專(zhuān)利名稱(chēng)：用于向液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專(zhuān)利公開(kāi)文本總體上涉及一種液壓動(dòng)力系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于部分地從主動(dòng)力源且部分地從蓄能裝置向液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
液壓機(jī)械例如液壓挖掘機(jī)使用發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓泵，液壓泵繼而向汽缸提供液壓動(dòng)力。不論該機(jī)械的實(shí)際瞬時(shí)動(dòng)力要求如何，發(fā)動(dòng)機(jī)通常都以固定速度運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，即使動(dòng)力需求低，發(fā)動(dòng)機(jī)也以低效的速度運(yùn)行，這引起過(guò)量的燃料消耗和發(fā)動(dòng)機(jī)磨損。但是，當(dāng)動(dòng)力需求高時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)以高速運(yùn)行并且可以將所需動(dòng)力有效地傳遞至液壓系統(tǒng)。結(jié)果，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于高動(dòng)力需求的作業(yè)以最佳速度運(yùn)行，但是對(duì)于較低動(dòng)力需求的作業(yè)以低效的速度運(yùn)行。一種示例性液壓機(jī)械是液壓挖掘機(jī)，其用于可以定義為不同步驟的多項(xiàng)作業(yè)。挖掘機(jī)常常用于挖掘溝渠。在典型的挖掘循環(huán)期間，挖掘機(jī)通過(guò)以其鏟斗掘入土壤而開(kāi)始于挖掘步驟。接下來(lái)，在提升和擺轉(zhuǎn)步驟期間，挖掘機(jī)將土壤提升到空中并且朝傾倒位置例如等待的自卸車(chē)擺轉(zhuǎn)。在傾倒步驟期間，機(jī)器在傾倒位置傾倒土壤。最后，在返回步驟期間，挖掘機(jī)在降低鏟斗的同時(shí)回?cái)[至挖掘位置，并因此準(zhǔn)備進(jìn)行下一個(gè)挖掘循環(huán)。在整個(gè)挖掘循環(huán)期間，機(jī)械以最大動(dòng)力并因此以高發(fā)動(dòng)機(jī)速度運(yùn)行。但是，僅挖掘步驟以及提升和擺動(dòng)步驟需要高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。傾倒和返回步驟需要較少的動(dòng)力，但是機(jī)械典型地以高速度運(yùn)行，因此不必要地消耗燃料。已實(shí)施控制系統(tǒng)以在變化的動(dòng)力要求操作期間控制液壓機(jī)械內(nèi)的動(dòng)力分配。例如，授予Khalil等人的U. S. 7，434，653(“Khalil”)公開(kāi)了一種用于作業(yè)機(jī)械的按需電-液操縱系統(tǒng)。Khalil指出，其中所述的電-液操縱系統(tǒng)可在許多操作情景期間減少用于操縱作業(yè)機(jī)械的加壓流體的量，由此增加了在操縱時(shí)可用于操作其他非操縱系統(tǒng)和機(jī)具的加壓流體的量。不過(guò)，Khalil和其他已知的液壓系統(tǒng)并未根據(jù)蓄能裝置動(dòng)力需求(例如蓄電狀態(tài))并且根據(jù)期望參數(shù)(例如期望的最佳發(fā)動(dòng)機(jī)速度)來(lái)向液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。所公開(kāi)的系統(tǒng)和方法旨在克服上述問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面，本發(fā)明描述了一種用于向液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力的方法。該方法包括確定液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求，確定蓄能裝置動(dòng)力需求，并基于液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求來(lái)確定主動(dòng)力源的期望參數(shù)。該方法還包括根據(jù)蓄能裝置動(dòng)力需求和期望參數(shù)來(lái)向液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。在另一方面，公開(kāi)了一種用于向操作地連接至主動(dòng)力源的液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括控制器，該控制器操作地連接至蓄能裝置、主動(dòng)力源和液壓系統(tǒng)?？刂破鬟m于確定液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求，確定蓄能裝置動(dòng)力需求、并基于液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求來(lái)確定主動(dòng)力源的期望參數(shù)。該系統(tǒng)還適于根據(jù)蓄能裝置系統(tǒng)動(dòng)力需求和期望參數(shù)來(lái)向液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。
