CN116989037B - 能量回收的泵控系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能量回收的泵控系统及控制方法，包括第一执行器驱动单元、第二执行器驱动单元、控制器、第一能量回收单元以及第二能量回收单元，所述第一执行器驱动单元用于控制第一执行器工作，所述第二执行器驱动单元用于控制第二执行器工作，所述控制器用于控制整个系统的工作，所述第一能量回收单元和第二能量回收单元用于回收能量。本发明中控制器通过接收到的压力信号发出相应的控制信号从而控制系统中能量的回收，有利于提高能量回收的效率。

Description

能量回收的泵控系统及控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种能量回收的泵控系统及控制方法。

背景技术

21世纪以来，随着能源短缺和环境污染问题日趋严重，对于高效率和低能耗的追求一直是全球制造业的重要目标之一。而在所有制造业中，工程机械产生的排放物占到很大一部分，如何提高工程机械的能量利用效率研究尤为重要。

大多数泵控系统采用非对称液压缸作为执行器，但是非对称液压缸两个方向的流量不相等，成为泵控技术必须解决的首要问题，而采用液控单向阀或电磁阀补偿面积差的方案，在负载力方向不变的系统中获得了好的效果，但受单向阀开启压力动态响应慢制约，当用于负载力方向频繁变化的系统时或系统负载较小时，液压缸两腔的油液难以与液压泵两油口油液实时匹配，存在较大的速度冲击和压力突变。

以挖掘机为例进行能耗分析:挖掘机工作在下降工况时，挖掘机机械臂会产生大量的重力势能，如对重力势能不加以利用，会导致大量能量浪费，而挖掘机在工作过程中，第一执行器和第二执行器只有在超越缩回时才可以回收能量。纯电气式能量回收系统中，与发动机相连的泵必须完全吸收发动机输出功率，装机功率相对较大，并且马达输出能量必须先经电动/发电机转化为电能存储到超级电容/蓄电池中，利用时再经电动机转化为机械能，能量转换次数多，效率相对较低。只用液压蓄能器直接进行能量回收的系统中，存入蓄能器的液压能可以直接利用，驱动冷却系统等辅助装置，也可引入液压泵的入口，辅助动力源驱动主泵，属于无源储能，但是再生利用过程中存在节流损失，效率较低，同时对蓄能器的压力要求也比较高，不合适的蓄能器初始工作压力也会降低液压能的回收效率。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够提高能量回收效率的能量回收的泵控系统及控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种能量回收的泵控系统，包括控制器，还包括与所述控制器电连接的至少一组执行器驱动单元和能量回收单元；所述执行器驱动单元用于驱动执行器工作，所述控制器用于对所述能量回收单元进行控制，还用于驱使所述能量回收单元在执行器的油缸处于超越缩回状态时，对执行器产生的能量进行回收。

进一步的，所述控制器还用于驱使所述能量回收单元在执行器油缸处于阻抗伸出状态时，对执行器释放能量；所述控制器还用于控制所述能量回收单元在执行器油缸处于超越伸出状态时，释放油液；和/或所述控制器还用于控制所述能量回收单元在执行器油缸处于阻抗缩回状态时，储存油液。

进一步的，所述执行器驱动单元包括与所述控制器电连接的第一电机、与所述第一电机输出轴连接的第一定量泵、第二定量泵，所述第一定量泵与所述第二定量泵同轴连接以实现同时同向转动，所述执行器驱动单元还包括与所述第一定量泵、第二定量泵连接的执行器油缸，所述第一定量泵的上腔与所述执行器油缸的无杆腔连接，所述第一定量泵的下腔与所述执行器油缸的有杆腔连接，所述第二定量泵的上腔与所述执行器油缸的无杆腔连接，所述第二定量泵的下腔与所述能量回收单元连接；

所述第一电机用于为所述第一定量泵和第二定量泵提供动力，所述第一定量泵用于使油液流动从而使执行器油缸工作，所述第二定量泵用于吸出所述执行器油缸的无杆腔中多余的油量，以达到流量的平衡。

进一步的，所述执行器驱动单元还包括第二电机、与所述第二电机输出轴连接的第三定量泵、与所述第三定量泵连接的油箱以及与所述第三定量泵连接的第一单向阀和第二单向阀，所述第三定量泵通过所述第一单向阀与所述执行器油缸的无杆腔连接，所述第三定量泵通过所述第二单向阀与所述执行器油缸的有杆腔连接；

