CN112555236A - 势能回收***及其控制方法、工程设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种势能回收***及其控制方法、工程设备，解决了势能回收***工作过程中因电机旋向切换所造成的稳定性差的问题。势能回收***包括：蓄电池、电机、变量泵、排量控制单元、举升油缸和油箱。蓄电池、电机和变量泵依次电连接。变量泵包括第一油口和第二油口，第一油口与油箱连通，第二油口与举升油缸的无杆腔连通。排量控制单元用于控制变量泵在正排量工作状态和负排量工作状态之间切换；当变量泵处于正排量工作状态时，电机驱动变量泵带动举升油缸的活塞杆上升；当变量泵处于负排量工作状态时，举升油缸内的液压油在重力作用下下降以驱动变量泵带动电机旋转，电机对蓄电池充电。

Description

势能回收***及其控制方法、工程设备

技术领域

本申请涉及具备势能回收功能的设备技术领域，具体涉及一种势能回收***及其控制方法、工程设备。

背景技术

很多具备势能回收功能的设备(如堆高机)利用液压***驱动其升降部件升降，并利用该液压***回收升降部件的重力势能，并将该重力势能转换为其他能量(如电能)进行存储。为了实现上述过程，具备势能回收功能的设备需要通过切换电机的旋向实现两种工作模式，即电动机工作模式和发电机工作模式，之间进行切换，电机旋向的改变对***稳定性造成不良影响。

申请内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种使势能回收***及其控制方法、工程设备，以解决现有技术中由于电机旋向切换所造成的具备势能回收功能的设备稳定性差的问题。

本申请第一方面提供了一种势能回收***，包括：蓄电池、电机、变量泵、排量控制单元、举升油缸和油箱。蓄电池、电机和变量泵依次电连接；变量泵包括第一油口和第二油口，第一油口与油箱连通，第二油口与举升油缸的无杆腔连通。排量控制单元用于控制变量泵在正排量工作状态和负排量工作状态之间切换；当变量泵处于正排量工作状态时，电机驱动变量泵带动举升油缸的活塞杆上升；当变量泵处于负排量工作状态时，举升油缸内的压力油在重力作用下下降以驱动变量泵带动电机旋转，电机对蓄电池充电。

在一种可能的实现方式中，变量泵包括斜盘，排量控制单元用于控制斜盘的倾斜角度以控制变量泵在正排量工作状态和负排量工作状态之间切换。

在一种可能的实现方式中，变量泵还包括第一变量控制油缸和第二变量控制油缸；斜盘包括相对设置的第一端和第二端，第一变量控制油缸的活塞杆与第一端连接，第二变量控制油缸的活塞杆与第二端连接。排量控制单元包括控制器，以及与控制器电连接的比例阀和角度传感器；角度传感器固定在斜盘上；控制器用于根据升降指令计算变量泵的目标排量和目标转速；控制比例阀的阀芯移动到额定排量对应的工作位，并结合角度传感器上传的斜盘的实时倾斜角度对阀芯的位置进行微调，以使柱塞泵输出目标排量；控制电机以目标转速运行。升降指令包括上升速度和下降速度，相应地，额定排量包括额定正排量和额定负排量。

在一种可能的实现方式中，控制器用于根据升降指令计算变量泵的目标排量和目标转速包括：当变量泵的当前转速和额定正排量满足上升速度要求时，将当前转速作为目标转速，根据上升速度和目标转速计算目标排量；和/或当变量泵的当前转速和额定正排量不满足上升速度要求时，将额定正排量作为目标排量，根据上升速度和额定正排量计算目标排量。

在一种可能的实现方式中，结合角度传感器上传的斜盘的实时倾斜角度对阀芯位置进行微调包括：根据实时倾斜角度和目标排量对应的目标倾斜角度的差值确定阀芯的微调位移。

在一种可能的实现方式中，比例阀包括第一工作位和第二工作位，第一工作位与额定正排量对应，第二工作位与额定负排量对应。当比例阀处于第一工作位时，比例阀将变量泵的第二油口与第一变量控制油缸的无杆腔和第二变量控制油缸的无杆腔连通；当比例阀处于第二工作位时，比例阀将变量泵的第二油口与第二变量控制油缸的无杆腔连通，将第一变量控制油缸的无杆腔与油箱连通。

在一种可能的实现方式中，势能回收***还包括闸阀、第一压力传感器和第二压力传感器；闸阀连接在变量泵的第二端和举升油缸之间；第一压力传感器连接在变量泵的第一油口和闸阀之间；第二压力传感器连接在闸阀和举升油缸之间。当控制器接收到下降指令时，控制器还用于当第一压力传感器和第二压力传感器检测到的压力值的差值小于预定差值时，控制闸阀打开。

