用于流量分配的控制设备、方法、液压系统及工程机械与流程

本发明涉及液压技术领域，具体地，涉及一种用于液压系统内流量分配的控制设备、方法、液压系统及工程机械

背景技术：

工程机械车辆在设计初期，为使整车在平稳的前提下尽可能的快，导致在液压系统设计时，增大了油泵的排量或者数量，从而实现很多不需要经常一起工作的动作可以同时作业。在现有方案中，为实现执行元件可以同时动作，使用了一个双联液压泵，增加系统整体的流量，从而避免系统流量不饱和状态。

当现有技术有多个执行元件的时候，如果双联泵当中的一个泵损坏了，而此时需要其中的几个执行元件组合工作时，因为流量不足，负载大的执行元件将不会动作，在一些时候会造成人员伤亡事故。例如，消防车在救人时，工作斗需要时刻保持水平状态，工作斗的调平动作是随着臂架的变幅或者折臂变幅动作而动作的，而工作斗调平的负载相对较大，如果此时工作斗不调平将会发生倾翻，造成人员伤亡。

为保证液压系统流量饱和而增大液压系统的流量，这样增加了系统的成本。而当液压系统中由于某些元件问题出现流量不饱和现象时，将会有一系列的安全问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于液压系统内流量分配的控制设备、方法、液压系统及工程机械，其可在不需要增加油泵的数量以及规格的情况下，提高液压系统的经济性及稳定性，既可以节约能源，同时还可可以避免因为液压系统流量不足所引发的安全问题。

相应地，本发明实施例提供一种用于液压系统流量分配的控制设备，该液压系统包含液压泵、多个执行元件以及分别与各个执行元件相对应的多个操作阀，所述液压泵所输出的液压油经所述操作阀驱动所述执行元件动作，该控制设备包含：接收装置，用于接收所述液压泵的输出液压油流量以及控制多个操作阀开度的输入信号；以及控制装置，用于根据所述控制多个操作阀开度的输入信号，计算所述多个执行元件所需的流量之和，并在该流量之和大于所述液压泵的输出液压油流量的情况下，计算所述多个执行元件所需的流量之和与所述液压泵的输出液压油流量之比，并依照该比例减小所述多个操作阀中每一操作阀的开度。

可选的，所述控制多个操作阀开度的输入信号由操作手柄输入。

可选的，所述控制装置还用于根据所述多个执行元件所执行的操作的优先级，控制所述多个操作阀的开度，使得具有较高优先级的操作所需的流量优先于具有较低优先级的操作得到满足。

可选的，对于优先级较高的操作，将所述比例乘以一大于1的系数，并以该相乘的结果，控制与该优先级较高的操作相对应的操作阀的开度。

相应地，本发明实施例提供一种用于液压系统流量分配的控制方法，该液压系统包含液压泵、多个执行元件以及分别与各个执行元件相对应的多个操作阀，所述液压泵所输出的液压油经所述操作阀驱动所述执行元件动作，该控制方法包含：接收所述液压泵的输出液压油流量以及控制多个操作阀开度的输入信号；以及根据所述控制多个操作阀开度的输入信号，计算所述多个执行元件所需的流量之和，并在该流量之和大于所述液压泵的输出液压油流量的情况下，计算所述多个执行元件所需的流量之和与所述液压泵的输出液压油流量之比，并依照该比例减小所述多个操作阀中每一操作阀的开度。

可选的，所述控制多个操作阀开度的输入信号由操作手柄输入。

可选的，所述控制所述多个操作阀的开度包括：根据所述多个执行元件所执行的操作的优先级，控制所述多个操作阀的开度，使得具有较高优先级的操作所需的流量优先于具有较低优先级的操作得到满足。

可选的，对于优先级较高的操作，将所述比例乘以一大于1的系数，并以该相乘的结果，控制与该优先级较高的操作相对应的操作阀的开度。

相应地，本发明实施例还提供一种液压系统，该液压系统包含液压泵、多个执行元件以及分别与各个执行元件相对应的多个操作阀，所述液压泵所输出的液压油经所述操作阀驱动所述执行元件动作，该系统还包含上述控制设备。

