大势所趋 | 电子化成就新型液压解决方案

一直以来，开式回路泵的控制器受到两个方向的影响：

• 标准挖掘机：高压元件具有复杂的流量和压力控制，功率越权。

• 拖拉机：中压元件具有可靠的负荷传感和压力控制功能。

为了实现功能的动态响应和稳定性，在液压控制器中使用不同的节流孔或者根据应用产生一个足够大的滞环，使其行为在考虑所有生产公差的情况下都是可以控制的。

这种设计方法增加了泵的硬件变化，而通过软件对泵特性的调整有限。由于在所有条件下的稳定性为重中之重，这些解决方案只获得了有限的动态特性。

目前用于工作液压系统的变量泵，根据应用和结构区分为多种控制类型。例如流量控制，压力控制和扭矩限制。这些控制方式一般都是液压实现的，部分电子越权。当它们同时工作时，各种控制方式之间存在复杂的和相互作用的流体力学。

行走机械从柴油发动机到液压泵和阀、再到安全功能的持续电子化为全新的方法—电子开式回路(即EOC)开启了机会的大门。当对开式回路泵进行电子化时，我们选择采用专门设计的、单轴、可进行电子控制的液压执行器的方法。压力传感器和摆角度传感器检测泵的状态，所有控制和调节任务全部由电子控制系统中的软件负责，通过软件参数可进行调节。

根据规格而定，现代排量泵的摆角切换时间少于50毫秒，因此可提供很强的动态特性。电子化的结果是产生两个信号转换。一方在传感器系统，另一方在执行器。在电子控制单元中的过程时间和调整后的循环周期在动态链中起可变死区时间作用。电子控制器理念通过对过程链中的每一个环节和软件优化反应时间，来达到最强的动态特性。因此，EOC方法遵循“尽可能简单的获得最强大的动态特性”的原则。

与此同时，在控制器上运行的软件将复杂性封装起来，与车辆控制系统通过标准的CAN总线接口进行通信。

EOC可以提供先前液压方式、部分电子越权实现的所有功能。无需进行大幅度调整，EOC就能在已使用电子越权的车辆应用中使用。泵的电子化不仅降低了控制器及其硬件的复杂性和种类，还带来了功能方面的益处以及在系统设计方面的自由度。

液压系统的可用功率取决于特定转速发动机可提供的功率，它会受到不同的操作条件、其它负载的功率要求以及某些时候来自混合动力源的额外功率的影响。EOC软件可以高度动态的方式调节最大功率限制，从而前瞻性地避免柴油发动机过载。

液压系统通过泵和负载之间的压差来工作，这样会产生功率损失。为了在供给不足的情况下维持或稳定功率或液压油流量，压差是必需的；但另一方面，这会产生功率损耗。而EOC可降低这些压差。随着控制器自身较小压损和液压控制器轴之间的连接消除而显著降低能耗，在功率运行过程中，整个功能效率提升了20%。

EOC的控制器动态特性实现了泵压力及其动态的限制。这使得在操作中，根据操作员指令或时间来进行与功能有关的压力调制成为可能。通过限制压力增加和由此产生的能量累积的速率，机器在相同性能的情况下，其行为的舒适性得以显著提升。

此前，针对不同机器类型，制造商需要多种不同的泵控制器硬件和设置。由于EOC的控制器特性靠软件产生，因此覆盖同等数量的批量生产机器，泵变型数量显著减少。从而精简了主机制造商库存和物流。

电线比法兰液压管路的安装要方便、快捷得多。因此，机器上的安装过程更简单而且成本也更低。

通过EOC控制器实现的电子化解决方案提供与液压解决方案一样高的动态特性，而灵活性却显著提升。通过使用参数，可根据单个的功能、作业任务或操作员的偏好对动态特性进行定制化。根据执行的功能或柴油发动机的转速，软件以可变方式控制泵的性能。

根据ISO 13849，使用先前的液压方式，作业功能可达到PLC安全性标准。更高的性能等级要求使用一个电子反馈作为测试通道。EOC已适用于更高的性能等级，而无需在技术上做进一步的变更。

EOC包含额外的影响参数，比如液压油温度，制造商们可根据这些参数调整系统的动态特性，从而避免系统振荡和拓宽设计限制。

可系泊的泵(在开式回路中具备比例流量逆转能力的泵)在移动领域并不常见。如采用液压方式实现这些功能，仅对大量的机器进行调整就需要付出很大的努力。采用电子解决方案，无需额外硬件，只需对软件进行扩展即可在两个象限内对泵进行控制。这意味着，混合动力系统在将来将成为即插即用式解决方案。

利用EOC，我们证实了如何积极利用液压特性以及电子元件和软件来支持掌控泵的动态特性。这一理念削减了传感器的数量并减少了液压泵的硬件变型。借助软件，即可实现现代鲁棒工作液压的功能和动态特性的要求。EOC降低了系统成本、减少了优化所需的时间。

该方法还为主机制造商提供了更为灵活的开发策略。他们可以轻松将牢靠的即插即用解决方案集成到机器中。液压控制功能被封装到软件中，可由车辆控制系统通过CAN总线驱动。制造商也可将这些功能集成到自身的电子控制系统中，从而自主调整机器性能。