所述第二电机用于当所述执行器油缸泄漏油液较多时，为所述第三定量泵提供动力，所述第三定量泵用于将所述油箱中的油泵出，所述第一单向阀用于防止所述执行器油缸的无杆腔内的油液回流所述油箱中，所述第二单向阀防止所述执行器油缸的有杆腔内的油液回流至所述油箱中。

进一步的，所述执行器驱动单元还包括第一溢流阀和第二溢流阀，所述第一溢流阀的流入端与所述执行器油缸的无杆腔连接，所述第一溢流阀的流出端与所述执行器油缸的有杆腔连接，所述第二溢流阀的流入端与所述执行器油缸的有杆腔连接，所述第二溢流阀的流出端与所述执行器油缸的无杆腔连接；

所述第一溢流阀用于当所述执行器油缸的无杆腔油压过高时，使所述执行器油缸的无杆腔中的油通过所述第一溢流阀流入所述执行器油缸的有杆腔；当所述执行器油缸的有杆腔油压过高时，使所述执行器油缸的有杆腔中的油通过第二溢流阀流入所述执行器油缸的无杆腔。

进一步的，所述执行器驱动单元还包括第一冲洗阀，所述第一冲洗阀的流入端分别与所述执行器油缸的无杆腔和有杆腔连接，所述第一冲洗阀的流出端与所述油箱连接；

所述第一冲洗阀用于当所述第一执行器油缸的有杆腔和/或无杆腔中的油压较高时，将油压较高的腔里的油液泄到所述油箱中。

进一步的，所述能量回收单元包括低压蓄能器、中高压蓄能器、高压蓄能器、与所述执行器油缸的无杆腔连接的第一压力传感器以及与所述执行器油缸的有杆腔连接的第二压力传感器，所述第一压力传感器和第二压力传感器均与所述控制器电连接，所述低压蓄能器通过一第一开关阀与所述第二定量泵的下腔连接，所述中高压蓄能器通过一第三开关阀与所述第二定量泵的下腔连接，所述高压蓄能器通过一第二开关阀与所述第二定量泵的下腔连接；

所述第一压力传感器用于在所述执行器油缸工作时检测所述执行器油缸的无杆腔的压力并将检测到的压力信号传递至所述控制器；所述第二压力传感器用于在所述执行器油缸工作时检测所述执行器油缸的有杆腔的压力并将检测到的压力信号传递至所述控制器；

所述控制器基于其设定的第一电机转速U、外加负载力F、蓄能器设定值N、和接收到的第一压力传感器、第二压力传感器传递的压力信号输出相应的控制信号，从而控制第一开关阀、第二开关阀和第三开关阀的开闭以控制低压蓄能器、高压蓄能器和中高压蓄能器的工作。

进一步的，所述控制器用于当第一电机转速U小于0，外加负载力F大于0，且第一压低传感器检测到的压力信号大于蓄能器设定值N时控制第二开关阀打开，使高压蓄能器回收能量；当第一电机转速U小于0，外加负载力F大于0，且第一压低传感器检测到的压力信号小于蓄能器设定值N时控制第三开关阀打开，使中高压蓄能器回收能量；当第一电机转速U大于0，外加负载力F大于0且第一压低传感器检测到的压力信号大于蓄能器设定值N时控制第二开关阀打开，使高压蓄能器释放能量；当第一电机转速U大于0，外加负载力F大于0且第一压低传感器检测到的压力信号小于蓄能器设定值N时控制第三开关阀打开，使中高压蓄能器释放能量；当第一电机转速U大于0且外加负载力F小于0时控制第一开关阀打开，使低压蓄能器释放油液；当第一电机转速U小于0且外加负载力F小于0时控制第一开关阀打开，使低压蓄能器储存油液。

进一步的，所述能量回收单元还包括与所述第一电机连接的直流-交流转换器、与所述直流-交流转换器连接的交流-直流转换器以及与所述交流-直流转换器连接的蓄电池；

所述直流-交流转换器用于在所述蓄电池释放电能为执行器提供能量时，将直流电转换成交流电，所述交流-直流转换器用于在所述蓄电池吸收电能时，将交流电转换成直流电，所述蓄电池用于储存电能和释放电能为执行器提供能量。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种能量回收的控制方法，包括以下步骤：

驱动执行器工作；

判断执行器油缸的工作状态；

当执行器油缸处于超越缩回状态时，控制能量回收单元回收执行器产生的能量；当执行器油缸处于阻抗伸出状态时，控制能量回收单元对执行器释放能量；当执行器油缸处于超越伸出状态时，控制能量回收单元释放油液；当执行器油缸处于阻抗缩回状态时，控制能量回收单元储存油液。

