用于车辆的液压设备和方法与流程

1.本发明涉及一种具有液压工作装置(work function)的车辆、一种用于车辆的控制器以及一种控制车辆的方法。


背景技术：

2.具有工作装置的车辆可以具有使用液压系统驱动的至少一些工作装置。
3.使用液压泵结合一个或多个阀门将液压流体移入或移出一个或多个液压致动器。
4.在一个实例中，将液压流体泵送到液压致动器的致动器室中以使用液压泵驱动工作装置。当液压流体要从液压致动器的致动器室移出时，这可以通过将加压液压流体通过节流阀释放到低压系统(例如在大气压下的储罐)中来实现。这可以称为节流。
5.在存在具有不同操作压力的多个液压致动器的情况下，液压泵通常以任何操作压力的最大值操作以供应液压流体，其中通过节流实现所需压降。
6.还已知从可变泵供应液压流体，其中可以控制液压流体的输出压力。
7.在一些实例中，可以包含液压蓄能器以允许存储且稍后重复使用来自液压致动器的加压液压流体，从而提供能量恢复功能。
8.正是在这种背景下设计了本发明。


技术实现要素：

9.根据本发明的方面，提供一种具有液压工作装置的车辆。所述车辆包括：原动机；液压流体歧管；以及与液压流体歧管流体连通的液压机。液压机具有与原动机驱动接合的可旋转轴，并且被配置成使得在操作中，液压机通过可旋转轴的移动与液压流体歧管交换液压流体。所述车辆进一步包括：液压蓄能器，其与液压流体歧管流体连通并且用于与液压流体歧管交换液压流体；以及一个或多个液压致动器，所述一个或多个液压致动器一起具有与液压流体歧管流体连通的至少两个致动器室。一个或多个液压致动器被配置成用于液压工作装置中。车辆进一步包括阀门布置，所述阀门布置被配置成选择性地控制至少两个致动器室中的至少一个与液压蓄能器之间经由液压流体歧管的流体流通。阀门布置进一步被配置成选择性地控制至少两个致动器室中的至少一个与液压机之间经由液压流体歧管的流体流通。所述车辆进一步包括控制器，所述控制器被配置成：接收指示移动一个或多个液压致动器的需求的致动器需求信号；并且控制液压机和阀门布置以根据致动器需求信号引起一个或多个液压致动器的移动。为了根据致动器需求信号引起一个或多个液压致动器的移动，控制液压机和阀门布置以使液压蓄能器经由液压流体歧管的第一部分和阀门布置与至少两个致动器室中的第一致动器室流体流通，并且使其与至少两个致动器室中的第二致动器室中的压力变化同步。第二致动器室经由液压流体歧管的第二部分和阀门布置与液压机流体连通。
10.因此，可以提供一种车辆，其中具有一个或多个液压致动器的液压工作装置以由液压机提供的精确控制的优点和由液压蓄能器提供的高负载的优点操作，从而克服提供与
一个或多个液压致动器的至少两个致动器室的液压流体交换的每种相应方式的缺点，否则这将适用于仅液压机和液压蓄能器中的一个连接到一个或多个液压致动器的致动器室的情况。尽管液压机允许流体流动速率和压力的精确控制，但是可以提供的最大压力受到液压机的可用容量的限制。类似地，尽管液压蓄能器的使用允许快速地控制致动器所施加的力，但是在不使用节流阀的情况下无法精细地控制要施加的力，这可能会显著地降低系统的能效。通过为一个或多个液压致动器提供至少两个致动器室，液压机和液压蓄能器两者可以用于满足用于液压工作装置中的一个或多个液压致动器的移动需求。
11.本发明扩展到用于具有液压工作装置的车辆的控制器。通常如上文参考车辆所描述配置控制器。具体来说，控制器被配置成：接收指示移动将用于液压工作装置中的一个或多个液压致动器的需求的致动器需求信号；以及控制车辆的液压机和阀门布置以根据致动器需求信号引起一个或多个液压致动器的移动。为了根据致动器需求信号引起一个或多个液压致动器的移动，控制液压机和阀门布置以使车辆的液压蓄能器经由车辆的液压流体歧管的第一部分和阀门布置与至少两个致动器室中的第一致动器室流体流通，并且使其与至少两个致动器室中的第二致动器室的压力变化同步，所述第二致动器室经由液压流体歧管的第二部分和阀门布置与液压机流体连通。
12.因此，在实例中，控制器单独地可以提供本文所描述的发明性概念中的至少一个。
13.控制器可以包括一个或多个处理器和存储器，所述存储器被配置成存储指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时使车辆执行本文所描述的控制器的功能。存储器可以是非暂时性的计算机可读存储器。存储器上可以存储有指令。本发明扩展到非暂时性计算机可读介质(例如，存储器)，所述非暂时性计算机可读介质具有存储于其上的指令以控制如本文所描述的车辆。存储器可以是固态存储器。控制器可以提供在单个装置中。在其它例子中，控制器可以是分布式的，具有多个处理器。第一处理器可以以分布式方式与第二处理器分离。
14.从另一方面来看，提供一种控制车辆以在配置控制器时操作的方法。
15.车辆通常可以被配置成使用一个或多个液压致动器来执行液压工作装置。车辆可以是装载机，例如轮式装载机。
16.应理解，液压蓄能器基本上是适合于以加压液压流体的形式存储能量的液压流体的任何存储装置。存储在蓄能器内的液压流体的压力通常大于大气压。
17.应理解，液压流体歧管通常形成为管道，并且具体来说可以是管道的任何集合，通过所述管道的任何集合提供车辆的其它液压组件之间的流体流通路径。
18.可能为了使第二致动器室的压力变化与使液压蓄能器与第一致动器室流体流通同步，控制阀门布置以在使液压蓄能器与第一致动器室流体流通的基本上相同时间(例如，在1秒内，例如在0.5秒内)使第二致动器室与液压致动器流体流通。因此，两个操作相关联且在相似(如果不相同)时间发生。
