專(zhuān)利名稱(chēng)：：用于在載重物下降操作期間回收勢(shì)能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于在載重物下降操作期間回收勢(shì)能的方法。本發(fā)明尤其適用于工程機(jī)械的運(yùn)行。
背景技術(shù)：
：術(shù)語(yǔ)"工程機(jī)械"包括如建筑機(jī)械的不同類(lèi)型的材料處理車(chē)輛，例如輪式裝載機(jī)、挖掘機(jī)、挖掘裝載機(jī)和自卸卡車(chē)(例如，鉸接式運(yùn)輸車(chē))。工程機(jī)械設(shè)有鏟斗、車(chē)斗(container)或其他類(lèi)型的作業(yè)工具(workimplement),用于攜載/運(yùn)輸載重物。經(jīng)常用于工程機(jī)械的其它術(shù)語(yǔ)有"運(yùn)土機(jī)械"、"野外工程機(jī)械"和"建筑設(shè)備"。在運(yùn)輸重物方面，例如在承包作業(yè)中，經(jīng)常使用工程機(jī)械。工程機(jī)械可能在無(wú)道路的區(qū)域中以大而重的載荷運(yùn)行，例如在道路或隧道建設(shè)、沙坑、礦山和類(lèi)似的環(huán)境中用于運(yùn)輸。下面將針對(duì)輪式裝載機(jī)來(lái)描述本發(fā)明。這應(yīng)當(dāng)視作工程機(jī)械的非限制性例子。輪式裝載機(jī)包括用于通過(guò)車(chē)輪推進(jìn)該機(jī)械的傳動(dòng)系。諸如內(nèi)燃機(jī)(尤其是柴油發(fā)動(dòng)機(jī))的動(dòng)力源適于提供用于推進(jìn)輪式裝載機(jī)的動(dòng)力。該輪式裝載機(jī)還包括用于執(zhí)行特定的作業(yè)功能的液壓系統(tǒng)，例如提升作業(yè)工具和使該作業(yè)工具傾斜以及使該機(jī)械轉(zhuǎn)向。所述動(dòng)力源也適于提供用于控制液壓作業(yè)功能的動(dòng)力。更具體地，一個(gè)或多個(gè)液壓泵由動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)，以便向液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)(例如液壓缸)提供加壓的液壓流體。為了回收勢(shì)能，液壓系統(tǒng)可以包括適于用作泵和馬達(dá)的液壓機(jī)械。更確切地，在提升操作中，該液壓機(jī)械用作泵并向液壓缸供給加壓的液壓流體。在下降操作中，該液壓機(jī)械用作液壓馬達(dá)并由來(lái)自液壓缸的液壓流體流驅(qū)動(dòng)。所述下降操作限定了能量回收狀態(tài)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一目的是實(shí)現(xiàn)一種用于工程機(jī)械的能量回收方法，該能量回收方法為在載重物下降操作期間有效回收能量創(chuàng)造了條件。借助于根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法實(shí)現(xiàn)了此目的。因此，實(shí)現(xiàn)了用于在載重物下降操作期間回收勢(shì)能的方法，其中液壓系統(tǒng)適于提升載重物和使該載重物下降，所述方法包括如下步驟-提供至少兩種能量回收模式；-響應(yīng)于當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)選擇所述模式中的一種模式；以及-根據(jù)所選擇的模式來(lái)控制液壓系統(tǒng)。在此，術(shù)語(yǔ)"載荷"指在下降操作期間施加在液壓系統(tǒng)上(尤其是液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)上)的載荷，該載荷包括由適于提升載重物和使該載重物下降的載荷臂組件的重量產(chǎn)生的載荷，以及由該載荷臂組件攜載的任何外部載重物(有效載荷)。不同運(yùn)行模式下的載荷促動(dòng)為以液壓方式回收更大部分的機(jī)械載荷功率創(chuàng)造了條件。另外，所述方法設(shè)計(jì)為用于確定所述至少兩種能量回收模式中的哪一種能量回收模式最能量有效，并響應(yīng)地選擇該最能量有效的回收模式。另外，能量回收模式的選擇是相對(duì)于關(guān)于最大系統(tǒng)壓力等使用的特定液壓系統(tǒng)的約束來(lái)進(jìn)行的?；厥漳Ｊ降倪x擇例如在開(kāi)始下降操作之前進(jìn)行。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，第一回收模式與載重物的重量低于預(yù)定極限有關(guān)，而第二回收模式與載重物的重量高于預(yù)定極限有關(guān)。6例如，所述預(yù)定極限表示其中適于提升載重物和使該載重物下降的載荷臂組件基本上無(wú)任何外部載重物的載荷狀態(tài)。換言之，該預(yù)定極限可以相當(dāng)于載荷臂組件的重量和與載荷臂組件上的一些粘附材料相對(duì)應(yīng)的小的額外重量之和。根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，第一回收模式與適于提升載重物和使該載重物下降的載荷臂組件在基本上無(wú)外部載重物的情況下下降有關(guān)。因此，在此情況中，在舉升位置中傾卸外部載重物后僅使載荷臂組件下降。這樣的操作例如用于砂礫處理。在砂礫處理中，通過(guò)鏟斗將砂礫從地面高度上伊起，然后舉升鏟斗并將收集到的砂礫在舉升位置例如傾卸到自卸卡車(chē)的車(chē)斗中。鏟斗然后返回(下降)到初始位置，用于f產(chǎn)起更多的砂礫。根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，第二回收模式與適于提升載重物和使該載重物下降的載荷臂組件在帶有大量外部載重物的情況下下降有關(guān)。