CN106678131A - 用于机器启停和机器行驶控制的液压能量回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

提供一种用于机器的液压控制系统。该系统包括流体容器和流体地联接至流体容器的泵马达。该泵马达配置成提供加压流体并接收流体以为轴提供动力输出。该系统还包括致动器和蓄液器，该蓄液器流体地联接至泵马达和致动器。该系统还包括蓄液器阀和控制器。该蓄液器阀流体地联接在蓄液器与泵马达之间。该控制器配置成检测操作者命令以操作动力源；确定蓄液器处的压力；并选择性地移动蓄液器阀，以使蓄液器与泵马达流体地联接。

Description

用于机器启停和机器行驶控制的液压能量回收系统及方法

技术领域

本发明一般涉及一种用于机器的液压控制系统，更具体地涉及一种用于机器启停和行驶控制功能的液压能量回收系统及方法。

背景技术

液压操作机，例如轮式装载机、挖掘机、采矿机铲等，通常用于移动重装载物，例如建筑材料、碎渣和/或任何其他材料。这些机器利用机具系统来搬运装载物。机具系统通常由一个或多个流体地联接至发动机驱动泵的液压致动器来驱动。泵选择性地将加压流体供应到液压致动器的腔室中。当加压流体流进或流过腔室时，流体压力作用在液压致动器腔室中活塞的液压表面上，以影响液压致动器的移动，从而实现机具系统的移动。

在此种机器运行期间，可将机具系统提升至升高位置，然后降低。由于机具系统相对较重并且携载装载物，所以器具被提升至升高位置时获得势能。通常，当器具从升高位置处降低时，随着加压液压流体被压出液压致动器、经过阀节流并返回箱体，势能可被转换成热量。势能到热量的转换会导致对液压流体的无用加热，这就需要为机器设置附加冷却机构、增加容量。

美国公布号2013/0318955(以下称为‘955专利公报)。‘955专利公报公开了一种液压系统，其具有液压致动器、配置成为液压致动器供给流体的泵，以及与液压致动器流体地联接的第一蓄液器。第一蓄液器配置成储存从液压致动器接收的流体。液压系统还包括驱动地连接至泵并流体地联接至第一蓄液器的马达。马达配置成从第一蓄液器接收储存流体以驱动泵。液压系统还包括流体地联接在第一蓄液器与液压致动器之间的第一排放阀。第一排放阀配置成为液压致动器供应来自第一蓄液器的储存流体，不需要来自通过泵循环的第一蓄液器的储存流体。

发明内容

在本发明一个方面，提供了一种用于具有动力源的机器的液压控制系统。液压控制系统包括流体容器、通过轴联接至动力源的泵马达。泵马达流体地联接至流体容器。泵马达配置成提供加压流体并接收流体以为轴提供动力输出。液压控制系统还包括致动器、蓄液器、蓄液器阀和控制器。致动器具有第一腔室和第二腔室。每个腔室流体地联接至泵马达。蓄液器流体地联接至泵马达和致动器。蓄液器阀可在关闭和开启位置之间移动。蓄液器阀流体地联接在蓄液器与泵马达之间。控制器与泵马达和蓄液器阀通信。控制器配置成检测操作者命令以操作动力源，并确定蓄液器处的压力。控制器还配置成将蓄液器阀移动至开启位置，以使蓄液器流体地联接泵马达来提供动力输出，从而转动用于辅助动力源启动的轴。

在本发明另一方面，提供了一种具有动力源的液压控制系统的操作方法。该方法包括确定操作者命令以操作动力源。该方法还包括确定蓄液器处的压力。该方法还包括将蓄液器阀移动到开启位置，以使蓄液器流体地联接泵马达，这样为泵马达提供来自蓄液器的加压流体来提供动力输出，从而转动用于辅助动力源启动的轴。

