電動(dòng)液壓閥門的現(xiàn)場(chǎng)傳感器校準(zhǔn)的制作方法
【專利說明】電動(dòng)液壓閥門的現(xiàn)場(chǎng)傳感器校準(zhǔn)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)于2013年12月13日提交作為PCT國(guó)際專利申請(qǐng)，并且要求2012年12月14日提交的序列號(hào)為61/737，612的美國(guó)專利申請(qǐng)和2012年12月26日提交的序列號(hào)為61/745,965的美國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，這兩個(gè)美國(guó)專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容在此全部引入作為參考。
【背景技術(shù)】
[0003]諸如叉車、輪式裝載機(jī)、履帶式裝載機(jī)、挖掘機(jī)、挖溝機(jī)、推土機(jī)和伸縮臂叉車之類的工作機(jī)器眾所周知。工作機(jī)器可以用于移動(dòng)材料，例如貨盤、污物和/或雜物。工作機(jī)器通常包括連接到工作機(jī)器的工作器械(例如，叉子)。附接到工作機(jī)器的工作器械通常由液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。液壓系統(tǒng)可以包括液壓泵，其由諸如柴油機(jī)之類的原動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。工作機(jī)器通常具備依賴于多個(gè)輸入和輸出的電子控制系統(tǒng)，例如壓力傳感器、位置傳感器和閥門致動(dòng)器。在此類電動(dòng)液壓系統(tǒng)中，對(duì)此類組件的更多依賴導(dǎo)致系統(tǒng)故障(包括傳感器漂移)的發(fā)生率增加。這些系統(tǒng)依賴傳感器的準(zhǔn)確性以便實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的流量控制，并且當(dāng)傳感器不準(zhǔn)確時(shí)，可以危及其它系統(tǒng)功能和控制性能。公知的是，通過將傳感器從系統(tǒng)移除并且將它們連接到測(cè)試臺(tái)來重新校準(zhǔn)，但這通常不可行，并且在需要時(shí)或者在活躍工作機(jī)器內(nèi)的聯(lián)機(jī)環(huán)境中不可用。需要改進(jìn)傳感器重新校準(zhǔn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]公開一種用于重新配置液壓系統(tǒng)中的壓力傳感器的聯(lián)機(jī)方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述液壓系統(tǒng)與工作機(jī)器關(guān)聯(lián)。所述液壓系統(tǒng)可以包括電動(dòng)液壓系統(tǒng)，其具有控制系統(tǒng)、系統(tǒng)泵、系統(tǒng)壓力傳感器、負(fù)載敏感壓力傳感器、具有與第一致動(dòng)器的頭端或第一端流體連通的第一壓力傳感器的第一閥門、具有與所述第一致動(dòng)器的桿端或第二端流體連通的第二壓力傳感器的第二閥門、具有與第二致動(dòng)器的頭端或第一端流體連通的第三壓力傳感器的第三閥門，以及具有與所述第二致動(dòng)器的桿端或第二端流體連通的第四壓力傳感器的第四閥門。所述第一和第二致動(dòng)器的實(shí)例是線性致動(dòng)器和液壓發(fā)動(dòng)機(jī)。在一個(gè)步驟中，檢測(cè)傳感器漂移狀況、重新校準(zhǔn)請(qǐng)求和未隔離的故障狀況之一。