CN101680208B - 用于在载重物下降操作期间回收势能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在载重物下降操作期间回收势能的方法，其中液压系统适于提升所述载重物和使该载重物下降，所述方法包括如下步骤：提供至少两种能量回收模式；响应于当前的运行状态来选择所述模式中的一种模式；以及，根据所选择的模式来控制液压系统。

Description

用于在载重物下降操作期间回收势能的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在载重物下降操作期间回收势能的方法。本发明尤其适用于工程机械的运行。
背景技术
术语“工程机械”包括如建筑机械的不同类型的材料处理车辆，例如轮式装载机、挖掘机、挖掘装载机和自卸卡车(例如，铰接式运输车)。工程机械设有铲斗、车斗(container)或其他类型的作业工具(work implement)，用于携载/运输载重物。经常用于工程机械的其它术语有：“运土机械”、“野外工程机械”和“建筑设备”。
在运输重物方面，例如在承包作业中，经常使用工程机械。工程机械可能在无道路的区域中以大而重的载荷运行，例如在道路或隧道建设、沙坑、矿山和类似的环境中用于运输。
下面将针对轮式装载机来描述本发明。这应当视作工程机械的非限制性例子。轮式装载机包括用于通过车轮推进该机械的传动系。诸如内燃机(尤其是柴油发动机)的动力源适于提供用于推进轮式装载机的动力。该轮式装载机还包括用于执行特定的作业功能的液压系统，例如提升作业工具和使该作业工具倾斜以及使该机械转向。所述动力源也适于提供用于控制液压作业功能的动力。更具体地，一个或多个液压泵由动力源驱动，以便向液压执行机构(例如液压缸)提供加压的液压流体。
为了回收势能，液压系统可以包括适于用作泵和马达的液压机械。更确切地，在提升操作中，该液压机械用作泵并向液压缸供给加压的液压流体。在下降操作中，该液压机械用作液压马达并由来自液压缸的液压流体流驱动。所述下降操作限定了能量回收状态。
发明内容
本发明的第一目的是实现一种用于工程机械的能量回收方法，该能量回收方法为在载重物下降操作期间有效回收能量创造了条件。
借助于如下方法实现了此目的。因此，实现了用于在载重物下降操作期间回收势能的方法，其中液压系统适于提升载重物和使该载重物下降，所述液压系统包括被构造为提升所述载重物和使该载重物下降的由液压缸构成的液压执行机构、和适于在所述下降操作期间控制所述液压执行机构的速度的液压机械，所述方法包括如下步骤：
-提供至少两种能量回收模式；
-响应于当前的运行状态来选择所述模式中的一种模式；以及
-根据所选择的模式来控制液压系统，其中第一能量回收模式与所述载重物的重量低于预定极限有关，而第二能量回收模式与所述载重物的重量高于所述预定极限有关，并且所述第一能量回收模式涉及在所述下降操作期间控制所述液压缸内的活塞杆侧和活塞侧之间的流动连通，以在不超出最大允许系统压力的情况下增大液压力。
根据本发明的方法，优选地通过可变地控制旋转斜盘角度来控制所述液压机械。
根据本发明的方法，优选地通过控制所述液压机械的轴速度来控制该液压机械。
在此，术语“载荷”指在下降操作期间施加在液压系统上(尤其是液压执行机构上)的载荷，该载荷包括由适于提升载重物和使该载重物下降的载荷臂组件的重量产生的载荷，以及由该载荷臂组件携载的任何外部载重物(有效载荷)。
不同运行模式下的载荷促动为以液压方式回收更大部分的机械载荷功率创造了条件。
另外，所述方法设计为用于确定所述至少两种能量回收模式中的哪一种能量回收模式最能量有效，并响应地选择该最能量有效的回收模式。另外，能量回收模式的选择是相对于关于最大系统压力等使用的特定液压系统的约束来进行的。回收模式的选择例如在开始下降操作之前进行。