本发明的能量回收的泵控系统及控制方法，至少具有如下有益效果：本发明包括电气式能量回收和液压式能量回收，设置高压蓄能器提高液压能量回收的占比，以此来提高总能量回收的效率；设置中高压蓄能器和高压蓄能器回收能量，在面对不同负载时可以选择不同压力的蓄能器，提高能量回收效率；在对系统进行补油时，通过控制不同蓄能器对应的开关阀，适应执行器油缸的压力需求，同时降低能耗；蓄能器压力过高和过低会影响蓄能器能量回收的效率，在能量回收阶段，通过控制不同蓄能器对应的开关阀分配高压蓄能器、中高压蓄能器和低压蓄能器，适应执行器油缸的不同工况，提高蓄能器能量回收的效率以及蓄能器的寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明多蓄能器组合能量的泵控系统实施例一的结构框图。

图2为本发明多蓄能器组合能量的泵控系统实施例一的原理图。

图3为本发明多蓄能器组合能量的泵控系统实施例一的信号传输关系图。

附图中各标号的含义为：

第一执行器驱动单元A,第二执行器驱动单元B,控制器C,第一能量回收单元D,第二能量回收单元E；

油箱1，第一电机2-1，第二电机2-2、第三电机2-3、第四电机2-4、第一定量泵3-1、第二定量泵3-2、第三定量泵3-3、第四定量泵3-4、第五定量泵3-5、第六定量泵3-6、第一单向阀4-1、第二单向阀4-2、第三单向阀4-3、第四单向阀4-4、第一溢流阀5-1、第二溢流阀5-2、第三溢流阀5-3、第四溢流阀5-4、第一冲洗阀6-1、第二冲洗阀6-2、第一执行器油缸7-1、第二执行器油缸7-2、第一开关阀8-1、第二开关阀8-2、第三开关阀8-3、第四开关阀8-4、第五开关阀8-5、第六开关阀8-6、低压蓄能器9-1、中高压蓄能器9-2、高压蓄能器9-3、第一压力传感器10-1、第二压力传感器10-2、第三压力传感器10-3、第四压力传感器10-4、第一直流-交流转换器11-1、第二直流-交流转换器11-2、第一交流-直流转换器12-1、第二交流-直流转换器12-2、蓄电池13。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的能量回收的泵控系统包括控制器、与所述控制器电连接的至少一组执行器驱动单元和能量回收单元；所述执行器驱动单元用于驱动执行器工作，所述控制器用于对所述能量回收单元进行控制，还用于驱使所述能量回收单元在执行器的油缸处于超越缩回状态时，对执行器产生的能量进行回收；所述控制器还用于驱使所述能量回收单元在执行器油缸处于阻抗伸出状态时，对执行器释放能量；所述控制器还用于控制所述能量回收单元在执行器油缸处于超越伸出状态时，释放油液；和/或所述控制器还用于控制所述能量回收单元在执行器油缸处于阻抗缩回状态时，储存油液。

在常见的应用实例中，机械臂中不只有一组执行器，以下实施例都以两组执行器进行说明。为了更加清楚简洁地描述本方案，将执行器驱动单元替代为第一执行器驱动单元和第二执行器驱动单元，将能量回收单元替代为第一能量回收单元和第二能量回收单元。

请参阅图1至图3，所述第一执行器驱动单元A包括与所述控制器C电连接的第一电机2-1、与所述第一电机2-1输出轴连接的第一定量泵3-1、第二定量泵3-2，所述第一定量泵3-1与所述第二定量泵3-2同轴连接，所述第一执行器驱动单元A还包括与所述第一定量泵3-1、第二定量泵3-2连接的第一执行器油缸7-1，所述第一定量泵3-1的上腔与所述第一执行器油缸7-1的无杆腔连接，所述第一定量泵3-1的下腔与所述第一执行器油缸7-1的有杆腔连接，所述第二定量泵3-2的上腔与所述第一执行器油缸7-1的无杆腔连接，所述第二定量泵3-2的下腔与所述第一能量回收单元D连接；所述第二执行器驱动单元B包括与所述控制器C电连接的第三电机2-3、与所述第三电机2-3输出轴连接的第四定量泵3-4、第五定量泵3-5，所述第四定量泵3-4与所述第五定量泵3-5同轴连接，所述第二执行器驱动单元B还包括与所述第四定量泵3-4、第五定量泵3-5连接的第二执行器油缸7-2，所述四定量泵的上腔与所述第二执行器油缸7-2的无杆腔连接，所述第四定量泵3-4的下腔与所述第二执行器油缸7-2的有杆腔连接，所述第五定量泵3-5的上腔与所述第二执行器油缸7-2的无杆腔连接,所述第五定量泵3-5的下腔与所述第二能量回收单元E连接。

