[發(fā)明專利]背壓與動(dòng)力匹配液壓混合動(dòng)力調(diào)控雙執(zhí)行器系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710830468.7
• 申請(qǐng)日: 2017-09-15
• 公開（公告）號(hào): CN107503997B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 權(quán)龍;李運(yùn)帷;權(quán)仲翊;葛磊;王波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F15B11/17
• 分類號(hào): F15B11/17;F15B13/02;F15B21/08;F15B1/02
• 代理公司: 太原倍智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 14111
• 代理人: 戎文華

一種背壓與動(dòng)力匹配液壓混合動(dòng)力調(diào)控雙執(zhí)行器系統(tǒng)，通過增設(shè)動(dòng)力調(diào)控單元、背壓調(diào)控單元、控制器、轉(zhuǎn)換控制閥、液控單向閥及壓力傳感器，并控制最高負(fù)載執(zhí)行器以外各執(zhí)行器的回油腔壓力，使各個(gè)執(zhí)行器進(jìn)油腔的壓力及控制閥口的壓差相同，實(shí)現(xiàn)了液壓泵壓力流量與各液壓執(zhí)行器相匹配，同時(shí)將液壓混合動(dòng)力功能擴(kuò)展到動(dòng)勢(shì)能回收利用，進(jìn)一步消除了載荷差異所造成的多執(zhí)行器系統(tǒng)的節(jié)流損失，極大地提升了節(jié)能效果，縮短了投資回收周期，有利于推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種液壓控制技術(shù)中多執(zhí)行器的控制系統(tǒng)，特別是一種用于工程裝備的動(dòng)力匹配與降低多執(zhí)行器系統(tǒng)壓差損失的電液控制技術(shù)。

背景技術(shù)

目前，各種類型工程機(jī)械、筑路機(jī)械、礦山機(jī)械、林業(yè)機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械等非道路移動(dòng)裝備，普遍采用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵作動(dòng)力源，經(jīng)多路閥和管路分配與傳遞動(dòng)力，控制多個(gè)執(zhí)行器復(fù)合動(dòng)作的液壓系統(tǒng)，這也是液壓技術(shù)應(yīng)用最廣泛、最重要的領(lǐng)域，特點(diǎn)是功率密度高、結(jié)構(gòu)緊湊、操控性好和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，但致命不足是能量利用率低，整機(jī)能效僅有20%左右。研究表明，控制閥口非常大的能量損失、發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作在低效區(qū)以及動(dòng)勢(shì)能轉(zhuǎn)換過程的能量耗散，是造成工程裝備裝機(jī)功率大、燃油消耗大、排放差和發(fā)熱嚴(yán)重的根源，其中控制閥產(chǎn)生的能量耗散最為嚴(yán)重。在已公開的發(fā)明專利“采用負(fù)載敏感技術(shù)的節(jié)能型盾構(gòu)管片拼裝定位電液控制系統(tǒng)，CN103032396A”，針對(duì)多執(zhí)行器系統(tǒng)往往具有負(fù)載變化范圍廣的特點(diǎn)，通過采用負(fù)載敏感控制原理，使液壓泵的輸出壓力始終跟隨負(fù)載變化而改變，避免了原有系統(tǒng)始終以最高工作壓力供油所造成的能量浪費(fèi)，減少了節(jié)流損失和溢流損失，但由于泵的輸出壓力只能與最高負(fù)載相匹配，而對(duì)于多執(zhí)行器系統(tǒng)，較大載荷差異所造成低負(fù)載執(zhí)行器控制閥的節(jié)流損失始終無法消除，而這部分損失恰恰是多執(zhí)行器系統(tǒng)最主要的能耗來源，占到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的35%~39%。

另外，工程機(jī)械在實(shí)際運(yùn)行中載荷大范圍變化，造成動(dòng)力源常常運(yùn)行在低效率的工作區(qū)域，增大了動(dòng)力源的排放和能耗，因此，需要根據(jù)載荷的變化情況，采用扭矩耦合方式附加其他形式的動(dòng)力源，對(duì)原有的動(dòng)力源進(jìn)行匹配，如油電混合動(dòng)力方式的電動(dòng)/發(fā)電機(jī)或液壓混合動(dòng)力方式的液壓泵/馬達(dá)，在低載荷工況輔助動(dòng)力源作為負(fù)載，吸收主動(dòng)力源的功率，從而提升主動(dòng)力源的能效，而在大載荷工況下，輔助動(dòng)力源釋放所吸收的能量并輔助主動(dòng)力源一起驅(qū)動(dòng)負(fù)載做功，但現(xiàn)有混合動(dòng)力方式，輔助動(dòng)力源提供的能量要經(jīng)過控制閥的二次節(jié)流產(chǎn)生損耗，而且功能僅僅是匹配發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)，附加這一單元后，整機(jī)的成本會(huì)增大許多，且成本回收周期較長(zhǎng)，制約推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有負(fù)載敏感多執(zhí)行器系統(tǒng)存在的不足，本發(fā)明提供一種背壓與動(dòng)力匹配液壓混合動(dòng)力調(diào)控雙執(zhí)行器系統(tǒng)，通過能量再生利用結(jié)構(gòu)，控制最高負(fù)載執(zhí)行器以外各執(zhí)行器的回油腔壓力，使各執(zhí)行器進(jìn)油腔的壓力以及所有控制閥口的壓差均相同，使液壓泵的壓力及流量與各液壓執(zhí)行器均相匹配，消除載荷差異所造成的多執(zhí)行器系統(tǒng)的節(jié)流損失，并通過控制執(zhí)行器的回油腔壓力來調(diào)控動(dòng)力源的工作點(diǎn)，調(diào)控單元與動(dòng)力源非剛性連接，將液壓混合動(dòng)力功能進(jìn)一步擴(kuò)展到動(dòng)勢(shì)能回收利用，進(jìn)一步減小節(jié)流損耗，最大程度地提升節(jié)能效果，縮短投資回收周期，利于推廣應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種背壓與動(dòng)力匹配液壓混合動(dòng)力調(diào)控雙執(zhí)行器系統(tǒng)，包括有動(dòng)力源，主液壓泵，分動(dòng)箱，安全閥，第一液壓執(zhí)行器，第二液壓執(zhí)行器，第一控制閥，第二控制閥。其特征是進(jìn)一步增設(shè)有動(dòng)力調(diào)控單元，背壓調(diào)控單元，控制器，第一轉(zhuǎn)換控制閥，第二轉(zhuǎn)換控制閥，第一液控單向閥，第二液控單向閥，第一壓力傳感器，第二壓力傳感器，第三壓力傳感器，第四壓力傳感器。