一种液压系统功率匹配控制装置及方法属于功率匹配控制技术领域，目的在于解决现有技术存在功率匹配差的问题。本发明包括发动机；和发动机连接的闭式行走液压系统，包括通过管路连接的行走泵和行走马达，行走泵通过刚性轴和发动机刚性连接，行走马达和搅拌车的行走机构刚性连接；和发动机连接的闭式搅拌液压系统，包括通过管路连接的搅拌泵和搅拌马达，搅拌泵通过刚性轴和发动机刚性连接，搅拌马达和搅拌车的搅拌系统刚性连接；设置在闭式搅拌液压系统内的第一压力传感器；设置在闭式行走液压系统内的第二压力传感器；和发动机连接的转速传感器；以及分别与第一压力传感器、第二压力传感器、转速传感器、行走泵和搅拌泵电连接的微处理器。
1.一种液压系统功率匹配控制装置，其特征在于，包括：发动机（11）；
和发动机（11）连接的闭式行走液压系统，所述闭式行走液压系统包括通过管路连接的行走泵（3）和行走马达（2），所述行走泵（3）通过刚性轴和发动机（11）刚性连接，所述行走马达（2）和搅拌车的行走机构（1）刚性连接；
和发动机（11）连接的闭式搅拌液压系统，所述闭式搅拌液压系统包括通过管路连接的搅拌泵（4）和搅拌马达（5），所述搅拌泵（4）通过刚性轴和发动机（11）刚性连接，所述搅拌马达（5）和搅拌车的搅拌系统（6）刚性连接；
设置在所述闭式搅拌液压系统内的第一压力传感器（7）；
设置在所述闭式行走液压系统内的第二压力传感器（10）；
以及分别与第一压力传感器（7）、第二压力传感器（10）、转速传感器（8）、行走泵（3）和搅拌泵（4）电连接的微处理器（9）；
所述液压系统功率匹配控制装置的控制方法，包括以下步骤：步骤一：微处理器（9）根据电液比例PWM信号控制搅拌泵（4）的输入电流，并通过微处理器（9）读取搅拌泵（4）的控制电流I搅，微处理器（9）根据公式（一）计算得出搅拌泵排量q搅：q搅=K×I搅 （一）其中，K为搅拌泵当前档位信号；
步骤二：第一压力传感器（7）采集闭式搅拌液压系统的系统压力P，并将P传输到微处理器（9）中；
步骤三：微处理器（9）将闭式搅拌液压系统的系统压力P进行低通滤波处理得到稳定的压力值P搅；
步骤四：根据步骤一获得的搅拌泵排量q搅和步骤三中得到的压力值P搅通过公式（二）计算得到搅拌泵（4）工作所需的扭矩T搅：T搅=P搅×q搅 （二）；
步骤五：转速传感器（8）采集发动机（11）的输出转速n发，并将n发传输到微处理器（9）中；
步骤六：微处理器（9）将步骤五中采集的发动机（11）的输出转速n发和微处理器（9）内部预先输入的转速-扭矩表对照，得到发动机（11）对应的输出扭矩T发；
步骤七：微处理器（9）将步骤六中获得的发动机（11）输出扭矩T发和步骤四中获得的搅拌泵（4）工作所需的扭矩T搅做差得到发动机（11）剩余扭矩，并将此扭矩作为行走泵（3）的输入扭矩T行；
步骤八：第二压力传感器（10）采集闭式行走液压系统的系统压力传输至微处理器中（9），并处理得到稳定的闭式行走液压系统的系统压力P行；
步骤九：微处理器（9）根据步骤八中获得的闭式行走液压系统的系统压力P行和步骤七中获得的行走泵（3）的输入扭矩T行通过公式（三）计算得到行走泵（3）的排量q行：q行=T行/P行 （三）；
步骤十：根据步骤九中获得的行走泵（3）的排量q行和系统压力P行通过公式（四）计算得到行走泵（3）的输入电流I行： （四）
步骤十一：微处理器（9）将步骤十中获得的行走泵（3）的输入电流I行传送给行走泵（3），行走泵（3）根据现有控制电流和系统反馈压力寻找最佳工作点。
2.根据权利要求1所述的一种液压系统功率匹配控制装置，其特征在于，所述行走泵（3）为电比例控制泵，所述行走马达（2）为电控双位马达；所述搅拌泵（4）为电比例控制泵，所述搅拌马达（5）为定量马达。
3.基于权利要求1所述的一种液压系统功率匹配控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：微处理器（9）根据电液比例PWM信号控制搅拌泵（4）的输入电流，并通过微处理器（9）读取搅拌泵（4）的控制电流I搅，微处理器（9）根据公式（一）计算得出搅拌泵排量q搅：q搅=K×I搅 （一）其中，K为搅拌泵当前档位信号；
步骤二：第一压力传感器（7）采集闭式搅拌液压系统的系统压力P，并将P传输到微处理器（9）中；
