电动液压阀门的现场传感器校准的制作方法
【专利说明】电动液压阀门的现场传感器校准
[0001]相关申请
[0002]本申请于2013年12月13日提交作为PCT国际专利申请，并且要求2012年12月14日提交的序列号为61/737，612的美国专利申请和2012年12月26日提交的序列号为61/745,965的美国专利申请的优先权，这两个美国专利申请的公开内容在此全部引入作为参考。
【背景技术】
[0003]诸如叉车、轮式装载机、履带式装载机、挖掘机、挖沟机、推土机和伸缩臂叉车之类的工作机器众所周知。工作机器可以用于移动材料，例如货盘、污物和/或杂物。工作机器通常包括连接到工作机器的工作器械(例如，叉子)。附接到工作机器的工作器械通常由液压系统提供动力。液压系统可以包括液压泵，其由诸如柴油机之类的原动机提供动力。工作机器通常具备依赖于多个输入和输出的电子控制系统，例如压力传感器、位置传感器和阀门致动器。在此类电动液压系统中，对此类组件的更多依赖导致系统故障(包括传感器漂移)的发生率增加。这些系统依赖传感器的准确性以便实现准确的流量控制，并且当传感器不准确时，可以危及其它系统功能和控制性能。公知的是，通过将传感器从系统移除并且将它们连接到测试台来重新校准，但这通常不可行，并且在需要时或者在活跃工作机器内的联机环境中不可用。需要改进传感器重新校准方法。
【发明内容】
[0004]公开一种用于重新配置液压系统中的压力传感器的联机方法。在一个实施例中，所述液压系统与工作机器关联。所述液压系统可以包括电动液压系统，其具有控制系统、系统泵、系统压力传感器、负载敏感压力传感器、具有与第一致动器的头端或第一端流体连通的第一压力传感器的第一阀门、具有与所述第一致动器的杆端或第二端流体连通的第二压力传感器的第二阀门、具有与第二致动器的头端或第一端流体连通的第三压力传感器的第三阀门，以及具有与所述第二致动器的杆端或第二端流体连通的第四压力传感器的第四阀门。所述第一和第二致动器的实例是线性致动器和液压发动机。在一个步骤中，检测传感器漂移状况、重新校准请求和未隔离的故障状况之一。在另一个步骤中，检验所述压力传感器或所述负载敏感压力传感器作为可信主基准传感器。另一个步骤包括测量和记录所述系统压力传感器处的第一压力读数，以及与第一泵压设定点处的所述第一、第二、第三和第四压力传感器关联的第一电压读数。另一个步骤包括测量和记录所述系统压力传感器处的第二压力读数，以及与第二泵压设定点处的所述第一、第二、第三和第四压力传感器关联的第二电压读数。在一个步骤中，基于所记录的第一和第二压力读数以及所记录的第一和第二电压读数的比较，计算所述第一、第二、第三和第四压力传感器中的每一个的新增益和偏移。
[0005]检验所述压力传感器或所述负载敏感压力传感器能够被信任作为主基准传感器的步骤可以包括将所述泵设置为预定压力，然后命令向所述系统泵打开所述第一和第三阀门，并且记录在所述系统、第一和第三压力传感器处感测的压力。在所述第一和第三阀门闭合之后，另一个步骤可以是命令向所述系统泵打开所述第二和第四阀门，并且记录在所述系统、第二和第四压力传感器处感测的压力。另一个步骤包括根据存储在所述控制系统中的预定义状况数据，分析所记录的压力。
【附图说明】
[0006]参考以下附图描述非限制性和非穷举的实施例，这些附图不一定按比例绘制，其中在不同附图中相似的参考标号指相似的部件，除非另外指定。这些附图是:
[0007]图1是具有作为根据本公开原理的各方面的实例的特性的控制架构的示意图；
[0008]图2是可以针对其使用图1的控制架构的工作机器的透视图；
[0009]图3是可以与图2的工作机器关联的液压系统和电子控制系统的示意图；
[0010]图4是示出其中在故障隔离程序中将图3所示系统中的压力传感器确定为基准传感器的程序的过程流程图；
[0011]图5是示出由图4所示程序产生的可能分析结果和对应操作的表；
[0012]图6是图6所示表的继续；
[0013]图7是示出其中可以联机重新校准压力传感器的程序的过程流程图；
[0014]图8是示出其中可以联机重新校准位置传感器的程序的过程流程图。
【具体实施方式】
[0015]将参考附图详细描述不同实施例，其中在数个图中相似的参考标号表示相似的部件和组件。对不同实施例的引用并未将所附权利要求的范围限于这些实施例。此外，本说明书中给出的任何实例并非旨在进行限制，而仅是针对所附权利要求给出许多可能实施例中的一部分。
[0016]总体架构概沐
[0017]本公开一般地涉及用于液压致动系统中的故障隔离方案。在某些实施例中，使用一种模块化和分布式的控制系统架构。通过使用模块化方法，所述系统可以降低复杂性并且可以提供增强的灵活性。通过使用具有重叠和冗余故障检测策略的分布式架构，增强故障隔离。包括在所述系统中的控制器包括过程和非瞬时性存储介质或存储器，例如RAM、闪存驱动器或硬盘驱动器。存储器用于存储可执行代码、操作参数和来自操作员接口的输入，而处理器用于执行所述代码。
