CN107000564B - 具有静流体选择的液压混合推进回路以及操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于移动作业车辆的液压***可配置处于混合模式和静流体模式。液压***包括泵/马达、推进回路、泵、液压蓄能器和辅助回路。泵/马达适于与移动作业车辆的驱动系交换动力。推进回路适于与泵/马达交换液压流体动力。泵适于将动力从移动作业车辆的原动机传递到推进回路。液压蓄能器适于当液压***被配置成处于混合模式时经由蓄能器分离阀与推进回路交换液压流体动力。辅助回路适于至少当液压***被配置成处于静流体模式并且蓄能器分离阀关闭时从液压蓄能器接收液压流体动力。

Description

具有静流体选择的液压混合推进回路以及操作方法
相关申请的交叉参考
本申请于2015年10月26日提交作为PCT国际专利申请，并且要求2014年10月27日提交的美国专利申请第62/069,304号的权益，所述申请的公开内容以全文引用的方式并入本文中。
背景技术
工程机械可用于移动材料，如托盘、污物和/或残渣。工程机械的实例包括叉车、轮式装载机、履带式装载机、挖掘机、反铲、推土机、倾卸推土机等。工程机械通常包括连接到工程机械的作业器具(例如叉)。附接到工程机械的作业器具通常通过液压***提供动力。液压***可包括通过原动机(如柴油引擎)提供动力的液压泵。液压泵可通过一组阀连接到液压致动器以控制加压的液压流体向液压致动器的流动。加压的液压流体引起液压致动器延伸、回缩或旋转，并且由此引起作业器具移动。
工程机械可进一步包括适于推进工程机械的推进***。推进***可包括通过原动机提供动力的液压泵。推进***可包括静流体驱动装置。
发明内容
本公开的一个方面涉及用于移动作业车辆的液压***。液压***可配置处于混合模式和静流体模式。液压***包括泵/马达、推进回路、泵、液压蓄能器和辅助回路。泵/马达适于与移动作业车辆的驱动系交换动力。推进回路适于与泵/马达交换液压流体动力。泵适于将动力从移动作业车辆的原动机传递到推进回路。液压蓄能器适于当液压***被配置成处于混合模式时经由蓄能器分离阀与推进回路交换液压流体动力。辅助回路适于至少当液压***被配置成处于静流体模式并且蓄能器分离阀关闭时从液压蓄能器接收液压流体动力。
多个附加方面将在以下描述中阐述。这些方面可涉及独立的特征和特征的组合。应理解，前述总体描述以及以下详细描述都仅仅是例示性以及说明性的，并且不限制本文公开的实施例基于的广义概念。
附图说明
参考不必按比例绘制的以下附图来描述非限制性和非穷尽性实施例，其中除非另外规定，否则贯穿多个视图相同参考标号指代相同部件。
图1为根据本公开的原理具有为实例的特征的液压***的示意图；
图2为进一步示出液压***的控制***的图1的液压***的示意图；
图3为进一步示出液压***的第一模式的图1的示意图；
图4为进一步示出液压***的第二模式的图1的示意图；
图5为进一步示出液压***的第三模式的图1的示意图；
图6为进一步示出液压***的第四模式的图1的示意图；
图7为进一步示出液压***的第五模式的图1的示意图；
图8为根据本公开的原理具有为实例的特征的另一种液压***的示意图；
图9为根据本公开的原理包括图1或图8的液压***的作业车辆的示意顶部平面图；
图10为根据本公开的原理具有为实例的特征再一种液压***的示意图；
图11为根据本公开的原理的传输模式管理控制***的状态表，所述状态表包括混合模式、静流体模式以及混合模式和静流体模式之间的两个过渡模式；
图12为根据本公开的原理包括传输模式过程、驱动马达管理过程、引擎和泵管理过程以及阀管理过程的管理流程图；
图13为适合用于图12的传输模式过程的传输模式流程图；
图14为适合与图12的驱动马达管理过程一起使用的驱动马达管理流程图；
图15为适合与图12的引擎和泵管理过程一起使用的引擎和泵管理流程图；
图16为适合与图12的阀管理过程一起使用的阀管理流程图；以及
图17为根据本公开的原理具有为实例的特征的又一种液压***的示意图。
具体实施方式
将参考图式详细描述各种实施例，其中贯穿若干视图相同参考标号表示相同部件和组合件。参考各种实施例并不在此所附的权利要求的范围。此外，在本说明书中所阐述的任何实例并非旨在为限制性的并且仅阐述所附权利要求书的许多可能实施例中的一些。
本公开大体上涉及用于作业车辆的液压回路架构。根据本公开的原理，液压回路架构可包括推进回路和作业回路。在某些实施例中，推进回路和作业回路可通过相同液压泵结构(例如液压泵或液压泵/马达)提供动力。在某些实施例中，液压泵结构包括单个驱动泵(例如仅一个泵，仅一个泵送旋转组，仅一个泵/马达等)。在某些实施例中，推进回路可包括用于通过传动***为作业车辆的推进元件(例如车轮、轨道等)提供动力的液压蓄能器和液压推进泵/马达。作业回路可包括用于为作业部件如升降机、夹具、悬臂、铲斗、叶片和/或其它结构提供动力的各种致动器。各种致动器可包括液压缸、液压马达等。在优选实施例中，液压架构在叉车50(参见图9)上使用，其中推进回路为耦合到叉车50的驱动轮54的传动***114提供动力，并且作业回路包括用于升高和降低叉车50的叉52、用于叉52的前到后倾斜和用于叉52的左和右移动的阀调和致动器(例如液压缸)。
在某些实施例中，推进回路的液压蓄能器可用于提供许多功能和益处。举例来说，提供液压蓄能器允许液压泵/马达和原动机为推进回路提供动力以始终在峰值效率或接近峰值效率下操作。此外，在液压蓄能器中累积的能量可用于提供用于起动用于驱动液压泵/马达的电源(例如原动机、柴油引擎或其它引擎)的电力。此外，甚至当耦合到液压泵/马达的电源未运行时液压蓄能器可用于提供推进功能。类似地，甚至当耦合到液压泵/马达的电源未运行时液压蓄能器可用于提供作业回路功能。此外，在制动/减速事件期间通过使推进液压泵/马达作为马达操作，对应于作业车辆的减速的能量可通过液压蓄能器反馈和存储用于稍后再使用以提高作业车辆的总体效率。
在某些实施例中，一个(即，单个)液压泵/马达(例如液压泵/马达102，示于图1)用于为推进回路和工作回路两者提供动力。在此类实施例中，可提供回路选择器(即，模式选择器)用于选择性地使液压泵/马达的高压侧处于与推进回路或工作回路任一者流体连通。回路选择器可包括一个或多个阀。此外，可提供交叉阀用于选择性地提供在推进回路和作业回路之间的流体连通。通过打开交叉阀，甚至当电源断开时，来自液压蓄能器的动力可用于驱动作业回路的一个或多个致动器，由此允许作业回路的致动器的致动。当回路选择器已使泵/马达处于与用于推进作业车辆的推进回路流体连通时，作业回路的各种部件可通过打开交叉阀致动。此外，当回路选择器已使泵/马达处于与作业回路流体连通时，液压蓄能器可用于提供作业车辆的推进和转向。应了解，转向部件优选地并入到液压推进回路中。当电源断开时，液压蓄能器可用于为转向部件提供动力、为推进元件提供动力和/或为作业回路的各种部件提供动力。应了解，此类活动可单独地或同时进行。交叉阀可提供可变尺寸的孔口。
在某些实施例中，耦合到电源的液压泵/马达为具有旋转组和旋转斜盘的断路泵/马达，所述旋转斜盘可调节以控制通过经电源的泵/电机轴的每次旋转的泵/马达排出的液压流体的量。在某些实施例中，旋转斜盘具有偏心配置。当泵/马达作为泵操作时，旋转斜盘在中心的第一侧上，并且电源使泵/电机轴在第一方向上旋转使得液压流体通过泵/马达从与贮存器/罐流体连通的低压侧泵送到与回路选择器流体连通的高压侧。当液压泵/马达作为马达操作时，旋转斜盘可移动到中心的第二侧，并且来自液压蓄能器的液压流体通过泵/马达从高压侧导入低压侧，由此引起泵/马达轴在当通过电源驱动时泵/马达轴旋转的相同旋转方向上旋转。以此方式，来自液压蓄能器的液压能量可用于开始包括使用电源的模式。
推进泵/马达还可为具有连接到贮存器/罐的低压侧和连接到通过回路选择器耦合到电源的液压泵/马达的高压侧的断路泵/马达。推进泵/马达可包括旋转组和旋转斜盘，可调节所述旋转斜盘以对于推进泵/马达的轴的每次旋转控制推进泵/马达的排量。旋转斜盘可为允许推进泵/马达的轴双向旋转的偏心旋转斜盘。举例来说，当旋转斜盘在中心的第一侧上时，从高压侧流动通过泵/马达到低压侧的液压流体可在顺时针方向上驱动轴。相比之下，当旋转斜盘在中心的第二侧上时，在从高压侧到低压侧的方向上流动通过推进泵/马达的液压流体引起轴在逆时针方向上旋转。以此方式，推进泵/马达可用于在向前和后向两个方向上驱动作业车辆。此外，在制动事件期间，推进泵/马达可充当泵，并且可将来自贮存器的液压流体导入液压蓄能器以装填液压蓄能器，由此捕获与减速相关联的能量。因此，推进泵/马达和液压蓄能器提供制动/减速和储能功能。应了解，在其它实施例中(例如在图8绘示的实施例)，阀调可与非偏心泵/马达组合使用，以提供与上文所描述的偏心泵/马达相同或类似的功能。非偏心泵/马达和阀调可用作耦合到电源的液压泵/马达，如图8所示，和/或可用作耦合到传动***的推进液压泵/马达。