這樣的操作適用于從舉升位置處收集外部載重物并使其下降到下降位置的情形。這例如是叉車(chē)處理貨盤(pán)的情況，其中在運(yùn)輸?shù)侥康牡刂?，從貨架上收集所述貨盤(pán)并將其下降到地面高度。根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，載荷臂組件包括適于攜載外部載重物的作業(yè)工具。例如，載荷臂組件還包括搖桿，其中作業(yè)工具(例如鏟斗或叉)連接到該搖桿的一端，使得作業(yè)工具能夠相對(duì)于該搖桿傾斜。根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，所述方法包括檢測(cè)至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)和響應(yīng)于所述運(yùn)行參數(shù)來(lái)確定當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)的步驟。根據(jù)上文最后提到的實(shí)施例的一個(gè)例子，第一運(yùn)行參數(shù)表示載荷狀態(tài)。優(yōu)選地，響應(yīng)于該載荷狀態(tài)來(lái)直接確定當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。優(yōu)選地，該第一運(yùn)行參數(shù)表示液壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力水平。根據(jù)上文最后提到的實(shí)施例的另一例子，第二運(yùn)行參數(shù)表示由操作者指令的下降運(yùn)動(dòng)速度。優(yōu)選地，響應(yīng)于所指令的速度來(lái)直接確定當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。具體地，載荷狀態(tài)和所指令的速度用作確定運(yùn)行狀態(tài)的輸入。例如，由操作者控制的元件的位置表示所指令的下降運(yùn)動(dòng)速度。那么，目的是當(dāng)在作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的給定載荷下具有希望的執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度(由操作者指令)時(shí)回收盡可能多的能量。根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，所述方法包括如下步驟在以重復(fù)的作業(yè)循環(huán)運(yùn)行期間反復(fù)檢測(cè)至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)；以及，基于在執(zhí)行至少一個(gè)所述作業(yè)循環(huán)期間的運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)值來(lái)確定當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。例如，基于在執(zhí)行多個(gè)所述作業(yè)循環(huán)期間的運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)值來(lái)確定當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。術(shù)語(yǔ)"作業(yè)循環(huán)"包括諸如鏟斗的作業(yè)工具的移動(dòng)(提升操作/下降操作)，且可能包括工程機(jī)械在載重物收集目的地和載重物卸載目的地之間的任何路徑。優(yōu)選僅在作業(yè)循環(huán)的載重物下降部分期間才檢測(cè)運(yùn)行參數(shù)。根據(jù)第一作業(yè)循環(huán)例子，輪式裝載機(jī)通常行駛到材料堆內(nèi)，提升鏟斗，倒車(chē)離開(kāi)該堆，轉(zhuǎn)向并朝著自卸卡車(chē)向前行駛，在自卸卡車(chē)處，輪式裝載機(jī)將材料卸載到該自卸卡車(chē)的車(chē)斗中。在卸載后，鏟斗下降且輪式裝載機(jī)返回到開(kāi)始位置。根據(jù)上文最后提到的實(shí)施例的另一例子，所述方法包括如下步驟-在重復(fù)的作業(yè)循環(huán)中以所述至少兩種能量回收模式中的一種模式運(yùn)行期間，反復(fù)檢測(cè)所述至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)；確定所述至少兩種能量回收模式中的哪一種能量回收模式對(duì)于特定的作業(yè)循環(huán)來(lái)說(shuō)最能量有效；以及響應(yīng)地選擇該最能量有效的回收模式。在隨后的作業(yè)循環(huán)中，根據(jù)所選擇的能量回收模式來(lái)控制液壓系統(tǒng)。根據(jù)優(yōu)選的例子，該液壓系統(tǒng)包括構(gòu)造為提升載重物和使該載重物下降的液壓缸，其中所述方法包括在下降操作期間控制來(lái)自液壓缸內(nèi)的活塞側(cè)的流量的步驟。特別地，第一能量回收模式涉及在下降操作期間以所謂的差動(dòng)模式控制活塞桿側(cè)和活塞側(cè)之間的流動(dòng)連通。通過(guò)使用差動(dòng)模式，相對(duì)于正常模式(其中在活塞側(cè)和活塞桿側(cè)之間無(wú)流體流動(dòng)連接)，到泵的流量可以下降大約30%。因此，可以減小泵尺寸。由于缸內(nèi)的面積關(guān)系，差動(dòng)模式導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)的壓力增大。0.7的面積關(guān)系導(dǎo)致壓力增大2.3倍。