根据优选实施例，第一回收模式与载重物的重量低于预定极限有关，而第二回收模式与载重物的重量高于预定极限有关。
例如，所述预定极限表示其中适于提升载重物和使该载重物下降的载荷臂组件基本上无任何外部载重物的载荷状态。换言之，该预定极限可以相当于载荷臂组件的重量和与载荷臂组件上的一些粘附材料相对应的小的额外重量之和。
根据另一优选实施例，第一回收模式与适于提升载重物和使该载重物下降的载荷臂组件在基本上无外部载重物的情况下下降有关。
因此，在此情况中，在举升位置中倾卸外部载重物后仅使载荷臂组件下降。这样的操作例如用于砂砾处理。在砂砾处理中，通过铲斗将砂砾从地面高度上铲起，然后举升铲斗并将收集到的砂砾在举升位置例如倾卸到自卸卡车的车斗中。铲斗然后返回(下降)到初始位置，用于铲起更多的砂砾。
根据另一优选实施例，第二回收模式与适于提升载重物和使该载重物下降的载荷臂组件在带有大量外部载重物的情况下下降有关。
这样的操作适用于从举升位置处收集外部载重物并使其下降到下降位置的情形。这例如是叉车处理货盘的情况，其中在运输到目的地之前，从货架上收集所述货盘并将其下降到地面高度。
根据另一优选实施例，载荷臂组件包括适于携载外部载重物的作业工具。例如，载荷臂组件还包括摇杆，其中作业工具(例如铲斗或叉)连接到该摇杆的一端，使得作业工具能够相对于该摇杆倾斜。
根据另一优选实施例，所述方法包括检测至少一个运行参数和响应于所述运行参数来确定当前的运行状态的步骤。
根据上文最后提到的实施例的一个例子，第一运行参数表示载荷状态。优选地，响应于该载荷状态来直接确定当前的运行状态。优选地，该第一运行参数表示液压系统内的压力水平。
根据上文最后提到的实施例的另一例子，第二运行参数表示由操作者指令的下降运动速度。
优选地，响应于所指令的速度来直接确定当前的运行状态。具体地，载荷状态和所指令的速度用作确定运行状态的输入。例如，由操作者控制的元件的位置表示所指令的下降运动速度。那么，目的是当在作用于执行机构上的给定载荷下具有希望的执行机构速度(由操作者指令)时回收尽可能多的能量。
根据另一优选实施例，所述方法包括如下步骤：在以重复的作业循环运行期间反复检测至少一个运行参数；以及，基于在执行至少一个所述作业循环期间的运行参数的检测值来确定当前的运行状态。
例如，基于在执行多个所述作业循环期间的运行参数的检测值来确定当前的运行状态。术语“作业循环”包括诸如铲斗的作业工具的移动(提升操作/下降操作)，且可能包括工程机械在载重物收集目的地和载重物卸载目的地之间的任何路径。优选仅在作业循环的载重物下降部分期间才检测运行参数。根据第一作业循环例子，轮式装载机通常行驶到材料堆内，提升铲斗，倒车离开该堆，转向并朝着自卸卡车向前行驶，在自卸卡车处，轮式装载机将材料卸载到该自卸卡车的车斗中。在卸载后，铲斗下降且轮式装载机返回到开始位置。
根据上文最后提到的实施例的另一例子，所述方法包括如下步骤：在重复的作业循环中以所述至少两种能量回收模式中的一种模式运行期间，反复检测所述至少一个运行参数；确定所述至少两种能量回收模式中的哪一种能量回收模式对于特定的作业循环来说最能量有效；以及响应地选择该最能量有效的回收模式。在随后的作业循环中，根据所选择的能量回收模式来控制液压系统。
根据优选的例子，该液压系统包括构造为提升载重物和使该载重物下降的液压缸，其中所述方法包括在下降操作期间控制来自液压缸内的活塞侧的流量的步骤。特别地，第一能量回收模式涉及在下降操作期间以所谓的差动模式控制活塞杆侧和活塞侧之间的流动连通。通过使用差动模式，相对于正常模式(其中在活塞侧和活塞杆侧之间无流体流动连接)，到泵的流量可以下降大约30％。因此，可以减小泵尺寸。由于缸内的面积关系，差动模式导致系统内的压力增大。0.7的面积关系导致压力增大2.3倍。
