(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 106640808 A(43)申请公布日 2017.05.10
(21)申请号 201610956306.3(22)申请日 2016.11.03
(71)申请人 中联重科股份有限公司
地址 410013 湖南省长沙市岳麓区银盆南
路361号(72)发明人 王维 袁野 肖承丰 邹婿邵
张劲 (74)专利代理机构 北京润平知识产权代理有限
公司 11283
代理人 金旭鹏 肖冰滨(51)Int.Cl.
F15B 13/02(2006.01)F15B 21/02(2006.01)
权利要求书3页 说明书11页 附图6页
(54)发明名称
液压阀芯控制回路及方法(57)摘要
本发明涉及液压阀技术领域，公开了一种液压阀芯控制回路及方法，该液压阀芯控制回路包括：第一电比例阀和第二电比例阀；与第一电比例阀和第二电比例阀分别连接的控制单元，用于接收用户指令信号并确定用户指令信号所对应的期望阀芯位移信息；控制单元还用于至少根据期望阀芯位移信息分别为第一电比例阀和第二电比例阀分配输出第一反馈电流和第二反馈电流；以及基于第一反馈电流和第二反馈电流，第一电比例阀和第二电比例阀朝相同的方向控制阀芯运动。由此，通过同时控制两个电比例阀使得主阀阀芯的两端能更快地产生所需压差，以提升主阀阀芯的响应速度，并提升了主阀阀芯的位移增益，扩大了本发明液压阀芯控制回路的应用范围。
CN 106640808 ACN 106640808 A
权 利 要 求 书
1/3页
1.一种液压阀芯控制回路，其特征在于，包括：主阀阀芯、第一电比例阀、第二电比例阀、第一先导腔和第二先导腔；与所述第一电比例阀和第二电比例阀分别连接的控制单元，用于接收用户指令信号并确定所述用户指令信号所对应的期望阀芯位移信息；
所述控制单元包含有预调电流预分配模块，用于分别为所述第一电比例阀分配第一预调电流和为所述第二电比例阀分配第二预调电流，以分别在所述第一先导腔和所述第二先导腔中建立先导压力；
所述控制单元包含反馈电流调整模块，用于至少根据所述期望阀芯位移信息，分别增减所述第一预调电流和所述第二预调电流，以分别为所述第一电比例阀和所述第二电比例阀分配输出第一反馈电流和第二反馈电流，以使得所述第一电比例阀和所述第二电比例阀分别基于所述第一反馈电流和所述第二反馈电流共同控制所述主阀阀芯运动。
2.根据权利要求1所述的液压阀芯控制回路，其特征在于：还包括与所述控制单元连接的位移传感器，
所述位移传感器安装在所述主阀阀芯的一侧，用于采集所述主阀阀芯的阀芯位移信息；以及
所述反馈电流调整模块，用于根据所述阀芯位移信息与所述期望阀芯位移信息的对比，分别增减所述第一预调电流和所述第二预调电流，以分别为所述第一电比例阀分配输出所述第一反馈电流和为所述第二电比例阀分配输出所述第二反馈电流。
3.根据权利要求1或2所述的液压阀芯控制回路，其特征在于：所述第一电比例阀，用于基于所述第一反馈电流增大或降低所述第一先导腔内的先导压力以使所述主阀阀芯朝第一方向运动；以及
所述第二电比例阀，用于基于所述第二反馈电流降低或增大所述第二先导腔内的先导压力以使所述主阀阀芯朝所述第一方向运动。
4.根据权利要求2所述的液压阀芯控制回路，其特征在于：所述反馈电流调整模块包含PID控制器和差法器；
所述差法器用于将所述期望阀芯位移信息和阀芯位移信息作差，并确定该差值所对应的待调电流值；
所述PID控制器用于接收所述待调电流值并将所述第一预调电流值与所述待调电流值相加或相减以确定第一待定电流值，当所述第一待定电流值符合第一预定范围时，确定所述第一待定电流值为所述第一反馈电流的电流值；以及将第二预调电流值与所述待调电流值相减或相加以确定第二待定电流值，当所述第二待定电流值符合第二预定范围时，确定所述第二待定电流值为所述第二反馈电流的电流值。
5.根据权利要求4所述的液压阀芯控制回路，其特征在于：
所述PID控制器用于当所述第一待定电流值在所述第一电比例阀的初始电流值和饱和电流值之间时，将所述第一待定电流值确定为所述第一反馈电流的电流值；以及
所述PID控制器还用于当所述第二待定电流值在所述第二电比例阀的初始电流值和饱和电流值之间时，将所述第二待定电流值确定为所述第二反馈电流的电流值；
其中所述第一电比例阀的初始电流值或第二电比例阀的初始电流值为当所述第一电比例阀或第二电比例阀工作时，对应于主阀阀芯位移大小为零时流经工作的第一电比例阀
2
CN 106640808 A
权 利 要 求 书
2/3页
或第二电比例阀的电流最大值；所述第一电比例阀的饱和电流值或第二电比例阀的饱和电流值为当所述第一电比例阀或第二电比例阀工作时，对应于主阀阀芯位移大小为峰值时流经工作的第一电比例阀或第二电比例阀的电流最小值。
6.根据权利要求4或5所述的液压阀芯控制回路，其特征在于：
所述PID控制器用于当所述第一待定电流值小于所述第一电比例阀的初始电流值时，将所述第一电比例阀的初始电流值确定为所述第一反馈电流的电流值，和当所述第一待定电流值大于所述第一电比例阀的饱和电流值时，将所述第一电比例阀的饱和电流值确定为所述第一反馈电流的电流值；以及
所述PID控制器还用于当所述第二待定电流值小于所述第二电比例阀的初始电流值时，将所述第二电比例阀的初始电流值确定为所述第二反馈电流的电流值，和当所述第二待定电流值大于所述第二电比例阀的饱和电流值时，将所述第二电比例阀的饱和电流值确定为所述第二反馈电流的电流值。
