一种应用于液压动力单元的控制方法及装置、存储介质

技术领域

本发明涉及电气控制技术领域，具体而言，涉及一种应用于液压动力单元的控制方法及装置、液压动力单元、存储介质。

背景技术

目前的液压动力单元可以采用压力闭环控制方式进行驱动，即在达到设定压力后，电机进入压力闭环控制，电机转速根据系统所需流量调整以满足压力控制要求。虽然该控制方法实现了在运行期间、待机状态及保持压力时输送的液压功率与设备工作循环中的需求精确匹配，相比于传统控制方式的效率得到了提升，但是该种控制方式在转速调整时并未考虑电机、液压泵的高效率工作区，其节能效果仍然有限。

发明内容

本发明解决的问题是如何进一步提升液压动力单元的节能效果。

为解决上述问题，本发明的第一方面提出了一种应用于液压动力单元的控制方法，所述液压动力单元包括变速电机和变量液压泵，所述方法包括：

接收所述液压动力单元所需的实时流量；

根据所述实时流量确定所述液压动力单元的多个不同组合的工作参数；

其中，每个所述工作参数包括其中一种组合下的所述变速电机的转速和所述变量液压泵的排量；

对于每个所述工作参数，根据所述工作参数、预确定的第一特性和第二特性，计算所述工作参数对应的实时电机效率和实时液压泵效率；

其中，所述第一特性表征所述变速电机的电机效率与所述变速电机的转速的关联关系，所述第二特性表征所述变量液压泵的液压泵效率与所述变速电机的转速、所述变量液压泵的排量的关联关系；

根据预设节能策略、多个不同组合的所述工作参数对应的实时电机效率和实时液压泵效率，调节所述变速电机的实时转速和所述变量液压泵的实时排量。

为实现上述目的，本发明的第二方面提出了一种应用于液压动力单元的控制装置，所述液压动力单元包括变速电机和变量液压泵，所述装置包括：

接收模块，用于接收所述液压动力单元所需的实时流量；

第一计算模块，用于根据所述实时流量确定所述液压动力单元的多个不同组合的工作参数；

其中，每个所述工作参数包括其中一种组合下的所述变速电机的转速和所述变量液压泵的排量；

第二计算模块，用于对于每个所述工作参数，根据所述工作参数、预确定的第一特性和第二特性，计算所述工作参数对应的实时电机效率和实时液压泵效率；

其中，所述第一特性为所述变速电机的电机效率与所述变速电机的转速的关联关系，所述第二特性为所述变量液压泵的液压泵效率与所述变速电机的转速、所述变量液压泵的排量的关联关系；

调节模块，用于根据预设节能策略、多个不同组合的所述工作参数对应的实时电机效率和实时液压泵效率，调节所述变速电机的实时转速和所述变量液压泵的实时排量。

为实现上述目的，本发明的第三方面提出了一种液压动力单元，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，当所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现上述第一方面所述的控制方法。

为实现上述目的，本发明的第四方面提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现上述第一方面所述的控制方法。

本发明提出的应用于液压动力单元的控制方法及装置、液压动力单元、存储介质,采用变速电机和变量液压泵的双变量组合配置，利用液压动力单元所需的实时流量确定液压动力单元的不同组合的转速和排量，进而综合考虑变速电机在不同转速下的效率和变量液压泵在不同转速、不同排量下的效率，以结合预设的节能策略确定电机液压泵组的最优效率点，从而能够将液压动力单元的转速和排量调整至最优效率点，相比于相关技术中的控制方式，能够获得更优的系统效率，进一步提升了节能效果。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的应用于液压动力单元的控制方法的实施环境的示意图；

图2为本申请一个实施例提供的应用于液压动力单元的控制方法的流程图；

图3为图2中的步骤S1000的流程图；

图4为图2中的步骤S3000的流程图；

图5为图2中的步骤S4000的流程图；

图6为图5中的步骤S4300的流程图；

图7为本申请一个实施例提供的应用于液压动力单元的控制装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

目前，液压动力单元节能的核心内容之一是液压站电机液压泵组的节能，作为液压动力单元动力来源的电机液压泵组，其主要控制参数有两个：泵的排量和转速。传统的恒速电机+各类变量泵组合，本质上是对泵的排量进行控制，以实现节能效果。随着电机控制技术的发展，高速控制、快速响应电机和软件的改进，变速电机驱动液压泵的应用正日益增长。