在另一方面，公開(kāi)了一種處理器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)，其包含用于將處理器編程以執(zhí)行一種方法的處理器可讀代碼，所述方法包括通過(guò)接收與操作地連接至液壓系統(tǒng)的輸入裝置相關(guān)聯(lián)的先導(dǎo)壓力來(lái)確定液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求。所述方法還包括部分地基于先導(dǎo)壓力來(lái)確定蓄能裝置的蓄電狀態(tài)并確定發(fā)動(dòng)機(jī)的期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度。所述方法包括根據(jù)期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度和蓄能裝置的蓄電狀態(tài)而部分地從發(fā)動(dòng)機(jī)、部分地從蓄能裝置向液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。


圖1示意性地示出了具有根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的系統(tǒng)的機(jī)械。圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的用于向液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力的系統(tǒng)。圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的用于向液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力的控制系統(tǒng)的邏輯框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及用于向液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力的系統(tǒng)和方法。機(jī)械100的示例性實(shí)施例在圖1中示意性地示出。機(jī)械100可以是如圖所示的液壓挖掘機(jī),或任何具有液壓或電-液系統(tǒng)的其他車(chē)輛，例如裝載機(jī)。機(jī)械100包括主動(dòng)力源102。主動(dòng)力源102可實(shí)施為一可向機(jī)械100和其他機(jī)械構(gòu)件提供動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)。合適的發(fā)動(dòng)機(jī)可包括汽油動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以是產(chǎn)生動(dòng)力并經(jīng)動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)例如軸(未示出)將動(dòng)力傳遞至機(jī)械100的其他構(gòu)件的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，所述動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)繼而產(chǎn)生電力。主動(dòng)力源102可產(chǎn)生可轉(zhuǎn)換為液壓動(dòng)力的機(jī)械動(dòng)力或電力輸出。機(jī)械100還可包括操作員平臺(tái)或駕駛室104，其包含操作機(jī)械100所需的控制裝置，例如用于推進(jìn)機(jī)械100和用于控制其他機(jī)械構(gòu)件的輸入裝置106。輸入裝置106可實(shí)施為操縱桿、控制桿、按鈕，并且可操作地連接至液壓系統(tǒng)108。出于簡(jiǎn)化目的，將僅論述和/或在圖中示出一個(gè)實(shí)施為操縱桿的輸入裝置106。在一些實(shí)施例中，駕駛室104還可包括具有用于向操作員傳達(dá)信息的顯示器的界面并且可包括用于從操作人員接收輸入以控制或操作機(jī)械100、液壓系統(tǒng)108和/或其他機(jī)械100構(gòu)件的鍵盤(pán)、觸摸屏或任何合適的機(jī)構(gòu)。替換地，或者另外，操作員可位于駕駛室的外部和/或離開(kāi)機(jī)械100 —段距離并且遠(yuǎn)程控制機(jī)械100、液壓系統(tǒng)108和/或其他機(jī)械構(gòu)件。