此类液压回路架构的另外细节在以全文引用的方式并入本文中的美国专利公布US 2013/0280111 A1描述和示出。图1至图10示出了各种液压回路和控制***500，并且进一步示出了在工程机械50的情形中的液压回路架构。操作此类液压回路架构的方法在下文中描述和示出。
根据本公开的原理，操作液压回路架构的方法提供工程机械50的平稳和有益的使用。液压混合动力车辆通常在低于最大***操作压力的压力下操作以允许在蓄能器中的储能能力并且增加泵和马达的操作排量以提高泵和马达效率。然而，当爬山、猛烈加速或需要高扭矩的任何其它时间时，这通常限制可快速递送到传动***的扭矩。此瞬时扭矩的缺少可通过将高压蓄能器与***分离并且在典型静流体模式中操作车辆来消除，其中压力(并且由此扭矩)可非常快速升高并且到可超过高压蓄能器的操作压力的压力水平。
现在转向图11，根据本公开的原理示出实例传输模式管理控制状态机650。如所描绘，控制状态机650包括混合模式660、静流体模式670、第一过渡模式680和第二过渡模式690。当从混合模式660转换到静流体模式670时第一过渡模式680启动。同样地，当从静流体模式670转换到混合模式660时，第二过渡模式690启动。如所描绘，路径692示出从混合模式660切换到第一过渡模式680。同样地，路径694示出从第一过渡模式680切换到静流体模式670。类似地，路径696示出从静流体模式670切换到第二过渡模式690。并且，路径698示出从第二过渡模式690切换到混合模式660。如所描绘，管理控制状态机650包括两个传输模式660、670和两个过渡模式680、690。在其它实施例中，可包括附加模式、附加过渡模式和/或在各种模式之间的附加路径。
传输状态机650的状态通过选择的传输模式652和当前传输模式654与如通过在图13的流程图750A和750B中概述的逻辑确定的其相应的值的组合确定。控制状态机650的混合模式660可包括进一步在下文中描述的混合推进模式84的功能和操作特征和/或可启动混合推进模式84。当选择的传输模式652设定成混合推进模式84并且当前传输模式654设定成混合推进模式84时，传输状态机650的状态设定成混合推进模式660。静流体模式670同样地可包括进一步在下文中描述的静流体模式86的操作和功能特征和/或可启动静流体模式86。当选择的传输模式652设定成静流体模式86并且当前传输模式654设定成静流体模式86时，传输状态机650的状态设定成静流体推进模式670。
如图11所描绘，传输模式管理控制状态机650(即，管理控制器)具有混合模式660和静流体模式670的两个状态。在其它实施例中，可包括附加状态。举例来说，可包括包括在下文中描述的作业回路初级模式82的操作和功能特征和/或启动作业回路初级模式82的作业回路状态。
限定过渡模式680、690以控制在状态660、670之间的过渡行为。具体来说，当从混合模式状态660切换到静流体模式状态670时，第一过渡模式680控制过渡行为。同样地，当从静流体模式状态670切换到混合模式状态660时，第二过渡模式690控制过渡行为。在其它实施例中，可将其它过渡模式限定到各种其它状态和从其限定其它过渡模式(例如包括作业回路初级模式82的操作和功能特征和/或启动作业回路初级模式82)。
由阀和***致动器的现有状态限定当前传输模式654。由操作员行为限定选择的传输模式652。当处于混合模式660时，控制状态机650的传输模式的状态限定混合***部件行为。同样地，当处于静流体模式670时，控制状态机650的传输模式的状态限定静流体***部件行为。当处于第一过渡模式680时，选择的传输模式652为静流体模式86，并且当前传输模式654为混合推进模式84。同样地，当处于第二过渡模式690时，选择的传输模式652设定成混合推进模式84，并且当前654设定成静流体模式86。在某些实施例中，状态机650在管理算法的每次计算循环上执行。在描绘的实施例中，首先确定当前传输模式，并且其次确定选择的传输模式。
现在转向图12，根据本公开的原理示出实例管理流程图700。具体来说，管理流程图700包括传输模式过程750。如所描绘，传输模式过程750包括当前传输模式过程750A和选择的传输模式过程750B。路径705示出从当前传输模式过程750A转移到选择的传输模式过程750B。管理流程图700进一步包括驱动马达管理过程850。路径715示出从传输模式过程750转移到驱动马达管理过程850。管理流程图700进一步包括引擎和泵管理过程900。路径725示出从驱动马达管理过程850转移到引擎和泵管理过程900。管理流程图700进一步包括阀管理过程950。如所描绘，路径735示出从引擎和泵管理过程900转移到阀管理过程950。路径745还示出从阀管理过程950转移到传输模式过程750。
现在转向图13，根据本公开的原理示出了示出传输模式过程750的实例流程图。传输模式流程图750包括当前传输模式过程750A和选择的传输模式过程750B。当前传输模式过程750A确定传输的当前或现有状态。如果阀位置传感器中的一些或全部为不可获得的，那么此确定基于已知的阀和致动器状态和/或命令的阀和致动器状态。当前传输模式654通过当前在工程机械50上正执行什么模式确定。当前传输模式过程750A由此为用于计算当前传输模式654的过程。选择的传输模式过程750B为基于操作员控制参数和工程机械50的现有传感器、阀和致动器状态用于选择下一传输模式状态的过程。传输模式流程图750包括多个测试和评估以确定当前传输模式654和选择的传输模式652。
当前传输模式过程750A的第一测试集800包括测试802以确定操作员是否希望加速或减速。第一测试集800还包括测试804以确定蓄能器分离阀210是否通电(即，打开)。第一测试集800进一步包括测试806以确定先前选择的传输模式652p是否为混合推进模式84。测试802、804和806中的每个的结果的逻辑值在逻辑AND 808处进行“AND”。具体来说，每个测试802、804和806等的输出均为二进制并且使用布尔逻辑在AND门808处合并。
传输模式流程图750进一步包括第二测试集810。第二测试集810包括测试811以确定操作员是否希望加速工程机械50。第二测试集810包括测试812以确定原动机104(例如引擎)是否“打开”(即，运行)。第二测试集810包括测试813以确定蓄能器分离阀210是否断电(即，关闭)。第二测试集810包括测试814以确定作业回路阀206(即，在阀上的引擎泵)是否断电(即，关闭)。第二测试集810包括测试815以确定主分离阀208是否断电(即，打开)。第二测试集810包括测试816以确定驱动马达108(例如泵/马达)的排量是否已达到最大排量。第二测试集810包括测试817以确定先前选择的传输模式652p是否为静流体模式86。并且，第二测试集810包括测试818以确定静流体模式启用变量是否已设定成“启用”。测试811至818中的每个的结果的逻辑值在逻辑AND 819处进行“AND”。具体来说，每个测试811至818等的输出均为二进制并且使用布尔逻辑在AND门819处合并。
传输模式流程图750进一步包括测试的第三集820。测试的第三集820包括测试821以确定当前传输模式654是否为混合推进模式84。第三测试集820包括测试822以确定泵/马达102的目标压力是否大于静流体进入压力。目标压力是指泵/马达108和泵/马达102应在该压力下操作以便实现操作员命令的所需压力。静流体进入压力为目标压力需要超过以便防止***在过低的命令下进入静流体模式86的校准。静流体进入压力设定进入静流体模式86的目标压力的最小阈值。第三测试集820包括测试823以确定泵/马达102的压力目标是否大于蓄能器116的当前压力。第三测试集820包括测试824以确定全规模启动的加速踏板百分比是否大于用于请求进入静流体模式86的阈值百分比。第三测试集820包括测试825以确定静流体模式86是否启用。在某些实施例中，测试818和825可合并。第三测试集820包括测试826以确定作业回路300的流量要求是否小于静流体进入流量。静流体进入流量为如果存在过多作业回路流量要求(例如如果作业回路流量要求超过预定值)，那么防止静流体模式进入的校准或预设常数值。第三测试集820包括测试827以确定工程机械50的当前速度是否小于最大静流体进入速度。第三测试集820包括测试828以确定车辆热转换是否不阻止进入静流体的模式86。热转换为改变意欲与当前行进方向相反的前进-空档-倒车切换(即，FNR切换)方向。换句话说，将工程机械50置于倒车同时向前行进，并且反之亦然。并且，第三测试集820包括测试829以确定条件计时器是否已到期。条件计时器意指在测试829将变为真之前，条件测试822至827必须为真持续预定时间。测试829防止信号噪声进行(即，引起)切换到新状态。测试821至829中的每个的结果的逻辑值在逻辑AND 831处进行逻辑“AND”。具体来说，每个测试821至829等的输出均为二进制并且使用布尔逻辑在AND门831处合并。
