用于控制液压致动器中压力的方法
【专利说明】用于控制液压致动器中压力的方法
[0001]相关串请
[0002]本申请要求2013年4月22日提交的美国临时申请N0.61/814，372的优先权的权益，该美国临时申请在此通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本发明总体涉及用于向消耗器(例如作业机械中的不对称液压缸)供应动力的电静液致动器系统，更具体地涉及能够在某些操作条件下自动控制消耗器中压力的控制算法和方法。
【背景技术】
[0004]对于例如但不限于液压挖掘机、轮式装载机、装载铲土机、反铲铲土机、采矿设备、工业机械等等的作业机械，常见的是具有一个或多个致动部件，例如升降臂和/或倾斜臂、悬臂、铲斗、转向和回转功能件、行走机构等等。通常，在这种机械中，原动力驱动液压栗以向致动器提供流体。中位全开阀或中位关闭阀(open-center or closed-center valve)控制流体到致动器的流动。
[0005]一些现代的机械已经用电静液致动器(electro-hydrostatic actuator，EHA)系统替代了以上所描述的传统的液压系统。电静液压致动器包括可反转、可变速的电动机，该电动机连接到液压栗(通常为固定的排量)，该液压栗用于向致动器提供流体，以控制致动器的动作。电动机的速度和方向控制流体到致动器的流动。用于电动机的电力从电力单元接收，电力单元例如发电机、电力储存单元(例如电池)或这二者。例如，在负载的减速动作和/或下降动作下，电力单元可以从所述电动机接收电力，之后将所述电动机操作为发电机。在本文中将包括电静液致动器的系统称为电静液致动器系统。
【发明内容】
[0006]电静液系统不同于常规负载感测液压系统运转。在常规负载感测液压系统中，在被外力阻碍(例如臂上的铲斗触地)的液压功能件(例如臂或悬臂)与该功能件的另外动作(例如车辆升起离开其支撑件或轮子/轨道)之间存在延迟。通常，这是由于栗的低压侧的气穴现象。然而，由于致动器的低压侧可以直接供应到栗而不是供应到储存罐，栗的低压侧因而可以是加压的，所以电液压系统通常非常快速地响应。因此，操作者同样不能简单地依赖于功能件遇到外部负载(触地)时的反馈。这会导致车辆牵引力的损失或其它的缺点。
[0007]因此，提供了一种用于利用电静液系统经由引发的被动的或主动的延时来模拟负载感测系统的响应的系统和方法。
[0008]根据本发明的一个方面，一种液压系统，包括:控制器，所述控制器连接至操作者界面；栗，所述栗能够在第一方向上操作以供应加压流体；以及液压回路，所述液压回路具有第一侧和第二侧，所述第一侧将所述栗的第一侧流体连接到用于连接到消耗器的第一端口，并且所述第二侧将所述栗的第二侧流体连接到用于连接到所述消耗器的第二端口。所述控制器被配置成:接收用于控制所述消耗器的用户输入并根据所述用户输入供应液压流体；注意指示所述液压回路的所述第一侧中的压力超过规定量的参数；以及响应于所述压力超过所述规定量，限制所述液压回路的所述第一侧中的压力，直到所述规定量提高，由此除非给出停止消耗器动作的命令，否则延迟消耗器动作，并模拟常规负载感测系统中的响应。
[0009]可选地，所述液压系统包括:流体连接在所述栗与所述端口之间的阀门，所述阀门由所述控制器控制，并且所述阀门能够操作以调节所述栗与所述消耗器之间的加压流体。
[0010]可选地，所述用户命令为用于使致动器下降的命令。
[0011]可选地，所述消耗器为液压缸，并且所述液压回路的所述第一侧流体连接到所述液压缸的杆侧。
[0012]可选地，所述控制器还被配置成，在基于评估确定提高最大压力极限之后，延迟提高所述最大压力极限。