在一种可能的实现方式中，势能回收***还包括顺次连接在油箱和变量泵的第二油口之间的先导齿轮泵、先导减压阀和先导单向阀；以及连接在油箱和先导减压阀之间的先导溢流阀。

在一种可能的实现方式中，势能回收***还包括连接在举升油缸和油箱之间的油缸溢流阀。

本申请第二方面提供了一种工程设备，包括上述任一实施例提供的势能回收***。

本申请第三方面提供了一种控制方法，用于控制上升任一实施例提供的势能回收***。控制方法包括：上升时，排量控制单元控制变量泵输出正排量，电机驱动变量泵带动举升油缸的活塞杆上升；下降时，排量控制单元控制变量泵输出负排量，举升油缸内的压力油在重力作用下下降以驱动变量泵带动电机旋转，电机对蓄电池充电。

根据本申请提供的势能回收***及其控制方法、工程设备，当电机在电动机模式和发电机模式之间切换时，无需切换旋向，***平稳，响应快。

附图说明

图1为本申请第一实施例提供的势能回收***的结构示意图。

图2为本申请第二实施例提供的势能回收***的结构示意图。

图3为本申请第一实施例提供的势能回收***的控制方法流程图。

图4为本申请第二实施例提供的势能回收***的控制方法流程图。

图5所示为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请第一实施例提供的势能回收***的结构示意图。如图1所示，势能回收***10包括蓄电池1、电机2、变量泵3、排量控制单元100、举升油缸16和油箱。电机2具有电动机模式和发电机模式。蓄电池1、电机2和变量泵3依次电连接。变量泵3包括第一油口和第二油口，第一油口与油箱连通，第二油口与举升油缸16连通。排量控制单元100用于控制变量泵3在正排量工作状态和负排量工作状态之间切换。当变量泵3处于正排量工作状态时，电机2处于电动机模式，电机2驱动变量泵3带动举升油缸16的活塞杆上升。当变量泵3处于负排量工作状态时，举升油缸16的活塞杆下降以驱动变量泵3带动电机旋转，电机2处于发电机模式，以对蓄电池1充电。

变量泵3是指其排量可根据变化的流量和压力而在正排量工作状态和负排量工作状态之间变化的泵，例如径向活塞泵、叶片泵、轴向活塞泵等。在一个实施例中，变量泵3为柱塞泵。这种情况下，变量泵3包括斜盘，排量控制单元通过控制斜盘的倾斜角度可以控制变量泵3在正排量工作状态和负排量工作状态之间切换。

根据本实施例提供的势能回收***，当电机在电动机模式和发电机模式之间切换时，无需切换旋向，***平稳，响应快。

图2为本申请第二实施例提供的势能回收***的结构示意图。如图2所示，变量泵3包括第一变量控制油缸31和第二变量控制油缸32。斜盘包括相对设置的第一端和第二端，第一变量控制油缸31的活塞杆与第一端连接，第二变量控制油缸32的活塞杆与第二端连接。排量控制单元包括控制器11，以及与控制器11电连接的比例阀10和角度传感器4。角度传感器4固定在斜盘上。当变量泵3处于正排量工作状态时，比例阀10将变量泵3的第二油口与第一变量控制油缸31的无杆腔和第二变量控制油缸32的无杆腔连通。当变量泵3处于负排量工作状态时，比例阀10将变量泵3的第二油口与第二变量控制油缸32的无杆腔连通，并将第一变量控制油缸32的无杆腔与油箱连通。在一个实施例中，比例阀10为二位四通电磁阀。

在一个实施例中，如图2所示，势能回收***10还包括顺次连接在油箱和变量泵3的第二油口之间的先导齿轮泵5、先导减压阀7和先导单向阀9。利用先导齿轮泵5、先导减压阀7和先导单向阀9的组合为变量泵3的第二油口提供先导压力，确保比例阀10能够利用变量泵3的第二油口的压力油控制斜盘的倾斜角度。这种情况下，在一个实施例中，势能回收***10还包括连接在油箱和先导减压阀7之间的先导溢流阀6。先导溢流阀6可以确保举升油缸16的活塞杆上升过程中，由先导齿轮泵5泵出的压力油通过先导溢流阀6流回油箱，从而起到卸荷的作用。在一个实施例中，先导减压阀7、先导单向阀9和先导溢流阀6也可以用闸阀替代，即在先导齿轮泵5和变量泵3的第二油口之间设置闸阀。该闸阀起开关作用，例如为开关电磁阀，也可以是比例控制平衡阀或比例流量阀等。

