一种用于电磁阀的控制设备、方法、系统及工程机械与流程

本发明涉及电磁阀控制领域，具体地，涉及一种用于电磁阀的控制设备、方法、系统及工程机械。

背景技术：

随着控制技术的发展，起重机对液压系统微动性能的要求也越来越高。因此，液压比例电磁阀在起重机领域的应用越来越来多。比例电磁阀具有控制电流与液压系统流量成比例的特性，便于实现被控对象的无级调速，从而带来更加优越的操控性能。液压系统微动性能的提升，很大程度上取决于对比例电磁阀的精准控制。因此，起重机比例电磁阀的控制策略成为行业研究的热题。

现有的方案，对比例电磁阀的控制过于简单粗放，一般根据比例电磁阀厂家标称的开启电流来控制比例电磁阀的开启，之后根据设定的固定曲线，比例控制电磁阀的开度，从而比例调节系统流量，达到比例调速的目的。

然而，比例电磁阀厂家标称的开启电流存在正负偏差，而现有方案，采用的开启控制电流为一个固定值。显然，固定的开启电流无法精准适应比例阀的真实开启电流，当开启电流设定大于实际开启电流时，液压系统存在启停冲击问题，而当开启电流设定小于实际开启电流时，系统存在较长的操作空行程，影响液压系统的响应速度。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于电磁阀的控制设备、方法、系统及工程机械，其可结合电磁阀所处液压系统的状况来确定该电磁阀的开启电流，从而避免系统启停冲击或操纵手柄空行程大的问题。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供一种用于电磁阀的控制设备，该控制设备包含：接收装置，用于接收电磁阀开启指令；以及控制装置，用于在所述接收装置接收到所述电磁阀开启指令的情况下，根据经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温，确定所述电磁阀的开启电流，并向所述电磁阀施加该开启电流。

可选的，所述控制装置根据经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温以及液压油油温与电磁阀开启电流之间的对应关系，确定所述电磁阀的开启电流。

可选的，所述液压油油温与电磁阀开启电流之间的对应关系通过以下方式被标定：检测经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温；向所述电磁阀施加一预设开启电流；检测所述电磁阀所处的液压系统内的系统压力是否达到设定值；在所述系统压力未达到设定值的情况下，按照设定步长加大开启电流，直至所述系统压力达到所述设定值；以及存储所述当前油温与该当前油温所对应的开启电流。

可选的，每次向所述电磁阀施加开启电流时使得该开启电流持续一加载延时。

可选的，所述接收装置还用于接收电磁阀操控模式；以及所述控制装置还用于根据所述电磁阀操控模式，选取与该电磁阀操控模式相对应的控制曲线，并根据该控制曲线来输出与该电磁阀控制信号相对应的电流至所述电磁阀。

可选的，所述控制装置还用于：根据所述经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温，确定所述控制曲线的温度补偿系数；以及根据该控制曲线及温度补偿系数来输出与该电磁阀控制信号相对应的电流至所述电磁阀。

相应地，本发明一实施例还提供一种用于电磁阀的控制方法，该控制方法包含：接收电磁阀开启指令；以及根据经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温，确定所述电磁阀的开启电流，并向所述电磁阀施加该开启电流。

可选的，根据经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温以及液压油油温与电磁阀开启电流之间的对应关系，确定所述电磁阀的开启电流。

可选的，所述液压油油温与电磁阀开启电流之间的对应关系通过以下方式被标定：检测经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温；向所述电磁阀施加一预设开启电流；

检测所述电磁阀所处的液压系统内的系统压力是否达到设定值；在所述系统压力未达到设定值的情况下，按照设定步长加大开启电流，直至所述系统压力达到所述设定值；以及存储所述当前油温与该当前油温所对应的开启电流。

可选的，每次向所述电磁阀施加开启电流时使得该开启电流持续一加载延时。

可选的，该方法还包括：接收电磁阀操控模式；以及根据所述电磁阀操控模式，选取与该电磁阀操控模式相对应的控制曲线，并根据该控制曲线来输出与该电磁阀控制信号相对应的电流至所述电磁阀。

