提高電靜液致動器活塞速率的方法
【專利說明】提高電靜液致動器活塞速率的方法
[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N0.61/814，411的優(yōu)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(fā)明總體涉及電靜液致動系統(tǒng)，更具體地涉及用于對通過這種機械的栗的流體流動進行控制的系統(tǒng)和控制算法。
【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(yè)機械等等的作業(yè)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(xiàn)代的機械已經(jīng)用電靜液致動器(electro-hydrostatic actuator，EHA)系統(tǒng)替代了以上所描述的傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)。電靜液致動器包括可反轉、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(fā)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(fā)電機。在本文中將包括電靜液致動器的系統(tǒng)稱為電靜液致動器系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]提供了一種系統(tǒng)和方法，以產(chǎn)生并控制超過電驅動栗的流體流動能力的液壓流體流動，以實現(xiàn)高致動器縮回/伸出速度，和/或超過電儲存系統(tǒng)的電流動能力以更好地控制電儲存器。電動機械和液壓栗通常具有最大速度，在超過該最大速度的情況下不能操作電動機械和液壓栗。此外，電儲存系統(tǒng)通常具有儲存容量和儲存率，在超過儲存容量和儲存率的情況下不能操作電動機械。盡管替選的方法可以增大液壓栗排量，因此降低所要求的電動機械和栗的速度，以產(chǎn)生一定的流動，但是通常所期望的是減小栗排量，以便減小所要求的電動機械扭矩并使部件尺寸和損失最小化。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，液壓系統(tǒng)包括控制器，所述控制器能夠連接至用于接收操作者輸入的操作者界面；栗系統(tǒng)，所述栗系統(tǒng)包括能夠在第一方向上操作以供應加壓流體的栗；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的第一端口能夠連接到的第一端口并且提供用于在所述端口與所述栗之間流動的路徑，所述第二側將所述栗的第二側流體連接到所述消耗器的第二端口能夠連接到的第二端口 ；以及分流流路(diverting flow path)，所述分流流路包括由所述控制器控制的可變限流件以用于控制通過所述液壓回路的所述第一側的流速，其中，所述分流流路將所述液壓回路的所述第一側中的至少一部分流分流離開所述栗，其中，所述控制器被配置成從所述操作者界面接收請求的用戶命令、響應于所述請求的用戶命令而關于所述栗系統(tǒng)的最大能力評估所述用戶命令、以及基于所述評估來控制所述栗和可變限流件以執(zhí)行所述用戶命令。
[0008]可選地，所述栗系統(tǒng)包括逆變器。
[0009]可選地，所述栗系統(tǒng)包括驅動所述栗的電動機械。
[0010]可選地，所述栗系統(tǒng)包括電儲存器。
[0011]可選地，所述栗系統(tǒng)的所述最大能力為最大流體流速，并且其中，響應于其中所述用戶命令指示與大于所述栗系統(tǒng)的所述最大流體流速的流速相對應的所期望的消耗器運動的評估，將所述可變限流件打開。
[0012]可選地，所述栗系統(tǒng)的所述最大能力為所述栗系統(tǒng)的電儲存系統(tǒng)的最大儲存率，所述電儲存系統(tǒng)被操作性地連接到所述栗并且被配置成從被外部負載操作的所述栗恢復能量，并且其中，響應于其中所述用戶命令指示與大于所述電儲存系統(tǒng)的所述最大儲存率的儲存率相對應的所期望的消耗器運動的評估，將所述可變限流件打開。
[0013]可選地，所述栗系統(tǒng)的所述最大能力為所述栗系統(tǒng)的電儲存系統(tǒng)的最大儲存容量，所述電儲存系統(tǒng)被操作性地連接到所述栗并且被配置成從被外部負載操作的所述栗恢復能量，并且其中，響應于其中所述用戶命令指示與大于所述電儲存系統(tǒng)的所述最大儲存容量的儲存容量相對應的所期望的消耗器運動的評估，將所述可變限流件打開。
[0014]可選地，所述分流流路將所述第一端口流體連接到所述第二端口。
[0015]可選地，所述分流流路將所述第一端口流體連接到增壓系統(tǒng)。