7.根据权利要求1或2所述的液压阀芯控制回路，其特征在于：
所述第一预调电流值为当所述第一电比例阀工作且所述第二电比例阀停止工作时，对应于主阀阀芯位移大小为峰值的一半时流经所述第一电比例阀电流的电流值；以及
所述第二预调电流值为当所述第二电比例阀工作且第一电比例阀停止工作时，对应于阀芯位移大小为峰值的一半时流经所述第二电比例阀电流的电流值。
8.一种液压阀芯控制方法，其特征在于，该方法包括：接收用户指令信号，并确定所述用户指令信号相对应于主阀阀芯的期望阀芯位移信息；
分别为第一电比例阀分配第一预调电流和为第二电比例阀分配第二预调电流，以分别在第一先导腔和第二先导腔中建立先导压力；
至少基于所述期望阀芯位移信息，分别增减所述第一预调电流和所述第二预调电流，以分别为所述第一电比例阀和所述第二电比例阀分配输出第一反馈电流和第二反馈电流，以使得所述第一电比例阀和所述第二电比例阀分别基于所述第一反馈电流和所述第二反馈电流共同控制所述主阀阀芯运动。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法包括：获取位移传感器所采集的主阀阀芯的阀芯位移信息；
根据所述阀芯位移信息与所述期望阀芯位移信息的对比，分别增减所述第一预调电流和所述第二预调电流，以分别为所述第一电比例阀和所述第二电比例阀分配输出所述第一反馈电流和所述第二反馈电流。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法包括：将所述期望阀芯位移信息和阀芯位移信息作差，并确定该差值所对应的待调电流值；将所述第一预调电流值与所述待调电流值相加或相减以确定第一待定电流值，当所述第一待定电流值符合第一预定范围时，确定所述第一待定电流值为所述第一反馈电流的电流值；以及将第二预调电流值与所述待调电流值相减或相加以确定第二待定电流值，当所述第二待定电流值符合第二预定范围时，确定所述第二待定电流值为所述第二反馈电流的电流值。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该方法包括：
3
CN 106640808 A
权 利 要 求 书
3/3页
当所述第一待定电流值在所述第一电比例阀的初始电流值和饱和电流值之间时，将所述第一待定电流值确定为所述第一反馈电流的电流值；以及
当所述第二待定电流值在所述第二电比例阀的初始电流值和饱和电流值之间时，将所述第二待定电流值确定为所述第二反馈电流的电流值；
其中电比例阀的初始电流值为当第一电比例阀或第二电比例阀工作时，对应于阀芯位移大小为零时流经工作的第一电比例阀或第二电比例阀的电流最大值；所述电比例阀的饱和电流值为当所述第一电比例阀或第二电比例阀工作时，对应于阀芯位移大小为峰值时流经工作的第一电比例阀或第二电比例阀的电流最小值。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法包括：
当所述第一待定电流值小于所述第一电比例阀的初始电流值时，将所述第一电比例阀的初始电流值确定为所述第一反馈电流的电流值，和当所述第一待定电流值大于所述第一电比例阀的饱和电流值时，将所述第一电比例阀的饱和电流值确定为所述第一反馈电流的电流值；以及
当所述第二待定电流值小于所述第二电比例阀的初始电流值时，将所述第二电比例阀的初始电流值确定为所述第二反馈电流的电流值，和当所述第二待定电流值大于所述第二电比例阀的饱和电流值时，将所述第二电比例阀的饱和电流值确定为所述第二反馈电流的电流值。
13.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，该方法包括：确定将当所述第一电比例阀工作且第二电比例阀停止工作时，对应于阀芯位移大小为峰值的一半时流经所述第一电比例阀电流的电流值作为所述第一预调电流值；以及
确定将当所述第二电比例阀工作且第一电比例阀停止工作时，对应于阀芯位移大小为峰值的一半时流经所述第二电比例阀电流的电流值作为所述第二预调电流值。
4
CN 106640808 A
说 明 书
液压阀芯控制回路及方法
1/11页
技术领域[0001]本发明涉及液压阀技术领域，具体地，涉及一种液压阀芯控制回路及方法。背景技术[0002]含电比例阀的液压阀芯控制回路是依靠电比例阀内的比例电磁铁根据所输入的电信号产生成比例的压力，使主阀阀芯产生位移和阀口尺寸发生变化。由于含电比例阀的液压阀芯控制回路具有对液压油液纯度要求低、与普通换向阀相似的中位机能和成本低的优点，含电比例阀的液压阀芯控制回路被广泛应用在广泛应用于工程机械、农业机械、环卫机械等行走机械产品上。[0003]首先参见图1.1，其中在现有技术中的液压阀芯控制回路的硬件构成上，主要由电比例减压阀11和12、弹簧21和22、主阀阀芯3、控制单元4、第一先导腔51和第二先导腔52、先导压力源6所组成，其中控制单元4主要由选择器和指令转电流模块所组成。进一步地具体地结合图1.1和图1.2，现有技术中通过电比例减压阀实现主阀阀芯控制的过程是：先导压力源6为电比例减压阀11和12提供液压油液；当控制单元4接收到控制主阀阀芯3位移的指令信号时，控制单元4根据指令信号对选择器做相应的判断，确定导通电比例减压阀11还是电比例减压阀12以实现主阀阀芯3的位移控制。