用于液压制动系统的液压蓄能器预充压力检测的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于检测液压制动系统的预充压力的系统和方法。控制器接收来自指示液压制动蓄能器的压力或多个蓄能器中的较低压力的压力传感器的压力读数。响应于流体被提供给液压蓄能器，所述控制器确定压力变化的第一速率、与第一速率不同的压力变化的第二速率、和介于第一和第二速率之间的转变压力。所述控制器基于转变压力确定液压制动蓄能器的近似的预充压力。当所确定的预充压力低于参考压力时可以向操作者或另一处提供警告。
【专利说明】用于液压制动系统的液压蓄能器预充压力检测
【技术领域】
[0001]本发明涉及液压蓄能器，更具体地涉及确定液压系统例如液压制动和/或转向系统的液压蓄能器的预充压力。
【背景技术】
[0002]液压蓄能器的预充压力需要在安装到液压系统之后定期检查以确保蓄能器的运行状况。随着时间，蓄能器内的气体可能泄漏，这主要是由于分离蓄能器内的气体室和油室的橡胶隔膜或密封件磨损或退化。在某些机器中，液压制动系统设置成使用充满气体的蓄能器，当通过流体加压时，使机器操作者在主制动系统失效的情况下施加脚踏制动(service brakes) ο用于检测蓄能器健康度的典型方案涉及当机器停止和液压蓄能器中的流体未加压或蓄能器中没有流体时将气体压力计和/或模块化套件连接到液压蓄能器的气体阀。气体压力计提供预充压力的读数。根据这样的读数，液压蓄能器进行重新充压或完全检修或更换中的任一者。因此，典型的解决方案要求将液压蓄能器物理连接至压力计。然而，蓄能器可以位于一个机器上，使得难以接近和联接气体压力计。
[0003]在一个示例中，德国专利号DE102005052640涉及一种方法，该方法是关于使用具有恒定可调节流率的流量调节器和具有预设的响应时间的制动阀来确定蓄能器容积的差。该方法还包括利用压力传感器基于它的回顾的计算的蓄能器在空的状态下的容积来确定流体从液压蓄能器排出之前和之后的压力值。
【发明内容】
[0004]在一个实施例中，一种液压制动系统包括能够具有相关联的预充压力的一个或多个液压制动蓄能器。液压制动蓄能器能将加压流体排放到液压制动器。压力传感器流体联接到液压制动蓄能器。泵可在充压循环期间向液压制动蓄能器提供流体。控制器配置成从压力传感器接收指示液压制动蓄能器压力的压力读数。此外，响应于向液压蓄能器提供流体，控制器配置成确定压力变化的第一速率、与第一速率不同的压力变化的第二速率、和在第一速率和第二速率之间的转变/过渡处的压力。此外，控制器配置成基于该转变/过渡压力确定液压制动蓄能器的近似的预充压力。所确定的预充压力可以是最小容积状态期间液压制动蓄能器的第一室中的流体的压力和转变压力的差值。
[0005]在另一实施例中，一种机器的液压制动系统包括各自能够具有相关联的预充压力的两个液压制动蓄能器。每个液压制动蓄能器能将加压流体排放到机器的相应的液压制动器。泵可在充压循环期间向液压制动蓄能器提供流体。梭阀设置成将第一线路从泵流体联接到通向制动蓄能器之一的第一蓄能器线路和流体联接到通向另一制动蓄能器的第二蓄能器线路。梭阀构造成使第一和第二蓄能器线路中压力较低的一个与第一线路流体联接。压力传感器流体联接到梭阀上游的第一线路。该压力传感器配置成指示第一和第二蓄能器线路的较低压力。控制器配置成从压力传感器接收压力读数。响应于向液压蓄能器之一提供流体，控制器配置成确定所述液压蓄能器之一的压力变化的第一速率、与所述液压蓄能器之一的第一速率不同的压力变化的第二速率、以及所述液压蓄能器之一的第一和第二速率之间的转变压力。控制器配置成基于所述转变压力确定所述液压蓄能器之一的近似的预充压力。
