本發明涉及液壓控制領域，具體涉及一種應用于挖掘機的電靜液作動器系統及其控制方法。

背景技術：

1、電動靜液作動器(electro-hydrostatic?actuator，eha)是一種新型閉式液壓系統，它是一種將電機、泵、閥、液壓缸等分立元件高度集成的一體化液壓系統，具有體積小、集成度高、可靠性高、效率高、功重比大、易于安裝維護等優勢。

2、挖掘機現有的液壓系統為閥控開式液壓系統，因為具有節流損失，效率一般較低。

技術實現思路

1、針對現有技術的不足，本發明提出一種應用于挖掘機的電靜液作動器系統及其控制方法，以改善挖掘機的能效，從而實現挖掘機較好的動態性能與較高的能效之間的平衡。

2、本發明的目的通過如下的技術方案來實現：

3、一種應用于挖掘機的電靜液作動器系統，包括動臂電動靜液作動器系統、斗桿電動靜液作動器系統、鏟斗電動靜液作動器系統三套；所述應用于挖掘機的電靜液作動器系統具體包括：動臂液壓缸、斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸、第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥、第一液控單向閥、第二液控單向閥、第三液控單向閥、第四液控單向閥、第五液控單向閥、第六液控單向閥、第一溢流閥、第二溢流閥、第三溢流閥、第四溢流閥、第五溢流閥、第六溢流閥、第一蓄能器、第二蓄能器、第三蓄能器、第一高壓柱塞泵、第二高壓柱塞泵、第三高壓柱塞泵、第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機、第一伺服驅動器、第二伺服驅動器、第三伺服驅動器、逆變器和電池；

4、其中，所述動臂電動靜液作動器系統的所述第一伺服驅動器控制所述第一伺服電機運動，所述第一伺服電機控制所述第一高壓柱塞泵旋轉；所述第一高壓柱塞泵的兩端分別通過油路與所述動臂液壓缸的無桿腔和有桿腔連通，其中所述第一高壓柱塞泵與所述動臂液壓缸的無桿腔連通的油路上設置失電連通的所述第一電磁開關閥，所述第一高壓柱塞泵與所述動臂液壓缸的有桿腔連通的油路上設置失電連通的所述第二電磁開關閥；所述第一高壓柱塞泵的兩端還分別通過所述第一液控單向閥、第二液控單向閥、第一溢流閥、第二溢流閥與所述第一蓄能器連通，其中所述第一液控單向閥的進油口、第二液控單向閥的進油口、第一溢流閥的進油口、第二溢流閥的進油口均與所述第一蓄能器連接，所述第一液控單向閥的出油口、第一溢流閥的出油口均和所述動臂液壓缸的無桿腔油路連接，所述第二液控單向閥的出油口、第二溢流閥的出油口均和所述動臂液壓缸的有桿腔油路連接；

5、所述斗桿電動靜液作動器系統的第二伺服驅動器控制所述第二伺服電機運動，所述第二伺服電機控制所述第二高壓柱塞泵旋轉；所述第二高壓柱塞泵的兩端分別通過油路與所述斗桿液壓缸的無桿腔和有桿腔連通，其中所述第二高壓柱塞泵與所述斗桿液壓缸的無桿腔連通的油路上設置失電連通的所述第三電磁開關閥，所述第二高壓柱塞泵與斗桿液壓缸的有桿腔連通的油路上設置失電連通的所述第四電磁開關閥；所述第二高壓柱塞泵的兩端分別通過所述第三液控單向閥、第四液控單向閥、第三溢流閥、第四溢流閥與所述第二蓄能器連通；其中，所述第三液控單向閥的進油口、第四液控單向閥的進油口、第三溢流閥的進油口、第四溢流閥的進油口均與所述第二蓄能器連接，所述第三液控單向閥的出油口、第三溢流閥的出油口均和所述斗桿液壓缸的無桿腔油路連接，所述第四液控單向閥的出油口、第四溢流閥的出油口均和所述斗桿液壓缸的有桿腔油路連接；