例如：当确定指令信号是需要A油口对外供油时，选择器导通电比例减压阀11所在的支路，并经指令转电流模块1生成相应的电信号，电比例减压阀11接受到电信号后，根据电信号相应的电流值，在第一先导腔51中建立一定的压力值，致使位于第二先导腔52侧的弹簧22被压缩，使得主阀阀芯3右移直到力平衡。[0004]利用上述现有技术中的含电比例减压阀的液压元件控制主阀阀芯具有控制精度低、响应速度慢等缺点，已经无法适应行走机械自动化、智能化的发展需求，至少存在以下具体的技术问题：[0005]一方面，由于对主阀阀芯的控制，是基于选择器对减压阀电路的选择所确定的，只能针对一次指令信号实现对两个减压阀中一个减压阀的控制，在一个减压阀导电的同时另外一个减压阀处于断电状态，故一次指令信号所对应的只能是单个减压阀门控制主阀阀芯的单向运动；[0006]另一方面，对应于指令信号的阀芯位移的执行时效慢。主要原因是：一方面，电比例减压阀存在工作死区，越过工作死区使主阀阀芯位移需要一定的时间；从图1.4中可以得知一般电比例减压阀在先导腔中建25bar的压力，需要耗时约225ms左右。在一种情况下，当指令信号对应于电比例减压阀快速换向时，主阀阀芯无法对应于指令信号变化的速度执行相应的位移动作。[0007]需要说明的是，以上技术问题是本发明人在实践本发明的过程中所发现的。发明内容[0008]本发明的目的是提供一种液压阀芯控制回路及方法，至少能够用以解决背景技术中所阐述的只能单向控制主阀阀芯位移和执行指令信号的响应速度慢的技术问题，至少提
5
CN 106640808 A
说 明 书
2/11页
供一种能够快速响应指令信号的液压阀控制回路及方法。[0009]为了实现上述目的，本发明一方面提供一种液压阀芯控制回路，包括：[0010]主阀阀芯、第一电比例阀、第二电比例阀、第一先导腔和第二先导腔；[0011]与上述第一电比例阀和第二电比例阀分别连接的控制单元，用于接收用户指令信号并确定上述用户指令信号所对应的期望阀芯位移信息；[0012]上述控制单元包含有预调电流预分配模块，用于分别为上述第一电比例阀分配第一预调电流和为上述第二电比例阀分配第二预调电流，以分别在上述第一先导腔和上述第二先导腔中建立先导压力；[0013]上述控制单元包含反馈电流调整模块，用于至少根据上述期望阀芯位移信息，分别增减上述第一预调电流和上述第二预调电流，以分别为上述第一电比例阀和上述第二电比例阀分配输出第一反馈电流和第二反馈电流，以使得上述第一电比例阀和上述第二电比例阀分别基于上述第一反馈电流和上述第二反馈电流共同控制上述主阀阀芯运动。[0014]优选地，还包括与上述控制单元连接的位移传感器，上述位移传感器安装在上述主阀阀芯的一侧，用于采集上述主阀阀芯的阀芯位移信息；以及上述反馈电流调整模块，用于根据上述阀芯位移信息与上述期望阀芯位移信息的对比，分别增减上述第一预调电流和上述第二预调电流，以分别为上述第一电比例阀分配输出上述第一反馈电流和为上述第二电比例阀分配输出上述第二反馈电流。[0015]优选地，上述第一电比例阀，用于基于上述第一反馈电流增大或降低上述第一先导腔内的先导压力以使上述主阀阀芯朝第一方向运动；以及上述第二电比例阀，用于基于上述第二反馈电流降低或增大上述第二先导腔内的先导压力以使上述主阀阀芯朝上述第一方向运动。[0016]优选地，上述反馈电流调整模块包含PID控制器和差法器；上述差法器用于将上述期望阀芯位移信息和阀芯位移信息作差，并确定该差值所对应的待调电流值；上述PID控制器用于接收上述待调电流值并将上述第一预调电流值与上述待调电流值相加或相减以确定第一待定电流值，当上述第一待定电流值符合第一预定范围时，确定上述第一待定电流值为上述第一反馈电流的电流值；以及将第二预调电流值与上述待调电流值相减或相加以确定第二待定电流值，当上述第二待定电流值符合第二预定范围时，确定上述第二待定电流值为上述第二反馈电流的电流值。[0017]优选地，上述PID控制器用于当上述第一待定电流值在上述第一电比例阀的初始电流值和饱和电流值之间时，将上述第一待定电流值确定为上述第一反馈电流的电流值；以及上述PID控制器还用于当上述第二待定电流值在上述第二电比例阀的初始电流值和饱和电流值之间时，将上述第二待定电流值确定为上述第二反馈电流的电流值；其中上述第一电比例阀的初始电流值或第二电比例阀的初始电流值为当上述第一电比例阀或第二电比例阀工作时，对应于主阀阀芯位移大小为零时流经工作的第一电比例阀或第二电比例阀的电流最大值；上述第一电比例阀的饱和电流值或第二电比例阀的饱和电流值为当上述第一电比例阀或第二电比例阀工作时，对应于主阀阀芯位移大小为峰值时流经工作的第一电比例阀或第二电比例阀的电流最小值。[0018]优选地，上述PID控制器用于当上述第一待定电流值小于上述第一电比例阀的初始电流值时，将上述第一电比例阀的初始电流值确定为上述第一反馈电流的电流值，和当
6
CN 106640808 A
说 明 书
3/11页