传输模式流程图750包括测试的第四集833。测试的第四集833包括测试的第一子集834和测试的第二子集835。测试的第一子集834包括测试836以确定当前传输模式654是否为静流体模式86。测试的第一子集834包括测试837以确定泵/马达108的压力目标是否小于蓄能器116的当前压力。目标压力是指泵/马达108和泵/马达102应在该压力下操作以便实现操作员命令的所需压力。测试的第一子集834包括测试838以确定全规模启动的加速踏板百分比是否小于阈值静流体离开百分比。测试的第一子集834包括测试839以确定操作员是否希望工程机械50减速。测试的第一子集834包括测试840以确定操作员是否希望工程机械50处于空档。测试的第一子集834包括测试841以确定原动机104的状态是否为“关闭”。并且，测试的第一子集834包括测试842以确定控制***500中是否存在故障。测试836至842中的每个的结果的逻辑值在逻辑OR 846处进行逻辑“OR”。具体来说，每个测试836至842等的输出均为二进制并且使用布尔逻辑在OR门846处合并。
测试的第四集833的测试的第二子集835包括确定条件计时器是否已到期的测试843。条件计时器意指在测试843将变为真之前，条件测试836至842必须为真持续预定时间。测试843防止信号噪声进行(即，引起)切换到新状态。
逻辑OR 846中的每个的结果和测试835的第二子集的结果的逻辑值在逻辑AND848处进行逻辑“AND”。具体来说，OR门846和测试843等中的每个的输出均为二进制并且使用布尔逻辑在AND门848处合并。
如图13绘示，传输模式流程图750可在起始位置752处开始。如图12绘示，路径745为管理流程图700的循环的一部分。如图13绘示，路径745可在起始位置752开始或可从阀管理流动过程950流动。在每种情况下，路径745将控制带到确定逻辑AND门808的AND输出是否为真(例如为布尔“1”)的决策点754。如果逻辑AND 808为真，那么当前传输模式654为混合推进模式84并且在块756如此登记。如果逻辑AND门808的输出不为真(例如为布尔“0”)，那么控制前进到确定逻辑AND 819是否为真的决策点758。如果逻辑AND 819为真，那么当前传输模式654为静流体模式86并且在块760如此登记。如果逻辑AND 819不为真，那么当前传输模式654仍然为如在块762先前登记(即，不改变)。块756、块760或块762任一者的结果随着控制沿从传输模式流程图750的当前传输模式过程750A到传输模式流程图750的选择的传输模式过程750B的路径705传递而传输。
传输模式流程图750的选择的传输模式过程750B从当前传输模式过程750A接收信息。携载当前传输模式过程750A的结果连同来自选择的传输模式过程750B的结果。路径705将控制带到其中评估逻辑AND 831的决策点774。如果逻辑AND 831为真，那么选择的传输模式652为静流体模式86并且在块776如此设定和登记。如果逻辑AND 831不为真，那么控制前进到其中评估逻辑AND 848的决策点778。如果逻辑AND 848为真，那么选择的传输模式652为混合推进模式84并且在块780如此设定和登记。如果逻辑AND 848不为真，那么选择的传输模式652仍然为先前选择的传输模式652p并且在块782如此登记。当前传输模式过程750A和选择的传输模式过程750B的结果沿路径715传递到驱动马达管理流程图850。
现在转向图14，根据本公开的原理示出了示出驱动马达管理过程850的实例流程图。驱动马达管理流程图850在选择的传输模式过程750B处开始，并且路径715将控制传递到确定选择的传输模式652是否为静流体模式86的决策点860。如果结果为“是”，那么控制传递到块870，并且驱动马达108(即，泵/马达)的排量设定成100％。如果选择的传输模式652不为静流体模式86，那么控制传递到块880，其中驱动马达108的排量根据正常混合驱动马达排量目标计算设定。在步骤890，驱动马达排量目标释放到电子控制单元502。控制随后传递到引擎和泵管理过程900。
现在转向图15，根据本公开的原理示出了示出引擎和泵管理过程900的实例流程图。引擎和泵管理流程图900在当前传输模式过程750A处开始。控制传递到其中查询当前传输模式654以查看它是否设定成静流体模式86的决策点902。如果结果为“是”，那么控制前进到其中引擎状态目标设定成“打开”的块912。在步骤932，存储“打开”的引擎状态目标值并且将其释放到控制***。控制随后传递到其中与原动机104协作计算泵/马达102的静流体流量和压力目标的块914。控制随后传递到其中计算静流体模式引擎速度目标的块916。在步骤936，存储引擎速度目标并且将其释放到控制***。控制随后传递到其中计算静流体模式引擎泵排量目标的块918。在步骤938，存储所得引擎泵排量目标并且将其释放到***。如果决策点902的结果为“否”，那么控制传递到其中计算混合模式引擎状态目标的块922。在步骤932，存储所得引擎状态目标并且将其释放到控制***。控制随后传递到其中与原动机104协作计算泵/马达102的混合模式流量和压力目标的块924。控制随后传递到其中计算混合模式引擎速度目标的块926。在步骤936，存储所得引擎速度目标并且将其释放到控制***。控制随后传递到其中计算混合模式引擎泵排量目标的块928。在步骤938，存储所得引擎泵排量目标并且将其释放到控制***。在计算引擎状态目标、引擎速度目标和引擎泵排量目标时，控制传递到阀管理过程950。
现在转向图16，根据本公开的原理示出了示出阀管理过程950的实例流程图。阀管理流程图950在选择的传输模式过程750B处开始。阀管理流程图950包括测试的第一集980和测试的第二集990。测试的第一集980包括其确定蓄能器分离阀210是否通电(即，打开)的测试981。测试的集980包括确定选择的传输模式652是否为静流体模式86的测试982。测试的集980包括确定驱动马达压力变化率是否大于零的测试983。压力变化率大于零指示引擎泵提供比马达、阀和其它液压部件耗费更多的流量进入***。如果当此值为负时阀关闭，那么***可空化。测试的集980包括确定引擎速度目标是否大于引擎(即，原动机104)的最小静流体速度的测试984。测试的集980包括确定引擎速度情况是否大于最小静流体引擎速度的测试985。并且，测试的集980包括确定在驱动马达108(即，泵/马达)处的液压是否大于在液压蓄能器116处的当前压力的测试986。测试981至986中的每个的结果的逻辑值在逻辑AND 987处进行“AND”并且存储。具体来说，每个测试981至986等的输出均为二进制并且使用布尔逻辑在AND门987处合并。
测试的第二集990包括确定蓄能器分离阀210是否断电(即，关闭)的第一测试991。测试的第二集990包括确定在驱动马达108处的当前压力是否低于最小静流体模式进入压力的测试992。并且，测试的第二集990包括确定原动机104(例如引擎)是否“关闭”的测试993。测试991至993中的每个的结果的逻辑值在逻辑OR 994处进行“OR”并且存储。具体来说，每个测试991至993等的输出均为二进制并且使用布尔逻辑在OR门994处合并。
在控制进入阀管理流程图950时，决策点952评估逻辑AND 987是否为真。如果逻辑AND 987为真，控制传递到其中蓄能器分离阀210关闭(即，断电)的块954。如果AND 987的逻辑值不为真，那么控制传递到其中评估逻辑OR 994的决策点956。如果OR 994的逻辑值为“真”，那么控制传递到其中蓄能器分离阀210打开(即，通电)的块958。如果OR 994的逻辑值不为真，那么控制传递到其中维持蓄能器分离阀210的当前状态的块960。在阀管理流程图950完成时，控制沿路径745传递到传输模式过程750。
根据本公开的并且如图1至图7绘示，液压***100(即，液压回路架构)适于为工程机械50(即，作业车辆、移动作业车辆、叉车、升降车、轮式装载机、挖土机、挖掘机、反铲装载机等)的传动***114提供动力。液压***100可进一步适于为工程机械50的作业回路300提供动力。液压***100可适于为工程机械50的转向控制单元600(例如液压转向回路)提供动力。如图9所描绘，工程机械50包括作业附接件52(例如叉、作业部件等)、至少一个驱动轮54和至少一个转向轮56。在某些实施例中，一个或多个驱动轮54可与一个或多个转向轮56组合。在某些实施例中，工程机械50可仅包括单个驱动液压泵。