在本发明的又一方面，一种机器具有能够通过所提供运动范围的作业工具。该机器包括动力源、流体容器和通过轴连接至动力源的泵马达。泵马达流体地联接至流体容器。泵马达配置成提供加压流体并接收流体以为轴提供动力输出。该机器还包括致动器、蓄液器、蓄液器阀和控制器。致动器具有第一腔室和第二腔室。每个腔室流体地联接至泵马达。蓄液器流体地联接至泵马达和致动器。蓄液器阀可在关闭和开启位置之间移动。蓄液器阀流体地联接在蓄液器与泵马达之间。控制器与泵马达和蓄液器阀通信。控制器配置成检测操作者命令以操作动力源，并确定蓄液器的压力。控制器还配置成将蓄液器阀选择性地移动至开启位置，以使蓄液器流体地连接泵马达，从而接收加压流体以储存起或提供动力输出以转动用于辅助动力源启动的轴。

通过以下的说明和附图，本发明的其它特征及方面清晰可见。

附图说明

图1是一种示例性机器在第一位置处的侧视图；

图2是图1所示示例性机器在第二位置处的侧视图；

图3是根据本发明一种实施例的液压控制系统的示意图；

图4是根据本发明一种实施例的液压控制系统的另一个示意图；

图5是根据本发明一种实施例的液压控制系统的另一个示意图；和

图6是根据本发明一种实施例的液压控制系统的操作方法的流程图；

具体实施方式

现在将详细参考具体实施例或特征，其示例示于附图中。在任何可能的情况下，这些附图中所用的相应或相似附图标记表示相同或相应的部件。

在一种实施例中，图1和图2示出了一种示例性机器100分别在第一位置和第二位置处的侧视图。机器100具有多个配合执行各项活动(例如开挖、携带、铲出或以其它方式移动材料)的系统和部件。在所示的实施例中，机器100是轮式装载机。但是，可以设想的是，机器100可以由挖掘机、挖掘装载机、长臂挖掘机、拉铲挖掘机、起重机或其他类似机器任意来替代。

机器100可包括用于在地面104上移动机器100的底盘102。底盘102包括地面接合构件106，其用于支撑机器100并用于与地面104接合以沿着地面104移动机器100。在本发明的所示方面，地面接合构件106是一组轮子。但是，在本发明的另一方面，地面接合构件106可以为一对轨道。动力源108用于为地面接合构件106提供动力。动力源108可以是内燃机，例如柴油发动机、汽油发动机、气态燃料发动机或本领域已知的任意其它类型的内燃机。在替代性实施例中，例如当机器100是采矿机铲时，动力源108可以是电动马达。

机器100还包括设置在底盘102上的机架112。机架112可支撑机器100的各个部件，包括操作者驾驶室114和机具系统110，并可包括前机架构件113。操作者驾驶室114可包围各个控制构件，例如一个或多个杠杆、踏板等等，用于响应来自操作者的输入而控制机器100的操作。操作者驾驶室114可设有操作者输入装置116，其配置成接收机器操作者指示机具系统110进行所需移动的输入。操作者输入装置116还可配置成检测操作者命令以操作动力源，从动力源获取动力。操作者输入装置116(下文称为“输入装置116”)可具有比例式控制器，比例式控制器配置成通过产生信号来定位和/或定向机具系统110，所述信号指示所需的机具系统速度、移动、方向等。在本发明的实施例中，可以通过检测操作者之后所做的任意活动(例如踩踏油门踏板、换挡等等)来检测操作者命令以便从动力源获取动力。

机具系统110包括吊杆构件118和可枢转地连接至吊杆构件118的机具120。吊杆构件118可以枢转地连接至前机架构件113。吊杆构件118可通过一系列移动相对于机架112和地面104移动，例如在其第一位置(图1所示)和其第二位置(图2所示)之间移动。机具系统110的移动是通过一个或多个液压致动器122实现的。一个或多个液压致动器122可以连接在前机架构件113与机具系统110之间。来自输入装置116的输入可指示机具系统110的方向(升高或降低)。还有，来自输入装置116的输入也可指示需要机具系统110升高或降低的速率或速度。