上述第一待定电流值大于上述第一电比例阀的饱和电流值时，将上述第一电比例阀的饱和电流值确定为上述第一反馈电流的电流值；以及上述PID控制器还用于当上述第二待定电流值小于上述第二电比例阀的初始电流值时，将上述第二电比例阀的初始电流值确定为上述第二反馈电流的电流值，和当上述第二待定电流值大于上述第二电比例阀的饱和电流值时，将上述第二电比例阀的饱和电流值确定为上述第二反馈电流的电流值。[0019]优选地，上述第一预调电流值为当上述第一电比例阀工作且上述第二电比例阀停止工作时，对应于主阀阀芯位移大小为峰值的一半时流经上述第一电比例阀电流的电流值；以及上述第二预调电流值为当上述第二电比例阀工作且第一电比例阀停止工作时，对应于阀芯位移大小为峰值的一半时流经上述第二电比例阀电流的电流值。[0020]本发明另一方面提供一种液压阀芯控制方法，该方法包括：[0021]接收用户指令信号，并确定上述用户指令信号相对应于主阀阀芯的期望阀芯位移信息；[0022]分别为第一电比例阀分配第一预调电流和为第二电比例阀分配第二预调电流，以分别在第一先导腔和第二先导腔中建立先导压力；[0023]至少基于上述期望阀芯位移信息，分别增减上述第一预调电流和上述第二预调电流，以分别为上述第一电比例阀和上述第二电比例阀分配输出第一反馈电流和第二反馈电流，以使得上述第一电比例阀和上述第二电比例阀分别基于上述第一反馈电流和上述第二反馈电流共同控制上述主阀阀芯运动。[0024]优选地，获取位移传感器所采集的主阀阀芯的阀芯位移信息；根据上述阀芯位移信息与上述期望阀芯位移信息的对比，分别增减上述第一预调电流和上述第二预调电流，以分别为上述第一电比例阀和上述第二电比例阀分配输出上述第一反馈电流和上述第二反馈电流。[0025]优选地，将上述期望阀芯位移信息和阀芯位移信息作差，并确定该差值所对应的待调电流值；将上述第一预调电流值与上述待调电流值相加或相减以确定第一待定电流值，当上述第一待定电流值符合第一预定范围时，确定上述第一待定电流值为上述第一反馈电流的电流值；以及将第二预调电流值与上述待调电流值相减或相加以确定第二待定电流值，当上述第二待定电流值符合第二预定范围时，确定上述第二待定电流值为上述第二反馈电流的电流值。[0026]优选地，当上述第一待定电流值在上述第一电比例阀的初始电流值和饱和电流值之间时，将上述第一待定电流值确定为上述第一反馈电流的电流值；以及当上述第二待定电流值在上述第二电比例阀的初始电流值和饱和电流值之间时，将上述第二待定电流值确定为上述第二反馈电流的电流值；其中电比例阀的初始电流值为当第一电比例阀或第二电比例阀工作时，对应于阀芯位移大小为零时流经工作的第一电比例阀或第二电比例阀的电流最大值；上述电比例阀的饱和电流值为当上述第一电比例阀或第二电比例阀工作时，对应于阀芯位移大小为峰值时流经工作的第一电比例阀或第二电比例阀的电流最小值。[0027]优选地，当上述第一待定电流值小于上述第一电比例阀的初始电流值时，将上述第一电比例阀的初始电流值确定为上述第一反馈电流的电流值，和当上述第一待定电流值大于上述第一电比例阀的饱和电流值时，将上述第一电比例阀的饱和电流值确定为上述第一反馈电流的电流值；以及当上述第二待定电流值小于上述第二电比例阀的初始电流值
7
CN 106640808 A
说 明 书
4/11页
时，将上述第二电比例阀的初始电流值确定为上述第二反馈电流的电流值，和当上述第二待定电流值大于上述第二电比例阀的饱和电流值时，将上述第二电比例阀的饱和电流值确定为上述第二反馈电流的电流值。[0028]优选地，确定将当上述第一电比例阀工作且第二电比例阀停止工作时，对应于阀芯位移大小为峰值的一半时流经上述第一电比例阀电流的电流值作为上述第一预调电流值；以及确定将当上述第二电比例阀工作且第一电比例阀停止工作时，对应于阀芯位移大小为峰值的一半时流经上述第二电比例阀电流的电流值作为上述第二预调电流值。[0029]通过上述技术方案，能够同时控制两个电比例阀，在控制主阀阀芯运动时，令一个先导腔压力下降、另一个先导腔的压力上升，使主阀阀芯两端更快产生所需压差，以提升主阀阀芯的响应速度。[0030]本发明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。附图说明[0031]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：[0032]图1.1示出的是现有技术中电液比例阀实现主阀阀芯控制的结构原理图；[0033]图1.2示出的是现有技术中电液比例阀实现主阀阀芯控制的流程原理图；[0034]图1.3示出的是现有技术中流经电比例减压阀的电流与在先导腔中所产生的先导压力的对应关系图；[0035]图1.4示出的是现有技术中电比例减压阀在先导腔中建压的压力与时间对应关系图；[0036]图2示出的是本发明一实施例的液压阀芯控制回路的原理示意图；[0037]图3示出的是本发明另一实施例的液压阀芯控制回路的结构示意图；[0038]图4示出的是图3所示液压阀芯控制回路的原理示意图；[0039]图5示出的是图3所示液压阀芯控制回路中流经第一电比例减压阀201的电流与阀芯位移的关系曲线图；[0040]图6示出的是图3所示液压阀芯控制回路中流经第二电比例减压阀202的电流与阀芯位移的关系曲线图；[0041]图7.1示出的是采用现有技术中液压阀芯控制回路所实现的先导腔的建压压力与建压时间的关系曲线图；[0042]图7.2示出的是采用本发明中液压阀芯控制回路所实现的先导腔的建压压力与建压时间的关系曲线图；[0043]图8示出的是本发明一实施例的液压阀芯控制方法的流程图；[0044]图9示出的是本发明另一实施例的液压阀芯控制方法的流程图。[0045]附图标记说明[0046]11、12第一、第二电比例减压阀 21、22弹簧[0047]3主阀阀芯 4控制单元[0048]51第一先导腔 52第二先导腔[0049]6先导压力源 101第一电比例减压阀
