CN112594240A - 一种工作装置液压***、控制方法及电动装载机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动装载机技术领域，尤其涉及一种工作装置液压***、控制方法及电动装载机，该工作装置液压***包括油箱、工作泵、多路阀、举升油缸、翻斗油缸、电磁阀组、电机、电控手柄以及控制器，电机与所述工作泵驱动连接，工作泵的进油口与所述油箱连通，工作泵的出油口与所述多路阀的进油口连通，多路阀的出油口与举升油缸和所述翻斗油缸相连，多路阀的控制端与电磁阀组连通，电磁阀组、电机以及电控手柄均与控制器电连接。控制器可以根据电控手柄的信号同时控制电机转速和多路阀的动作，实现了电机转速随电控手柄的摆动角度而自动调节，不需要再单独控制工作泵电机的转速，且电机转速是根据需要连续调节。

Description

一种工作装置液压***、控制方法及电动装载机
技术领域
本发明涉及电动装载机技术领域，尤其涉及一种工作装置液压***、控制方法及电动装载机。
背景技术
装载机是一种使用非常普遍的工程机械，常规的燃油装载机以发动机作为动力源，各个液压泵安装在变速箱上，为工作装置、转向等提供压力油源。常规燃油装载机工作过程中发动机消耗大量燃油，发动机排放的废气会对环境产生污染。电动装载机使用电池作为能源，电机作为动力元件，在使用过程中，电动装载机没有废气的排放，更加环保，故电动装载机是未来发展的趋势。
电动装载机中电机的使用数量可以是一个也可以是多个，如果使用一个电机，则电机带动变速箱，多个液压泵安装在变速箱上，这样电机的转速影响行走***和工作***，无法分开控制，电机转速只能按其中需求高的来控制；如果使用多个电机，一个电机带动行走***，一个或多个电机带动工作泵、转向泵等，这样行走***和工作***的控制更加灵活，可以根据需要单独的调节电机转速，在不需要电机提供动力时，电机转速可以降低甚至停止。
由于目前电池技术的限制，电动工程机械的工作时间受限，因此对于电动装载机来说***的节能非常重要。目前工作泵电机的转速使用手柄上的按钮进行控制，一般分为低、中、高档，这样的人为控制非常麻烦，且不能根据实际需要进行实时的、连续的调节。
另外，目前电动转载机的工作液压***和常规的燃油装载机类似，多数使用节流控制，节流控制的工作液压***，在液控多路阀没有完全打开、非全速动作时，会有节流损失，由于装载机在装载货物时，经常会进行微动作，因此此时节流损失较多，对于节能非常重要的电动装载机来说，会损失一定的电能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工作装置液压***，以解决现有技术中存在的工作泵电机的转速需要人为控制，且不能根据实际需要进行实时连续调节的技术问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种工作装置液压***，包括油箱、工作泵、多路阀、电磁阀组、电机、电控手柄以及控制器，所述电机与所述工作泵驱动连接，所述工作泵的进油口与所述油箱连通，所述工作泵的出油口与所述多路阀的进油口连通，所述多路阀的出油口与举升油缸和翻斗油缸相连，所述多路阀的控制端与所述电磁阀组连通，所述电磁阀组、所述电机以及所述电控手柄均与所述控制器电连接。
作为工作装置液压***的优选技术方案，还包括压力传感器，所述压力传感器设置于所述工作泵的出油口与所述多路阀的进油口连通的管路上。
作为工作装置液压***的优选技术方案，还包括回油过滤器，所述回油过滤器设置于所述多路阀的回油口与所述油箱连通的管路上。
作为工作装置液压***的优选技术方案，所述控制器为整车控制器。
本发明的目的在于提供一种工作装置液压***的控制方法，以解决现有技术中存在的液压***节流损失较大的技术问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种应用于如上任一项所述的工作装置液压***的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S10、装载机启动；
S20、电机转速为零；
S30、判断是否接收到电控手柄的操纵信号，若是，则执行下一步骤S40；若否，则返回上一步骤S20；
S40、判断电控手柄的具体操纵指令，若操纵指令为使铲斗举升或翻斗，则进入步骤S511；若操纵指令为使铲斗下降，则执行步骤S521；