在一个实施例中，如图2所示，势能回收***10还包括连接在变量泵3的第二端和举升油缸16之间的闸阀14。闸阀14起开关作用，例如为开关电磁阀，也可以是比例控制平衡阀或比例流量阀等。闸阀14用于切断举升油缸16和变量泵3之间的油路，以将举升油缸16的活塞杆维持在预定高度。在一个实施例中，闸阀固定在举升油缸16上。这种情况下，在一个实施例中，如图2所示，势能回收***10还包括第一压力传感器13和第二压力传感器15，第一压力传感器13连接在变量泵3的第一油口和闸阀14之间，第二压力传感器15连接在闸阀14和举升油缸16之间。控制器11根据第一压力传感器13和第二压力传感器15检测到的压力的差值适时控制闸阀14开启，以保证举升油缸16的下降过程冲击尽可能地小。

在一个实施例中，闸阀14的安装位置改在变量泵3的第二油口处，同时省略第一压力传感器13和第二压力传感器15。这种情况下，举升油缸16下降过程中，变量泵3无需输出正排量以平衡闸阀14两侧的压力差，而是直接打开闸阀14以输出负排量即可。

在一个实施例中，如图2所示，势能回收***10还包括连接在举升油缸16和油箱之间的油缸溢流阀8。油缸溢流阀8用于确保当举升油缸16的压力超出预定值时进行溢流，以保证举升油缸16安全。

在一个实施例中，如图2所示，势能回收***10还包括连接在变量泵3的第二油口和第一变量控制油缸31之间的安全阀17。当变量泵3的第二油口的压力超出预定值时，安全阀17控制变量泵3减小排量，以释压。

下面以图2所示实施例具体描述势能回收***的控制过程。

一、***待机

1，控制器11发送待机指令至电机2，电机2从蓄电池1获取电能，以维持低转速运行。电机2低转速运行带动先导齿轮泵5，先导齿轮泵5将油箱中的压力油泵出，压力油依次经过先导减压阀7和先导供油单向阀9到达变量泵3的出油口，以维持变量泵3出油口有先导压力。变量泵3出油口的先导压力用于确保比例阀10接收到控制指令后，可以输出压力油以推动斜盘，进而改变变量泵3的排量。

2，控制器11发送零排量指令至比例阀10，比例阀10执行零排量指令。零排量指令是指控制斜盘移动至零排量工作位的指令。在一个实施例中，零排量指令包括变量泵3处于零排量工作状态时对应的比例阀10的阀芯的位置，为了便于描述，将此时阀芯的位置记为第三工作位。具体而言，比例阀10接收到零排量指令后，阀芯移动至第三工作位，以将变量泵3的出油口与第一变量控制油缸31和第二变量控制油缸32的无杆腔导通，进而将变量泵3出油口的压力油输出到第一变量控制油缸31的无杆腔和第二变量控制油缸32的无杆腔。由于第一变量控制油缸31的无杆腔的容积大于第二变量控制油缸32的无杆腔的容积，即第一变量控制油缸31的无杆腔的压力大于第二变量控制油缸32的无杆腔的压力，斜盘在第一变量控制油缸31的活塞杆和第二变量控制油缸32的活塞杆的共同作用下逆时针旋转。

在比例阀10执行零排量指令的同时，角度传感器4实时采集斜盘的倾斜角度，并反馈至控制器11，控制器11根据斜盘的实时倾斜角度计算比例阀10的阀芯的移动方向和距离，利用该阀芯的移动方向和距离更新零排量指令，并发生给比例阀10。比例阀10执行更新后的零排量指令，微调阀芯位置，以实现对比例阀10流量的微调，进而实现对斜盘位置的微调。重复执行该微调步骤以使斜盘最终定位在零排量工作位。

可见，在本实施例中，控制器11、比例阀10、斜盘和角度传感器4形成闭环控制，根据角度传感器4的实时反馈，对比例阀10的流量进行实时调整，以将斜盘最终维持在零排量工作位。

二、举升油缸上升

1，操作人员通过手柄12发送上升速度信号至控制器11，控制器11根据接收到的上升速度信号，计算出变量泵3所需要的目标正排量和目标转速；并判断电机2的当前转速和变量泵3的额定正排量(即最大正排量)是否满足上升速度要求。

2、若电机2的当前转速和变量泵3的额定正排量满足上升速度要求，电机2转速无需变化，当前转速即为第一目标转速。此时仅需将变量泵3的排量调整到目标正排量，该目标正排量可以根据上升速度和第一目标转速计算得到。