8
CN 106640808 A[0050][0051][0052][0053][0054][0055][0056][0057]
说 明 书
5/11页
102第二电比例减压阀 103控制单元104主阀阀芯 1051第一先导腔1052第二先导腔 106储存器107分配器 201第一电比例减压阀202第二电比例减压阀 203控制单元204位移传感器 2051第一先导腔2052第二先导腔 206主阀阀芯2071、2072弹簧 208先导压力源
具体实施方式
[0058]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0059]参见图2示出的是本发明一实施例的液压阀芯控制回路的原理示意图，该液压阀芯控制回路包括：第一电比例减压阀101、第二电比例减压阀102、与第一电比例减压阀101和第二电比例减压阀102分别连接的控制单元103，包含在控制单元103中的储存器106，该储存器106中存储有对应于第一电比例减压阀101的第一预调电流值和对应控制第二电比例减压阀102的第二预调电流值；基于分配器107将该第一预调电流值和第二预调电流值所对应的电流分配至相应的电比例减压阀。[0060]在该液压阀芯控制回路通电并进行参数初始化时，根据第一预调电流值和第二预调电流值分别对第一电比例减压阀101和第二电比例减压阀102流通电流，以分别对相应的第一先导腔1051和第二先导腔1052预设先导压力，一般情况下要求第一先导腔的预设先导压力与第二先导腔的预设先导压力相同以使得主阀阀芯104在初始未接收到外部用户指令信号时能处于力平衡状态；可以理解的是，该第一预调电流值和第二预调电流值也可以是存储在本实施例中回路内储存器是包含于控制单元连接中，可以理解的是，当储存器在回路之外时，也应当属于本发明所涵盖的保护范围，只要控制单元能够获得该预调电流值即可。该控制单元103用于接收用户指令信号并确定该用户指令信号所对应的期望阀芯位移信息，并根据该期望阀芯位移信息分别为第一电比例减压阀101和第二电比例减压阀102分配输出第一反馈电流和第二反馈电流；第一电比例减压阀101根据第一反馈电流和第二电比例减压阀102根据第二反馈电流共同控制主阀阀芯104运动。更具体地，根据期望阀芯位移信息分别对第一预调电流和第二预调电流进行调整以得到第一反馈电流和第二反馈电流，如可以是在原有的第一预调电流的基础上增大电流值，以形成一电流值相对更大的第一反馈电流，并在原有的第二预调电流的基础上降低电流值，以形成一电流值相对更小的第二反馈电流，由此在第一先导腔1051和第二先导腔1052内对应形成一增一降的压力差，共同推动主阀阀芯向一个方向运动，由此加快了主阀阀芯的响应速度。[0061]本发明实施例中的用户指令信号，指代的是在本液压阀芯控制回路所接收到的外部信号，当将本发明实施例应用在工程机械的执行机构操作系统中时，该用户指令信号所指代的就是对该工程机械的操作杆的操作信号；可以理解的是，该用户指令信号与主阀阀
9
CN 106640808 A
说 明 书
6/11页
芯的期望位移信息相对应，具体可参照现有技术中的操作杆系统的控制方式，故在此不加以赘述；当将本发明实施例应用在工程机械的操作杆系统中时，能够提高操作杆系统响应操作员操作的灵敏度。[0062]需要说明的是，在理想状态下，是第一电比例减压阀和第二电比例减压阀对应于预先计算所设定的第一预调电流和第二预调电流形成的先导压力能够使得主阀阀芯实现力平衡；但是由于电比例减压阀存在一致性问题，第一电比例减压阀201响应于第一预调电流在第一先导腔1051中所建立的先导压力值与第二电比例减压阀202响应于第二预调电流在第二先导腔1052中所建立的先导压力值会存在偏差压力ΔP，这样会导致初始状态下的主阀阀芯产生偏差位移Δχ，应当保证该偏差位移Δχ小于主阀机械死区距离χ更具体dead，地，当该液压阀芯控制回路被应用在油门系统中时，只要是偏移小于该χdead就能保证不会漏油。在一种情况下，当主阀阀芯的两端与弹簧连接时，则需要保证在所预设定的预调电流下，ΔP＜(χS指代的是主阀阀dead×K)/S(其中K指代的是与先导腔连接的弹簧的弹性系数，芯端面面积)；由此所设定的第一预调电流值和第二预调电流值，能够保障在该第一预调电流与第二预调电流分别施加至第一电比例减压阀和第二电比例减压阀之后，主阀阀芯仍能处于中位位置附近而不会发生尚未接收到控制指令信号而产生阀芯位移的故障。[0063]在本实施例中，通过同时控制两个电比例减压阀使得其中一个先导腔压力下降、另一个先导腔的压力上升，使主阀阀芯两端更快产生所需压差，以提升主阀阀芯的响应速度，并提升了主阀阀芯的位移增益，扩大了本发明液压阀芯控制回路的应用范围。[0064]可以理解的是，本发明对电比例阀的型号和类型不做限定，在本实施例中的电比例减压阀仅仅用做示例，不应用做限定本发明的保护范围，例如：本实施例中的电比例减压阀也可以由电比例溢流阀所替换。