CN215257058U

CN215257058U - 流量分配控制***

Info

Publication number: CN215257058U
Application number: CN202120588507.9U
Authority: CN
Inventors: 王维; 付玲; 袁野; 张军花; 饶德才; 张劲
Original assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2021-12-21
Anticipated expiration: 2031-03-23

Abstract

一种流量分配控制***，其特征在于，包括：用于为所述***提供流量的泵；N个回路，每个回路包括主节流阀、流量补充阀以及与所述主节流阀和流量补充阀连接的执行器，其中所述泵为每个回路提供流量；与泵、每个回路连接的控制器，所述控制器根据控制算法来分配过每个回路的主节流阀和流量补充阀的流量；其中，所述N大于或等于2。本实用新型采用电控压力泵加流量补充阀代替定压差阀，可对各支路流量进行补充，以解决压力补偿***流量分配特性受定压差阀过流面积影响产生的流量分配不均现象，本实用新型采用流量补偿的方案，构造简单，对污染不敏感且投资成本低。

Description

流量分配控制***

技术领域

本实用新型涉及液压***的流量控制领域，更具体地涉及一种流量分配控制***。

背景技术

在现有的液压***流量控制中，主要采用阀前或阀后负载敏感***，依靠定压差阀消耗掉多余的压力，保证主阀芯进出口之间的压差恒定，使流量分配只与两联主阀阀芯的过流面积成正比，因补偿阀设计不合理、或补偿阀与负载之间的匹配特性不好等因素，会导致不同机构运行同步协调性差、快速运动时冲击大等不良影响，如挖掘机作业不协调、动作不连贯、***冲击大等。

当两联负载(两联负载可以是不同执行机构之间的负载,如挖掘机的动臂与斗杆负载，也可以是起重机变幅与起升负载，等)不一致时，目前现有技术中的流量分配方式，主要依靠定压差阀消耗掉多余的压力，保证主阀芯进出口之间的压差恒定，使流量分配只与两联主阀阀芯的过流面积成正比。

两联主阀可以指控制前述两联负载流量或(和)方向的阀，可以是两个个单独的阀，也可以是多路阀中的两联，既可以是普通流量阀(如节流阀)也可以是电比例方向流量控制阀。理论上各通道的流量既不随本通道负载压力的变化而变化，也不受其他通道流量的影响。实际上，定压差阀阀芯过流面积设计是否合理，对流量分配特性影响较大。

上述在背景部分公开的信息仅用于对本实用新型的背景做进一步的理解，因此它可以包含对于本领域普通技术人员已知的不构成现有技术的信息。

实用新型内容

本实用新型提供了一种流量分配控制***，采用电控压力泵加流量补充阀代替定压差阀，可对各支路流量进行补充，以解决压力补偿***流量分配特性受定压差阀过流面积影响产生的流量分配不均现象，本实用新型提供的方案为一种采用开式液阻回路进行流量分配的***，相对于采用流量补偿的***，其构造简单，对污染不敏感且投资成本低。

本实用新型提供了一种流量分配控制***，其特征在于，包括：用于为所述***提供流量的泵；N个回路，每个回路包括主节流阀、流量补充阀以及与所述主节流阀和流量补充阀连接的执行器，其中所述泵为每个回路提供流量；与所述泵、所述每个回路连接的控制器，所述控制器根据控制算法来分配过每个回路的主节流阀和流量补充阀的流量；其中，所述N大于或等于2。

本实用新型相对于现有技术具有的有益效果为：

(1)与负载敏感流量分配***相比，本实用新型流量分配***不带压力补偿阀，流量分配特性不受压力补偿阀的影响，流量分配特性较负载敏感流量分配***好。本专利通过电控泵、流量补充阀(或副阀) 及其控制方法，实现流量补偿，可打破传统负载敏感***所要求的阀前阀后压力补偿恒定的局限性，整个***也相对简单；

(2)本实用新型的方案中，节流阀和流量补充阀为并联式的结构，采用两个比例节流阀并联，其通用性比较高且结构紧凑，当主节流阀出现问题，流量补充阀也可以做备用阀；

(3)本实用新型的电控压力泵可方便的通过程序设置使泵出口压力始终高于负载一个固定值，相对传统负载敏感泵更节能，响应速度也更快，易于实现电气化控制；

(4)本实用新型的方案通过对电磁比例节流阀测试的数据进行数学运算，利用电控***改善***流量的分配特性，其流量分配特性与自动化程度均高于传统负载敏感***。

(5)本实用新型方案中的主阀和副阀并联式的结构，两个电液比例阀并联，通用性比较高且结构紧凑，当主阀出现问题，副阀也可以做备用阀。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图进行简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型的现有技术阀前补偿***原理图。

图2是根据本实用新型的现有技术阀后补偿***原理图。

图3是根据本实用新型的一个示例性的实施例流量分配控制***的框图。

图4根据本实用新型的一个示例性的实施例流量分配控制***的实现框图。

图5是根据本实用新型的一个示例性的实施例的液压***流量控制流程图。

图6是根据本实用新型的一个示例性的实施例的液压***流量控制方法具体的实施流程图。

图7是根据本实用新型的一个示例性的实施例的液压***中控制器连线图。

图8是根据本实用新型的一个示例性的实施包括四联负载的流量分配控制***的框图。

图9是根据本实用新型的一个示例性的实施例的另一流量分配控制***的框图。

图10根据本实用新型的一个示例性的实施例的另一流量分配控制***的实现框图。

图11根据本实用新型的一个示例性的实施例的另一流量分配控制***的简化框图。

图12是根据本实用新型的一个示例性的实施例的另一液压***流量控制方法具体的实施流程图。

图13是根据本实用新型的一个示例性的实施例的另一液压***中控制器连线图。

图14是根据本实用新型的一个示例性的实施例的替代的流量分配控制***的实现框图。

图15是根据本实用新型的一个示例性的实施例的替代的流量分配控制***实现框图。

图16是根据本实用新型的一个示例性的实施例的替代的流量分配控制***实现框图。

图17是根据本实用新型的一个示例性的实施例的液压***的流量控制设备的框图。

图18是是根据本实用新型的一个示例性实施例的液压***的框图。

具体实施例

如在本文中所使用的，词语“第一”、“第二”等可以用于描述本实用新型的示例性实施例中的元件。这些词语只用于区分一个元件与另一元件，并且对应元件的固有特征或顺序等不受该词语的限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术或科学术语)具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的含意相同的含意。如在常用词典中定义的那些术语被解释为具有与相关技术领域中的上下文含意相同的含意，而不被解释为具有理想或过于正式的含意，除非在本实用新型中被明确定义为具有这样的含意。