6、所述鏟斗電動靜液作動器系統的所述第三伺服驅動器控制所述第三伺服電機運動，所述第三伺服電機控制所述第三高壓柱塞泵旋轉；所述第三高壓柱塞泵的兩端分別通過油路與所述鏟斗液壓缸的無桿腔和有桿腔連通，其中所述第三高壓柱塞泵與所述鏟斗液壓缸的無桿腔連通的油路上設置失電連通的所述第五電磁開關閥，所述第三高壓柱塞泵與所述鏟斗液壓缸的有桿腔連通的油路上設置失電連通的所述第六電磁開關閥；所述第三高壓柱塞泵的兩端分別通過所述第五液控單向閥、第六液控單向閥、第五溢流閥、第六溢流閥與所述第三蓄能器連通；所述第五液控單向閥的進油口、第六液控單向閥的進油口、第五溢流閥的進油口、第六溢流閥的進油口均與所述第三蓄能器連接，所述第五液控單向閥的出油口、第五溢流閥的出油口均和所述鏟斗液壓缸的無桿腔油路連接，所述第六液控單向閥的出油口、第六溢流閥的出油口均和所述鏟斗液壓缸的有桿腔油路連接；

7、所述動臂電動靜液作動器系統中的所述第一高壓柱塞泵連接所述動臂液壓缸的無桿腔的油路與斗桿電動靜液作動器系統中的所述第二高壓柱塞泵連接所述斗桿液壓缸的無桿腔的油路由得電連通的所述第七電磁開關閥連接；所述動臂電動靜液作動器系統中的所述第一高壓柱塞泵連接所述動臂液壓缸的有桿腔的油路與斗桿電動靜液作動器系統中的所述第二高壓柱塞泵連接所述斗桿液壓缸的有桿腔的油路由得電連通的所述第八電磁開關閥連接；所述斗桿電動靜液作動器系統中的所述第二高壓柱塞泵連接所述斗桿液壓缸的無桿腔的油路與所述鏟斗電動靜液作動器系統中的所述第三高壓柱塞泵連接所述鏟斗液壓缸的無桿腔的油路由得電連通的所述第九電磁開關閥連接；所述斗桿電動靜液作動器系統中的所述第二高壓柱塞泵連接所述斗桿液壓缸的有桿腔的油路與所述鏟斗電動靜液作動器系統中的所述第三高壓柱塞泵連接所述鏟斗液壓缸的有桿腔的油路由得電連通的所述第十電磁開關閥連接；所述動臂電動靜液作動器系統中的所述第一高壓柱塞泵連接所述動臂液壓缸的無桿腔的油路與所述鏟斗電動靜液作動器系統中的所述第三高壓柱塞泵連接所述鏟斗液壓缸的無桿腔的油路由得電連通的所述第十一電磁開關閥連接；所述動臂電動靜液作動器系統中的所述第一高壓柱塞泵連接所述動臂液壓缸的有桿腔的油路與所述鏟斗電動靜液作動器系統中的所述第三高壓柱塞泵連接所述鏟斗液壓缸的有桿腔的油路由得電連通的所述第十二電磁開關閥連接；

8、所述電池經過所述逆變器分別為所述第一伺服驅動器、第二伺服驅動器、第三伺服驅動器供電；在挖掘機動臂下降時，外部負載的重力勢能給挖掘機的動臂電動靜液作動器系統饋能，所述第一伺服電機此時變為發電機，將重力勢能轉化為電能儲存到所述電池中。

9、進一步地，對于所述動臂液壓缸的單獨動作的控制操作如下：

10、當所述動臂液壓缸全速伸出時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥失電，所述第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機順時針轉動；

11、當所述動臂液壓缸全速縮回時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥失電，所述第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機逆時針轉動；

12、對于所述斗桿液壓缸的單獨動作的控制操作如下：

13、當所述斗桿液壓缸全速伸出時，所述第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥失電，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機順時針轉動；

14、當所述斗桿液壓缸全速伸出時，所述第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥失電，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機逆時針轉動；

15、對于所述鏟斗液壓缸的單獨動作的控制操作如下：

16、當所述鏟斗液壓缸全速伸出時，所述第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥失電，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機順時針轉動；

17、當所述鏟斗液壓缸全速伸出時，所述第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥失電，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機逆時針轉動。

18、進一步地，對于所述動臂液壓缸、斗桿液壓缸的聯合動作控制操作如下：

19、當所述動臂液壓缸伸出、斗桿液壓缸伸出時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥失電，所述第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機順時針轉動；

20、當所述動臂液壓缸伸出、斗桿液壓缸縮回時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥失電，所述第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第三伺服電機順時針轉動，所述第二伺服電機逆時針轉動；