[0065]参见图3示出的是本发明另一实施例的液压阀芯控制回路的原理示意图，该液压阀芯控制回路包含第一电比例减压阀201和第二电比例减压阀202；与第一电比例减压阀201和第二电比例减压阀202分别连接的控制单元203，用于接收用户指令信号并确定该用户指令信号所对应的期望阀芯位移信息；[0066]与控制单元203连接的位移传感器204，位移传感器204安装在主阀阀芯206的一侧，用于采集主阀阀芯206的阀芯位移信息；其中，位移传感器204的零位应当与主阀阀芯206的零位保持一致，当位移传感器204的零位与主阀阀芯206的零位不对应时，应对位移传感器204的零位进行校准。[0067]控制单元203还用于将该阀芯位移信息与期望阀芯位移信息对比，以分别为第一电比例减压阀201和第二电比例减压阀202分配输出第一反馈电流和第二反馈电流；第一电比例减压阀201和第二电比例减压阀202，用于分别根据第一反馈电流和第二反馈电流共同控制主阀阀芯206运动。[0068]在本实施例中，在现有技术中的液压阀芯控制方案的基础上增加了用于采集阀芯位移信息的位移传感器，并基于此位移传感器组建主阀阀芯的闭环控制系统，由此能够响应用户指令信号至少实现精准控制主阀阀芯的位置。[0069]关于上述基于第一反馈电流和第二反馈电流控制主阀阀芯的运动，可以是第一电比例减压阀201用于增减第一先导腔2051内的压力值，第二电比例减压阀202用于增减先导腔2052内的压力值，该第一先导腔2051适于容纳主阀阀芯206在阀芯左侧的位置运动，第二
10
CN 106640808 A
说 明 书
7/11页
先导腔2052适于容纳主阀阀芯206在阀芯右侧的位置运动。在一种情况下，基于第一反馈电流，该第一电比例减压阀201增大第一先导腔2051内的先导压力，基于第二反馈电流，第二电比例减压阀202降低第二先导腔2052内的先导压力，从而使主阀阀芯206朝右运动。由此，第一电比例减压阀201和第二电比例减压阀202所对应的先导腔2051、2052内的压力一增一减，形成压差，使得主阀阀芯206能够迅速运动。[0070]控制单元203包括：预调电流预分配模块，用于根据一定的第一预调电流值和第二预调电流值分别为第一电比例减压阀201分配第一预调电流和为第二电比例减压阀202分配第二预调电流；以及反馈电流调整模块，用于根据上述期望阀芯位移信息和阀芯位移信息，调整该第一预调电流为第一反馈电流和调整该第二预调电流为第二反馈电流。该预调电流预分配模块可以包含有分配器。[0071]更具体地，反馈电流调整模块包含PID控制器和差法器；[0072]差法器用于将该期望阀芯位移信息和阀芯位移信息作差，并确定该差值所对应的待调电流值Igap；[0073]PID控制器用于接收上述待调电流值Igap并将该第一预调电流值Iset1与待调电流值Igap相加或相减以确定第一待定电流值Ipid1，当该第一待定电流值Ipid1符合第一预定范围时，确定Ipid1为上述第一反馈电流的电流值IFB1；以及将第二预调电流值Iset2与该待调电流值Igap相减或相加以确定第二待定电流值Ipid2，当上述第二待定电流值Ipid2符合第二预定范围时，确定为上述第二反馈电流的电流值IFB2。[0074]更具体地，关于上述预定范围的界定可以是：[0075]当Imin1＜Ipid1＜Imax1时，PID控制器将Ipid1确定为IFB1，和当Ipid1≥Imax1时，将Imax1确定为IFB1，和当Ipid1≤Imin1时，将Imin1确定为IFB1；当Imin2＜Ipid2＜Imax2时，PID控制器将Ipid2确定为IFB2，和当Ipid2≥Imax2时，将Imax2确定为IFB2，和当Ipid2≤Imin2时，将Imin2确定为IFB2。[0076]其中Imin1和Imin2所指代的分别是第一电比例减压阀和第二电比例减压阀的初始电流值，即当第一电比例压力阀工作且第二电比例压力阀停止工作，或当第二电比例压力阀工作且第一电比例减压阀停止工作时，对应于阀芯位移为零时所分别流经工作状态的电比例压力阀的电流最大值；以及Imax1和Imax2指代的分别是第一电比例减压阀和第二电比例减压阀的饱和电流值，即当第一电比例压力阀工作且第二电比例压力阀停止工作，或当第二电比例压力阀工作且第一电比例减压阀停止工作时，对应于阀芯位移为峰值时流经工作状态的电比例压力阀的电流最小值。在本实施例中，通过将低于使主阀阀芯发生位移的初始电流的电流提升为初始电流，并将高于使主阀阀芯发生位移的饱和位移的电流降低为饱和电流，使得电流与位移之间总能处于一个线性变换关系的区间，使得主阀阀芯在零位附近动作更加顺畅，不会存在越过死区过程，从而提高了换向阀的零位微调特性，为主机的精细操作创造了有利条件。[0077]为了使得上述表达更加便于理解，参见图1.3示出的是现有技术中流经电比例减压阀的电流与电比例减压阀所产生的先导压力的对应关系图，由此可知具有比例电磁铁的电比例减压阀中电流值与先导压力值之间对应关系存在工作死区，导致存在输入的电流值超过一定大小时，该电比例减压阀才会发生位移，而该工作死区的大小会导致指令信号与阀芯位移之间的对应关系的偏差较大。[0078]更具体地，参见图5和图6分别示出的是图3所示液压阀芯控制回路中第一电比例
11
CN 106640808 A
说 明 书
8/11页