本领域的技术人员将理解的是，本文中描述的且在附图中说明的本实用新型的装置和方法是非限制性的示例性实施例，并且本实用新型的范围仅由权利要求书限定。结合一个示例性实施例所说明或描述的特征可与其他实施例的特征组合。这种修改和变化包括在本实用新型的范围内。

下文中，将参考附图详细描述本实用新型的示例性实施例。在附图中，省略相关已知功能或配置的详细描述，以避免不必要地遮蔽本实用新型的技术要点。另外，通篇描述中，相同的附图标记始终指代相同的电路、模块或单元，并且为了简洁，省略对相同电路、模块或单元的重复描述。

此外，应当理解一个或多个以下方法或其方面可以通过至少一个控制***、控制单元或控制器执行。术语“控制单元”，“控制器”,“控制模块”或者“主控模块”可以指代包括存储器和处理器的硬件设备，术语“液压***”可以指代类似于包含液压控制功能、液压设备的装置、设备或***。存储器或者计算机可读存储介质配置成存储程序指令，而处理器具体配置成执行程序指令以执行将在以下进一步描述的一个或更多进程。而且，应当理解，正如本领域普通技术人员将意识到的，以下方法可以通过包括处理器并结合一个或多个其他部件来执行。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

首先需要说明，本实用新型涉及的方案属于液压领域，对于该领域的技术人员而言，其实质性技术构思在于液压连接关系，本领域技术人员在知悉本实用新型的技术构思之后，也可以将油路或阀门等进行简单的置换，从而实现本实用新型的功能，这同样属于本实用新型的保护范围。相关液压元件，例如换向阀、节流阀、传感器、变量泵、梭阀、比例阀等均属于本领域技术人员熟知的，同时也是现有液压***中的常用部件，因此下文对这些液压元件仅简略描述，而将描述重点集中于本实用新型方案的独创性地连接关系。

本实用新型的流量分配控制***及控制方法，可以应用于工程机械领域(如挖掘机平地工况、装车工况)，或者起重机的变幅和起升复合动作工况。但不限于这些工况，只要涉及两联或多联负载之间的复合动作工况，本实用新型均适用。在本实用新型中的多联负载，可以是挖掘机的动臂、斗杆、铲斗等机构，可以理解为一种机械结构；执行器或执行机构在液压***中可以为液压油液或液压马达，执行器将液压能转换为机械能；在流量分配控制***中的每一个回路指的是实现1个执行元件(或执行器)工作(换向、调速等功能)的液压回路， 1个液压回路控制1个负载。

图1是根据本实用新型的现有技术阀前补偿***原理图。

如图1所示，图1中各元件的标号和含义为：1变量泵，2泵变排量机构，3、5压力补偿阀，4、6可调节流阀，7梭阀，8、9单活塞液压缸，10油箱。

根据本实用新型的一个或多个实施例，图1中各元件的功能为：变量泵为***提供流量；泵变排量机构：负载反馈口(即7梭阀)的压力反馈至泵变排量机构，泵变排量机构控制泵斜盘摆角，从而控制泵排量的变化；压力补偿阀：压力补偿阀为定差减压阀，以保证可调节流阀阀前后压降为恒定值；可调节流阀：通过调节可调节流阀的过流面积，控制单活塞液压缸；梭阀：将***最高压力(8、9单活塞液压缸中负载压力最高者)反馈给泵变排量机构；单活塞液压缸的流量变化(即速度变化)，因可调节流阀前后压降为恒定值，控制单活塞液压缸的流量只与可调节流阀过流面积相关；10油箱：放置液压油。

图2是根据本实用新型的现有技术阀后补偿***原理图。

如图2所示，图2中各元件的标号和含义为：1变量泵，2泵变排量机构，3、5可调节流阀，4、6压力补偿阀，7梭阀，8、9单活塞液压缸， 10油箱。

根据本实用新型的一个或多个实施例，图2中各元件的功能为：变量泵：为***提供流量；泵变排量机构：负载反馈口(即7梭阀)的压力反馈至泵变排量机构，泵变排量机构控制泵斜盘摆角，从而控制泵排量的变化；可调节流阀：通过调节可调节流阀的过流面积，控制单活塞液压缸

压力补偿阀：压力补偿阀都使用同一个压力(即梭阀7输出口的压力， P1或P2压力高者)作为控制压力，用来控制流量感应口出口的压力(即 3、5可调节流口出口的压力)，泵出口压力相同(即可调节流阀3、5 入口的压力相同)，则可调节流口可调节流阀3、5进出口两侧压降始终相同，单活塞液压缸回路流量只与可调节流阀过流面积相关；梭阀：将***最高压力(8、9单活塞液压缸中负载压力最高者)反馈给泵变排量机构；单活塞液压缸的流量变化(即速度变化)，因可调节流阀前后压降为恒定值，控制单活塞液压缸的流量只与可调节流阀过流面积相关；油箱：放置液压油。

阀前补偿与阀后补偿为液压***中常用的流量分配方法。阀前补偿是指压力补偿阀布置在油泵与节流阀之间(如图1所示)，阀后补偿是指压力补偿阀布置在节流阀与执行机构之间(如图2所示)。这两种方式实质是通过压力补偿阀使各节流阀进出油口两端负载压差保持一个定值，阀前补偿不具备抗负载流量饱和功能，当泵供油不足时，阀前补偿***的流量分配受负载差异的影响，不能按照节流阀过流面积的比例分配流量。阀后补偿具有抗流量饱和功能，理论上各通道的流量既不受本通道负载压力变化的影响，也不受其他通道流量的影响，实际上油液流过管道以及阀的腔体均会产生压力损失，使各通道的流量分配比并不完全等效于节流阀的过流面积比，且压力补偿阀阀芯通流面积的设计形式对流量分配特性的影响较大。