根據(jù)第一替代方案，其中由于有限的泵尺寸而要求相對(duì)于在正常模式中能夠?qū)崿F(xiàn)的速度更高的下降速度，如果在差動(dòng)模式下運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致過(guò)高的壓力水平，則一部分流量可以直接被節(jié)流到箱。此模式可以稱(chēng)為帶有出口節(jié)流控制的正常模式。根據(jù)第二替代方案，一閥布置在活塞側(cè)和活塞桿側(cè)之間的管線內(nèi)，并借助于該閥對(duì)流量進(jìn)行節(jié)流。以此方式，限制了壓力水平。此模式被定義為半差動(dòng)模式。對(duì)于高下降速度，與以帶有出口節(jié)流控制的正常模式運(yùn)行相比，在半差動(dòng)模式中節(jié)流去的功率(壓力X流量)將大體上更小，其中僅要求有微小的pA-pB以保持低于最大壓力水平。類(lèi)似地，在較高載荷的情況中，與在相同的運(yùn)行點(diǎn)上以半差動(dòng)模式運(yùn)行相比，在帶有出口節(jié)流控制的正常模式中節(jié)流去的功率(壓力X流量)將大體上更小，其中僅要求有微小出口節(jié)流流量以實(shí)現(xiàn)希望的下降速度。本發(fā)明的其它優(yōu)選實(shí)施例在另外的從屬權(quán)利要求和如下說(shuō)明中描述。下面將參照附圖所示的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，在附圖中圖1以側(cè)視圖示意性示出了輪式裝載機(jī)，圖2示出了短循環(huán)裝載，其中輪式裝載機(jī)以俯視圖示出，圖3示出用于以多種不同的模式控制能量回收的液壓系統(tǒng)，圖4示出了四個(gè)不同的載荷象限，圖5示出了圖3的液壓回路，圖6示出了限定多種不同的能量回收模式的圖，圖7至8示出了第一模式的例子，圖9至IO示出了第二模式的例子，圖11至12示出了第三模式的例子，圖13至14示出了第四模式的例子，圖15至16示出了第五模式的例子，和圖17示出了示例性的自適應(yīng)控制方法的框圖。具體實(shí)施例方式圖1示出了構(gòu)成輪式裝載機(jī)101的車(chē)架轉(zhuǎn)向式工程機(jī)械。輪式裝載機(jī)101的車(chē)身包括前車(chē)身部分102和后車(chē)身部分103，這些部分每個(gè)都具有用于驅(qū)動(dòng)一對(duì)車(chē)輪的車(chē)橋112、113。后車(chē)身部分103包括駕駛室114。車(chē)身部分102、103以如下方式彼此連接，即，它們能夠借助于液壓缸104、105形式的兩個(gè)第一執(zhí)行機(jī)構(gòu)繞豎直軸線相對(duì)于彼此樞轉(zhuǎn)，所述液壓缸104、105布置在兩個(gè)車(chē)身部分之間。液壓缸104、105因此各自布置在沿車(chē)輛行駛方向的車(chē)輛水平中心線的每一側(cè)上，以使輪式裝載機(jī)101轉(zhuǎn)向。輪式裝載機(jī)101包括用于處理諸如物體或材料的外部載重物的設(shè)備111。該設(shè)備lll包括載荷臂單元106和裝配在該載荷臂單元上的鏟斗形式的工具107。載荷臂單元106的第一端樞轉(zhuǎn)地連接到前車(chē)輛部分102。工具107樞轉(zhuǎn)地連接到載荷臂單元106的第二端。10載荷臂單元106能夠借助于兩個(gè)液壓缸108、109形式的兩個(gè)第二執(zhí)行機(jī)構(gòu)相對(duì)于前車(chē)輛部分102被舉升和下降，所述兩個(gè)液壓缸108、109中的每一個(gè)均在一端處連接到前車(chē)輛部分102并在另一端處連接到載荷臂單元106。鏟斗107能夠借助于液壓缸110形式的第三執(zhí)行機(jī)構(gòu)而相對(duì)于載荷臂單元106傾斜，該液壓缸110在一端處連接到前車(chē)輛部分102并在另一端處通過(guò)連桿臂系統(tǒng)115連接到鏟斗107。參考圖2，示出了輪式裝載機(jī)101的所謂短循環(huán)裝載形式的作業(yè)循環(huán)。短循環(huán)裝載的特征在于車(chē)輛在裝載位置和卸載位置之間行駛的最長(zhǎng)距離不超過(guò)一定的米數(shù)，在此情況中不超過(guò)15米的量級(jí)。更具體地，輪式裝載機(jī)101用于從裝載位置利用鏟斗107鏟起材料(挖掘天然土地201)，并在卸載位置將材料卸載(卸載到鉸接式運(yùn)輸車(chē)形式的自卸卡車(chē)220的車(chē)斗中)。圖2示出了一種驅(qū)動(dòng)模式，該驅(qū)動(dòng)模式包括從挖掘到裝載到自卸卡車(chē)220上的一系列步驟。具體地，輪式裝載機(jī)101以例如向前第二速度檔向前行駛到天然土地201，見(jiàn)箭頭202。此時(shí)輪式裝載機(jī)處于直線位置，其中前車(chē)輛部分和后車(chē)輛部分共線。當(dāng)輪式裝載機(jī)接近天然土地201時(shí)，它以例如向前第一速度檔推入到該天然土地內(nèi)，以增加牽引力，見(jiàn)箭頭203。然后，提升臂單元被舉升，其中鏟斗107充滿了來(lái)自該天然土地的材料。當(dāng)挖掘結(jié)束時(shí)，輪式裝載機(jī)101從挖掘操作位置以例如向后第二速度檔的高速度撤回，見(jiàn)箭頭204，并且輪式裝載機(jī)轉(zhuǎn)向右(或轉(zhuǎn)向左)，見(jiàn)箭頭205。然后，輪式裝載機(jī)101向前移動(dòng)，見(jiàn)箭頭206，同時(shí)急轉(zhuǎn)向左(或右)，然后車(chē)輛伸直從而以高速度行駛接近自卸卡車(chē)220，見(jiàn)箭頭207。然后，提升臂單元106被舉升，鏟斗107傾斜且材料堆積在鉸接式運(yùn)輸車(chē)的車(chē)斗中。當(dāng)自卸卡車(chē)220的裝載操作結(jié)束時(shí)，使空的伊斗下降，輪式裝載機(jī)101沿相反方向從自卸卡車(chē)220以高速度移開(kāi)(見(jiàn)箭頭208)，轉(zhuǎn)向停止位置并朝著天然土地201再次向前行駛210。