混凝土泵车变量泵恒功率控制方法及装置、混凝土泵车

技术领域

本公开涉及混凝土泵车液压控制技术领域，特别涉及一种混凝土泵车变量泵恒功率控制方法及装置、混凝土泵车。

背景技术

混凝土泵车是一种装在卡车底盘上的，有支腿和臂架，能把预拌混凝土输送到浇筑位置的建筑设备。

液压系统恒功率控制是要求根据负载的变化情况调整其输出流量，通过限制某一压力下的变量液压泵斜盘摆角的最大值，在使泵的输出功率接近于负载所需要的功率的基础上，达到限制变量液压泵最大吸收功率，以致使变量液压泵的吸收功率小于发动机的输出功率。由此可实现发动机和负载之问的功率适应和功率匹配，使发动机工作在最佳工况下，从而减少发动机的能耗，达到节能之目的，而不致于发动机熄火。

相关技术中采用液压泵中的机械恒功率调节装置，其采用的恒功率控制方式为：液压力—弹簧力平衡方式。这种方案是基于阶梯变刚度弹簧力与控制力的平衡来实现变量机构的调节，其结果为以直代曲近似实现压力和流量之间的双曲线函数关系，因此很难保证系统工作在最佳工况下。

发明内容

本公开提供了一种混凝土泵车变量泵恒功率控制方法及装置、混凝土泵车，能够使变量泵的吸收功率充分吸收发动机的输出功率。

根据本公开的第一方面，提供了一种混凝土泵车变量泵恒功率控制方法，包括：

接收变量泵的转速信号；

接收变量泵的出口压力信号；和

根据发动机的功率曲线，得到发动机在变量泵处于当前转速下对应的第一功率，发动机用于为变量泵提供动力；

将变量泵在当前转速下的功率设定为低于第一功率的第二功率；

根据变量泵的出口压力信号、转速信号和第二功率，计算出变量泵的目标排量；

通过电信号控制变量泵达到目标排量。

在一些实施例中，在当前转速下，第二功率为第一功率乘以预设系数，预设系数小于1。

在一些实施例中，变量泵设有排量调节组件，排量调节组件包括：电比例阀、变量油缸、阻尼油缸和调节杆，变量泵的斜盘的两个调节端分别与变量油缸和阻尼油缸连接，调节杆的一端与变量油缸的活塞连接，调节杆的另一端与电比例阀的阀芯连接；其中，通过电信号控制变量泵达到目标排量包括：

通过电流信号控制电比例阀的阀芯位置；

通过阀芯的移动向调节杆施加作用力使变量油缸的活塞移动，从而调节变量泵的斜盘摆角，使变量泵达到目标排量。

根据本公开的第二方面，提供了一种混凝土泵车变量泵恒功率控制装置，包括：

信号获取模块，被配置为接收变量泵的转速信号和出口压力信号；

发动机功率确定模块，被配置为根据发动机的功率曲线，得到发动机在变量泵当前转速下对应的第一功率，发动机用于为变量泵提供动力；

变量泵功率确定模块，被配置为将变量泵在当前转速下的功率设定为低于第一功率的第二功率；

排量确定模块，被配置为根据变量泵的出口压力信号、转速信号和第二功率，计算变量泵的目标排量；和

排量控制模块，被配置为通过电信号控制变量泵达到目标排量。

根据本公开的第三方面，提供了一种混凝土泵车变量泵恒功率系统，包括：

变量泵；

转速传感器，被配置为检测变量泵的转速信号；

压力传感器，被配置为检测变量泵的出口压力信号；和

上述实施例的混凝土泵车变量泵恒功率控制装置。

在一些实施例中，混凝土泵车变量泵恒功率系统还包括：排量调节组件，排量调节组件包括：电比例阀、变量油缸、阻尼油缸和调节杆，变量泵的斜盘的两个调节端分别与变量油缸和阻尼油缸连接，调节杆的一端与变量油缸的活塞连接，调节杆的另一端与电比例阀的阀芯连接；

其中，混凝土泵车变量泵恒功率控制装置被配置为通过电流信号调节电比例阀的阀芯位置，并通过阀芯的移动向调节杆施加作用力使变量油缸的活塞移动，从而调节变量泵的斜盘摆角，使变量泵达到目标排量。

