具有与变速器取力装置联接的液压变换器的非公路用车用能量回收系统的制作方法

本申请在2015年6月10日作为PCT国际专利申请提交并且要求在2014年6月10日提交的美国专利申请系列号62/010,446的优先权，所述美国申请的全部内容通过引用结合在本文中。

背景技术：

已研发出混合式液压系统以改善非公路用机械(即，非公路用车)的燃料经济性并且减少排放。这种混合式液压系统通常包括能量存储装置，该能量存储装置可储存来自原动机的过剩能量和/或当执行机构(致动器)处于超越运转状态时储存来自该执行机构的能量。能量存储装置也可向执行机构供给能量并因此避免使用来自原动机的能量。执行机构可包括用于致动和/或驱动作业机具的液压缸和/或泵/马达。执行机构还可包括用于推进移动式作业机械的泵/马达。执行机构还可包括用于使移动式作业机械转向的一个或多个液压缸和/或泵/马达。能量存储装置可包括液压蓄能器。

技术实现要素：

本公开的一个方面涉及一种提供液压混合系统的用于移动式作业机械(例如非公路用车)的液压回路架构。该液压混合系统可改善移动式作业机械的燃料经济性、降低其排放和/或提高其生产率。该液压混合系统可比本领域中已知的相当的电混合系统便宜。液压混合系统可适合供轮式装载机和/或反铲装载机使用。

本公开的另一方面涉及将液压变换器、流量控制阀子系统和高压液压蓄能器组合。液压变换器使得能够在扩展的压力范围内供给和/或回收能量，并且液压蓄能器可既储存又释放能量。在某些实施例中，液压回路架构在重力辅助下在提升缸和/或倾斜缸向下移动时从提升缸和/或倾斜缸回收能量。在某些实施例中，可回收来自移动式作业机械的传动系的制动能量。该能量可储存在液压蓄能器中并且以后用于提高生产率、提高燃料经济性或两者的各种功能。当提高生产率时，储存的能量可用于增强原动机并因此用作辅助动力源以通过提高各种工作回路服务的速率来减少循环时间。储存的能量可用于提高移动式作业机械传动系的加速度。在液压回路架构提高燃料经济性的实施例中，可既储存又释放能量以拉平(level)发动机功率需求。通过拉平发动机功率需求，发动机就燃料效率而言可在最佳配置下(例如，以针对燃料效率优化的发动机转速和发动机转矩输出)运行。

液压变换器可实现直接的发动机拉平。在工作循环的具有低平均功率需求的部分期间，变换器的第一泵-马达可作为泵运转并因此加载蓄能器。液压回路包括蓄能器隔离阀并且还可包括蓄能器放泄阀，在蓄能器的加载期间，蓄能器隔离阀是打开的，而蓄能器放泄阀是关闭的。在工作循环的具有高平均功率的部分期间，储存在蓄能器中的能量可通过使用变换器的第一泵-马达作为马达而直接供给到取力轴(即，PTO轴)。通过接收并向PTO轴传送能量，原动机可在原动机的工作范围的最佳效率区域运转。直接的发动机拉平可允许缩小发动机尺寸，从而允许节约液压系统的至少一部分成本。发动机尺寸缩小还可允许原始设备制造商(即，OEM)遵从各种排放和/或效率标准(例如，四级标准)。

为了实现实用的运转特性，可能需要精确的流量共享。精确的流量共享可提供移动式作业机械的平稳运转和/或满足操作员对移动式作业机械的预期。操作员的预期可基于操作员操作常规移动式作业机械的经验。为了实现精确的流量共享，可从该液压回路架构的方向控制阀和/或模式阀实现位置反馈。位置反馈可由线性可变差动变压器(即，LVDT)提供。在某些实施例中，LVDT可结合在方向控制阀和/或模式阀中并与其一体化。在某些实施例中，可为常规方向控制阀增设LVDT。在某些实施例中，混合系统电子控制单元(即，ECU)通过调节供给到方向控制阀的控制先导压力来直接控制方向控制阀的位置。

该液压系统架构可包括在混合系统控制器计算出蓄能器内的储存能量可供给以满足液压系统架构的一部分或全部流量需求的情况下对一个主泵或多个主泵减行程的权限。这种连通的形式可取决于移动式作业机械的基础(基线，baseline)液压系统架构。某些常规移动式作业机械包括通向一个或多个主泵的先导压力。某些更新近的常规移动式作业机械可使用传递到电子控制的主泵的模拟或数字电信号。该信号可利用负荷感测压力测量值、过剩流量压力测量值和/或工作压力(例如，倾斜缸和/或提升缸的工作压力)来计算。各种压力测量值可经由控制器局域网总线(即，CAN总线)传送到混合系统ECU。

在某些实施例中，变换器、倾斜服务和提升服务之间的流量控制由阀子系统的电子控制单元控制。包括适当的位置反馈和流量控制能力的一个这样的阀系统是由俄亥俄州Cleveland的伊顿公司(Eaton Corporation)售卖的ZTS16子系统。该阀子系统可包括具有位置反馈和流量控制能力的一对先导操作的比例阀。该阀子系统允许同时向倾斜和提升两种服务供给流量，或允许同时从倾斜和提升两种服务回收流量，或允许向倾斜服务和提升服务中的仅一者供给流量或从其回收流量。该阀子系统可用作模式阀。该阀子系统可确定这些阀的位置。此外，确定倾斜服务和提升服务的方向控制阀的位置。因此可计算等价流量孔板面积并且流量可在不同路径之间被分割成共计与操作员的请求流量相等。

可通过操纵杆信号测量操作员的请求流量，所述操纵杆信号通过液压先导压力或电信号操作，这取决于移动式作业机械如何构成。基于操纵杆指令和系统压力两者由液压系统ECU计算流量请求。可使用操作脉谱图来解决来自操纵杆指令和系统压力的流量需求。操作脉谱图可以是存储在液压系统ECU存储器中的查询表。可通过利用基于流量跟踪、转矩跟踪和能量回收的目标函数来优化能量回收的控制算法来计算流量路线。