现在参阅图3，示出了液压控制系统200，其适配成选择性地将加压液压流体引进液压致动器122或从液压致动器122引出流体。在本发明的一实施例中，设有两个液压致动器122。尽管所示实施例具有两个液压致动器122，但也可以具有单个液压致动器或两个以上液压致动器。液压致动器122体现为双作用液压缸。液压致动器122包括圆柱形壳体202和活塞杆组件204。液压致动器122的圆柱形壳体202具有限定中空腔体的内表面(未编号)，活塞杆组件204可适配成在腔体内的内表面上滑动。活塞杆组件204具有活塞206和杆构件208。活塞杆组件204的活塞206在尺寸和形状上与圆柱形壳体202的内表面紧密配合。

活塞杆组件204的活塞206可将圆柱形壳体202中的中空腔体分成第一腔室210和第二腔室212。另外，圆柱形壳体202可设有与第一腔室210相关联的头端端口215以及与第二腔室212相关联的杆端端口217。加压液压流体可通过他们各自的端口215、217流入、流出第一端腔室210和第二端腔室212，从而在他们之间产生压差，该压差可致使活塞杆组件204移动。杆构件208的一端连接至活塞206，杆构件208的相对端连接至机具系统110(图1及图2示出)。因此，活塞206的移动可对应于机具系统110的移动。在此处应当注意的是，一旦升高机具系统110，由于机具系统110的重量及机具系统110所携载的材料重量，可以储存一定量的势能。然后，当降低机具系统110时，活塞206也相对于机具系统110的势能进行移动而加压第一腔室210中容纳的流体。

根据本发明的一种实施例，液压控制系统200还包括通过通信链路216与输入设备116通信的控制器214。液压控制系统200还包括流体容器220以及与流体容器220流体连通的泵马达222。流体容器220可适配成储存低压下的液压流体。尽管只示出了单个流体容器220，但也设想到了液压控制系统200可与多个单独的流体容器进行流体连通，例如流体容器220。

泵马达222，例如偏心泵，可适配成作为泵和马达发挥作用。泵马达222可通过通信链路224与控制器214通信。更具体地，通过致动器的驱动与挡板218的位移一起作用，挡板218可移动至所需角度，可以借助通过通信链路224与控制器214通信的电磁控制短管阀(未示出)实现对此致动器相对位置的控制。控制器214可适合将泵马达222在作为泵运行和作为马达运行之间的切换。在其作为泵运行期间，泵马达222可作为可变正排量泵，使得通过在泵内的挡板218移动来从最小到最大地控制泵的输出流量。同样，在其作为马达运行期间，泵马达222可具有可变排量，使得来自马达的输入流可以从最小到最大是不同的。

泵马达222可经由轴226机械地连接至动力源108。在作为马达运行期间，泵马达222可为轴226提供动力输出(或扭矩辅助)。可利用泵马达222提供给轴226的动力输出来启动动力源108。还可另外联接轴226以驱动可能在机器100上的其他辅助负荷。

泵马达222包括连接在泵马达222相对侧的第一导管228和第二导管230。泵马达222的第一导管228可流体地联接至流体容器220。在作为泵运行期间，泵马达222可通过第一导管228在环境压力或低压下从流体容器220中抽取液压流体，并且可对液压流体加压。加压的液压流体可通过流体地联接至泵马达222的第二导管230流出。泵马达压力传感器232可设在第二导管230处。泵马达压力传感器232可通过通信链路233与控制器214通信，以产生指示泵马达222第二端处或作为泵时排出侧处压力的信号。基于通过通信链路233给送至控制器214的信号，控制器214可控制挡板218的移动，以调节来自泵的输出流量。此外，当泵马达222作为马达运行时，控制器214可通过通信链路233控制挡板218的移动，以调节轴226处的输出扭矩。