相应地，本发明实施例还提供一种工程机械，该工程机械包含上述液压系统。

通过上述技术方案，可在所述液压泵的输出液压油流量无法满足多个执行元件的流量需求的情况下，通过将每一执行元件所对应的操作阀的开度均匀减小，从而在只是减慢了动作速度的前提下，保证了所有执行元件都可以动作，可以避免因为某一个执行元件不动作引起的安全问题，提高了液压系统的可靠性。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明一实施例提供的液压系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的液压系统的电器控制示意图；

图3为本发明一实施例提供的液压系统流量分配的控制方法的流程图；以及

图4为本发明另一实施例提供的液压系统流量分配的控制方法的流程图。

附图标记说明

1 液压泵 2、3、4 操作阀

5、6、7 执行元件 8 流量计

10 接收装置 20 控制装置

100 控制设备

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1为本发明一实施例提供的液压系统的结构示意图。如图1所示，本发明一实施例提供了一种用于液压系统，该液压系统包含该液压系统包含液压泵1，该液压泵1例如可为单联液压泵；多个执行元件5、6、7；以及分别与各个执行元件相对应的多个操作阀2、3、4，所述液压泵1所输出的液压油经所述操作阀2、3、4驱动所述执行元件5、6、7动作；用于进行流量分配的控制设备100，该控制设备100包含：接收装置10，用于接收所述液压泵1的输出液压油流量(例如，可经由流量计8接收，该流量计8可为电磁流量计，亦可为其他的可以检测并反馈液压泵1的输出流量的元件)以及控制多个操作阀开度的输入信号，该输入信号例如可由分别连接至各个操作阀2、3、4的手柄一、手柄二、手柄三输入；以及控制装置20，用于根据所述控制多个操作阀开度的输入信号，计算所述多个执行元件所需的流量之和，并在该流量之和大于所述液压泵的输出液压油流量的情况下，计算所述多个执行元件所需的流量之和与所述液压泵的输出液压油流量之比，并依照该比例减小所述多个操作阀中每一操作阀的开度。

在图1所示实施例中，以三个执行元件及分别与该三个执行元件相对应的操作阀及手柄为例进行说明，需要说明的是，本发明并不限于此，本发明可适应于大于2的任意数量的执行元件及其相关的操作阀及手柄。另外，在图1所示实施例中，以操作阀2、操作阀3以及操作阀4为电流类操作阀为例说明(其还可以是电压控制型或其他类型的操作阀)，且以三个执行元件为相对独立动作进行说明。需要说明的是，某一执行元件所执行的动作也可以与其他执行元件执行的动作存在随动关系，例如，可不针对操作阀4配备手柄，该操作阀4所对应的执行元件7可随着执行元件5或者6动作而动作，例如消防车中的工作斗调平随着主臂、折臂变幅动作而动作以保证工作斗一直处于水平状态。当然，上述液压系统内还可存在一些其他辅助液压元件，诸如过滤器、溢流阀等等。

另外，各个操作阀的流量与电流曲线上传至控制设备，以便在操作手柄时，控制设备可根据控制操作阀开度的手柄信号而输出一定的电流，控制操作阀可以按照其电流-流量曲线输出给定电流的固定流量。

图2为本发明一实施例提供的液压系统的电器控制示意图。如图2所示，当手柄一给某固定开口时，假设执行元件5动作所需要的压力P₁，此时操作阀2对应的流量为Q₁；当手柄二给某固定开口时，假设执行元件6动作所需要的压力P₂，此时操作阀3对应的流量为Q₂；当手柄三给某固定开口时，假设执行元件7动作所需要为：P₃，此时操作阀4对应的流量为Q₃。