在变速电机驱动液压泵控制中，泵的转速根据系统需求进行调整，电机并非一直高速运行，能源利用效率能够得到提高。目前应用的变速电机驱动液压泵驱动系统，在未达到系统设定压力前，系统执行转速闭环控制，即系统设定某一转速，控制电机以设定转速转动，电机同时将实际转速反馈给系统，通过转速闭环控制确保电机以设定转速驱动液压泵转动，系统压力由负载决定。达到设定系统压力后，电机进入压力闭环控制，即利用反馈的系统压力值进一步影响驱动信号，以确定新的设定转速，使得设定的电机转速根据系统所需流量调整以满足压力控制要求。该控制方法实现了在运行期间、待机状态及保持压力时输送的液压功率与设备工作循环中的需求精确匹配，能源效率相比于传统的恒速电机与各类变量泵的组合得到了提升，但是该控制方法在进入压力闭环后，转速调整时并未考虑电机、液压泵的高效率工作区，其节能效果仍需进一步提升。

基于此，本申请实施例提供了一种应用于液压动力单元的控制方法及装置、液压动力单元、存储介质，旨在提升液压动力单元的节能效果。

下面结合附图，对本申请实施例作进一步阐述。

如图1所示，图1是本申请一个实施例提供的应用于液压动力单元的控制方法的实施环境的示意图。

请参照图1，该实施环境下的液压动力单元可以包括但不限于有上位机、电机驱动器、变速电机、变量液压泵、液压执行模块及其他配套元件等，其中，上位机用于统筹控制相关部件。

在一实施例中，液压执行模块中可以集成有压力传感器，压力传感器用于采集液压动力单元的系统压力，以向上位机反馈实时压力值；液压动力单元还可以包括但不限于有转速检测反馈装置和泵排量反馈装置，转速检测反馈装置与变速电机连接，以向上位机反馈实时转速值，泵排量反馈装置与变量液压泵连接，以向上位机反馈实时排量值。

本领域技术人员可以理解的是，图1中示出的实施环境并不构成对本申请实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

基于上述图1中示出的实施环境，下面提出本申请的液压动力单元的控制方法的各个实施例。

本申请实施例提供的应用于液压动力单元的控制方法，涉及电气控制技术领域。本申请实施例提供的应用于液压动力单元的控制方法可应用于通信节点中，也可应用于服务器端中，还可以是运行于通信节点或服务器端中的软件。在一些实施例中，通信节点可以是智慧手机、平板计算机、笔记本电脑、台式计算机等；服务器端可以配置成独立的物理服务器，也可以配置成多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以配置成提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器；软件可以是实现液压动力单元的控制方法的应用等，但并不局限于以上形式。

本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可程序设计的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网路而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

如图2所示，图2是本申请一个实施例提供的应用于液压动力单元的控制方法的流程图，该应用于液压动力单元的控制方法可以但不限于应用于图1所示实施环境中的上位机，该应用于液压动力单元的控制方法可以包括但不限于步骤S1000至步骤S4000。

步骤S1000，接收液压动力单元所需的实时流量；

步骤S2000，根据实时流量确定液压动力单元的多个不同组合的工作参数；其中，每个工作参数包括其中一种组合下的变速电机的转速和变量液压泵的排量；

具体的，根据转速检测反馈装置反馈的转速n和泵排量反馈装置反馈的排量V

步骤S3000，对于每个工作参数，根据工作参数、预确定的第一特性和第二特性，计算工作参数对应的实时电机效率和实时液压泵效率；其中，第一特性表征变速电机的电机效率与变速电机的转速的关联关系，第二特性表征变量液压泵的液压泵效率与变速电机的转速、变量液压泵的排量的关联关系；

步骤S4000，根据预设节能策略、多个不同组合的工作参数对应的实时电机效率和实时液压泵效率，调节变速电机的实时转速和变量液压泵的实时排量。

本申请实施例所示意的步骤S1000至步骤S4000，采用变速电机和变量液压泵的双变量组合配置，利用液压动力单元所需的实时流量确定液压动力单元的不同组合的转速和排量，进而综合考虑变速电机在不同转速下的效率和变量液压泵在不同转速、不同排量下的效率，以结合预设的节能策略确定电机液压泵组的最优效率点，从而能够将液压动力单元的转速和排量调整至最优效率点，相比于相关技术中的控制方式，能够获得更优的系统效率，进一步提升了节能效果。