步骤三：微处理器（9）将闭式搅拌液压系统的系统压力P进行低通滤波处理得到稳定的压力值P搅；
步骤四：根据步骤一获得的搅拌泵排量q搅和步骤三中得到的压力值P搅通过公式（二）计算得到搅拌泵（4）工作所需的扭矩T搅：T搅=P搅×q搅 （二）；
步骤五：转速传感器（8）采集发动机（11）的输出转速n发，并将n发传输到微处理器（9）中；
步骤六：微处理器（9）将步骤五中采集的发动机（11）的输出转速n发和微处理器（9）内部预先输入的转速-扭矩表对照，得到发动机（11）对应的输出扭矩T发；
步骤七：微处理器（9）将步骤六中获得的发动机（11）输出扭矩T发和步骤四中获得的搅拌泵（4）工作所需的扭矩T搅做差得到发动机（11）剩余扭矩，并将此扭矩作为行走泵（3）的输入扭矩T行；
步骤八：第二压力传感器（10）采集闭式行走液压系统的系统压力传输至微处理器中（9），并处理得到稳定的闭式行走液压系统的系统压力P行；
步骤九：微处理器（9）根据步骤八中获得的闭式行走液压系统的系统压力P行和步骤七中获得的行走泵（3）的输入扭矩T行通过公式（三）计算得到行走泵（3）的排量q行：q行=T行/P行 （三）；
步骤十：根据步骤九中获得的行走泵（3）的排量q行和系统压力P行通过公式（四）计算得到行走泵（3）的输入电流I行： （四）
步骤十一：微处理器（9）将步骤十中获得的行走泵（3）的输入电流I行传送给行走泵（3），行走泵（3）根据现有控制电流和系统反馈压力寻找最佳工作点。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述行走泵（3）和搅拌泵（4）均为电比例控制泵。
一种液压系统功率匹配控制装置及方法
技术领域
[0001] 本发明属于功率匹配控制技术领域，具体涉及一种液压系统功率匹配控制装置及方法。
背景技术
[0002] 在当前的工程施工中，为了减少建筑材料在施工现场的存放量，需要将大量的建筑材料放置在远离施工现场的地方。混凝土搅拌车可以实现在运输过程中对建筑材料的搅拌作业，因此混凝土搅拌车的使用越来越广泛。
[0003] 在混凝土搅拌车行进过程中，发动机要同时带动行走机构和搅拌系统进行工作，现有技术中，在液压系统与发动机的功率匹配过程中，往往只考虑行走泵与液压系统的匹配，而对于工作装置的能量消耗只是粗略的扣除一部分，这样就导致当工作装置不在满负荷工作时的能量浪费。使得行走驱动力大幅度减小，车辆行驶性能不能很好地发挥。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提出一种液压系统功率匹配控制装置及方法，解决现有技术存在功率匹配差的问题，使车辆行驶性能能很好地发挥。
[0005] 为实现上述目的，本发明的一种液压系统功率匹配控制装置包括：
[0006] 发动机；
[0007] 和发动机连接的闭式行走液压系统，所述闭式行走液压系统包括通过管路连接的行走泵和行走马达，所述行走泵通过刚性轴和发动机刚性连接，所述行走马达和搅拌车的行走机构刚性连接；
[0008] 和发动机连接的闭式搅拌液压系统，所述闭式搅拌液压系统包括通过管路连接的搅拌泵和搅拌马达，所述搅拌泵通过刚性轴和发动机刚性连接，所述搅拌马达和搅拌车的搅拌系统刚性连接；
[0009] 设置在所述闭式搅拌液压系统内的第一压力传感器；
[0010] 设置在所述闭式行走液压系统内的第二压力传感器；
[0011] 和所述发动机连接的转速传感器；
[0012] 以及分别与第一压力传感器、第二压力传感器、转速传感器、行走泵和搅拌泵电连接的微处理器。
[0013] 所述行走泵为电比例控制泵，所述行走马达为电控双位马达；所述搅拌泵为电比例控制泵，所述搅拌马达为定量马达。
[0014] 基于一种液压系统功率匹配控制装置的控制方法包括以下步骤：
[0015] 步骤一：微处理器根据电液比例PWM信号控制搅拌泵的输入电流，并通过微处理器读取搅拌泵的控制电流I搅，微处理器根据公式(一)计算得出搅拌泵排量q搅：
[0016] q搅＝K×I搅 (一)
[0017] 其中，K为搅拌泵当前档位信号；
[0018] 步骤二：第一压力传感器采集闭式搅拌液压系统的系统压力P，并将P传输到微处理器中；