可使用离合器来将取力输出轴与原动机或连接到原动机的变速器分离。通过分离离合器，当能量回收系统未使用时可避免使用液压变换器的机械损失。该离合器可由液压系统电子控制单元指挥。液压系统ECU可根据移动式作业机械的构型来发送电子或液压信号。变速器可以是机械式自动变速器(AMT)。俄亥俄州Cleveland的伊顿公司售卖这种AMT。

AMT可实现传动系控制以便由液压系统吸取和回收功率。AMT可加入离合器。AMT可提供简化的变速器控制。AMT还可通过允许来自液压变换器的第二动力源有效地卸载原动机的功率需求来进一步提高移动式作业机械的燃料经济性。在常规轮式装载机中，常规变矩器不允许第二动力源有效地使原动机卸载。AMT允许原动机由液压变换器以简单和可控的方式卸载和加载。

可使用常开式两位两通阀来放泄蓄能器。放泄阀可由液压系统ECU控制。液压放泄阀可通过在移动式作业机械停机时和/或在出现某些紧急动力损失状况的情况下排泄蓄能器来提供安全服务。

可使用常闭式两位两通阀来隔离蓄能器。通过隔离蓄能器，当正在将能量储存在蓄能器内时可防止从蓄能器泄漏。蓄能器隔离阀可在需要流量进入或离开蓄能器的任何时间打开。当蓄能器隔离阀关闭时，安全阀可限制通过第一泵-马达的压力。

本公开的另一方面包括以驾驶控制模式配置液压系统架构。可增设驾驶控制模式阀，并且可使用该液压回路架构实现常规驾驶控制系统的功能。由于该液压回路架构已经包括压力相当高的蓄能器，所以不需要用于驾驶控制模式的单独的蓄能器。可增设驾驶控制模式，不会额外增加常规驾驶控制蓄能器的费用，而是共享液压系统的液压蓄能器。由于液压系统的液压蓄能器大于常见的驾驶控制蓄能器，所以与常规驾驶控制系统相比可改善驾驶控制系统的性能。此外，可使用第一泵-马达来调节蓄积的压力。通过调节蓄积的压力，可对驾驶控制实现主动减震。这种主动减震的驾驶控制可显著提高驾驶控制性能。

本公开的再另一方面涉及通过液压系统的模式阀来提供大部分进入和离开倾斜缸和/或提升缸的流量。具体地，该液压系统包括能量回收系统，该能量回收系统包括液压蓄能器和液压变换器。该方向控制阀可完全关闭并因此防止从提升缸和/或倾斜缸的杆侧到储罐的液压流动路径。混合系统的液压系统的模式阀可用于提供代替从方向控制阀通过的流动路径的流动路径。在一个实施例中，可使用常规两位两通阀。在另一实施例中，可使用三位三通阀。各阀可与倾斜缸和/或提升缸的杆侧连接。在某些实施例中，常规两位两通阀与提升缸的杆侧连接，而三位三通阀与倾斜缸的杆侧连接。在另一些实施例中，类似的两位两通阀和/或三位三通阀可采用其它组合与倾斜缸和/或提升缸一起使用。由于可使用两通阀和/或三通阀来将倾斜缸和/或提升缸的杆侧与储罐连接，因此由方向控制阀提供的相同杆-储罐功能也可由两通阀和/或三通阀提供。

利用该三位三通阀，可进行与倾斜和/或提升服务的压力供给源的连接。通过将杆侧与提升和/或倾斜供给源连接并且还将倾斜和/或提升供给源与液压缸的头侧连接，液压缸以与杆面积相等的有效活塞面积变换为快速作用的单向缸。此构型允许缸利用最低流量快速延伸。此构型还可允许在使液压缸延伸时花费更少能量并因此允许进一步的燃料经济性提高。

本公开的又一方面涉及通过监督控制算法来协调液压系统的混合系统功能。在某些实施例中，监督控制算法存储在液压系统ECU中。监督控制算法可由监督控制器执行并且使用预测性功率管理和最佳控制算法来使各种混合功能的时间安排适合移动式作业机械当前正在执行的特定工作循环。混合系统ECU包含工作循环识别算法以确定正在执行什么类别的工作。混合系统ECU因此根据工作循环的类别而从一组控制主题中选择。在某些实施例中，机械操作员可通过选择性能模式来影响工作循环的分类。具体地，“高功率”模式实现针对最大生产率调整的一组控制主题。“经济+”模式将在维持基础的“经济”模式的平均生产率的同时着重于燃料经济性的提高。通过实时适合工作循环，并且通过使机器操作员能够选择性能模式，混合系统可针对任何工作状态将其控制主题自动定制为最佳。

在某些实施例中，监督控制器可使用一组测量值来正确地表征混合系统的状态。可从机械通信总线(例如，机械CAN总线、CAN J1939总线等)直接读取包括发动机转速、加速器踏板状态、制动踏板状态和前进档-空档-倒档指示的变量。

将在下文的描述中阐述各种其它方面。这些方面会涉及单独的特征和特征的组合。应理解，前文的总体描述和下文的详细描述只是示例性和说明性的，且并非对文中公开的实施例所基于的宽泛概念加以限制。

附图说明

参考以下附图说明非限制性的和非穷尽的实施例，其中在全部各图中同样的附图标记指代同样的部件，除非另有说明。

图1是具有作为根据本公开的原理的示例的特征的液压系统的示意图；

图2是图1的示意图的放大部位；

图3是根据本公开的原理的可完全或部分地在其上使用图1的液压系统的轮式装载机的透视图；

图4是图3的轮式装载机的侧视图；以及

图5是根据本公开的原理的可完全或部分地在其上使用图1的液压系统的另一轮式装载机的透视图。

具体实施方式

下面将参考附图详细说明各种实施例，其中在全部若干视图中同样的附图标记表示同样的部件、同样的组件和/或同样的构件。对各种实施例的讨论不限制在此所附的权利要求的范围。另外，本说明书中阐述的任何示例并非旨在为限制性的，而仅仅阐述用于所附权利要求的许多可行的实施例中的一部分。