液壓系統(tǒng)108可包括流體構(gòu)件，例如液壓致動(dòng)器或汽缸、罐、閥、蓄能器、孔口和用于產(chǎn)生加壓流體流的其他合適的構(gòu)件。液壓系統(tǒng)108還可包括流體源，例如一個(gè)或多個(gè)液壓泵，其可實(shí)施為可變?nèi)莘e泵、固定容積泵、可變?nèi)萘勘没蚱渌线m的加壓系統(tǒng)。流體源可以可驅(qū)動(dòng)地連接至主動(dòng)力源102或者可間接連接至主動(dòng)力源102。還可設(shè)想的是，液壓系統(tǒng)108可包括互相連接以向液壓系統(tǒng)108供給加壓流體的多個(gè)加壓流體源。在一些實(shí)施例中，例如在電-液系統(tǒng)中，液壓系統(tǒng)108可包括與流體構(gòu)件協(xié)作以給包括作業(yè)工具或機(jī)具的機(jī)械構(gòu)件提供動(dòng)力并進(jìn)行控制的電氣構(gòu)件。機(jī)械100還可包括蓄能裝置110。蓄能裝置100可實(shí)施為任何適當(dāng)?shù)男钅芟到y(tǒng)，例如電池、超級(jí)電容器和/或液壓蓄能器。在所示的實(shí)施例中，蓄能裝置110可適合另外或者替換地提供能量以向機(jī)械100或其他機(jī)械構(gòu)件提供動(dòng)力。例如，電能可在低負(fù)荷狀態(tài)期間與主動(dòng)力源102協(xié)作地存儲(chǔ)在蓄能裝置110中。此外，或者替換地，蓄能裝置110可提供超出由主動(dòng)力源102產(chǎn)生的能量或動(dòng)力的另外的能量和因此另外的動(dòng)力，并且可防止主動(dòng)力源102過(guò)載或失速。此外，如下文更詳細(xì)所述并且如例如在圖3中所示，蓄能裝置110可容許主動(dòng)力源102在需要小于全部動(dòng)力來(lái)例如操作機(jī)械100時(shí)以相對(duì)低的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，并且在不過(guò)載或失速的前提下繼續(xù)滿(mǎn)足機(jī)械100的可變動(dòng)力需求。例如，蓄能裝置110可在增加的動(dòng)力需求期間向機(jī)械100提供另外的動(dòng)力以供給充足的動(dòng)力，同時(shí)與動(dòng)力源102相關(guān)的速度(例如發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度)升高以適應(yīng)增加的動(dòng)力需求(例如，增加的負(fù)荷)。換言之，蓄能裝置110可構(gòu)造成在機(jī)械100于不需要主動(dòng)力源102的全部容量來(lái)供給動(dòng)力的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)儲(chǔ)存能量。替換地，或者另外，如這樣儲(chǔ)存的能量可被回收并在機(jī)械100需要比主動(dòng)力源102的全部容量大的動(dòng)力供給時(shí)(即，所需的動(dòng)力超過(guò)主動(dòng)力源102的容量)時(shí)使用、或者用于即使在需要非全部容量時(shí)也更有效地從主源提供能量。機(jī)械100還包括具有適合于控制液壓系統(tǒng)108的控制器114的控制系統(tǒng)112。如圖1和2所示，輸入裝置106可以可操作地連接至控制器114并且可適合從操作員接收指示機(jī)具或機(jī)械100的期望移動(dòng)的輸入，并因此可代表用于執(zhí)行這種機(jī)具和/或機(jī)械100移動(dòng)的、與液壓系統(tǒng)108相關(guān)的動(dòng)力需求?？刂葡到y(tǒng)112的一個(gè)實(shí)施例在圖2中示意性地示出?？刂葡到y(tǒng)112可操作地連接輸入裝置106和液壓系統(tǒng)108。例如，輸入裝置106可與控制器114通信，且控制器114可與液壓系統(tǒng)108的電氣構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)(例如電子控制的致動(dòng)器或電磁閥致動(dòng)器)通信。在一些實(shí)施例中，電氣信號(hào)可與輸入裝置106相關(guān)并且可指示液壓系統(tǒng)108的動(dòng)力需求。在所示的實(shí)施例中，控制系統(tǒng)112進(jìn)一步可操作地連接輸入裝置106、液壓系統(tǒng)108、控制器114、主動(dòng)力源102和蓄能裝置110?？刂破?14可適合協(xié)調(diào)向液壓系統(tǒng)108分配動(dòng)力。在一些實(shí)施例中，控制器114可協(xié)作地控制主動(dòng)力源102和蓄能裝置110以?xún)?yōu)化主動(dòng)力源速度和/或主動(dòng)力源負(fù)荷并因此減少排放和提高燃料效率。在所示的實(shí)施例中，控制系統(tǒng)112包括控制機(jī)構(gòu)200，例如合成器(combiner)或求和塊(sum block),其適合管理從主動(dòng)力源102和蓄能裝置110向液壓系統(tǒng)108的能量供給。