第二导管230和第三导管231流体地联接在泵马达222与液压致动器122之间，并示出具有分支部231A、241A以连接至两个致动器各自的腔室。机具阀设在第二导管230上，以调节泵马达222与液压致动器122之间的加压流量。在一种实施例中，两个第一阀234A、234B设在第二导管230和第三导管231上，作为机具阀来允许或阻止从泵马达222到液压致动器122的流体流动，如图所示，虽然单个阀就可用于代替两个第一阀234A、234B。具体地，第一阀234A、234B可流体地联接在液压致动器122的第一及第二腔室210、212与泵马达222之间。第一阀234A、234B可以是能接收来自控制器214的排量输入信号通信并能在打开和关闭位置之间移动的电磁控制排量阀。

通过流体地联接在第二导管230和第三导管231之间的第五导管243，再生阀236流体地联接在液压致动器122的第一腔室210与液压致动器122的第二腔室212之间。当打开再生阀236时，来自一个腔室(例如，来自液压致动器122的第一腔室210)的流体流可以流通至另一个腔室，例如，液压致动器122的第二腔室212。同样，流体流也可经由再生阀236从第二腔室212流通至第一腔室210。再生阀236可与控制器214通信。再生阀236可以是由控制器214控制的电磁控制阀。控制器214可适配成在阀门关闭与打开位置之间移动第一阀234A和再生阀236。

还有，两个第二阀238A、238B设在第六导管240，第六导管240将第三导管231和第四导管241连接至流体容器220。第二阀238A、238B也可与控制器214进行通信，控制器214可在阀门关闭与打开位置之间控制第二阀238A、238B。第二阀238A、238B可以是由控制器214控制的电磁控制阀。在打开位置时，第二阀238A、238B可将液压致动器122各腔室流出的流体排到流体容器220。

根据一种实施例，来自泵马达222的加压流体可流通至液压致动器122的第一腔室210，从而移动活塞杆组件204以便升高机具系统110。在此，通过命令第一阀234A移动到所需位置，来引导加压流体流经第二导管230和第三导管231并经由分支部231A流入第一腔室210。在不同情况下，即在机具系统110的下降过程中，通过命令再生阀236移动到打开位置，来自液压致动器122第一腔室210的加压流体可流通至液压致动器122的第二腔室212。另外或者单独来自第一腔室210的加压流体可流过第一阀234A以驱动泵马达222作为马达运行并在轴226处提供输出扭矩，从而补充动力源108产生的动力。在此，通过命令第一阀234A移动到所需位置，引导来自第一腔室210的加压流体流经分支部231A、第三导管231和第二导管230，其中流体最终回流至容器220。在这里，泵马达222可以用作液压马达，即泵马达222可沿着第一旋转方向旋转。

液压控制系统200还包括至少一个流体储存设备，比如蓄液器242。蓄液器242适合储存加压的液压流体。蓄液器242通过蓄液器导管244流体地联接至泵马达222和液压致动器122。更具体地说，蓄液器导管244联接在第一阀234A下游的第二导管230与蓄液器242之间。在这里应当注意的是，尽管附图示出了两个蓄液器；但液压控制系统200中可以有更少或者更多个蓄液器。

蓄液器导管244可包括蓄液器充液阀246，以允许或限制流体从第二导管230流向蓄液器242。蓄液器充液阀246可与控制器214通信。控制器214可适配成在关闭与打开位置之间移动蓄液器充液阀246。另外，蓄液器导管244可包括在第三导管231与蓄液器242之间的单向止回阀248。单向止回阀248可配置成当基于预定压力打开时由于其设定的弹簧力而提供单路流向。

蓄液器压力传感器250可用于指示并确定蓄液器242处的压力。蓄液器压力传感器250可通过通信链路252与控制器214通信，并为控制器214提供蓄液器压力输入。

在一种实施例中，机器100可设有行驶控制装置301。例如，为控制机器100的一个或多个功能，电子控制装置及系统实施行驶控制策略。在一种实施例中，控制器214可以是一个或多个电子控制单元和/或一个或多个基于继电器的系统。例如，它还可以配置成通过通信链路216接收并处理来自输入装置(例如，操作者输入装置116)的信号和/或指令。在一种实施例中，操作者输入装置116可包括多个操作者控制件，比如操纵杆或开关装置。在一种实施例中，操作者输入装置116可用于选择关联至少一个行驶控制设置的一个或多个设置。在一种实施例中，控制装置可配置成接收并处理来自第一传感装置312的信号。第一传感装置传感器312可以是任何类型的设备，其能通过通信链路266指示来自轴速度传感器262和轴扭矩传感器264的机器100速度。在一种实施例中，第一传感装置312还可包括用于检测地面速度的雷达装置。在另一种实施例中，第一传感装置312可包括用于测量机器自身速度参数的传感器，例如，诸如传动轴226的旋转部件的角速度。