本公开总体上涉及在移动式作业机械中使用的液压回路架构。根据本公开的原理，液压回路架构可包括推进回路、转向回路和/或作业回路。在常见的现代移动式作业机械中，对某些关键的液压动力控制回路(例如，转向回路)赋予优先权。

根据本公开的原理，液压系统10可包括在移动式作业机械800、800'中。在图3和4所示的实施例中，示出了根据本公开的原理的第一轮式装载机800。在图5所示的实施例中，示出了根据本公开的原理的轮式装载机800'。尽管在图3-5中提供的示例涉及轮式装载机800、800'，但液压系统10可适合于根据本公开的原理的其它移动式作业机械。

如图1和2所示，液压系统10包括各种构件、子系统和控制单元。在某些实施例中，这些构件、控制单元和子系统可如图1和2所示一起使用。在另一些实施例中，仅某些构件、子系统和/或控制单元可用于提供根据本公开的原理的其它实施例。某些实施例可从图1和2所示的液压系统中移除一个或多个控制单元、构件和/或子系统。某些实施例可对图1和2所示的液压系统增加一个或多个附加的控制单元、构件和/或子系统。

根据本公开的原理，液压系统10为移动式作业机械800、800'提供液压混合系统。液压系统10包括带端口52的蓄能器50，其在加压的液压流体在压力下被压入端口52中时接收能量。蓄能器50也可从端口52释放液压流体并因此向液压系统10提供能量。移动式作业机械800、800'还包括原动机90。如图所示，原动机90可以是诸如柴油发动机、奥托循环发动机、燃气涡轮发动机等内燃发动机。如图所示，原动机90可供给基本上全部提供给移动式作业机械800、800'的能量。蓄能器50可从移动式作业机械800、800'的各种执行机构回收一些能量并且还可从移动式作业机械800、800'的减速回收能量。蓄能器50因此可将惯性能转化为储存在蓄能器50内的势能。液压系统10还可将从移动式作业机械800、800'得到的势能转化为储存在蓄能器50内的势能。移动式作业机械800、800'的这种势能可包括由重力作用的由移动式作业机械800、800'承载的负载。移动式作业机械800、800'自身可以处于升高的位置(例如，处于山顶)。通过允许重力作用在移动式作业机械800、800'的负载上或作用在移动式作业机械800、800'自身上，负载和/或移动式作业机械800、800'的势能可转化为蓄能器50内的势能。

液压系统10可释放储存在蓄能器50内的势能。通过释放储存在蓄能器50内的势能，液压系统10可驱动移动式作业机械800、800'的各种执行机构运动，可驱动移动式作业机械800、800'的传动系并因此使移动式作业机械800、800'运动，可起动原动机90(例如，为液压起动马达提供动力)，可使移动式作业机械800、800'升高至更高的高度，可使由移动式作业机械800、800'承载的负载升高至更高的高度，等等。

在某些实施例中，液压系统10可提供用于移动式作业机械800、800'的驾驶控制系统。具体地，承载有移动式作业机械800、800'的负载的各种执行机构可在移动式作业机械800、800'穿过不平整的地形和/或以其他方式经历动态负荷时被缓冲。混合系统和驾驶控制系统两者可使用同一蓄能器50来储存液压能量和将其释放到液压系统10中。

现在来看图3和4，详细示出了示例性移动式作业机械800。具体地，移动式作业机械800由原动机90提供动力。原动机90为液压系统10提供动力并因此推进移动式作业机械800的传动系890。如图1所示，原动机90与变速器100连接。在图示的实施例中，变速器100是机械式自动变速器(即，AMT)。在另一些实施例中，变速器100可以是多种常规变速器中的一种。这些常规变速器可包括静液压变速器、带变矩器的自动变速器或在原动机90与变速器的输入轴之间带离合器的常规换挡式变速器。

在图示的实施例中，变速器100包括通向后传动系892的第一输入/输出轴102和通向前传动系894的第二输入/输出轴104。在另一些实施例中，变速器100可经由单个输入/输出轴与移动式作业机械的传动系连接。

操作员可使用变速器选择装置106来控制移动式作业机械800的方向。具体地，可通过变速器选择装置106选择前进构型、后退构型、空档构型和/或驻车构型。在某些实施例中，变速器选择装置106还可用于选择变速器100的各种传动比。在某些实施例中，变速器选择装置106可用于取消选择输入/输出轴102、104中的一个或多个并因此取消选择传动系892、894中的一者。

如图1所示，原动机90还为基础液压系统270提供动力。如图所示，基础液压系统270可包括电子控制单元272(即，ECU)。基础液压系统270还可包括由电子控制单元272使用的存储器274。在某些实施例中，基础液压系统270中包括一个或多个优先控制液压回路(例如，转向回路)。

基础液压系统270可为移动式作业机械800、800'的第一液压执行机构830、830'和/或移动式作业机械800、800'的第二液压执行机构860、860'提供动力。在某些实施例中，第一执行机构830、830'和第二液压执行机构860、860'不包括在优先控制液压回路中，而是以作为基础液压系统270中的非优先回路被提供动力。在图示的实施例中，第一液压缸830、830'是提升缸，而第二液压缸860、860'是倾斜缸。在图示的实施例中，提升缸830、830'包括并列接合在一起的一对液压缸，倾斜缸860、860'是单个液压缸。在另一些实施例中，液压缸830、830'、860、860'可包括多个液压缸和/或单个液压缸。在图示的实施例中，提升缸830、830'用于经由动臂使铲斗826、826'在上侧位置与下侧位置之间移动并因此改变铲斗826、826'的高度。在图示的实施例中，倾斜缸860、860'用于使铲斗826、826'倾斜。当由操作员一起使用时，提升缸830、830'、倾斜缸860、860'和传动系890可用于将铲斗826、826'定位在各种挖掘、搬运和倾倒构型下。轮式装载机800、800'因此可用于移动物料和/或提供其它有用功能。