[0016]可選地，所述分流流路將所述第一端口流體連接到儲存罐。
[0017]可選地，所述液壓系統(tǒng)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，并且所述閥門可操作以調(diào)節(jié)所述栗與所述消耗器之間的加壓流體。
[0018]可選地，所述閥門包括設置在所述第一端口與所述栗之間的第一負載保持閥以及設置在所述第二端口與所述栗之間的第二負載保持閥。
[0019]可選地，所述分流流路與所述第一負載保持閥流體并聯(lián)，由此繞過所述第一負載保持閥。
[0020]可選地，所述分流流路與所述第二負載保持閥流體并聯(lián)，由此繞過所述第二負載保持閥。
[0021]可選地，所述用戶命令為用于使致動器下降的命令。
[0022]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所述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。
[0023]可選地，所述液壓系統(tǒng)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。
[0024]可選地，所述液壓系統(tǒng)包括增壓系統(tǒng)，所述增壓系統(tǒng)用于從所述液壓系統(tǒng)的所述液壓回路接收流體，或者用于向所述液壓系統(tǒng)的所述液壓回路供應流體。所述增壓系統(tǒng)可以包括:增壓栗，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。
[0025]可選地，所述液壓系統(tǒng)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。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種控制在電液壓系統(tǒng)中通過栗的流體流動的方法包括:接收用于消耗器的請求的用戶命令；響應于所述請求的用戶命令，關于所述電液壓系統(tǒng)的最大能力評估所述用戶命令；基于所述評估，使圍繞所述栗的流動經(jīng)由分流流路的可變限流件而分流，以執(zhí)行所述用戶命令。
[0027]可選地，所述電液壓系統(tǒng)的所述最大能力為通過所述栗的最大流體流速，并且其中，所述分流響應于其中所述用戶命令指示與大于所述電液壓系統(tǒng)的所述最大流體流速的流速相對應的所期望的消耗器運動的評估。
[0028]可選地，所述電液壓系統(tǒng)的所述最大能力為所述電液壓系統(tǒng)的電儲存系統(tǒng)的最大儲存率，所述電儲存系統(tǒng)被操作性地連接到所述栗并且被配置成從被外部負載操作的所述栗恢復能量，并且其中，所述分流響應于其中所述用戶命令指示與大于所述電儲存系統(tǒng)的所述最大儲存率的儲存率相對應的所期望的消耗器運動的評估。
[0029]可選地，所述電液壓系統(tǒng)的所述最大能力為所述電液壓系統(tǒng)的電儲存系統(tǒng)的最大儲存容量，所述電儲存系統(tǒng)被操作性地連接到所述栗并且被配置成從被外部負載操作的所述栗恢復能量，并且其中，所述分流響應于其中所述用戶命令指示與大于所述電儲存系統(tǒng)的所述最大儲存容量的儲存容量相對應的所期望的消耗器運動的評估。
[0030]可選地，所述分流包括將所述第一端口流體連接到所述第二端口。
[0031 ] 可選地，所述分流包括將所述第一端口流體連接到增壓系統(tǒng)。
[0032]可選地，所述分流包括將所述第一端口流體連接到儲存罐。
[0033]可選地，所述用戶命令為用于使致動器下降的命令。
[0034]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。
[0035]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所述第一閥向所述液壓致動器供應加壓流體，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液壓致動器供應加壓流體，以在與所述第一方向相反的方向上操作所述消耗器。
[0036]可選地，所述消耗器為液壓致動器，液壓流體在相反的方向上被供應到所述液壓致動器以及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。
[0037]可選地，所述方法包括經(jīng)由增壓系統(tǒng)從所述電液壓系統(tǒng)的所述液壓回路接收流體，或者經(jīng)由增壓系統(tǒng)向所述電液壓系統(tǒng)的所述液壓回路供應流體，其中所述增壓系統(tǒng)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液壓致動器流體連通；以及用于驅動所述增壓栗的