一种用于电比例螺纹插装阀组的控制系统及其控制方法与流程

[0001]
本发明涉及电比例螺纹插装阀技术领域，具体涉及一种用于电比例螺纹插装阀组的控制系统及其控制方法。


背景技术：

[0002]
伴随着工程机械工作自动化发展的趋势，其核心动力系统—液压系统，也从原来的机械液压系统升级为电控式液压系统，其核心部件由机械阀升级为电磁阀组，同时由于电磁阀驱动的需要，系统中增加了一个相应的阀体控制器和油门手柄。尤其对于电比例螺纹插装阀，如图1所示，其清晰展示了系统中电信号的传递路径。当电比例螺纹插装阀组控制器接收到油门手柄的信号输入后，电比例阀组控制器会根据控制器中储存的电流—流量对电磁阀进行驱动；同时电比例阀组的控制器会将相关信息传递给电机控制器，以达及时实现供油。
[0003]
目前电比例螺纹插装阀组存在最主要的不足是由于机械制造及电气零件的散差问题，导致每一台电比例螺纹插装阀在同一压差下、同一电流下的喷油量不能保证一致，导致油缸运动幅度上的散差，并不能够满足工程机械对于控制精度一致性越来越高的要求。比如，在某一工况下，电比例螺纹插装阀准备喷射的流量为20l/min，因喷射油量与电机转速、阀套开口大小、阀芯运动位置相关，电比例螺纹插装阀块控制器就会通过can通讯传输给电机控制器其转速要求信号、给与电磁线圈电流，驱动电磁线圈给予电磁力，驱动阀芯在阀套内部运动，使得阀套开口达到一定面积。但是关键问题是，由于电比例螺纹插装阀属于精密偶件制造，每一台出厂的电比例螺纹插装阀由于机械零部件加工的散差，不同电比例螺纹插装阀由于机械零部件加工的散差、电磁线圈的制造散差及阀组装配的散差等问题，不同电比例螺纹插装阀在同一压差下、同一电流下的喷油量并不相同。
[0004]
在现有的电液比例液压系统方案中，油门手柄的信号全部输入到电比例螺纹插装阀组控器；同时电比例螺纹插装阀组控制器将油门手柄的相关信息传递给电机控制器。具体实现路径如下：插装阀控制器根据收到的油门手柄输入信号后，传输给电机控制器信号，计算出电机转速与驱动电流，通过给予电比例螺纹插装阀上的电磁线圈一定的驱动电流，使其产生电磁力，驱动阀芯位置移动，然后更改阀套上出油口面积，实现电比例螺纹插装阀的流量控制。但由于实际过程中，为了装配方便，插装阀控制器与电比例螺纹插装阀组并不是成套搭配。现有通常采用的电流—流量的关系是取中间状态或者平均状态的，它所选取的仅仅是多数电比例阀平均值意义上的数据。因此当不同的插装阀控制器与不同的电比例螺纹插装阀进行匹配的时候，就会出现电比例螺纹插装阀流量不一致的现象。
[0005]
另外，电比例螺纹插装阀组的控制系统的稳定性也存在一定问题。由于电比例螺纹插装阀组上有负载敏感传感器，插装阀控制器与电机控制器之间can通讯等信号较多，当插装阀控制器与电比例螺纹插装阀组距离比较远，且中间的接插件比较多，在恶劣工作环境下，尤其是非道路等温度、振动较大的情况下，容易出现插装阀控制器与电比例螺纹插装阀接触不良的情况，造成工程机械动作停滞等恶劣后果。