圖3示出了用于在通過(guò)所述提升缸108、109使載重物下降期間以多種不同的模式控制能量回收的液壓系統(tǒng)301。更具體地，圖3示出了包括用作泵和馬達(dá)的液壓機(jī)械305的開(kāi)式回路303的構(gòu)造。液壓機(jī)械305以驅(qū)動(dòng)方式連接到動(dòng)力源307。因此，在第一運(yùn)行狀態(tài)中，液壓機(jī)械305用作泵并向液壓缸108供給加壓的液壓流體。在第二運(yùn)行狀態(tài)中，液壓機(jī)械305還用作液壓馬達(dá)并由來(lái)自該液壓缸的液壓流體流驅(qū)動(dòng)。優(yōu)選地，泵305是可沿兩個(gè)方向完全移位的開(kāi)路橫向中心(crosscenter)泵。液壓機(jī)械305通過(guò)第一液壓管路311連接到液壓缸108的活塞側(cè)309。在下文中稱(chēng)為A-P閥的第一閥313布置在第一管路311上用于控制流體流量。A-P闊313由雙向比例閥形成。液壓缸108的活塞桿側(cè)315通過(guò)第二液壓管路319連接到箱317。在下文中稱(chēng)為B_T閥的第二閥321布置在第二管路319上用于控制流體流量。B—T閥321由防氣穴止回閥形成。液壓缸108的活塞側(cè)309通過(guò)第三液壓管路323連接到箱317。在下文中稱(chēng)為A—T閥的第三閥325布置在第三管路323上用于控制流體流量。A—T閥325由防氣穴止回閥形成。液壓機(jī)械305通過(guò)第四液壓管路327連接到液壓缸108的活塞桿側(cè)315。在下文中稱(chēng)為B—P閥的第四閥329布置在第四回路327上用于控制流體。B—P閥329由雙向比例閥形成。第一壓力傳感器331適于感測(cè)液壓缸108的活塞側(cè)309的壓力。第二壓力傳感器333適于感測(cè)液壓缸108的活塞桿側(cè)315的壓力。第三壓力傳感器334適于感測(cè)泵305的輸出側(cè)的壓力。液壓系統(tǒng)301還包括泵控制裝置335和閥控制裝置337。所述控制裝置可以是常規(guī)設(shè)計(jì)的控制裝置，在此將不進(jìn)一步描述。該泵優(yōu)選能夠在壓力控制和流量控制之間改變，但在此將不進(jìn)一步描述。液壓系統(tǒng)301還包括控制器337，該控制器337操作性地連接到壓力傳感器331、333、334，用于接收壓力信號(hào)?？刂破?37還操作性地連接到泵控制裝置335和閥控制裝置337，用于根據(jù)將在下文中進(jìn)一步描述的控制策略對(duì)它們進(jìn)行控制。另外，優(yōu)選為操縱桿形式的由操作者控制的元件339操作性地連接到控制器337，其中控制器接收操作者指令信號(hào)。所關(guān)心的載荷情況是其中載荷力和執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度(液壓缸速度)具有相同方向的可回收運(yùn)動(dòng)。所關(guān)心的方向是當(dāng)流離開(kāi)缸的活塞室的方向。此情況在圖4中以圓圈標(biāo)記。發(fā)生此情況的常見(jiàn)場(chǎng)景是使懸升的載重物下降時(shí)。目的是當(dāng)在作用于活塞桿上的給定載荷下具有希望的執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度(由操作者指令)時(shí)回收盡可能多的能量。液壓缸108(非對(duì)稱(chēng)缸)能夠在其室彼此液壓連接或不液壓連接時(shí)被促動(dòng)，在此稱(chēng)為缸的差動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)或正常運(yùn)行狀態(tài)。在任一種狀態(tài)下，都必須不超過(guò)最大液壓動(dòng)力。通過(guò)在差動(dòng)情況中控制壓力或在正常情況中控制流量，可在相同的載荷力下通過(guò)選擇不同的運(yùn)行模式來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度?？刂撇呗赃m于產(chǎn)生最高可能的能量回收效率。圖5圖示了液壓回路，尤其圖示了使載重物下降時(shí)所用的閥。*A—T閥325在一些控制模式中控制從活塞側(cè)(A室)到箱的流里。*A—P閥313控制從缸到液壓機(jī)械(也用于載荷保持)的流量。*B—T閥321控制從箱到活塞桿側(cè)(B室)的流量(當(dāng)實(shí)施為防氣穴閥時(shí)，不必要求主動(dòng)控制)。*B—P閥329控制從泵(或如果A—P閥打開(kāi)則為從A室)到B13室的流量。此閥優(yōu)選能夠進(jìn)行壓力控制，以便實(shí)現(xiàn)一些控制模式，見(jiàn)下文。使四個(gè)闊313、321、325、329單獨(dú)打開(kāi)或關(guān)閉的多組組合在此稱(chēng)為控制模式。然而，從控制的角度來(lái)看，并非所有這些組合都是有意義的。取決于缸載荷和希望的執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度，在能量回收效率方面，一種模式通常優(yōu)于另一種模式。在表1中給出了如下規(guī)則己知某一速度(v)和力(F)組合的情況下，哪種模式是可實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)最大可允許系統(tǒng)壓力Ps,max、活塞面積A和最大機(jī)械流量qm，n^來(lái)表示正常(標(biāo)識(shí)為n)狀態(tài)和差動(dòng)(標(biāo)識(shí)為d)狀態(tài)下的載荷力和執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度的極限，通過(guò)以下各式給出-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>其中K是缸的面積比。