将变量泵3的排量调整到目标正排量的过程具体包括：

控制器11根据额定正排量生成正排量指令，并将正排量指令发送给比例阀10，比例阀10执行正排量指令。在一个实施例中，正排量指令包括变量泵3输出额定正排量时对应的比例阀10的阀芯的位置，为了便于描述，将此时阀芯的位置记为第一工作位。具体而言，比例阀10接收到正排量指令后，控制阀芯移动至第一工作位，此时变量泵3的出油口依然与第一变量控制油缸31和第二变量控制油缸32的无杆腔导通，变量泵3出油口的压力油被进一步输出到第一变量控制油缸31的无杆腔和第二变量控制油缸32的无杆腔。第一变量控制油缸31的无杆腔的压力与第二变量控制油缸32的无杆腔的压力的差值增大，斜盘进一步逆时针旋转。

在比例阀10执行正排量指令的过程中，角度传感器4实时采集斜盘的倾斜角度，并反馈至控制器11。控制器11根据斜盘的实时倾斜角度对阀芯的位置进行微调。在一个实施例中，控制器11根据实时倾斜角度和目标排量对应的目标倾斜角度的差值确定阀芯的微调位移；根据微调位移生成微调指令，发送给比例阀10。具体而言，控制器11将角度传感器4上传的实时倾斜角度与目标排量对应的目标倾斜角角度作差，根据差值的正负确定阀芯的移动方向，根据差值的绝对值确定阀芯的移动距离。根据阀芯的移动方向和移动距离更新正排量指令，并发生给比例阀10。比例阀10执行更新后的正排量指令，微调阀芯位置，以实现对比例阀10流量的微调，进而实现对斜盘位置的微调。重复执行该微调步骤以使斜盘最终输出目标正排量。

可见，在本实施例中，控制器11、比例阀10、斜盘和角度传感器4形成闭环控制，根据角度传感器4的实时反馈，对比例阀10流量进行实时调整，以将斜盘最终输出目标正排量。

经过上述排量调整过程后，变量泵3输出目标正排量，并以当前转速旋转。变量泵3输出的压力油经过开关电磁阀14驱动举升油缸16上升，举升油缸16逐渐达到并维持在手柄12输出的上升速度。

3、若电机2的当前转速和变量泵3额定正排量无法满足上升速度要求，需要控制变量泵3输出额定正排量，以作为目标正排量，并根据上升速度和额定正排量计算实际转速，以作为变量泵3的第一目标转速。

将变量泵3的排量调整到额定正排量的过程包括：

控制器根据额定正排量生成正排量指令，并将正排量指令发送给比例阀10，比例阀10执行正排量指令。在一个实施例中，正排量指令包括变量泵3输出额定正排量时对应的比例阀10的阀芯的位置，为了便于描述，将此时阀芯的位置记为第一工作位。具体而言，比例阀10接收到正排量指令后，控制阀芯移动至第一工作位，此时变量泵3的出油口依然与第一变量控制油缸31和第二变量控制油缸32的无杆腔导通，变量泵3出油口的压力油被进一步输出到第一变量控制油缸31的无杆腔和第二变量控制油缸32的无杆腔。第一变量控制油缸31的无杆腔的压力与第二变量控制油缸32的无杆腔的压力的差值增大，斜盘进一步逆时针旋转。

在比例阀10执行正排量指令的过程中，角度传感器4实时采集斜盘的倾斜角度，并反馈至控制器11。控制器11根据斜盘的实时倾斜角度对阀芯的位置进行微调。在一个实施例中，控制器11根据实时倾斜角度和目标排量对应的目标倾斜角度的差值确定阀芯的微调位移；根据微调位移生成微调指令，发送给比例阀10。具体而言，控制器11将角度传感器4上传的实时倾斜角度与目标排量对应的目标倾斜角角度作差，根据差值的正负确定阀芯的移动方向，根据差值的绝对值确定阀芯的移动距离。根据阀芯的移动方向和移动距离更新正排量指令，并发生给比例阀10。比例阀10执行更新后的正排量指令，微调阀芯位置，以实现对比例阀10流量的微调，进而实现对斜盘位置的微调。重复执行该微调步骤以使斜盘最终输出额定正排量。

在比例阀10执行正排量指令的同时，控制器11根据上升速度和额定正排量计算出变量泵3输出最大正排量时的第一目标转速，并生成转速指令，发送给电机2，电机2执行转速指令，以带动变量泵3以该第一目标转速转动。

当变量泵3以第一目标转速运行，并输出额定正排量时，变量泵3的出油口泵出的压力油经过开关电磁阀14驱动举升油缸16上升，举升油缸16逐渐达到并维持在手柄12输出的上升速度。