因此采用现有技术传统负载敏感控制***进行流量分配时，具有如下缺点：

(1)采用压力补偿阀实现主阀芯过流面积两端压力差Δp恒定，压力补偿阀本身需要消耗较大的能量；

(2)现有技术的阀前补偿负载敏感***，不具备抗负载流量饱和功能；阀后补偿负载敏感***虽有抗流量饱和功能，但因负载差异较大时压力补偿器需要消耗较大的能量，不适用于负载差异较大的场合；

(3)现有技术的阀前、阀后两种负载敏感控制***，压力补偿阀阀芯通流面积设计是否合理，对流量分配特性的影响较大；

(4)现有技术的阀前、阀后两种负载敏感控制***，其实质为两个个阻尼孔的串联结构，通用性差，能耗大，结构不紧凑。如图1和图2 所示，图1中2个阻尼孔，1个是压力补偿阀3(或压力补偿阀5)，另 1个是可调节流阀4(或可调节流阀6)。图2中2个阻尼孔，1个是压力补偿阀4(或压力补偿阀6)，另1个是可调节流阀3(或可调节流阀5)。

为此，本实用新型采用不含定压差阀的简单液阻控制回路，其核心思想是对多个负载联中压力高的***进行主动流量补偿，以避免负载压力高的回路速度下降，减少多个执行器(或执行元件)之间的互相干扰，从而达到多执行器***复合动作时的协调性。

根据本实用新型的一个或多个实施例，根据节流出口公式(1)可知，通过节流阀的流量与阀前后的压降(压降单位用MPa(或Bar))、阀口节流面积有关。传统流量分配方式是令各节流阀的压降保持恒定，则通过各节流阀的流量Q仅与其阀口节流面积有关，流量分配比理论上应与各节流阀的节流面积比一致。

其中在公式(1)式中：C_d—小孔节流常数；

A—阀芯某一开口下的节流面积(单位为mm²)；

ΔP—阀前后压降(压降单位用MPa(或Bar))；

ρ—油液密度，为常数(单位为kg/m³)。

图3是根据本实用新型的一个示例性的实施例流量分配控制***的框图。如图3所示,流量分配控制***主要由泵(可为电控压力泵)、负载方向控制阀、执行元件、流量补偿式换向阀(包括主节流阀和流量补充阀)及控制器等组成。

根据本实用新型的一个或多个实施例，流量补偿式换向阀为流量调节元件，其包括主节流阀和流量补充阀。其中泵可以为多个泵的泵***，泵***中的多个泵为电控压力泵、变量泵或定量泵，或者根据实际控制需要来将各种液压泵进行组合。

根据本实用新型的一个或多个实施例，图3所示的流量分配控制***包括：用于为所述***提供流量的泵、主节流阀和流量补充阀；其中所述主节流阀和流量补充阀与泵和执行元件相连接，为执行器提供流量；所述***还包括与泵、主节流阀、流量补充阀连接的控制器，所述控制器根据控制算法来分配过主节流阀和流量补充阀的流量。

如图4所示，图4中的元件和标号为：1a、1b：电控压力泵；2a、 2b、2c：主节流阀；3a、3b、3c：负载方向控制阀；4a、4b、4c：执行器；5a、5b、5c：流量补充阀；6a、6b：泵出口压力传感器；7a、 7b、7c：负载压力传感器；8a、8b、8c：单向阀；9a、9b、9c：单向阀；10：油箱；Y_p1、Y_p2：调节器。

根据本实用新型的一个或多个实施例，图4中主要元件的功能为：

电控压力泵

1a、1b为电控压力泵，通过给定电控压力泵1a输入指令，电控压力泵1a输出比负载联最高压力P_Fmax高一固定值ΔP₁的压力油P_P1，即公式(2)：

P_P1-P_Fmax＝ΔP₁ (2)

电控压力泵1b输出比负载联最高压力P_Fmax高一固定值ΔP₂的压力油P_P2，即公式(3)：

P_P2-P_Fmax＝ΔP₂ (3)

根据液压***使用工况需要，ΔP₁与ΔP₂可以相等，也可以不相等。不同负载联之间的流量分配关系与主泵出口压力P_P1、P_P2，主节流阀2a、2b、2c以及流量补充阀5a、5b、5c这三个因素之间相关，适用场合及适用范围较常规节流回路大大拓宽。

负载方向控制阀

负载方向控制阀3a、3b、3c只控制负载的运动方向，不参与不同联之间的流量分配过程。理论而言，负载方向控制阀的过流面积越大越好，考虑实际安装空间及成本，负载方向控制阀的最大压降不超过 30bar为宜。

主节流阀+流量补充阀

2a、2b、2c主节流阀为电液比例式，流量无极调节；5a、5b、5c 流量补充阀也为电比例式，流量无极调节。其中，电液比例式为：按输入的电气信号连续地、按比例地对油液的流量或方向进行控制；流量无极调节为：流量可以在最小值到最大值之间连续调节，且流量值比较平滑没有台阶(因流量变化影响的是执行机构的速度，其结果是速度的无极调节)。

当流量补充阀5a、5b、5c不工作(即阀口全关，流量补充阀过流面积为零)，若负载1压力P_F1高于负载2压力P_F2，负载2压力P_F2高于负载3压力P_F3(即P_F1＞P_F2＞P_F3)，假设主节流阀2a、2b、2c完全一致 (即过流面积完全相等)，则流入负载F₃回路的流量最大，流入负载F₂回路的流量次之，流入负载F₁回路的流量最少，这是因为普通节流回路，负载高的回路节流口两端压差小，故通过的流量小。此时，若控制流量补充阀5a、5b工作(即流量补充阀口打开)，通过控制5a、5b 的电流调整阀口开度，则可以分别补充负载1回路、负载2回路因负载压力高所减少的下降流量，使各回路流量相等。