液压***100适于回收能量并且将能量存储在液压蓄能器116中用于再利用。举例来说，当工程机械50减速时，传动***114可将动能递送到液压***100，并且由此将能量存储在液压蓄能器116中。液压***100还适于快速起动工程机械50的原动机104(例如内燃机)，其中能量储存在液压蓄能器116中。在不通过从液压蓄能器116汲取液压动力运行原动机104的情况下，液压***100可适于为传动***114、作业回路300和/或转向控制单元600提供动力。在某些实施例中，原动机104可仅驱动单个液压泵。在某些实施例中，原动机104可仅驱动为传动***114和作业回路300提供动力的单个液压泵。在某些实施例中，原动机104可仅驱动至少为传动***114和作业回路300提供动力的单个液压泵。在某些实施例中，原动机104可仅驱动为传动***114、作业回路300和转向控制单元600提供动力的单个液压泵。在某些实施例中，原动机104可仅驱动至少为传动***114、作业回路300和转向控制单元600提供动力的单个液压泵。
根据对工程机械50的要求(例如通过操作员)，液压***100在各种模式中操作。控制***500监测工程机械50的操作员界面506并且还监测液压***100的各种传感器510和操作参数。如图2所绘示，信号线508可促进在控制***500内的通信。控制***500评估从操作员界面506接收的输入。在某些实施例中，电子控制单元502监测液压***100的各种传感器510和操作参数以将液压***100配置成最适当的模式。模式包括如图3所绘示的作业回路初级模式82；如图4和图5所绘示的混合推进模式84，和如图6和图7所绘示的静流体模式86。电子控制单元502可监测操作员界面506、原动机104和环境条件(例如环境温度)。存储器504(例如RAM存储器)可在电子控制单元502内使用以存储可执行码、操作参数、来自操作员界面的输入等。
在作业回路初级模式82(参见图3)中，来自原动机104的动力通过液压***100直接供应到作业回路300，并且来自液压蓄能器116的动力通过液压***100递送到传动***114。在某些实施例中，在作业回路初级模式82中，还从液压蓄能器116获得用于转向控制单元600的动力。当通过传动***114的动力需求低、相对低，和/或预期将为低，和通过作业回路300的动力需求和/或液压流量需求高、相对高，和/或预期将为高时，可选择作业回路初级模式82。举例来说，当工程机械50缓慢移动或固定，并且作业附接件52正在充分和/或在高负荷下使用时，可出现此类状况。在作业回路初级模式82中，转向控制单元600可从液压蓄能器116接收动力。
当来自传动***114的动力需求比作业回路300的动力需求占优势时，可使用混合推进模式84(参见图4和图5)。当需要从工程机械50的减速再捕获能量时，还可使用混合推进模式84。混合推进模式84可在无原动机104运行或运行全部时间的情况下进一步用于为工程机械50提供动力。举例来说，在足够的压力存在于液压蓄能器116中时，混合推进模式84允许原动机104关闭。在液压蓄能器116的消耗至低压时，混合推进模式84液压地重新起动原动机104，由此再装填液压蓄能器116，并且还从原动机104向工程机械50提供动力。在混合推进模式84中，转向控制单元600可从液压蓄能器116和/或原动机104接收动力。
当传动***114的需求高、相对高，和/或预期将为高时，可使用静流体模式86(参见图6和图7)。举例来说，当工程机械50在高速下驱动时，当工程机械50被驱动上斜坡时，和/或当传动***114在高负荷下时。当传动***114的需求足够高以要求在液压蓄能器116内的压力超过液压蓄能器116的压力等级和/或工作压力时，可使用静流体模式86。液压蓄能器116的压力等级和/或工作压力可在可在其中分离液压蓄能器116的模式(例如静流体模式86)和其中连接液压蓄能器116的模式(例如混合推进模式84)之间切换的液压***中相对应地降低。在静流体模式86中，转向控制单元600可从原动机104接收动力。
控制***500可在作业回路初级模式82、混合推进模式84和/或静流体模式86之间快速切换，以将液压***100连续调节到工程机械50的需求。
现在转向图1，液压***100绘示为示意图。液压***100通过连接到泵/马达102的原动机104提供动力。在某些实施例中，泵/马达102可用泵替换。如所描绘，液压***100允许液压泵/马达102为为传动***114、作业回路300和/或转向控制单元600提供动力的单个泵/马达(或单个泵)。通过将液压***100配置成具有单个泵/马达(或单个泵)，液压***100的成本可降低，液压***100的重量可降低，液压***100的效率可通过降低附加部件的寄生损耗而增加，和/或液压***100的包装尺寸可降低。
如所描绘，液压泵/马达102和原动机104可组装成引擎泵组合件106。在某些实施例中，原动机104在单个旋转方向(例如顺时针方向)上转动，并且因此，液压泵/马达102也可在原动机104的单个旋转方向上旋转。动力可在液压泵/马达102和原动机104之间通过轴传递(例如液压泵/马达102的输入/输出轴可连接到原动机104的曲轴)。当液压泵/马达102将液压动力供应到液压蓄能器116、传动***114、作业回路300和/或转向控制单元600时，动力通常从原动机104传递到液压泵/马达102。当在引擎制动等期间液压泵/马达102起动原动机104时，动力可从液压泵/马达102传递到原动机104。
液压泵/马达102可为可变排量泵/马达。此类可变排量泵/马达通常包括可致动以改变可变排量泵/马达的排量的排量控制器122。此类可变排量泵/马达可包括轴向活塞泵/马达、弯曲轴线泵/马达、旋转叶片泵/马达以及可改变其排量的其它泵/马达。可变排量轴向活塞泵/马达通常包括旋转斜盘作为适于可变地控制液压泵/马达的排量的排量控制器。弯曲轴线泵/马达通常包括可调节的支承板作为适于可变地控制液压泵/马达的排量的排量控制器。液压泵/马达102可为偏心泵/马达。液压泵/马达102包括经由低压管线440从罐118接收液压流体的入口1021(即，低压侧)，并且液压泵/马达102包括连接到液压泵/马达102的高压管线400的出口102h(即，高压侧)。当原动机104将动力供应到液压泵/马达102时，液压流体从罐118抽吸到液压泵/马达102的入口1021中，并且在较高压力下从液压泵/马达102的出口102h排出。在某些实施例中，当液压泵/马达102的排量控制器122(例如旋转斜盘)偏心定位，并且来自高压管线400的高压液压流体通过液压泵/马达102反向驱动并且喷射到低压管线440并且到罐118时，动力可从液压泵/马达102递送到原动机104。可替代地，如图8所绘示，液压***100′的换向阀103可用于用类似于液压泵/马达102的液压泵/马达102′使原动机104反向驱动。
流量控制装置202(例如释压阀)包括到高压管线400的连接。在高压管线400内的液压流体压力到达预定限值时，流量控制装置202打开并且将液压流体的一部分倾倒到罐118，并且由此保护高压管线400以免到达过度压力状况。
流量控制装置206连接在作业回路300的高压管线400和高压管线406之间。在描绘的实施例中，流量控制装置206为作业回路阀。
流量控制装置208连接在高压管线400和高压管线402之间。如所描绘，高压管线402可连接到泵/马达108的入口108h(即，高压侧)。流量控制装置208可为分离阀。在某些实施例中，流量控制装置206和流量控制装置208可合并成单个三通阀207(参见图8)。
高压管线402通过流体流量控制装置210连接到液压蓄能器116。在描绘的实施例中，流体流量控制装置210为用于液压蓄能器116的分离阀。在描绘的实施例中，流体流量控制装置210和液压蓄能器116通过蓄能器管线404连接。
高压管线402通过流量控制装置212和另一个流量控制装置224进一步连接到高压管线406。在描绘的实施例中，流量控制装置212为比例流量控制装置，并且流量控制装置224为防止来自高压管线406的液压流体进入高压管线402的止回阀。在描绘的实施例中，流量控制装置212和224沿连接高压管线402和高压管线406的交叉流量管线408串联连接。在其它实施例中，单个流量控制装置可沿交叉流量管线408使用。