例如，滿(mǎn)足與液壓系統(tǒng)108相關(guān)的動(dòng)力需求所需的能量的一部分可由主動(dòng)力源102提供、且滿(mǎn)足與液壓系統(tǒng)108相關(guān)的動(dòng)力需求所需的能量的一部分可由蓄能裝置110提供?？刂葡到y(tǒng)112可適于完全從主動(dòng)力源102、完全從蓄能裝置110提供滿(mǎn)足與液壓系統(tǒng)108相關(guān)的動(dòng)力需求所需的全部能量，和/或部分從主動(dòng)力源102且部分從蓄能裝置110提供所需的全部能量?？刂葡到y(tǒng)112還可包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，例如速度傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器和其他合適的傳感器，其適合測(cè)量、收集和/或向控制器114傳輸信號(hào)(S卩，數(shù)據(jù))。速度傳感器可與主動(dòng)力源102相關(guān)并且可適合監(jiān)視主動(dòng)力源速度。在所示的實(shí)施例中，速度傳感器實(shí)施為與實(shí)施為例如發(fā)動(dòng)機(jī)的主動(dòng)力源102相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器202?？刂破?14可適合監(jiān)視發(fā)動(dòng)機(jī)速度以管理在液壓系統(tǒng)108中提供流體動(dòng)力并且使發(fā)動(dòng)機(jī)和其他驅(qū)動(dòng)流體源204的構(gòu)件(例如一個(gè)或多個(gè)液壓泵)以較低速度運(yùn)轉(zhuǎn)、同時(shí)仍提供相同的功或能量。液壓系統(tǒng)108所需的流體流量決定泵204所需和使用的動(dòng)力并且繼而決定與發(fā)動(dòng)機(jī)102相關(guān)的動(dòng)力需求并因此決定發(fā)動(dòng)機(jī)速度?？刂破?14可構(gòu)造成直接或間接控制發(fā)動(dòng)機(jī)速度。如一般公知的，操作員也可手動(dòng)調(diào)節(jié)或控制發(fā)動(dòng)機(jī)速度。壓力傳感器可與流體構(gòu)件相關(guān)和/或可與將流體構(gòu)件互相連接的流體管線相關(guān)。壓力傳感器可適合監(jiān)視液壓系統(tǒng)108內(nèi)以及遍及液壓系統(tǒng)108的流體壓力。在所示的實(shí)施例中，壓力傳感器實(shí)施為與輸入裝置106相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)先導(dǎo)壓力傳感器206,并且構(gòu)造成產(chǎn)生指示與液壓系統(tǒng)108相關(guān)的動(dòng)力需求的信號(hào)。例如，控制器114可將指示升高的先導(dǎo)壓力的信號(hào)與機(jī)械100的可能需要更多流體動(dòng)力的新運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)關(guān)聯(lián)，以完成例如與該新運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)有關(guān)的作業(yè)。換言之，如果與輸入裝置106相關(guān)的先導(dǎo)壓力升高，則控制器114判斷要完成動(dòng)力密集的作業(yè)并且需要更多動(dòng)力。此外，控制器114可將降低的先導(dǎo)壓力與機(jī)械100的可能需要較少流體動(dòng)力的新運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)關(guān)聯(lián)(例如，要完成動(dòng)力密集度較低的作業(yè))。在一些實(shí)施例中，先導(dǎo)壓力傳感器206可檢測(cè)輸入裝置106的操縱。盡管液壓系統(tǒng)108采用先導(dǎo)壓力傳感器206，但是可設(shè)想的是，傳感器可以是構(gòu)造成監(jiān)視指示液壓系統(tǒng)108的動(dòng)力需求的參數(shù)的任何傳感器，所述參數(shù)包括與電-液系統(tǒng)相關(guān)的電氣信號(hào)?？刂破?14也可監(jiān)視蓄能裝置110的蓄電狀態(tài)并且可適合基于蓄電狀態(tài)而選擇性地對(duì)蓄能裝置110進(jìn)行充電和/或放電?？刂破?14可適合至少部分基于與蓄能裝置110相關(guān)的特性、例如電池的電氣特性來(lái)確定蓄電狀態(tài)。也可設(shè)想的是，在一些實(shí)施例中，控制器114可基于與蓄能裝置110相關(guān)的壓力、例如液壓蓄能器內(nèi)或其間的壓力和/或總的與液壓系統(tǒng)108相關(guān)的壓力來(lái)確定蓄電狀態(tài)。在一些實(shí)施例中，蓄能裝置110可適合將能量供給保持在期望的能量水平并且根據(jù)液壓系統(tǒng)108的動(dòng)力需求來(lái)向液壓系統(tǒng)108提供期望的能量水平。