[发明专利]分布式泵控系统及低压损控制方法

说明书

一种分布式泵控系统，包括单出杆液压缸、分布式泵控系统，直流母线，分布式泵控系统包括，第Ⅰ电动/发电机、双向定量泵/马达、第Ⅰ逆变器、第Ⅰ补油单向阀、第Ⅱ补油单向阀、第Ⅰ溢流阀、第Ⅱ溢流阀；进一步增设有DC‑DC变换器、超级电容组、流量分配补偿单元、压力补偿器、集中式补油泵、主电动机、第Ⅱ逆变器、控制器；本发明增设大功率的集中动力源和流量补偿分配单元，对所有分布式泵控子系统的不对称流量进行集中补偿和功率放大，用小功率的分布式泵控子系统实现大功率执行器的驱动牵引，同时采用高转速的电机和高效、小排量的定量泵，极大地减小了分布式泵控单元的容量、重量及成本，显著降低泵控多执行器系统总的装机功率。

技术领域

本发明属于液压控制技术中多执行器的控制系统，具体涉及一种用于工程装备的分布式泵容积直驱单出杆液压缸、多执行器低压损流量分配和动势能回收的电液控制系统和方法。

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。虽然现有的正流量、负流量和负载敏感技术等液压系统节能方法在提高系统能效方面起到了重要的作用，但始终无法克服现有多执行器系统普遍采用内燃发动机驱动液压泵作动力源、经多路阀和管路分配与传递动力时，由于泵的输出压力只能与最高负载相匹配，高负载执行器为控制流量、低负载执行器为补偿载荷差异所造成的巨大阀口节流损失，而这部分损失恰恰是多执行器系统最主要的能耗来源，占到发动机输出功率的35%~39%。

采用闭式泵控技术，理论上可以完全消除这部分节流损失，但现有研究工作主要是针对单个单出杆液压缸，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。其次为了解决液压泵与单出杆液压缸面积比不匹配问题，现有单向阀补偿不对称流量方案系统仍存在部分节流损失。为此，申请号为2016104063579的中国专利所公开的方案中，将挖掘机动臂、斗杆和铲斗单出杆液压缸更换为对称式单出杆液压缸，相较非对称单出杆液压缸，存在输出力、挖掘力不足等新的问题。而专利号为US6962050B2的美国专利所公开的泵控系统挖掘机整机方案中，为了补偿单出杆液压缸面积差，每个单出杆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，系统结构更为复杂、成本较高。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种装机功率小、体积小、功重比高、易于补偿单出杆液压缸不对称流量、并且能够以极低的压力损失分配系统不对称流量、控制特性好的分布式泵控系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种分布式泵控系统，包括单个或多个单出杆液压缸、单个或多个分布式泵控系统，直流母线，低压蓄能器，每个单出杆液压缸由一个分布式泵控系统驱动，多个分布式泵控系统统一连接低压蓄能器；

所述的分布式泵控系统包括，第Ⅰ电动/发电机、双向定量泵/马达、第Ⅰ逆变器、第Ⅰ补油单向阀、第Ⅱ补油单向阀、第Ⅰ溢流阀、第Ⅱ溢流阀；第Ⅰ电动/发电机同轴驱动双向定量泵/马达，双向定量泵/马达两端分别与单出杆液压缸两腔连通，第Ⅰ补油单向阀、第Ⅱ补油单向阀的出油口分别与双向定量泵/马达两腔连通，第Ⅰ补油单向阀、第Ⅱ补油单向阀的进油口与低压蓄能器连通，通过低压蓄能器向双向定量泵/马达两腔补充油液泄漏，第Ⅰ溢流阀、第Ⅱ溢流阀进油口与双向定量泵/马达两腔连通，第Ⅰ溢流阀、第Ⅱ溢流阀出油口与油箱连通；所述直流母线上连接有滤波电容、整流器、电源开关；

其特征在于：进一步增设有DC-DC变换器、超级电容组、流量分配补偿单元、压力补偿器、集中式补油泵、主电动机、第Ⅱ逆变器、控制器；

主电机与集中式补油泵连接，集中式补油泵出油口与供油管路L连接，所述供油管路L上设置有主安全阀、第Ⅲ压力传感器、开关阀，所述供油管路L通过开关阀与低压蓄能器连通；