[发明专利]一种液压蓄能器压力主动控制系统及控制方法

说明书

本发明公开一种液压蓄能器压力主动控制系统及控制方法，包括高速开关气阀、增压缸、液压蓄能器、气瓶、二位二通气动换向阀、控制器等。当液压蓄能器处于油液回收状态时，随着液压油进入液压蓄能器，气囊中的氮气通过增压缸逐渐被压入气瓶中，实现对液压蓄能器压力的主动控制；当液压蓄能器处于油液释放状态时，气瓶的高压气体通过高速开关气阀进入液压蓄能器气囊中，将储存的油液压入系统回路中，以控制液压蓄能器压力处于一恒定值。本发明能够实现液压蓄能器压力的主动控制，解决了在液压式能量回收系统中，液压蓄能器压力被动控制而导致的回收压力油释放过程不可控和不完全问题，提高了能量回收效率及利用率。

技术领域

本发明涉及一种以电液气控制技术为特征的压力控制系统，尤其是涉及一种液压蓄能器压力主动控制系统。

背景技术

随着世界范围内能源短缺和环境污染问题的日趋严重，研究工程机械的能量回收具有重要的现实意义。液压挖掘机是一种功率比较大的工程机械，但是其能量的总利用率较低，因此能量回收技术得到了各方面的关注。

根据能量储存元件的类型，目前应用于工程机械场合的能量回收形式可分成电气式和液压式。其中液压式能量回收由于其功率密度大、可快速储存和释放压力油、结构简单而受到广泛的应用研究，其储能元件主要选用液压蓄能器，目前采用液压蓄能器进行能量回收技术较为成熟，且适用于负载波动大的场合。液压式能量回收方式广泛应用于机械臂下降势能回收和再利用。其工作原理为：液压蓄能器与机械臂油缸的无杆腔连接，当机械臂下降时，重力势能转化为液压缸无杆腔的液压能，进入液压蓄能器回收储存；当机械臂上升时，液压蓄能器储存的液压能直接释放到液压缸无杆腔，辅助提升负载，或者释放到液压泵出油口，与液压泵合流共同驱动负载，以减小液压泵输出功率，从而实现可回收能量的再利用。

在液压式能量回收方式中，液压蓄能器对系统的能量回收效率和利用效率起主要作用，当液压蓄能器处于能量回收状态时，随着机械臂的下降过程，液压蓄能器压力逐渐升高，当压力升高至机械臂重力不足以克服无杆腔压力时，机械臂的下降速度将会受到影响，因此，为避免机械臂下降速度受影响，通常都会限制液压蓄能器最高回收压力；当液压蓄能器处于能量释放状态时，随着压力油的释放，液压蓄能器压力逐渐降低，当液压蓄能器压力低于液压系统回路压力时，其所储存的压力油则难以释放，有些情况甚至是回路的压力一开始就高于液压蓄能器压力，则回收的能量没有得到释放再利用，从而影响了能量再利用率，同时，液压蓄能器储存的压力油没有得到及时的释放再利用，则会影响到下一周期能量回收效率，以此造成恶性循环。由此，当前的液压蓄能器压力均受系统压力被动控制，能量回收效率和再利用率也受到了限制。

发明内容

有鉴于此，本发明针对液压蓄能器的压力主动控制问题，其主要目的是提供一种液压蓄能器压力主动控制系统，该系统能有效解决液压蓄能器回收和释放压力受回路压力和气囊压力影响的问题，提高液压式能量回收效率和再利用率。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种液压蓄能器压力主动控制系统，包括有液压蓄能器(1)、第一高速开关气阀(2)、气瓶(3)、第二高速开关气阀(4)、增压缸(5)、气动换向阀(6)、控制器(7)；其中：

该液压蓄能器(1)的进油腔与执行元件能量回收端连接；第一高速开关气阀(2)的P1口和第二高速开关气阀(4)的P2口均与液压蓄能器(1)的气囊腔连接；第二高速开关气阀(4)的D2口与增压缸(5)的大腔、二位二通气动换向阀(6)的D3口连接；第一高速开关阀(2)的D1口和增压缸(5)的小腔均与气瓶(3)的进气口连接；二位二通气动换向阀(6)的出气口与大气相通。

作为一种优选方案，所述第一高速开关气阀(2)为电控。

作为一种优选方案，所述第二高速开关气阀(4)为电控。

作为一种优选方案，液压蓄能器(5)的油腔和气囊腔、气瓶(7)的进气口均安装有压力传感器。