在一种实施例中，机器100还可设有第二传感装置(未示出)，其用于提供第一或第二致动器122或两者关于装载的数据。例如，第二传感装置可包括一个或多个压力传感器270、272，其配置成测量有关任意第一、第二致动器122的流体压力。在一种实施例中，第二传感装置可包括能够测量部件偏转的传感器，比如机器100的吊杆构件118。例如，应变计(未示出)可提供偏转指示，例如，一部分第一连接件109(图1和图2中示出)和/或第二连接件。

可设置行驶控制导管300以连接蓄液器242与液压致动器122，尤其是液压致动器122的第一腔室210。行驶控制导管300可包括行驶控制阀302，使行驶控制阀302流体地联接在蓄液器242与致动器之间。行驶控制阀302是可打开位置和关闭位置之间移动的电磁阀。电磁阀能够接收来自控制器214的输入信号指令。例如，控制器214可接收输入装置(例如，操作者输入装置116、第一传感装置312或其他装置)的信号，从而确定机器100在行驶模式下。还有，控制器214可接收铲斗或致动器另外在装载条件下的信号。基于这些信息，控制器214可通过提供输出信号以便打开行驶控制阀302来确定执行行驶控制策略。同时，控制器214可将蓄液器阀306和蓄液器充液阀246中的每一者移动至其关闭位置。处于打开位置(图4中示出)时，行驶控制阀302使流体在蓄液器242与液压致动器122之间流通。行驶控制阀302设置成平行于蓄液器充液阀246。

蓄液器排出管254流体地联接至蓄液器242。蓄液器排出管254可连接至第二导管230，并且可以延伸至辅助回路256，比如用于倾斜致动器(未示出)的第二液压回路。蓄液器排出管254可包括至少一个单向止回阀258和蓄液器排出阀260。蓄液器排出阀260是可打开位置和关闭位置之间移动的电磁阀。电磁阀能够接收来自控制器214的输入信号指令。蓄液器排出管254可包括所述辅助回路256上游的辅助阀257。辅助阀257是可打开位置和关闭位置之间移动的电磁阀。电磁阀能够接收来自控制器214的输入信号指令。在打开位置时，蓄液器排出阀260使流体经由导管259从蓄液器排出管254流至辅助回路256。

第二蓄液器充液阀及排出阀304也可流体地联接至蓄液器244。第二蓄液器充液阀及排出阀304可连接至第二导管230和泵马达222，例如，与蓄液器排出管254并联。例如，第二蓄液器充液阀及排出阀304可连接至伸出泵马达222的第二导管230，图5中示出。

第二蓄液器充液阀及排出阀304可包括蓄液器阀306。蓄液器阀306是可打开位置和关闭位置之间移动的电磁阀。电磁阀能够接收来自控制器214的输入信号指令。

蓄液器排放管308也可连接在蓄液器242与流体容器220之间，例如，与第二蓄液器充液阀及排出阀304并联。蓄液器排放管308也可包含蓄液器排放阀310。蓄液器排放阀310可设置成平行于蓄液器阀306。蓄液器排放阀310是可打开位置和关闭位置之间移动的电磁阀。电磁阀能够接收来自控制器214的输入信号指令。在打开位置时，蓄液器排放阀310可将流体从蓄液器242引导至流体容器220。

所述液压控制系统200还可包括连接至动力源108的轴226的轴速度传感器262和轴扭矩传感器264(都未示出)中至少一个。轴速度传感器262和轴扭矩传感器264可适配成确定分别指示轴速度和轴扭矩的数值。轴速度传感器262和轴扭矩传感器264各自通过链路266与控制器214通信。