例如，蓄能裝置110可被維持在足以提供與液壓系統(tǒng)108的動(dòng)力需求相稱(chēng)或者滿(mǎn)足所述動(dòng)力需求的預(yù)定閾值之上。在所示的實(shí)施例中，控制系統(tǒng)112適合將蓄能裝置110中的能量水平維持在一基本恒定的水平，例如充滿(mǎn)電的水平?？刂破?14可包括一個(gè)或多個(gè)控制模塊(例如，ECM、E⑶等)。該一個(gè)或多個(gè)控制模塊可包括處理單元、存儲(chǔ)器、傳感器接口和/或控制信號(hào)接口(用于接收和傳輸信號(hào))。處理單元可代表由控制系統(tǒng)112的一個(gè)或多個(gè)邏輯和/或處理構(gòu)件(氣用于執(zhí)行特定通信、控制和/或診斷功能)。例如，處理單元可適合在控制系統(tǒng)112內(nèi)部和/或外部的裝置之間執(zhí)行信息傳送。該一個(gè)或多個(gè)控制模塊可使用任何合適的通信機(jī)制、例如CAN總線彼此通信以及與在控制系統(tǒng)112內(nèi)并與控制系統(tǒng)112接口的其他構(gòu)件通信。此外，處理單元可適合執(zhí)行包括來(lái)自存儲(chǔ)裝置例如存儲(chǔ)器的指令。一個(gè)或多個(gè)控制模塊都可負(fù)責(zé)執(zhí)行用于控制系統(tǒng)112的軟件代碼。一個(gè)或多個(gè)控制模塊可包括多個(gè)處理單元，例如一個(gè)或多個(gè)通用處理單元和/或?qū)Ｓ脝卧?例如，ASICS、FPGA等)。在某些實(shí)施例中，處理單元的功能可實(shí)施在包括一體的CPU、存儲(chǔ)器和一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備的一體微處理器或微控制器內(nèi)。存儲(chǔ)器可代表能夠儲(chǔ)存信息的一個(gè)或多個(gè)公知系統(tǒng)，包括但不限于隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、磁和光存儲(chǔ)裝置、磁盤(pán)、可編程、可擦寫(xiě)的構(gòu)件例如可擦寫(xiě)可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM、EEPROM等)和非易失性存儲(chǔ)器例如閃存存儲(chǔ)器。
工業(yè)話(huà)用件從以上論述將容易理解用于向文中所述的液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力的系統(tǒng)和方法的工業(yè)適用性。適合本發(fā)明的一種示例性機(jī)械為挖掘機(jī)。類(lèi)似地，所述的系統(tǒng)和方法可以適合各種機(jī)械和作業(yè)。例如，反鏟裝載機(jī)、壓實(shí)機(jī)、伐木歸堆機(jī)、林業(yè)機(jī)械、工業(yè)裝載機(jī)、滑移裝載機(jī)、輪式裝載機(jī)和許多其他機(jī)械可以受益于所述的系統(tǒng)和方法。根據(jù)特定的實(shí)施例，控制系統(tǒng)112適合向液壓系統(tǒng)108提供動(dòng)力，以確定液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求、確定蓄能裝置動(dòng)力需求、基于液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求來(lái)確定主動(dòng)力源102的期望參數(shù)，并且根據(jù)蓄能裝置動(dòng)力需求和期望參數(shù)(例如發(fā)動(dòng)機(jī)速度)來(lái)向液壓系統(tǒng)108提供動(dòng)力。圖3示出了部分從主動(dòng)力源102且部分從蓄能裝置110向液壓系統(tǒng)108提供動(dòng)力的控制系統(tǒng)112和方法(300)的一個(gè)示例性實(shí)施例。控制器114適合確定液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求(步驟302)。控制器114還適合確定蓄能裝置動(dòng)力需求(步驟304)。在所示的實(shí)施例中，蓄能裝置動(dòng)力需求實(shí)施為蓄能裝置110的蓄電狀態(tài)?？刂破?14基于液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求來(lái)確定主動(dòng)力源102的期望參數(shù)(步驟306)。在所示的實(shí)施例中，控制器114可通過(guò)接收與輸入裝置106相關(guān)的先導(dǎo)壓力信號(hào)或電氣信號(hào)來(lái)確定液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求。控制器114可至少部分地基于指示液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求的先導(dǎo)壓力或電氣信號(hào)來(lái)確定實(shí)施為發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度的期望參數(shù)。