[0006]在又一实施例中，还提供了一种检测用于液压制动系统的蓄能器预充压力的方法，包括监测何时机器的液压制动系统的液压制动蓄能器处于最小容积状态。制动系统可包括多于一个的液压制动蓄能器，监测步骤可以在机器的发动机起动期间进行。另一步骤包括向液压制动蓄能器提供加压流体，其中向液压制动蓄能器提供的流体的压力在第一速率下变化并在一转变压力下转变至第二速率。另一步骤包括基于所述转变压力确定液压制动蓄能器的近似的预充压力。另一步骤可包括当所确定的预充压力低于阈值时发送警告。
[0007]本发明的其它特征和方面将通过下面的描述和附图变得显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是根据本发明的一个实施例的具有液压蓄能器和控制器的示例性系统的框图；
[0009]图2是图1的系统包括比较器的框图；
[0010]图3是在最小容积状态下的液压蓄能器的不意图；
[0011]图4是在中间状态下的液压蓄能器的示意图；
[0012]图5是确定液压蓄能器的近似预充压力的过程；
[0013]图6是在液压蓄能器的充压/充填和排压/排放期间流体压力关于时间改变的曲线图；
[0014]图7是流体压力关于时间改变的曲线图，示出了流体压力所达到的峰值压力；和
[0015]图8是液压制动系统的示意图。
【具体实施方式】
[0016]图1至2示出了根据本发明的一个实施例的包括液压蓄能器102、压力传感器104、流体源106和控制器108的示例性系统100。该系统100可用于任何机器如挖掘机、轮式装载机、拖拉机、大型矿用卡车、铰接式卡车以及其它机器。液压蓄能器102可以是基于活塞的蓄能器或基于囊和膜的蓄能器。一个或多个阀(未示出)可以与系统100相关联以选择性地控制蓄能器的充压和排压。例如，一个或多个阀可以打开以允许蓄能器充压和/或蓄能器排压，而一个或多个阀(相同或不同)可以关闭以允许充压和/或排压。在某些回路中，该系统可以不包括这样的阀。
[0017]液压蓄能器的描述将参考蓄能器102，尽管该描述也适用于图8中的液压制动蓄能器804A、804B。如图3_4所示，液压蓄能器102可包括:第一流体室302，例如工作流体或油室；第二流体室304，例如压缩流体或气体室，以及设置在室302、304之间的分隔件306。第一流体室302可构造成填充有第一流体。在一个实施例中，第一流体可包括油、润滑液或与液压机器相关联的任何其它流体。液压蓄能器102的第二流体室304可借助于气体阀308填充有气体或任何其它可压缩流体。在一个实施例中，气体可以是氮气。液压蓄能器102的分隔件306可以构造成使第一流体室302和第二流体室304分开以使容纳在其中的流体基本上保持彼此隔离。
[0018]液压蓄能器102可包括与第二流体室304相关联的第一端盖310，和与第一流体室302相关联的第二端盖312。分隔件306可以是具有一个或多个密封件314以降低流体从一个室进入另一室的风险的活塞。活塞状的分隔件306可以在液压蓄能器102内移动以减小或增大各流体室的容积。附加的密封件315可以设置在液压蓄能器102的第一端盖310和第二端盖312中。类似地，在基于囊和膜的蓄能器的情况下，分隔件306可以是柔性膜或者可在膨胀构型与压缩构型之间移动的可膨胀的分隔件。液压蓄能器102的尺寸设置成具有预充压力能力以便对第一流体室302内积蓄的流体加压，例如用于能量回收，所述流体在与第二流体室304的已充压压力相关联的压力下从第一流体室302被顺序地释放。预充压力可以由压力能力和第一与第二流体室302、304之间的差异来确定。
[0019]为了确定与液压蓄能器102相关联的压力，压力传感器104可以连接在液压蓄能器102的第一流体室302的上游或下游。压力传感器104可以配置成在液压蓄能器102的充压和排压期间对第一流体室302中的流体进行监测并向控制器108提供压力读数。在一个实施例中，压力读数既可以连续地提供也可以在预定的时间间隔之后提供。在一个示例中，压力传感器104可以是流体或油压传感器。