[0018]图1示出根据本公开原理的实例故障检测、隔离和重新配置(FDIR)架构20。FDIR架构20适合于提供车辆(例如工程车辆)的液压致动系统的控制。在一个实例实施例中，FDIR架构20可以用于控制轮式装载机22 (参见图2)的液压致动系统。FDIR架构20包括监督控制器24，其适合于与轮式装载机22的主控制器26对接。监督控制器24在液压致动系统的监督控制级别。例如，监督控制器24监督在FDIR架构20的节点级别的多个控制节点(例如控制模块、控制子系统等)，并且与这些控制节点对接。配置FDIR架构20以便所有节点通过监督控制器24返回报告。在某些实施例中，节点之间没有直接交叉通信。相反，节点与用于协调不同节点的操作的监督控制器24垂直对接。如图1中所示，节点可以包括泵控制节点28、倾斜油缸控制节点30、升降油缸控制节点32、悬臂系统控制节点34、油箱控制单元节点36以及一个或多个其它辅助节点38。
[0019]用于应用重新校准程序的实例车辆
[0020]图2示出作为可以应用本公开各方面的一种工程车辆的实例的轮式装载机22。轮式装载机包括在车轮54上支撑的底架或框架52。在框架52上支撑驾驶室56。支臂58可枢转地连接到框架52。升降油缸60用于相对于框架52向上和向下枢转支臂58。铲斗62可枢转地安装在支臂58的端部处。倾斜油缸64用于相对于支臂58枢转铲斗62。
[0021]实例架构示意图
[0022]图3示出适合于用于控制轮式装载机22的液压致动系统的系统架构的示意图。所述架构包括监督控制器24，其与泵控制节点28、倾斜油缸控制节点30、升降油缸控制节点32、悬臂系统控制节点34以及油箱控制单元节点36 (辅助节点未被示出)对接。泵控制节点28控制满足倾斜油缸控制节点30、升降油缸控制节点32和悬臂系统控制节点34的流量和压力要求所需的液压流体压力和流速。油箱控制单元节点36接收从倾斜油缸控制节点30、升降油缸控制节点32和悬臂系统控制节点34流出的液压液体流。倾斜油缸控制节点30控制提供给轮式装载机22的倾斜油缸64以及从倾斜油缸64提供的液压液体流。升降油缸控制节点32控制提供给轮式装载机22的升降油缸60以及从升降油缸60提供的液压液体流。悬臂系统控制节点34控制提供给蓄电池66以及从蓄电池66提供的液压液体流。悬臂系统控制节点34还控制蓄电池66和升降油缸60之间的流体连通。
[0023]倾斜油缸控制节点30与泵控制节点28的一个或多个泵流体连通，并且用于选择性地放置倾斜油缸64的头端74或杆端76并与一个或多个泵流体连通。同样，倾斜油缸控制节点30通过油箱控制单元节点36与系统油箱77 ( S卩，系统储油器)流体连通，并且用于选择性地放置倾斜油缸64的头端74或杆端76并与油箱77流体连通。
[0024]倾斜油缸控制模块30包括头端流量控制阀门Vth，其选择性地放置倾斜油缸64的头端74以便与一个/多个系统泵或系统油箱流体连通。倾斜油缸控制节点30还包括杆端流量控制阀门Vtr，其选择性地放置倾斜油缸64的杆端76以便与一个/多个系统泵或系统油箱流体连通。提供阀门位置传感器Xth和Xtr，以便分别感测头端流量控制阀门Vth和杆端流量控制阀门Vtr的阀芯位置(即，传感器检测阀套中的阀芯位置，例如LVDT型传感器)。此外，提供压力传感器Pth和Ptr，以便分别感测倾斜油缸64的头端和杆端压力。在一个实施例中，系统中的压力传感器是基于应变的压力传感器。倾斜油缸控制节点30还包括组件控制器Ct，其基于从监督控制器24接收的命令(例如，模式、压力或阀芯位置需求等)以及由节点的传感器提供的反馈，控制阀门Vth、Vtr的操作。组件控制器Ct还监视节点的故障状况，并且将任何检测到的故障状况报告给监督控制器24作为产生的故障标志。
[0025]升降油缸控制节点32与泵控制节点28的一个或多个泵流体连通，并且用于选择性地放置一个或多个泵以便与升降油缸60的头端70或杆端72流体连通。同样，升降油缸控制节点32通过油箱控制单元节点36与油箱77流体连通，并且被配置为选择性地放置转臂油缸60的头端70和杆端72以便与油箱77流体连通。
[0026]升降油缸控制节点32包括头端流量控制阀门Vlh和杆端流量控制阀门Vlr。头端流量控制阀门Vlh被配置为选择性地放置转臂油缸60的头端70以便与泵控制节点28的一个或多个泵或系统油箱77流体连通。杆端流量控制阀门Vlr被配置为选择性地放置转臂油缸60的杆端72以便与一个系统泵或系统油箱77流体连通。升降油缸控制节点32进一步包