对于上述两种情况下举升油缸16的上升过程而言，变量泵3的出油口的压力高于先导减压阀7的出油口的压力，使得由先导齿轮泵5泵出的压力油通过先导溢流阀6流回油箱。变量泵3始终处于正排量工作状态，蓄电池1给电机2供电，电机2带动变量泵3做功，即电机2处于电动机模式。

三、维持举升油缸在第一预定位置

当举升油缸16上升到第一预定位置时，关闭开关电磁阀14，使得举升油缸16维持在当前状态，从而使得被举升部件停在当前位置。***恢复到待机状态，具体执行过程，参阅上述“***待机”步骤。

四、举升油缸下降

1、操作人员通过手柄12发送下降速度信号至控制器11，控制器11根据接收到的下降速度信号，计算出变量泵3所需要的目标负排量和第二目标转速。与此同时，控制器11计算第一压力传感器13和第二压力传感器15检测到的压力值的差值，当该差值大于预设差值时，控制器11发送正排量指令至比例阀10，比例阀10和角度传感器4闭环执行控制器11的正排量指令。这种情况下，压力值的差值逐渐减小，当该差值小于预设差值时，控制器11控制开关电磁阀14得电导通。

2，若电机2的当前转速和变量泵3的额定负排量满足下降速度要求，当前转速无需变化，当前转速即为第二目标转速。此时仅需将变量泵3的排量调整到目标负排量，该目标负排量可以根据下降速度和第二目标转速计算得到。

将变量泵3的排量调整到目标负排量的过程包括：

控制器11根据额定负排量生成负排量指令，并将负排量指令发送给比例阀10，比例阀10执行负排量指令。在一个实施例中，负排量指令包括变量泵3输出额定负排量时对应的比例阀10的阀芯的位置，为了便于描述，将此时阀芯的位置记为第二工作位。具体而言，比例阀10接收到负排量指令后，控制阀芯移动至第二工作位，此时变量泵3的出油口与第二变量控制油缸32的无杆腔导通，第一变量控制油缸31的无杆腔与油箱导通，从而使得变量泵3出油口的压力油被输出到第二变量控制油缸32的无杆腔，第一变量控制油缸31的无杆腔中的压力油流回油箱。在第一变量控制油缸31的活塞杆和第二变量控制油缸32的活塞杆的共同作用下，斜盘顺时针旋转。

在比例阀10执行负排量指令的过程中，角度传感器4实时采集斜盘的倾斜角度，并反馈至控制器11。控制器11根据斜盘的实时倾斜角度对阀芯的位置进行微调。在一个实施例中，控制器11根据实时倾斜角度和目标排量对应的目标倾斜角度的差值确定阀芯的微调位移；根据微调位移生成微调指令，发送给比例阀10。具体而言，控制器11将角度传感器4上传的实时倾斜角度与目标排量对应的目标倾斜角角度作差，根据差值的正负确定阀芯的移动方向，根据差值的绝对值确定阀芯的移动距离。根据阀芯的移动方向和移动距离更新负排量指令，并发生给比例阀10。比例阀10执行更新后的负排量指令，微调阀芯位置，以实现对比例阀10流量的微调，进而实现对斜盘位置的微调。重复执行该微调步骤以使斜盘最终输出目标负排量。

经过上述排量调整过程后，变量泵3维持在目标负排量工作状态，并以当前转速旋转。举升油缸16中的压力油经过开关电磁阀14驱动变量泵3做功，举升油缸16逐渐达到并维持在手柄12输出的下升速度，变量泵3带动电机2做功，即电机2处于发电机模式，电机2对蓄电池1进行充电。

3、若电机2的当前转速和变量泵3的额定负排量无法满足下降速度要求，需要控制变量泵3输出额定负排量，以作为目标负排量，并根据下降速度和额定负排量计算实际转速，以作为变量泵3的第二目标转速。

将变量泵3的排量调整到额定负排量的过程包括：

控制器根据额定负排量生成负排量指令，并将负排量指令发送给比例阀10，比例阀10执行负排量指令。在一个实施例中，负排量指令包括变量泵3输出额定负排量时对应的比例阀10的阀芯的位置，为了便于描述，将此时阀芯的位置记为第二工作位。具体而言，比例阀接收到负排量指令后，控制阀芯移动至第二工作位，此时变量泵3的出油口与第二变量控制油缸32的无杆腔导通，第一变量控制油缸31的无杆腔与油箱导通，从而使得变量泵3出油口的压力油被输出到第二变量控制油缸32的无杆腔，第一变量控制油缸31的无杆腔中的压力油流回油箱。在第一变量控制油缸31的活塞杆和第二变量控制油缸32的活塞杆的共同作用下，斜盘顺时针旋转。

