依賴于負(fù)載的電子閥致動器調(diào)節(jié)和壓力補償?shù)闹谱鞣椒?

本申請要求2015年7月30日提交的U.S.系列編號為No.62/198,877的臨時申請的優(yōu)先權(quán)，其所有內(nèi)容通過引用全部納入此文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種液壓系統(tǒng)的電子閥致動器。本發(fā)明尤其涉及通過負(fù)載相依性和壓力補償來調(diào)整電子閥致動器。

背景技術(shù)：

液壓致動器或缸在本領(lǐng)域眾所周知，并且用于通過單向沖程給出單向力。液壓致動器有很多應(yīng)用，例如施工設(shè)備、制造機(jī)械和土木工程。

液壓致動器由加壓的液壓流體獲得動力。出入致動器的液壓流體的流動通過閥來控制。根據(jù)應(yīng)用，液壓致動器面臨著變化很大的負(fù)載。在這些情景下，要通過致動器滿足的需求與在閥中的需要滿足的需求相沖突。例如，在輕負(fù)荷的情況下，閥面積需要較大以允許高致動器速度。當(dāng)負(fù)載大時，閥面積需要相當(dāng)小以避免過大的致動器速度。

典型地，閥開口面積由操作者的輸入成比例地控制，例如，0-100％的操縱桿命令導(dǎo)致0-100％的閥開口面積。這會導(dǎo)致低分辨率。在致動器速度為0-100％時，當(dāng)閥開口面積為0-10％并且操縱桿命令也限制為0-10％時產(chǎn)生低分辨率。

解決該問題的一個方法是使用液壓補償器，其將閥的控制開口面積上的壓降調(diào)整到相對恒定的壓降。該方法的問題是當(dāng)用于輕負(fù)荷條件下的最大閥面積需要加大時，即使當(dāng)閥開口被完全打開時，補償器也會添加額外的壓降，因此減小了輕負(fù)荷的最大下降速度。

為避免高負(fù)載情況下的不安全的下降速度，可使用流量限制閥，然而這仍然具有當(dāng)降下高負(fù)載時的低分辨率的問題(例如10％的操縱桿命令可導(dǎo)致100％的致動器速度)。

當(dāng)致動器用于叉車起重機(jī)時安全問題尤其呈現(xiàn)。叉車起重機(jī)的下降功能無論叉裝載或不裝載通常都由叉的重力起作用。在沒有壓力補償?shù)那闆r下，負(fù)載越大，加速度會越大。這導(dǎo)致對操作者不安全的操作條件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所基于的目的為使用壓力信息和再縮放的操作輸入以控制致動器速度而不是控制閥面積。同時，該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)降低成本，具有最佳性能、良好的輸入分辨率并且提供更高的適應(yīng)性。

該目的通過使用壓力信息來確定能夠被用于限制致動器的極限速度的最大允許操作者輸入或最大允許閥開口面積來實現(xiàn)。之后，根據(jù)允許的閥面積再縮放操作者的輸入命令以直接控制致動器的速度。

優(yōu)選地，最大允許操作者輸入命令(即，閥開口面積)通過使用存儲的預(yù)定信息例如2-D對照表來估算，或使用利用系統(tǒng)壓力計算的確定的信息來估算?？商娲?，最大操作者輸入命令基于傳感壓力和油箱壓力之間的差額計算，并且使用比例-積分-微分(PID)控制將該差額控制到預(yù)定的壓力差，以提供軟壓力補償。

操作者輸入再縮放或軟縮放優(yōu)選地包括使用輸入調(diào)整模塊來修正操作者輸入命令?；谧畲笤试S輸入命令和修正的輸入命令的比較，信號被傳遞到具有良好分辨率的比例閥使能(PVE)，以控制致動器而不是控制閥芯面積。