技术实现要素：

[0006]
针对现有技术的不足，本发明提供一种用于电比例螺纹插装阀组的控制系统及其控制方法，其解决了由于现有插装阀控制器与电比例螺纹插装阀组并非成套搭配，故而存在电流—流量的关系非一一对应，即会出现电比例螺纹插装阀流量不一致的现象问题；同时，解决了电比例螺纹插装阀与插装阀控制器之间线路过长而产生的成本及系统稳定性、故障率问题；同步实现优化故障诊断状况。
[0007]
本发明的具体技术方案如下：一种用于电比例螺纹插装阀组的控制系统，该控制系统包括信息收集单元、电比例螺纹插装阀、插装阀控制器和电机控制器，所述信息收集单元设于电比例插装阀上，所述插装阀控制器设于电比例螺纹插装阀内部，所述插装阀控制器与电机控制器通过通信协议传输信号。
[0008]
进一步的，所述插装阀控制器设有储存器，所述储存器载有电比例螺纹插装阀的调节信息，所调节信息包括阀芯驱动电流与其所对应的位移值及电机型号所匹配的电机驱动电流。
[0009]
进一步的，所述电比例螺纹插装阀的阀芯采用电流闭环控制。
[0010]
进一步的，该控制系统还包括温度传感器，所述温度传感器设于电比例螺纹插装阀内部，所述信息收集单元包括获取温度传感器所传递的信息。
[0011]
进一步的，所述插装阀控制器与电机控制器采用canopen协议通讯。
[0012]
进一步的，所述插装阀控制器表层设有防护涂层。
[0013]
本发明还涉及一种采用如上所述用于电比例螺纹插装阀组控制系统的控制方法，具体方法步骤如下：s1：插装阀控制器获取控制信号；s2：根据控制信号，插装阀控制器获取阀芯驱动电流，控制电比例螺纹插装阀的阀芯运动，以实现控制电比例螺纹插装阀的出口流量；s3：根据控制信号，插装阀控制器向电机控制器传输对应的电机驱动电流信号，获取电机转速信号值，使得电机驱动液压泵提供足够的油源；s4：根据s2和s3的共同作用，实现调节控制电比例螺纹插装阀的出油量。
[0014]
进一步的，s1中，所述控制信号包括油门手柄输入信号、油液温度信号和整车负载动作信号。
[0015]
进一步的，s2中，所述插装阀控制器需预先载入电比例螺纹插装阀的电流—流量曲线，使所获取的阀芯驱动电流分别对应阀芯相应的位移值。
[0016]
进一步的，s3中，所述插装阀控制器需预先载入电比例螺纹插装阀的电流—流量曲线，使不同型号电机根据对应电机驱动电流，以匹配相应电机转速信号值，控制电机的输出转速。
[0017]
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1、采用本发明的控制系统及方法，可实现由插装阀控制器控制阀芯动作的同时，由电机控制器驱动控制提供适足的油源，即双向同共同步控制电比例螺纹插装阀的动作，提高电比例螺纹插装阀调节流量的精准度。
[0018]
2、采用本发明的控制系统，由于插装阀控制器安装在电比例螺纹插装阀内，且插
装阀控制器含有储存器；即在生产出厂前，即可将电比例螺纹插装阀中的电流—流量特性曲线刷写入插装阀控制器的储存器中；从而，当插装阀控制器接收到油门手柄的控制指令时，可以直接调用其内部存在的数据驱动，解决了电流—流量、压差—流量不匹配的问题。
[0019]
3、采用本发明的控制系统，由于信息收集单元设于在电比例螺纹插装阀上，其可直接与电比例螺纹插装阀上的电气部件相连，与插装阀控制器之间的路线只有电源和通讯线，从而大大地减少了线束上故障的概率，提高了系统的可靠性。
[0020]
4、采用本发明的控制系统，由于插装阀控制器设于电比例螺纹插装阀内，即由现有的两个独立分离部件转变成一个集成部件系统，系统的成本大大降低，节省了线束连接的成本与控制器的成本。
[0021]
5、采用本发明的控制系统，优化故障诊断；由于每一个电比例螺纹插装阀的出厂数据都存储在其内部的插装阀控制器中，系统可以更好的进行诊断，影响因素小。
[0022]
本发明所述的一种用于电比例螺纹插装阀组的控制系统及其控制方法，其采用成套搭配的插装阀控制器与电比例螺纹插装阀组，结构紧凑，线路简单，其电流—流量呈现一一对应的关系，杜绝出现电比例螺纹插装阀流量不一致的现象；同时，系统稳定性增强、故障率减少，便于推广应用。
附图说明
[0023]
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为现有技术中电比例螺纹插装阀控制系统中电信号的传递路径；图2为本发明用于电比例螺纹插装阀组的控制系统的组成框图；图3为本发明用于电比例螺纹插装阀组的控制系统的原理框图；图4为本发明用于电比例螺纹插装阀组的控制方法的步骤框图。
具体实施方式
[0024]
以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实物上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实物上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实物上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
[0025]
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0026]
