在液压系统中通过独立的泵控制来节约能量的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能量节约，更具体地涉及用于在液压驱动的联动系统中节约能量的系统和方法。
【背景技术】
[0002]在诸如挖掘机、反铲装载机或正铲装载机的机器中，液压回路可包括与至少一个液压致动器流体连通以操纵可变负载的多个可变排量栗。栗向各致动器如液压缸或液压马达提供加压液压流体以使负载移动。致动器可连接到工作机具，例如动臂、斗杆、铲斗和/或摆动齿轮系。
[0003]挖掘机或其它带机具的机器的典型挖掘操作可具有多个阶段。这些阶段可包括但不限于初始阶段、挖掘阶段、挖掘-动臂提升-超负荷阶段、挖掘-动臂提升-低阻力负荷阶段和动臂举升阶段。在初始阶段，不存在挖掘负荷且动臂、斗杆和铲斗移动到位以开始挖掘。在挖掘阶段，动臂通常保持处于适当位置，而安装在动臂上的机具如斗杆和铲斗执行挖掘指令。在挖掘-动臂提升-超负荷阶段，动臂在机具正在挖掘的同时向上移动。在这种阶段中，经机具施加在动臂缸上的反作用挖掘力大于阻力性的重力。在挖掘-动臂提升-低阻力负荷阶段，动臂在机具正在挖掘的同时向上移动，但反作用挖掘力稍微小于阻力性的重力。在动臂提升阶段，机具不再挖掘且动臂随同机具中包含的负荷一起向上移动。
[0004]当液压回路在各挖掘阶段之间过渡到挖掘-动臂提升-超负荷阶段时，液压回路的动臂部分通常从保持操作过渡至提升操作，铲斗和斗杆回路承载高挖掘负荷，且栗可供给高压流体以支持挖掘功能。在例如约0.5秒至约2秒的短时间内，动臂缸可能处于超负荷状态。当利用超负荷状态提升动臂时，用于动臂的致动器的头端接收处于压力下的栗流，该栗流可引起设置在栗下游和致动器的头端上游的补偿阀进行压力调制。可能由于跨补偿阀的流体压降而损耗较大的功率量。当液压回路过渡到挖掘-动臂提升-低阻力负荷阶段时，可能发生类似的功率损耗。
[0005]可通过从动臂致动器的杆端向致动器的头端提供流体来减少这种功率损耗。这种流体再生减少了栗流量，因为栗可提供的用于提升操作的流体更少。然而，由于栗输出功率保持恒定，所以通向工作机具致动器的栗流量在流体再生期间不减少且保持较高。这会使得难以控制铲斗。因而，需要一种用于在提供对工作机具的更大程度控制的同时优化流体再生所带来的能量节省的系统和方法。
[0006]美国专利N0.4，537，029 ( ‘029专利)公开了包括具有第一栗和第二栗的液压系统的车辆。第一栗和第二栗可根据流量需求选择性地工作。然而，栗的选择性工作并非响应于诸如通过将流体从液压致动器的杆端转移到头端来减少栗流量的能量节约模式而被执行。
[0007]本发明针对于克服一个或多个以上阐述的不足之处。
【发明内容】
[0008]在一方面，本发明涉及一种液压系统。第一栗配置成向第一液压回路提供加压流体。第二栗配置成向第二液压回路提供加压流体。控制器配置成判定液压系统是否正在能量节约模式下工作。响应于液压系统未在能量节约模式下工作的判定，控制器使与至少第一液压回路的液压功率需量成比例地操作第一栗和第二栗。响应于液压系统正在能量节约模式下工作的判定，控制器使以低于第一液压回路的液压功率需量的输出功率地操作第一栗和第二栗。
[0009]在一方面，本发明涉及一种操作液压系统的方法。该液压系统包括向第一液压回路提供加压流体的第一栗。第二栗向第二液压回路提供加压流体。判定第一液压回路正在能量节约模式下工作。计算通过使第一液压回路在能量节约模式下工作可产生的功率节省。与能量节省成比例地降低第一输出功率。
[0010]在一方面，提供了一种用于在其液压系统中节约能量的机器。该液压系统包括动臂、连接到动臂的铲斗、用于致动动臂和铲斗的液压回路、以及用于在输出功率下向液压回路提供加压流体的栗。控制器设置和配置成接收使动臂向上移动的动臂控制命令和挖掘的铲斗控制命令。由栗提供给液压回路的加压流体的量减少。计算可通过减少提供给液压回路的加压流体的量而产生的功率节省。栗的输出功率与能量节省成比例地降低。
【附图说明】
[0011]图1是其中可使用根据本发明的教导的液压系统的示例性车辆的一个实施例的视图；
[0012]图2是可供图1的机器使用的示例性公开的液压系统的示意图；
[0013]图3是图2的不例性公开的液压系统的部分放大不意图；和