19.液压机通常限定多个工作室，每个工作室与液压流体歧管流体连通。每个工作室可以部分地由气缸的内表面和可移动工作表面限定，所述可移动工作表面机械地联接到可旋转轴。通常，可移动工作表面是活塞-气缸对中的活塞表面。每个工作室的容积可以随着可旋转轴的每次旋转而循环变化。以此方式，应理解，通过可移动工作表面和可旋转轴中的一个或多个的移动在液压流体歧管中的液压流体与原动机之间交换能量。通常，通过用可
旋转轴的移动与液压流体歧管交换液压流体来交换能量。
20.本发明可特别涉及电子换向液压机，其散布有工作室容积的有效循环，其中存在液压工作流体的净排量，以及工作室容积的非有效循环，其中在工作室和液压回路之间没有液压工作流体的净排量。通常，大部分或所有有效循环是全冲程循环，其中工作室通过适当控制阀门致动信号的定时来转移预定的工作流体的最大排量。还已知调节多个工作室中的一个或多个工作室的低压阀和任选地高压阀，以通过操作所谓的部分冲程循环来调节在有效循环期间产生的最大排量的分数。
21.控制器可以被配置(例如，被编程)为控制工作室的低压阀和任选地高压阀，以使每个工作室在工作室容积的每个循环期间执行工作室容积的活动或非有效循环。
22.通过“有效循环”，我们指的是产生工作流体净排量的工作室容积循环。“非有效循环”是指不产生工作流体净排量的工作室容积循环(通常低压阀和高压阀中的一个或两个在整个循环中保持关闭)。通常，有效和非有效循环穿插以满足需求信号指示的需求。这与仅执行有效循环的机器形成对比，其排量可以变化。
23.液压机的一个或多个工作室的需求信号通常被处理为“排量分数”fd，它是可旋转轴每旋转一圈工作液压流体的最大排量的目标分数。考虑到可旋转轴的当前旋转速度和成组连接到同一高压歧管和液压设备的一个或多个液压组件(例如，一个或多个液压致动器和一个或多个另外的液压组件)的工作室的数目，可以将以容积表示的需求(每秒工作液压流体的体积)转换为排量分数。需求信号涉及对经由液压流体歧管流体地连接到车辆的所述一个或多个液压组件的一个或多个工作室群组的组合流体排量的需求。可以存在与具有相应需求信号的一个或多个其它液压组件流体连接的其它群组的一个或多个工作室。
24.至少低压阀(任选地高压阀，任选地低压阀和高压阀两者)可以是电控阀，并且控制器或另外的控制器被配置为控制(例如，电控)阀门与工作室容积的循环成相位关系，从而确定每个工作室在工作室容积的每个循环上的液压流体的净排量。所述方法可以包括控制(例如，电控)阀门与工作室容积的循环成相位关系，从而确定每个工作室在工作室容积的每个循环上的液压流体的净排量。
25.可以将一个或多个工作室的群组动态地分配到与液压流体歧管流体连通的一个或多个液压组件(例如，一个或多个液压致动器和/或液压蓄能器和/或一个或多个另外的液压组件)的相应群组，以由此例如通过例如在控制器的控制下打开或关闭电控阀(例如，本文所描述的高压阀和低压阀)来改变哪一个或多个工作室连接到(例如，一组)液压组件。可以将(例如，一个或多个)工作室的群组动态地分配到(例如，一个或多个)液压组件的(相应)群组，以由此例如通过例如在控制器或另一控制器的控制下打开和/或关闭(例如，电控)阀门来改变机器的哪些工作室联接到哪些液压组件。通过每个工作室(和/或每个液压组件)的液压流体的净排量可以通过调节连接到一个或多个液压组件的一个或多个工作室的净排量来调节。一个或多个工作室的群组通常通过所述液压流体歧管或其部分连接到一个或多个所述液压组件的相应群组。
26.每个工作室接受或输出的液压流体的流量可以是独立可控的。可以通过选择每个工作室在工作室容积的每个循环上的液压流体的净排量来独立地控制每个工作室接受或产生的液压流体的流动。此选择通常由控制器执行。
27.通常，液压机可作为泵以泵送操作模式操作，或者可作为马达以马达操作模式操
作。液压机的一些工作室可以泵送(并且因此一些工作室可以输出液压流体)，而液压机的其它工作室可以马达输送(并且因此一些工作室可以输入液压流体)。
28.液压机可以是泵或马达，或泵-马达(可能地可变排量)，或数字容积式泵-马达。由于数字容积式泵-马达具体来说在部分负载下的高效率，液压机与一个或多个液压致动器之间的能量传递也特别有效，并且比替代技术更有效。还应理解，数字容积式泵-马达特别适用于这种应用，因为它可以快速、准确和独立地控制压力和流动。
29.应理解，阀门布置可以包括可能影响经由液压流体歧管在液压组件之间流动的液压流体的流体流动特性的基本上任何阀门，所述流体流动特性例如压力、流速或液压流体通过液压流体歧管的路径。通常，阀门布置包括多个路由阀。应当理解，控制多个路由阀中的至少一个仍将被理解为控制阀门布置。阀门布置中的每个阀门可以电子地可控，以允许或基本上防止阀门的第一侧与第二侧之间的流体流动。在一些实例中，至少一些阀门可以是多路阀，其中可以一次将液压流体引导到多个阀门出口中的仅一个。阀门布置可以被配置成独立地控制至少两个致动器室中的每一个与液压蓄能器之间经由液压流体歧管的流体流通。阀门布置可以被配置成独立地控制至少两个致动器室中的每一个与液压机之间经由液压流体歧管的流体流通。
30.阀门布置可以包括：一个或多个致动器室阀，每个致动器室阀与至少两个致动器室中的仅相应一个致动器室相关联。因此，致动器室阀可以用于使致动器室与液压流体歧管的一个或多个部分流体流通。在实例中，致动器室阀可以在一侧与相应致动器室流体连通，并且被配置成在第二侧允许在相应致动器室与液压流体歧管的多个不同部分之间选择性地引导液压流体。液压流体歧管的多个不同部分可以包括与液压蓄能器流体连通的蓄能器部分以及与液压机流体连通的液压机部分。