所述第一执行器驱动单元A的工作原理为所述第一电机2-1驱动第一定量泵3-1和第二定量泵3-2，所述第一电机2-1的转速由控制器C控制，所述第一定量泵3-1使油液流动从而使第一执行器油缸7-1工作，所述第二定量泵3-2反转吸出所述第一执行器油缸7-1的无杆腔中多余的流量以达到流量的平衡；所述第二执行器驱动单元B的工作原理与第一执行器驱动单元A的工作原理相同，此处不再一一赘述。

为了给第一执行器油缸7-1、第二执行器油缸7-2补油，作为本实施例的一种优选方式，所述第一执行器驱动单元A还包括第二电机2-2、与所述第二电机2-2输出轴连接的第三定量泵3-3、与所述第三定量泵3-3连接的油箱1以及与所述第三定量泵3-3连接的第一单向阀4-1和第二单向阀4-2，所述第三定量泵3-3通过所述第一单向阀4-1与所述第一执行器油缸7-1的无杆腔连接，所述第三定量泵3-3通过所述第二单向阀4-2与所述执行器油缸的有杆腔连接；所述第二执行器驱动单元B还包括第四电机2-4、与所述第四电机2-4输出轴连接的第六定量泵3-6、与所述第六定量泵3-6连接的油箱1以及与所述第六定量泵3-6连接的第三单向阀4-3和第四单向阀4-4，所述第六定量泵3-6通过所述第三单向阀4-3与所述第二执行器油缸7-2的无杆腔连接，所述第六定量泵3-6通过所述第四单向阀4-4与所述第二执行器油缸7-2的有杆腔连接。

当所述第一执行器油缸7-1的无杆腔泄漏油液较多时，第二电机2-2为所述第三定量泵3-3提供动力，所述第三定量泵3-3将所述油箱1中的油泵出，油液通过第一单向阀4-1流入所述第一执行器油缸7-1的无杆腔中，所述第一单向阀4-1能防止所述执行器油缸7-1的无杆腔内的油液回流所述油箱1中；当所述第一执行器油缸7-1的有杆腔泄漏油液较多时，第二电机2-2为所述第三定量泵3-3提供动力，所述第三定量泵3-3将所述油箱1中的油泵出，油液通过第二单向阀4-2流入所述第一执行器油缸7-1的有杆腔中，所述第二单向阀4-2能防止所述执行器油缸7-2的有杆腔内的油液回流至所述油箱1中。第二执行器油缸7-2的补油原理与上述内容相同，此处不再一一赘述。

为了系统的安全，作为本实施例的一种优选方式，所述第一执行器驱动单元A还设置有第一溢流阀5-1和第二溢流阀5-2，所述第一溢流阀5-1的流入端与所述第一执行器油缸7-1的无杆腔连接，所述第一溢流阀5-1的流出端与所述第一执行器油缸7-1的有杆腔连接，所述第二溢流阀5-2的流入端与所述第一执行器油缸7-1的有杆腔连接，所述第二溢流阀5-2的流出端与所述第一执行器油缸7-1的无杆腔连接；所述第二执行器驱动单元B还设置有第三溢流阀5-3和第四溢流阀5-4，所述第三溢流阀5-3的流入端与所述第二执行器油缸7-2的无杆腔连接，所述第三溢流阀5-3的流出端与所述第二执行器油缸7-2的有杆腔连接，所述第四溢流阀5-4的流入端与所述第二执行器油缸7-2的有杆腔连接，所述第四溢流阀5-4的流出端与所述第二执行器油缸7-2的无杆腔连接。

当所述第一执行器油缸7-1的无杆腔压力过高时，所述第一溢流阀5-1使所述第一执行器油缸7-1的无杆腔中的油通过所述第一溢流阀5-1流入所述第一执行器油缸7-1的有杆腔；当所述第一执行器油缸7-1的有杆腔压力过高时，所述第一执行器油缸7-1的有杆腔中的油通过第二溢流阀5-2流入所述第一执行器油缸7-1的无杆腔。当所述第二执行器油缸7-2中压力过高时，调节原理与上述内容相同，此处不再一一赘述。