S511、控制电磁阀组的输出压力逐渐增大至与电控手柄的摆动角度相对应的大小，然后执行步骤S512；
S512、控制电机的转速逐渐增大至与电控手柄的摆动角度相对应的大小，然后执行步骤S60；
S521、控制电磁阀组的输出压力以及电机的转速同时增大至与电控手柄的摆动信号相对应的大小，然后执行步骤S60；
S60、在接收到电控手柄的电流降为零的信号后，判断是否长时间未操纵电控手柄，若是，则返回步骤S20；若否，则返回步骤S40。
作为工作装置液压***的控制方法的优选技术方案，在步骤S40中，在判断电控手柄的具体操纵指令之前，先控制电机进入待命转速。
作为工作装置液压***的控制方法的优选技术方案，在执行步骤S10至S60的过程中，控制器实时检测电机的输出功率，若检测到输出功率超出电机的额定输出功率，则控制电机的转速降低至一预设范围值。
作为工作装置液压***的控制方法的优选技术方案，在执行步骤S10至S60的过程中，控制器实时检测电机的温度，若检测到温度超过电机的限定温度，则控制电机的转速降低至一预设范围值。
作为工作装置液压***的控制方法的优选技术方案，在执行步骤S10至S60的过程中，控制器实时检测铲斗的位置，若检测到铲斗到达极限位置，则控制电机的转速降至待命转速，同时控制电磁阀组的电流降为零。
本发明的目的在于提供一种电动装载机，以解决现有技术中存在的液压***节流损失较大的技术问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种电动装载机，采用如上任一项所述的工作装置液压***的控制方法。
本发明的有益效果：
本发明提供的工作装置液压***，控制器可以根据电控手柄的信号同时控制电机转速和多路阀的动作，实现了电机转速随电控手柄的摆动角度而自动调节，不需要再单独控制工作泵电机的转速，且电机转速是根据需要连续调节。并且本发明是在现有工作装置液压***的基础上，将液控手柄改为电控手柄，并增加一个电磁阀组，将现有的液控操纵更改为电控操纵，并保持了现有的工作泵、液控多路阀的通用性，成本较低。
本发明提供的工作装置液压***的控制方法，在铲斗举升和翻斗的控制策略中，先让多路阀完全打开，再增加电机转速，这样在铲斗非全速动作时，只有多路阀打开过程中有节流损失，不过由于此时电机转速小、工作泵流量小，节流损失较小，且多路阀完全打开后，再增加电机转速来提高铲斗动作速度时，不再有节流损失，更加节能。进一步地，在工作过程中对工作泵电机的功率实时计算、温度实时监测，可以保护工作泵电机。另外，在铲斗到达极限位置时，会控制电机转速降至待命转速，同时控制电磁阀组的电流降为零，更加节能。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的工作装置液压***的原理示意图；
图2是本发明实施例二提供的工作装置液压***的控制方法的流程示意图。
图中：
01、举升油缸；02、翻斗油缸；
1、油箱；2、工作泵；3、多路阀；4、回油过滤器；5、电机；6、电磁阀组；7、电控手柄；8、控制器；9、压力传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种工作装置液压***，该工作装置液压***适用于多电机的电动装载机，即一个电机带动行走***，一个电机同时带动转向泵和工作泵2或者两个电机分别带动转向泵和工作泵2。该工作装置液压***包括油箱1、工作泵2、多路阀3、电磁阀组6、电机5、电控手柄7以及控制器8，电机5与工作泵2驱动连接，工作泵2的进油口与油箱1连通，工作泵2的出油口与多路阀3的进油口连通，多路阀3的出油口与举升油缸01和翻斗油缸02相连，多路阀3的控制端与电磁阀组6连通，电磁阀组6、电机5以及电控手柄7均与控制器8电连接。优选地，控制器8为整车控制器。
在本实施例中，电磁阀组6包括四个比例减压阀，其输出压力作为多路阀3的四个先导压力，比例减压阀受到的控制信号越大则输出压力越高，从而控制多路阀3相应的阀芯移动。每一个比例减压阀的信号都是受控制器8控制。电磁阀组6需要的先导压力油由另外的先导泵或其他压力源提供。
多路阀3包括翻斗联和举升联，电控手柄7前后摆动能够控制多路阀3的举升联，从而通过举升油缸01控制铲斗的举升和下降动作，电控手柄7左右摆动能够控制多路阀3的翻斗联，从而通过翻斗油缸02控制铲斗的内翻斗和外翻斗动作。电控手柄7的输出电信号随摆动角度的增大而成比例增大，此电信号输入到控制器8中，控制器8能够根据电控手柄7的电信号控制电机5的转速和电磁阀组6的输出压力。