可选的，所述根据该控制曲线来输出与该电磁阀控制信号相对应的电流至所述电磁阀包括：根据所述经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温，确定所述控制曲线的温度补偿系数；以及根据该控制曲线及温度补偿系数来输出与该电磁阀控制信号相对应的电流至所述电磁阀。

相应地，本发明一实施例还提供一种用于电磁阀的控制系统，该系统包括：温度传感器，用于经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温；输入装置，用于输入电磁阀开启指令；以及上述用于电磁阀的控制设备。

相应地，本发明一实施例还提供一种工程机械，该工程机械包含上述用于电磁阀的控制系统。

本案发明人发现电磁阀的开启电流受经由该电磁阀流动的液压油的油温的影响较大，一般情况下，温度越低，所需的开启电流越大，温度越高，则所需的开启电流越小。基于此发现，本案发明人提出了技术方案。通过该技术方案，可根据液压油的油温灵活确定电磁阀的开启电流，从而实现电磁阀开启电流的精准匹配，确保液压系统开启平稳、响应快，有效解决了传统方案中因电磁阀开启电流匹配不合理而导致的液压系统启停冲击或操纵手柄空行程大的问题。

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用于电磁阀的控制设备的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的用于电磁阀的控制系统的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的电磁阀开启电流标定过程的流程图；

图4为本发明一实施例提供的控制曲线示意图；以及

图5为本发明一实施例提供的电磁阀的控制方法流程图。

附图标记说明

10 输入装置 20 温度传感器

30 压力传感器 40 电磁阀

100 控制设备 110 接收装置

120 控制装置

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用于电磁阀的控制设备的结构示意图。如图1所示，本发明一实施例提供一种用于电磁阀的控制设备，该控制设备包含：接收装置110，用于接收电磁阀开启指令；以及控制装置120，用于在所述接收装置接收到所述电磁阀开启指令的情况下，根据经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温，确定所述电磁阀的开启电流，并向所述电磁阀施加该开启电流。藉此，可根据液压油的油温灵活确定电磁阀的开启电流，从而实现电磁阀开启电流的精准匹配，确保液压系统开启平稳、响应快，有效解决了传统方案中因电磁阀开启电流匹配不合理而导致的液压系统启停冲击或操纵手柄空行程大的问题。

所述根据经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温确定所述电磁阀的开启电流可存在多种实现方式，例如可通过各种实验获得经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温与所述电磁阀的开启电流之间的函数关系，之后可经由该函数关系确定与当前油温相对应的电磁阀开启电流。作为一可选方案，所述控制装置可预先存储有所述液压油油温与电磁阀开启电流之间的对应关系，之后该控制装置可根据经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温以及所述液压油油温与电磁阀开启电流之间的对应关系，确定所述电磁阀的开启电流。

图2为本发明一实施例提供的用于电磁阀的控制系统的结构示意图，图3为本发明一实施例提供的电磁阀开启电流标定过程的流程图。以下结合图2及图3来描述所述液压油油温与电磁阀开启电流之间的对应关系的标定过程。

如图2所示，控制设备100对所有输入信号进行实时监控，对输入信号进行采集，并进行逻辑运算处理，对电磁阀进行输出控制；输入装置10可为控制手柄，其可输出电磁阀启动信号及控制信号。温度传感器20安装于液压系统回路，用于检测液压油当前温度，用于识别不同温度下电磁阀控制参数的区别。压力传感器20可安装于电磁阀的P口，用于检测液压系统的压力，即当检测到液压系统压力达到设定值时，认为电磁阀已打开。电磁阀40用于控制液压阀的开度，控制电流与阀的开度成比例关系，就正向电控制电磁阀而言，控制电流越大，阀的开度越大，系统流量越大，被控制的执行机构速度也越快。另外，该用于电磁阀的控制系统还可包含人机界面(未示出)，其可通过CAN总线与控制设备100进行通信，是操作人员输入各类控制指令的接口，同时可对控制设备100发送过来的各类状态信号进行显示。

