[发明专利]一种液压动力系统的功率控制装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及液压领域，尤其是涉及一种液压动力系统的功率控制装置。本发明同时提供一种液压动力系统的功率控制方法。

背景技术

在工程机械中，大多采用液压动力系统执行机械作业动作。为了较好的实现对机械作业动作的控制，需要对液压动力系统进行恰当的功率控制装置。

传统的节流控制系统中，液压系统使主泵流量保持不变，手柄控制主阀芯根据需要从总流量中取出一路油用于执行机构工作，其余油发热。这种系统实际上只使用了一部分液压油作为实际工作的用油，造成系统效率过低。

为了实现液压系统功率和外部负载的实时匹配，目前，大多数工程机械采用负载敏感控制方式，负载敏感控制是指主阀的压力降控制主泵排量，它依赖于主泵和主阀的本身特性。如果负载增大，流速降低，则主阀压力降减小，该信号使主泵排量增大，直到恢复原主阀芯压力降。

在上述负载敏感控制方式下，受到操纵者控制的操纵机构提供先导操纵压力，该先导操纵压力标志着操作者对机械作业速度的期望，决定液压泵的输出流量。当外部负载改变时，液压系统的压力会随着负载的增加而增加，实现与外部负载的匹配，同时主泵流量并无明显的变化。这是由于，在负载敏感控制下，主泵流量与主阀上的压力降成反比，而主阀在某一开度下的压力降只与流量有关系，与压力没有关系。这样的控制特性可实现与负载无关的流量控制，即在发动机功率能力范围内的恒流量控制。

负载增加时，由于液压系统的压力能够立即升高，几乎没有惯性环节，因此，采用负载敏感控制液压系统的工程机械，其对外部负载变化的响应时间短，作业速度能够及时跟随操作人员的动作，具有良好的操作性。

但是，负载敏感控制应用于工程机械上也存在一些控制缺陷。负载敏感系统对外负载的响应是压力响应，当负载增加时，液压系统的压力随之增加。由于主泵的吸收扭矩随液压系统压力的增加而线性增加，该吸收扭矩也就是发动机的输出扭矩，也就是液压系统压力增加导致发动机的输出扭矩线性增加。为了获得更高的输出扭矩，发动机的转速会自动降低，以提高输出扭矩，并导致主泵转速随之降低，而主泵转速降低会导致其输出流量降低，此时主泵和主阀的负载敏感特性会使主泵排量适当增大以增大流量，抵消由于主泵转速降低造成的输出流量降低。而主泵排量的增大更进一步加大了泵的吸收扭矩，发动机转速还会进一步降低，直到收敛于发动机的某一转速。

目前，工程机械用柴油机的输出功率大多采用了极限载荷控制，即在某一个油门开度下，控制器控制发动机工作在该油门开度下的最大功率点对应的转速上。如果负载增加造成发动机掉速，液压系统的控制器会将主泵的排量减小以维持发动机的转速。这与负载敏感控制对主泵排量和功率的控制相矛盾。

因此，尽管负载敏感控制实现了液压系统与外负载的功率实时匹配，达到了高效节能的目的，但负载敏感控制忽视了液压系统与动力源的功率匹配，并没有实现动力传动系统全局功率匹配的最优控制。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种工程机械液压动力系统的功率控制装置，该装置能够解决液压系统负载敏感控制和发动机功率极限载荷控制的矛盾，发挥二者的优点，实现动力传动系统全局功率最优控制。本发明同时提供一种液压动力系统的功率控制方法。

本发明提供的液压动力系统的功率控制装置，用于由发动机提供动力源的液压动力系统，包括：

在液压系统的主泵出口处设置的主泵压力传感器，用于检测系统压力；

在先导手柄出口处设置的先导压力传感器，用于检测先导压力；

负载计算器，用于接收上述主泵压力传感器和先导压力传感器的输出值，并据此计算负载功率需求值；

油门设定器，用于接收所述负载功率需求值，并根据该负载功率需求值，以及当前的机械工作状态，选择相应的控制策略；依据该控制策略，根据具体的负载功率需求值，确定发动机油门开度设定值，并将该值输出到油门机构控制发动机油门。