现将描述工程机械50的推进***的某些方面。推进***包括经由输出轴110将动力传输到传动***114和从传动***114接收动力两者的泵/马达108。具体来说，输出轴110连接到齿轮箱112。液压泵/马达108可为可变排量泵/马达。类似于上述，合适的可变排量泵/马达可包括可致动以改变可变排量泵/马达的排量的排量控制器128。如上所述，这些可包括轴向活塞泵/马达、弯曲轴线泵/马达、旋转叶片泵/马达以及可改变其排量的其它泵/马达。如上所述，可变排量轴向活塞泵/马达通常包括旋转斜盘作为适于可变地控制液压泵/马达的排量的排量控制器。弯曲轴线泵/马达通常包括可调节的支承板作为适于可变地控制液压泵/马达的排量的排量控制器。如图9所绘示，齿轮箱112可包括连接到一对驱动轮54的差速器。在其它实施例中，在驱动轮54中的每个处可包括液压泵/马达，并且可不使用差速器。当将动力传送到传动***114时，泵/马达108可加速工程机械50，可将工程机械50移动上斜坡，和/或可另外为工程机械50提供总体运动。当工程机械50减速和/或行进下斜坡时，泵/马达108可从传动***114接收能量。当液压***100处于混合推进模式84或作业回路初级模式82时，泵/马达108可将液压能量传送到液压蓄能器116。具体来说，泵/马达108可经由低压管线440从罐118接收液压流体并加压液压流体，并且将液压流体传送通过高压管线402通过流体流量控制装置210和蓄能器管线404并且进入液压蓄能器116。
泵/马达108可通过来自液压蓄能器116或液压泵/马达102的液压动力驱动。具体来说，如图3所绘示，当液压***100处于作业回路初级模式82时，泵/马达108从液压蓄能器116接收液压动力。当液压***100处于混合推进模式84时，如图4和图5所绘示，泵/马达108可从液压泵/马达102、液压蓄能器116任一者，或液压泵/马达102和液压蓄能器116这两者接收液压动力。当液压***100处于静流体模式86时，如图6和图7所绘示，泵/马达108从液压泵/马达102接收动力。然而，泵/马达108可将动力递送到液压泵/马达102，并且原动机104可由此提供引擎制动。
释压阀214可连接在高压管线402和罐118之间。来自高压管线402的反馈可以泵/马达控制压力阀220(例如减压阀)的方式给予液压泵/马达102。具体来说，使用过滤器装置222的点连接在高压管线402和泵/马达控制压力阀220之间。在某些实施例中和/或在某些模式中，泵/马达控制压力阀220可将压力信号馈入到液压泵/马达102，并且由此控制液压泵/马达102。
在描绘的实施例中，转向控制单元600从高压管线402接收液压动力。具体来说，中压转向管线420经由转向馈入阀218(例如流量控制阀)和转向馈入阀216(例如减压阀)连接到高压管线402。回流管线422连接在转向控制单元600和罐118之间。
各种部件可包括在歧管块200中。举例来说，流量控制装置202、流量控制装置206、流量控制装置208、流体流量控制装置210、流量控制装置212、释压阀214、泵/马达控制压力阀220、装置222和/或流量控制装置224可包括在歧管块200中。
现在转向图2，用液压***100的示意图示出控制***500的示意图。可以看出，液压***100监测指示液压***100的状态多个传感器。控制***500进一步监测操作员界面506，由此允许操作员取得对液压***100的控制并且由此取得对工程机械50的控制。控制***500的电子控制单元502可执行建模处于各种模式的液压***100的计算，并且由此确定理想模式并由此选择用于给定工作条件和给定操作员输入的理想模式。在某些条件下，选择液压***100的模式以最大化工程机械50的燃料效率。在其它条件中，选择液压***100的模式以最大化液压***100以及由此工程机械50的性能。电子控制单元502可学习工程机械50反复进行的工作周期。通过学习工作周期，电子控制单元502可最大化用于工作周期的效率并且识别工程机械50何时处于工作周期。电子控制单元502可根据工程机械50处于哪些工作周期而不同地切换模式。通过在整个工作周期中切换模式，液压***100的各种参数可针对效率或性能优化。举例来说，液压蓄能器116的装填压力、液压泵/马达102和/或泵/马达108的旋转斜盘角度，和/或起动和停止原动机104的定时可基于工程机械50的工作周期确定。控制***500可仿真常规工程机械使得工程机械50表现得并且感觉像对操作员的常规工程机械。
现在转向图3，示出作业回路初级模式82。当作业附接件52在繁重使用、持久使用，和/或需要液压流体的高体积流速的使用下时，通过控制***500选择作业回路初级模式82。工程机械50的传动***114可在作业回路初级模式82中操作。具体来说，液压蓄能器116可将动力供应到泵/马达108和从泵/马达108接收动力。在液压蓄能器116消耗到给定水平时，控制***500可将液压***100快速切换成混合推进模式84以再装填液压蓄能器116。在液压蓄能器116再装填到给定压力水平时，控制***500可使液压***100返回到作业回路初级模式82。
现在转向图4，示出混合推进模式84。具体来说，示出混合模式84a。混合模式84a允许能量在液压泵/马达102、液压蓄能器116和泵/马达108之间交换。具体来说，出于再装填液压蓄能器116的目的，液压泵/马达102可将液压动力供应到液压蓄能器116。液压泵/马达102可单独地或同时将动力供应到泵/马达108以推进工程机械50。出于起动原动机104的目的，液压蓄能器116可将动力供应到液压泵/马达102。单独地或同时，液压蓄能器116可将动力供应到泵/马达108以推进工程机械50。泵/马达108可将液压流体动力供应到液压蓄能器116并且由此装填液压蓄能器116。单独地或同时，泵/马达108可将动力提供到液压泵/马达102。供应到液压泵/马达102的动力可用于起动原动机104和/或提供引擎制动(例如在液压蓄能器116充满时)。当液压***100处于混合模式84a时，作业回路300可与液压流体动力切断。在这种情况下，作业回路300可对液压动力不具有需求。
现在转向图5，再次示出混合推进模式84。具体来说，示出混合模式84b。混合模式84b类似于混合模式84a，不同之处在于交叉流量管线408打开，允许来自高压管线402的液压流体动力供应到作业回路300。在混合模式84b中，液压泵/马达102、液压蓄能器116和/或泵/马达108可将液压动力供应到作业回路300。
当工程机械50进行中等工作负荷时，和/或当需要从传动***114回收的高效率和/或能量时，混合推进模式84可为优选的。
现在转向图6，示出静流体模式86。具体来说，示出静流体模式86a。当工程机械50的传动***114在重负荷下时，可使用静流体模式86a。举例来说，当工程机械50在高扭矩/动力下驱动时和/或当工程机械50驱动上斜坡时。当液压***100在静流体的模式86a中操作时，在高压管线400和高压管线402内的液压可超过液压蓄能器116的工作压力和/或额定压力。通过在混合推进模式84和静流体模式86之间切换，液压***100可进行在不将液压蓄能器116暴露到高压的情况下在高压管线402中产生高压的任务。因此，可享有混合推进模式84的益处而不需要蓄能器116具有匹配液压泵/马达102的最大压力等级的压力等级。通过用流体流量控制装置210绕过(例如分离)蓄能器116，液压***100不需要等待蓄能器116被加压到需要的工作压力。当液压***100处于静流体模式86a时，作业回路300可与液压流体动力切断。在这种情况下，作业回路300可对液压动力不具有需求。
现在转向图7，进一步示出静流体模式86。具体来说，示出静流体模式86b。静流体模式86b类似于静流体模式86a，不同之处在于交叉流量管线408打开，允许来自高压管线402的液压流体动力供应到作业回路300。在静流体模式86b中，液压泵/马达102和/或泵/马达108可将液压动力供应到作业回路300。
现在转向图8，呈现形成本公开的原理的第二实施例的***。***包括上述液压***100′。因为许多概念和特征类似于在图1至图7示出的第一实施例，对于第一实施例的描述在此以引入方式并入用于第二实施例。在示出相同或类似特征或元件的情况下，在可能的情况下将使用相同参考标号。对于第二实施例的以下描述将主要限制在第一实施例和第二实施例之间的差异。在液压***100′中，液压***100的流量控制装置206和流量控制装置208已被单个三通阀207替换。此外，液压***100的流量控制装置212和流量控制装置224已被开-关电控阀212′和恒定流量阀224′替换。可在本公开的其它实施例中进一步做出开-关电控阀212′和恒定流量阀224′的替换。同样地，在本实施例中，可替换流量控制装置212和流量控制装置224。
现在转向图9，示出工程机械50的示意布局。在描绘的实施例中，工程机械50为叉车。
现在转向图10，示意性地示出形成本公开的原理的第三实施例的***。***包括液压***100″。如同液压***100，液压***100″类似地为作业回路300提供动力。然而，在液压***100″中，液压泵107用于将液压动力提供到作业回路300。继而，液压泵107通过轴109连接到泵/马达102″。离合器105可操作地连接在原动机104和液压泵/马达102″之间。进一步包括连接到液压泵/马达102″的低压侧的低压蓄能器117(即，贮存蓄能器)。