如图3所示，首先，该用于电磁阀的控制系统判断是否接收到“开启电流标定请求”，该“开启电流标定请求”可以通过输入装置或其他人机界面来输入。在接收到“开启电流标定请求”之后，控制设备100可向电磁阀40加载一个较小的预设开启电流，并持续加载延时，延时加载的目的是为了确保液压系统有足够的响应时间建立压力。在加载延时到时之后，控制设备100进一步根据压力传感器所检测的系统压力判断系统压力是否已经达到设定值，若没达到，说明当前加载的预设开启电流不符合要求，则按设定步长加大预设开启电流重新加载。若系统压力达到设定值，则认为此电流为电磁阀开启的最佳控制电流。之后，控制设备可通过温度传感器20读取当前温度，将该温度下的开启电流参数存储于控制装置的存储器内。通过重复以上操作，可标定出不同温度下的电磁阀开启电流参数，并按以下表格所示的形式存储于存储器中，以供控制时读取调用。

为了满足不同的工况需求以及操作人员的操控习惯，本方案采用模式设定的方法。在控制设备中存储预设的电流曲线，操作人员可以根据自身需要，灵活选取相应的电流曲线，从而获取与工况匹配最佳的控制效果。

所述电流控制曲线由厂家通过大量的测试数据得出，并存储在设备中，不同的电流控制曲线对应不同的控制特性，如图4所示，X轴输入信号可指代电磁阀控制信号(例如，该电磁阀控制信号可来自于操纵手柄)，Y轴输出信号可指代控制设备在接收到所述电磁阀控制信号之后输出至电磁阀的与该电磁阀控制信号大小相对应的电流的大小。曲线1的控制特性为手柄控制前半段输出平缓，加速缓慢，后半段则输出加速，响应加快，此曲线适用于对开启要求平稳的系统。而曲线3则输入与输出为线性关系，适用于输入信号与输出电流严格对应的控制。

不同控制电流曲线的调取可以通过人机界面中不同的电磁阀操控模式选择按钮选取，为了更加方便操作人员操作，本方案可统计客户使用各类控制电流曲线的频次，将使用频次最高的作为系统的默认模式，即当操作人员未选取模式时，控制设备可自动调用默认曲线进行加载，操作更加便捷和人性化。从控制设备100的角度而言，接收装置110还用于接收电磁阀操控模式；以及所述控制装置120还用于根据所述电磁阀操控模式，选取与该电磁阀操控模式相对应的控制曲线，并根据该控制曲线来输出与该电磁阀控制信号相对应的电流至所述电磁阀。

所述电流控制曲线的执行效果也会受到流经电磁阀的液压油的油温的影响，例如在经由该电磁阀流动的液压油的油温太低或太高的情况下，按照电流控制曲线所获取的输出至电磁阀的电流可能需要进行一定的温度补偿方能使得液压阀打开至期望开度。优选地，所述控制装置还可用于：根据所述经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温，确定所述控制曲线的温度补偿系数；以及根据该控制曲线及温度补偿系数来输出与该电磁阀控制信号相对应的电流至所述电磁阀。所述控制装置在根据电磁阀控制信号及温度控制曲线获取与所述与该电磁阀控制信号相对应的电流大小之后，可对该电流大小结合温度补偿系数进行温度补偿，之后将温度补偿之后的电流输出至电磁阀。所述温度补偿系数可根据实验数据得出，例如可通过测量在不同温度下输出至电磁阀的电流大小与该电磁阀的开度，之后根据这三者之间的关系来确定针对不同温度所需采用的温度补偿系数。