根据第一替代方案，其中由于有限的泵尺寸而要求相对于在正常模式中能够实现的速度更高的下降速度，如果在差动模式下运行会导致过高的压力水平，则一部分流量可以直接被节流到箱。此模式可以称为带有出口节流控制的正常模式。
根据第二替代方案，一阀布置在活塞侧和活塞杆侧之间的管线内，并借助于该阀对流量进行节流。以此方式，限制了压力水平。此模式被定义为半差动模式。对于高下降速度，与以带有出口节流控制的正常模式运行相比，在半差动模式中节流去的功率(压力×流量)将大体上更小，其中仅要求有微小的pA-pB以保持低于最大压力水平。
类似地，在较高载荷的情况中，与在相同的运行点上以半差动模式运行相比，在带有出口节流控制的正常模式中节流去的功率(压力×流量)将大体上更小，其中仅要求有微小出口节流流量以实现希望的下降速度。
本发明的其它优选实施例在另外的从属权利要求和如下说明中描述。
附图说明
下面将参照附图所示的实施例来说明本发明，在附图中：
图1以侧视图示意性示出了轮式装载机，
图2示出了短循环装载，其中轮式装载机以俯视图示出，
图3示出用于以多种不同的模式控制能量回收的液压系统，
图4示出了四个不同的载荷象限，
图5示出了图3的液压回路，
图6示出了限定多种不同的能量回收模式的图，
图7至8示出了第一模式的例子，
图9至10示出了第二模式的例子，
图11至12示出了第三模式的例子，
图13至14示出了第四模式的例子，
图15至16示出了第五模式的例子，和
图17示出了示例性的自适应控制方法的框图。
具体实施方式
图1示出了构成轮式装载机101的车架转向式工程机械。轮式装载机101的车身包括前车身部分102和后车身部分103，这些部分每个都具有用于驱动一对车轮的车桥112、113。后车身部分103包括驾驶室114。车身部分102、103以如下方式彼此连接，即，它们能够借助于液压缸104、105形式的两个第一执行机构绕竖直轴线相对于彼此枢转，所述液压缸104、105布置在两个车身部分之间。液压缸104、105因此各自布置在沿车辆行驶方向的车辆水平中心线的每一侧上，以使轮式装载机101转向。
轮式装载机101包括用于处理诸如物体或材料的外部载重物的设备111。该设备111包括载荷臂单元106和装配在该载荷臂单元上的铲斗形式的工具107。载荷臂单元106的第一端枢转地连接到前车辆部分102。工具107枢转地连接到载荷臂单元106的第二端。
载荷臂单元106能够借助于两个液压缸108、109形式的两个第二执行机构相对于前车辆部分102被举升和下降，所述两个液压缸108、109中的每一个均在一端处连接到前车辆部分102并在另一端处连接到载荷臂单元106。铲斗107能够借助于液压缸110形式的第三执行机构而相对于载荷臂单元106倾斜，该液压缸110在一端处连接到前车辆部分102并在另一端处通过连杆臂系统115连接到铲斗107。
参考图2，示出了轮式装载机101的所谓短循环装载形式的作业循环。短循环装载的特征在于车辆在装载位置和卸载位置之间行驶的最长距离不超过一定的米数，在此情况中不超过15米的量级。更具体地，轮式装载机101用于从装载位置利用铲斗107铲起材料(挖掘天然土地201)，并在卸载位置将材料卸载(卸载到铰接式运输车形式的自卸卡车220的车斗中)。