在另一個(gè)步驟中，檢驗(yàn)所述壓力傳感器或所述負(fù)載敏感壓力傳感器作為可信主基準(zhǔn)傳感器。另一個(gè)步驟包括測(cè)量和記錄所述系統(tǒng)壓力傳感器處的第一壓力讀數(shù)，以及與第一泵壓設(shè)定點(diǎn)處的所述第一、第二、第三和第四壓力傳感器關(guān)聯(lián)的第一電壓讀數(shù)。另一個(gè)步驟包括測(cè)量和記錄所述系統(tǒng)壓力傳感器處的第二壓力讀數(shù)，以及與第二泵壓設(shè)定點(diǎn)處的所述第一、第二、第三和第四壓力傳感器關(guān)聯(lián)的第二電壓讀數(shù)。在一個(gè)步驟中，基于所記錄的第一和第二壓力讀數(shù)以及所記錄的第一和第二電壓讀數(shù)的比較，計(jì)算所述第一、第二、第三和第四壓力傳感器中的每一個(gè)的新增益和偏移。
[0005]檢驗(yàn)所述壓力傳感器或所述負(fù)載敏感壓力傳感器能夠被信任作為主基準(zhǔn)傳感器的步驟可以包括將所述泵設(shè)置為預(yù)定壓力，然后命令向所述系統(tǒng)泵打開所述第一和第三閥門，并且記錄在所述系統(tǒng)、第一和第三壓力傳感器處感測(cè)的壓力。在所述第一和第三閥門閉合之后，另一個(gè)步驟可以是命令向所述系統(tǒng)泵打開所述第二和第四閥門，并且記錄在所述系統(tǒng)、第二和第四壓力傳感器處感測(cè)的壓力。另一個(gè)步驟包括根據(jù)存儲(chǔ)在所述控制系統(tǒng)中的預(yù)定義狀況數(shù)據(jù)，分析所記錄的壓力。
【附圖說明】
[0006]參考以下附圖描述非限制性和非窮舉的實(shí)施例，這些附圖不一定按比例繪制，其中在不同附圖中相似的參考標(biāo)號(hào)指相似的部件，除非另外指定。這些附圖是:
[0007]圖1是具有作為根據(jù)本公開原理的各方面的實(shí)例的特性的控制架構(gòu)的示意圖；
[0008]圖2是可以針對(duì)其使用圖1的控制架構(gòu)的工作機(jī)器的透視圖；
[0009]圖3是可以與圖2的工作機(jī)器關(guān)聯(lián)的液壓系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)的示意圖；
[0010]圖4是示出其中在故障隔離程序中將圖3所示系統(tǒng)中的壓力傳感器確定為基準(zhǔn)傳感器的程序的過程流程圖；
[0011]圖5是示出由圖4所示程序產(chǎn)生的可能分析結(jié)果和對(duì)應(yīng)操作的表；
[0012]圖6是圖6所示表的繼續(xù)；
[0013]圖7是示出其中可以聯(lián)機(jī)重新校準(zhǔn)壓力傳感器的程序的過程流程圖；
[0014]圖8是示出其中可以聯(lián)機(jī)重新校準(zhǔn)位置傳感器的程序的過程流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]將參考附圖詳細(xì)描述不同實(shí)施例，其中在數(shù)個(gè)圖中相似的參考標(biāo)號(hào)表示相似的部件和組件。對(duì)不同實(shí)施例的引用并未將所附權(quán)利要求的范圍限于這些實(shí)施例。此外，本說明書中給出的任何實(shí)例并非旨在進(jìn)行限制，而僅是針對(duì)所附權(quán)利要求給出許多可能實(shí)施例中的一部分。
[0016]總體架構(gòu)概沐