如图1所示，原动机90、基础液压系统270和/或变速器100可由混合系统电子控制单元250控制。具体地，液压系统电子控制单元250接收传感器输入252并且可提供执行机构输出262。如图所示，传感器输入252和执行机构输出262可与特定传感器和/或特定执行机构控制器直接连接。混合系统电子控制单元250还可经由信号线256从原动机接收输入和输出。同样，液压系统电子控制单元250可经由信号线254向变速器100发送输入信号和从变速器100接收输出信号。此外，液压系统电子控制单元250可经由信号线258向基础液压系统270发送输入信号和/或从基础液压系统270接收输出信号。混合系统电子控制单元250可将可执行程序、系统信息和/或各种系统状态信息储存在存储器260中。如图1所示，混合系统电子控制单元250可经由移动式作业机械800、800'的控制器局域网总线264(即，CAN总线)通信。在某些实施例中，混合系统电子控制单元250也可经由单独的控制器局域网总线266通信。在该示例性实施例中，控制器局域网总线266向和/或从流量控制阀子系统150传递信息。混合系统电子控制单元250还可从和/或向加速器控制接口296和/或制动器控制接口298接收信号和/或发送信号。基础液压系统电子控制单元272和混合系统电子控制单元250可一起工作以接收各种信号，包括来自加速器296和制动器298的信号。各种其它信号可包括负载感测压力信号280、非优先回路P_EF压力信号282、储罐压力信号284、操纵杆提升信号276(即，提升信号)、操纵杆倾斜信号278(即，倾斜信号)和/或其它信号。如图1所示，混合系统电子控制单元250具有对原动机90、基础液压系统270和/或变速器100的监督控制。在另一些实施例中，可使用其它架构。

如图1所示，液压系统10包括液压变换器20。液压变换器20包括第一旋转组22和第二旋转组32。在图示的实施例中，第一旋转组22是第一泵-马达，第二旋转组32是第二泵-马达。第一旋转组22和第二旋转组32通过轴30旋转连接在一起。第一旋转组22包括第一端口24、第二端口26和可变旋转斜盘28。同样，第二旋转组32包括第一端口34、第二端口36和可变旋转斜盘38。在某些实施例中，可变旋转斜盘28、38可偏心运行。在某些实施例中，可变旋转斜盘28和38中的一个或两个分别配备有排量传感器29和39(例如，LVDT)。

第一旋转组22和第二旋转组32还与轴40旋转连接。轴40图示为输入/输出轴并与取力装置(即，PTO)80连接。取力装置80包括与离合器84连接的轴82。当离合器84接合时，取力装置80和因此轴40与变速器100旋转连接。当离合器84分离时，取力装置80和因此变速器100彼此旋转地分离。液压变换器20因此与变速器100并且还与原动机90旋转连接。

取力装置80因此选择性地将液压变换器20与变速器100连接。能量因此可向/从液压变换器20和变速器100传送。能量因此可从液压蓄能器50和传动系890转移。蓄能器50因此可从移动式作业机械800、800'收集惯性能和势能并且将该能量作为势能储存在蓄能器50内。液压系统10还可将势能从蓄能器50传送到传动系890并因此推进移动式作业机械800、800'。

原动机90可经由液压变换器20向蓄能器50供给能量。具体地，原动机90可经由变速器100和取力装置80与变换器20连接。第一旋转组22因此可将液压流体从液压储罐500转移到液压蓄能器50并且将蓄能器50内的液压流体加压。

能量还可在变速器100与提升缸830、830'和/或倾斜缸860、860'之间转移。具体地，第二旋转组32可经由流量控制阀子系统150与提升缸830、830'和/或倾斜缸860、860'液压地连接。液压变换器20因此可向/从移动式作业机械800、800'以及移动式作业机械800、800'的铲斗826、826'和动臂824、824'转移惯性能和/或势能。

液压系统10还可在蓄能器50与提升缸830、830'和/或倾斜缸860、860'之间转移能量。具体地，来自蓄能器50的能量可用于提升动臂824、824'和铲斗826、826'，并且动臂824、824'和铲斗826、826'的势能可转移到液压蓄能器50(例如，当重力作用在动臂824、824'和铲斗826、826'上并且提升缸830、830'沿超越(overrunning)方向847移动时，如图5所示)。

如图1所示，液压系统10包括第一方向控制阀(即，DCV)110和第二方向控制阀130。如图所示，方向控制阀110可用于致动提升缸830、830'，方向控制阀130可用于致动倾斜缸860、860'。基础液压系统270可经由非优先回路P_EF的高压侧将加压的液压流体供给到方向控制阀110、130，并且方向控制阀110、130可相应地将加压的液压流体转移到液压缸830、830'、860、860'。根据本公开的原理，方向控制阀110、130可在液压变换器20接合的(例如，PTO离合器84接合)的状态下致动执行机构830、830'、860、860'并且还可在液压变换器20分离的状态下(例如，在PTO离合器84分离的状态下)致动执行机构830、830'、860、860'。液压缸830、830'、860、860'可同时由基础液压系统270的非优先回路P_EF和液压变换器20两者(例如，当PTO离合器84接合时)提供动力。非优先回路P_EF和液压变换器20可共同为执行机构830、830'、860、860'供给加压的液压流体。混合系统电子控制单元250可协调该供给共享活动(例如，匹配液压压力、分配流量等)。