为了防止第一执行器油缸7-1、第二执行器油缸7-2中的压力不断上升，作为本实施例的一种优选方式，所述第一执行器驱动单元A还设置有第一冲洗阀6-1，所述第一冲洗阀6-1的流入端分别与所述第一执行器油缸7-1的无杆腔和有杆腔连接，所述第一冲洗阀6-1的流出端与所述油箱1连接；所述第二执行器驱动单元B还设置有第二冲洗阀6-2，所述第二冲洗阀6-2的流入端分别与所述第二执行器油缸7-2的无杆腔和有杆腔连接，所述第二冲洗阀6-2的流出端与所述油箱1连接

当所述第一执行器油缸7-1的无杆腔的压力较高时，所述第一执行器油缸7-1的无杆腔中的油液通过所述第一冲洗阀6-1泄到所述油箱1中；当所述第一执行器油缸7-1的有杆腔的压力较高时，所述第一执行器油缸7-1的有杆腔中的油液通过所述第一冲洗阀6-1泄到所述油箱1中，同时，第一冲洗阀6-1还有降低油液温度的功能。当所述第二执行器油缸7-2的压力较高时，其调节原理与上述内容相同，此处不再一一赘述。

所述第一能量回收单元D包括低压蓄能器9-1、中高压蓄能器9-2、高压蓄能器9-3、与所述第一执行器油缸7-1的无杆腔连接的第一压力传感器10-1以及与所述第一执行器油缸7-1的有杆腔连接的第二压力传感器10-2，所述第一压力传感器10-1和第二压力传感器10-2均与所述控制器C电连接，所述低压蓄能器9-1通过一第一开关阀8-1与所述第二定量泵3-2的下腔连接，所述中高压蓄能器9-2通过一第三开关阀8-3与所述第二定量泵3-2的下腔连接，所述高压蓄能器9-3通过一第二开关阀8-2与所述第二定量泵3-2的下腔连接；所述第二能量回收单元E包括与所述第二执行器油缸7-2的无杆腔连接的第三压力传感器10-3以及与所述第二执行器油缸7-2的有杆腔连接的第四压力传感器10-4，所述第三压力传感器10-3和第四压力传感器10-4均与所述控制器C电连接，所述低压蓄能器9-1通过第一四开关阀8-4与所述第五定量泵3-5的下腔连接，所述中高压蓄能器9-2通过一第六开关阀8-6与所述第五定量泵3-5的下腔连接，所述高压蓄能器9-3通过一第五开关阀8-5与所述第六定量泵3-6的下腔连接。

在所述第一执行器油缸7-1工作时，所述第一压力传感器10-1检测所述第一执行器油缸7-1的无杆腔的压力并将检测到的压力信号传递至所述控制器C，所述第二压力传感器10-2检测所述第一执行器油缸7-1的有杆腔的压力并将检测到的压力信号传递至所述控制器C；所述控制器C基于第一电机2-1转速U、外加负载力F、蓄能器设定值N、和接收到的第一压力传感器10-1、第二压力传感器10-2传递的压力信号输出相应的控制信号，从而控制第一开关阀8-1、第二开关阀8-2和第三开关阀8-3的开闭以控制低压蓄能器9-1、高压蓄能器9-3和中高压蓄能器9-2的工作。所述第二能量回收单元E的工作原理与所述第一能量回收单元D的工作原理相同，此处不再一一赘述。

为了实现以电气能量的形式进行能量回收，作为本实施例的一种优选方式，所述第一执行器驱动单元A还设置有与所述第一电机2-1连接的第一直流-交流转换器11-1、与所述第一直流-交流转换器11-1连接的第一交流-直流转换器12-1以及与所述第一交流-直流转换器12-1连接的蓄电池13；所述第二执行器驱动单元B还设置有与所述第三电机2-3连接的第二直流-交流转换器11-2、与所述第二直流-交流转换器11-2连接的第二交流-直流转换器12-2。因为是以两组执行器为例进行的说明，所以将权利要求中的直流-交流转换器替代为第一直流-交流转换器11-1和第二直流-交流转换器11-2，将交流-直流转换器替代为第一交流-直流转换器12-1和第二交流-直流转换器12-2。

当以电能的形式回收能量时，所述第一电机2-1将机械能转换为电能，所述交流-直流转换器12-1将交流电转换成直流电，将电能存入蓄电池13中；所述蓄电池13释放电能时，所述直流-交流转换器11-1将直流电转换成交流电，所述第一电机2-1再将其转换成机械能为所述第一执行器油缸7-1提供能量。所述第二能量回收单元E以电气能量的形式回收能量和释放能量的原理与上述原理相同，此处不再一一赘述。