31.阀门布置可以包括在液压歧管内的流体流通路径中的在一个或多个致动器室阀与液压机之间的歧管阀组。歧管阀组可以包括多个独立可控阀。因此，歧管阀组可以允许控制液压流体从液压机的路线选择。液压流体歧管的液压机部分可以经由歧管阀组与液压机流体连通。液压流体歧管的蓄能器部分可以经由不包含歧管阀组的液压流体歧管的部分与液压蓄能器流体连通。
32.一个或多个液压致动器可以包括具有第一致动器室和第二致动器室的包括第一液压致动器。实际上，在一些实例中，一个或多个液压致动器可以仅为单个液压致动器，所述液压致动器具有第一致动器室和第二致动器室并且将用于液压工作装置中。在其它实例中，一个或多个液压致动器可以是多个液压致动器，例如两个液压致动器。
33.一个或多个液压致动器的第一致动器室的有效工作区域可以不同于一个或多个液压致动器的第二致动器室的有效工作区域。第一致动器室的有效工作区域可以大于第二致动器室的有效工作区域。第一致动器室的有效工作区域可以小于第二致动器室的有效工作区域。
34.至少第一致动器室可能不能够经由与液压蓄能器分离的流体连通路径与液压机流体流通。换句话说，在液压机和液压蓄能器中，第一致动器室仅与液压蓄能器流体连通，而不是经由还包含液压蓄能器的流体连通路径。因此，液压流体歧管可以保持比第一致动器室可以直接与液压机流体连通(经由与液压蓄能器分离的流体连通路径)的情况更简单。类似地，第二致动器室可能不能够经由与液压机分离的流体连通路径与液压蓄能器流体流
通。因此，液压流体歧管可以保持比第二致动器室可以直接与液压蓄能器流体连通(经由与液压机分离的流体连通路径)的情况更简单。
35.液压蓄能器可以是第一液压蓄能器，并且车辆可以包括多个液压蓄能器，包含第一液压蓄能器。第一液压蓄能器可以含有处于第一压力的液压流体。多个液压蓄能器可以包括第二液压蓄能器，所述第二液压蓄能器含有处于不同于第一压力的第二压力下的液压流体。因此，可以使处于不同压力的液压流体与第一致动器室流体连通，以最佳地满足移动多个液压致动器的需求。控制器可以被配置成控制阀门布置以使第二液压蓄能器与第一致动器室流体连通，并且使其与将第一液压蓄能器与第一致动器室隔离同步。因此，可以视需要切换与第一致动器室流体连通的液压蓄能器。多个液压蓄能器可以是至少三个液压蓄能器，每个液压蓄能器被布置成含有处于不同相应压力下的液压流体。液压蓄能器中的至少一个可以被配置成在使用时含有处于小于10巴的压力下的液压流体。液压蓄能器中的至少一个可以被配置成在使用时含有处于大于10兆帕的压力下的液压流体。液压蓄能器中的至少一个可以被配置成在使用时含有处于大于20兆帕的压力下的液压流体。
36.当液压蓄能器不与一个或多个液压致动器的致动器室流体连通时，可以控制阀门布置和液压机以使液压蓄能器中的一个或多个与液压机流体连通，以在液压流体歧管与一个或多个液压蓄能器之间交换液压流体，从而改变存储在一个或多个液压蓄能器内的液压流体的压力以更靠近一个或多个液压蓄能器的默认操作压力。
37.液压机可以包括多个泵组，每个泵组包括与液压流体歧管流体连通的多个工作室。每个工作室可以部分地由机械地联接到可旋转轴的可移动工作表面限定。控制器可以被配置成以与泵组中的至少另一个不同的方式控制泵组中的至少一个。在第一配置中，泵组中的至少一个的工作室可以与第一液压组件(例如，一个或多个液压致动器的第二致动器室)流体连通。在第二配置中，泵组中的至少一个中的至少一个的工作室保持与第一液压组件流体连通，而泵组中的至少一个中的至少另一个的工作室与第二液压组件(例如，液压蓄能器)流体连通。因此，可以视需要动态地拆分、接合和重新分配泵组，以满足车辆的液压组件的液压需求。
38.控制器可以被配置成控制阀门布置，以使泵组中的至少一个在第一配置中与液压流体歧管的第一部分流体连通并且在第二配置中与液压流体歧管的第二部分流体连通。多个泵组可以与液压流体歧管的第一部分流体连通。多个泵组可以与液压流体歧管的第二部分流体连通。控制器可以被配置成控制阀门布置以使泵组中的至少一个与液压流体歧管的第三部分流体连通，第三部分与和一个或多个液压致动器分离的至少一个另外的液压致动器流体连通。因此，液压机器可以用于视需要与多个液压致动器交换液压流体，以满足来自多个相应液压致动器(或其它液压组件)的需求。
39.车辆可以用于执行多个液压工作装置。
40.可以使用具有至少一个致动器室的另一液压致动器执行液压工作装置中的至少一个，所述致动器室被配置成始终与液压机流体连通。因此，液压机的一个或多个泵组可以专用于其它液压致动器。以此方式，液压流体歧管和阀门布置可以保持比每个泵组可以独立地连接到多个不同的液压组件，例如多个不同液压致动器的情况更简单。
41.液压机可以被配置成始终与液压致动器或一个或多个液压致动器中的给定液压致动器流体连通。因此，液压机的一个或多个泵组可以专用于一个或多个液压致动器中的
特定液压致动器，从而简化液压流体歧管和/或阀门布置。液压机可以被配置成始终与给定液压致动器的给定致动器室流体连通。
42.一个或多个液压致动器可以包括多于两个致动器室，例如至少四个致动器室。
43.控制器可以被配置成控制液压机和阀门布置，以致使液压流体从液压流体歧管到液压蓄能器的交换。因此，可以通过使液压流体接收在液压蓄能器中而将能量存储于其中。将存储在液压蓄能器中的能量可以源自液压工作装置的下降移动。例如，在液压工作装置的降低移动期间可以使一个或多个液压致动器与液压蓄能器直接流体连通，使得通过下降液压工作装置从一个或多个液压致动器释放的能量可以存储在液压蓄能器中。在其它实例中，可以使一个或多个液压致动器与液压机的至少一个第一泵组流体连通，并且可以使液压机的至少一个第二泵组与液压蓄能器流体连通。以此方式，通过降低液压工作装置从一个或多个液压致动器释放的能量可以通过液压机传递到可旋转轴，并且随后用于使用液压机的至少一个第二泵组泵送液压流体，以使液压流体流入液压蓄能器中。因此，即使压力不同于在液压工作装置的下降移动期间从一个或多个液压致动器流出的液压流体的压力，也可以充注液压蓄能器。