[0017]本公開一般地涉及用于液壓致動(dòng)系統(tǒng)中的故障隔離方案。在某些實(shí)施例中，使用一種模塊化和分布式的控制系統(tǒng)架構(gòu)。通過使用模塊化方法，所述系統(tǒng)可以降低復(fù)雜性并且可以提供增強(qiáng)的靈活性。通過使用具有重疊和冗余故障檢測(cè)策略的分布式架構(gòu)，增強(qiáng)故障隔離。包括在所述系統(tǒng)中的控制器包括過程和非瞬時(shí)性存儲(chǔ)介質(zhì)或存儲(chǔ)器，例如RAM、閃存驅(qū)動(dòng)器或硬盤驅(qū)動(dòng)器。存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)可執(zhí)行代碼、操作參數(shù)和來自操作員接口的輸入，而處理器用于執(zhí)行所述代碼。
[0018]圖1示出根據(jù)本公開原理的實(shí)例故障檢測(cè)、隔離和重新配置(FDIR)架構(gòu)20。FDIR架構(gòu)20適合于提供車輛(例如工程車輛)的液壓致動(dòng)系統(tǒng)的控制。在一個(gè)實(shí)例實(shí)施例中，F(xiàn)DIR架構(gòu)20可以用于控制輪式裝載機(jī)22 (參見圖2)的液壓致動(dòng)系統(tǒng)。FDIR架構(gòu)20包括監(jiān)督控制器24，其適合于與輪式裝載機(jī)22的主控制器26對(duì)接。監(jiān)督控制器24在液壓致動(dòng)系統(tǒng)的監(jiān)督控制級(jí)別。例如，監(jiān)督控制器24監(jiān)督在FDIR架構(gòu)20的節(jié)點(diǎn)級(jí)別的多個(gè)控制節(jié)點(diǎn)(例如控制模塊、控制子系統(tǒng)等)，并且與這些控制節(jié)點(diǎn)對(duì)接。配置FDIR架構(gòu)20以便所有節(jié)點(diǎn)通過監(jiān)督控制器24返回報(bào)告。在某些實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)之間沒有直接交叉通信。相反，節(jié)點(diǎn)與用于協(xié)調(diào)不同節(jié)點(diǎn)的操作的監(jiān)督控制器24垂直對(duì)接。如圖1中所示，節(jié)點(diǎn)可以包括泵控制節(jié)點(diǎn)28、傾斜油缸控制節(jié)點(diǎn)30、升降油缸控制節(jié)點(diǎn)32、懸臂系統(tǒng)控制節(jié)點(diǎn)34、油箱控制單元節(jié)點(diǎn)36以及一個(gè)或多個(gè)其它輔助節(jié)點(diǎn)38。
[0019]用于應(yīng)用重新校準(zhǔn)程序的實(shí)例車輛
[0020]圖2示出作為可以應(yīng)用本公開各方面的一種工程車輛的實(shí)例的輪式裝載機(jī)22。輪式裝載機(jī)包括在車輪54上支撐的底架或框架52。在框架52上支撐駕駛室56。支臂58可樞轉(zhuǎn)地連接到框架52。升降油缸60用于相對(duì)于框架52向上和向下樞轉(zhuǎn)支臂58。鏟斗62可樞轉(zhuǎn)地安裝在支臂58的端部處。傾斜油缸64用于相對(duì)于支臂58樞轉(zhuǎn)鏟斗62。
[0021]實(shí)例架構(gòu)示意圖
[0022]圖3示出適合于用于控制輪式裝載機(jī)22的液壓致動(dòng)系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)的示意圖。所述架構(gòu)包括監(jiān)督控制器24，其與泵控制節(jié)點(diǎn)28、傾斜油缸控制節(jié)點(diǎn)30、升降油缸控制節(jié)點(diǎn)32、懸臂系統(tǒng)控制節(jié)點(diǎn)34以及油箱控制單元節(jié)點(diǎn)36 (輔助節(jié)點(diǎn)未被示出)對(duì)接。泵控制節(jié)點(diǎn)28控制滿足傾斜油缸控制節(jié)點(diǎn)30、升降油缸控制節(jié)點(diǎn)32和懸臂系統(tǒng)控制節(jié)點(diǎn)34的流量和壓力要求所需的液壓流體壓力和流速。