如图2和3所示，一种用于电比例螺纹插装阀组的控制系统，该控制系统包括信息收集单元、电比例螺纹插装阀、插装阀控制器和电机控制器，所述信息收集单元设于电比例插装阀上，所述插装阀控制器设于电比例螺纹插装阀内部，所述插装阀控制器与电机控制
器通过通信协议传输信号。
[0027]
其中，所述信息收集单元包括收集油门手柄输入信号、油液温度信号和整车负载动作信号；所述插装阀控制器包括储存器、通讯单元和驱动单元；继而将收集信号传输至插装阀控制器，插装阀控制器通过通讯单元传输信号至电机控制器，控制电机转述，从而控制供油量；同时，插装阀控制器通过驱动单元控制电比例螺纹插装阀的阀芯运动，继而调整出油口面积；出油口面积和供油量共同匹配配合，以实现精确调节电比例螺纹插装阀的出油量。
[0028]
采用该种用于电比例螺纹插装阀组的控制系统，把插装阀控制器直接内嵌入电比例螺纹插装阀中，即该螺纹插装阀连接上必要的转速信号、油门手柄信号和电源即可工作；确保同时采用的均为匹配的电比例螺纹插装阀和插装阀控制器，保证了信号传输执行的对应准确性；增强了系统的可靠性及便利性，接线线束明显减少，提高传输质量。
[0029]
具体的，所述插装阀控制器设有储存器，所述储存器载有电比例螺纹插装阀的调节信息，所调节信息包括阀芯驱动电流与其所对应的位移值及电机型号所匹配的电机驱动电流。
[0030]
每一台电比例螺纹插装阀组装配完毕出厂时，均将电比例螺纹插装阀上的电流—流量、压差—流量的特性曲线刷入插装阀控制器的储存器中，故而每一台电比例螺纹插装阀组都有其专用的特性曲线可以储存在插装阀控制器上，避免电流—流量、压差—流量不匹配的问题。
[0031]
其中，为精确的检测电比例螺纹插装阀上的液压油温度信号值；该控制系统还包括温度传感器，所述温度传感器设于电比例螺纹插装阀内部，所述信息收集单元包括获取温度传感器所传递的信息。
[0032]
插装阀组控制器设于电比例螺纹插装阀块内部，且与液压油的温度传感器集成为一体，通过电比例螺纹插装阀块内的液压油进行冷却。
[0033]
具体的，所述插装阀控制器与电机控制器采用canopen协议通讯，即通讯单元采用canopen协议通讯。
[0034]
为了使插装阀控制器能够浸入在油中；所述插装阀控制器表层设有防护涂层；且需要使用三防胶对插装阀控制器芯片表面进行覆盖，防止电子元器件受到液压油、水混合物的侵蚀。
[0035]
使用该用于电比例螺纹插装阀组的控制系统，插装阀控制器接收信息收集单元（油门手柄信号、油液温度信号和整车负载动作信号）提供的信息，调集插装阀控制器内部储存器中载入的电比例螺纹插装阀的电流—流量曲线，对该电比例螺纹插装阀的开启进行匹配，计算得到合适的阀芯驱动电流，使得阀芯运动到相应的位置，计算得到匹配型号的电机驱动电流；调节电比例螺纹插装阀的出油口面积及电机供油量，使得每一组电比例螺纹插装阀出口流量散差大幅降低。具体如下：电比例螺纹插装阀阀芯运动位置调节：电比例螺纹插装阀内的阀芯运动是根据油门手柄所给予的信号，由于插装阀控制器内载有电比例螺纹插装阀的电流—流量曲线，对该电比例螺纹插装阀的内部阀芯运动位置进行匹配；通过电流闭环控制驱动电比例螺纹插装阀上的阀芯运动，经计算得到合适的阀芯驱动电流，通过驱动单元，驱动电磁部分产生电磁力，控制阀芯运动，从而改变电比例螺纹插装阀上的开口面积，改变电比例螺纹插装阀出口
流量，使得每一组电比例螺纹插装阀出口流量散差大幅降低。
[0036]
电机转速调节：插装阀控制器根据根据油门手柄所给予的信号，通过通讯单元，即canopen协议通讯给予电机控制器信号；由于插装阀控制器内载有电比例螺纹插装阀的电流—流量曲线，对该电比例螺纹插装阀所配电机进行匹配，得到合适的电机驱动电流，使得电机驱动液压泵提供足够的油源，使得每一组电比例螺纹插装阀出口流量散差大幅降低。
[0037]
如图4所示，本发明还涉及一种采用如上所述用于电比例螺纹插装阀组控制系统的控制方法，具体方法步骤如下：s1：插装阀控制器获取控制信号；其中，所述控制信号包括油门手柄输入信号、油液温度信号和整车负载动作信号；s2：根据控制信号，插装阀控制器获取阀芯驱动电流，控制电比例螺纹插装阀的阀芯运动，以实现控制电比例螺纹插装阀的出口流量；其中，所述插装阀控制器需预先载入电比例螺纹插装阀的电流—流量曲线，使所获取的阀芯驱动电流分别对应阀芯相应的位移值；s3：根据控制信号，插装阀控制器向电机控制器传输对应的电机驱动电流信号，获取电机转速信号值，使得电机驱动液压泵提供足够的油源；其中，所述插装阀控制器需预先载入电比例螺纹插装阀的电流—流量曲线，使不同型号电机根据对应电机驱动电流，以匹配相应电机转速信号值，控制电机的输出转速；s4：根据s2和s3的共同作用，实现调节控制电比例螺纹插装阀的出油量。
[0038]
本发明所述的一种用于电比例螺纹插装阀组的控制系统及其控制方法，其采用成套搭配的插装阀控制器与电比例螺纹插装阀组，结构紧凑，线路简单，其电流—流量呈现一一对应的关系，杜绝出现电比例螺纹插装阀流量不一致的现象；且采用该控制方法，一方面通过控制阀芯运动，达到调节出油口面积，另一方面根据具体电机型号，匹配相应的电机驱动电流，以精确控制电机转速，以实现对供油量的调整；由出油口面积和供油量共同匹配配合，以实现精确调节电比例螺纹插装阀的出油量；同时，系统稳定性增强、故障率减少，便于推广应用。
[0039]
以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。