通过将液压泵/马达102″放置在零旋转斜盘排量角度处，动力可从原动机104流动通过离合器105并且进入液压泵107。因此，来自原动机104的动力可直接为作业回路300提供动力。虽然原动机104直接为作业回路300提供动力，但是液压蓄能器116可供应和接收来自泵/马达108的动力。因此，液压***100″具有类似于作业回路初级模式82的模式，在图3绘示。
来自液压蓄能器116的液压动力可用于起动原动机104。具体来说，液压动力从液压蓄能器116流动通过流体流量控制装置210并且进入液压泵/马达102″。离合器105可接合并且由此液压泵/马达102″可起动原动机104。
液压泵/马达102″、液压蓄能器116、泵/马达108和原动机104可在类似于混合推进模式84的混合推进模式中操作。当作业回路300需要液压动力时，液压泵107可经由轴109从液压泵/马达102″接收动力。因此，液压***100″具有类似于混合模式84b的模式，在图5绘出。
液压蓄能器116可通过关闭流体流量控制装置210与泵/马达108隔开。以此方式，液压***100″可在类似于静流体模式86的静流体模式中操作。如果作业回路300需要液压动力，那么液压泵107可经由轴109从液压泵/马达102″接收动力。
现在转向图1和图17，液压泵/马达102的排量控制器122可通过第一致动器150和/或第二致动器152控制。致动器150和/或152可经由信号线508中的一个或多个从电子控制单元502接收电信号。以此方式，电子控制单元502可控制液压泵/马达102的排量。具体来说，致动器150和/或152可从控制线430接收液压。控制线430可将降低的水平的液压递送到致动器150和/或152。举例来说，在某些实施例中，控制线430以500psi将液压供应到致动器150和/或152。根据来自电子控制单元502的命令，致动器150和/或152调节通过控制线430递送的液压，并且由此控制排量控制器122的角度。根据需要，液压致动器150和/或152可将液压流体排出到罐118中。
类似地，液压泵/马达108的排量控制器128可通过第一致动器160和/或第二致动器162控制。致动器160和/或162可经由信号线508中的一个或多个从电子控制单元502接收电信号。以此方式，电子控制单元502可控制液压泵/马达108的排量。具体来说，致动器160和/或162可从控制线430接收液压。控制线430可将降低的水平的液压递送到致动器160和/或162。举例来说，在某些实施例中，控制线430以500psi将液压供应到致动器160和/或162。根据来自电子控制单元502的命令，致动器160和/或162调节通过控制线430递送的液压，并且由此控制排量控制器128的角度。根据需要，液压致动器160和/或162可将液压流体排出到罐118中。
在某些现有技术液压回路中，通过腋下液压泵产生用于为旋转斜盘致动器提供动力的液压。举例来说，某些现有技术可变排量泵外壳包括用于可变排量泵的第一腔室和用于定量齿轮泵或定量摆线泵的第二腔室。通过旋转定量齿轮/摆线泵，产生液压用于控制旋转斜盘致动器。
根据本公开的某些实施例，忽略专用于提供用于控制致动器150、152、160和/或162的液压和流量的腋下液压泵。相反地，用于控制致动器150、152、160、162的液压和流量可从液压蓄能器116抽吸，如图1和图17所绘示。在具有用于控制旋转斜盘致动器的专用泵的现有技术液压泵/马达中，专用泵可降低液压回路的总体效率。具体来说，只要液压泵/马达旋转，腋下液压泵可旋转并且消耗动力。腋下泵的这种连续旋转通常浪费能量/动力。当现有技术泵/马达正以一致和/或相对一致排量运行时，旋转斜盘致动器可需要比腋下泵消耗的能量少得多的能量。因此，通过现有技术腋下泵消耗的相当大部分的能量可被浪费，并且由此降低液压回路的总体效率。此外，浪费的能量可增加通过液压回路产生的热负荷并且因此要求附加冷却。
如图1所绘示，液压动力可从高压管线402分接并且进一步用于为辅助功能提供动力。具体来说，泵/马达控制压力阀220可从高压管线402接收液压和流量并且可将压力水平从高压管线402中的压力水平降低到控制线430中的压力水平。如上文所描述，控制线430中的压力可用于控制液压泵/马达102和/或108的排量控制器122的位置(例如旋转斜盘角度)。
在某些实施例中，控制线430可专用于液压泵/马达102或108中的一个并且由此直接控制位置(例如旋转斜盘角度)。在具有专用控制线的此类布置中，可并入第二专用控制线和第二泵/马达控制压力阀220以控制其它泵/马达108或102。如所描绘，控制线430中的压力传送到液压泵/马达102和108两者，并且位置(例如旋转斜盘角度)的独立调节分别通过致动器150、152和160、162进行。
当液压***100在混合推进模式84中操作时，通过高压管线402供应的压力将通常等于液压蓄能器116的当前压力。因为消耗来自液压蓄能器116的能量，在液压蓄能器116中的压力水平，并且因此供应到泵/马达控制压力阀220的压力水平可随时间推移降低。在本公开的某些实施例中，可限定液压蓄能器116的最小压力水平。在某些实施例中，液压蓄能器116的最小压力水平可对应于液压蓄能器116的预装填压力水平。随着在液压蓄能器116内的压力接近此最小压力水平，液压***110可从混合推进模式84切换到静流体模式86，可用通过液压泵/马达102供应的液压再装填液压蓄能器116，和/或可用从泵/马达108和/或作业回路300回收的能量再装填液压蓄能器116。因此，在操作中，在液压蓄能器116内的压力可维持处于或高于最小压力水平。
在某些实施例中，液压蓄能器116的最小压力水平可高于控制线430的液压水平。以此方式，泵/马达控制压力阀220可将相对一致压力递送到控制线430。在某些实施例中，液压蓄能器116的预装填压力可为1300psi，并且在控制线430内承载的控制压力可为或约500psi。致动器150、152、160、162可由此通过控制线430用一致压力水平供应。
如图1所描绘，用于辅助功能的压力从高压管线402抽出。在其它实施例中，液压可通过专用液压蓄能器供应到辅助功能。
如图1和图17所描绘，转向控制单元600还可分别从高压管线402、402′抽取压力。转向控制单元600可由此通过液压泵/马达102、液压泵/马达108、作业回路300和/或液压蓄能器116提供动力。转向馈入阀216和/或218可调节高压管线402中的液压用于转向控制单元600的合适的操作。在某些实施例中，转向馈入阀216可以与泵/马达控制压力阀220类似的方式降低压力。
除了泵和马达控制致动器150、152、160、162和转向控制单元600之外，其它辅助功能可从高压管线402接收动力。举例来说，制动液压***可类似地从高压管线402接收动力。
因为供应到辅助功能的液压可用规定量的最大变化维持在指定水平下，现有技术辅助功能可通常分别使用和/或包括图1、图8、图10和图17的液压***100、100′、100″、和1000。
再次转向图17，呈现形成本公开的原理的第四实施例的液压***。***包括上述液压***1000。因为许多概念和特征类似于在图1至图16示出的第一实施例、第二实施例和第三实施例，所以对于第一实施例、第二实施例和第三实施例的描述在此适当时以引入方式并入用于第四实施例。在示出相同或类似特征或元件的情况下，在可能的情况下将使用相同参考标号。对于第四实施例的以下描述将主要限于第一实施例、第二实施例和第三实施例与第四实施例之间的差异。一般来说，第一实施例、第二实施例、第三实施例和第四实施例的某些特征可按需要混合和匹配，由此形成附加实施例。
在液压***1000中，辅助功能从液压蓄能器116或高压管线402′接收动力。相比之下，上文所讨论的某些先前实施例包括从高压管线402接收液压动力的辅助功能。具体来说，图17的泵和马达控制***从液压蓄能器116或高压管线402′接收液压动力。相比之下，转向控制单元600从高压管线402′接收动力。在其它实施例中，转向控制单元600和/或其它辅助功能可从液压蓄能器116接收液压动力。
电子控制单元502可监测在液压蓄能器116内的压力。在液压蓄能器116内的压力下降低于预定值时，电子控制单元502可指示液压***1000的各种部件再装填液压蓄能器116。这些各种部件可单独地或与其它部件一起再装填液压蓄能器116。具体来说，液压蓄能器116可通过从原动机104接收动力的泵/马达102，通过从驱动系114接收动力的泵/马达108(例如当工程机械50将动能和/或势能传递到驱动系114时)，和/或作业300(例如从被传递到作业回路300的一个或多个作业附件52的动能和/或势能)再装填。
如上所述，根据本公开的原理，液压***100、100′、100″包括用于混合工程机械50的静流体模式。当需要时，这允许待递送到驱动系114的瞬时或接近瞬时高扭矩和/或待递送到作业回路300的高压。如上所述，液压蓄能器116可在通过在液压蓄能器116内的压力水平满足的足够低的压力要求下将动力供应到驱动系114和/或作业回路300。通过使用液压蓄能器116，可从驱动系114和/或作业回路300回收能量。如果驱动系114和/或作业回路300需要超过在蓄能器116内的压力水平的动力，那么液压***可切换到静流体模式86。静流体模式隔开液压蓄能器116，并且能够将较高压力递送到泵/马达108和/或作业回路300。