控制器

流量分配控制算法及控制策略在控制器中实现，可在控制器中设置电控压力泵1a、1b压力，设置理论流量1、理论流量2，第一联回路理论(或假想)过流面积Aa、第二联回路理论(或假想)过流面积 Ab等。理论流量由液压工程师设计***时给出，根据主机(如起重机、挖掘机等)复合动作特性要求来给出。

根据本实用新型的一个或多个实施例，2a、2b、2c：主节流阀；为电液比例式，流量无极调节，其与流量补充阀5a、5b、5c共同为执行器4a、4b、4c提供流量，2a、2b、2c与5a、5b、5c通断状态如上述节流阀+流量补充阀的功能描述；4a、4b、4c为执行器：执行器一般是液压马达或液压油缸，如挖掘机的动臂油缸、回转马达等，是将液压能转变为机械能的装置；5a、5b、5c：流量补充阀：为电液比例式，流量无极调节，其与主节流阀2a、2b、2c共同为执行器4a、4b、 4c提供流量，2a、2b、2c与5a、5b、5c通断状态如上述节流阀+流量补充阀的功能描述；6a、6b：泵出口压力传感器：检测泵出口的压力， 7a、7b、7c：负载压力传感器；检测负载口的压力；8a、8b、8c、9a、 9b、9c单向阀：单向导通的阀；10油箱：放置液压油；Yp1、Yp2是电控压力泵1a、1b的调节器，根据调节器的输入电信号指令，实现泵压力和流量的调节。

图5是根据本实用新型的一个示例性的实施例的液压***流量控制方法流程图。液压***包括多个回路(例如，如图3所示，液压***包括3个回路)。

如图5所示，在步骤S1处，比较液压***每个回路中执行元件入口处的压力P₁～P_N；

在步骤S2处，根据比较结果确定需要进行流量补偿的回路L_p1，根据本实用新型的一个或多个实施例，确定所述执行元件入口处的压力P₁～ P_N的最小值P_min，所述P_min对应的回路为L_p2，所述需要进行流量补偿的回路L_p1为：所述回路L₁～L_N中不包含回路L_p2的其他回路，并关闭回路L_p2的执行元件所连接的流量补充阀，其中L_p1和L_p2的和为回路总数量N，N 大于或等于2；如图4所示的流量分配***，其中，根据比较执行元件入口处的压力值，L_p1为负载1和负载2所在的回路，L_p2为负载3所在的回路；即流量补充阀5a、5b均需打开，流量补充阀5c关闭；

在步骤S3处，根据所述回路L_p1的理论流量和所述回路L_p1中流入执行元件实际流量，对回路L_p1进行流量补偿，其中，所述回路L_p1中的回路的数量小于或等于N，根据回路L_p1的理论流量和回路L_p1中流入执行元件的实际流量的差值，通过调节回路L_p1中流量补充阀的流量对回路L_p1进行流量补偿控制；当回路L_p1的理论流量和回路L_p1中流入执行元件的实际流量的差值小于等于零时，结束回路L_p1的流量补偿。

如图6所示，根据本实用新型的一个或多个实施例，液压***包括3 个回路(也即3个回路中包括了3个执行元件获执行器，也即液压***包括3联负载)，其中，

第1联流入负载P_F1的实际总流量：Q_A′＝Q₁+Q_1S；

第2联流入负载P_F2的实际总流量：Q_B′＝Q₂+Q_2S；

第3联流入负载P_F3的实际总流量：Q_C′＝Q₃+Q_3S；

假设P_F1＞P_F2＞P_F3，图6所示液压***流量控制方法具体的实施流程具体工作流程如下：

1、通过压力传感器采集压力信号，比较执行元件入口压力P_F1、 P_F2与P_F3之间的大小；

2、最小联负载对应的流量补充阀不开，其他联对应的流量补充阀均需打开。如P_F1＞P_F2＞P_F3，则流量补充阀5a、5b均需打开，流量补充阀5c不需打开；

3、设置理论流量1(即第1联回路的理论流量)、理论流量2(即第2联回路的理论流量)的值。理论流量1与第一联回路理论(或假想)过流面积A_a、泵1a出口处的压力与负载联最高压力P_Fmax之间的差值ΔP₁、油液密度ρ、过流系数C_d等相关，理论过流面积A_a需根据工况要求给定，为了分析方便，其他几个参量一旦调定好后(ΔP₁、ρ、C_d) 即可默认为恒定值。理论流量2与第二联回路理论(或假想)过流面积A_b、泵1b与负载联最高压力P_Fmax之间的差值ΔP₁、油液密度ρ、过流系数C_d等相关，理论过流面积A_b需根据工况要求给定，为了分析方便，其他几个参量可默认为恒定值；

4、计算流入负载F₁的流量(实际流量1)，理论流量1与实际流量1的差值即补偿流量1，可通过调节流量补偿阀5a的电流大小(即控制流量补偿阀5a的过流面积)，使流量补偿阀5a的流量来补偿回路 1因负载压力高而减少的流量。同理，计算流入负载F₂的流量(实际流量2)，调节流量补偿阀5b的电流大小，使流量补偿阀5b的流量来补偿回路2因负载压力高而减少的流量；

5、判断补偿流量是否为零(即理论流量减去实际流量是否为零)，大于零则重新开始进入步骤1(负载压力比较环节)，小于等于零则对应的流量补充阀关闭，流量补偿过程结束，即流量补偿控制或流量调整执行终止的条件为判断理论流量减去实际流量是否小于或等于0；

6、最终实现回路1、回路2与回路3流量分配满足实际工况流量分配需求。

假设P_F1、P_F2与P_F3不满足P_F1＞P_F2＞P_F3，也可参考上述控制方法。

根据本实用新型的一个或多个实施例，判断P_F1、P_F2与P_F3的大小是决定开启哪个流量补充阀的条件；如果P_F1、P_F2、P_F3三者的值相同，则三个流量补偿阀均关闭；如果两个一样，假设P_F1＝P_F2，且P_F1＞P_F3，则需打开流量补充阀5a、5b；如果两个一样，假设P_F1＝P_F2，且P_F1＜P_F3，则只需打开流量补充阀5c。