在本发明一种实施例中，也可设置压力传感器268、270来分别确定液压致动器122的第一腔室210和液压致动器122的第二腔室212中的压力。可以通过通信链路272、274分别将有关第一腔室210和第二腔室212的压力值信息提供给控制器214。位置传感器276可设置在一个或每个液压致动器122上。位置传感器276可适配成液压致动器122活塞杆组件204的相对位置。位置传感器276可以与控制器214通信，控制器214可以根据算法或其他气缸信息，比如液压致动器122活塞杆组件204的移动速度及方向，来进行计算。

在本发明一种实施例中，控制器214可配置成执行行驶控制阻尼，控制器214可比较从压力传感器268、270传送来的压力值和蓄液器压力传感器250传送给控制器214的压力值。当蓄液器242处压力与液压致动器122处压力的压差为预先确定的阈值时，控制器214可将行驶控制阀302移动至打开位置以便将蓄液器242和液压致动器122流体地联接，如图4中所示。可以调节阀302的开度以改变行驶控制阻尼。

控制器214可跟踪动力源108的运行状态。可基于源自动力源108的动力来确定动力源108的活动。轴速度传感器262和轴扭矩传感器264通过通信链路266将该输入提供给控制器214。在预定时间的持续期间，基于动力源108活动，控制器214可以确定发动机在其空闲周期与活动周期间的启停。

控制器214也可以确定蓄液器242处的压力是否低于阈值压力。在一种实施例中，蓄液器242中的阈值压力可等于蓄液器242所需的最小压力，以便启动动力源108至少一次。一旦确定待用动力源108的运行状态和蓄液器242中低于压力阈值的压力，控制器214可进行将第一阀306移动至打开位置。因此，蓄液器242可接收来自泵马达222的加压流体。一旦确定动力源108的运行状态是空闲或关闭，或者蓄液器242处的压力高于蓄液器242中的阈值压力，控制器214可随后关闭阀306。在此情况下，控制器214可确定一个特定周期为空闲周期，并且如果确定蓄液器242中的压力高于压力阈值，控制器214可关闭动力源108。

现参见图5，当确定动力源108的运行状态是空闲且控制器214检测操作者命令以获取动力源108的动力时，控制器214可选择性地将蓄液器阀306移动至打开位置。在打开位置时，蓄液器阀306使蓄液器242与泵马达222流体地联接。因此，蓄液器阀306在打开位置时，来自蓄液器242的流体可驱动泵马达222作为马达运行，以驱动轴226，从而辅助动力源的启动。

更具体地说，控制器214适合于连续监测动力源108的运行状态，以便选择性地停止和重新启动动力源108，从而提高机器100在空闲时间期间的效率。动力源启动后，控制器214可不断地检查操作者是否在机器100内并且是否正在积极地操作着机器100。控制器214可基于现有技术中已知任意数量的参数来确定操作者是否在机器100内并正在积极地操作着机器100。例如，可激活安全带传感器、门传感器或其他类似传感器来确定操作者是否在操作者驾驶室114内，并可基于检测到的输入装置116的移动来确定操作者是否正在积极地操作着机器100。当控制器214确定操作者不在机器100内或者确定操作者在机器100内但并未积极地操作着机器100(例如，至少一个预定的最小阈值时段)时，这就意味着动力源108处于空闲状况，然后控制器214可以检查是否可以关闭动力源108。

在某些情况下，关闭动力源108会损坏动力源108和/或其它机器部件，或出现不希望有的情况。当动力源108正以期望范围之外或之内的速度运行时、当动力源108的排气处理系统正进行再生事件时、当动力源108的温度降到期望范围之外时、当电池电量太低不足以再启动动力源108时等等，这些情况都会可能发生。控制器214可通过检查这些情况的状态来确定是否可以关闭动力源108。在这些检查之后，控制器214可再次检查是否操作者在完成检查期间已经开始操作。当控制器214确定操作者仍未操作时，例如，经由来自通信链路252的信号和/或传感器250的状态，控制器214可检查蓄液器242的压力是否高于预定压力阈值，即蓄液器242中蓄积足够的流体容量和能量以液压重启动力源108。控制器214能基于蓄液器压力值来确定(例如基于控制器214存储器中存储的示意图)流体能量是否足以重启动力源108。