在某些配置中和/或在某些应用中，可能需要用来自蓄能器116的加压液压流体为液压***1000的某些辅助功能提供动力。具体来说，如果辅助功能借助分离阀210的关闭分离与液压蓄能器116隔开(例如，在静流体模式86中)，压力可下降低于实际上为辅助功能提供动力的需要的压力水平。举例来说，如果液压***100、100′、100″在静流体模式86中操作，并且一个或多个驱动轮54应滑动(例如通过跨越冰块或油斑)，那么在高压管线402内的压力可突然随着泵/马达108的电阻下降而下降。如上所述，致动器150、152、160和/或162可通过高压管线402而不是专用定量泵提供动力。在高压管线402中的压力下降时，递送到致动器150、152、160、162的压力可下降，并且泵/马达102和/或108的控制可损失。在无专用泵和马达控制泵的实施例中，在不离开静流体模式86的情况下，控制可困难或不可能恢愎。对在高压管线402内的压力的各种破坏可由此不利地影响操纵灵活性、操作平稳性，和/或工程机械50的可用性。
如图17所绘示，甚至在高压管线402′内的压力的损失下，液压***1000确保适当的压力供应到致动器150、152、160和/或162。具体来说，液压蓄能器116通过调节器块240连接到控制线430。如所描绘，调节器块240与歧管块200分离。在其它实施例中，调节器块240可并入歧管块200中。
调节器块240调节从液压蓄能器116到致动器150、152、160，和/或162(即，辅助功能)的液压动力的递送。当必需时，调节器块240进一步调节液压蓄能器116的再装填。可类似地供应其它辅助功能(例如动力转向功能、动力制动、空气调节回路、风扇驱动回路，或任何其它多个回路)。此类辅助功能还可经由调节器块240从液压蓄能器116接收液压动力和/或经由附加调节器块从液压蓄能器116接收液压动力。在描绘的实施例中，液压蓄能器116为用于从驱动系114和/或作业回路300回收动能和/或势能的同一液压蓄能器116。在其它实施例中，专用液压蓄能器可类似地通过调节器块240再装填并且将动力提供到各种辅助功能。
某些辅助功能，如泵和马达控制***可不由在高压管线402中的液压的损失恢复(参见图1)。然而，其它辅助功能，如转向控制单元600可在液压返回到高压管线402时恢复功能。因此，各种应用和/或各种环境可更适合于通过调节器块240从液压蓄能器116接收液压动力。
根据本公开的原理，附加阀260将蓄能器116连接到致动器150、152、160和/或162。如图17所绘示，阀260(即，控制iso阀)可选择地打开和关闭。当液压***1000处于静流体模式84时，阀260打开并且由此形成在蓄能器116和泵和马达控制之间的连接。可包括第二阀250(即，水装填阀)以保持静流体循环和相对应的压力与泵和马达控制150、152、160、162和蓄能器116分离。以此方式，静流体模式86可在与在液压蓄能器116中不同的压力下操作。
如果在液压蓄能器116内的压力消耗(例如在静流体模式86中运行液压***1000时)，那么阀250可通过电子控制单元502打开并且由此从高压管线402′再装填液压蓄能器116。
如图17所绘示，可包括限流器282并且由此仅允许标称量的流体从静流体回路分流并且添加到液压蓄能器116。在高压管线402′内的压力由此基本上不通过打开水装填阀250而降低，并且静流体模式86可由此用高压管线402′在基本上比液压蓄能器116高的压力下操作。
根据本公开的原理，图17示出实例调节器块240。具体来说，调节器块240包括到蓄能器管线404′的连接、到高压管线402′的连接、到控制线430的连接和到回流管线422的连接。具体来说，止回阀270和止回阀280各自连接到蓄能器管线404′。当控制iso阀260打开时，止回阀270允许流体从液压蓄能器116流动到调节器块240，从液压蓄能器116的流体流动可进一步流动通过泵/马达控制压力阀220并且到控制线430和/或回流管线422。当在液压蓄能器116内的压力超过在高压管线402′内的压力时，水装填阀250可阻断液压流体从液压蓄能器116流动到高压管线402′。止回阀280允许液压流体流动从调节器块240流动到液压蓄能器116并且由此再装填液压蓄能器116。具体来说，当在高压管线402′内的压力超过在液压蓄能器116内的压力并且需要再装填液压蓄能器116时，控制iso阀260和水装填阀250可打开，并且由此允许液压流体流动通过水装填阀250、液压管线412、控制iso阀260、液压管线410、限流器282、止回阀280和蓄能器管线404′，并且由此装填液压蓄能器116。泵/马达控制压力阀220可减轻回流管线422的任何超压。
根据本公开的原理，实例算法可并入液压***100的控制。实例算法包括九个主要组分。
实例算法的第一主要组分为当满足以下条件时，用传输模式监督器选择静流体模式(例如静流体模式86)。
当前模式为混合模式AND
压力目标大于特定校准AND
压力目标大于高压蓄能器压力AND
加速踏板命令(例如百分比)大于校准值(例如50％)AND
启用静流体模式AND
作业回路流动需求为零AND
车辆速度小于特定校准(例如7MPH)AND
车辆在低特定校准速度下热转换OR车辆不热转换
实例算法的第二主要组分包括：a)命令驱动马达排量目标到100％(或一些其它预定值)和b)用引擎和泵管理过程将引擎泵模式从混合模式改变成在混合和静流体模式之间的过渡模式。具体来说，引擎和泵管理过程(即，引擎监督器)计算三个重要的目标：a)引擎状态(开/关)，b)引擎速度目标，和c)引擎泵排量目标。以下概括用于计算这些值的计算。
在静流体模式中，引擎状态目标改变成“打开”状态。
根据以下基本等式计算引擎动力目标其中：Ptarget为根据操作员命令计算的压力目标
Qreqd为实现压力目标需要的引擎泵流量
Qreqd使用下式计算：Qreqd＝Qdm+Qwc+Qleak+Qep-target
其中：
Qdm为现有驱动马达流量消耗
Qwc为现有作业回路流量消耗
Qleak为现有***泄漏
Qep-tgt为实现目标压力需要进入歧管的附加引擎泵流量
Qdm使用下式计算：Qdm＝ωdmDmax-dmxdm
其中：
ωdm为感测的驱动马达速度
Dmax-dm为理论最大驱动马达排量
xdm为感测的最大驱动马达排量的部分
Qwc使用下式计算：Qwc＝Qlift-dmd+Qtilt-dmd+Qshift-dmd
其中：
Qlift-dmd为提升流量需求
Qtilt-dmd为倾斜流动需求
Qshift-dmd为变换流量需求
使用下式计算对于每个服务的流量需求：Qx-dmd＝dmrxAx-cyl
其中：
dmrx为对于服务“x”的驾驶员桅杆请求(dmr)速度
对于每个服务的“dmr”为目标气缸速度对操作员控制杆命令的校准查找表。
Ax-cyl为服务“x”的气缸的截面积
Qleak根据基于对如驱动马达速度、引擎泵速和***压力的因素敏感的传递函数估算。
Qep-tgt根据下式计算：
对此等式的基础为计算需要多少附加流体泵送到歧管中以实现目标***压力
其中：
Vfl-cur为在***歧管中的流体的当前体积
Vfl-cur根据下式计算：
对此等式的基础为解决在歧管中的流体的当前体积的固定歧管阻断压力计算。
其中：
Pman为在***歧管中感测的压力
Vman为***歧管腔的体积
B为液压***流体的本体模量
Vfl-tgt为在***歧管中的流体的目标体积
对此等式的基础为解决在歧管中的流体的当前体积的固定歧管阻断压力计算。
Vfl-tgt根据下式计算：
其中：
Ptarget为如早先所描述的目标压力
Vman为***歧管腔的体积
B为液压***流体的本体模量
DTtgt为在***歧管中实现流体的目标体积的目标时间。
此值为校准但是将控制反应的速度以改变压力目标。DTtgt越小，算法将反应越快。
target：目标
leak：泄露
shift：变换
使用适当方法计算引擎速度目标ωeng-tgt。
使用下式计算引擎泵排量目标：
此等式基于基本等式以根据扭矩和速度计算动力。
其中：
为引擎动力目标(以上计算的)
Dmax-ep为理论最大引擎泵排量
ωeng-tgt为引擎速度目标(以上计算的)
Pman为在正常静流体模式操作下在***歧管中感测的压力。当***处于过渡状态时，使用以下压力值：
1.)如果高压蓄能器(hpa)分离阀目标待打开，那么压力目标应用于计算泵排量。这预测在阀关闭时压力将为多少，并且在hpa分离阀关闭时防止压力峰值。