44.液压蓄能器可以设置成在液压机与阀门布置之间流体连通。
45.可以提供从液压机的高压侧到阀门布置的至少两个流体连通路径。至少两个流体连通路径中的每一个可以连接到液压机的单独泵组。
46.液压机的低压侧可以经由阀门布置与一个或多个液压致动器流体连通。因此，可以可控地将液压流体从一个或多个液压致动器引导到低压储液器(也连接到液压机的低压侧)。液压机的低压侧可以经由阀门布置的致动器室阀与一个或多个液压致动器流体连通。液压机的低压侧可以经由阀门布置的歧管阀组与一个或多个液压致动器流体连通。
47.致动器需求信号可以指示(例如，表示)与液压工作装置相关联的流量需求或速度需求。换句话说，可以根据用于液压工作装置的移动的速度需求而确定致动器需求信号。可以根据用于液压工作装置的移动的流量需求而确定致动器需求信号。
48.控制器可以被配置成根据一个或多个液压致动器的所测量参数与一个或多个液压致动器的参数的所需值之间的误差来控制液压机和阀门布置。因此，可以使用闭环控制系统控制液压机和阀门布置。可以从位置、速度、压力、力、流速、功率的列表中选择参数。在其它实例中，可以基于参数的所需值而控制液压机和阀门布置，而无需来自参数的所测量值的反馈。换句话说，控制器可以被配置成作为开环控制系统控制液压机和阀门布置。
49.控制器可以被配置成根据以给定速度移动一个或多个液压致动器的需求而确定致动器的所需力参数。控制器可以被配置成控制液压机和阀门布置，以根据所需力参数引起一个或多个液压致动器的移动。
50.可以从用户输入确定移动一个或多个液压致动器的需求。用户输入可以是操纵杆控制器。因此，用户可以容易地且手动地控制一个或多个液压致动器的移动。
51.液压工作装置可以包含动臂和铲斗中的至少一个。车辆的多个液压工作装置可以包含动臂和铲斗。液压工作装置中的至少另一个可以与液压蓄能器隔离，但是选择性地流体连接到液压机。因此，可以单独地使用液压机，而不使用液压蓄能器操作一些液压工作装置。液压工作装置中的至少另一个可以包含摆动工作装置。
52.可以布置一个或多个液压致动器，使得第一致动器室的体积扩大对应于第二致动
器室的体积减小。换句话说，第一致动器室和第二致动器室可以各自表示双作用柱塞的不同侧。
53.本发明扩展到用于控制具有液压工作装置的车辆的方法。所述方法包括：接收移动将用于液压工作装置中的一个或多个液压致动器的需求；以及控制液压机和阀门布置以使车辆的液压蓄能器经由车辆的液压流体歧管和阀门布置与一个或多个液压致动器的第一致动器室流体连通，并且使其与改变一个或多个液压致动器的第二致动器室中的压力同步。第二致动器室经由液压流体歧管和阀门布置与液压机流体连通。如所描述控制液压机和阀门布置因此导致液压致动器根据需求移动。
54.所述方法可以包括如本文其它地方描述的关于车辆或控制器描述的任何功能。液压机、液压蓄能器、液压流体歧管、一个或多个液压致动器和阀门布置可以各自具有本文中其它地方描述的特征中的任一个。
附图说明
55.现在将参考以下附图来说明本发明的实例实施例，在附图中：
56.图1是如本文所述的液压设备的实例的示意图；
57.图2是根据本公开的实例的车辆系统的示意图；
58.图3是说明如本文所描述的控制液压机的方法的流程图；以及
59.图4是液压机的实例的示意图。
具体实施方式
60.图1是如本文所描述的用于车辆的液压设备的实例的示意图。车辆是装载机，例如挖掘机。液压设备100包括原动机102和液压机104。液压机104具有与原动机102驱动接合的可旋转轴106。在此实例中，液压机104限定多组工作室，具体来说八组工作室，有时称为室群组108a、108b、108c、108d、108e、108f、108g、108h。下文将参考图4进一步解释液压机104以及具体来说工作室108a、108b、108c、108d、108e、108f、108g、108h的群组的详细操作。尽管图1中未示出，但是应理解，每一组工作室108a、108b、108c、108d、108e、108f、108g、108h通常包括液压回路中的多个工作室，每个工作室部分地由机械地联接到可旋转轴106的可移动工作表面限定，使得在操作中，液压机104通过工作表面和可旋转轴106的移动与液压回路和原动机102交换能量。液压机104通过在液压回路与液压机104之间交换液压流体而与液压回路交换能量，并且通过可旋转轴106的移动在原动机102与液压机104之间交换能量。
61.应当理解，液压回路由液压设备100的任何部分限定，液压流体可以流经这些部分并且处于或可以与液压机104的任何工作室流体连通。形成液压回路的液压设备100的一个或多个组件称为液压流体歧管109。
62.液压设备100包括第一液压工作装置110，在此实例中为动臂提升工作装置110。动臂提升工作装置110使用至少一个液压致动器112，所述(或每个)液压致动器112采用双作用缸柱塞的形式以升高或降低装载机车辆的挖掘机臂的动臂。液压致动器112包括第一致动器室114和第二致动器室116。第一致动器室114和第二致动器室116中的每一个与液压流体歧管109的至少一部分流体连通。第一致动器室114和第二致动器室116由活塞118分离，
所述活塞具有从此处延伸通过液压致动器112的第二致动器室116的杆120。杆120机械地连接到动臂(图1中未示出)，使得液压致动器112的杆120和动臂中的一个的移动引起液压致动器112的杆120和动臂中的另一个的移动。第一致动器室114的有效工作区域小于第二致动器室116的有效工作区域。