本实施例提供的工作装置液压***，控制器8可以根据电控手柄7的信号同时控制电机5转速和多路阀3的动作，实现了电机5转速随电控手柄7的摆动角度而自动调节，不需要再单独控制电机5的转速，且电机5转速是根据需要连续调节。并且本实施例是在现有工作装置液压***的基础上，将液控手柄改为电控手柄7，并增加一个电磁阀组6，将现有的液控操纵更改为电控操纵，并保持了现有的工作泵2、液控多路阀3的通用性，成本较低。需要说明的是，为了保持目前液控多路阀3的通用性和控制成本，本实施例使用电磁阀组6和液控多路阀3组合来实现电控多路阀的功能，还可以直接使用电控多路阀来达到本实施例的目的。
优选地，多路阀3的回油口与油箱1连通的管路上设置有回油过滤器4，用于对油液进行过滤，提高液压***的使用寿命。
进一步地，本实施例提供的工作装置液压***还包括压力传感器9，压力传感器9设置于工作泵2的出油口与多路阀3的进油口连通的管路上，压力传感器9用于检测工作装置液压***的压力，通过该压力可计算出电机5的输出扭矩，并结合电机5转速可计算出电机5的输出功率，控制器8可以通过实时监控该输出功率以在电机5超出额定功率时及时作出应对措施，从而避免电机5超出额定输出功率，保护电机5。
实施例二
如图2所示，本实施例提供一种应用于实施例一所述的工作装置液压***的控制方法，包括如下步骤：
S10、装载机启动。
S20、电机5转速为零。
S30、判断是否接收到电控手柄7的操纵信号，若是，则进入下一步骤S40；若否，则返回上一步骤S20。
S40、控制电机5进入待命转速，并判断电控手柄7的具体操纵指令，若操纵指令为使铲斗举升或翻斗，则进入步骤S511；若操纵指令为使铲斗下降，则进入步骤S521。
待命转速一般设置的较低，用于保证电机5不带负载启动以及具有较高的响应速度。
S511、控制电磁阀组6的输出压力逐渐增大至与电控手柄7的摆动角度相对应的大小，然后进入步骤S512。
S512、控制电机5的转速逐渐增大至与电控手柄7的摆动角度相对应的大小，然后进入步骤S60。
步骤S511和步骤S512是铲斗举升或翻斗时的控制策略中，先让多路阀3完全打开，再增加电机5转速，这样在铲斗非全速动作时，只有多路阀3打开过程中有节流损失，不过由于此时电机5转速小、工作泵2流量小，节流损失较小，且多路阀3完全打开后，再增加电机5转速来提高铲斗动作速度时，不再有节流损失，更加节能。
S521、控制电磁阀组6的输出压力以及电机5的转速同时增大至与电控手柄7的摆动信号相对应的大小，然后进入步骤S60。
步骤S621是铲斗下降时的控制策略，由于铲斗下降时，铲斗自身重量会带动铲斗下降，举升油缸01需要快速充油，因此在铲斗下降时有单独的控制策略，通过采用步骤S621的控制策略，能够保证举升油缸01快速供油，为铲斗下降提供足够的液压油。
S60、在接收到电控手柄7的电流降为零的信号后，判断是否长时间未操纵控制手柄，若是，则返回步骤S20；若否，则返回步骤S40。
在执行完步骤S511和S512或者在执行完步骤S521之后，驾驶人员会操纵电控手柄7回中位，此时电控手柄7的电流信号降为零，动作结束。若一定时间内没有操纵电控手柄7，则电机5转速变为零，直到再次操纵电控手柄7，更加的节能。
在执行步骤S10至S60的过程中，控制器8实时检测电机5的输出功率，若检测到输出功率超出电机5的额定输出功率，则控制电机5的转速降低至一预设范围值，以降低电机5的输出功率，从而保护电机5。可选地，可在该工作装置液压***中设置压力传感器9，压力传感器9可以设置于工作泵2的出油口与多路阀3的进油口连通的管路上，压力传感器9用于检测工作装置液压***的压力，通过该压力可计算出电机5的输出扭矩，并结合电机5转速可计算出电机5的输出功率。
在执行步骤S10至S60的过程中，控制器8实时检测电机5的温度，若检测到温度超过电机5的限定温度，则控制电机5的转速降低至一预设范围值，以降低电机5的输出功率，从而保护电机5。可选地，可利用电机5自带的温度检测装置进行温度检测。或者，还可以是在电机5上设置温度传感器来进行温度检测。
在执行步骤S10至S60的过程中，控制器8实时检测铲斗的位置，若检测到铲斗到达极限位置，则控制电机5的转速降至待命转速，同时控制电磁阀组的电流降为零，以减少溢流损失，更加节能。可选地，可在铲斗的极限位置设置极限开关。