表1-用于每種模式和效率計(jì)算的操作區(qū)域的描述。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>這也能夠在作業(yè)區(qū)域上關(guān)于載荷力(F)和希望的執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度(v)圖形化地表示，見(jiàn)圖6。根據(jù)第一示例性控制策略，當(dāng)開(kāi)始下降運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果當(dāng)前的壓力水平允許，總是選擇差動(dòng)模式。當(dāng)使空的鏟斗下降時(shí)(這通常是當(dāng)輪式裝載機(jī)用于裝載砂礫時(shí)的情況，見(jiàn)以上關(guān)于圖2的描述)，這通常是可能的(取決于缸的面積比)。當(dāng)操縱桿信號(hào)為零且排量傳感器表明相對(duì)泵排量接近于零時(shí)，所有閥都將關(guān)閉。此模式應(yīng)優(yōu)選總是在進(jìn)入差動(dòng)模式或正常模式之前被激活。在"下降正常"模式中，所述機(jī)械總是能夠使載重物下降直至最大的規(guī)定載荷容量。當(dāng)接收到負(fù)的操縱桿信號(hào)時(shí)，控制器確認(rèn)A室內(nèi)的壓力高于B室內(nèi)的壓力，且泵壓力位于規(guī)定的極限內(nèi)。在"下降正常"期間操作時(shí)，該泵作為馬達(dá)運(yùn)行。如果控制器確認(rèn)以下條件，則選擇并進(jìn)入"下降正常"模式提升/傾斜*操縱桿信號(hào)為負(fù)。*泵壓力超過(guò)A室內(nèi)的壓力+偏離設(shè)定值。*A室內(nèi)的壓力超過(guò)B室內(nèi)的壓力+偏離設(shè)定值。*預(yù)差動(dòng)下降未激活。進(jìn)入"下降正常"模式時(shí)的閥情況*AP閥打開(kāi)*AT閥關(guān)閉*BP閥關(guān)閉*BT閥打開(kāi)見(jiàn)圖7至8。模式"下降差動(dòng)"使得能夠以高于下降正常的速度使鏟斗下降。差動(dòng)下降的概念是打開(kāi)B—P閥和A—P閥以連接兩個(gè)室，這導(dǎo)致來(lái)自A室的油用于將B室再填充，而其余的油離開(kāi)并到達(dá)所述泵。通過(guò)泵離開(kāi)的油等于缸活塞桿的體積。這也導(dǎo)致壓力增大，因?yàn)檩d荷現(xiàn)在施加在缸活塞桿的面積上。該壓力增大取決于缸的面積比，這在提升和傾斜驅(qū)動(dòng)中可能不同。在一些情況中，壓力增大使得不適合使用差動(dòng)模式，因?yàn)檫@將損壞系統(tǒng)。如果載荷壓力乘以壓力增大因數(shù)超過(guò)最大允許壓力，則不允許差動(dòng)下降。在開(kāi)始差動(dòng)下降之前必須滿足"預(yù)差動(dòng)條件"(這僅在硬件內(nèi)不支持半差動(dòng)模式的情況中是必需的)。如果控制器確認(rèn)以下條件，則進(jìn)入"下降差動(dòng)"模式:提升/傾斜*"預(yù)差動(dòng)條件"的值為1(見(jiàn)下文描述)。*泵壓力超過(guò)A室內(nèi)的壓力+偏離設(shè)定值。*A室內(nèi)的壓力超過(guò)B室內(nèi)的壓力。進(jìn)入"下降差動(dòng)"模式時(shí)的閥情況*AP閥打開(kāi)*AT閥打開(kāi)*BP閥關(guān)閉*BT閥關(guān)閉見(jiàn)圖9至10。為了實(shí)現(xiàn)差動(dòng)下降模式，重要的是最大差動(dòng)壓力不超過(guò)最大系統(tǒng)壓力。因此，必須計(jì)算進(jìn)入差動(dòng)模式后的壓力并將該壓力與最大系統(tǒng)壓力相比較。這通過(guò)測(cè)量操作者觸及操縱桿時(shí)的壓力并然后在已知該測(cè)得壓力和缸的面積比K的情況下計(jì)算所產(chǎn)生壓力在差動(dòng)模式中將變成多大來(lái)完成。如果計(jì)算出的所產(chǎn)生壓力低于最大系統(tǒng)壓力，則必須對(duì)泵進(jìn)行主動(dòng)控制以在打開(kāi)A—P閥之前滿足載荷壓力。當(dāng)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)時(shí)，將"預(yù)差動(dòng)下降"參數(shù)設(shè)定為1并允許"下降差動(dòng)"模式。出口節(jié)流功能使得能夠以高于常規(guī)的正常模式的速度且最終也高于差動(dòng)下降模式將允許的速度使鏟斗下降。如果泵飽和(最大負(fù)相對(duì)16排量)但下降速度仍過(guò)低，則對(duì)A—T閥進(jìn)行比例控制以實(shí)現(xiàn)希望的下降速度。為控制A—T閥，計(jì)算"通過(guò)泵離開(kāi)的流量"和"所要求的下降速度"。當(dāng)操縱桿信號(hào)為負(fù)時(shí)，出口節(jié)流控制器計(jì)算三個(gè)參數(shù)"必須離開(kāi)缸的流量"、"所要求的泵流量"和"A—T流量"。如果所要求的泵流量不可實(shí)現(xiàn)，則過(guò)多的流量將等于計(jì)算出的A—T流量，該A—T流量用于生成用于A—T閥的控制信號(hào)。(如果AT的計(jì)算值小于零，則意味著泵能夠在希望的下降速度下處理來(lái)自缸的流量，因此該參數(shù)被設(shè)定為零。否則，通過(guò)算法來(lái)繼續(xù)控制A—T閥以實(shí)現(xiàn)希望的下降速度。)如果控制器確認(rèn)以下條件，則進(jìn)入"下降正常出口節(jié)流"模式提升/傾斜*操縱桿信號(hào)為負(fù)。*模式為"下降正常"。*如果計(jì)算出的A—T閥信號(hào)小于零，則將A—T閥控制信號(hào)設(shè)定為零。