根据本公开的第四方面，提供了一种混凝土泵车，包括上述实施例的混凝土泵车变量泵恒功率控制装置或混凝土泵车变量泵恒功率系统。

本公开实施例的混凝土泵车变量泵恒功率控制方法，通过实时采集变量泵出口的压力、转速信号，并依据发动机的第一功率确定变量泵的第二功率，从而依据第二功率调节变量泵的排量，使变量泵在特定转速下能够通过排量调节维持在第二功率，实现特定转速下的恒功率控制。而且，通过获得发动机处于不同转速时的第一功率，可随之调整变量泵的第二功率，使变量泵在不同转速下对应多条恒功率曲线，从而使变量泵的吸收功率更贴合发动机的输出功率，使发动机的输出功率尽可能地被变量泵吸收，且能防止发动机熄火。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开混凝土泵车变量泵恒功率系统的一些实施例的原理图。

图2为本公开液压泵在不同转速下的恒功率曲线示意图。

图3为本公开混凝土泵车变量泵恒功率控制方法的一些实施例的流程图。

图4为本公开混凝土泵车变量泵恒功率控制装置的一些实施例的模块组成示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。

本公开提供了一种混凝土泵车变量泵恒功率控制方法，后续简称“控制方法”，在一些实施例中，如图1和图3所示，该控制方法包括：

步骤110、接收变量泵1的转速信号；变量泵1的转速可通过转速传感器6检测；

步骤120、接收变量泵1的出口压力信号；变量泵1的出口压力信号可通过设在变量泵1出口的压力传感器7检测；

步骤130、根据发动机的功率曲线，得到发动机在变量泵1处于当前转速下对应的第一功率P1，发动机用于为变量泵1提供动力；发动机的功率曲线是发动机功率随其转速的变化曲线；

步骤140、将变量泵1在当前转速下的功率设定为低于第一功率的第二功率P2；第二功率P2与第一功率P1越接近，越能使变量泵1充分吸收发动机的输出功率；

步骤150、根据变量泵1的出口压力信号、转速信号和第二功率P2，计算出变量泵1的目标排量V；

步骤160、通过电信号控制变量泵1达到目标排量V，例如，若变量泵1为变量柱塞泵，可通过电信号控制变量泵的斜盘摆角，以调节排量，排量可在Vgmin～Vgmax之间调节。

其中，步骤110和120在功率控制过程中实时执行，步骤130至160顺序执行。

本公开采用电控恒功率代替了现有技术中设置恒功率机械调节装置，通过实时采集变量泵出口的压力、转速信号，并依据发动机的第一功率确定变量泵的第二功率，从而依据第二功率调节变量泵的排量，使变量泵在特定转速下能够通过排量调节维持在第二功率，实现特定转速下的恒功率控制。

而且，通过获得发动机处于不同转速时对应的第一功率，可随之调整变量泵的第二功率，使变量泵在不同转速下对应多条恒功率曲线，从而使变量泵的吸收功率更贴合发动机的输出功率，使发动机的输出功率尽可能地被变量泵吸收，以满足混凝土泵车在使用中需要在不同转速下工作的需求，且由于第二功率始终低于第一功率，可防止发动机由于外负载过大而熄火。

另外，此种控制方法也能降低液压泵的成本和重量，并提高工作可靠性。

在一些实施例中，在当前转速下，第二功率P2为第一功率P1乘以预设系数，预设系数小于1。

该实施例能够在当前转速下，将变量泵1的第二功率P2定量地设置为低于发动机的第一功率P1，且使第二功率P2占第一功率P1的固定的比例，不仅能防止液压泵1功率波动超出发动机的最大负载能力，可避免发动机熄火，还能使变量泵1的吸收功率更贴合发动机的输出功率，使发动机的输出功率尽可能地被变量泵吸收。可选地，第二功率P2也可在第一功率P1的基础上减去预设值。

在一些实施例中，如图1所示，变量泵1设有排量调节组件，排量调节组件包括：电比例阀2、变量油缸4、阻尼油缸5和调节杆3，变量泵1的斜盘的两个调节端分别与变量油缸4和阻尼油缸5连接，变量油缸4用于调节变量泵1的斜盘摆角，阻尼油缸5用于在调节斜盘摆角的过程中提供阻尼，以使斜盘摆角调节更加平稳。调节杆3的一端与变量油缸4的活塞41连接，调节杆3的另一端与电比例阀2的阀芯连接，电比例阀2可以是两位三通阀。

其中，步骤160通过电信号控制变量泵1达到目标排量包括：

通过电流信号控制电比例阀2的阀芯位置；

通过阀芯的移动向调节杆3施加作用力使变量油缸4的活塞41移动，从而调节变量泵1的斜盘摆角，使变量泵1达到目标排量。

在一些具体的实施例中，变量泵1的转速为n，出口压力为p，根据发动机的功率曲线，得出发动机在变量泵1处于转速n时对应的第一功率P1，并将变量泵1在转速n下的功率设置为第二功率P2，第二功率P2小于第一功率P1。根据变量泵1的出口压力p、转速n和第二功率P2，计算出变量泵1的目标排量V，计算公式为：P2＝p*Q