如图7所示，控制器中可存储设定值，该设定值包括电控压力泵1a 和1b的压力，以及液压***各个回路的理论流量(理论流量1和2)。控制器还能够接收泵口压力传感器(6a和6b)和负载压力传感器(7a， 7b,7c)传送的压力反馈信号。此外，控制器可以对泵出口的压力，主芯阀流过的面积、负载方向和流量补充阀流过面积进行控制，具体的参数如图7所示，在图7中，控制器的连线关系仅仅为图3-5中具体的实例。当流量***的回路包括多个时，控制器的连线关系可以此类推，在这里不一一赘述。

根据本实用新型的一个或多个实施例，本实用新型的流量分配控制***及控制方法，除适用于2联负载、3联负载外，同样也适用于4联负载(理论上，可对负载进行无限扩展)，为了分析方便，做以下简要说明：假设扩展到4联负载，液压***相关的部件可参照图8，图8中流量控制方法与三联负载类似。

根据本实用新型的一个或多个实施例，根据本实用新型图4的控制方法，对流量的调整范围为：

(1)对于3联负载，因负载压力导致流量分配不均，只需要调节最多2联负载的流量(负载最小联流量理论而言最大，不需要补充流量)即3联负载***需调节的自由度为2；在本实用新型此处中需要调节的自由度可以理解为需要调节2联负载的流量。自由度类似于机械结构中，平面运动一个点运动到任何地方需要X、Y两个坐标(即2 个自由度)，空间运动中一个点运动到任何地方需要X、Y、Z三个坐标 (即3个自由度)。

(2)本实用新型图3中有2个电控压力泵，压差方面有ΔP₁、ΔP₂两个自由度可以调节，可根据实际使用工况及能耗要求调节ΔP₁与ΔP₂的值；

(3)本实用新型图3中有5a、5b、5c共3个流量补充阀，考虑最多2路需要补偿，过流面积方面至少有2个自由度可以调节；如果有4个补充阀，需要开启的补充阀最多为3，即所需调节的自由度为3，则可调节的自由度为3+2＝5；如果液压***有n个补充阀，所需调节的自由度为n-1，则压差与过流面积可调节的自由度为(n-1)+2＝n+1。

(4)在本实用新型的上述实施例中，对于3联负载，需调节的自由度为2，压差与过流面积可调节的自由度为4，远远满足液压***使用要求。

(5)同理，对于4联负载，需调节的自由度为3，实际压差与过流面积可调节的自由度为5，也满足使用要求；对于5联负载，需调节的自由度为4，实际压差与过流面积可调节的自由度为6，满足使用要求。其中，负载最低联不需要开启补充阀，即需要调节的自由度n-1是除了负载最低联之外的其他联；其中，过流面积可调节的实际压差与过流面积可调节的自由度为(n+1)。

图3-7中，本实用新型实施例用到的符号如以下表1所示：

表1

序号	符号	含义	单位
				1	P<sub>p1</sub>	电控压力泵1a出口压力	MPa
2	P<sub>p2</sub>	电控压力泵1b出口压力	MPa
				3	P<sub>F</sub>	负载压力	MPa
4	P<sub>F1</sub>	第1联负载压力	MPa
				5	P<sub>F2</sub>	第2联负载压力	MPa
6	P<sub>F3</sub>	第3联负载压力	MPa
				7	P<sub>Fmax</sub>	负载最高联压力	MPa
8	Q<sub>A</sub>	第一联理论总流量	L/min
				9	Q<sub>A</sub>′	第一联实际总流量	L/min
10	Q<sub>1</sub>	第一联主节流阀2a过流量	L/min
				11	Q<sub>1S</sub>	第一联流量补充阀5a过流量	L/min
12	Q<sub>B</sub>	第二联理论总流量	L/min
				13	Q<sub>B</sub>′	第二联实际总流量	L/min
14	Q<sub>2</sub>	第二联主节流阀2b过流量	L/min
				15	Q<sub>2S</sub>	第二联流量补充阀5b过流量	L/min
16	Q<sub>C</sub>	第三联理论总流量	L/min
				17	Q<sub>C</sub>′	第三联实际总流量	L/min
18	Q<sub>3</sub>	第三联主节流阀2b过流量	L/min
				19	Q<sub>3S</sub>	第三联流量补充阀5b过流量	L/min
20	A<sub>1</sub>	第一联主节流阀阀芯过流面积	mm<sup>2</sup>
				21	A<sub>1S</sub>	第一联流量补充阀阀芯过流面积	mm<sup>2</sup>
22	A<sub>a</sub>	第一联回路理论(或假想)过流面积	mm<sup>2</sup>
				23	A<sub>2</sub>	第二联主节流阀阀芯过流面积	mm<sup>2</sup>
24	A<sub>2S</sub>	第二联流量补充阀阀芯过流面积	mm<sup>2</sup>
				25	A<sub>b</sub>	第二联回路理论(或假想)过流面积	mm<sup>2</sup>
26	A<sub>3</sub>	第三联主节流阀阀芯的过流面积	mm<sup>2</sup>
				27	A<sub>3S</sub>	第三联流量补充阀阀芯的过流面积	mm<sup>2</sup>
28	A<sub>c</sub>	第三联回路理论(或假想)的过流面积	mm<sup>2</sup>
				29	ΔP<sub>1</sub>	(P<sub>P1</sub>-P<sub>Fmax</sub>)的值	MPa
30	ΔP<sub>2</sub>	(P<sub>P2</sub>-P<sub>Fmax</sub>)的值	MPa
				31	C<sub>d</sub>	节流孔过流系数	Null

根据本实用新型的一个或多个实施例，本实用新型还可采用电磁比例阀做为主阀和副阀，主阀阀口过流面积可无极变化，主阀通过手柄位移控制阀芯过流面积即初始状态主阀满足负载流量需求，当负载发生变化时，副阀开始发挥作用，通过电控单元控制副阀阀芯的节流面积，这时主阀和副阀共同完成流量供给。本实用新型的该实施例实质依据负载变化来控制副阀流量，满足负载需求，与现有阀前或阀后负载敏感***不同在于，其不需保持主阀芯前后压差恒定。通过副阀及其控制方法，实现流量补偿，进而打破传统负载敏感***所要求的阀前阀后压力补偿恒定的局限性。