63.在此实例中，液压设备100包括另外的液压工作装置122、124，具体来说第二液压工作装置122，其采用棒工作装置122形式以移动装载机车辆的挖掘机臂的棒部分；以及第三液压工作装置124，其采用铲斗工作装置124形式以移动装载机车辆的挖掘机臂的铲斗。如图1中所说明，另外的液压工作装置122、124中的每一个包含一个或多个另外的液压致动器。在此实例中，第二液压工作装置122包括第二液压致动器123，所述第二液压致动器具有延伸穿过第二液压致动器123的两侧的杆123a。第三液压工作装置124包括第三液压致动器125，所述第三液压致动器在配置上类似于第一液压工作装置110的液压致动器112，但在此实例中具有较小大小。
64.液压设备100进一步包括采用三个液压蓄能器140、142、144形式的三个能量存储组件。液压蓄能器140、142、144各自单独地与液压流体歧管109流体连通，并且被配置成与其交换液压流体。第一液压蓄能器140是低压液压蓄能器140，例如配置成以大致300千帕的压力存储液压流体。第二液压蓄能器142是中压液压蓄能器142，例如配置成以大致15兆帕的压力存储液压流体。第三液压蓄能器144是高压液压蓄能器144，例如配置成以大致30兆帕的压力存储液压流体。在此实例中，低压液压蓄能器140与液压机104的低压侧，具体来说，液压机104的每一组工作室108a、108b、108c、108d、108e、108f、108g、108h的低压侧流体连通。
65.液压设备100进一步包括另外的液压工作装置150，在此实例中用于执行挖掘机臂的旋转摆动操作，以使挖掘机臂围绕竖轴旋转，通常在车辆的驾驶室附近。使用液压马达152执行另外的液压工作装置150，以用于将液压流体压力和流量转换成轴杆(图1中未示出)的旋转移动。方向控制阀154设置为与液压马达152的两侧流体连通，以控制液压马达152的旋转方向，由此控制挖掘机臂的摆动方向。方向控制阀154也与低压液压蓄能器140流体连通。
66.液压设备100进一步包括采用联动布置138形式的阀门布置，所述阀门布置由多个致动器室阀126、128、130、132、134、136和歧管阀组138组成。阀门布置中的阀门一起被配置成选择性地控制液压致动器的致动器室中的任何一个或多个与液压蓄能器140、142、144中的一个或多个之间经由液压流体歧管109的流体连通。阀门布置中的阀门也一起被配置成选择性地控制液压致动器的致动器室中的一个或多个与液压机104之间经由液压流体歧管109的流体连通。
67.致动器室阀126、128、130、132、134、136各自布置在液压工作装置110、122、124中的液压致动器的液压室中的相应一个的出口处。致动器室阀126、128、130、132、134、136有时称为切换阀。每个致动器室阀126、128、130、132、134、136包括在第一侧处的与液压工作装置的液压致动器的液压室流体连通的单个端口，以及在第二侧处的多个端口，在此实例中四个端口。多个端口中的第一端口与第一液压蓄能器140流体连通。多个端口中的第二端口与第二液压蓄能器142流体连通。多个端口中的第三端口与第三液压蓄能器144流体连通。多个端口中的第四端口与歧管阀组并且通常与液压机104的工作室108a、108b、108c、
108d、108e、108f、108g、108h的群组中的至少一个流体连通。可以独立地控制每个致动器室阀126、128、130、132、134、136，以使液压致动器112、123、125的相应液压室通常与第一液压蓄能器140、第二液压蓄能器142、第三液压蓄能器144和液压机104中的恰好一个流体连通。致动器室阀126、128、130、132、134、136成对设置，一对用于液压致动器112、123、125中的每一个。具体来说，第一对致动器室阀由流体连接到液压致动器112的第一致动器室114的第一致动器室阀126和流体连接到相同液压致动器112的第二致动器室116的第二致动器室阀128提供。类似地，第二对致动器室阀由分别连接到第二液压致动器123的第一和第二致动器室的第三致动器室阀130和第四致动器室阀132提供。第三对致动器室阀由分别连接到第三液压致动器125的第一和第二致动器室的第五致动器室阀134和第六致动器室阀136提供。在每一对致动器室阀中，通常致动器室阀中仅有一个可以经由液压流体歧管将致动器室连接到给定液压组件。
68.联动布置138示为图1中的液压设备100的概念部分。实际上，联动布置138包括多个阀门以控制多个端口之间流体连通路线选择。联动布置138独立地流体连接到液压机104的工作室108a、108b、108c、108d、108e、108f、108g、108h的群组中的每一个，每一对致动器室阀126、128、130、132、134、136与每个液压致动器112、123、125、中压液压蓄能器142和高压液压蓄能器144以及方向控制阀154相关联。因此，在此实例中，液压机104的多组工作室108a、108b、108c、108d、108e、108f、108g、108h中的任何一个或多个可以流体地连接到中压液压蓄能器142、高压液压蓄能器144、与每个液压致动器112、123、125相关联的任一对致动器室阀126、128、130、132、134、136和方向控制阀154中的一个。液压机104的多组工作室108a、108b、108c、108d、108e、108f、108g、108h中的另外一个或多个可以流体地连接到中压液压蓄能器142、高压液压蓄能器144、与每个液压致动器112、123、125相关联的任何一对致动器室阀126、128、130、132、134、136和方向控制阀154中的不同一个。以此方式，可以控制联动布置138以使液压机104的工作室108a、108b、108c、108d、108e、108f、108g、108h的群组经由液压流体歧管109与液压设备100的其它液压组件流体连通。