图2示出了一种驱动模式，该驱动模式包括从挖掘到装载到自卸卡车220上的一系列步骤。具体地，轮式装载机101以例如向前第二速度档向前行驶到天然土地201，见箭头202。此时轮式装载机处于直线位置，其中前车辆部分和后车辆部分共线。当轮式装载机接近天然土地201时，它以例如向前第一速度档推入到该天然土地内，以增加牵引力，见箭头203。然后，提升臂单元被举升，其中铲斗107充满了来自该天然土地的材料。
当挖掘结束时，轮式装载机101从挖掘操作位置以例如向后第二速度档的高速度撤回，见箭头204，并且轮式装载机转向右(或转向左)，见箭头205。然后，轮式装载机101向前移动，见箭头206，同时急转向左(或右)，然后车辆伸直从而以高速度行驶接近自卸卡车220，见箭头207。然后，提升臂单元106被举升，铲斗107倾斜且材料堆积在铰接式运输车的车斗中。当自卸卡车220的装载操作结束时，使空的铲斗下降，轮式装载机101沿相反方向从自卸卡车220以高速度移开(见箭头208)，转向停止位置并朝着天然土地201再次向前行驶210。
图3示出了用于在通过所述提升缸108、109使载重物下降期间以多种不同的模式控制能量回收的液压系统301。更具体地，图3示出了包括用作泵和马达的液压机械305的开式回路303的构造。液压机械305以驱动方式连接到动力源307。
因此，在第一运行状态中，液压机械305用作泵并向液压缸108供给加压的液压流体。在第二运行状态中，液压机械305还用作液压马达并由来自该液压缸的液压流体流驱动。优选地，泵305是可沿两个方向完全移位的开路横向中心(cross center)泵。
液压机械305通过第一液压管路311连接到液压缸108的活塞侧309。在下文中称为A-P阀的第一阀313布置在第一管路311上用于控制流体流量。A-P阀313由双向比例阀形成。
液压缸108的活塞杆侧315通过第二液压管路319连接到箱317。在下文中称为B-T阀的第二阀321布置在第二管路319上用于控制流体流量。B-T阀321由防气穴止回阀形成。
液压缸108的活塞侧309通过第三液压管路323连接到箱317。在下文中称为A-T阀的第三阀325布置在第三管路323上用于控制流体流量。A-T阀325由防气穴止回阀形成。
液压机械305通过第四液压管路327连接到液压缸108的活塞杆侧315。在下文中称为B-P阀的第四阀329布置在第四回路327上用于控制流体。B-P阀329由双向比例阀形成。
第一压力传感器331适于感测液压缸108的活塞侧309的压力。第二压力传感器333适于感测液压缸108的活塞杆侧315的压力。第三压力传感器334适于感测泵305的输出侧的压力。
液压系统301还包括泵控制装置335和阀控制装置337。所述控制装置可以是常规设计的控制装置，在此将不进一步描述。该泵优选能够在压力控制和流量控制之间改变，但在此将不进一步描述。液压系统301还包括控制器337，该控制器337操作性地连接到压力传感器331、333、334，用于接收压力信号。控制器337还操作性地连接到泵控制装置335和阀控制装置337，用于根据将在下文中进一步描述的控制策略对它们进行控制。另外，优选为操纵杆形式的由操作者控制的元件339操作性地连接到控制器337，其中控制器接收操作者指令信号。
所关心的载荷情况是其中载荷力和执行机构速度(液压缸速度)具有相同方向的可回收运动。所关心的方向是当流离开缸的活塞室的方向。此情况在图4中以圆圈标记。发生此情况的常见场景是使悬升的载重物下降时。目的是当在作用于活塞杆上的给定载荷下具有希望的执行机构速度(由操作者指令)时回收尽可能多的能量。
液压缸108(非对称缸)能够在其室彼此液压连接或不液压连接时被促动，在此称为缸的差动运行状态或正常运行状态。在任一种状态下，都必须不超过最大液压动力。通过在差动情况中控制压力或在正常情况中控制流量，可在相同的载荷力下通过选择不同的运行模式来实现相同的执行机构速度。控制策略适于产生最高可能的能量回收效率。