附圖說明

借助于附圖示出的示例性實施例對本發(fā)明做更詳細(xì)的說明。

圖1為液壓控制系統(tǒng)的示意圖；

圖2為具有軟縮放的液壓控制系統(tǒng)的示意圖；并且

圖3為具有軟壓力補償?shù)囊簤合到y(tǒng)的示意圖。

具體實施方式

圖1示出具有依賴于負(fù)載的電子閥致動器調(diào)節(jié)和壓力補償?shù)南到y(tǒng)10的示意圖。該系統(tǒng)包括車輛12，車輛12包括操作者輸入裝置14、用于移動負(fù)載的液壓系統(tǒng)16和連接到輸入裝置14的控制器18。液壓系統(tǒng)具有致動器20和控制出入致動器20的流量的閥22。為清楚起見，圖1僅示出系統(tǒng)10的基本元件。其中系統(tǒng)10使用來自液壓系統(tǒng)16的壓力信息以確定用于閥22的可允許的最大開口面積，該可允許的最大開口面積能夠用于限制致動器20的極限速度?？刂破?8還根據(jù)允許的閥面積來調(diào)整或再縮放操作者輸入命令，從而控制致動器20的速度而不是控制閥面積，這產(chǎn)生良好的輸入分辨率。當(dāng)致動器的速度與操作者輸入命令和閥開口面積不成比例時產(chǎn)生低分辨率。通過關(guān)于最大允許閥面積來再縮放操作者命令，用于致動器速度的命令變得與允許的閥開口面積成比例，這產(chǎn)生良好的分辨率。

系統(tǒng)10用于任何利用重力來移動致動器和負(fù)載的應(yīng)用。作為眾多示例中的一個，優(yōu)選的系統(tǒng)10包括叉車12。叉車12具有起重機(jī)24和用作操作者輸入裝置14的操縱桿

圖2示出包括用于操作者輸入命令的軟縮放的規(guī)定的系統(tǒng)的示意圖。輸入調(diào)整模塊26用于修正或再縮放操作者輸入命令，之后控制器18將操作者輸入命令與估算的最大允許的操作者(操縱桿)命令相比較。通過確定的信息例如起重機(jī)壓力的反饋計算最大允許的操作者(操縱桿)命令?？商娲?，最大允許操作者命令由預(yù)先確定的信息決定，該信息存儲在控制器18中，例如2-D對照表等。例如軟Ramp^TM和Profile^TM等的輸入調(diào)整模塊26可被使用，其來自Danfoss Power Solutions PLUS+1^TM Work Function Library。修正的輸入命令的絕對最小值和估算的最大允許的操作者輸入的絕對極小值被允許傳輸?shù)奖壤y使能(PVE)。由此，比例閥使能命令總是基于起重機(jī)壓力的反饋而限定，起重機(jī)壓力的反饋提供了與裝載尺寸無關(guān)的平滑下降。

圖3示出了包括用于軟壓力補償?shù)囊?guī)定的系統(tǒng)10的示意圖。優(yōu)選地使用比例-積分-微分控制器28和技術(shù)以獲得閥22的主閥芯上的恒定壓降，而無需補償裝置。首先，在軟件30中定義未補償?shù)男鹃y22上的期望的壓力極限(下降)P_d。該壓力極限P_d可使用維修工具改變。

系統(tǒng)壓力P基于起重機(jī)壓力P₁和油箱壓力P_T計算，該起重機(jī)壓力P₁由傳感器32檢測以提供起重機(jī)壓力反饋P_1f，該油箱壓力P_T為預(yù)先估算的或可由單獨的壓力傳感器直接測量。期望的油箱壓力P_T可基于在不同的負(fù)載狀況下降下起重機(jī)時對芯閥22上的平均壓降的估算來確定。PID 28基于期望的壓力極限P_d和計算出的系統(tǒng)壓力來計算誤差e。

之后PID輸出或比例閥使能輸入(PVEin)與操作者輸入命令通過控制器18進(jìn)行比較，以提供修正的比例閥使能輸入。修正的比例閥使能輸入傳遞到比例閥使能驅(qū)動器，比例閥使能驅(qū)動器控制比例閥使能致動器(PVEA)。如果調(diào)整得合適，PID控制28可將誤差e最小化以獲得主芯閥22上的與負(fù)荷無關(guān)的恒定壓降。軟壓力補償?shù)南陆悼捎芍亓o助，其中無需泵流量。因此，液壓控制系統(tǒng)被公開，至少滿足所有所聲稱的目標(biāo)。