*否則，繼續(xù)計(jì)算所要求的A—T閥控制信號(hào)。見(jiàn)圖11至12。如果控制器確認(rèn)以下條件，則進(jìn)入"下降差動(dòng)出口節(jié)流"模式提升/傾斜*操縱桿信號(hào)為負(fù)。*模式為"下降差動(dòng)"。*如果A—T閥信號(hào)的值小于零，則將A—T閥信號(hào)設(shè)定為零。*否則，繼續(xù)計(jì)算所要求的A—T閥控制信號(hào)。見(jiàn)圖13至14。根據(jù)另外的例子，控制策略包括預(yù)出口節(jié)流模式(提高的平順性和響應(yīng))。實(shí)施此功能以實(shí)現(xiàn)對(duì)提升或傾斜模式中的下降的最可能的響應(yīng)。位于載荷側(cè)和箱之間的A—T閥以被比例控制方式連續(xù)控制。如果滿足了啟動(dòng)下降運(yùn)動(dòng)所要求的所有條件，則能夠通過(guò)對(duì)閥流量進(jìn)行初始控制來(lái)實(shí)現(xiàn)平順的啟動(dòng)。同時(shí)，對(duì)泵進(jìn)行壓力控制直至已達(dá)到載荷壓力；隨后，泵進(jìn)行速度控制。此措施產(chǎn)生了縮短的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，結(jié)果僅有很小的功率損失。當(dāng)操縱桿信號(hào)為負(fù)且先前模式為"停止"時(shí)，所述算法繼續(xù)控制A—T閥或A—P閥的打開(kāi)，以便迅速開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。如果控制器確認(rèn)以下條件，則進(jìn)入"預(yù)出口節(jié)流"模式提升/傾斜*操縱桿信號(hào)為負(fù)。*模式為"停止"。*根據(jù)一算法來(lái)計(jì)算A—T閥信號(hào)的值。在差動(dòng)模式激活且載荷壓力升高到差動(dòng)模式的極限以上的情況中，能夠?qū)嵭袎毫刂?。通過(guò)采取此措施，A室內(nèi)的壓力能夠保持最大值。當(dāng)然，這僅在硬件支持此模式時(shí)才發(fā)生(B—P閥能夠進(jìn)行壓力控制)。圖15至16示出了這是如何進(jìn)行的。根據(jù)對(duì)上述控制策略的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，所謂的自適應(yīng)解決方案將在下文中說(shuō)明。此策略仍能夠包括上述模式中的一些或全部?？梢詾槿魏喂r選擇差動(dòng)模式或正常模式。這使得在開(kāi)始運(yùn)動(dòng)之前選擇最有效的模式是有意義的。通過(guò)在分析歷史測(cè)量數(shù)據(jù)之后為改變控制策略創(chuàng)造條件來(lái)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的模式選擇。此策略不要求任何另外的傳感器。該計(jì)算所需的輸入是壓力和操18縱桿信號(hào)。輸出是當(dāng)開(kāi)始下降(回收)運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)選擇何種模式。圖17示出了這種控制器中的基本步驟。在第一步驟1701中，在起動(dòng)輪式裝載機(jī)時(shí)(即，在特定的作業(yè)周期內(nèi)開(kāi)始任何下降運(yùn)動(dòng)之前)選擇初始模式。該初始模式例如能夠根據(jù)先前作業(yè)周期中的操作自動(dòng)選擇，或隨機(jī)選擇，或基于操作者輸入來(lái)選擇。在下一個(gè)步驟1702中，從壓力傳感器(其給出載荷力)和操縱桿信號(hào)(其給出希望的速度)來(lái)計(jì)算載荷功率。在下一個(gè)步驟1703中，將計(jì)算出的載荷功率與取決于工況的效率因數(shù)(ns)相乘。無(wú)論當(dāng)前正使用哪種模式，都為正常模式和差動(dòng)模式二者保存所計(jì)算的結(jié)果。在下一個(gè)步驟1704中，將來(lái)自先前步驟1703的結(jié)果分別對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，以獲得與兩種模式的能量消耗相關(guān)的數(shù)值。在下一個(gè)步驟1705中，將來(lái)自先前步驟1704的與差動(dòng)模式和正常模式的能量相關(guān)的數(shù)值進(jìn)行比較，如果這兩個(gè)數(shù)值之間的差表明另一種模式消耗更少的能量，則反過(guò)來(lái)使用該模式。在切換模式之前需要有多大的差由一參數(shù)來(lái)確定。該過(guò)程轉(zhuǎn)到第一步驟1701重新開(kāi)始。能夠手動(dòng)關(guān)閉差動(dòng)狀態(tài)選擇也是合適的。這在其中載荷動(dòng)態(tài)性很重要的一些應(yīng)用場(chǎng)合是有利的。差動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)導(dǎo)致明顯較低的共振頻率，這在一些情況中是不希望的，例如當(dāng)精確促動(dòng)很重要時(shí)?？刂破?37通常已知為中央處理器(CPU)或電子控制模塊(ECM)，用于對(duì)車(chē)輛運(yùn)行進(jìn)行電子控制。在優(yōu)選實(shí)施例中，該控制單元包括微處理器?？刂茊卧?37包括存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器又包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序帶有用于在其運(yùn)行時(shí)實(shí)施控制方法的計(jì)算機(jī)程序段或程序代碼。此計(jì)算機(jī)程序能夠以多種方式通過(guò)傳輸信號(hào)傳輸?shù)娇刂茊卧?