减压阀201和第二电比例减压阀202的电流信号与主阀阀芯的阀芯位移的关系曲线图，关于上述各个参数Imin1、Imin2、Imax1、Imax2、Iset1和Iset2的确定，可以是基于位移传感器获取阀芯位移和测量流经第一电比例减压阀201和第二电比例减压阀202的电流所确定的，具体确定上述参数的步骤可以是：[0079]确定第一电比例减压阀201的相关参数：首先，对所采用的位移传感器进行校准，使位移传感器的零位与主阀阀芯的零位保持一致；然后，向第一电比例减压阀201输入从0mA到电比例减压阀201额定电流的斜坡信号，信号连续变化时间需大于100s，以确保获取较稳定可靠的数据；再者，记录流经第一电比例减压阀201的电流信息和主阀阀芯206的位移信息，建立流经第一电比例减压阀201的电流信息与主阀阀芯206位移曲线图，具体可参照图5；最后，从曲线中找出阀芯位移开始变化时对应的电流值设为Imin1，找到阀芯位移至最大值Xmax1对应的电流值设为Imax1，并进一步确定Iset1。作为示例，Iset1的确定方式可以是，Iset1＝(Imax1+Imin1)/2+Imin1。[0080]确定第二电比例减压阀202的相关参数的具体步骤可以参照上述步骤，并获取得到图6所示的曲线图，故在此不加以赘述。[0081]通过以上步骤所得到的关键控制参数值，使得在实施控制程序时，电比例减压阀在工作过程中处于线性区域，避免死区及电流饱和等非线性因素对控制所造成的不利影响。[0082]需要说明的是，如此设置Iset1和Iset2，是由于同一机械设备，通常会采用相同型号的电比例减压阀，能够一方面实现先导腔的力平衡，另一方面Iset1是阀芯位移峰值的一半所对应的电流值，在接收到不确定的用户指令信号时，能够有最大的概率快速调节至用户指令所对应的阀芯位移位置。[0083]在本实施例中，通过在主阀阀芯一端设置位移传感器以采集阀芯位移信息，并将其上传至控制单元，由此构成阀芯位移的闭环控制回路，提高了主阀阀芯响应用户指令信号执行位移的精确度；并且，通过预调电流值的预设定，在先导腔中建立预压值，能够保障电比例减压阀在主阀阀芯全行程过程中始终处于线性工作区，不会存在越过死区过程，在理论上规避电比例减压阀的工作死区区间；通过上述技术方案，使得主阀阀芯在零位附近动作更加顺畅，从而有效提升了换向阀的零位微动特性，为主机的精细操作创造了有利条件。[0084]参见图7.1和7.2分别示出的是采用现有技术和本发明中液压阀芯控制回路所实现的先导腔的建压压力与建压时间的关系曲线图；能够直观的看出，通过本方案的主阀阀芯控制回路，相比于现有技术，在将主阀阀芯从零位阶跃至最大位移时，本发明所耗用的建压时间还不到现有技术的一半，大大提高了本发明的液压阀芯控制回路的响应速度。[0085]需要说明的是，以上关于各个参数的限定步骤，都是为了使得本发明的内涵更容易让人理解，仅仅作为示例，不能用作限定本发明的保护范围。[0086]可以理解的是，本实施例中的位移传感器也可以由压力传感器所替换，可以是基于压力传感器对压力获取进一步计算位移信息，故应将此类仅将此类以获取位移信息为最终目的其他功用的传感器也包含在本发明所囊括的保护范围内。另外，本发明对电比例阀的型号不做限定，在本实施例中的电比例减压阀仅仅用做示例，不应用做限定本发明的保护范围，例如：本实施例中的电比例减压阀也可以由电比例溢流阀所替换。
12
CN 106640808 A[0087]
说 明 书
9/11页
在本实施例的一些具体实施方式中，各参数Imin1、Imin2、Imax1、Imax2、Iset1和Iset2的获
得，可以是存储在与控制单元连接的储存器207中，基于储存器与控制单元的连接，对相应的参数执行调用。[0088]在本实施例的一些具体实施方式中，控制单元包含有与PID控制器连接的分配器，该分配器用于根据PID控制器的设定为第一电比例减压阀和第二电比例减压阀分配相应的电流。作为示例，可以是将上述参数所对应的电流的分配至电比例减压阀。本实施方式，相比于现有技术中的仅仅依托于选择器对第一电比例减压阀和第二电比例减压阀的选择，使得本发明液压阀芯控制回路同时对两个电比例减压阀同时控制，对于阀芯位移范围调控更加灵敏和宽广，具有更大的使用空间。[0089]参见图8示出的是本发明一实施例的液压阀芯控制方法的流程图，该方法包括：[0090]步骤301：接收用户指令信号，并确定用户指令信号所对应的期望阀芯位移信息；[0091]步骤302：分别为第一电比例阀分配第一预调电流和为第二电比例阀分配第二预调电流，以分别在第一先导腔和第二先导腔中建立压力；[0092]步骤303：基于期望阀芯位移信息，分别增减第一预调电流和第二预调电流，以分别为第一电比例阀和第二电比例阀分配输出第一反馈电流和第二反馈电流，以使得第一电比例阀和第二电比例阀分别基于该第一反馈电流和第二反馈电流共同控制主阀阀芯运动。[0093]通过本实施例，实现了阀芯位移信息的开环控制方案，并且能够基于第一电比例阀和第二电比例阀的共同控制加速主阀阀芯的位移运动。[0094]参见图9示出的是本发明另一实施例的液压阀芯控制方法的流程图，该方法包括：[0095]步骤401：接收用户指令信号，并确定用户指令信号所对应的期望阀芯位移信息；[0096]步骤402：分别为第一电比例阀分配第一预调电流和为第二电比例阀分配第二预调电流，以分别在第一先导腔和第二先导腔中建立压力；[0097]步骤403：获取位移传感器所采集的阀芯位移信息；[0098]步骤404：将阀芯位移信息与期望阀芯位移信息对比，分别增减第一预调电流和第二预调电流，以分别为第一电比例阀和第二电比例阀分配输出第一反馈电流和第二反馈电流，以使得该第一电比例阀和第二电比例阀分别基于该第一反馈电流和第二反馈电流共同控制主阀阀芯运动。