換言之，控制器114可確定為了滿(mǎn)足如由先導(dǎo)壓力或電氣信號(hào)指示的液壓系統(tǒng)108所需的動(dòng)力需求而希望的最佳發(fā)動(dòng)機(jī)速度?？梢栽O(shè)想的是，也可基于其他因素、例如與液壓系統(tǒng)108相關(guān)的其他壓力來(lái)確定最佳發(fā)動(dòng)機(jī)速度?？刂破?14還適合確定實(shí)施為發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度的主源102的實(shí)際參數(shù)(步驟308)?？刂破?14將期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度與實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度進(jìn)行比較(步驟310)。如果期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度大于實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度(步驟310 :是)，則控制器114將蓄能裝置110的蓄電狀態(tài)與預(yù)定閾值進(jìn)行比較(步驟312)。預(yù)定閾值可實(shí)施為足以提供液壓系統(tǒng)108所請(qǐng)求的動(dòng)力的蓄電狀態(tài)，其可以是蓄能裝置110的全部容量或蓄能裝置110的全部容量的一部分?？梢栽O(shè)想的是，預(yù)定閾值可實(shí)施為一個(gè)連續(xù)的容量范圍(a rangealong a continuum ofcapacities)。換言之，控制器114可適合將蓄能裝置110維持在基本恒定的蓄電容量范圍內(nèi)。如果蓄電狀態(tài)大于預(yù)定閾值(步驟312 :是)，則控制器114可根據(jù)蓄能裝置動(dòng)力需求和期望參數(shù)來(lái)向液壓系統(tǒng)108提供動(dòng)力(步驟314)?？梢栽O(shè)想的是，如果蓄電狀態(tài)基本上等于預(yù)定閾值，則控制器114也可相應(yīng)地向液壓系統(tǒng)108提供動(dòng)力。換言之，控制器114能夠以滿(mǎn)足液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求并且滿(mǎn)足期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度的方式向液壓系統(tǒng)108提供動(dòng)力。例如，動(dòng)力的一部分從發(fā)動(dòng)機(jī)102提供給液壓系統(tǒng)108、并且動(dòng)力的一部分從蓄能裝置110提供，以在供給滿(mǎn)足液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求所需動(dòng)力的同時(shí)維持期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度。由于從發(fā)動(dòng)機(jī)102向液壓系統(tǒng)108提供動(dòng)力與從蓄能裝置110提供動(dòng)力是密切相關(guān)的，因此控制系統(tǒng)112可在發(fā)動(dòng)機(jī)102以較低發(fā)動(dòng)機(jī)速度運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)向液壓系統(tǒng)108提供動(dòng)力。換言之，控制系統(tǒng)112可降低實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度并且可允許發(fā)動(dòng)機(jī)102在大幅降低的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下相對(duì)快速地作出響應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，實(shí)施為電池的蓄能裝置110可用于有效地滿(mǎn)足液壓系統(tǒng)108的瞬時(shí)響應(yīng)。但是，如果蓄電狀態(tài)小于預(yù)定閾值(步驟312 :否)，則控制器114可完全從發(fā)動(dòng)機(jī)102向液壓系統(tǒng)108提供動(dòng)力(步驟316)。
