电静液执行器系统及其控制方法、控制器和作业机械与流程

本发明涉及电液控制，具体地涉及一种电静液执行器系统及其控制方法、控制器和作业机械。

背景技术：

1、电静液执行器将电机、泵、阀、油缸高度集成，通过泵容积调速实现执行器方向及速度控制，无节流调速系统节流损失，可提升系统能效，同时简化回路，具有集成化、易维护、多执行器复合控制灵活的优点，是解决阀控液压缸系统管路冗长、能量消耗大、复合动作控制精度低、操控性差问题的有效途径。

2、但是现有技术的电液执行器回路多以油箱自然散热为主，散热效率低，无法适应大负载高频率的负载工况，多用于低频中低载荷场景的应用。针对上述散热问题，现有技术也存在部分电液一体执行器对散热进行优化，如通过添加散热涂层、外置风冷、水冷以间接散热的方式进行散热，但散热效果较差且装置成本高、工艺难度大，而采用冲洗散热回路的系统，容易因高压油液导致散热结构损坏。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电静液执行器系统及其控制方法、控制器和作业机械，能够实现散热在全工况下可持续工作，不受回油高压影响，满足大载荷工况的散热需求，且结构简单，成本较低。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种电静液执行器系统，包括执行器、油箱、液压泵、方向控制阀、比例节流阀以及散热器；

3、在所述执行器工作于第一工况的情况下，所述方向控制阀将所述执行器的回油油口与所述散热器连通；在所述执行器工作于第二工况的情况下，所述方向控制阀将所述执行器的回油油口与所述散热器断开，所述执行器的回油油口经所述比例节流阀向所述油箱回油，和/或，经所述比例节流阀向所述执行器的进油油口补油；

4、其中，所述第一工况下所述执行器的回油油口的压力，小于所述第二工况下所述执行器的回油油口的压力。

5、在一些具体地实施方式中，还包括补油单向阀，所述补油单向阀的单向截止端连接于所述执行器的进油油口，所述补油单向阀的单向导通端连接于所述比例节流阀的出油端和/或所述油箱。

6、在一些具体地实施方式中，所述方向控制阀包括换向阀，所述换向阀包括与所述执行器连接的工作油口、与所述液压泵连接的进油口以及与所述油箱连接的回油口，所述散热器设置于所述换向阀与所述油箱之间的油路上，所述换向阀的工作机能至少包括控制所述执行器运动的第一工作机能和控制所述换向阀的进油口与回油口连通的第二工作机能。

7、在一些具体地实施方式中，还包括第一开关阀和所述第二开关阀，所述执行器为液压缸，所述液压缸包括第一油腔和第二油腔，所述第一油腔和所述第二油腔均连接所述方向控制阀，所述比例节流阀的进油端通过所述第一开关阀连接所述第一油腔与所述方向控制阀之间油路，所述比例节流阀的进油端通过所述第二开关阀连接所述第二油腔与所述方向控制阀之间油路。

8、在一些具体地实施方式中，在所述执行器工作于所述第二工况的情况下，所述方向控制阀将所述液压泵和所述散热器连通。

9、本发明第二方面提供一种用于电静液执行器系统的控制方法，该电静液执行器系统包括执行器、油箱、液压泵、方向控制阀、比例节流阀以及散热器，所述控制方法包括：

10、获取所述执行器的当前工况；

11、在当前工况为第一工况的情况下，控制所述方向控制阀将所述执行器的回油油口与所述散热器连通；

12、在当前工况为第二工况的情况下，控制所述方向控制阀将所述执行器的回油油口与所述散热器断开，使得所述执行器的回油油口经所述比例节流阀向所述油箱回油，和/或，经所述比例节流阀向所述执行器的进油油口补油；

13、其中，所述第一工况下所述执行器的回油油口的压力，小于所述第二工况下所述执行器的回油油口的压力。

14、在一些具体地实施方式中，所述获取所述执行器的当前工况，包括：

15、获取执行器需求流量，以确认所述执行器的运动方向；

16、获取所述执行器的进回油腔的压力信号，以确认负载方向；

17、在所述运动方向和所述负载方向相反的情况下，确认当前工况为所述第一工况；在所述运动方向和所述负载方向相同的情况下，确认当前工况为所述第二工况。

18、在一些具体地实施方式中，在当前工况为第一工况的情况下，控制所述方向控制阀将所述液压泵与所述执行器的进油油口连通，并控制所述液压泵的泵转速，所述控制所述液压泵的泵转速包括：