[0020]液压蓄能器102的第一流体室302可连接到流体源106，例如固定或可变排量的液压泵。液压蓄能器102的第一流体室302构造成分别在蓄能器的充压和排压模式下以一流率接收和输送流体。涉及泵的参数诸如流率、流向等可能会发生变化。应理解的是，也可以使用可调节流体流量的任何其它装置。一个或多个阀可与第一流体室302相关联，使得阀配置成液压蓄能器102排压后防止在指定的时间段充压。
[0021]如图1-2所示，控制器108可以连接到压力传感器104。控制器108可以配置成接收和处理由压力传感器104获取的压力读数。此外，控制器108可以确定液压蓄能器102的近似预充压力。此外，控制器108可以配置成确定或估计与液压蓄能器102的分隔件306相关联的摩擦力。例如，确定这种摩擦力可能有利于确定基于活塞的蓄能器的密封件314的有效性。
[0022]在一个实施例中，如图2所示，控制器108可包括比较器202来诊断液压蓄能器102的健康度。比较器202可以将预充压力、摩擦力中的至少一个和与液压蓄能器102相关联的预充压力和摩擦力的预定阈值范围相比较，从而诊断液压蓄能器102的健康度。在另一实施例中，比较器202可以是通过已知方法连接至控制器108的独立的或分开的模块。对控制器和比较器的描述也适用于图8中的控制器900。
[0023]控制器108和/或比较器202可包括处理器单元、输入和输出端口、用于可执行程序和阈值的电子存储介质、随机存取存储器、数据总线等。控制器108和/或比较器202的功能还可包括本文未描述的其它活动。
[0024]此外，控制器108和/或比较器202可以在数据库110中取回或存储压力读数。数据库110可以存储关于液压蓄能器102的预充压力和摩擦力的阈值范围的历史数据值。数据库110可以利用数据结构、索引文件或任何其它数据存储和检索技术，没有任何限制。应理解的是，示例性系统100可包括未在本文描述的其它部件。
[0025]图5示出了用于确定液压蓄能器102的预充压力的过程。图6-7是流体压力关于时间变化的曲线图，由连接到液压蓄能器102的压力传感器104在液压蓄能器102的充压和排压过程中进行监测。图5-7的过程和曲线图也适用于图8中的液压制动系统。
[0026]如之前所提到的，系统100可以用于包括蓄能器的许多类型的系统。例如，在图8中，系统100设置有液压制动系统800。蓄能器可以用作能量存储装置，以向制动器的液压制动缸提供加压流体，从而允许操作制动器以控制机器速度。为此，蓄能器配置成在第一操作状态充压、在第二操作状态排压以向液压制动缸提供加压流体。
[0027]液压制动系统800可包括流体贮存器或储箱806，流体源或泵808适于对从储箱806取出的流体加压并供给到一个或多个蓄能器一一分别显示为第一和第二蓄能器或前制动蓄能器804A和后制动蓄能器804B—一以用于储存。在一个示例性实施例中，储箱806可构成适于容纳一定量的流体的低压贮存器。该流体可包括例如液压油、润滑油或本领域已知的任何其它流体。泵808经由前制动端口 807A和后制动端口 807B与前制动器和后制动器(未示出)流体连通。控制阀(未示出)可以设置在制动器和蓄能器804之间并配置成选择性地允许从蓄能器804排放的加压流体进入制动器的制动缸(未示出)内。
[0028]在一个实施例中，泵808通过例如对轴、传动带、电路或任何其它合适的方式可驱动地连接到动力源的输出轴。可替代地，泵808可以经由转矩转换器、减速齿轮箱或任何其它合适的方式间接地连接至动力源。在一个实施例中，泵808实施为具有负载感测功能(例如，如图所示，具有负载感测信号线路810)的可变排量泵，这允许泵808仅在必要时操作或提供加压流体流。在另一实施例中，泵808可实施为固定排量泵。
[0029]在对蓄能器804A、804B充压的第一操作状态期间，泵808将来自储箱806的加压流体经由流体联接到泵的排放口的第一线路820提供给蓄能器804A、804B。在所述第一线路820中可包括具有阈值压力设定并促进流动的单向性的单向阀822。单向阀822的上游可以是第一孔826。第一孔826可以设置成确保蓄能器的充压速率是固定的或恒定的。