需要说明的是，本申请实施例的执行主体并不作具体限制，本领域技术人员还可以根据具体应用场景对此进行相应设置，例如采用相关算法对应的控制端，或者基于预设的控制模型进行实现等。

在一些实施例的步骤S1000中，实时流量的具体对应场景可以为多种，例如可以但不限于为在特定工况下液压动力单元所需的流量，或者为预先设定好的某个时刻下的流量等，此处并未限制。

在一些实施例的步骤S1000中，可以但不限于在变速电机驱动变量液压泵进入压力闭环控制后，接收液压动力单元所需的实时流量，这种情况下接收到的实时流量为适应于压力闭环控制的流量，因此后续控制操作可以针对压力闭环控制的饱和条件来进行，有利于在进入压力闭环后进一步调整电机液压泵的高效率工作区。

在一些实施例的步骤S2000中，工作参数还可以有更多种类，视具体相关联的控制操作而定，例如还需要控制液压动力单元的负载压力时，工作参数还可以包括负载压力值等，此处并未限制。

在一些实施例的步骤S3000中，由于工作参数可以为多个，因此计算得到的工作参数对应的实时电机效率和实时液压泵效率也可以为多组，以便于对这部分计算结果进行进一步地筛选。

在一些实施例的步骤S3000中，第一特性和第二特性可以根据具体应用场景进行相应地确定，此处并未限制，例如，在液压动力单元还包括压力传感器的情况下，第一特性和第二特性可以但不限于通过如下步骤确定：

接收压力传感器反馈的系统实时压力值，即由压力传感器反馈采集到的系统实时压力值；

当系统实时压力值与预设的系统压力设定值相同，控制液压动力单元进入压力闭环控制，并计算系统压力设定值与实时流量之积，得到系统需求功率；

根据系统需求功率确定第一特性和第二特性的各种优化组合，以便于从各种优化组合中找出使得系统效率最高的第一特性和第二特性的特定组合。

需要说明的是，变速电机的输入功率通常由设备工艺需求决定，无法改变，那么在此基础上，可以使系统需求功率和输入功率相同，即可满足系统功率需求，基于该等式就可以进一步地确定第一特性和第二特性，即确定电机效率与转速之间的关联关系，以及液压泵效率与转速、排量之间的关联关系，后续实施例将对此进行详细说明，此处不作赘述。

在一些实施例的步骤S4000中，预设节能策略可以为预先设定好的，也可以由本领域工作人员根据实际生产情况进行相应地设定，例如为与设定的节能效率阈值进行比较，或者对于各个计算结果的节能效率进行相互比较等，此处并未限制。

请参阅图3，在一些实施例中，当液压动力单元还包括转速检测反馈装置和泵排量反馈装置，步骤S1000可以包括但不限于包括步骤S1100至S1200。

步骤S1100：接收转速检测反馈装置反馈的第一转速和泵排量反馈装置反馈的第一排量；

步骤S1200：计算第一转速和第一排量之积，得到液压动力单元所需的实时流量。

本步骤中，通过转速检测反馈装置和泵排量反馈装置实时反馈所需的第一转速和第一排量的数值，从而能够进一步通过计算第一转速和第一排量之积，得到液压动力单元在当前条件下所需的实时流量，由于采用了变速电机和变排量泵的双变量组合，因此可以存在多种不同工作参数的组合来实现系统所需要的实时流量，也就是说，通过计算得到实时流量，以便于在步骤S2000中根据该实时流量进一步确定其对应的不同工作参数。

需要说明的是，第一转速和第一排量并不是固定不变的，根据液压动力单元的工作情况来具体决定，例如转速检测反馈装置和泵排量反馈装置均为实时持续反馈参数的，根据液压动力单元的特定工作情况选择特定时刻下所反馈的转速和排量分别作为第一转速和第一排量等，此处并未限制。

请参阅图4，在一些实施例中，步骤S3000可以包括但不限于包括步骤S3100至S3200。

步骤S3100：根据变速电机的转速和获取到的第一特性计算工作参数对应的实时电机效率；

步骤S3200：根据变速电机的转速、变量液压泵的排量和获取到的第二特性计算工作参数对应的实时液压泵效率。

本步骤中，由于第一特性表征变速电机的电机效率与变速电机的转速的关联关系，第二特性表征变量液压泵的液压泵效率与变速电机的转速、变量液压泵的排量的关联关系，因此针对实时电机效率和实时液压泵效率，可以根据变速电机的转速和变量液压泵的排量来分别计算得到。