第一方向控制阀110包括第一端口112、第二端口114、第三端口116和第四端口118。方向控制阀110内的阀芯根据该阀芯的位置而配置端口112、114、116、118之间的连接和/或断开。具体地，第一构型122阻塞各端口112、114、116、118。第二构型124将第一端口112与第三端口116连接并且还将第二端口114与第四端口118连接。第三构型126将第一端口112与第四端口118连接并且还将第二端口114与第三端口116连接。在某些实施例中，阀芯可改变位置并且因此根据阀芯的位置而以另外的液压阻力将各种端口连接在一起。第一方向控制阀110包括与阀芯连接的位置传感器120。在图示的实施例中，位置传感器120是线性可变差动变压器(即，LVDT)。位置传感器120的输出传输到混合系统电子控制单元250和/或基础液压系统270。

第二方向控制阀130包括第一端口132、第二端口134、第三端口136和第四端口138。方向控制阀130内的阀芯根据该阀芯的位置而配置端口132、134、136、138之间的连接和/或断开。具体地，第一构型142阻塞各端口132、134、136、138。第二构型144将第一端口132与第三端口136连接并且还将第二端口134与第四端口138连接。第三构型146将第一端口132与第四端口138连接并且还将第二端口134与第三端口136连接。在某些实施例中，阀芯可改变位置并且因此根据阀芯的位置而以另外的液压阻力将各种端口连接在一起。第二方向控制阀130包括与阀芯连接的位置传感器140。在图示的实施例中，位置传感器140是线性可变差动变压器(即，LVDT)。位置传感器140的输出传输到混合系统电子控制单元250和/或基础液压系统270。

如图1所示，蓄能器放泄阀64与蓄能器50的端口52连接。蓄能器放泄阀64包括第一端口66和第二端口68。蓄能器放泄阀64包括第一构型70和第二构型72。在第一构型70中，蓄能器放泄阀64的阀芯将第一端口66与第二端口68连接。在第二构型72中，第一端口66和第二端口68被阻塞。当液压系统10被配置为混合式液压系统时，蓄能器放泄阀64通常定位在第二构型72。此外，蓄能器放泄阀64由于各种原因可用于排泄蓄能器50。例如，当维修液压系统10时，可能希望释放液压蓄能器50的压力。当移动式作业机械800、800'停机时，可能希望释放液压蓄能器50的压力。还可能存在希望释放液压蓄能器50的内部压力的其它正常和不正常的状况，并且蓄能器放泄阀64可配置在第一构型70，因此将液压蓄能器50向储罐500排泄。

液压系统10可包括蓄能器隔离阀54。如图所示，蓄能器隔离阀54包括第一端口56和第二端口58。蓄能器隔离阀54包括第一构型60和第二构型62。在第一构型60中，第一端口56和第二端口58被阻塞。在第二构型62中，第一端口56与第二端口58连接。通过将蓄能器隔离阀54定位在第一构型60，蓄能器50有效地与液压系统10的其它构件隔离。当液压系统10以混合模式工作时，蓄能器隔离阀54通常以第二构型62工作。当液压系统10作为被动驾驶控制系统工作时，蓄能器隔离阀54可配置在第一构型60，因此将蓄能器50与液压变换器20隔离。然而，驾驶控制阀330可将液压蓄能器50与提升缸830、830'连接。当液压系统10作为主动驾驶控制系统工作时，蓄能器隔离阀54可配置在第二构型62，因此将蓄能器50与液压变换器20流体连接。驾驶控制阀330还可将液压蓄能器50与提升缸830、830'连接。

驾驶控制阀330可包括第一端口332和第二端口334。驾驶控制阀330可包括第一构型336和第二构型338。当驾驶控制阀330处于第一构型336时，第一端口332和第二端口334连接。当驾驶控制阀330处于第二构型338时，第一端口332和第二端口334被阻塞。当驾驶控制阀330处于第一构型336时，液压系统10可向作业机械800、800'提供驾驶控制。具体地，蓄能器50可与提升缸830、830'动态地交换液压流体。当移动式作业机械800、800'经历动态状况时，液压蓄能器50可吸收能量并将其释放到提升缸830、830'。提升缸830、830'因此可用作吸收能量的弹簧-质量块-减震器系统。在某些实施例中，蓄能器隔离阀54可设定为第二构型62并且因此将液压变换器20的第一旋转组22与蓄能器50连接。混合系统电子控制单元250和/或基础液压系统电子控制单元272可监视移动式作业机械800、800'的各种动态状况。混合系统电子控制单元250和/或基础液压系统ECU 272可动态地调节第一旋转组22的可变旋转斜盘28并因此发送响应信号以使用第一旋转组22、蓄能器50和提升缸830、830'主动动态地提供驾驶控制。

如图1和2所示，液压系统10包括流量控制阀子系统150。在某些实施例中和某些模式中，流量控制阀子系统150可独立于方向控制阀110和/或130操作提升缸830、830'和/或倾斜缸860、860'。在另一些实施例中和/或另一些模式中，流量控制阀子系统150可与第一方向控制阀110和/或第二方向控制阀130配合地操作提升缸830、830'和/或倾斜缸860、860'。

现在来看图2，将详细描述流量控制阀子系统150。如图所示，流量控制阀子系统150包括与可用于使液压流体返回储罐500的返回管路502的连接。如图所示，流量控制阀子系统150可包括与管路526的连接，管路526与先导液压流体压力源540连接。如图所示，流量控制阀子系统150还可包括与管路530的连接，管路530与倾斜缸860、860'连接。如图所示，流量控制阀子系统150还可包括与管路532的连接，管路532与提升缸830、830'连接。流量控制阀系统150包括从液压系统电子控制单元250接收信号的第一模式先导阀180。流量控制阀子系统150还包括从混合系统电子控制单元250接收信号的第二模式先导阀220。第一模式先导阀180所接收的信号引起第一模式先导阀180将该液压信号传递到第一模式阀160。第一模式阀160因此向提升缸830、830'转移液压流体和从提升缸830、830'转移液压流体。同样，第二模式先导阀220所接收的信号引起第二模式先导阀220将液压信号传递到第二模式阀200。第二模式阀200因此向倾斜缸860、860'转移液压流体和从倾斜缸860、860'转移液压流体。