在比例阀10执行负排量指令的过程中，角度传感器4实时采集斜盘的倾斜角度，并反馈至控制器11。控制器11根据斜盘的实时倾斜角度对阀芯的位置进行微调。在一个实施例中，控制器11根据实时倾斜角度和目标排量对应的目标倾斜角度的差值确定阀芯的微调位移；根据微调位移生成微调指令，发送给比例阀10。具体而言，控制器11将角度传感器4上传的实时倾斜角度与目标排量对应的目标倾斜角角度作差，根据差值的正负确定阀芯的移动方向，根据差值的绝对值确定阀芯的移动距离。根据阀芯的移动方向和移动距离更新正排量指令，并发生给比例阀10。比例阀10执行更新后的正排量指令，微调阀芯位置，以实现对比例阀10流量的微调，进而实现对斜盘位置的微调。重复执行该微调步骤以使斜盘最终输出额定负排量。

在比例阀10执行负排量指令的过程中，控制器11根据下降速度和额定负排量计算实际转速，以作为变量泵3的第二目标转速，并生成第二目标转速指令发送至电机2，电机2执行第二目标转速指令，以带动变量泵3以第二目标转速转动。

当变量泵3以第二目标转速运行，并输出额定负排量时，可以控制举升油缸16逐渐达到并维持在手柄12输出的下降速度。在上述执行过程中，举升油缸16中的压力油在重力作用下经过开关电磁阀14驱动变量泵3做功，变量泵3带动电机2做功，即电机2处于发电机模式，电机2对蓄电池1进行充电。

对于上述两种情况下举升油缸16的下降过程而言，变量泵3的出油口的压力高于先导减压阀7的出油口的压力，先导齿轮泵5泵出的压力油通过先导溢流阀6流回油箱。举升油缸16下降过程中，变量泵3可能处于正排量工作状态，也可能处于负排量工作状态。当变量泵3处于正排量工作状态时，变量泵3输出压力油，蓄电池1给电机2供电，电机2带动变量泵3做功，此时电机2处于电动机工作模式。当变量泵3处于负排量工作状态时，变量泵3带动电机2做功，电机2对蓄电池1进行充电，此时电机2处于发电机工作模式。

五、维持举升油缸在第二预定位置

当举升油缸16下降到第二预定位置时，关闭电磁阀14，使得举升油缸16维持在当前状态，从而使得被举升部件停在当前位置。***恢复到待机状态，具体执行过程，参阅上述“***待机”步骤。

在该步骤中，先导齿轮泵5始终确保变量泵3的出油口有先导压力，可以防止开关电磁阀14关闭瞬间变量泵3负排量未归零而吸空，提高了变量泵3的使用寿命。

应当理解，根据实际需求的不同，一个变量泵3和一台电机2可以驱动一个举升油缸16，也可以驱动多个举升油缸16。一个举升油缸16也可以通过多个变量泵3和电机的组合来驱动。

根据上述实施例提供的势能回收***，具备如下有益效果。第一，当电机2在电动机模式和发电机模式之间切换时，无需切换旋向，***平稳，响应快。第二，整个***仅需要一个电机即可实现举升油缸16活塞杆的上升和下降动作，成本低。第三，比例阀10和角度传感器4形成闭环对变量泵3的斜盘的倾斜角度进行控制，控制精度高。第四，变量泵3排量变化过程中，无需切换旋向，动作平稳，响应快。

本申请还提供了一种控制方法，用于控制上述任一实施例提供的势能回收***，该控制方法可以由控制器11执行。图3为本申请第一实施例提供的势能回收***的控制方法流程图。如图3所示，控制方法300包括：

步骤S310，上升时，排量控制单元用于控制变量泵输出正排量。这种情况下，电机驱动变量泵带动举升油缸的活塞杆上升。

步骤S320，下降时，排量控制单元用于控制变量泵输出负排量。这种情况下，举升油缸内的压力油在重力作用下下降以驱动变量泵带动电机旋转，电机对蓄电池充电。

图4为本申请第二实施例提供的势能回收***的控制方法流程图。如图4所示，在本实施例中，步骤S310具体执行为：

步骤S410，控制器根据上升速度指令计算变量泵的目标正排量和第一目标转速。具体而言，当变量泵的当前转速和额定正排量满足上升速度要求时，将当前转速作为第一目标转速，根据上升速度和第一目标转速计算目标排量。当变量泵的当前转速和额定正排量不满足上升速度要求时，将额定正排量作为目标排量，根据上升速度和额定正排量计算目标排量。