，例如通過(guò)從另一臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)有線和/或無(wú)線方式下載，或通過(guò)安裝在存儲(chǔ)器中。特別地，傳輸信號(hào)能夠通過(guò)因特網(wǎng)傳輸。液壓系統(tǒng)優(yōu)選能夠以提升所述載重物時(shí)速度的大約兩倍的速度使所述載重物下降。另外，所述控制方法為最小化泵尺寸創(chuàng)造了條件。對(duì)于帶有泵控制式提升/下降功能的常規(guī)工程機(jī)械，要求有非常大的泵以在下降運(yùn)動(dòng)期間處理大流量。根據(jù)所述控制方法，馬達(dá)將盡可能頻繁地以通常使其具有較高效率的較高壓力來(lái)運(yùn)行。因此，這是回收可利用勢(shì)能的有效方式。本發(fā)明決不限于上述實(shí)施例，而是能夠在不偏離如下權(quán)利要求范圍的情況下做出多種替代方案和修改。根據(jù)一個(gè)例子，在下降操作期間回收的勢(shì)能優(yōu)選被傳遞到動(dòng)力消耗系統(tǒng)，例如該工程機(jī)械的動(dòng)力總成。在下降操作期間回收的勢(shì)能優(yōu)選被傳遞到動(dòng)力源(柴油機(jī))。根據(jù)替代方案，在下降操作期間回收的勢(shì)能被傳遞用于其他的液壓功能，例如轉(zhuǎn)向或傾斜功能。根據(jù)又一替代方案，回收的勢(shì)能被傳遞到冷卻風(fēng)扇馬達(dá)。被傳遞到動(dòng)力消耗系統(tǒng)的回收的勢(shì)能優(yōu)選同時(shí)在該動(dòng)力消耗系統(tǒng)內(nèi)被消耗。根據(jù)另一個(gè)例子，液壓機(jī)械的原動(dòng)機(jī)(電機(jī))可聯(lián)接到帶有能量存儲(chǔ)能力的電子混合動(dòng)力系統(tǒng)。另外，應(yīng)當(dāng)注意，所建議的控制策略的精髓不僅適用于開(kāi)路式解決方案，而且適用于其中非對(duì)稱(chēng)缸與四個(gè)分開(kāi)的閥一起使用的所有液壓回收解決方案。在圖3中，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器具有三個(gè)壓力傳感器，這是實(shí)現(xiàn)此文獻(xiàn)中描述的所有運(yùn)行模式的先決條件。然而，在實(shí)際的實(shí)施中，取決于哪種運(yùn)行模式適合于給定的應(yīng)用，這些傳感器中的一些或全部可能是多余的。此外，這些傳感器中的一些或全部能夠用流體力學(xué)解決方案替代，從而獲得相同的結(jié)果。例如，所述控制方法可以通過(guò)用于工程機(jī)械的控制系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行，該系統(tǒng)包括液壓機(jī)械和被構(gòu)造為提升載重物和使載重物下降的至少一個(gè)液壓缸，該液壓機(jī)械通過(guò)第一管線連接到液壓缸的活塞側(cè)并通過(guò)第二管線連接到液壓缸的活塞桿側(cè)，在提升操作中，該液壓機(jī)械適于向液壓缸供給來(lái)自箱的加壓液壓流體，而在下降操作中，該液壓機(jī)械適于由來(lái)自液壓缸的液壓流體流驅(qū)動(dòng)，該液壓機(jī)械以機(jī)械方式連接到動(dòng)力消耗系統(tǒng)，用于將下降操作期間回收的勢(shì)能傳遞到該動(dòng)力消耗系統(tǒng)。根據(jù)用于在載重物下降操作期間回收勢(shì)能的替代方法，其中液壓缸被構(gòu)造為提升載重物和使該載重物下降，所述方法包括如下步驟將回收的勢(shì)能從液壓機(jī)械以機(jī)械方式傳遞到動(dòng)力消耗系統(tǒng)，同時(shí)在該動(dòng)力消耗系統(tǒng)內(nèi)消耗回收的能量，所述液壓機(jī)械在下降操作期間由來(lái)自液壓缸的液壓流體流驅(qū)動(dòng)。此替代方法能夠與上述控制方法中的任何步驟相結(jié)合。2權(quán)利要求1.一種用于在載重物下降操作期間回收勢(shì)能的方法，其中液壓系統(tǒng)適于提升所述載重物和使該載重物下降，所述方法包括如下步驟-提供至少兩種能量回收模式；-響應(yīng)于當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)選擇所述模式中的一種模式；以及-根據(jù)所選擇的模式來(lái)控制所述液壓系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中第一能量回收模式與所述載重物的重量低于預(yù)定極限有關(guān)，而第二回收模式與所述載重物的重量高于所述預(yù)定極限有關(guān)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中第一能量回收模式與適于提升所述載重物和使該載重物下降的載荷臂組件在基本上無(wú)外部載重物的情況下下降有關(guān)。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中第二能量回收模式與適于提升所述載重物和使該載重物下降的載荷臂組件在帶有大量外部載重物的情況下下降有關(guān)。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中所述載荷臂組件包括適于攜載所述外部載重物的作業(yè)工具。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，包括如下步驟檢測(cè)至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)和響應(yīng)于所述運(yùn)行參數(shù)來(lái)確定當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中第一運(yùn)行參數(shù)表示載荷狀態(tài)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，包括如下步驟選擇所述能量回收模式中的一種模式，該模式使得所述液壓系統(tǒng)能夠使由載荷狀態(tài)限定的載重物下降。