现在将详细描述与第一模式阀160和第一模式先导阀180的连接以及它们之间的连接。具体地，第一模式阀160包括第一端口162、第二端口164和第三端口166。第一模式阀160包括第一构型172、第二构型174和第三构型176。位置传感器170与第一模式阀160的阀芯连接。当阀芯处于第一构型172时，第一端口162、第二端口164和第三端口166被阻塞。当第一模式阀160的阀芯处于第二构型174时，第一端口162与第三端口166连接，并且第二端口164被阻塞。当第一模式阀160的阀芯处于第三构型176时，第二端口164与第三端口166连接，并且第一端口162被阻塞。

第一模式先导阀180包括第一端口182、第二端口184、第三端口186和第四端口188。第一模式先导阀180包括第一构型192、第二构型194和第三构型196。第一模式先导阀180包括执行机构190。该执行机构从混合系统电子控制单元250接收电信号并且相应地致动第一模式先导阀180的阀芯。具体地，执行机构190可将阀芯定位在第一构型192并因此将第二端口184与第三端口186和第四端口188连接。第一端口182在第一模式先导阀180处于第一构型192时被阻塞。当第一模式先导阀180处于第二构型194时，第一端口182与第三端口186连接，并且第二端口184与第四端口188连接。当第一模式先导阀180处于第三构型196时，第一端口182与第四端口188连接，并且第二端口184与第三端口186连接。第一端口182与液压管路526连接并且因此与先导压力源540连接。第二端口184与管路502并因此与储罐500连接。第三端口186与先导管路152连接，先导管路152与第一模式阀160的阀芯的执行机构连接。具体地，当先导管路152被加压时，第一模式阀160被朝向第二构型174驱使。第四端口188与先导管路154连接，先导管路154又与第一模式阀160的执行机构连接。具体地，如果先导管路154被加压，则第一模式阀160的阀芯被朝向第三构型176驱使。第一模式阀160的第一端口162与管路520连接。管路520还与液压变换器20的第二旋转组32连接。第一模式阀160的第二端口164与液压管路502连接并因此与储罐500连接。第三端口166与管路532连接。管路532还与提升缸830、830'连接。可通过使用压力传感器监测液压管路532中的压力来监测提升缸工作压力286。

现在将详细描述与第二模式阀200和第二模式先导阀220的连接以及它们之间的连接。具体地，第二模式阀200包括第一端口202、第二端204和第三端口206。第一模式阀200包括第一构型212、第二构型214和第三构型216。位置传感器210与第二模式阀200的阀芯连接。当阀芯处于第一构型212时，第一端口202、第二端口204和第三端口206被阻塞。当第二模式阀200的阀芯处于第二构型214时，第一端口202与第三端口206连接，并且第二端口204被阻塞。当第二模式阀200的阀芯处于第三构型216时，第二端口204与第三端口206连接，并且第一端口202被阻塞。

第二模式先导阀220包括第一端口222、第二端口224、第三端口226和第四端口228。第二模式先导阀220包括第一构型232、第二构型234和第三构型236。第二模式先导阀220包括执行机构230。执行机构230从混合系统电子控制单元250接收电信号并且相应地致动第二模式先导阀220的阀芯。具体地，执行机构230可将阀芯定位在第一构型232并因此将第二端口224与第三端口226和第四端口228连接。第一端口222在第二模式先导阀220被设定为第一构型232时被阻塞。当第二模式先导阀220被设定为第二构型234时，第一端口222与第三端口226连接，并且第二端口224与第四端口228连接。当第一模式先导阀220处于第三构型236时，第一端口222与第四端口228连接，并且第二端口224与第三端口226连接。第一端口222与液压管路526连接并且因此与先导压力源540连接。第二端口224与管路502并因此与储罐500连接。第三端口226与先导管路156连接，先导管路156与第二模式阀200的阀芯的执行机构连接。具体地，当先导管路156被加压时，第二模式阀200被朝向第二构型214驱使。第四端口228与先导管路158连接，先导管路158又与第二模式阀200的执行机构连接。具体地，如果先导管路158被加压，则第二模式阀200被朝向第三构型216驱使。第二模式阀200的第一端口202与管路520连接。管路520还与液压变换器20的第二旋转组32连接。第二模式阀200的第二端口204与液压管路502连接并因此与储罐500连接。第三端口206与管路530连接。管路530还与倾斜缸860、860'连接。可通过使用压力传感器监测液压管路530中的压力来监测倾斜缸工作压力288。

如图1所示，提升缸830、830'包括与第一腔室842(例如，头部腔室)连接的第一端口832(例如，头侧端口)和与第二腔室844(例如，杆侧腔室)连接的第二端口834(例如，杆侧端口)。提升缸830、830'包括将第一腔室842与第二腔室844分离的活塞846。杆840、840'与活塞846连接并且延伸穿过第二腔室844。同样，倾斜缸860、860'包括与第一腔室872(例如，头部腔室)连接的第一端口862(例如，头侧端口)和与第二腔室874(例如，杆侧腔室)连接的第二端口864(例如，杆侧端口)。倾斜缸860、860'包括将第一腔室872与第二腔室874分离的活塞876。杆870、870'与活塞876连接并且延伸穿过第二腔室874。

如图1所示，流量控制阀子系统150可由信号线266控制并因此经由专用控制器局域网控制。在图示的实施例中，流量控制阀子系统150是模型号为ZTS16并由俄亥俄州Cleveland的伊顿公司售卖的阀。在另一些实施例中，可使用另一些阀。