步骤S420，控制器控制比例阀的阀芯移动到额定正排量对应的工作位，并结合角度传感器上传的斜盘的实时倾斜角度对阀芯的位置进行微调，以使柱塞泵输出目标正排量。

控制器内预先存储了额定正排量和比例阀工作位的对应关系，控制器可以直接控制阀芯移动到额定正排量对应的工作位。步骤“结合角度传感器上传的斜盘的实时倾斜角度对阀芯的位置进行微调”具体执行为：根据实时倾斜角度和目标排量对应的目标倾斜角度的差值确定阀芯的微调位移。例如，控制器11将角度传感器4上传的实时倾斜角度与目标排量对应的目标倾斜角角度作差，根据差值的正负确定阀芯的移动方向，根据差值的绝对值确定阀芯的移动距离。根据阀芯的移动方向和移动距离更新正排量指令，并发生给比例阀10。比例阀10执行更新后的正排量指令，微调阀芯位置，以实现对比例阀10流量的微调，进而实现对斜盘位置的微调。

步骤S430，控制器控制电机以第一目标转速运行。

步骤S320具体执行为：

步骤S440，控制器根据下降速度指令计算变量泵的目标负排量和第二目标转速。具体而言，当变量泵的当前转速和额定负排量满足上升速度要求时，将当前转速作为第二目标转速，根据下降速度和第二目标转速计算目标负排量。当变量泵的当前转速和额定负排量不满足上升速度要求时，将额定负排量作为目标排量，根据下降速度和额定负排量计算目标排量。

步骤S450，控制比例阀的阀芯移动到额定负排量对应的工作位，并结合角度传感器上传的斜盘的实时倾斜角度对阀芯的位置进行微调，以使柱塞泵输出目标负排量。

控制器内预先存储了额定负排量和比例阀工作位的对应关系，控制器可以直接控制阀芯移动到额定负排量对应的工作位。

控制器内预先存储了额定负排量和比例阀工作位的对应关系，控制器可以直接控制阀芯移动到额定负排量对应的工作位。步骤“结合角度传感器上传的斜盘的实时倾斜角度对阀芯的位置进行微调”具体执行为：根据实时倾斜角度和目标排量对应的目标倾斜角度的差值确定阀芯的微调位移。例如，控制器11将角度传感器4上传的实时倾斜角度与目标排量对应的目标倾斜角角度作差，根据差值的正负确定阀芯的移动方向，根据差值的绝对值确定阀芯的移动距离。根据阀芯的移动方向和移动距离更新正排量指令，并发生给比例阀10。比例阀10执行更新后的负排量指令，微调阀芯位置，以实现对比例阀10流量的微调，进而实现对斜盘位置的微调。

步骤S460，控制电机以第二目标转速运行。

应当理解，步骤S430可以和步骤S410或步骤S420同步执行；步骤S460可以和步骤S440或步骤S450同步执行。

根据本申请实施例提供的势能回收***的控制方法，可用于控制上述任一实施例提供的势能回收***。未在控制方法实施例中描述的具体细节，可参见势能回收***实施例，这里不再赘述。

本申请还提供了一种工程设备，包括上述任一实施例提供的势能回收***。该工程设备包括堆高机、叉车、正面吊等，其可以取得与势能回收***相同的技术效果，这里不再赘述。

本申请还提供了一种电子设备。图5所示为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。如图5所示，电子设备50包括一个或多个处理器51和存储器52。

处理器51可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备50中的其他组件以执行期望的功能。

存储器52可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。

在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器51可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本申请的任一实施例提供的势能回收***的控制方法或者其他期望的功能。

在一个示例中，电子设备50还可以包括：输入装置53和输出装置55，这些组件通过总线***和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。输入装置53可以包括例如键盘、鼠标等等。输出装置55可以向外部输出各种信息，包括确定出的运动数据等。输出装置55可以包括例如显示器、通信网络及其所连接的远程输出设备等等。

当然，为了简化，图5中仅示出了该电子设备50中与本申请有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备5还可以包括任何其他适当的组件。

除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书中描述的根据本申请任一实施例提供的势能回收***的控制方法中的步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书根据本申请任一实施例的势能回收***的控制方法的步骤。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、***的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、***。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (11)