本发明还公开了一种能量回收的控制方法，包括以下步骤：

S1、驱动执行器工作。

S2、判断执行器油缸的工作状态。

当第一电机2-1转速U小于0且外加负载力F大于0时，执行器油缸为超越缩回状态；当第一电机2-1转速U大于0且外加负载力F大于0时，执行器油缸为阻抗伸出状态；当第一电机2-1转速U大于0且外加负载力F小于0时，执行器油缸为超越伸出状态；当U小于0且外加负载力F小于0时，执行器油缸为阻抗缩回状态。

S3、当执行器油缸处于超越缩回状态时，控制能量回收单元回收执行器产生的能量，所述能量回收单元能够通过液压能量和/或电气能量的形式进行能量回收；当执行器油缸处于阻抗伸出状态时，控制能量回收单元对执行器释放能量；当执行器油缸处于超越伸出状态时，控制能量回收单元释放油液；当执行器油缸处于阻抗缩回状态时，控制能量回收单元储存油液。

具体方法以两组执行器为例进行说明：

第一执行器工作时，当第一执行器油缸7-1处于超越缩回状态时，第一能量回收单元D回收能量，第一定量泵3-1和第二定量泵3-2为马达工作状态，此时检测到第一执行器油缸7-1的无杆腔压力大于有杆腔压力，用检测到的第一执行器油缸7-1的无杆腔的压力与蓄能器设定值N作比较，当第一执行器油缸7-1的无杆腔的压力大于蓄能器设定值N时，控制器C控制第二开关阀8-2打开，高压蓄能器9-3充液回收能量，当第一执行器油缸7-1的无杆腔的压力小于蓄能器设定值N时，控制器C控制第三开关阀8-3打开，中高压蓄能器9-2充液回收能量，同时第一定量泵3-1、第二定量泵3-2将重力势能转化为机械能，第一电机2-1将机械能转化为电能存储在所述蓄电池13中，在不同工况选择不同压力的蓄能器回收能量，能提高能量回收效率；当第一执行器油缸7-1处于阻抗伸出状态时，第一能量回收单元D释放能量，此时检测到第一执行器的有杆腔压力大于无杆腔压力，用检测到的第一执行器油缸7-1的无杆腔的压力与蓄能器设定值蓄能器设定值N作比较，当第一执行器油缸7-1的无杆腔的压力大于蓄能器设定值N时，控制器C控制第二开关阀8-2打开，高压蓄能器9-3为第一执行器提供部分动力，当第一执行器油缸7-1的无杆腔的压力小于蓄能器设定值N时，控制器C控制第三开关阀8-3打开，中高压蓄能器9-2为第一执行器提供部分动力，此处高压蓄能器9-3、中高压蓄能器9-2之所以是提供部分动力，是因为蓄电池13还要提供动力，但是高压蓄能器9-3、中高压蓄能器9-2提供动力后，就能减少蓄电池13的能耗，并且根据执行器油缸的压力需求选择不同压力的蓄能器，也能减少能耗；当第一执行器油缸7-1处于超越伸出状态时，第一能量回收单元D不回收能量，因为超越伸出状态时检测到的第一执行器油缸7-1无杆腔的压力较小，此时第一开关阀8-1得电，低压蓄能器9-1为第一执行器油缸7-1供油就足够了；当第一执行器油缸7-1处于阻抗缩回状态时，第一能量回收单元D不回收能量，虽然第一执行器油缸7-1处于缩回状态是要吸收能量，但是此时是阻抗缩回，所以此时能量较小，因此不回收能量，第一开关阀8-1得电，低压蓄能器9-1储存油液，低压蓄能器9-1没有回收能量的功能。