如图1所示，两位两通阀300连接在提升缸830、830'与储罐500之间。具体地，阀300包括第一端口302和第二端口304。阀300包括第一构型306和第二构型308。当处于第一构型306时，两通阀300阻塞第一端口302和第二端口304。当处于第二构型308时，两通阀300将第一端口302与第二端口304连接。

如图1所示，三位三通阀310连接在倾斜缸860、860'与储罐500或非优先回路P_EF的高压侧之间。具体地，三位三通阀310包括第一端口312、第二端口314和第三端口316。阀310包括第一构型318、第二构型320和第三构型322。如图所示，当阀310处于第一构型318时，第一端口312、第二端口314和第三端口316被阻塞。在第二构型320中，第一端口312与第二端口314连接，而第三端口316被阻塞。当阀310处于第三构型322时，第一端口312与第三端口316连接，而第二端口314被阻塞。第三端口316与管路508连接并因此与储罐500连接。端口314与管路528、528B连接并因此与非优先回路P_EF的高压侧连接。

现在将联系对其进行连接的各种流体管路详细描述图1所示的各种连接。流体管路可均被视为液压系统10的节点。液压流体管路502与储罐500、第一旋转组22的第二端口26、第二旋转组32的第二端口36、放泄阀74的第二端口78、蓄能器放泄阀64的第二端口68和如上所述的流量控制阀子系统150内的各种端口连接。液压管路504还与储罐500连接。液压管路504还与方向控制阀130的第二端口134和方向控制阀110的第二端口114连接。液压管路506与储罐500连接并且还与阀300的第二端口304连接。液压管路508与储罐500和阀310的第三端口316连接。

液压管路520与第二旋转组32的端口34连接并且还与如上所述的流量控制阀子系统150内的各种端口连接。在液压管路520处测量压力292。液压管路522与第一旋转组22的第一端口24和放泄阀74的第一端口76连接并且还与蓄能器隔离阀54的第二端口58连接。液压管路524可与蓄能器隔离阀54的第一端口56、蓄能器50的端口52、蓄能器放泄阀64的第一端口66和阀330的第二端口334连接。可在液压管路524处取得压力290。液压管路526可与先导压力源540连接并与如上所述的流量控制阀子系统150内的各种连接部连接。

液压管路528、528A可与非优先回路P_EF的高压侧以及止回阀128连接并且还与止回阀148连接。止回阀128定位在方向控制阀110的第一端口112处。同样，止回阀148定位在方向控制阀130的第一端口132处。止回阀128允许来自液压管路528、528A的流量流入第一端口112中，但阻止流量从第一端口112流出到液压管路528、528A中。止回阀148允许来自液压管路528、528A的流量流入第一端口132中，但阻止流量从第一端口132流出到液压管路528、528A中。液压管路528、528B将阀310的第二端口314与非优先回路P_EF的高压侧连接。

液压管路530与方向控制阀130的第四端口138、倾斜缸860、860'的第一端口862和第二模式阀200的第三端口206连接。液压管路532与方向控制阀110的第四端口118、两通阀330的第一端口332、提升缸830、830'的端口832和第一模式阀160的第三端口166连接。液压管路534与方向控制阀130的第三端口136、倾斜缸860、860'的第二端口864和阀310的第一端口312连接。液压管路536与方向控制阀110的第三端口116、提升缸830、830'的第二端口834和阀300的第一端口302连接。

现在来看图3和4，将详细描述示例性轮式装载机800的各种特征。轮式装载机800包括操作站818。提升缸830(例如，一对液压缸)在第一端附装在轮式装载机800的底盘816上。如图所示，第一端对应于液压缸的头端。一对第一附接件856因此形成在液压缸的圆柱形壳体与底盘816之间。一对第二附接件858形成在提升缸830的杆840与轮式装载机800的动臂824之间。动臂824因此可由提升缸830致动。

如图5所示，提升缸830'(例如，一对液压缸)在第一端附装在轮式装载机800'的底盘816'上。如图所示，第一端对应于液压缸的头端。一对第一附接件856'因此形成在液压缸的圆柱形壳体与底盘816'之间。一对第二附接件858'形成在提升缸830'的杆840'与轮式装载机800'的动臂824'之间。动臂824'因此可由提升缸830'致动。轮式装载机800'包括操作员室818'。

如图3和4所示，倾斜缸860在第一端附装在轮式装载机800的底盘816上。如图所示，第一端对应于液压缸860的头端。第一附接件886因此形成在液压缸860的圆柱形壳体与底盘816之间。第二附接件888形成在倾斜缸860的杆870与轮式装载机800的铲斗联动装置828之间。铲斗826可由铲斗联动装置828与倾斜缸860相结合地致动。

如图5所示，倾斜缸860'在第一端附装在轮式装载机800'的底盘816'上。如图所示，第一端对应于液压缸860'的头端。与第一附接件886相似，第一附接件886'因此形成在液压缸860'的圆柱形壳体与底盘816'之间。第二附接件888'形成在倾斜缸860'的杆870'与轮式装载机800'的铲斗联动装置828'之间。铲斗826'可由铲斗联动装置828'与倾斜缸860'相结合地致动。使液压缸860'延伸(例如，通过使杆870'沿方向821运动)使铲斗826'在向上方向825上倾斜。铲斗联动装置828'可以是如图5所示的“Z形杆”铲斗联动装置，其将液压缸860'的延伸转换为铲斗826'在向上方向825上的倾斜。“Z形杆”铲斗联动装置包括在第一端827a与第二端827b之间可旋转地安装在动臂824'上的摆动部件827。第一端827a包括第二附接件888'。第二端827b在铲斗连杆829的第二端829b与铲斗连杆829可旋转地连接。铲斗连杆829的第一端829a与铲斗826'可旋转地连接。使液压缸860'延伸使得摆动部件827沿方向823摆动。

示例性轮式装载机800的倾斜缸860和铲斗826之间的相对移动与示例性轮式装载机800'的倾斜缸860'和铲斗826'之间的相对移动相反。具体地，倾斜缸860的延伸使得铲斗826向下倾斜(参见图4)。