如果期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度小于實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度(步驟310 :否)，則控制器114將蓄能裝置110的蓄電狀態(tài)與預(yù)定閾值進(jìn)行比較(步驟318)。如果蓄電狀態(tài)小于預(yù)定閾值(步驟318 否)，則控制器114可從發(fā)動(dòng)機(jī)102向蓄能裝置110提供動(dòng)力直到蓄能裝置110的容量達(dá)到預(yù)定的閾值水平(步驟320)。換言之，如果蓄能裝置110的蓄電狀態(tài)小于預(yù)定閾值并且期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度低于實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度，則控制器114適合從發(fā)動(dòng)機(jī)102向蓄能裝置110提供動(dòng)力。應(yīng)該理解，前面的描述提供所公開(kāi)的系統(tǒng)和方法的示例。但是，可以預(yù)期，本發(fā)明的其他實(shí)施方案可在細(xì)節(jié)方面可不同于前面的示例。所有對(duì)本發(fā)明或其示例的說(shuō)明旨在就這一點(diǎn)說(shuō)明具體示例且并非旨在更一般地對(duì)本發(fā)明的范圍加以任何限制。對(duì)某些特征的區(qū)別和貶低的所有語(yǔ)言旨在表示不優(yōu)選這些特征，但并不將此類(lèi)特征完全排除在本發(fā)明的整體范圍之外，除非另外指出。文中對(duì)數(shù)值范圍的敘述僅旨在用作單獨(dú)參考落在該范圍內(nèi)的各單獨(dú)的數(shù)值的簡(jiǎn)便方法，除非文中另外指出，并且將各單獨(dú)的數(shù)值結(jié)合在說(shuō)明書(shū)中，就如它在文中被單獨(dú)敘述一樣。文中所述的所有方法可采用任何合適的次序執(zhí)行，除非文中另外指出或另外明顯與上下文抵觸。因此，此發(fā)明如適用的法律所允許的那樣包括在此所附的權(quán)利要求中敘述的主題的所有改型和等同物。此外，上述特征在其所有可能的變型中的任何結(jié)合為本發(fā)明所涵蓋，除非文中另外指出或另外明顯與上下文抵觸。
權(quán)利要求
1.一種用于向操作地連接至主動(dòng)力源(102)的液壓系統(tǒng)(108)提供動(dòng)力的系統(tǒng)，包括 控制器(114)，所述控制器操作地連接至蓄能裝置(110)、所述主動(dòng)力源(102)和所述液壓系統(tǒng)(108)，所述控制器(114)適于確定液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求(302)；確定蓄能裝置動(dòng)力需求(304)；基于所述液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求(302)來(lái)確定主動(dòng)力源(102)的期望參數(shù)(306);并且根據(jù)所述蓄能裝置動(dòng)力需求(304)和所述期望參數(shù)(306)來(lái)向所述液壓系統(tǒng)(108)提供動(dòng)力(314)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，確定所述液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求(302)包括接收與輸入裝置(106)相關(guān)聯(lián)的先導(dǎo)壓力或與輸入裝置(106)相關(guān)聯(lián)的電氣信號(hào)中的至少一者，其中所述輸入裝置(106)操作地連接至所述液壓系統(tǒng)(108)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，確定主動(dòng)力源(102)的期望參數(shù)(306)包括確定發(fā)動(dòng)機(jī)(102)的期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度，確定所述蓄能裝置動(dòng)力需求(304)包括確定所述蓄能裝置 (110)的蓄電狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中，所述控制器(114)還適于將所述期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度與實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度(308 )進(jìn)行比較(310 );以及如果所述期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度大于所述實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度(310)，則部分地從所述蓄能裝置 (110)向所述液壓系統(tǒng)(108)提供動(dòng)力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中，所述控制器(I14)還適于將所述蓄電狀態(tài)與電量閾值進(jìn)行比較(312);并且如果所述蓄電狀態(tài)大于所述電量閾值(312)，則部分地從所述蓄能裝置(110)向所述液壓系統(tǒng)(108)提供動(dòng)力(314)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中，所述控制器(114)還適于如果所述期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度低于所述實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度(310)，則從所述發(fā)動(dòng)機(jī)(102)向所述蓄能裝置(110)提供動(dòng)力(320 )。
