用于控制液壓致動器中壓力的方法
【專利說明】用于控制液壓致動器中壓力的方法
[0001]相關串請
[0002]本申請要求2013年4月22日提交的美國臨時申請N0.61/814，372的優先權的權益，該美國臨時申請在此通過引用并入本文。
技術領域
[0003]本發明總體涉及用于向消耗器(例如作業機械中的不對稱液壓缸)供應動力的電靜液致動器系統，更具體地涉及能夠在某些操作條件下自動控制消耗器中壓力的控制算法和方法。
【背景技術】
[0004]對于例如但不限于液壓挖掘機、輪式裝載機、裝載鏟土機、反鏟鏟土機、采礦設備、工業機械等等的作業機械，常見的是具有一個或多個致動部件，例如升降臂和/或傾斜臂、懸臂、鏟斗、轉向和回轉功能件、行走機構等等。通常，在這種機械中，原動力驅動液壓栗以向致動器提供流體。中位全開閥或中位關閉閥(open-center or closed-center valve)控制流體到致動器的流動。
[0005]一些現代的機械已經用電靜液致動器(electro-hydrostatic actuator，EHA)系統替代了以上所描述的傳統的液壓系統。電靜液壓致動器包括可反轉、可變速的電動機，該電動機連接到液壓栗(通常為固定的排量)，該液壓栗用于向致動器提供流體，以控制致動器的動作。電動機的速度和方向控制流體到致動器的流動。用于電動機的電力從電力單元接收，電力單元例如發電機、電力儲存單元(例如電池)或這二者。例如，在負載的減速動作和/或下降動作下，電力單元可以從所述電動機接收電力，之后將所述電動機操作為發電機。在本文中將包括電靜液致動器的系統稱為電靜液致動器系統。

【發明內容】

[0006]電靜液系統不同于常規負載感測液壓系統運轉。在常規負載感測液壓系統中，在被外力阻礙(例如臂上的鏟斗觸地)的液壓功能件(例如臂或懸臂)與該功能件的另外動作(例如車輛升起離開其支撐件或輪子/軌道)之間存在延遲。通常，這是由于栗的低壓側的氣穴現象。然而，由于致動器的低壓側可以直接供應到栗而不是供應到儲存罐，栗的低壓側因而可以是加壓的，所以電液壓系統通常非常快速地響應。因此，操作者同樣不能簡單地依賴于功能件遇到外部負載(觸地)時的反饋。這會導致車輛牽引力的損失或其它的缺點。
[0007]因此，提供了一種用于利用電靜液系統經由引發的被動的或主動的延時來模擬負載感測系統的響應的系統和方法。
[0008]根據本發明的一個方面，一種液壓系統，包括:控制器，所述控制器連接至操作者界面；栗，所述栗能夠在第一方向上操作以供應加壓流體；以及液壓回路，所述液壓回路具有第一側和第二側，所述第一側將所述栗的第一側流體連接到用于連接到消耗器的第一端口，并且所述第二側將所述栗的第二側流體連接到用于連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戶輸入并根據所述用戶輸入供應液壓流體；注意指示所述液壓回路的所述第一側中的壓力超過規定量的參數；以及響應于所述壓力超過所述規定量，限制所述液壓回路的所述第一側中的壓力，直到所述規定量提高，由此除非給出停止消耗器動作的命令，否則延遲消耗器動作，并模擬常規負載感測系統中的響應。
[0009]可選地，所述液壓系統包括:流體連接在所述栗與所述端口之間的閥門，所述閥門由所述控制器控制，并且所述閥門能夠操作以調節所述栗與所述消耗器之間的加壓流體。
[0010]可選地，所述用戶命令為用于使致動器下降的命令。
[0011]可選地，所述消耗器為液壓缸，并且所述液壓回路的所述第一側流體連接到所述液壓缸的桿側。
[0012]可選地，所述控制器還被配置成，在基于評估確定提高最大壓力極限之后，延遲提高所述最大壓力極限。
[0013]可選地，所述參數為栗速度。