[0030]在单向阀822和第一孔826之间从第一线路820分支出的是通向制动器充压阀834的第二线路830。第二孔835可以设置在第二线路830中。在一个示例中，第二孔835的尺寸设置成比第一孔826小。制动器充压阀834可以是能够从控制器900接收命令信号的电磁致动阀。制动器充压阀834可在第一、打开位置(图8中示出)和第二、关闭位置之间移动。偏压构件例如弹簧可以设置成将制动器充压阀偏压在第一位置。在第一位置，来自第二线路830的加压流体可以经由制动器充压阀834中的第一内部通路836和负载感测信号线路810连通至泵808。在第二位置，负载感测信号线路810可以经由形成于制动器充压阀834中的第二内部通路842与排放信号线路840连通，第二线路被阻断。排放信号线路840流体联接至储箱806。
[0031]在一个示例中，第一线路820与蓄能器804A、804B连通。在这种布置中，一个或多个压力传感器一一示出为第一压力传感器850A和第二压力传感器850B—一在所述蓄能器804A.804B的上游可操作地联接到第一线路820并设置在单向阀822的下游。可以仅提供第一压力传感器850A，虽然第二压力传感器850B可以设置用于冗余和在第一压力传感器850A不工作的情况下操作。
[0032]在一个示例中，当设置了两个蓄能器时，第一线路820可以包括可选的逆梭阀860。逆梭阀860包括流体联接到各蓄能器804A、804B和单向阀822的第一蓄能器线路862和第二蓄能器线路864。在一个示例中，压力传感器可以设置在逆梭阀860的上游，使得可以使用单个压力传感器来检测所述一对蓄能器的压力。逆梭阀860构造成将第一或第二蓄能器线路862、864中压力较低的一个液压地连接至第一线路820。
[0033]为此，低压/压力较低的蓄能器可以与第一线路连通。压力传感器850A可以感测该低压蓄能器的压力值，并经由压力信号传送给控制器900。控制器900配置成处理所述压力信号并将该压力信号与预定的阈值相比较。当压力值低于阈值时，控制器可以经由螺线管输出命令信号给制动器充压阀834以允许移动到第一位置。其结果是，泵808操作性地增加其排压压力以最终通过负载感测信号克服单向阀822的压力设定值从而借助于加压流体对低压蓄能器充压。
[0034]当低压蓄能器压力增大时，压力传感器850A可以感测该低压蓄能器的压力值，并经由压力信号传送给控制器900。控制器900配置成处理所述压力信号并使该压力信号与预定的阈值相比较。当压力值大于阈值时，控制器可以经由螺线管输出命令信号给制动器充压阀834以允许移动到第二位置。为此，负载感测信号被传送到所述泵和所述泵操作性地降至关闭或最小压力设定。本领域技术人员可以理解的是，逆梭阀将向两个蓄能器中的低压蓄能器持续移动。因此，控制器900将监测蓄能器的压力并命令各蓄能器的充压。本文所述的制动蓄能器压力监测操作可以监测蓄能器的压力，具体地，监测制动蓄能器在机器运行期间一一并且特别地，在机器起动期间、当蓄能器初始为空时一一的预充压力的状态。
[0035]最初，液压蓄能器102或804A或804B的第一流体室302连接至流体源106。流体压力可以被驱动到最小速率或零，例如，通过从第一流体室302抽出流体(也就是，从第一流体室302排放流体)，使得液压蓄能器102处于最小容积状态，如图3所示。在机器起动的情况下，蓄能器例如制动蓄能器804A、804B可以是空的。在基于活塞的蓄能器中，在最小容积状态下，液压蓄能器102的分隔件306可与第一流体室302的壁接触。因此，如步骤502中所示，第一流体室302可减小到最小或零容积的状态，而蓄能器102或制动蓄能器804A或804B的第二流体室304可以在最大容积状态。这里，处于最小或零容积的第一流体室302的流体压力的压力读数可通过压力传感器104或850A进行监测。