图5图示了液压回路，尤其图示了使载重物下降时所用的阀。
●A-T阀325在一些控制模式中控制从活塞侧(A室)到箱的流量。
●A-P阀313控制从缸到液压机械(也用于载荷保持)的流量。
●B-T阀321控制从箱到活塞杆侧(B室)的流量(当实施为防气穴阀时，不必要求主动控制)。
●B-P阀329控制从泵(或如果A-P阀打开则为从A室)到B室的流量。此阀优选能够进行压力控制，以便实现一些控制模式，见下文。
使四个阀313、321、325、329单独打开或关闭的多组组合在此称为控制模式。然而，从控制的角度来看，并非所有这些组合都是有意义的。取决于缸载荷和希望的执行机构速度，在能量回收效率方面，一种模式通常优于另一种模式。在表1中给出了如下规则：已知某一速度(v)和力(F)组合的情况下，哪种模式是可实现的。通过最大可允许系统压力PS，max、活塞面积A和最大机械流量qm，max来表示正常(标识为n)状态和差动(标识为d)状态下的载荷力和执行机构速度的极限，通过以下各式给出：
Fn *＝ps，max·A                  (1)
v n * = q m , max A - - - ( 2 )
Fd *＝Fn *·(1-κ)             (3)
v d * = v n * ( 1 - κ ) - - - ( 4 )
其中κ是缸的面积比。
表1-用于每种模式和效率计算的操作区域的描述。
Figure GSB00000655306500111
这也能够在作业区域上关于载荷力(F)和希望的执行机构速度(v)图形化地表示，见图6。
根据第一示例性控制策略，当开始下降运动时，如果当前的压力水平允许，总是选择差动模式。当使空的铲斗下降时(这通常是当轮式装载机用于装载砂砾时的情况，见以上关于图2的描述)，这通常是可能的(取决于缸的面积比)。
当操纵杆信号为零且排量传感器表明相对泵排量接近于零时，所有阀都将关闭。此模式应优选总是在进入差动模式或正常模式之前被激活。
在“下降正常”模式中，所述机械总是能够使载重物下降直至最大的规定载荷容量。当接收到负的操纵杆信号时，控制器确认A室内的压力高于B室内的压力，且泵压力位于规定的极限内。在“下降正常”期间操作时，该泵作为马达运行。
如果控制器确认以下条件，则选择并进入“下降正常”模式：
提升/倾斜：
●操纵杆信号为负。
●泵压力超过A室内的压力+偏离设定值。
●A室内的压力超过B室内的压力+偏离设定值。
●预差动下降未激活。
进入“下降正常”模式时的阀情况：
●AP阀打开
●AT阀关闭
●BP阀关闭
●BT阀打开
见图7至8。
模式“下降差动”使得能够以高于下降正常的速度使铲斗下降。差动下降的概念是打开B-P阀和A-P阀以连接两个室，这导致来自A室的油用于将B室再填充，而其余的油离开并到达所述泵。通过泵离开的油等于缸活塞杆的体积。这也导致压力增大，因为载荷现在施加在缸活塞杆的面积上。该压力增大取决于缸的面积比，这在提升和倾斜驱动中可能不同。在一些情况中，压力增大使得不适合使用差动模式，因为这将损坏系统。如果载荷压力乘以压力增大因数超过最大允许压力，则不允许差动下降。在开始差动下降之前必须满足“预差动条件”(这仅在硬件内不支持半差动模式的情况中是必需的)。
如果控制器确认以下条件，则进入“下降差动”模式：
提升/倾斜：
●“预差动条件”的值为1(见下文描述)。
●泵压力超过A室内的压力+偏离设定值。
●A室内的压力超过B室内的压力。
进入“下降差动”模式时的阀情况：
●AP阀打开
●AT阀打开
●BP阀关闭
●BT阀关闭
见图9至10。