油箱控制單元節(jié)點(diǎn)36接收從傾斜油缸控制節(jié)點(diǎn)30、升降油缸控制節(jié)點(diǎn)32和懸臂系統(tǒng)控制節(jié)點(diǎn)34流出的液壓液體流。傾斜油缸控制節(jié)點(diǎn)30控制提供給輪式裝載機(jī)22的傾斜油缸64以及從傾斜油缸64提供的液壓液體流。升降油缸控制節(jié)點(diǎn)32控制提供給輪式裝載機(jī)22的升降油缸60以及從升降油缸60提供的液壓液體流。懸臂系統(tǒng)控制節(jié)點(diǎn)34控制提供給蓄電池66以及從蓄電池66提供的液壓液體流。懸臂系統(tǒng)控制節(jié)點(diǎn)34還控制蓄電池66和升降油缸60之間的流體連通。
[0023]傾斜油缸控制節(jié)點(diǎn)30與泵控制節(jié)點(diǎn)28的一個(gè)或多個(gè)泵流體連通，并且用于選擇性地放置傾斜油缸64的頭端74或桿端76并與一個(gè)或多個(gè)泵流體連通。同樣，傾斜油缸控制節(jié)點(diǎn)30通過油箱控制單元節(jié)點(diǎn)36與系統(tǒng)油箱77 ( S卩，系統(tǒng)儲(chǔ)油器)流體連通，并且用于選擇性地放置傾斜油缸64的頭端74或桿端76并與油箱77流體連通。
[0024]傾斜油缸控制模塊30包括頭端流量控制閥門Vth，其選擇性地放置傾斜油缸64的頭端74以便與一個(gè)/多個(gè)系統(tǒng)泵或系統(tǒng)油箱流體連通。傾斜油缸控制節(jié)點(diǎn)30還包括桿端流量控制閥門Vtr，其選擇性地放置傾斜油缸64的桿端76以便與一個(gè)/多個(gè)系統(tǒng)泵或系統(tǒng)油箱流體連通。提供閥門位置傳感器Xth和Xtr，以便分別感測(cè)頭端流量控制閥門Vth和桿端流量控制閥門Vtr的閥芯位置(即，傳感器檢測(cè)閥套中的閥芯位置，例如LVDT型傳感器)。此外，提供壓力傳感器Pth和Ptr，以便分別感測(cè)傾斜油缸64的頭端和桿端壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)中的壓力傳感器是基于應(yīng)變的壓力傳感器。傾斜油缸控制節(jié)點(diǎn)30還包括組件控制器Ct，其基于從監(jiān)督控制器24接收的命令(例如，模式、壓力或閥芯位置需求等)以及由節(jié)點(diǎn)的傳感器提供的反饋，控制閥門Vth、Vtr的操作。組件控制器Ct還監(jiān)視節(jié)點(diǎn)的故障狀況，并且將任何檢測(cè)到的故障狀況報(bào)告給監(jiān)督控制器24作為產(chǎn)生的故障標(biāo)志。
[0025]升降油缸控制節(jié)點(diǎn)32與泵控制節(jié)點(diǎn)28的一個(gè)或多個(gè)泵流體連通，并且用于選擇性地放置一個(gè)或多個(gè)泵以便與升降油缸60的頭端70或桿端72流體連通。同樣，升降油缸控制節(jié)點(diǎn)32通過油箱控制單元節(jié)點(diǎn)36與油箱77流體連通，并且被配置為選擇性地放置轉(zhuǎn)臂油缸60的頭端70和桿端72以便與油箱77流體連通。
[0026]升降油缸控制節(jié)點(diǎn)32包括頭端流量控制閥門Vlh和桿端流量控制閥門Vlr。頭端流量控制閥門Vlh被配置為選擇性地放置轉(zhuǎn)臂油缸60的頭端70以便與泵控制節(jié)點(diǎn)28的一個(gè)或多個(gè)泵或系統(tǒng)油箱77流體連通。桿端流量控制閥門Vlr被配置為選擇性地放置轉(zhuǎn)臂油缸60的桿端72以便與一個(gè)系統(tǒng)泵或系統(tǒng)油箱77流體連通。升降油缸控制節(jié)點(diǎn)32進(jìn)一步包