1.一种势能回收***，其特征在于，包括：蓄电池、电机、变量泵、排量控制单元、举升油缸和油箱；

所述蓄电池、所述电机和所述变量泵依次电连接；所述变量泵包括第一油口和第二油口，所述第一油口与所述油箱连通，所述第二油口与所述举升油缸的无杆腔连通；

所述排量控制单元用于控制所述变量泵在正排量工作状态和负排量工作状态之间切换；当所述变量泵处于所述正排量工作状态时，所述电机驱动所述变量泵带动所述举升油缸的活塞杆上升；当所述变量泵处于所述负排量工作状态时，所述举升油缸内的压力油在重力作用下下降以驱动所述变量泵带动所述电机旋转，电机对所述蓄电池充电。

2.根据权利要求1所述的势能回收***，其特征在于，所述变量泵包括斜盘，所述排量控制单元用于控制所述斜盘的倾斜角度以控制所述变量泵在所述正排量工作状态和所述负排量工作状态之间切换。

3.根据权利要求2所述的势能回收***，其特征在于，所述变量泵还包括第一变量控制油缸和第二变量控制油缸；所述斜盘包括相对设置的第一端和第二端，所述第一变量控制油缸的活塞杆与所述第一端连接，所述第二变量控制油缸的活塞杆与所述第二端连接；

所述排量控制单元包括控制器，以及与所述控制器电连接的比例阀和角度传感器；所述角度传感器固定在所述斜盘上；所述控制器用于根据所述升降指令计算所述变量泵的目标排量和目标转速；控制所述比例阀的阀芯移动到额定排量对应的工作位，并结合所述角度传感器上传的所述斜盘的实时倾斜角度对所述阀芯的位置进行微调，以使所述柱塞泵输出所述目标排量；控制所述电机以所述目标转速运行；

其中，所述升降指令包括上升速度和下降速度，相应地，所述额定排量包括额定正排量和额定负排量。

4.根据权利要求3所述的势能回收***，其特征在于，所述控制器用于根据所述升降指令计算所述变量泵的目标排量和目标转速包括：

当所述变量泵的当前转速和额定正排量满足所述上升速度要求时，将所述当前转速作为所述目标转速，根据所述上升速度和所述目标转速计算所述目标排量；和/或

当所述变量泵的当前转速和额定正排量不满足所述上升速度要求时，将所述额定正排量作为所述目标排量，根据所述上升速度和所述额定正排量计算所述目标排量。

5.根据权利要求4所述的势能回收***，其特征在于，所述结合所述角度传感器上传的所述斜盘的实时倾斜角度对所述阀芯的位置进行微调包括：

根据所述实时倾斜角度和所述目标排量对应的目标倾斜角度的差值确定所述阀芯的微调位移。

6.根据权利要求3-5中任一所述的势能回收***，其特征在于，所述比例阀包括第一工作位和第二工作位，所述第一工作位与所述额定正排量对应，所述第二工作位与所述额定负排量对应；

当所述比例阀处于所述第一工作位时，所述比例阀将所述变量泵的所述第二油口与所述第一变量控制油缸的无杆腔和所述第二变量控制油缸的无杆腔连通；

当所述比例阀处于所述第二工作位时，所述比例阀将所述变量泵的所述第二油口与所述第二变量控制油缸的无杆腔连通，将所述第一变量控制油缸的无杆腔与所述油箱连通。

7.根据权利要求3-5中任一所述的势能回收***，其特征在于，还包括闸阀、第一压力传感器和第二压力传感器；所述闸阀连接在所述变量泵的所述第二端和所述举升油缸之间；所述第一压力传感器连接在所述变量泵的所述第一油口和所述闸阀之间；所述第二压力传感器连接在所述闸阀和所述举升油缸之间；

其中，当所述控制器接收到所述下降指令时，所述控制器还用于当所述第一压力传感器和所述第二压力传感器检测到的压力值的差值小于预设差值时，控制所述闸阀打开。

8.根据权利要求1所述的势能回收***，其特征在于，还包括顺次连接在所述油箱和所述变量泵的所述第二油口之间的先导齿轮泵、先导减压阀和先导单向阀；以及连接在所述油箱和所述先导减压阀之间的先导溢流阀。

9.根据权利要求1所述的势能回收***，其特征在于，还包括连接在所述举升油缸和所述油箱之间的油缸溢流阀。

10.一种工程设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一所述的势能回收***。

11.一种权利要求1-9中任一所述势能回收***的控制方法，其特征在于，包括：

上升时，所述排量控制单元控制所述变量泵输出正排量，所述电机驱动所述变量泵带动所述举升油缸的活塞杆上升；

下降时，所述排量控制单元控制所述变量泵输出负排量，所述举升油缸内的压力油在重力作用下下降以驱动所述变量泵带动所述电机旋转，电机对所述蓄电池充电。

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