69.液压设备100进一步包括控制器(图1中未示出)，所述控制器被配置成至少控制液压设备100的液压机104、致动器室阀126、128、130、132、134、136、联动布置138和方向控制阀154。下文将参考图4进一步解释控制器的操作。应理解，在一些实例中，液压设备100可以连接到用于控制液压设备100的一个或多个组件的单独控制器，但是仍然可以被视为液压设备100。
70.尽管图1中未示出，但是液压设备100通常还包含用于测量液压流体歧管109中的不同点处的液压流体的流速和/或压力的一个或多个传感器。液压设备100进一步包含用于测量由液压工作装置中的任一个施加的力或液压工作装置中的任一个的移动速度的一个或多个传感器。
71.在实例中，为了引起动臂的升高移动，联动布置138被配置成经由联动布置138将第一和第二组工作室108a、108b流体地连接到第一对致动器室阀，所述第一对致动器室阀包含第一致动器室阀126和第二致动器室阀128。此外，第一致动器室阀126被配置成使第一致动器室114与液压流体歧管109的部分流体连通，所述部分经由联动布置138与第一和第二组工作室108a、108b流体连通。同时，第二致动器室阀128被配置成使第二致动器室116与高压液压蓄能器144流体连通。应理解，高压液压蓄能器144将在基本上对应于高压液压蓄
能器144内的液压流体压力的压力下将液压流体供应到第二致动器室116中。通过控制由液压机104，具体来说液压机104的第一和第二组工作室108a、108b朝向第一致动器室114泵送的液压流体的流速，可以实现第一液压工作装置110的精确期望提升力和移动速度。通过修改由第一和第二组工作室108a、108b泵送的液压流体的流速来容易地实现提升力和/或移动速度的小改变。可以通过使用与第一致动器室114流体连通的不同数目个组的工作室108a、108b、108c、108d、108e、108f、108g、108h和/或通过替代地使第二致动器室116与中压液压蓄能器142或甚至低压液压蓄能器流体连通来实现较大改变。
72.在一些实例中，在要降低动臂并且将回收能量的情况下，可以使液压机104的工作室108a、108b、108c、108d、108e、108f、108g、108h的群组中的一个或多个经由第二致动器室阀128与第二致动器室116流体连通，工作室的一个或多个群组被配置成在电动配置下操作。如本文中其它地方所描述，回收的能量可以用于使用工作室108a、108b、108c、108d、108e、108f、108g、108h的一个或多个其它群组朝向中压液压蓄能器142、高压液压蓄能器144和任何一个或多个另外的液压工作装置122、124、150中的至少一个将旋转力矩提供到可以例如用于泵送液压流体的可旋转轴106；联动布置138被配置成相应地引导液压流体。或者，回收的能量可以替代地直接存储在液压蓄能器142、144中，或用于另外的液压工作装置122、124、150，而不经由液压机104传递。
73.图2是根据本公开的实例的车辆系统的示意图。车辆200包括如本文所描述的液压设备300，包含液压机310和控制器320。控制器320被配置成与液压机310交换信号315以根据控制器320例如从车辆200的操作者的用户输入接收的输入信号控制液压设备300。在此实例中，控制器320由一个或多个处理器330和计算机可读存储器340实现。存储器340存储指令，所述指令在由一个或多个处理器330执行时使液压设备300如本文所描述操作。
74.尽管控制器320被示为车辆200的一部分，但是应理解，控制器320的一个或多个组件，或甚至整个控制器320可以设置成与车辆200分离，例如远离车辆200以通过无线通信与车辆200交换信号。
75.图3是说明如本文所描述的控制车辆的方法的流程图。方法400是控制具有液压工作装置的车辆(包含液压机)以引起用于液压工作装置的液压致动器的移动的方法。具体来说，方法400包括接收410移动将用于液压工作装置中的多个液压致动器的需求。液压工作装置通常是车辆的主要液压工作装置，例如动臂提升工作装置。需求通常采用来自例如控制装置(例如，操纵杆)的用户输入设备的需求信号接收器形式。
76.方法400进一步包括使420车辆的液压蓄能器经由车辆的液压流体歧管和阀门布置与多个液压致动器的第一致动器室流体连通。通常，控制阀门布置以使液压蓄能器与第一致动器室流体连通。
77.方法400进一步包括使其与改变430液压致动器的第二致动器室中的压力同步。第二致动器室经由液压流体歧管和阀门布置与液压机流体连通。通常，控制液压机以改变第二致动器室中的压力。必要时，可以控制阀门布置以使第二致动器室经由液压流体歧管和阀门布置与液压机流体连通。
78.由于使420液压蓄能器与第一致动器室流体连通并且由于改变430第二致动器室中的压力，引起液压致动器根据需求移动。
79.图4是图1和2中所示的液压设备的一部分的示意图，并且示出当前通过高压歧管
554连接到一个或多个液压组件(例如致动器)的单组工作室。图4提供了第一组500的详细信息，所述组包括具有气缸524的多个工作室(示出了8个)，其具有由气缸的内表面和活塞528(提供工作表面528)限定的工作容积526，其是偏心凸轮532从可旋转轴530驱动并且在气缸内往复运动以周期性地改变气缸的工作容积。可旋转轴与驱动轴牢固连接并随其旋转。轴位置和速度传感器534通过信号线536将电信号发送到控制器550，从而使控制器能够确定轴的瞬时角位置和旋转速度，并确定每个气缸循环的瞬时相位。