将设三个执行元件所需压力大小关系如下：P₁<P₂<P₃

当液压泵1输出的流量Q>＝Q₁+Q₂+Q₃时，表明液压系统的流量充足，三个执行元件都可以按照手柄给定的开口正常动作；

当液压泵1输出的流量Q<Q₁+Q₂+Q₃时，表明液压系统的流量不足，三个执行元件中，负载小的会先动，然后负载次之的再动，负载最大的最后再动，在现有技术中则如下：

当Q＝Q₁时，液压系统只有执行元件5可以动作，没有多余的液压油去让另外两个执行元件动作；

当Q₁<Q<Q₁+Q₂时,此时执行元件5可以全速动作，执行元件6可以慢速动作，执行元件7将继续保持静止不动作；

当Q＝Q₁+Q₂时，执行元件5与执行元件6都可以全速动作，执行元件7保持静止；

当Q₁+Q₂<Q<Q₁+Q₂+Q₃时，执行元件5与执行元件6都可以全速动作，执行元件7可以慢速动作；

此时，本方案具体实施方案如下：

当控制装置判定流量计8检测到的流量Q<Q₁+Q₂+Q₃时，控制装置将三个操作阀的输入电流均匀减少，减少到：

从而在不改变手柄开口的情况下，三个操作阀输出的流量均匀减少到：

从而在只是减慢了动作速度的前提下，保证了三个执行元件都可以动作，可以避免因为某一个执行元件不动作引起的安全问题，提高了系统的可靠性。

以上给出了这样一实施方式：液压系统流量不足的情况下，按照多个执行元件所需的流量之和与所述液压泵的输出液压油流量之比，并依照该比例均匀减小所述多个操作阀中每一操作阀的开度，从而通过将每一执行元件所对应的操作阀的开度均匀减小，从而在只是减慢了动作速度的前提下，保证了所有执行元件都可以动作，可以避免因为某一个执行元件不动作引起的安全问题，提高了液压系统的可靠性。本发明还可考虑各个执行元件所执行的操作的优先级，比如工作斗调平的优先级要高于臂架伸缩、折叠的优先级，为保证执行工作斗调平的执行元件的流量供应，可使得该执行元件的所需流量优先于其他具有较低优先级的操作得到满足。例如，对于优先级较高的操作，控制装置可将所述比例乘以一大于1的系数，并以该相乘的结果，控制与该优先级较高的操作相对应的操作阀的开度，从而确保较重要的动作所对应的执行元件具有较为充足的流量，至于其他并非那么重要的动作所对应的执行元件的操作阀的开度，依旧可保持之前依照比例均匀减小的开度。当然，对于其他并非那么重要的动作所对应的执行元件的操作阀的开度，还可在考虑对于优先级较高的操作而将所述比例乘以一大于1的系数的基础上，将此类并非那么重要的动作所对应的执行元件的操作阀的开度乘以一所述比例与小于1的系数的乘积，保证所有操作阀的开度所对应的流量之和不超出或者等于液压泵的输出流量。

图3为本发明一实施例提供的液压系统流量分配的控制方法的流程图；如图3所示，本发明一实施例提供的液压系统流量分配的控制方法包括：

步骤S310，接收液压泵的输出液压油流量；

步骤S320，接收控制多个操作阀开度的输入信号；

步骤S330，根据所述控制多个操作阀开度的输入信号，计算多个执行元件所需的流量之和；

步骤S340，判断步骤S330内所计算的流量之和是否大于所述液压泵的输出液压油流量，如果大于，则表明液压系统流量不足，执行步骤S350；否则，表明液压系统流量充裕，重新执行步骤S310-S330。

步骤S350，计算所述多个执行元件所需的流量之和与所述液压泵的输出液压油流量之比；

步骤S360，依照步骤S350内所计算的比例减小所述多个操作阀中每一操作阀的开度。

图4为本发明另一实施例提供的液压系统流量分配的控制方法的流程图。与图3所示实施例的不同之处在于，该图4所示的控制方法在液压系统流量不足的情况下执行流量分配时，还考虑到了各执行元件所对应操作的优先级，并使得优先级较高的操作所对应的执行元件优先得到流量分配。具体而言，在步骤S460中，对于优先级较高的操作，将所述比例乘以一大于1的系数，并以该相乘的结果，控制与该优先级较高的操作相对应的操作阀的开度，并依照之前所计算的比例减少所述多个操作阀中每一其他操作阀的开度。当然，在确定多个操作阀中每一其他操作阀的开度时，还可考虑上述对于优先级较高的操作所乘以的大于1的系数，在依照之前所计算的比例减少所述多个操作阀中每一其他操作阀的开度的基础上，进一步减小该每一其他操作阀的开度，使得所有操作阀的开度所对应的流量之和不超出或者等于液压泵的输出流量。

有关本发明所提供的液压系统流量分配的控制方法的具体细节及益处，可参阅上述针对液压系统流量分配的控制设备的描述，于此不再赘述。

相应地，本发明还提供一种工程机械，该工程机械包含上述液压系统。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。