图9是根据本实用新型的一个示例性的实施例的另一流量分配控制***的框图。如图9所示，该流量分配控制***包括：用于为所述***提供流量的泵；主阀和副阀，其中，所述主阀和副阀与泵和执行器相连接，为执行器提供流量；所述***还包括与泵、主阀、和副阀连接的控制器，所述控制器根据控制算法控制主阀和副阀阀芯的开度来调节执行器的输出流量。所述主阀通过输入的电信号控制阀芯移动来调整流量，所述副阀由所述控制器控制来弥补所述执行器的流量不足。

如图10所示，流量分配控制***主要由主阀、副阀、梭阀、压力传感器、安全阀及控制器等组成。

如图10所示，图10中的标记为：1油箱，2变量泵，3、9、11压力传感器，4主阀1，5副阀1，6主阀2，7副阀2，8、10梭阀，12、13 油缸，14安全阀，A-第一联，B-第二联。

如图10所示，图10中各元件的功能为：1油箱：放置液压油；2 变量泵：变量泵输出比负载联最高压力P_Fmax高一固定值的压力油P_P；3、 9、11压力传感器：3检测泵出口压力，9、11压力传感器检测负载联压力，压力传感器测得的压力信号可通过控制单元处理，将处理后的信号经放大器放大后输送到a1、a2、a3、a4，进而控制主、副阀阀芯的开度，调节各执行器的输入流量；4、6主阀：主阀在***中通过输入的电信号控制阀芯移动；5、7副阀：作为主阀的辅助阀可以弥补执行机构流量的不足；8、10梭阀：获取最高负载压力，并将该压力反馈给2变量泵；12、13油缸：执行器，将液压能转变为机械能的装置，如挖掘机的动臂油缸、回转马达等；14安全阀：其实质是溢流阀，***最大压力达到安全阀设置压力时开启，作为安全用。

根据本实用新型的一个或多个实施例，如图10所示，主阀1与主阀2为电比例式，流量无极调节；副阀1与副阀2流量补充阀也为电比例式，流量无极调节。主阀在***中通过输入的电信号控制阀芯移动；副阀作为主阀的辅助阀可以弥补执行机构流量的不足；梭阀可以获取最高负载压力；压力传感器可以实时检测油路压力，如图6所示压力传感器9、11 用来监测高压负载压力，压力传感器3用于监测泵出口压力，压力传感器测得的压力信号反馈至控制器中，流量分配控制算法及控制策略在控制器中实现，可在控制器中设置变量泵2的压力，设置理论流量1、理论流量2，并将处理后的信号经放大器放大后输送到a1、a2、a3、a4，进而控制主、副阀阀芯的开度，调节各执行器的输出流量。

如图11所示，图11中的标记为：R1：主阀1；R2：主阀2；S1：副阀1；S2：副阀2；P_F1：第一执行机构(执行元件或执行器)入口压力；P_F2：第二执行机构(执行元件或执行器)入口压力；Q1：第一联主阀流量；Q2：第二联主阀流量；QS1：第一联副阀流量；Q_S2：第二联副阀流量；

如图11所示，R1、R2主阀，S1、S2副阀，主阀与副阀采用并联形式，共同为某一负载供油，因此，本实用新型上述的实施例相当于增大了负载回路的过流面积，特别适用于速度控制要求高的场合。

如图12所示：液压***包括2个回路(也即2个回路中包括了2个执行元件获执行器，也即液压***包括2联负载)。

图12所示液压***流量控制方法具体的实施流程具体工作流程如下：

1、比较执行元件入口压力P_F1与P_F2的大小，由压力传感器选择高压回路，进而对流量进行补偿。

2、由于每个比例阀在完成设计时都有对应的面积-位移关系，通过数学运算即可得出高压回路主阀理论流量。

3、根据P_F1(或P_F2)与泵出油口压力P_p的差值，利用出口流量公式计算实际流量，出口流量的计算公式为上述公式(1)。

4、理论流量与实际流量差值即补偿流量，可通过调节副电磁比例换向阀的通流面积满足流量补偿。

5、最终使实际流量约等于理论流量，满足流量分配需求，也即当理论流量和实际流量的差值小于等于零时，结束流量的分配控制。

在图12的流程中，需要计算的参数值为：ΔP₁—第一联阀芯理论压降，单位为bar；ΔP₂—第二联阀芯理论压降，单位为bar；Q_A—第一联总流量，等于Q₁+Q_S1，单位为L/min；Q_B—第二联总流量，等于 Q₂+Q_S2，单位为L/min；C_d1—主阀芯1小孔节流常数；C_d2—主阀芯2 小孔节流常数；其中ΔP₁′＝P_P-P_F1；ΔP₂′＝P_P-P_F2。

其中，根据图12所示的流程，ΔP₁(或ΔP₁′)为第1联负载的实际压降，是通过检测泵出口压力P_P(或P_P1)和第一执行机构入口压力P_F1做差，通过ΔP₁(或ΔP₁′)、公式(1)，可以计算第一联实际流量1；ΔP₂(或ΔP₂′)为第2联负载的实际压降，是通过检测泵出口压力 P_P(或P_P2)和第二执行机构入口压力P_F2做差，通过ΔP₂(或ΔP₂′)、公式(1)，可以计算第二联实际流量2。

如图13所示，控制器中可存储设定值，该设定值包括泵的压力值，以及液压***各个回路的理论流量(理论流量1和2)。控制器还能够接收负载压力传感器(3,9,11)传送的压力反馈信号。此外，控制器可以对泵出口的压力，主阀流过的面积、和副阀流过面积进行控制，具体的参数如图13所示，在图13中，控制器的连线关系仅仅为图9-12中具体的实例。当流量***的回路包括多个时，控制器的连线关系可以此类推，在这里不一一赘述。

在图9-12中所描述的实施例中，本实用新型实施例用到的符号如以下表2所示：

表2

图14中各元件的标记为：1a、1b：电控压力泵；2a、2b、2c：主节流阀；3a、3b、3c：负载方向控制阀；4a、4b、4c：执行器；5a、 5b、5c：流量补充阀；6a、6b：泵出口压力传感器；7a、7b、7c：梭阀；8a、8b、8c、8d、8e、8f：单向阀；9a、9b、9c：压力传感器； 10：油箱。