如果控制器214确定蓄液器242没有足够的流体能量，即蓄液器242处的压力低于压力阈值，和/或正确压力下的充液状态、温度、容量、能量容量等等，不足以重启动力源108，那么控制器214会在命令动力源108停止之前为蓄液器242充液。与文中公开的任意实施例一致，为了给蓄液器242充液，控制器214可将加压流体从泵马达222引导至蓄液器242，例如，通过产生并电子传送信号，将阀306移动至打开位置使流体通过蓄液器导管304从泵马达222进入蓄液器242。

控制器214可继续检查蓄液器242的充液，然后当检测到充液足够时命令动力源108停止(关闭状态)。在一种实例中，控制器214可电子可控制地连接以便通过切断、断连、或其他防止燃料流入动力源108的方式或其他停止动力源108燃料燃烧的方式来关闭动力源108，这也可通过对动力源108和/或其燃料供给系统产生并电子传送发动机熄火命令来实现，例如举例而言，发送至与动力源108相关联的燃料喷射器或燃料泵(未示出)，在一种实施例中的一个或多个电驱动器和/或与其相关联的控制器。

当动力源108停止时，控制器214可连续监测至少三个不同的事件。例如，控制器214可监测操作者以确定操作者是否开始操作(即，如果有需要动力源108动力的操作者命令)，监测机器参数是否偏离所需水平，并检查操作者是否已经离开操作者驾驶室114或机器100中是否正存在未预料到的问题。只要在操作者驾驶室114中的操作者保持不操作、机器参数在阈值限制内而且已经检测过机器100没有出现问题，那么动力源108可保持关闭。

此外，如果控制器214确定操作者已经开始操作，那么控制器214会重启动力源108。在一种实例中，部分地通过对动力源108和/或其燃料供给(燃烧)系统产生并电子传送发动机启动命令，使燃料流重新进入动力源108，以及通过将蓄液器阀306移动至打开位置使蓄液器242与泵马达222流体地联接，控制器214则可电子可控制地连接以便点火或重启动力源108。因此，蓄液器阀306在打开位置时，来自蓄液器242的流体可驱动泵马达222作为马达运行，以驱动轴226，从而辅助动力源108的启动，如图5所示。

当已经成功启动动力源108时，控制器214可再检查以查看操作者是否在操作以及机器参数是否在所需范围内。只要操作者保持不操作并且机器参数在所需范围之外，控制器214就会保持运行动力源108，无需泵马达动力。当控制器214确定操作者已经开始操作时，即操作者已经发出需要动力源108动力的命令时，机器开始它的常规运行。

需要注意的是，尽管在不同实施例中可以使用任意一个或多个蓄液器，为说明起见，一个实施例只使用一个蓄液器242来说明。具体地，在一个实例中，通过驱动输入装置116(例如操纵杆、踏板、点火开关、启动按钮等中任意一个或多个)来响应于操作者点火或请求动力源108重启(或替代地，响应于与下文所述任意一个或多个实施例一致的机器100条件，经由控制器214产生命令)，可产生重启命令并将其电子传送至控制器214。控制器214可响应于重启命令来获取、接收和/或监测并处理传感器产生的状态信号(比如，一个或多个指示压力、容量、温度的信号等，如上文所述，在一种实施例中，可另外接收并处理来自传感器的信号)，以便确定蓄液器242的充液状态，如上文所述，其定义为或指示蓄液器242的以及蓄液器242中的有效动态流体、加压流体、热流体和/或体积流体充能。然后控制器214可基于蓄液器242的充液状态来确定有效输出扭矩值。有效输出扭矩值可由控制器214来确定或计算，作为扭矩量，其可基于充液状态或蓄液器242的充能以及蓄液器242中的有效充能通过将蓄液器242中的流体引导至泵马达222来生成或输出。尤其的是，确定的充液状态值和/或读数或者一个或多个压力、容量、温度信号的数值等其他如上文所述表示充液状态的数值都可参考查找表或示意图，或由控制器214输入到程序(并存储在其存储器)中，以便根据有效能量输出容量或蓄液器242及其中流体的充液状态来确定或计算有效输出扭矩值。