当第二执行器工作时，控制器C对第二能量回收单元E的控制方法与上述第一执行器工作时的控制方法相同，此处不再一一赘述。

当第一执行器和第二执行器同时工作时，当第一执行器油缸7-1与第二执行器油缸7-2的状态同为超越缩回、阻抗伸出、超越伸出和阻抗缩回中的一种时，控制器C对第一执行器控制单元和第二执行器控制单元的控制方法与上述方法相同，此处不再一一赘述。当第一执行器油缸7-1处于超越缩回状态，第二执行器油缸7-2处于阻抗伸出状态时，控制器C控制第一开关阀8-1和第四开关阀8-4关闭，第二开关阀8-2和第五开关阀8-5打开，第一执行器油缸7-1和高压蓄能器9-3(选用高压蓄能器9-3可以迅速建立压力，为阻抗伸出系统提供能量)为第二执行器油缸7-2提供能量。因为第一执行器油缸7-1此时处于超越缩回状态，产生了能量，如果没有第二执行器油缸7-2工作，这些能量应当被第一能量回收单元D回收的，但此时第二执行器油缸7-2处于阻抗伸出状态，需要高压蓄能器9-3释放能量为其提供动力，所以此时第一能量回收单元D就不回收第一执行器油缸7-1产生的能量，而是把这些能量提供给需要能量的第二执行器油缸7-2，从而减少高压蓄能器9-3的能耗。

本发明的能量回收的泵控系统及控制方法与现有技术相比，具有以下有益效果：本发明包括电气式能量回收和液压式能量回收，设置高压蓄能器提高液压能量回收的占比，以此来提高总能量回收的效率；设置中高压蓄能器和高压蓄能器回收能量，在面对不同负载时可以选择不同压力的蓄能器，提高能量回收效率；在对系统进行补油时，通过控制不同蓄能器对应的开关阀，适应第一执行器油缸和第二执行器油缸的压力需求，同时降低能耗；蓄能器压力过高和过低会影响蓄能器能量回收的效率，在能量回收阶段，通过控制不同蓄能器对应的开关阀分配高压蓄能器、中高压蓄能器和低压蓄能器，适应执行器油缸的不同工况，提高蓄能器能量回收的效率以及蓄能器的寿命。

Claims (10)

1.一种能量回收的泵控系统，包括控制器，其特征在于：还包括与所述控制器电连接的至少一组执行器驱动单元和能量回收单元；所述执行器驱动单元用于驱动执行器工作，所述控制器用于对所述能量回收单元进行控制，还用于驱使所述能量回收单元在执行器的油缸处于超越缩回状态时，对执行器产生的能量进行回收；

所述执行器驱动单元包括与所述控制器电连接的第一电机、与所述第一电机输出轴连接的第一定量泵、第二定量泵，所述第一定量泵与所述第二定量泵同轴连接以实现同时同向转动，所述执行器驱动单元还包括与所述第一定量泵、第二定量泵连接的执行器油缸，所述第一定量泵的上腔与所述执行器油缸的无杆腔连接，所述第一定量泵的下腔与所述执行器油缸的有杆腔连接，所述第二定量泵的上腔与所述执行器油缸的无杆腔连接，所述第二定量泵的下腔与所述能量回收单元连接。

2.如权利要求1所述的能量回收的泵控系统，其特征在于，所述控制器还用于驱使所述能量回收单元在执行器油缸处于阻抗伸出状态时，对执行器释放能量；所述控制器还用于控制所述能量回收单元在执行器油缸处于超越伸出状态时，释放油液；和/或所述控制器还用于控制所述能量回收单元在执行器油缸处于阻抗缩回状态时，储存油液。

3.如权利要求1所述的能量回收的泵控系统，其特征在于，所述第一电机用于为所述第一定量泵和第二定量泵提供动力，所述第一定量泵用于使油液流动从而使执行器油缸工作，所述第二定量泵用于吸出所述执行器油缸的无杆腔中多余的油量并使其流入能量回收单元，以达到流量的平衡。

4.如权利要求3所述的能量回收的泵控系统，其特征在于，所述执行器驱动单元还包括第二电机、与所述第二电机输出轴连接的第三定量泵、与所述第三定量泵连接的油箱以及与所述第三定量泵连接的第一单向阀和第二单向阀，所述第三定量泵通过所述第一单向阀与所述执行器油缸的无杆腔连接，所述第三定量泵通过所述第二单向阀与所述执行器油缸的有杆腔连接；

所述第二电机用于当所述执行器油缸泄漏油液较多时，为所述第三定量泵提供动力，所述第三定量泵用于将所述油箱中的油泵出，所述第一单向阀用于防止所述执行器油缸的无杆腔内的油液回流所述油箱中，所述第二单向阀防止所述执行器油缸的有杆腔内的油液回流至所述油箱中。

5.如权利要求3所述的能量回收的泵控系统，其特征在于，所述执行器驱动单元还包括第一溢流阀和第二溢流阀，所述第一溢流阀的流入端与所述执行器油缸的无杆腔连接，所述第一溢流阀的流出端与所述执行器油缸的有杆腔连接，所述第二溢流阀的流入端与所述执行器油缸的有杆腔连接，所述第二溢流阀的流出端与所述执行器油缸的无杆腔连接；