[0036]液压蓄能器102或804A或804B的预充压力被定义成当液压蓄能器102或804A或804B处于最小容积状态时填充在第二流体室304中的惰性气体或可压缩流体的压力。如附图中可见，由压力传感器104或850A在最小容积状态下记录的流体压力为零。
[0037]接着，在步骤504中，液压蓄能器102或制动蓄能器804A或804B可通过向第一流体室302提供流体而充压。图4示出液压蓄能器102或804A或804B在充压或排压循环过程中的中间状态。在充压过程中，流体通过流体源106或808以预定速率经由位于第一流体室302附近的端口 316提供至第一流体室302。在一个实施例中，泵可以被驱动至最小或低的流量，例如约301pm或更少。显著较快的速率因温度上升和其它因素的影响而更难以测量和控制。流体压力的压力读数可通过压力传感器104、850A同步监测。
[0038]当流体被填充在所述第一流体室302中时，分隔件306被推向液压蓄能器102或804A或804B的第二流体室304。对于特定的时间间隔，流体的压力可继续保持为零或最小，直到与分隔件306相关联的摩擦力被克服并且分隔件306开始从第二端盖312移开。
[0039]当分隔件306开始移动时，与第一流体室302相关联的容积随着流体填充到第一流体室302内而增加，导致与填充在第二流体室304中的压缩流体相关联的容积下降。此时，流体的压力可以以第一速率改变，然后转换到第二速率(见图6-7)。可以观察到的是，流体压力随时间的变化的第一速率大于流体压力随时间的变化的第二速率，如附图中可见的迅速变化至第一速率并随后逐渐转变/过渡到第二速率。
[0040]此外，第一转变压力的读数可以通过控制器108或900被监测和记录。流体的第一转变压力是从第一速率转变到第二速率时的压力。第二速率表示当流体流入蓄能器时蓄能器的充压速率。第一转变压力在附图中显示为点A。在一个实施例中，第一转变压力可以被存储在数据库110中以用于检索。应指出的是，液压蓄能器102或804A或804B的相关联的预充压力可以是在第一流体室302的最小容积状态期间的第一流体室302内的流体压力与转变压力的差值。可替代地，在第一流体室的最小容积状态期间的压力可以大致为零，并且在第一转变压力下的压力读数可以表示预充压力。
[0041]在另一实施例中，液压蓄能器102或804A或804B的充压期间的流体峰值压力(图7中示为点B)可以通过控制器108或900进行监测和记录。流体的峰值压力大于所记录的第一转变压力。峰值压力也可以被存储在数据库110中。
[0042]流体的峰值压力可以对应于引起液压蓄能器102或804A或804B的最小容积状态的变化所需的流体压力，以克服与朝向第二流体室304移动分隔件306相关联的任何摩擦力。本领域技术人员可理解的是，在液压蓄能器102或804A或804B从最小容积状态充压的过程中，流体压力必须上升得高得多、到达峰值压力以便克服摩擦力和将分隔件306推向第二流体室304。分隔件306开始移动之后，流体压力可下降到第一转变压力，如图7所不O
[0043]液压蓄能器102或804A或804B的排压可以在以第二速率达到预定压力之后开始。此外，在一个实施例中，当预定压力和相关联的预充压力之间的压力差为2MPa时可以开始排压。本领域技术人员将理解，在液压蓄能器102或804A或804B充压过程中，流体压力(与第一流体室302相关联)与气体压力(与第二流体室304相关联)之间可能存在差异，使得在任何时刻流体压力可以略高于气体压力。
[0044]液压蓄能器102或804A或804B可通过从第一流体室302抽出流体而排压。流体可以在预定的流率下经由端口 316抽出。在一个实施例中，所述预定流率可以是约301pm或更少。在另一实施例中，液压蓄能器102或804A或804B的排压过程中排出流体的速率可以与充压过程中填充流体的速率相同。
