[发明专利]背压及动力液压混合一体化调控多执行器系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种液压控制技术中多执行器的控制系统，特别是一种用于工程装备动力匹配和降低多执行器系统压差损失的电液控制技术。

背景技术

目前，各种类型工程机械、筑路机械、矿山机械、林业机械和农业机械等非道路移动装备，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，控制多个执行器复合动作的液压系统，这也是液压技术应用最广泛、最重要的领域，特点是功率密度高、结构紧凑、操控性好和环境适应性强，但致命不足是能量利用率低，整机能效仅有20%左右。研究表明，控制阀口非常大的能量损失、发动机长时间工作在低效区以及动势能转换过程的能量耗散，是造成工程装备装机功率大、燃油消耗大、排放差和发热严重的根源，其中控制阀产生的能量耗散最为严重。在已公开的发明专利“采用负载敏感技术的节能型盾构管片拼装定位电液控制系统，CN103032396A”，针对多执行器系统往往具有负载变化范围广的特点，通过采用负载敏感控制原理，使液压泵的输出压力始终跟随负载变化而改变，避免了原有系统始终以最高工作压力供油所造成的能量浪费，减少了节流损失和溢流损失，但由于泵的输出压力只能与最高负载相匹配，而对于多执行器系统，较大载荷差异所造成低负载执行器控制阀的节流损失始终无法消除，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%。

另外，工程机械在实际运行中载荷大范围变化，造成动力源常常运行在低效率的工作区域，增大了动力源的排放和能耗，因此，需要根据载荷的变化情况，采用扭矩耦合方式附加其他形式的动力源，对原有的动力源进行匹配，如油电混合动力方式的电动/发电机或液压混合动力方式的液压泵/马达，在低载荷工况辅助动力源作为负载，吸收主动力源的功率，从而提升主动力源的能效，而在大载荷工况下，辅助动力源释放所吸收的能量并辅助主动力源一起驱动负载做功，但现有混合动力方式，辅助动力源提供的能量要经过控制阀的二次节流产生损耗，而且功能仅仅是匹配发动机的工作点，附加这一单元后，整机的成本会增大许多，且成本回收周期较长，制约推广应用。

发明内容

针对上述现有负载敏感等多执行器系统存在着不足，本发明提供一种背压及动力液压混合一体化调控多执行器系统，采用能量再生利用结构，控制最高负载执行器以外各执行器的回油腔压力，从而使各个执行器进油腔的压力都相同，即使所有控制阀口的压差都相同，使液压泵的压力和流量与各液压执行器都匹配，消除载荷差异所造成的多执行器系统节流损失，本系统通过控制执行器的回油腔压力也可以调控动力源的工作点，而且调控单元与动力源可以非刚性的连接，将液压混合动力功能进一步扩展到动势能回收利用和减小节流损耗，极大提升节能效果和缩短投资回收周期，利于推广应用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种背压及动力液压混合一体化调控多执行器系统，包括有：动力源、主液压泵、分动箱、安全阀、第一液压执行器、第二液压执行器、第三液压执行器、第一控制阀、第二控制阀及第三控制阀；其特征在于：

进一步增设有：动力调控单元、第一背压调控单元、第二被压调控单元、控制器第一转换控制阀、第二转换控制阀、第三转换控制阀、第一液控单向阀G1、第二液控单向阀G2、第三液控单向阀G3、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第五压力传感器及第六压力传感器；