[0014]图4是示出用于在图2的液压系统中节约能量的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0015]图1示出结合了本发明的特征的车辆或机器100的一个示例。图1中的示例性机器100是机器100。机器100包括底架102和上部结构104。底架102包括沿其边缘支承两个履带108并且包括在其中心附近支承环形齿轮(未示出)的支柱(未示出)的大体H形的框架106。履带108由链轮移动，链轮由连接到H形框架106的液压驱动马达(未示出)或电驱动马达旋转。环形齿轮包括沿其内周布置的多个齿，这些齿与由摆动马达(未示出)驱动的驱动链轮啮合。摆动马达可连接到上部结构104，使得驱动链轮的旋转引起上部结构104相对于底架102的相对转动。上部结构104包括枢转地连接到上部结构框架121并利用两个动臂致动器20枢转的动臂50。本文中称为斗杆55的臂枢转地连接在动臂50的一端并由臂致动器126枢转。铲斗52连接在斗杆55的该端并由铲斗致动器130枢转。动臂致动器20、臂致动器126和铲斗致动器130在图中被体现为线性液压缸，其构造成通过配置在液压缸的内部的液压活塞的一侧的加压流体的选择性部分伸出和缩回。机器100的多种功能可部分通过处于驾驶室132内的操作人员对多种控制装置的适当操纵而被控制。摆动马达可由液压动力或电力驱动。
[0016]参照图2，机器100可包括具有配合以使机器100移动的多个流体构件的液压系统200。特别地，液压系统200可包括构造成从第一源如第一栗251接收第一加压流体的第一液压回路250和构造成从第二源如第二栗253接收第二加压流体的第二液压回路252。第一液压回路250可包括连接成并联接收第一加压流体的铲斗控制回路254、动臂控制回路256和右行控制回路258。第二液压回路252可包括并联连接以接收第二加压流体的左行控制回路260、摆动控制回路261、斗杆控制回路262和附件控制回路263的一个或多个例子。
[0017]应当指出的是，出于说明的目的，液压系统200在图2中作为多个功能模块被示出。为了说明的容易性，某些无需详细示出以给液压系统200的所附说明提供信息的元件被一起组合到这些功能模块中。例如，应当理解的是，铲斗控制回路254、动臂控制回路256、右行控制回路258、左行控制回路260、摆动控制回路261、斗杆控制回路262和附件控制回路263可包括诸如阀、液压缸、供给管线、排泄管线、压力传感器等构件。
[0018]第一栗251和第二栗253可从罐264抽吸流体并且将流体加压至预定水平。具体地，第一栗251和第二栗253中的每一者可实施为栗送机构，例如可变排量栗、固定排量栗、或本领域中公知的另一种源。第一栗251和第二栗253均可通过例如副轴(未示出)、带(未示出)、电路(未示出)或采用任意其它合适的方式单独连接到机器100的动力源(未示出)。或者，第一栗251和第二栗253可经由变矩器、减速齿轮箱或采用另一种合适的方式间接连接到动力源。第一栗251可独立于由第二栗253产生的第二加压流体产生第一加压流体。第一加压流体和第二加压流体可处于不同压力水平和/或流量下。
[0019]在一个实施例中，第一栗251可具有第一输出功率，且第二栗253可具有第二输出功率。在一个示例中，在特定操作期间，例如使动臂50或使斗杆55移动的特定操作期间，液压系统200可以不在最大功率下操作。这种情况下，第一输出功率和第二输出功率的设置可与用于特定操作的命令相称地设定。
[0020]在另一示例中，在特定操作如提升或挖掘期间，液压系统200可在最大功率下操作。这种情况下，第一输出功率和第二输出功率可分别被设定为最大功率的一半。因此，液压系统200可被操作成使得第一栗251的输出功率的值和第二栗253的输出功率的值相等。在另一示例中，在液压系统200以最大功率工作期间，如本文中将进一步论述的，第一栗251的输出功率的值和第二栗253的输出功率的值可以不同。例如，第一栗251的输出功率的值可相对于第二栗253的输出功率减小，或者反之。在一个示例中，当液压系统200在能量节约模式下工作时，第一栗251的输出功率的值可相对于第二栗253的输出功率减小。
[0021 ] 流体可以包括例如专用液压油、发动机润滑油、变速器润滑油或本领域内公知的任何其它流体。机器100内的一个或多个液压系统可从罐264抽吸流体和使流体返回罐264。设想液压系统200可包括罐264的单个例子或罐264的多个例子。
[0022]参照图1和图2，铲斗控制回路25