为了实现差动下降模式，重要的是最大差动压力不超过最大系统压力。因此，必须计算进入差动模式后的压力并将该压力与最大系统压力相比较。这通过测量操作者触及操纵杆时的压力并然后在已知该测得压力和缸的面积比κ的情况下计算所产生压力在差动模式中将变成多大来完成。如果计算出的所产生压力低于最大系统压力，则必须对泵进行主动控制以在打开A-P阀之前满足载荷压力。当实现这一点时，将“预差动下降”参数设定为1并允许“下降差动”模式。
出口节流功能使得能够以高于常规的正常模式的速度且最终也高于差动下降模式将允许的速度使铲斗下降。如果泵饱和(最大负相对排量)但下降速度仍过低，则对A-T阀进行比例控制以实现希望的下降速度。为控制A-T阀，计算“通过泵离开的流量”和“所要求的下降速度”。
当操纵杆信号为负时，出口节流控制器计算三个参数：“必须离开缸的流量”、“所要求的泵流量”和“A-T流量”。如果所要求的泵流量不可实现，则过多的流量将等于计算出的A-T流量，该A-T流量用于生成用于A-T阀的控制信号。
(如果AT的计算值小于零，则意味着泵能够在希望的下降速度下处理来自缸的流量，因此该参数被设定为零。否则，通过算法来继续控制A-T阀以实现希望的下降速度。)
如果控制器确认以下条件，则进入“下降正常出口节流”模式：
提升/倾斜：
●操纵杆信号为负。
●模式为“下降正常”。
*如果计算出的A-T阀信号小于零，则将A-T阀控制信号设定为零。
*否则，继续计算所要求的A-T阀控制信号。
见图11至12。
如果控制器确认以下条件，则进入“下降差动出口节流”模式：
提升/倾斜：
●操纵杆信号为负。
●模式为“下降差动”。
*如果A-T阀信号的值小于零，则将A-T阀信号设定为零。
*否则，继续计算所要求的A-T阀控制信号。
见图13至14。
根据另外的例子，控制策略包括预出口节流模式(提高的平顺性和响应)。实施此功能以实现对提升或倾斜模式中的下降的最可能的响应。位于载荷侧和箱之间的A-T阀以被比例控制方式连续控制。如果满足了启动下降运动所要求的所有条件，则能够通过对阀流量进行初始控制来实现平顺的启动。同时，对泵进行压力控制直至已达到载荷压力；随后，泵进行速度控制。此措施产生了缩短的系统响应时间，结果仅有很小的功率损失。
当操纵杆信号为负且先前模式为“停止”时，所述算法继续控制A-T阀或A-P阀的打开，以便迅速开始运动。
如果控制器确认以下条件，则进入“预出口节流”模式：
提升/倾斜：
●操纵杆信号为负。
●模式为“停止”。
*根据一算法来计算A-T阀信号的值。
在差动模式激活且载荷压力升高到差动模式的极限以上的情况中，能够实行压力控制。通过采取此措施，A室内的压力能够保持最大值。当然，这仅在硬件支持此模式时才发生(B-P阀能够进行压力控制)。图15至16示出了这是如何进行的。
根据对上述控制策略的进一步开发，所谓的自适应解决方案将在下文中说明。此策略仍能够包括上述模式中的一些或全部。
可以为任何工况选择差动模式或正常模式。这使得在开始运动之前选择最有效的模式是有意义的。通过在分析历史测量数据之后为改变控制策略创造条件来实现自适应的模式选择。
此策略不要求任何另外的传感器。该计算所需的输入是压力和操纵杆信号。输出是当开始下降(回收)运动时应选择何种模式。