如图2所示，为变量泵1的恒功率曲线，横坐标为出口压力p，纵坐标为流量Q

本公开的混凝土泵车变量泵恒功率控制方法，采用电控恒功率代替设在变量液压泵内的恒功率机械调节装置，能够使变量液压泵的吸收功率更贴合发动机的输出功率，且能设置多条功率曲线。

通过实时采集变量泵的出口压力和转速，通过控制装置8输出的电流值控制变量泵斜盘摆角(即控制变量泵的排量)，这样就可以控制变量泵的吸收功能，将该功率设定为略低于当前转速下的发动机功率，由于变量泵出油口压力和变量泵转速是实时采集的，变量泵斜盘摆角是连续可调的，这样就可以使变量泵的吸收功率更贴合发动机的输出功率，以达到最大可能地增大变量泵的斜盘摆角，充分吸收发动机的输出功率的目的，这样不仅提高变量泵的效率，还节能。

另外，一台变量泵的机械恒功率一旦调定，只有一条功率曲线，而混凝土泵车在使用中往往需要在不同转速下工作，不同转速就对应不同的发动机输出曲线，这样变量泵就不能很好地适应不同转速下的发动机功率；而电控恒功率就可以根据不同的发动机转速设定不同的功率曲线。

其次，本公开提供了一种混凝土泵车变量泵恒功率控制装置，在一些实施例中，如图1和图4所示，该控制装置8包括：

信号获取模块81，被配置为接收变量泵1的转速信号和出口压力信号；

发动机功率确定模块82，被配置为根据发动机的功率曲线，得到发动机在当前转速下对应的第一功率P1，发动机用于为变量泵1提供动力；

变量泵功率确定模块83，被配置为将变量泵1在当前转速下的功率设定为低于第一功率P1的第二功率P2；

排量确定模块84，被配置为根据变量泵1的出口压力信号、转速信号和第二功率P2，计算变量泵1的目标排量V；和

排量控制模块85，被配置为通过电信号控制变量泵1达到目标排量V。

在该实施例中，控制装置8可以为用于执行本公开所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称：PLC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称：ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称：FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。

再次，本公开提供了一种混凝土泵车变量泵恒功率系统，在一些实施例中，如图1所示，包括：

变量泵1；

转速传感器6，被配置为检测变量泵1的转速信号；

压力传感器7，被配置为检测变量泵1的出口压力信号；和

上述实施例的混凝土泵车变量泵恒功率控制装置，与转速传感器6和压力传感器7电连接。

本公开采用电控恒功率代替了现有技术中设置恒功率机械调节装置，通过实时采集变量泵出口的压力、转速信号，并依据发动机的第一功率确定变量泵的第二功率，从而依据第二功率调节变量泵的排量，使变量泵在特定转速下能够通过排量调节维持在第二功率，实现特定转速下的恒功率控制。

而且，通过获得发动机处于不同转速时对应的第一功率，可随之调整变量泵的第二功率，使变量泵在不同转速下对应多条恒功率曲线，从而使变量泵的吸收功率更贴合发动机的输出功率，使发动机的输出功率尽可能地被变量泵吸收，且由于第二功率始终低于第一功率，可防止发动机由于外负载过大而熄火。

另外，此种控制方法也能降低液压泵的成本和重量，并提高工作可靠性。

在一些实施例中，如图1所示，混凝土泵车变量泵恒功率系统还包括：排量调节组件，排量调节组件包括：电比例阀2、变量油缸4、阻尼油缸5和调节杆3，变量泵1的斜盘的两个调节端分别与变量油缸4和阻尼油缸5连接，调节杆3的一端与变量油缸4的活塞41连接，调节杆3的另一端与电比例阀2的阀芯连接；

其中，混凝土泵车变量泵恒功率控制装置被配置为通过电流信号调节电比例阀2的阀芯位置，并通过阀芯的移动向调节杆3施加作用力使变量油缸4的活塞41移动，从而调节变量泵1的斜盘摆角，使变量泵1达到目标排量。

最后，本公开提供了一种混凝土泵车，包括上述实施例的混凝土泵车变量泵恒功率控制装置，或者混凝土泵车变量泵恒功率系统。

此种混凝土泵车能够使变量泵的吸收功率更贴合发动机的输出功率，使发动机的输出功率尽可能地被变量泵吸收，提高混凝土泵车的能量利用率，且由于第二功率始终低于第一功率，可防止发动机由于外负载过大而熄火，提高工作可靠性。

此外，下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

以上所述仅为本公开的示例性实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。