[0019] 步骤三：微处理器将闭式搅拌液压系统的系统压力P进行低通滤波处理，得到稳定的压力值P搅；
[0020] 步骤四：根据步骤一获得的搅拌泵排量q搅和步骤三中得到的压力值P搅通过公式(二)计算得到搅拌泵工作所需的扭矩T搅：
[0021] T搅＝P搅×q搅 (二)；
[0022] 步骤五：转速传感器采集发动机的输出转速n发，并将n发传输到微处理器中；
[0023] 步骤六：微处理器将步骤五中采集的发动机的输出转速n发和微处理器内部预先输入的转速-扭矩表对照，得到发动机对应的输出扭矩T发；
[0024] 步骤七：微处理器将步骤六中获得的发动机输出扭矩T发和步骤四中获得的搅拌泵工作所需的扭矩T搅做差得到发动机剩余扭矩，并将此扭矩作为行走泵的输入扭矩T行；
[0025] 步骤八：第二压力传感器采集闭式行走液压系统的系统压力传输至微处理器中，并处理得到稳定的闭式行走液压系统的系统压力P行；
[0026] 步骤九：微处理器根据步骤八中获得的闭式行走液压系统的系统压力P行和步骤七中获得的行走泵的输入扭矩T行通过公式(三)计算得到行走泵的排量q行：
[0027] q行＝T行/P行 (三)；
[0028] 步骤十：根据步骤九中获得的行走泵的排量q行和系统压力P行通过公式(四)计算得到行走泵的输入电流I行：
[0029]
[0030] 其中：a为起作用的电流最小值，
[0031] b为压力最小值时起作用的电流最大值，
[0032] c为起作用的电流最大值；
[0033] qmax为泵的最大排量；
[0034] Δpmax为系统最大压力；
[0035] 步骤十一：微处理器将步骤十中获得的行走泵的输入电流I行传送给行走泵，行走泵根据现有控制电流和系统反馈压力寻找最佳工作点。
[0036] 所述行走泵和搅拌泵均为电比例控制泵。
[0037] 本发明的有益效果为：本发明的一种液压系统功率匹配控制装置及方法发动机以及行走泵，行走驱马达，搅拌泵，搅拌马达组成的两套闭式液压系统，压力传感器，发动机转速传感器，微处理器。微处理器根据电比例控制的搅拌泵输入电流，计算出此时搅拌系统的排量，压力传感器采集搅拌闭式液压系统的系统压力信号，传送给微处理器，微处理器把压力传感器传输过来的压力进行滤波处理，再根据当前搅拌泵的控制电流，计算出搅拌系统所需的发动机转矩。微处理器将此发动机转速状态下剩余的转矩用于行走闭式液压中，微处理器根据发动机的状态和搅拌液压系统的工作状态。计算出当前时刻最优的输出电流给行走泵。行走液压系统采用的是NFPE(电比例无反馈)控制的行走泵，这种控制形式的泵可以根据现有的电流和内部反馈的系统压力自适应一个较好的工作点。这样，微处理器就只需要给行走动泵一个和发动机转速相关的电流，这样驾驶员只需操纵油门踏板便能很好地控制车辆，同时能让行走泵充分利用发动机剩余功率。本申请的内部算法在于将搅拌系统的能量利用加权到行走系统的功率匹配当中去，使得发动机功率能够得到充分利用。而行走泵的控制是采用和发动机转速相关的速度敏感控制，这样就能使得车辆正确按照驾驶员意图行驶，并且行走系统能够始终处于最佳的工作状态。从而达到节能的效果。该控制方法使得发动机功率始终充分被搅拌液压系统和行走液压系统利用。电控和机械控制相结合，使得液压系统的响应速度快，控制精度高。也大大提高了整车液压系统运行的可靠性与安全性以及能量利用率。相对于现有技术本发明能够很好地分配发动机功率，使得泵始终处于最佳工作状态，本控制方法能够快速响应信号输入，准确控制泵的状态，让发动机能量得以充分利用的同时，车辆的各项性能充分的发挥出来。
附图说明
[0038] 图1为本发明的一种液压系统功率匹配控制装置结构框图；
[0039] 图2为本发明的一种液压系统功率匹配控制装置结构示意图；
[0040] 图3为本发明的一种液压系统功率匹配控制方法的流程图；
[0041] 其中：1、行走机构，2、行走马达，3、行走泵，4、搅拌泵，5、搅拌马达，6、搅拌系统，7、第一压力传感器，8、转速传感器，9、微处理器，10、第二压力传感器，11、发动机。
具体实施方式
[0042] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