现在将根据本公开的原理描述液压系统10的各种区别特征。

蓄能器50与液压变换器20的泵-马达22连接。向执行机构830、830'、860、860'供给或从执行机构830、830'、860、860'回收的流量可处于任意压力下。储存在蓄能器50中的液压流体通常处于非常高的压力下。液压变换器20提供执行机构830、830'、860、860'与蓄能器50之间的隔离，实现驾驶控制时除外。当通过将阀330打开至位置336来实现驾驶控制时，方向控制阀110关闭(即，处于构型122)，并且蓄能器50与提升缸830、830'的头部腔室842直接连接。

蓄能器50可被双向地隔离(例如，当蓄能器隔离阀54、蓄能器放泄阀64和驾驶控制阀330关闭时)。

液压系统10利用驱动轴转速测量值和旋转斜盘排量测量值(例如，经由排量传感器29和39)来估计来自能量回收系统变换器20的流量。与模式和方向控制阀110、130、160、200上的位置反馈相结合，这允许精确匹配来自操作员的流量请求。液压系统10因此可维持与常规机器相似的机器感觉。通过加入流量估计，模式和方向控制阀110、130、160、200的精确开度是可能的并且可牢靠地控制系统动态，从而允许在回收能量并利用回收的能量的同时由执行机构830、830'、860、860'完成生产性作业。

可使用变换器20代替比例计量以实现流量控制。在许多情况下，可通过使用泵-马达32的旋转斜盘控制38在不节流的情况下控制执行机构830、830'、860、860'的动作。节流可在同时向提升和倾斜执行机构830、830'、860、860'供给或从提升和倾斜执行机构830、830'、860、860'回收能量时和/或在回收的流量超过变换器泵-马达32的吸热容量时——这种情况下可利用方向控制阀110、130和典型的出口节流控制将过剩流量节流到储罐500——进行。

混合系统电子控制单元250与基础电子控制单元272接口。这提供了对基础液压系统270的主泵减少行程的手段，因为在移动式作业机械800、800'的总体功率管理中可考虑混合系统的另外的能量源。否则，在某些时段，混合系统可能抵抗基础泵控制，而在其它时段可能附加两个能量源。根据本公开的原理，最好是控制基础液压系统270的主泵以考虑附加能量源，使得移动式作业机械800、800'的总功率轨迹可被拉平并且不夸大。这进一步允许高效的发动机运转。

具有所谓的“泥浆箱(slush-box)”式变矩器的常规轮式装载机可保持发动机在全部输出下饱和，而不管混合系统可潜在地提供的任何能量节约。根据本公开的原理，变速器100与混合系统电子控制单元250之间的直接接口以及优选地以机械式自动变速器代替变矩器将避免不必要的发动机饱和。

根据本公开的原理，使用杆-储罐阀300和310，以既避免独立计量的必要性又进一步减少节流损失(例如，二元阀中的损失可能比尺寸相似的比例阀中的小)。此外，通过实现倾斜执行机构830、830'的两个端口862和864的加压提供了低功率快速延伸特征。

根据本公开的原理，变换器20可被设定为连续旋转，并因此具有完全的流量控制权限。这实现了发动机负荷拉平和使用某些其它混合系统的间歇地旋转的变换器无法实现的其它功能。

根据本公开的原理，多个执行机构(例如，多个线性执行机构)可被混合，从而共享共用的变换器20。

根据本公开的原理，提供了模式阀和方向控制阀110、130、160、200两者上的明确位置反馈。与知道变换器泵-马达22、32的转速和旋转斜盘排量相结合，这导致精确的流量控制和维持与常规移动式作业机械相同的机器感觉和动态的能力。

根据本公开的原理，液压系统10可加入负荷感测主泵控制架构。可设置混合系统ECU250的输入/输出以提供全部负荷感测架构所需的接口。

根据本公开的原理，变换器20的尺寸可确定为小于移动式作业机械800、800'的总流量容量，因为流量的一部分可能绕开变换器20。具体地，如果在流从执行机构830、830'、860、860'返回时达到变换器20的最大容量，则过剩流量可被传送通过方向控制阀110、130、160、200。同样，如果在流供给到执行机构830、830'、860、860'时达到变换器20的最大容量，则所需的过剩流量可由基础液压系统270供给并被引导通过方向控制阀110、130。类似地，由于变换器20可与变速器100联接，所以如果在变换器20起作用以使移动式作业机械800、800'减速(例如，与流从执行机构830、830'、860、860'返回相结合)时达到变换器20的最大容量，则过剩流量可被传送通过方向控制阀110、130、160、200并且/或者PTO离合器84可分离。如果PTO离合器84分离，则常规制动器可使移动式作业机械800、800'完全减速。如果PTO离合器84接合，则常规制动器可使移动式作业机械800、800'完全或部分地减速。同样，如果在变换器20起作用以使移动式作业机械800、800'减速时达到变换器20的最大容量，则流量可由基础液压系统270供给并被传送通过方向控制阀110、130以至少部分地泄放变换器20。

通过促进变换器20的部分使用并因此促进蓄能器50的部分使用，液压系统10容许在维持移动式作业机械800、800'的控制特性(例如，操作感觉)的同时使用容量更小和/或更便宜的变换器20和/或蓄能器50。变换器20的部分使用仍可覆盖移动式作业机械800、800'的工作循环的大部分。换言之，可基于经济模型而不是移动式作业机械800、800'的峰值容量来确定变换器20和/或蓄能器50的尺寸。这在很少见到峰值容量状况的工作循环中尤其有益。

上述各种实施例仅通过说明的方式提供并且不应当被解释为限制在此所附的权利要求。本领域技术人员将容易地认识到各种修改和变更，这些修改和变更可不遵循文中示出和描述的示例性实施例和应用并且在不脱离本公开的真实精神和范围的情况下作出。