所述第一溢流阀用于当所述执行器油缸的无杆腔油压过高时，使所述执行器油缸的无杆腔中的油通过所述第一溢流阀流入所述执行器油缸的有杆腔；当所述执行器油缸的有杆腔油压过高时，使所述执行器油缸的有杆腔中的油通过第二溢流阀流入所述执行器油缸的无杆腔。

6.如权利要求4所述的能量回收的泵控系统，其特征在于，所述执行器驱动单元还包括第一冲洗阀，所述第一冲洗阀的流入端分别与所述执行器油缸的无杆腔和有杆腔连接，所述第一冲洗阀的流出端与所述油箱连接；

所述第一冲洗阀用于当所述执行器油缸的有杆腔和/或无杆腔中的油压较高时，将油压较高的腔里的油液泄到所述油箱中。

7.如权利要求3所述的能量回收的泵控系统，其特征在于，所述能量回收单元包括低压蓄能器、中高压蓄能器、高压蓄能器、与所述执行器油缸的无杆腔连接的第一压力传感器以及与所述执行器油缸的有杆腔连接的第二压力传感器，所述第一压力传感器和第二压力传感器均与所述控制器电连接，所述低压蓄能器通过一第一开关阀与所述第二定量泵的下腔连接，所述中高压蓄能器通过一第三开关阀与所述第二定量泵的下腔连接，所述高压蓄能器通过一第二开关阀与所述第二定量泵的下腔连接；

所述第一压力传感器用于在所述执行器油缸工作时检测所述执行器油缸的无杆腔的压力并将检测到的压力信号传递至所述控制器；所述第二压力传感器用于在所述执行器油缸工作时检测所述执行器油缸的有杆腔的压力并将检测到的压力信号传递至所述控制器；

所述控制器基于其设定的第一电机转速U、外加负载力F、蓄能器设定值N、和接收到的第一压力传感器、第二压力传感器传递的压力信号输出相应的控制信号，从而控制第一开关阀、第二开关阀和第三开关阀的开闭以控制低压蓄能器、高压蓄能器和中高压蓄能器的工作。

8.如权利要求7所述的能量回收的泵控系统，其特征在于：

所述控制器用于当第一电机转速U小于0，外加负载力F大于0，且第一压低传感器检测到的压力信号大于蓄能器设定值N时控制第二开关阀打开，使高压蓄能器回收能量；当第一电机转速U小于0，外加负载力F大于0，且第一压低传感器检测到的压力信号小于蓄能器设定值N时控制第三开关阀打开，使中高压蓄能器回收能量；当第一电机转速U大于0，外加负载力F大于0且第一压低传感器检测到的压力信号大于蓄能器设定值N时控制第二开关阀打开，使高压蓄能器释放能量；当第一电机转速U大于0，外加负载力F大于0且第一压低传感器检测到的压力信号小于蓄能器设定值N时控制第三开关阀打开，使中高压蓄能器释放能量；当第一电机转速U大于0且外加负载力F小于0时控制第一开关阀打开，使低压蓄能器释放油液；当第一电机转速U小于0且外加负载力F小于0时控制第一开关阀打开，使低压蓄能器储存油液。

9.如权利要求7所述的能量回收的泵控系统，其特征在于，所述能量回收单元还包括与所述第一电机连接的直流-交流转换器、与所述直流-交流转换器连接的交流-直流转换器以及与所述交流-直流转换器连接的蓄电池；

所述直流-交流转换器用于在所述蓄电池释放电能为执行器提供能量时，将直流电转换成交流电，所述交流-直流转换器用于在所述蓄电池吸收电能时，将交流电转换成直流电，所述蓄电池用于储存电能和释放电能为执行器提供能量。

10.一种能量回收的控制方法，其特征在于，基于权利要求1-9任一项所述的能量回收的泵控系统，包括以下步骤：

驱动执行器工作，第一电机驱动第一定量泵和第二定量泵，第一定量泵使油液流动从而使执行器油缸工作，第二定量泵反转吸出执行器油缸的无杆腔中多余的流量以达到流量的平衡；

判断执行器油缸的工作状态；

当执行器油缸处于超越缩回状态时，控制能量回收单元回收执行器产生的能量；当执行器油缸处于阻抗伸出状态时，控制能量回收单元对执行器释放能量；当执行器油缸处于超越伸出状态时，控制能量回收单元释放油液；当执行器油缸处于阻抗缩回状态时，控制能量回收单元储存油液。