如图14所述，替代的流量分配控制***方案可以用于梭阀代替压力传感器，如图14所示。用梭阀连接到执行器两端，同样可以获取各联的压力，通过控制单元可获取压力高的支路，进而控制流量补充阀开度进行补油。

根据本实用新型的一个或多个实施例，其中梭阀能够识别每个负载工作油口的压力，压力传感器能够获取两联及以上梭阀的值，从而本实用新型的控制器或流量分配方案能够选取压力较大的回路进行流量补偿。

根据本实用新型的一个或多个实施例，流量分配控制***不限于使用变量泵，可以将其替换为定量泵，同样满足原有***特性。也可以将2个泵减少为1个，给整个***供油。

根据本实用新型的一个或多个实施例，本实用新型的流量分配控制***或液压***可将方向阀与比例节流阀集合成比例方向阀，通过控制主比例方向阀以及副比例方向阀，同样可以实现流量分配。

本控制方案不限于梭阀的应用，除可用梭阀以外，也可以用于压力传感器代替。如图15所示的根据本实用新型的一个示例性的实施例的替代的流量分配控制***，其用多个压力传感器代替梭阀，即在每个支路串联压力传感器，同样可以实现实用新型所述功能，通过控制单元选取压力高的支路，并给定对应副阀的指令信号。

图15中各元件的标记为：1油箱，2定量泵，3、8、9、11压力传感器，4、6主电磁比例阀，5、7副电磁比例阀，8、10梭阀，12、 13油缸。

根据本实用新型的一个或多个实施例，本实用新型的流量分配控制***不限于图10所示的结构，图10中由两个电磁比例阀组成，可将替代为两个电磁比例阀和梭阀组成的阀块如图16所示，其中图10 和图16的区别在于阀块是否包含梭阀，见图中序号8、9。

图16中各元件的标记为：1油箱，2变量泵，3、8、9、11压力传感器，4、6主电磁比例阀，5、7副电磁比例阀，8、10梭阀，12、 13油缸。

如图17所示，液压***的流量分配控制设备包括：比较模块，用于比较液压***每个回路中执行元件入口处的压力P₁～P_N；确定模块，用于根据比较结果确定需要进行流量补偿的回路L_p1；流量补偿模块，用于根据所述回路L_p1的理论流量和所述回路L_p1中流入执行元件实际流量对回路L_p1进行流量补偿，其中，液压***包括N个并联回路L₁～ L_N，所述回路L_p1中的回路的数量小于或等于N。(例如实用本实用新型上述的图中具有多联负载的回路，或者具有多个执行元件的回路)。

图18是根据本实用新型的一个示例性实施例的液压***的框图。

如图18所示，该液压***包括：该液压***包括：用于为所述***提供流量的泵；N个回路L₁～L_N，每个回路包括执行元件和与执行元件连接的流量调节元件，所述流量调节元件用于为执行元件提供流量；所述液压***还包括控制器，所述控制器与所述泵和流量调节元件相连接，所述控制器被配置为：比较液压***每个回路中执行元件入口处的压力P₁～P_N；根据比较结果确定需要进行流量补偿的回路L_p1；根据所述回路L_p1的理论流量和所述回路L_p1中流入执行元件实际流量，对回路L_p1进行流量补偿,其中所述回路L_p1中的回路的数量小于或等于 N。

本实用新型还提供一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，当所述程序指令被一个或多个处理器执行时，所述一个或多个处理器用于实现如上所示的各个实施例中的方法或流程。

根据本实用新型的一个或多个实施例，本实用新型还提供一种液压***，包括本实用新型示例的流量分配控制***，流量分配控制设备、流量分配控制装置、具有本实用新型上述的非暂时性计算机可读存储介质，或采用各个实施例中的方法或流程。

根据本实用新型的一个或多个实施例，本实用新型的控制器或控制装置可以使用存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质(例如硬盘驱动器、闪存、只读存储器、光盘、数字多功能磁盘、高速缓存、随机存取存储器和/或任何其他存储设备或存储磁盘)上的编码的指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现如本实用新型以上所述控制方法的处理，在非暂时性计算机和/或机器可读介质中存储任何时间期间(例如，延长的时间段、永久的、短暂的实例、临时缓存和/或信息高速缓存)的信息。如本文所使用的，术语“非暂时性计算机可读介质”被明确定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并且排除传播信号并排除传输介质。

根据本实用新型的一个或多个实施例，本实用新型的控制设备、控制装置、主控***或控制模块可以包含一个或多个处理器也可以在内部包含有非暂时性计算机可读介质。具体地，在流量分配的控制设备中(主控***或控制模块)可以包括微控制器MCU，其布置在液压***中，用于实现流量分配控制的各种操作和实施多种功能。控制设备中的处理器可以诸如但不限于一个或多个单核或多核处理器。(一个或多个)处理器可包括通用处理器和专用处理器(例如，图形处理器、应用处理器等)的任何组合。处理器可与其耦接和/或可包括计存储器/存储装置，并且可被配置为执行存储在存储器/存储装置中的指令，以实现在本实用新型中控制器上运行的各种应用和/或操作***。

本实用新型提供的在压夜***中通过流量补偿实现流量分配的控制的方案具有的优点为：

(1)电控压力泵1a为主节流阀供油，电控压力泵1b为流量补充阀供油，通过闭环控制实现理论流量与实际流量的动态平衡(即补偿流量为零)，从而实现不同联之间流量分配满足要求。

(2)P_F1＞P_F2＞P_F3工况下，流量分配控制方法、工作流程及流程图。 P_F1、P_F2与P_F3不满足P_F1＞P_F2＞P_F3工况，也可参考前述控制方法。

(3)该流量分配***采用电控压力泵，P_P1-P_Fmax＝ΔP₁， P_P2-P_Fmax＝ΔP₂，ΔP₁与ΔP₂可分别独立调节，可根据应用工况设置不同的值。