[0099]通过本实施例，实现了阀芯位移信息的闭环控制方案，并且能够基于第一电比例阀和第二电比例阀的共同控制加速主阀阀芯的位移运动。[0100]对于本实施例中的用户指令信号，可以是液控回路的外部控制信号，当将本实施例方法应用在工程机械中，该用户指令信号可以是基于人员对工程机械的控制，例如对操作杆或油门的控制。[0101]关于步骤404具体的执行，可以是：基于一定预调电流值和第二预调电流值，分别为第一电比例阀分配第一预调电流和为第二电比例阀分配第二预调电流；根据期望阀芯位移信息和阀芯位移信息，调整第一预调电流为第一反馈电流和调整第二预调电流为第二反馈电流。[0102]在本实施例中的预调电流值，可以是通过试验的方法选取恰当的预调电流值，以在相应的先导腔中建立预压值，由此使得阀芯在受控的全行程过程中始终处于线性工作区。
13
CN 106640808 A[0103]
说 明 书
10/11页
关于上述预调电流向反馈电流所调整的具体实施方式，可以是：
[0104]将期望阀芯位移信息和阀芯位移信息作差，并确定该差值所对应的待调电流值；将第一预调电流值与待调电流值相加或相减以确定第一待定电流值，当第一待定电流值符合第一预定范围时，确定第一待定电流值为第一反馈电流的电流值；以及将第二预调电流值与待调电流值相减或相加以确定第二待定电流值，当第二待定电流值符合第二预定范围时，确定第二待定电流值为第二反馈电流的电流值。[0105]更具体地，关于上述预定范围的确定，可以是由以下具体实施方式所执行：当第一待定电流值在第一电比例阀的初始电流值和饱和电流值之间时，将第一待定电流值确定为第一反馈电流的电流值；以及当第二待定电流值在第二电比例阀的初始电流值和饱和电流值之间时，将第二待定电流值确定为第二反馈电流的电流值；其中电比例阀的初始电流值为当第一电比例阀工作且第二电比例阀停止工作，或第二电比例阀工作且第一电比例阀停止工作时，对应于阀芯位移大小为零时流经处于工作状态的第一电比例阀或第二电比例阀的电流最大值；当第一电比例阀工作且第二电比例阀停止工作，或第二电比例阀工作且第一电比例阀停止工作时，对应于阀芯位移大小为峰值时流经处于工作状态的第一电比例阀或第二电比例阀的电流最小值。由此增大了阀芯的位移速度。[0106]更具体地，关于上述预定范围的确定，可以是由以下具体实施方式所执行：当第一待定电流值小于第一电比例阀的初始电流值时，将第一电比例阀的初始电流值确定为第一反馈电流的电流值，和当第一待定电流值大于第一电比例阀的饱和电流值时，将第一电比例阀的饱和电流值确定为第一反馈电流的电流值；以及当第二待定电流值小于第二电比例阀的初始电流值时，将第二电比例阀的初始电流值确定为第二反馈电流的电流值，和当第二待定电流值大于第二电比例阀的饱和电流值时，将第二电比例阀的饱和电流值确定为第二反馈电流的电流值。由此，有效规避了电比例阀的工作死区。[0107]关于上述各实施方式中预调电流的确定方法可以是包括：确定将当第一电比例阀工作且第二电比例阀停止工作时，对应于阀芯位移大小为峰值的一半时流经第一电比例阀电流的电流值作为第一预调电流值；以及确定将当第一电比例阀工作且第二电比例阀停止工作时，对应于阀芯位移大小为峰值的一半时流经第二电比例阀电流的电流值作为第二预调电流值。[0108]作为本发明实施例方法的的一种优化实施方式，该方法还包括：利用位移传感器校正阀芯的初始位置，以使得阀芯的初始位置与位移传感器的零位相对应。在本优选实施方式中，通过位移传感器使阀芯处于物理零位，以克服阀芯加工误差以及弹簧非线性因素导致的阀芯中位偏差的缺陷对阀芯位移控制的影响。[0109]更具体地，本实施例中的电比例阀可以是电比例减压阀，也可以是电比例溢流阀。[0110]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。[0111]另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。[0112]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本
14
CN 106640808 A
说 明 书
11/11页
发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
15
CN 106640808 A
说 明 书 附 图
1/6页
图1.1
图1.2
图1.3
16
CN 106640808 A
说 明 书 附 图
2/6页
图1.4
图2
17
CN 106640808 A
说 明 书 附 图
3/6页
图3
图4
18
CN 106640808 A
说 明 书 附 图
4/6页
图5
图6
19
CN 106640808 A
说 明 书 附 图
5/6页
图7.1
图7.2
20
CN 106640808 A
说 明 书 附 图
6/6页
图8
图9
21
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容