实施例三
本实施例提供一种电动装载机，包括如实施例一所述的工作装置液压***，并采用如实施例二所述的工作装置液压***的控制方法。通过上述设置，控制器8可以根据电控手柄7的信号同时控制电机5转速和通过控制电磁阀组6控制多路阀3的动作，实现了电机5转速随电控手柄7的摆动角度而自动调节，不需要再单独控制电机5的转速，且电机5转速是根据需要连续调节；另外，在铲斗举升和翻斗的控制策略中，先让多路阀3完全打开，再增加电机5转速，这样在铲斗非全速动作时，只有多路阀3打开过程中有节流损失，不过由于此时电机5转速小、工作泵2流量小，节流损失较小，且多路阀3完全打开后，再增加电机5转速来提高铲斗动作速度时，不再有节流损失，更加节能。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工作装置液压***，其特征在于，包括油箱(1)、工作泵(2)、多路阀(3)、电磁阀组(6)、电机(5)、电控手柄(7)以及控制器(8)，所述电机(5)与所述工作泵(2)驱动连接，所述工作泵(2)的进油口与所述油箱(1)连通，所述工作泵(2)的出油口与所述多路阀(3)的进油口连通，所述多路阀(3)的出油口与举升油缸(01)和翻斗油缸(02)相连，所述多路阀(3)的控制端与所述电磁阀组(6)连通，所述电磁阀组(6)、所述电机(5)以及所述电控手柄(7)均与所述控制器(8)电连接。
2.根据权利要求1所述的工作装置液压***，其特征在于，还包括压力传感器(9)，所述压力传感器(9)设置于所述工作泵(2)的出油口与所述多路阀(3)的进油口连通的管路上。
3.根据权利要求1所述的工作装置液压***，其特征在于，还包括回油过滤器(4)，所述回油过滤器(4)设置于所述多路阀(3)的回油口与所述油箱(1)连通的管路上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的工作装置液压***，其特征在于，所述控制器(8)为整车控制器。
5.一种应用于如权利要求1-4任一项所述的工作装置液压***的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S10、装载机启动；
S20、电机(5)转速为零；
S30、判断是否接收到电控手柄(7)的操纵信号，若是，则执行下一步骤S40；若否，则返回上一步骤S20；
S40、判断电控手柄(7)的具体操纵指令，若操纵指令为使铲斗举升或翻斗，则进入步骤S511；若操纵指令为使铲斗下降，则执行步骤S521；
S511、控制电磁阀组(6)的输出压力逐渐增大至与电控手柄(7)的摆动角度相对应的大小，然后执行步骤S512；
S512、控制电机(5)的转速逐渐增大至与电控手柄(7)的摆动角度相对应的大小，然后执行步骤S60；
S521、控制电磁阀组(6)的输出压力以及电机(5)的转速同时增大至与电控手柄(7)的摆动信号相对应的大小，然后执行步骤S60；
S60、在接收到电控手柄(7)的电流降为零的信号后，判断是否长时间未操纵电控手柄(7)，若是，则返回步骤S20；若否，则返回步骤S40。
6.根据权利要求5所述的工作装置液压***的控制方法，其特征在于，在步骤S40中，在判断电控手柄(7)的具体操纵指令之前，先控制电机(5)进入待命转速。
7.根据权利要求5所述的工作装置液压***的控制方法，其特征在于，在执行步骤S10至S60的过程中，控制器(8)实时检测电机(5)的输出功率，若检测到输出功率超出电机(5)的额定输出功率，则控制电机(5)的转速降低至一预设范围值。
8.根据权利要求5所述的工作装置液压***的控制方法，其特征在于，在执行步骤S10至S60的过程中，控制器(8)实时检测电机(5)的温度，若检测到温度超过电机(5)的限定温度，则控制电机(5)的转速降低至一预设范围值。
9.根据权利要求5所述的工作装置液压***的控制方法，其特征在于，在执行步骤S10至S60的过程中，控制器(8)实时检测铲斗的位置，若检测到铲斗到达极限位置，则控制电机(5)的转速降至待命转速，同时控制电磁阀组(6)的电流降为零。
10.一种电动装载机，其特征在于，采用如权利要求5-9任一项所述的工作装置液压***的控制方法。
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