(4)回路理论(或假想)过流面积A_a、A_b、A_c是输入参量，根据实际使用工况要求设置(可通过速度要求给出)，为了分析方便，其他几个参量一旦调定好后(ΔP₁、ρ、C_d)即可默认为恒定值。

(5)本实用新型的***及控制方法，相对传统负载敏感泵更节能，响应速度也更快，易于实现电气化控制。

(6)利用主阀和副阀配合工作，主阀通过手柄位移-阀芯通流面积获得初始流量需求，副阀在负载变化时发挥作用，实现了流量补偿，即主阀和副阀同时工作满足流量需求；在电控单元中，利用高压支路与泵出口压力差进行数学运算，以电信号进行传递提高了控制速度和控制精度。

以下是本实用新型的示例：

示例1.一种流量分配控制***，其特征在于，包括：用于为所述***提供流量的泵；N个回路，每个回路包括主节流阀、流量补充阀以及与所述主节流阀和流量补充阀连接的执行器，其中所述泵为每个回路提供流量；与所述泵、所述每个回路连接的控制器，所述控制器根据控制算法来分配过每个回路的主节流阀和流量补充阀的流量；其中，所述N大于或等于2。

示例2.根据示例1所述的***，其特征在于，每个回路中还包括用于控制负载运动方向的负载方向控制阀，所述负载方向控制阀的输入端与主节流阀和流量补充阀输出端相连接，所述负载方向控制阀的输出端与执行器相连接，其中所述控制器与所述负载方向控制阀相连接。

示例3.根据示例1所述的***，其特征在于，其特征在于，每个回路中的主节流阀和流量补充阀并联连接。

示例4.根据示例1所述的***，其特征在于，所述泵至少包括第一泵和第二泵，其中所述第一泵为所述主节流阀提供流量，所述第二泵为所述流量补充阀提供流量。

示例5.根据示例1所述的***，其特征在于，还包括：压力检测元件，所述压力检测元件包括：位于所述泵出口的泵出口压力传感器和位于每个回路中的主节流阀和流量补充阀输出端的负载压力传感器，所述泵出口压力传感器和所述负载压力传感器将检测到的压力发送至所述控制器。

示例6.根据示例1所述的***，其特征在于，所述泵为电控压力泵、变量泵或定量泵。

示例7.根据示例1所述的***，其特征在于，其特征在于，在每个回路中，所述主节流阀的数量等于所述流量补充阀的数量。

示例8.根据示例1所述的***，其特征在于，其中所述主节流阀和流量补充阀为电比例式流量无极调节的阀、或为比例方向阀。

示例9.根据示例1所述的***，其特征在于，每个回路还包括：位于所述泵和所述主节流阀之间的单向阀，以及位于所述泵和所述流量补充阀之间的单向阀。

示例10.根据示例1所述的***，其特征在于，所述控制器通过控制流量补充阀的电流来调整流量补充阀的阀口开度。

示例11.根据示例1所述的***，其特征在于，还包括：压力检测元件，所述压力检测元件包括：位于所述泵出口的泵出口压力传感器和位于所述回路连接的负载两端的梭阀，所述泵出口压力传感器和所述梭阀将获取到的压力发送至所述控制器。

示例12.根据示例1所述的***，其特征在于，还包括：与泵相连接的调节器，根据来自控制器的电信号指令来对泵的压力和流量进行调节。

作为本实用新型示例的上文涉及的附图和本实用新型的详细描述，用于解释本实用新型，但不限制权利要求中描述的本实用新型的含义或范围。因此，本领域技术人员可以很容易地从上面的描述中实现修改。此外，本领域技术人员可以删除一些本文描述的组成元件而不使性能劣化，或者可以添加其它的组成元件以提高性能。此外，本领域技术人员可以根据工艺或设备的环境来改变本文描述的方法的步骤的顺序。因此，本实用新型的范围不应该由上文描述的实施例来确定，而是由权利要求及其等同形式来确定。

尽管本实用新型结合目前被认为是可实现的实施例已经进行了描述，但是应当理解本实用新型并不限于所公开的实施例，而相反的，意在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同配置。

Claims

1.一种流量分配控制***，其特征在于，包括：

用于为所述***提供流量的泵；

N个回路，每个回路包括主节流阀、流量补充阀以及与所述主节流阀和流量补充阀连接的执行器，其中所述泵为每个回路提供流量；

与所述泵、所述每个回路连接的控制器，所述控制器分配过每个回路的主节流阀和流量补充阀的流量；

其中，所述N大于或等于2。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，每个回路中还包括用于控制负载运动方向的负载方向控制阀，所述负载方向控制阀的输入端与主节流阀和流量补充阀输出端相连接，所述负载方向控制阀的输出端与执行器相连接，其中所述控制器与所述负载方向控制阀相连接。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，每个回路中的主节流阀和流量补充阀并联连接。

4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述泵至少包括第一泵和第二泵，其中所述第一泵为所述主节流阀提供流量，所述第二泵为所述流量补充阀提供流量。

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括：压力检测元件，所述压力检测元件包括：位于所述泵出口的泵出口压力传感器和位于每个回路中的主节流阀和流量补充阀输出端的负载压力传感器，所述泵出口压力传感器和所述负载压力传感器将检测到的压力发送至所述控制器。

6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述泵为电控压力泵、变量泵或定量泵。

7.根据权利要求1所述的***，其特征在于，在每个回路中，所述主节流阀的数量等于所述流量补充阀的数量。

8.根据权利要求1所述的***，其特征在于，其中所述主节流阀和流量补充阀为电比例式流量无极调节的阀、或为比例方向阀。

9.根据权利要求1所述的***，其特征在于，每个回路还包括：位于所述泵和所述主节流阀之间的单向阀，以及位于所述泵和所述流量补充阀之间的单向阀。

10.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括：压力检测元件，所述压力检测元件包括：位于所述泵出口的泵出口压力传感器和位于所述回路连接的负载两端的梭阀，所述泵出口压力传感器和所述梭阀将获取到的压力发送至所述控制器。

11.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括：与泵相连接的调节器，根据来自控制器的电信号来对泵的压力和流量进行调节。