[发明专利]泵阀协同多执行器电液系统及其控制方法

说明书

一种泵阀协同多执行器电液控制系统，包括原动机，分动箱，单个或多个液压缸，分布式泵控单元，液压缸位移传感器，针对分布式泵控单元增设集中式流量功率补偿单元，集中式流量功率补偿单元包括主液压泵，第Ⅰ溢流阀，油箱，第Ⅰ压力传感器，压力补偿器,控制阀组，旁通比例阀，补油蓄能器；压力补偿器上增设有阀芯位移传感器；分布式泵控单元包括双向变量泵/马达，第Ⅰ补油单向阀，第Ⅱ补油单向阀，第Ⅱ溢流阀，第Ⅲ溢流阀。本发明通过增设集中式流量功率补偿单元，对所有分布式泵控单元的不对称流量进行集中补偿以及功率补充，无需繁多的流量补偿辅助元件，实现小功率泵控系统驱动牵引大功率执行器，显著降低泵控多执行器系统总的装机功率。

技术领域

本发明涉及液压传动领域，具体涉及泵控多执行器系统，是一种集中式补偿流量与功率、利用泵控回路消除各执行器负载差异、基于扭矩耦合分配动力和动势能回收的的多执行器系统及其控制方法。

背景技术

近年来，随着世界能源短缺以及环境污染问题持续加剧，在工程机械、筑路机械、矿山机械、林业机械和农业机械等各类非道路移动装备中，对液压系统进行节能减排研究已成为热点。现有的正流量、负流量和负载敏感技术等在提高系统能效方面起到了重要的作用，但系统仍采用集中动力源供能、多路阀分配动力，泵的输出压力需与最高负载相匹配，其余各联通过各自的压力补偿器补偿负载差异的影响，低负载联的压力补偿器和各控制阀上存在较大的节流损失，系统整体能效较低。

要完全消除阀的节流损失，提高系统能效，理想的方法是采用闭式泵控回路，具体指通过泵输出压力和流量直接控制执行器的运动。该回路属于容积调速回路，无须阀的节流控制，回路整体能效很高。但现有研究工作主要是针对单个液压缸，用于多执行器系统也仅仅是单执行器回路的简单叠加，如申请号为2016104063579的中国专利所公开的方案。这种方案存在的问题是：各执行器动力源必须按峰值功率配置，极大地增加了系统的总装机功率、重量和体积，受装机功率、电驱动单元成本制约，目前主要用于小功率的系统和机器。此外，对于机械装备广泛采用的非对称液压缸，由于液压缸两腔面积差异的影响，采用闭式泵控回路时需要补偿液压缸两腔的不对称流量。日本小松公司专利US6962050B2和已公布的发明专利CN107882786B中，为了补偿单出杆液压缸面积差，每个液压缸采用两个液压泵驱动，整个系统则至少需要7个液压泵，该方法大大增加了系统重量和成本。

为了使多执行器系统节流损失最小化，高能效回收动势能，极大提升系统能效，且同时减小系统装机功率，使装机功率与系统最大功率需求相匹配，本发明提出了一种集中式补偿流量与功率的泵控多执行器系统，通过相应的控制方法，实现多执行器系统节流损失最小化。

发明内容

为解决现有多执行器系统存在的问题与不足，本发明旨在提供一种装机功率小、易于补偿非对称液压缸不对称流量、能够以极低的压力损失分配系统流量和回收系统动势能的泵阀协同多执行器电液系统及其控制方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种泵阀协同多执行器电液控制系统，包括原动机，分动箱，单个或多个液压缸，分布式泵控单元，液压缸位移传感器，其中，每个液压缸由一个分布式泵控单元驱动，针对分布式泵控单元，进一步增设集中式流量功率补偿单元，所述集中式流量功率补偿单元包括主液压泵，第Ⅰ溢流阀，油箱，第Ⅰ压力传感器，压力补偿器, 控制阀组，旁通比例阀，补油蓄能器；所述压力补偿器上增设有阀芯位移传感器；

具体构成如下：