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中第一運(yùn)行參數(shù)表示所述液壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力水平。10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中的任一項(xiàng)所述的方法，其中第二運(yùn)行參數(shù)表示由操作者指令的下降運(yùn)動(dòng)速度。11.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，包括如下步驟選擇所述能量回收模式中的一種模式，該模式使得所述液壓系統(tǒng)能夠根據(jù)所指令的速度來(lái)使所述載重物下降。12.根據(jù)權(quán)利要求6至11中的任一項(xiàng)所述的方法，包括如下步驟在以重復(fù)的作業(yè)循環(huán)運(yùn)行期間反復(fù)檢測(cè)所述至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)；以及，基于在執(zhí)行至少一個(gè)所述作業(yè)循環(huán)期間的運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)值來(lái)確定當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，包括如下步驟在重復(fù)的作業(yè)循環(huán)中以所述至少兩種能量回收模式的一種模式運(yùn)行期間，反復(fù)檢測(cè)所述至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)；確定所述至少兩種能量回收模式中的哪一種能量回收模式對(duì)于特定的作業(yè)循環(huán)來(lái)說(shuō)最能量有效；以及響應(yīng)地選擇該最能量有效的回收模式。14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述液壓系統(tǒng)包括被構(gòu)造為提升所述載重物和使該載重物下降的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)；和適于在所述下降操作期間控制所述液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度的液壓機(jī)械。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中通過(guò)可變地控制旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)角度來(lái)控制所述液壓機(jī)械。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中通過(guò)控制所述液壓機(jī)械的軸速度來(lái)控制該液壓機(jī)械。17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中的任一項(xiàng)所述的方法，包括如下步驟從液壓機(jī)械傳遞所回收的勢(shì)能，所述液壓機(jī)械在所述下降操作期間由來(lái)自所述液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓流體流驅(qū)動(dòng)。18.根據(jù)權(quán)利要求14至17中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)由液壓缸形成。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，包括如下步驟在所述下降操作期間控制來(lái)自所述液壓缸內(nèi)的活塞側(cè)的流量。20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，其中第一模式涉及在所述下降操作期間控制所述液壓缸內(nèi)的活塞桿側(cè)和活塞側(cè)之間的流動(dòng)連通。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述第一模式涉及借助于布置在將所述活塞桿側(cè)和所述活塞側(cè)相連的管線內(nèi)的流量控制閥來(lái)進(jìn)行節(jié)流。22.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述液壓系統(tǒng)布置在工程機(jī)械內(nèi)。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于在載重物下降操作期間回收勢(shì)能的方法，其中液壓系統(tǒng)適于提升所述載重物和使該載重物下降，所述方法包括如下步驟提供至少兩種能量回收模式；響應(yīng)于當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)選擇所述模式中的一種模式；以及，根據(jù)所選擇的模式來(lái)控制液壓系統(tǒng)。文檔編號(hào)F15B11/00GK101680208SQ200880016519公開(kāi)日2010年3月24日申請(qǐng)日期2008年3月25日優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日發(fā)明者基姆·海布勒克,約翰·利勒梅茨,芒努斯·貝里斯特倫,賈恩-奧韋·帕爾姆貝里申請(qǐng)人:沃爾沃建筑設(shè)備公司