[0014]可選地，所述參數為所述消耗器的運動狀態。
[0015]可選地，所述液壓系統包括電動機械，所述電動機械由所述控制器控制并驅動所述栗，其中，所述參數為電動機械扭矩。
[0016]可選地，所述參數為所述液壓回路的所述第一側中的壓力。
[0017]可選地，所述液壓系統包括電動機械，所述電動機械由所述控制器控制并驅動所述栗，并且其中，所述控制器還被配置成通過設定所述電動機械的扭矩極限來設定最大壓力極限。
[0018]可選地，所述栗為雙向栗，所述雙向栗能夠在第一方向上操作以通過第一閥向所述消耗器供應加壓流體，以在一個方向上操作所述消耗器；并且所述雙向栗能夠在與所述第一方向相反的第二方向上操作以通過第二閥向所述消耗器供應加壓流體，以在與所述第一方向相反的方向上操作所述消耗器。
[0019]可選地，所述液壓系統包括液壓致動器，液壓流體在相反的方向上被供應到所述液壓致動器并從所述液壓致動器返回，以在相反的方向上操作所述致動器。
[0020]可選地，所述液壓系統包括增壓系統，所述增壓系統用于從所述液壓系統的所述液壓回路接收流體，或者用于向所述液壓系統的所述液壓回路供應流體。所述增壓系統包括:增壓栗，所述增壓栗用于向補流路線/回流路線供應流體，所述補流路線/回流路線選擇性地與所述消耗器流體連通；以及用于驅動所述增壓栗的增壓電動機械，所述電動機械通過增壓逆變器連接到增壓電力源。
[0021]可選地，所述液壓系統包括電動機械，所述電動機械由所述控制器操作，且通過逆變器連接到電力源以驅動所述栗。
[0022]可選地，所述閥門包括連接在所述栗與所述第一端口之間的負載保持閥，所述負載保持閥由所述控制器控制并在第一位置中能夠操作以允許流到所述消耗器的流動，以針對負載操作所述消耗器，并且所述負載保持閥在第二位置中能夠操作以阻擋由負載引發的從所述消耗器到所述栗的回流。
[0023]根據本發明的另一個方面，一種液壓系統包括:控制器，所述控制器連接至操作者界面；栗，所述栗能夠在第一方向上操作以供應加壓流體；以及液壓回路，所述液壓回路具有第一側和第二側，所述第一側將所述栗的第一側流體連接到消耗器能夠連接到的第一端口，并且所述第二側將所述栗的第二側流體連接到所述消耗器能夠連接到的第二端口。所述控制器被配置成:接收用于控制所述消耗器的用戶命令；響應于所述用戶命令，將所述液壓回路的所述第一側的最大壓力極限設定至第一值；控制所述栗和閥門以執行所述用戶命令；監控第一系統狀況；響應于所述用戶命令，利用規定的準則評估所監控的系統狀況；以及基于所述評估來確定是否提高所述最大壓力極限。
[0024]可選地，所述液壓系統包括:流體連接在所述栗與所述端口之間的閥門，所述閥門由所述控制器控制，并且所述閥門能夠操作以調節所述栗與所述消耗器之間的加壓流體。
[0025]可選地，所述消耗器命令為用于使致動器下降的命令。
[0026]可選地，所述消耗器為液壓缸，并且所述液壓回路的所述第一側流體連接到所述液壓缸的桿側。
[0027]可選地，所述控制器還被配置成，在基于評估而確定提高所述最大壓力極限之后，延遲提高所述最大壓力極限。
[0028]可選地，所述第一系統狀況為栗速度。
[0029]可選地，所述第一系統狀況為所述消耗器的運動狀態。
[0030]可選地，所述液壓系統包括電動機械，所述電動機械由所述控制器控制并驅動所述栗，其中，所述第一系統狀況為電動機械扭矩。
[0031]可選地，所述第一系統狀況為所述液壓回路的所述第一側中的壓力。
[0032]可選地，所述液壓系統包括電動機械，所述電動機械由所述控制器控制并且驅動所述栗，其中設定所述最大壓力極限包括設定所述電動機械的扭矩極限。
[0033]可選地，所述栗為雙向栗，所