[0045]在液压蓄能器102或804A或804B的排压过程中，基于由压力传感器104所提供的读数，流体压力的行为可以如图6-7所示。流体压力可以以第三速率改变，然后转变到第四速率。如从图6-7中清晰可见，流体压力随时间改变的第三速率是较慢或平缓的，相比之下随时间改变的第四速率较大或较快。
[0046]控制器108或900还可以监测第二转变压力(图6_7中示为点C)，在该转变压力下流体压力从第三速率转变到第四速率。第二转变压力可由控制器108或900储存在数据库110中。应理解的是，在液压蓄能器102或804A或804B的排压过程中，流体压力和气体压力之间的差值可忽略不计。此外，在液压蓄能器102或804A或804B排压后，流体压力可能下降到零，而气体压力达到预充压力。
[0047]接着，在步骤506中，控制器108或900可以基于所监测的转变压力确定液压蓄能器102或制动系统的制动蓄能器804A或804B的近似的预充压力。在一个实施例中，该确定可以基于第二转变压力进行。在另一实施例中，液压蓄能器102或804A或804B的近似预充压力的确定可以基于第一和第二转变压力的相互关系进行。
[0048]所述相互关系可包括第一和第二转变压力读数或基于对第一和第二转变压力读数的统计分析的近似预充压力的推导的任何数学函数。在一个实施例中，控制器108或900可以计算第一和第二转变压力的平均值，以便确定液压蓄能器102或804A或804B的近似预充压力。
[0049]应理解的是，所确定的近似预充压力可以大致等于液压蓄能器102或804A或804B在最小容积状态下的压力。在液压蓄能器102或804A或804B的充压和排压过程中气体压力随时间变化的速率可以与由压力传感器104或850A记录的流体压力随时间变化的相对较慢的速率成比例。较慢的速率可更容易读取和控制。
[0050]此外，控制器108或900可以基于所监测的第一、第二、第三和第四速率确定与分隔件306相关联的摩擦力。在又一实施例中，所监测的第一和第二转变压力，以及所监测的第一、第二、第三和第四速率可以用于预测液压蓄能器102或804A或804B的失效。
[0051]此外，控制器108或900还可以确定液压蓄能器102或804A或804B的动态响应。控制器108或900可以从数据库110中检索/取回，并将峰值压力与第一转变压力相比较。基于该比较，控制器108或900可确定液压蓄能器102或804A或804B的动态响应。在一个实施例中，峰值压力与第一转变压力的差异可以计算为液压蓄能器102或804A或804B的动态响应。
[0052]此外，比较器202可以有助于诊断液压蓄能器102或804A或804B的健康度。比较器202可从数据库110取回与液压蓄能器102或804A或804B相关联的预充压力和/或摩擦力的一个或多个历史读数。在一个实施例中，历史读数可以是由控制器108或900确定的读数或存储在数据库110中的预定的阈值读数或参考压力。在另一实施例中，所监测的第一转变压力、峰值压力和第二转变压力可以与从数据库110取回的先前读数相比较，从而确定预充压力的变化。对于基于活塞的蓄能器，也可以基于该比较来确定密封效果。
[0053]控制器108或900和/或比较器202还可以适于当所确定的预充压力和摩擦力中的至少一个不在预定的阈值范围内时通知操作者。应理解的是，该通知可以设置成指示所确定的液压蓄能器102的近似预充压力和/或摩擦力可以比可接受的性能更低或更高。例如，可以在预充压力在从制动器充压被激活时开始的预定时间段如约四秒钟内不高于预定压力例如约SObar时提供所述通知。对于另一示例，当压力在很短的时间段、例如约2.7秒内(即比预期的预定时间段更快)从零爬升到预定最大压力以上时，可以提供通知。