80.每个工作室都与低压阀(lpv)相关联，所述低压阀(lpv)采用电子驱动的面密封提升阀552的形式，所述阀具有相关的工作室并且可操作以选择性地密封从工作室延伸到低压液压流体歧管554的通道，其可以将一个或多个工作室，或者实际上如这里所示的所有，连接到低压液压流体歧管液压回路。lpv是常开电磁驱动阀，当工作室内的压力小于或等于低压液压流体歧管内的压力时，即在进气冲程期间，所述阀被动地打开，使工作室与低压液压流体歧管流体连通，但在控制器的主动控制下可通过lpv控制管路556选择性关闭，从而使工作室脱离与低压液压流体歧管的流体连通。阀门也可以是常闭阀。除了阀两端的压力差产生的力外，流体流经阀的流动力也影响移动阀构件上的净力。
81.每个工作室进一步与各自的高压阀(hpv)564相关联，每个高压阀都为压力致动输送阀的形式。hpv从它们各自的工作室向外打开并且每个都可操作以密封从工作室延伸通过阀块到高压液压流体歧管558的相应通道，其可以连接一个或几个工作室，或者实际上是如图4所示的所有。hpv用作常闭压力开启止回阀，当工作室内的压力超过高压液压流体歧管内的压力时，所述止回阀被动打开。hpv还用作常闭螺线管驱动的止回阀，一旦hpv被相关工作室内的压力打开，控制器可以通过hpv控制管线562选择性地保持打开。通常，hpv不能通过控制器抵抗高压液压流体歧管中的压力打开。当高压液压流体歧管中存在压力但工作室中没有压力时，hpv可以在控制器的控制下另外打开，或者可以部分打开。
82.在泵送模式下，控制器通过主动关闭一个或多个lpv，通常在相关工作室循环的最大容积点附近，选择液压马达将液压流体从工作室到高压液压流体歧管的净排量速率，关闭通往低压液压流体歧管的路径，从而在随后的收缩冲程中通过相关的hpv引导液压流体流出(但不会主动保持hpv的打开)。控制器选择lpv闭合和hpv开口的数量和顺序，以产生流动或产生轴扭矩或功率，以满足选定的净排量速率。
83.在电动模式操作下，控制器选择液压流体的净排量速率，通过高压液压流体歧管排量，在相关工作室循环中的最小容积点之前不久主动关闭一个或多个lpv，关闭通向低压液压流体歧管的路径，这会导致工作室中的液压流体在剩余的收缩冲程中被压缩。当通过它的压力平衡时，相关的hpv会打开，并且少量的液压流体通过相关的hpv被引导出来，所述hpv由控制器保持打开。然后控制器主动保持打开相关的hpv，通常直到接近相关工作室循环中的最大容积，允许来自高压液压流体歧管的液压流体进入工作室并向可旋转轴施加扭矩。
84.除了在逐个循环的基础上确定是否关闭或保持打开lpv，控制器可操作以根据变化的工作室容积改变hpv关闭的精确相位，从而选择净液压流体从高压到低压液压流体歧管的排量速率，反之亦然。
85.低压流体连接506和高压流体连接521上的箭头指示电动模式下的液压流体流；在泵送模式下，流反转。减压阀566可以保护第一组免受损坏。
86.在正常运行中，工作室容积的有效循环和非有效循环穿插以满足液压机控制信号指示的需求。
87.在本说明书的整个描述和权利要求中，词语“包括”和“包含”及其变体表示“包括但不限于”，并且它们不旨在也不排除其他部件、整数或步骤。贯穿本说明书的描述和权利要求，单数包括复数，除非上下文另有要求。特别地，在使用不定冠词的情况下，除非上下文另有要求，否则说明书将被理解为考虑复数以及单数。
88.结合本发明的特定方面、实施方式或实施例描述的特征、整数、特性或组应理解为适用于本文描述的任何其他方面、实施方式或实施例，除非与之不相容。本说明书(包含任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征，和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤，可以以任何组合进行组合，除了其中至少一些这样的特征的组合和/或步骤是互斥的。本发明不限于任何前述实施方式的细节。本发明延伸到本说明书(包含任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖的一个或任何新颖的组合，或如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的一个或任何新颖的组合。

技术特征：
1.一种具有液压工作装置的车辆，所述车辆包括：原动机；液压流体歧管；液压机，其与所述液压流体歧管流体连通，所述液压机具有与所述原动机驱动接合的可旋转轴并且被配置成使得在操作中，所述液压机通过所述可旋转轴的移动与所述液压流体歧管交换液压流体；液压蓄能器，其与所述液压流体歧管流体连通并且用于与所述液压流体歧管交换液压流体；一个或多个液压致动器，所述一个或多个液压致动器一起具有与所述液压流体歧管流体连通的至少两个致动器室，所述一个或多个液压致动器将用于所述液压工作装置中；阀门布置，所述阀门布置被配置成选择性地控制所述至少两个致动器室中的至少一个与所述液压蓄能器之间经由所述液压流体歧管的流体连通，以及所述至少两个致动器室中的至少一个与所述液压机之间经由所述液压流体歧管的流体连通；以及控制器，所述控制器被配置成：接收指示移动所述一个或多个液压致动器的需求的致动器需求信号；以及控制所述液压机和所述阀门布置以根据所述致动器需求信号引起所述一个或多个液压致动器的移动，其中为了根据所述致动器需求信号引起所述一个或多个液压致动器的所述移动，控制所述液压机和所述阀门布置以使所述液压蓄能器经由所述液压流体歧管的第一部分和所述阀门布置与所述至少两个致动器室中的第一致动器室流体流通，并且使其与所述至少两个致动器室中的第二致动器室中的压力变化同步，所述第二致动器室经由所述液压流体歧管的第二部分和所述阀门布置与所述液压机流体连通，以及其中所述液压机包括多个泵组，每个泵组包括与所述液压流体歧管流体连通的多个工作室，每个工作室部分地由机械地联接到所述可旋转轴的可移动工作表面限定，并且其中所述控制器被配置成以与所述泵组中的至少另一个不同的方式控制所述泵组中的至少一个。