2.)另外，如果目标分离阀关闭但是传输方式仍然不为静流体的，那么非常很可能将存在压力峰值出现。使用最大hpa压力校准值以限制***压力将为多少，并且这将保持泵排量目标以免降低太多，并且因此在初始压力峰值超过时防止压力空化。
如果以上皆不为真，并且如果在歧管中的压力已开始空化，那么传感器通过默认用10巴代替该小值报导小于小(校准)值(例如，10巴)的值，以防止当计算所得泵排量时除以零错误。(参见以上等式)。对于过渡，这还保持连续性。
实例算法的第三主要组分包括用阀监督器配置阀与静流体模式相容。具体来说：
i.命令主分离阀打开
ii.命令EP打开阀关闭
iii.命令EP关闭阀以提供如操作员命令要求的作业回路流量
iv.在以下条件为真时，阀监督器关闭高压蓄能器分离阀：
1.选择的传输方式为静流体的
2.驱动马达压力变化率大于零或小值(校准)。
这是需要的，因为正驱动马达压力变化率指示引擎泵已实现与***消耗的相等或比***消耗的略微高的流量输出。如果随着引擎泵流量输出匹配***流量消耗命令高压蓄能器分离阀关闭，那么将存在流量连续性，并且歧管压力将以可预测方式表现(这为所需情境)。如果流量匹配不是在阀关闭之前实现，那么车辆将喘振或下降速度。当引擎泵提供比驱动马达消耗的显著多的流量时将出现喘振。如果引擎泵提供比驱动马达消耗的少的流量，那么驱动马达将开始空化，并且将出现减速直至泵流量与马达流量匹配。此外，如果泵控制压力取决于产生的静流体管线压力，那么，控制压力将损失，并且驱动马达和引擎泵将返回到其默认位置直至控制压力恢复。
3.引擎速度目标大于指定校准(大于引擎怠速)
4.引擎速度大于指定校准。(应与先前校准相同)
如果高压蓄能器分离阀关闭，那么引擎将以低速度停止。停止由压力峰值引起，并且缓慢引擎泵排量响应于由压力峰值引起的所得扭矩。在特定速度下此高扭矩大于最大引擎扭矩并且从而引擎停止。在较高速度下，由于旋转惯性引擎比在低速度下更能够处理瞬时性扭矩峰值，将出现在引擎停止之前允许的较高扭矩容量和较大恢复时间。目标和实际引擎速度需要的原因为当引擎速度已请求并且观察将高于此值时***应关闭阀。它防止由于引擎速度振荡的不良校准和偶然变换。
5.驱动马达压力大于高压蓄能器压力校准的值(通常小的负值)
此需要为防止高压蓄能器分离阀在打开之后关闭(例如紧接着关闭)。这在重新尝试进入静流体模式之前，需要恢复正常混合压力(基于高压蓄能器压力)。这防止在过渡到静流体模式中期间高压蓄能器分离阀的快速振荡。
v.在以下事件中在***处于静流体模式时阀监督器打开HPA分离阀：
1.驱动马达压力下降低于校准水平(例如50巴)
这防止在马达中的空化和扭矩输出的损失。
2.引擎状态情况感测为“关闭”(未就绪泵送)
这确保马达具有液压油的稳定来源。
实例算法的第四主要组分包括当满足以下条件时，用传输模式监督器确定当前传输模式为静流体的。
低水平的状态为“Accel”(即，操作员意欲指示工程机械应加速)AND
确认引擎为“打开”和“就绪”用于引擎泵排量增加AND
确认高压蓄能器分离阀为关闭AND
确认ep打开阀关闭AND
确认主要分离阀打开AND
确认驱动马达排量情况大于指定值(例如校准～90％)AND
先前选择的传输模式为静流体的AND
启用静流体模式
实例算法的第五主要组分包括在当前传输模式为静流体时，将引擎泵模式从过渡模式改变成静流体模式。引擎行为可与在过渡模式中相同。
实例算法的第六主要组分包括当对于预定时间段满足以下条件时，借助传输模式监督器离开静流体模式。
目标压力小于高压蓄能器压力情况OR
加速踏板小于校准值OR
低水平的状态为“减速”OR
低水平的状态为“空档”OR
引擎状态为“关闭”(即，未就绪泵送)
实例算法的第七主要组分包括紧接着当检测到***故障时离开静流体模式。
实例算法的第八主要组分包括当传输模式监督器离开静流体模式和过渡到正常混合模式时，借助引擎泵离开静流体模式。
实例算法的第九主要组分包括当传输模式监督器离开HSTAT模式时，打开高压蓄能器分离阀。
在某些实施例中，上文所描述的功能或功能集可借助单个驱动泵部件(例如单个泵、单个泵/马达、单个泵送旋转组等)实现。如本文所用，术语“泵”指示在足以为功能提供动力的持续时间内将流体从低压传递到较高压力的能力。单个驱动泵可包括电荷泵。如本文所用，术语“驱动泵”和“驱动液压泵”指示通过原动机驱动(例如直接机械地驱动)的泵或泵/马达。
上文所描述的各种实施例仅借助于说明提供，并且应不理解成限制在此所附权利要求。本领域的技术人员将容易地认识到，在不遵循本文中所说明和描述的实例实施例和应用的情况下且在不脱离本公开的真正精神及范围的情况下可作出各种修改和变化。

Claims (15)

1.一种用于移动作业车辆的液压***，所述液压***可配置处于混合模式和静流体模式，所述液压***包含：
适于与所述移动作业车辆的驱动系交换动力的泵/马达，其用于通过驱动系为作业车辆的包括车轮或轨道的推进元件提供动力；
适于与所述泵/马达交换液压流体动力的推进回路；
适于将动力从所述移动作业车辆的原动机传递到所述推进回路的泵；
适于当所述液压***被配置成处于所述混合模式时经由蓄能器分离阀与所述推进回路交换液压流体动力的液压蓄能器，其中，所述液压蓄能器的压力等级和/或工作压力能在其中分离液压蓄能器的静流体模式和其中连接液压蓄能器的混合推进模式之间切换的液压***中相对应地降低；以及
适于至少当所述液压***被配置成处于所述静流体模式并且所述蓄能器分离阀关闭时从所述液压蓄能器接收液压流体动力的辅助回路；
其特征在于，液压动力能从所述推进回路的高压管线分接并且进一步用于为所述辅助回路提供动力。
2.根据权利要求1所述的液压***，其中所述泵/马达为第一可变排量泵/马达，并且所述泵为第二可变排量泵/马达。
3.根据权利要求1所述的液压***，其中所述泵/马达和所述泵中的至少一个为具有排量控制器和致动器的可变排量泵/马达，其中所述致动器适于设定所述排量控制器的位置并且由此设定所述可变排量泵/马达的排量，并且其中所述辅助回路液压地为所述致动器提供动力。
4.根据权利要求3所述的液压***，其中所述排量控制器为可调节的支承板，所述致动器为支承板致动器，并且所述位置为支承板角度。
5.根据权利要求3所述的液压***，其中所述排量控制器为旋转斜盘，所述致动器为旋转斜盘致动器，并且所述位置为旋转斜盘角度。
6.根据权利要求1所述的液压***，其中所述辅助回路为转向回路。
7.根据权利要求1所述的液压***，其中所述辅助回路为制动回路。
8.根据权利要求1所述的液压***，其中所述辅助回路被配置成在第一压力下操作，其中所述液压蓄能器被配置成高于第二压力操作，并且其中所述第一压力小于所述第二压力。
9.根据权利要求1所述的液压***，其中所述液压蓄能器被配置成当所述液压***处于所述混合模式时经由所述蓄能器分离阀装填和排放，并且其中所述液压蓄能器被配置成当所述液压***处于所述静流体模式时经由限流器装填。
10.根据权利要求9所述的液压***，其中当所述液压***处于所述混合模式时所述推进回路基本上在与所述蓄能器相同的压力下，并且其中当所述液压***处于所述静流体模式时所述推进回路在与所述蓄能器独立的压力下。
11.一种为用于移动作业车辆的液压***的辅助功能提供动力的方法，所述液压***可配置处于其中连接液压蓄能器的混合模式和其中分离液压蓄能器的静流体模式，所述方法包含：
至少当所述液压***被配置成处于所述静流体模式时将所述辅助功能液压地连接到液压蓄能器；
当所述液压***被配置成处于所述混合模式时用所述移动作业车辆的惯性能再生所述液压蓄能器；
当所述液压***被配置成处于所述混合模式时在所述液压蓄能器和所述液压***的推进回路中的基本上相同压力下用所述推进回路装填并排放所述液压蓄能器；以及
当所述液压***被配置成处于所述静流体模式时，用比在所述液压蓄能器中高的在所述推进回路中的压力经由限流器从所述液压***的所述推进回路装填所述液压蓄能器；
其特征在于，液压动力能从所述推进回路的高压管线分接并且进一步用于为辅助功能提供动力。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含用所述辅助功能致动可变排量泵/马达的排量控制器。
13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包含当所述液压***被配置成处于所述静流体模式时维持在所述液压蓄能器内的液压并且由此维持所述可变排量泵/马达的控制。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述可变排量泵/马达不包括专用于供应用于致动所述排量控制器的控制压力的液压泵。
15.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含用所述辅助功能致动所述移动作业车辆的转向单元。
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