19、根据所述执行器需求流量和所述液压泵的实际流量，得出所述执行器的进油腔的需求压力，并将所述执行器的进油腔的压力信号作为压力反馈值；

20、根据所述需求压力和所述压力反馈值，得出控制所述液压泵的泵转速的控制信号。

21、在一些具体地实施方式中，在当前工况为第二工况的情况下，控制所述比例节流阀的阀口开度，所述控制所述比例节流阀的阀口开度包括：

22、根据所述比例节流阀的进出油端压差、所述执行器需求流量和所述执行器的进油腔的压力信号，得出所述比例节流阀的需求开度；

23、根据所述比例节流阀的需求开度，以控制所述比例节流阀的阀芯位置。

24、本发明第三方面提供一种控制器，被配置成执行上述用于电静液执行器控制的控制方法。

25、本发明第四方面提供一种作业机械，包括上述电静液执行器系统或上述控制器。

26、通过上述技术方案，本发明的有益效果如下：

27、本发明的电静液执行器系统设置有散热器和方向控制阀，在执行器处于回油压力较大的第二工况下时，方向控制阀能够将执行器的回油油口与散热器断开，有效隔离执行器的高压油液，使得散热器不受回油高压影响，且在油液散热的同时，通过比例节流阀的阀口开度调节依然能够以回油节流调速的方式实现超越负载工况的执行器的速度控制；而在执行器处于回油压力较小的第一工况下，方向控制阀将执行器的回油油口与散热器连通，因回油压力较低，使得执行器直接通过散热器进行回油散热，且该系统结构简单，制造难度较小，节省经济成本，能够形成有效的应用。

28、本发明实施方式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。

技术特征：

1.一种电静液执行器系统，其特征在于，包括执行器、油箱(5)、液压泵(8)、方向控制阀、比例节流阀(4)以及散热器(6)；

2.根据权利要求1所述的电静液执行器系统，其特征在于，还包括补油单向阀(3)，所述补油单向阀(3)的单向截止端连接于所述执行器的进油油口，所述补油单向阀(3)的单向导通端连接于所述比例节流阀(4)的出油端和/或所述油箱(5)。

3.根据权利要求1所述的电静液执行器系统，其特征在于，所述方向控制阀包括换向阀(9)，所述换向阀(9)包括与所述执行器连接的工作油口、与所述液压泵(8)连接的进油口以及与所述油箱(5)连接的回油口，所述散热器(6)设置于所述换向阀(9)与所述油箱(5)之间的油路上，所述换向阀(9)的工作机能至少包括控制所述执行器运动的第一工作机能和控制所述换向阀(9)的进油口与回油口连通的第二工作机能。

4.根据权利要求1所述的电静液执行器系统，其特征在于，还包括第一开关阀(10)和所述第二开关阀(13)，所述执行器为液压缸(1)，所述液压缸(1)包括第一油腔(101)和第二油腔(102)，所述第一油腔(101)和所述第二油腔(102)均连接所述方向控制阀，所述比例节流阀(4)的进油端通过所述第一开关阀(10)连接所述第一油腔(101)与所述方向控制阀之间油路，所述比例节流阀(4)的进油端通过所述第二开关阀(13)连接所述第二油腔(102)与所述方向控制阀之间油路。

5.根据权利要求1所述的电静液执行器系统，其特征在于，在所述执行器工作于所述第二工况的情况下，所述方向控制阀将所述液压泵(8)和所述散热器(6)连通。

6.一种用于电静液执行器系统的控制方法，其特征在于，该电静液执行器系统包括执行器、油箱(5)、液压泵(8)、方向控制阀、比例节流阀(4)以及散热器(6)，所述控制方法包括：

7.根据权利要求6所述的用于电静液执行器系统的控制方法，其特征在于，所述获取所述执行器的当前工况，包括：

8.根据权利要求7所述的用于电静液执行器系统的控制方法，其特征在于，在当前工况为第一工况的情况下，控制所述方向控制阀将所述液压泵(8)与所述执行器的进油油口连通，并控制所述液压泵(8)的泵转速，所述控制所述液压泵(8)的泵转速包括：

9.根据权利要求6所述的用于电静液执行器系统的控制方法，其特征在于，在当前工况为第二工况的情况下，控制所述比例节流阀(4)的阀口开度，所述控制所述比例节流阀(4)的阀口开度包括：

10.一种控制器，其特征在于，被配置成执行根据权利要求6至9中任一项所述的用于电静液执行器控制的控制方法。

11.一种作业机械，其特征在于，包括根据权利要求1至5中任一项所述的电静液执行器系统或权利要求10所述的控制器。

技术总结本发明涉及电液控制技术领域，公开了一种电静液执行器系统及其控制方法、控制器和作业机械，系统包括执行器、油箱、液压泵、主控制单元、比例节流阀和散热器，在执行器工作于第一工况的情况下，方向控制阀将执行器的回油油口与散热器连通；在执行器工作于第二工况的情况下，方向控制阀将执行器的回油油口与散热器断开，执行器的回油油口经比例节流阀向油箱回油，和/或，经比例节流阀向执行器的进油油口补油；其中，第一工况下执行器的回油油口的压力，小于第二工况下执行器的回油油口的压力，以将大载荷工况进行剥离，使得散热器不受回油高压影响，实现散热在全工况下可持续工作，且结构简单，成本较低。技术研发人员：刘延斌,刘洋,尹莉,赵文杰,卢志恒,张玉柱,员征文受保护的技术使用者：中联重科股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18