2.一种用于具有液压工作装置的车辆的控制器，所述控制器被配置成：接收指示移动将用于所述液压工作装置中的一个或多个液压致动器的需求的致动器需求信号；以及控制所述车辆的液压机和阀门布置以根据所述致动器需求信号引起所述一个或多个液压致动器的移动，其中为了根据所述致动器需求信号引起所述一个或多个液压致动器的所述移动，控制所述液压机和所述阀门布置以使所述车辆的液压蓄能器经由所述车辆的液压流体歧管的第一部分和所述阀门布置与所述至少两个致动器室中的第一致动器室流体流通，并且使其与所述至少两个致动器室中的第二致动器室的压力变化同步，所述第二致动器室经由所述液压流体歧管的第二部分和所述阀门布置与所述液压机流体连通，以及其中所述液压机包括多个泵组，每个泵组包括与所述液压流体歧管流体连通的多个工作室，每个工作室部分地由机械地联接到所述可旋转轴的可移动工作表面限定，并且其中所述控制器被配置成以与所述泵组中的至少另一个不同的方式控制所述泵组中的至少一
个。3.根据权利要求1所述的车辆或根据权利要求2所述的控制器，其中所述阀门布置包括：一个或多个致动器室阀，每个致动器室阀与所述至少两个致动器室中的仅相应一个致动器室相关联；以及歧管阀组，其在所述液压歧管内的流体连通路径中在所述一个或多个致动器室阀与所述液压机之间。4.根据权利要求1所述的车辆或根据权利要求2所述的控制器，其中所述控制器被配置成控制所述阀门布置以使所述泵组中的至少一个在第一配置中与所述液压流体歧管的所述第一部分流体连通并且在第二配置中与所述液压流体歧管的所述第二部分流体连通。5.根据权利要求1所述的车辆或根据权利要求2所述的控制器，其中所述车辆用于执行多个液压工作装置，任选地其中使用具有至少一个致动器室的另一液压致动器执行所述液压工作装置中的至少一个，所述至少一个致动器室被配置成始终与所述液压机流体连通。6.根据权利要求1所述的车辆或根据权利要求2所述的控制器，其中所述液压机被配置成始终与所述液压致动器或所述一个或多个液压致动器中的给定液压致动器流体连通，任选地其中所述液压机被配置成始终与所述给定液压致动器的给定致动器室流体连通。7.根据权利要求1所述的车辆或根据权利要求2所述的控制器，其中所述致动器需求信号指示关于所述液压工作装置的流量需求或速度需求。8.根据权利要求1所述的车辆或根据权利要求2所述的控制器，其中所述控制器被配置成根据所述一个或多个液压致动器的所测量参数与所述一个或多个液压致动器的所述参数的所需值之间的误差来控制所述液压机和所述阀门布置。9.根据权利要求1所述的车辆或根据权利要求2所述的控制器，其中所述控制器被配置成根据以给定速度移动所述一个或多个液压致动器的需求确定所述一个或多个液压致动器的所需力参数，并且根据所述所需力参数控制所述液压机和所述阀门布置以引起所述一个或多个液压致动器的移动。10.根据权利要求1所述的车辆或根据权利要求2所述的控制器，其中从用户输入确定移动所述一个或多个液压致动器的所述需求。11.根据权利要求1所述的车辆或根据权利要求2所述的控制器，其中所述液压工作装置包含动臂和铲斗中的至少一个。12.根据权利要求1所述的车辆或根据权利要求2所述的控制器，其中所述一个或多个液压致动器被布置成使得所述第一致动器室的体积扩大对应于所述第二致动器室的体积减小。13.根据权利要求1所述的车辆或根据权利要求2所述的控制器，其中所述液压机是可变排量液压机。14.根据权利要求1所述的车辆或根据权利要求2所述的控制器，其中所述液压机器是泵马达，任选地电子换向式泵马达。15.一种用于控制具有液压工作装置的车辆的方法，所述方法包括：接收移动将用于所述液压工作装置的一个或多个液压致动器的需求；以及控制液压机和阀门布置以使所述车辆的液压蓄能器经由所述车辆的液压流体歧管和
所述阀门布置与所述一个或多个液压致动器的第一致动器室流体流通，并且使其与改变所述一个或多个液压致动器的第二致动器室中的压力同步，由此根据所述需求引起所述一个或多个液压致动器的移动，所述第二致动器室经由所述液压流体歧管和所述阀门布置与所述液压机流体连通，其中所述液压机包括多个泵组，每个泵组包括与所述液压流体歧管流体连通的多个工作室，每个工作室部分地由机械地联接到所述可旋转轴的可移动工作表面限定，并且所述方法包括以与所述泵组中的至少另一个不同的方式控制所述泵组中的至少一个。

技术总结
提供一种车辆，所述车辆包括原动机(102)；液压流体歧管(109)；液压机(104)；液压蓄能器(142、144)；一个或多个液压致动器(112)；阀门布置(126、128、138)；以及控制器。所述控制器被配置成接收指示移动所述一个或多个液压致动器的需求的致动器需求信号；以及控制所述液压机和所述阀门布置以通过使所述液压蓄能器与所述一个或多个液压致动器的第一致动器室(114)流体连通，并且使其与改变所述一个或多个液压致动器的第二致动器室(116)中的压力同步，来根据所述致动器需求信号引起所述一个或多个致动器的移动。所述第二致动器室与所述液压机流体连通。压机流体连通。压机流体连通。


技术研发人员：D
受保护的技术使用者：丹佛斯苏格兰有限公司
技术研发日：2023.02.02
技术公布日：2023/8/9