[0054]此外，由控制器108或900和/或比较器202提供的通知可以是经由本领域已知的通过有线或无线通信与控制器108或900通信的指示器399提供的。该指示器399可以是构造用于例如警报消息的视觉反馈的显示器、计量器、光信号等，和/或构造用于经由诸如警报器提供音频反馈的扬声器，和/或本领域已知的用于提供反馈的其它设备。除了操作者之外，或代替操作者，警告也可以传送到另一处，例如维护技术人员或操作者的主管。在基于活塞的蓄能器的情况下，可以基于该通知执行一个或多个补救行动，例如液压蓄能器102的重新充压、液压蓄能器102的彻底检查或密封件314的替换。
[0055]工业实用件
[0056]在使用中，液压蓄能器102或804A或804B可能由于各种原因而失去预充压力。例如，原因可能是部件故障，例如基于活塞的蓄能器中的密封件失效或基于囊的蓄能器中的囊失效。此外，预充压力的增大可归因于流体泄漏到第二流体室304内。相应地，如果预充压力过高或过低，则液压蓄能器102可能需要维修或彻底检查。因此，安装在机器中后，需要每隔数月或至少每年一次检查液压蓄能器102或804A或804B的健康度。
[0057]典型的解决方案包括将压力计和/或模块套件连接至液压蓄能器102或804A或804B的气体阀308。
[0058]然而，当液压蓄能器102或804A或804B安装在机器中时，由于降低了的可接近性，建立压力计到气体阀308的这种物理连接是有问题的。此外，有时可能需要手动分析读数以便确定液压蓄能器102或804A或804B是否正常工作。这可能会导致与利用这些典型解决方案测量预充压力相关联的成本增加。本文所描述的系统和方法可以涉及用于监测和诊断液压蓄能器102或804A或804B的健康度的自动化过程，而不需要物理连接至气体阀308，即无需使用气体压力计或传感器。本文所描述的系统和方法可确定和估计液压蓄能器102或804A或804B的预充压力和/或与分隔件306相关联的摩擦值，以改善对蓄能器健康度的诊断。
[0059]诊断健康度和确定近似的预充压力和/或摩擦值可以通过监测由压力传感器104所提供的压力读数、并且随后执行对确定所需的读数的必要处理而实时地进行。
[0060]控制器108或900可以基于所监测的转变压力确定液压蓄能器102或804A或804B的近似预充压。在一个实施例中，液压蓄能器102或804A或804B的动态响应可以基于峰值压力和第一转变压力之间的差异来确定。
[0061]此外，在另一实施例中，控制器或比较器202可确定由控制器108或900确定的近似预充压力是否处于预定的阈值范围内。如果近似预充压力过高或过低，即处于所述范围以外，则可以适当地通知操作者。基于该通知，可以执行一个或多个补救行动，例如液压蓄能器102或804A或804B的再充压、更换蓄能器、或者更换密封件。在一个示例中，所述控制器可操作以将预充压力和与液压制动蓄能器相关联的预定参考压力进行比较。在一个示例中，所述控制器配置成当预充压力小于预定参考压力时经由联接至控制器的指示器提供警告和/或通知。
[0062]在基于活塞的蓄能器的情况下，本文所描述的系统和方法可以确定分隔件306的密封效果。如果所确定的分隔件306的摩擦值处于预定的阈值范围内，可以指示的是，液压蓄能器102的密封件处于可接受的状况以及密封件314可被保留。例如，预充压力的损失可能是由于部件故障，如活塞密封件失效或囊失效使得从第二流体室到第一流体室发生流体泄漏。预充压力的增加可能是由于流体从第一流体室泄漏到第二流体室内。
[0063]摩擦值也可以与先前的阈值范围相比较，以确定当前值是否是可接受的。相对高的摩擦值可以指示液压蓄能器102将要发生故障。因此，本发明可有助于确定液压蓄能器102的摩擦值是否比失效前的早期阶段所期望的更高。
[0064]该方法可以用于警告操作者注意低制动蓄能器预充气体压力。在发动机起动时，蓄能器可以是空的。蓄能器预充气体压力可以通过压力传感器的读数指示蓄能器压力。当提供多于一个的压力传感器时，如果任何压力传感器在起动时发生故障，则可以使用另一压力传感器。当从开机满足必要条件时，事件时间可以开始。从空的蓄能器和充压事件起动开始，充压速率在任何一个蓄能器中的压力到达最低预充压力时改变。通过监测从零到最大充压速率的充压速率，控制器108或900配置成识别蓄能器充压速率变化时的压力。该压力通常是较低的蓄能器预充压力。当预充气体压力低于阈值时，可向操作者提供警告以指示低的预充压力。