图17示出了这种控制器中的基本步骤。在第一步骤1701中，在起动轮式装载机时(即，在特定的作业周期内开始任何下降运动之前)选择初始模式。该初始模式例如能够根据先前作业周期中的操作自动选择，或随机选择，或基于操作者输入来选择。在下一个步骤1702中，从压力传感器(其给出载荷力)和操纵杆信号(其给出希望的速度)来计算载荷功率。在下一个步骤1703中，将计算出的载荷功率与取决于工况的效率因数(η模式)相乘。无论当前正使用哪种模式，都为正常模式和差动模式二者保存所计算的结果。在下一个步骤1704中，将来自先前步骤1703的结果分别对时间进行积分，以获得与两种模式的能量消耗相关的数值。在下一个步骤1705中，将来自先前步骤1704的与差动模式和正常模式的能量相关的数值进行比较，如果这两个数值之间的差表明另一种模式消耗更少的能量，则反过来使用该模式。在切换模式之前需要有多大的差由一参数来确定。该过程转到第一步骤1701重新开始。
能够手动关闭差动状态选择也是合适的。这在其中载荷动态性很重要的一些应用场合是有利的。差动运行状态导致明显较低的共振频率，这在一些情况中是不希望的，例如当精确促动很重要时。
控制器337通常已知为中央处理器(CPU)或电子控制模块(ECM)，用于对车辆运行进行电子控制。在优选实施例中，该控制单元包括微处理器。控制单元337包括存储器，该存储器又包括计算机程序，该计算机程序带有用于在其运行时实施控制方法的计算机程序段或程序代码。此计算机程序能够以多种方式通过传输信号传输到控制单元，例如通过从另一台计算机通过有线和/或无线方式下载，或通过安装在存储器中。特别地，传输信号能够通过因特网传输。
液压系统优选能够以提升所述载重物时速度的大约两倍的速度使所述载重物下降。另外，所述控制方法为最小化泵尺寸创造了条件。对于带有泵控制式提升/下降功能的常规工程机械，要求有非常大的泵以在下降运动期间处理大流量。
根据所述控制方法，马达将尽可能频繁地以通常使其具有较高效率的较高压力来运行。因此，这是回收可利用势能的有效方式。
本发明决不限于上述实施例，而是能够在不偏离如下权利要求范围的情况下做出多种替代方案和修改。
根据一个例子，在下降操作期间回收的势能优选被传递到动力消耗系统，例如该工程机械的动力总成。在下降操作期间回收的势能优选被传递到动力源(柴油机)。根据替代方案，在下降操作期间回收的势能被传递用于其他的液压功能，例如转向或倾斜功能。根据又一替代方案，回收的势能被传递到冷却风扇马达。被传递到动力消耗系统的回收的势能优选同时在该动力消耗系统内被消耗。
根据另一个例子，液压机械的原动机(电机)可联接到带有能量存储能力的电子混合动力系统。
另外，应当注意，所建议的控制策略的精髓不仅适用于开路式解决方案，而且适用于其中非对称缸与四个分开的阀一起使用的所有液压回收解决方案。
在图3中，每个驱动器具有三个压力传感器，这是实现此文献中描述的所有运行模式的先决条件。然而，在实际的实施中，取决于哪种运行模式适合于给定的应用，这些传感器中的一些或全部可能是多余的。此外，这些传感器中的一些或全部能够用流体力学解决方案替代，从而获得相同的结果。
例如，所述控制方法可以通过用于工程机械的控制系统来执行，该系统包括液压机械和被构造为提升载重物和使载重物下降的至少一个液压缸，该液压机械通过第一管线连接到液压缸的活塞侧并通过第二管线连接到液压缸的活塞杆侧，在提升操作中，该液压机械适于向液压缸供给来自箱的加压液压流体，而在下降操作中，该液压机械适于由来自液压缸的液压流体流驱动，该液压机械以机械方式连接到动力消耗系统，用于将下降操作期间回收的势能传递到该动力消耗系统。
根据用于在载重物下降操作期间回收势能的替代方法，其中液压缸被构造为提升载重物和使该载重物下降，所述方法包括如下步骤：将回收的势能从液压机械以机械方式传递到动力消耗系统，同时在该动力消耗系统内消耗回收的能量，所述液压机械在下降操作期间由来自液压缸的液压流体流驱动。此替代方法能够与上述控制方法中的任何步骤相结合。

Claims (18)