21、當所述動臂液壓缸縮回、斗桿液壓缸伸出時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥失電，所述第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第三伺服電機逆時針轉動，所述第二伺服電機順時針轉動。

22、當所述動臂液壓缸縮回、斗桿液壓缸縮回時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥失電，所述第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機逆時針轉動。

23、進一步地，對于動臂液壓缸、鏟斗液壓缸聯合動作控制操作如下：

24、當所述動臂液壓缸伸出、鏟斗液壓缸伸出時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥失電，所述第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機順時針轉動；

25、當所述動臂液壓缸伸出、鏟斗液壓缸縮回時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥失電，第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第二伺服電機順時針轉動，所述第三伺服電機逆時針轉動；

26、當所述動臂液壓缸縮回、鏟斗液壓缸伸出時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥失電，所述第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第二伺服電機逆時針轉動，所述第三伺服電機順時針轉動；

27、當所述動臂液壓缸縮回、鏟斗液壓缸縮回時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥失電，所述第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機逆時針轉動。

28、進一步地，對于所述斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸聯合動作控制操作如下：

29、當所述斗桿液壓缸伸出、鏟斗液壓缸伸出時，所述第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥失電，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機順時針轉動；

30、當所述斗桿液壓缸伸出、鏟斗液壓缸縮回時，所述第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥失電，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第二伺服電機順時針轉動，第三伺服電機逆時針轉動。

31、當所述斗桿液壓缸縮回、鏟斗液壓缸伸出時，所述第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥失電，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第二伺服電機逆時針轉動，第三伺服電機順時針轉動；

32、當所述斗桿液壓缸縮回、鏟斗液壓缸縮回時，所述第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥失電，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥得電，所述第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機逆時針轉動。

33、進一步地，對于所述動臂液壓缸、斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸的聯合動作控制操作如下：

34、當所述動臂液壓缸伸出、斗桿液壓缸伸出、鏟斗液壓缸伸出時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥失電，所述第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機順時針轉動；

35、當所述動臂液壓缸伸出、斗桿液壓缸伸出、鏟斗液壓缸縮回時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥失電，所述第一伺服電機、第二伺服電機順時針轉動，所述第三伺服電機逆時針轉動；

36、當所述動臂液壓缸伸出、斗桿液壓缸縮回、鏟斗液壓缸伸出時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥失電，所述第一伺服電機、第三伺服電機順時針轉動，第二伺服電機逆時針轉動；

37、當所述動臂液壓缸伸出、斗桿液壓缸縮回、鏟斗液壓缸縮回時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥失電，所述第一伺服電機順時針轉動，所述第二伺服電機、第三伺服電機逆時針轉動；

38、當所述動臂液壓缸縮回、斗桿液壓缸伸出、鏟斗液壓缸伸出時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥失電，所述第一伺服電機逆時針轉動，所述第二伺服電機、第三伺服電機順時針轉動；

39、當所述動臂液壓缸縮回、斗桿液壓缸伸出、鏟斗液壓缸縮回時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥失電，所述第一伺服電機、第三伺服電機逆時針轉動，所述第二伺服電機順時針轉動。

40、當所述動臂液壓缸縮回、斗桿液壓缸縮回、鏟斗液壓缸伸出時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥失電，所述第一伺服電機、第二伺服電機逆時針轉動，所述第三伺服電機順時針轉動；

41、當所述動臂液壓缸縮回、斗桿液壓缸縮回、鏟斗液壓缸縮回時，所述第一電磁開關閥、第二電磁開關閥、第三電磁開關閥、第四電磁開關閥、第五電磁開關閥、第六電磁開關閥、第七電磁開關閥、第八電磁開關閥、第九電磁開關閥、第十電磁開關閥、第十一電磁開關閥、第十二電磁開關閥失電，所述第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機逆時針轉動。

42、本發明的有益效果如下：

43、(1)本發明可以實現挖掘機執行機構動臂、斗桿、鏟斗的單獨動作與聯合動作。

44、(2)本發明可以較為精確地控制動臂、斗桿、鏟斗液壓缸位移，結構簡單，安裝體積小，方便靈活。

45、(3)本發明可以回收挖掘機動臂下放時的重力勢能，增加挖掘機整機的工作時間。

46、(4)本發明可以提高挖掘機的能效，較好地平衡挖掘機的能量分配和動態性能，能夠實現節能環保。