请参阅图5，在一些实施例中，步骤S4000可以包括但不限于包括步骤S4100至S4300。

步骤S4100：分别计算每个工作参数对应的实时电机效率和实时液压泵效率之积，得到多个系统效率结果；

步骤S4200：从所有工作参数中，选择最大的系统效率结果对应的至少一个工作参数作为节能工作参数；

步骤S4300：根据节能工作参数调节变速电机的实时转速和变量液压泵的实时排量。

本步骤中，由于系统效率结果与变速电机的输入功率成反比，因此从多个计算得到的系统效率结果中根据预设节能策略选择最大的系统效率结果对应的至少一个工作参数作为节能工作参数，并基于该节能工作参数调节变速电机的实时转速和变量液压泵的实时排量，就能够获得较低的电机输入功率，实现进一步节能。

需要说明的是，根据预设节能策略的不同，所选择的系统效率结果也可以为不同的，即并非必须选择最大的系统效率结果对应的工作参数作为节能工作参数，还可以根据实际场景进行相应地选择，此处并未限制。

请参阅图6，在一些实施例中，步骤S4300可以包括但不限于包括步骤S4310。

步骤S4310：将变速电机的实时转速调节为节能工作参数中的对应的转速，以使变量液压泵根据节能工作参数中的对应的转速将实时排量调节为节能工作参数中的对应的排量。

其中，节能工作参数具体包括变速电机的转速和变量液压泵的排量，节能工作参数中的对应的转速即节能工作参数中的变速电机的转速值，节能工作参数中的对应的排量即节能工作参数中的变量液压泵的排量值。

本步骤中，按照最大的系统效率结果对应的节能工作参数将变速电机的实时转速调节为该节能工作参数中的对应的变速电机的转速，在这种情况下，变量液压泵可以根据该转速将变量液压泵的实时排量调节为该节能工作参数中的对应的变量液压泵的排量，即此时的排量匹配于转速，通过调节转速和排量以获得更好的节能效果。

为了更好地说明上述各实施例的工作原理，以下给出一个示例进行具体说明。

示例一：

请参阅图1，在变速电机驱动变量液压泵进入压力闭环控制后，变量液压泵进入变量区工作，电机转速也根据系统需求调整，根据转速检测反馈装置反馈的转速n和泵排量反馈装置反馈的排量V

可以知道，压力闭环控制中的压力设定值P和系统实际流量Q两者的乘积即为系统所需的实际功率N1，N1可以但不限于由设备工艺需求决定，为一个定值。从功率传递来看，N1＝N*η

同时，根据上述关系式可以确定：

η

η

在上位机获得系统所需要的实时流量Q后，根据已录入的电机效率与转速关系N1(n)和液压泵效率与转速、排量关系N2(n,V

综上所述，在变速电机和变排量泵的双变量组合配置条件下，本申请实施例提出了一种新的综合考虑电机在不同转速下的效率和液压泵在不同转速、不同排量下的效率进而计算出液压动力单元的最优效率转速点，并自动将转速和排量调整至系统的最优效率转速点的控制方法，能够计算实时所需流量和最优效率转速点，并重新配置转速和排量，有利于实现系统的进一步节能。

另外，如图7所示，本申请的一个实施例还公开了一种应用于液压动力单元的控制装置100，液压动力单元包括变速电机和变量液压泵，装置包括：

接收模块110，用于接收液压动力单元所需的实时流量；

第一计算模块120，用于根据实时流量确定液压动力单元的多个不同组合的工作参数；

其中，每个工作参数包括其中一种组合下的变速电机的转速和变量液压泵的排量；

第二计算模块130，用于对于每个工作参数，根据工作参数、预确定的第一特性和第二特性，计算工作参数对应的实时电机效率和实时液压泵效率；

其中，第一特性为变速电机的电机效率与变速电机的转速的关联关系，第二特性为变量液压泵的液压泵效率与变速电机的转速、变量液压泵的排量的关联关系；

调节模块140，用于根据预设节能策略、多个不同组合的工作参数对应的实时电机效率和实时液压泵效率，调节变速电机的实时转速和变量液压泵的实时排量。

另外，本申请的一个实施例还公开了一种液压动力单元，包括如前面任意实施例中的应用于液压动力单元的控制装置。

另外，本申请的一个实施例还公开了一种液压动力单元，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，当计算机程序被处理器读取并运行时，实现如前面任意实施例中的应用于液压动力单元的控制方法。

虽然本发明披露如上，但本发明的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。