[0043] 参见附图1和附图2，本发明的一种液压系统功率匹配控制装置包括：
[0044] 发动机11；
[0045] 和发动机11连接的闭式行走液压系统，所述闭式行走液压系统包括通过管路连接的行走泵3和行走马达2，所述行走泵3通过刚性轴和发动机11刚性连接，所述行走马达2安装在搅拌车的行走机构1的变速箱上；
[0046] 和发动机11连接的闭式搅拌液压系统，所述闭式搅拌液压系统包括通过管路连接的搅拌泵4和搅拌马达5，所述搅拌泵4通过刚性轴和发动机11刚性连接，所述搅拌马达安装在搅拌车的搅拌系统6的搅拌减速机上；
[0047] 设置在所述闭式搅拌液压系统内的第一压力传感器7；
[0048] 设置在所述闭式行走液压系统内的第二压力传感器10；
[0049] 和所述发动机11连接的转速传感器8；
[0050] 以及分别与第一压力传感器7、第二压力传感器10、转速传感器8、行走泵3和搅拌泵4电连接的微处理器9。
[0051] 参见附图3，基于一种液压系统功率匹配控制装置的控制方法包括以下步骤：
[0052] 步骤一：微处理器9根据电液比例PWM信号控制搅拌泵4的输入电流，并通过微处理器9读取搅拌泵4的控制电流I搅，微处理器9根据公式(一)计算得出搅拌泵排量q搅：
[0053] q搅＝K×I搅 (一)
[0054] 其中，K为搅拌泵当前档位信号；
[0055] 步骤二：第一压力传感器7采集闭式搅拌液压系统的系统压力P，并将P传输到微处理器9中；
[0056] 步骤三：微处理器9将闭式搅拌液压系统的系统压力P进行滤波处理得到稳定的压力值P搅；
[0057] 步骤四：根据步骤一获得的搅拌泵排量q搅和步骤三中得到的压力值P搅通过公式(二)计算得到搅拌泵4工作所需的扭矩T搅：
[0058] T搅＝P搅×q搅 (二)；
[0059] 步骤五：转速传感器8采集发动机11的输出转速n发，并将n发传输到微处理器9中；
[0060] 步骤六：微处理器9将步骤五中采集的发动机11的输出转速n发和微处理器9内部预先输入的转速-扭矩表对照，得到发动机11对应的输出扭矩T发；这里所说的转速-扭矩表是指每个发动机11的自身特性，每个发动机11出厂时会有相应的转速扭矩对照表，不同型号的发动机11对照表格不同，实际使用时，根据所选取的发动机11不同所使用的对照表也不同；
[0061] 步骤七：微处理器9将步骤六中获得的发动机11输出扭矩T发和步骤四中获得的搅拌泵4工作所需的扭矩T搅做差得到发动机11剩余扭矩，并将此扭矩作为行走泵3的输入扭矩T行；
[0062] 步骤八：第二压力传感器10采集闭式行走液压系统的系统压力传输至微处理器9中，并处理得到稳定的闭式行走液压系统的系统压力P行；
[0063] 步骤九：微处理器9根据步骤八中获得的闭式行走液压系统的系统压力P行和步骤七中获得的行走泵3的输入扭矩T行通过公式(三)计算得到行走泵3的排量q行：
[0064] q行＝T行/P行 (三)；
[0065] 步骤十：根据步骤九中获得的行走泵3的排量q行和系统压力P行通过公式(四)计算得到行走泵3的输入电流I行：
[0066]
[0067] 其中：a为起作用的电流最小值，
[0068] b为压力最小值时起作用的电流最大值，
[0069] c为起作用的电流最大值；
[0070] qmax为泵的最大排量，
[0071] Δpmax为系统最大压力；
[0072] 这里的a、b和c的值是泵的比例控制特性，均为已知值，qmax为泵的最大排量，泵的自身特性，为已知值；Δpmax为系统最大压力，系统设计时设定的，为已知值；
[0073] 步骤十一：微处理器9将步骤十中获得的行走泵3的输入电流I行传送给行走泵3，行走泵3根据现有控制电流和系统反馈压力寻找最佳工作点。这里所说的系统反馈压力即为内反馈，泵的自身作用效果。这里的压力也是上面采集到的P行。
[0074] 所述行走泵3为电比例控制泵，所述行走马达2为电控双位马达；所述搅拌泵4为电比例控制泵，所述搅拌马达5为定量马达。
[0075] 本发明的一种液压系统功率匹配控制装置及方法通过行走泵3的排量实时控制的同时对负载功率进行动态计算，以搅拌泵4的工作状态和发动机11转速控制行走泵3的工作状态。防止发动机11过载提高整机节油率，同时自适应发动机11调速特性，提高系统通用性。