[0013]可选地，所述参数为栗速度。
[0014]可选地，所述参数为所述消耗器的运动状态。
[0015]可选地，所述液压系统包括电动机械，所述电动机械由所述控制器控制并驱动所述栗，其中，所述参数为电动机械扭矩。
[0016]可选地，所述参数为所述液压回路的所述第一侧中的压力。
[0017]可选地，所述液压系统包括电动机械，所述电动机械由所述控制器控制并驱动所述栗，并且其中，所述控制器还被配置成通过设定所述电动机械的扭矩极限来设定最大压力极限。
[0018]可选地，所述栗为双向栗，所述双向栗能够在第一方向上操作以通过第一阀向所述消耗器供应加压流体，以在一个方向上操作所述消耗器；并且所述双向栗能够在与所述第一方向相反的第二方向上操作以通过第二阀向所述消耗器供应加压流体，以在与所述第一方向相反的方向上操作所述消耗器。
[0019]可选地，所述液压系统包括液压致动器，液压流体在相反的方向上被供应到所述液压致动器并从所述液压致动器返回，以在相反的方向上操作所述致动器。
[0020]可选地，所述液压系统包括增压系统，所述增压系统用于从所述液压系统的所述液压回路接收流体，或者用于向所述液压系统的所述液压回路供应流体。所述增压系统包括:增压栗，所述增压栗用于向补流路线/回流路线供应流体，所述补流路线/回流路线选择性地与所述消耗器流体连通；以及用于驱动所述增压栗的增压电动机械，所述电动机械通过增压逆变器连接到增压电力源。
[0021]可选地，所述液压系统包括电动机械，所述电动机械由所述控制器操作，且通过逆变器连接到电力源以驱动所述栗。
[0022]可选地，所述阀门包括连接在所述栗与所述第一端口之间的负载保持阀，所述负载保持阀由所述控制器控制并在第一位置中能够操作以允许流到所述消耗器的流动，以针对负载操作所述消耗器，并且所述负载保持阀在第二位置中能够操作以阻挡由负载引发的从所述消耗器到所述栗的回流。
[0023]根据本发明的另一个方面，一种液压系统包括:控制器，所述控制器连接至操作者界面；栗，所述栗能够在第一方向上操作以供应加压流体；以及液压回路，所述液压回路具有第一侧和第二侧，所述第一侧将所述栗的第一侧流体连接到消耗器能够连接到的第一端口，并且所述第二侧将所述栗的第二侧流体连接到所述消耗器能够连接到的第二端口。所述控制器被配置成:接收用于控制所述消耗器的用户命令；响应于所述用户命令，将所述液压回路的所述第一侧的最大压力极限设定至第一值；控制所述栗和阀门以执行所述用户命令；监控第一系统状况；响应于所述用户命令，利用规定的准则评估所监控的系统状况；以及基于所述评估来确定是否提高所述最大压力极限。
[0024]可选地，所述液压系统包括:流体连接在所述栗与所述端口之间的阀门，所述阀门由所述控制器控制，并且所述阀门能够操作以调节所述栗与所述消耗器之间的加压流体。
[0025]可选地，所述消耗器命令为用于使致动器下降的命令。
[0026]可选地，所述消耗器为液压缸，并且所述液压回路的所述第一侧流体连接到所述液压缸的杆侧。
[0027]可选地，所述控制器还被配置成，在基于评估而确定提高所述最大压力极限之后，延迟提高所述最大压力极限。
[0028]可选地，所述第一系统状况为栗速度。
[0029]可选地，所述第一系统状况为所述消耗器的运动状态。
[0030]可选地，所述液压系统包括电动机械，所述电动机械由所述控制器控制并驱动所述栗，其中，所述第一系统状况为电动机械扭矩。
[0031]可选地，所述第一系统状况为所述液压回路的所述第一侧中的压力。
[0032]可选地，所述液压系统包括电动机械，所述电动机械由所述控制器控制并且驱动所述栗，其中设定所述最大压力极限包括设定所述电动机械的扭矩极限。
[0033]可选地，所述栗为双向栗，所