1.一种用于在载重物下降操作期间回收势能的方法，其中液压系统适于提升所述载重物和使该载重物下降，所述液压系统包括被构造为提升所述载重物和使该载重物下降的由液压缸构成的液压执行机构、和适于在所述下降操作期间控制所述液压执行机构的速度的液压机械，所述方法包括如下步骤：
-提供至少两种能量回收模式；
-响应于当前的运行状态来选择所述模式中的一种模式；以及
-根据所选择的模式来控制所述液压系统，其中第一能量回收模式与所述载重物的重量低于预定极限有关，而第二能量回收模式与所述载重物的重量高于所述预定极限有关，并且所述第一能量回收模式涉及在所述下降操作期间控制所述液压缸内的活塞杆侧和活塞侧之间的流动连通，以在不超出最大允许系统压力的情况下增大液压力。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一能量回收模式与适于提升所述载重物和使该载重物下降的载荷臂组件在基本上无外部载重物的情况下下降有关。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二能量回收模式与适于提升所述载重物和使该载重物下降的载荷臂组件在带有大量外部载重物的情况下下降有关。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述载荷臂组件包括适于携载所述外部载重物的作业工具。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，包括如下步骤：检测至少一个运行参数和响应于所述运行参数来确定当前的运行状态。
6.根据权利要求5所述的方法，其中第一运行参数表示载荷状态。
7.根据权利要求6所述的方法，包括如下步骤：选择所述能量回收模式中的一种模式，该模式使得所述液压系统能够使由载荷状态限定的载重物下降。
8.根据权利要求5所述的方法，其中第一运行参数表示所述液压系统内的压力水平。
9.根据权利要求5所述的方法，其中第二运行参数表示由操作者指令的下降运动速度。
10.根据权利要求9所述的方法，包括如下步骤：选择所述能量回收模式中的一种模式，该模式使得所述液压系统能够根据所指令的速度来使所述载重物下降。
11.根据权利要求5所述的方法，包括如下步骤：在以重复的作业循环运行期间反复检测所述至少一个运行参数；以及，基于在执行至少一个所述作业循环期间的运行参数的检测值来确定当前的运行状态。
12.根据权利要求11所述的方法，包括如下步骤：在重复的作业循环中以所述至少两种能量回收模式中的一种模式运行期间，反复检测所述至少一个运行参数；确定所述至少两种能量回收模式中的哪一种能量回收模式对于特定的作业循环来说最能量有效；以及响应地选择该最能量有效的回收模式。
13.根据权利要求1所述的方法，其中通过可变地控制旋转斜盘角度来控制所述液压机械。
14.根据权利要求1所述的方法，其中通过控制所述液压机械的轴速度来控制该液压机械。
15.根据权利要求1、3、14中的任一项所述的方法，包括如下步骤：从液压机械传递所回收的势能，所述液压机械在所述下降操作期间由来自所述液压执行机构的液压流体流驱动。
16.根据权利要求1所述的方法，包括如下步骤：在所述下降操作期间控制来自所述液压缸内的活塞侧的流量。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一能量回收模式涉及借助于布置在将所述活塞杆侧和所述活塞侧相连的管线内的流量控制阀来进行节流。
18.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中所述液压系统布置在工程机械内。
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