7.一種機(jī)械(100)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)(102)；蓄能裝置(I 10)；液壓系統(tǒng)(108)，所述液壓系統(tǒng)(108)部分地由所述發(fā)動(dòng)機(jī)(102)提供動(dòng)力、部分地由所述蓄能裝置(I 10)提供動(dòng)力；操作地連接至所述液壓系統(tǒng)(108)的輸入裝置(106)；控制器(114)，所述控制器操作地連接至蓄能裝置(110)、發(fā)動(dòng)機(jī)(102)和液壓系統(tǒng) (108)，所述控制器(114)適于通過(guò)接收與所述輸入裝置(106)相關(guān)聯(lián)的先導(dǎo)壓力來(lái)確定液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求(302); 確定所述蓄能裝置(110)的蓄電狀態(tài)；部分地基于所述先導(dǎo)壓力來(lái)確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)(102)的期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度；以及根據(jù)所述期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度和所述蓄能裝置(110)的蓄電狀態(tài)而部分地從所述發(fā)動(dòng)機(jī) (102)且部分地從所述蓄能裝置(110)向所述液壓系統(tǒng)(108)提供動(dòng)力(314)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的機(jī)械，其中，向所述液壓系統(tǒng)(108)提供動(dòng)力(314)包括將所述期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度與實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度進(jìn)行比較；并且如果期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度大于實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度，則部分地從所述蓄能裝置(110)向所述液壓系統(tǒng)(108)提供動(dòng)力(314)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)械(100)，其中，向所述液壓系統(tǒng)(108)提供動(dòng)力(314)包括將所述蓄電狀態(tài)與電量閾值進(jìn)行比較(312);并且如果所述蓄電狀態(tài)大于所述蓄電閾值，則部分地從所述蓄能裝置(110)向所述液壓系統(tǒng)(108)提供動(dòng)力(314)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)械(100)，其中，向所述液壓系統(tǒng)(108)提供動(dòng)力(314)包括如果所述期望發(fā)動(dòng)機(jī)速度低于所述實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)速度，則從所述發(fā)動(dòng)機(jī)(102)向所述蓄能裝置(I 10)提供動(dòng)力(320)。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于向液壓系統(tǒng)(108)提供動(dòng)力的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括操作地連接至主動(dòng)力源(102)的液壓系統(tǒng)(108)和操作地連接至蓄能裝置(110)、主動(dòng)力源(102)和液壓系統(tǒng)(108)的控制器(114)?？刂破?114)適于確定液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求(302)、確定蓄能裝置動(dòng)力需求(304)、基于液壓系統(tǒng)動(dòng)力需求來(lái)確定主動(dòng)力源(102)的期望參數(shù)(306)(302)，并且根據(jù)蓄能裝置動(dòng)力需求(304)和期望參數(shù)(306)來(lái)向液壓系統(tǒng)(108)提供動(dòng)力(314)。
文檔編號(hào)E02F3/43GK103038425SQ201180037705
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者T·A·埃文斯 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司