[0065]虽然本发明的各方面已经并参照上述实施方式具体示出和描述，本领域技术人员应理解，通过修改本发明的机器、系统和方法可以设想各种附加的实施例而不脱离本发明的精神和范围。这些实施例应该被理解为落入本发明根据权利要求及其任何等同方案所确定的范围之内。
【权利要求】
1.一种液压制动系统，包括: 能够具有相关联的预充压力的一个或多个液压制动蓄能器，该液压制动蓄能器用于将加压流体排放至液压制动器； 流体联接到液压制动蓄能器的压力传感器； 在充压循环期间向液压制动蓄能器提供流体的泵；和 控制器，所述控制器配置成从压力传感器接收指示液压制动蓄能器的压力的压力读数，所述控制器配置成: 响应于向液压蓄能器提供流体，确定压力变化的第一速率、与第一速率不同的压力变化的第二速率、和在所述第一速率和第二速率之间的转变处的压力；和基于所述转变处的压力确定液压制动蓄能器的预充压力。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器可操作以使所述预充压力和与液压制动蓄能器相关联的预定参考压力相比较。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器配置成当预充压力小于预定参考压力时经由联接至所述控制器的指示器提供通知。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个液压制动蓄能器是前制动蓄能器和后制动蓄能器，所述系统还包括逆梭阀，所述逆梭阀将源自所述泵的第一线路流体联接到通向前制动蓄能器的第一蓄能器线路和流体联接到通向后制动蓄能器的第二蓄能器线路。
5.根据权利要求4所述的系统，所述系统还包括在所述逆梭阀和所述泵之间、设置在第一线路上的单向阀。
6.根据权利要求4或5所述的系统，所述系统还包括制动器充压阀和将制动器充压阀流体联接至所述第一线路的第二线路。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述制动器充压阀能在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置，所述制动器充压阀包括用于第二线路和通向泵的负载感测信号线路之间的连通的第一内部通路，在第二位置，所述制动器充压阀配置成阻断所述第二线路，并包括用于负载感测信号线路与通向储箱的排放信号线路之间的连通的第二内部通路。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器配置成向所述制动器充压阀发送命令信号以用于在第一位置和第二位置之间移动。
9.一种检测用于液压制动系统的蓄能器预充压力的方法，包括: 监测何时液压制动系统的液压制动蓄能器处于最小容积状态； 将制动器充压阀移动到一位置以开始用于液压制动系统的充压循环； 在充压循环期间从泵向液压制动蓄能器提供加压流体； 监测在一转变压力下从第一速率转变到第二速率的流到液压制动蓄能器的流体的压力-M 基于所述转变压力确定液压制动蓄能器的预充压力。
10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括当预充压力低于阈值时经由指示器提供警告。
【文档编号】F15B19/00GK104514771SQ201410513266
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2013年10月3日
【发明者】S·汤普森, P·奥布赖恩, B·恰拉, A·阿迪布 申请人:卡特彼勒Sarl