图5为本发明一实施例提供的电磁阀的控制方法流程图。如图5所示，用于电磁阀的控制设备实时监控是否有操作请求。在控制系统检测到有操作请求，则读取液压油的当前温度值，并通过查表的方式，读取与该当前温度值对应的开启电流参数。之后，控制系统进一步检测是否有电磁阀操控模式请求，如无，则控制系统调用默认的电流控制曲线，若有电磁阀操控模式请求，则调用与该电磁阀操控对应的控制曲线。之后，控制系统进一步上述当前温度值，确定电流控制曲线的温度补偿系数，并根据上述选取的开启电流参数和电流控制曲线及曲线温度补偿系数，输出相应的控制电流至电磁阀。

本公开的方案的核心思想为将电磁阀的控制分为两个阶段，第一阶段为开启阶段控制。为了精准控制电磁比例阀的开启，本方案采用控制电流智能标定技术，即在不同的温度环境下，对电磁阀加载测试电流，结合液压系统压力情况，自动标定对应温度下电磁阀的最佳开启电流，并将不同温度下的标定电流存储在控制装置的存储器中。当存在电磁阀开启时，控制装置可自动调用对应温度下的电磁阀开启电流参数，从而实现比例的精准开启控制。有效解决传统方案中，因电磁阀开启电流匹配不合理，导致的液压系统启停冲击，或操纵手柄空行程大的问题。本公开提供的电磁阀控制的第二阶段为开度控制阶段，为了满足不同的工况需求，以及操作人员的操控习惯，本方案采用电磁阀操控模式设定的方法。在控制装置中存储预设的电流控制曲线，操作人员可以根据自身需要，灵活选取相应的电流控制曲线，从而获取与工况匹配最佳的控制效果。另外，在上述第二阶段的开度控制阶段，还可考虑温度对电流控制曲线的影响，对输入至电磁阀的电流进行温度补偿。

相应地，本发明一实施例还提供一种用于电磁阀的控制方法，该控制方法包含：接收电磁阀开启指令；以及根据经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温，确定所述电磁阀的开启电流，并向所述电磁阀施加该开启电流。

可选的，根据经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温以及液压油油温与电磁阀开启电流之间的对应关系，确定所述电磁阀的开启电流。

可选的，所述液压油油温与电磁阀开启电流之间的对应关系通过以下方式被标定：检测经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温；向所述电磁阀施加一预设开启电流；

检测所述电磁阀所处的液压系统内的系统压力是否达到设定值；在所述系统压力未达到设定值的情况下，按照设定步长加大开启电流，直至所述系统压力达到所述设定值；以及存储所述当前油温与该当前油温所对应的开启电流。

可选的，每次向所述电磁阀施加开启电流时使得该开启电流持续一加载延时。

可选的，该方法还包括：接收电磁阀操控模式；以及根据所述电磁阀操控模式，选取与该电磁阀操控模式相对应的控制曲线，并根据该控制曲线来输出与该电磁阀控制信号相对应的电流至所述电磁阀。

可选的，所述根据该控制曲线来输出与该电磁阀控制信号相对应的电流至所述电磁阀包括：根据所述经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温，确定所述控制曲线的温度补偿系数；以及根据该控制曲线及温度补偿系数来输出与该电磁阀控制信号相对应的电流至所述电磁阀。

有关本发明该实施例所提供的用于电磁阀的控制方法的具体细节及移除，可参阅上述针对用于电磁阀的控制设备的描述，于此不再赘述。

相应地，本发明一实施例还提供一种工程机械，该工程机械包含上述用于电磁阀的控制系统。该工程机械例如可为工程机械领域所常见的起重机、混凝土泵车、挖掘机、摊铺机、压路机等等。

需要说明的是，虽然以上多次提及比例电磁阀，但本案不仅仅单适用于比例电磁阀，其他类型的电磁阀亦是可以适用的。另外，上述经由所述电磁阀流动的液压油的当前油温亦可存在一些其他的等同替代物，例如可为影响电磁阀开启电流的其他温度，诸如环境温度等等。

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。

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。