或第二份额)。要求的改变的量和必要时要求的改变的梯度可以独立于彼此地分配，第一和第二份额可以分别说明了两个值，一个针对量，并且另一个针对梯度。

第一和第二份额可以被固定地预定。备选在可以视作步骤320的一部分的可选的步骤325中，可以考虑到至少一个第二标准，以便确认划分成了第一份额(针对电机)和第二份额(针对液压泵)。可能的第二标准例如是预期的噪音生成、逆变器、电机和液压泵的总效率、或液压系统的总效率或电机和液压泵的动力极限。

在步骤330中，基于第一份额确定了液压泵或电机的转速的转速变化或针对转速变化的至少一个参数。这个步骤对应图2中的步骤220，可以参考对该步骤的说明。与步骤220不同的是，转速变化在此仅基于第一份额，这就是说要求的降低的指派给电机的那个份额。

在可以被视作步骤330的一部分的可选的步骤335中，检查和评估至少一个第一标准，以便基于此确定针对转速变化的至少一个参数。这个步骤对应图2中的步骤225，可以参考对该步骤的说明。

在步骤340中，根据在步骤330中确定的转速变化或转速变化的确定的至少一个参数来改变或调整转速。为此，相应地驱控或调节电机，或者为对电机的调节预定相应的额定转速。

在步骤350中，基于第二份额确定了液压泵的排量的排量变化(特别是排量减小)或针对排量变化的至少一个参数。因此确定了排量应当变化(特别是减小)的量，以便对应第二份额。可选可以确定一个梯度，应当以该梯度进行排量的改变(特别是减小)。

在步骤360中，根据在步骤350中确定的排量变化或排量变化的确定的至少一个参数来改变或特别是减小排量。为此驱控液压泵来相应地改变、特别是减小排量或枢转角。

在图2和3中图示说明的方法可以例如由计算单元，像例如图1中的电子的控制机构22实现(特别是通过实施相应的计算机程序)。

Claims (14)

1.用于减小液压系统中的压力峰值的方法，所述液压系统具有液压机(4)、电机(2)和至少一个液压的消耗器(6)，所述电机用能调整的转速驱动所述液压机，由所述液压机根据要求向所述至少一个液压的消耗器供应压力介质；

其中，所述至少一个液压的消耗器是液压缸或液压马达；

其中，当识别到或确定了所述要求的改变时，确定转速变化的至少一个参数(220、340)；

其中，根据所述转速变化的至少一个参数来调整所述转速(230、340)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述要求的改变是所述要求的降低。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述转速变化的至少一个参数包含所述转速变化的大小和/或梯度。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，基于至少一个第一标准确定所述转速变化的大小和/或梯度(225、335)；其中，从所述电机的效率、预期的动态的噪音生成、所述电机(2)的动力极限中选出所述至少一个第一标准。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述液压机(4)具有可变的排量；其中，当识别到所述要求的改变时，附加地对所述排量(360)进行调整、特别是减小。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，确定在所述转速变化和所述排量调整、特别是排量减小之间的分配(320)；并且其中，根据在所述分配中确定的相应的份额来执行所述转速变化和所述排量调整、特别是排量减小。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，基于至少一个第二标准确定在所述转速变化和所述排量调整、特别是排量减小之间的分配(325)；其中，从所述电机的和/或所述液压机(4)的动力极限、预期的动态的噪音生成、总效率中选出所述至少一个第二标准。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当识别到所述要求的改变时，确定用于调节所述电机的根据所述转速变化加以调整的额定转速并且预定所述调节，和/或根据所述转速变化控制所述电机。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述要求是体积流量要求和/或压力要求。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述要求的所述改变是体积流量要求的和/或压力要求的改变。

11.计算单元，包括处理器，所述计算单元这样配置，使得它实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。

12.液压系统，具有液压机(4)、用能调整的转速驱动所述液压机的电机(2)、由所述液压机根据要求供应压力介质的至少一个液压的消耗器(6)和根据权利要求11所述的计算单元(22)。

13.计算机程序，包括指令，指令在通过计算机实施程序时促使所述计算机实施根据权利要求1至10所述的方法。

14.能计算机读取的数据载体，其上储存有根据权利要求13所述的计算机程序。