然后控制器214将确定或计算的有效输出扭矩值与参考扭矩值(其可设置或输入并存储在控制器214的存储器中)作比较，以确定是否要产生并传送合适命令来执行动力源108的液压启动、电力启动或组合或“混合”液压电力启动或点火。尤其是，控制器214可接着将确定或计算的有效输出扭矩值与关于最大阈值启动扭矩值和最小阈值启动扭矩值的扭矩值作比较。由于对应于可产生足以发生或实现动力源点火的动力源速度或每分钟转数的阈值扭矩，最大阈值启动扭矩值可以是基于系统特定参数确定的数值。由于对应于可足以辅助动力源点火的发生或实现的阈值扭矩，最小阈值启动扭矩值可以是基于系统特定参数确定的数值。

如果控制器214可以基于该比较，利用查找图或表或程序来执行该操作，那么确定或计算的有效输出扭矩值等于或大于最大阈值启动扭矩参考值，控制器214会使泵马达222独自液压重启动力源108，比如，在一个实例中，通过产生并电子传送给蓄液器阀306的发动机起动指令以引导并控制来自蓄液器242的加压液压流体的释放，以便操作地连接并驱动动力源108去执行液压启动或点火。

控制器214还适配成确定动力源108被完全关闭及动力源已经停止的时间。例如，当操作者将点火钥匙移动至关闭位置时，或当操作发动机关闭按钮时，控制器214可以去确定动力源108已经被完全关闭。一旦控制器214确定动力源108已经被完全关闭，控制器214可以将蓄液器排放阀310移动至打开位置。在打开位置时，蓄液器排放阀310可将流体从蓄液器242引导至流体容器220。但是，一旦控制器214确定动力源108已经被打开。例如，当操作者将点火钥匙移动至打开位置时，或当操作发动机打开按钮时，控制器214可以去确定动力源108被致动运行，控制器214可以将阀306移动至打开位置以使泵马达222为蓄液器242充液，同时将蓄液器排放阀310移动至关闭位置。

液压控制系统200还包括成组止回阀278、280和过滤元件282。所述成组止回阀278、280和过滤元件282设在排放导管240上。在本发明一种实施例中，所述成组止回阀278、280是定向弹簧加压的止回阀，其只允许单向流动。

控制器214可包括处理器(未示出)和存储器部件(未示出)。处理器可包括微处理器或其他本领域公知的处理器。在某些实施例中，处理器可包括多个处理器。处理器可执行指令以关闭或打开各个阀门，比如第一阀234A、再生阀236、蓄液器充液阀246、蓄液器排出阀260、行驶控制阀302、蓄液器阀306，蓄液器排出阀260是基于来自传感器250、262、264、268等的输入。

工业实用性

液压控制系统200可以用于各种机器。机器可与某些工业的操作关联，例如采矿、建筑、农业和运输业。本公开液压控制系统200可有助于重复使用储存在流体容器220中、可能会以热能的方式被浪费掉的能量。液压控制系统200使用能量将动力源从其空闲状态下启动。

另外，通过将蓄液器242与液压致动器122可选择地连接起来，液压控制系统200能利用所储存的能量来平衡致动器中的压力，从而提供更好的行驶控制。尤其的是，当距离负载铲斗一定距离驱动一种机器时，比如轮式装载机，机器总有可能会在路上遇到突起或其它障碍物时由于负载铲斗作用于机器上的重量而受到冲击。为帮助减少或消除冲击，可以将蓄液器选择地连接至致动器。当蓄液器连接至致动器的负载端时，比如第一腔室，其可配置成吸收致动器中的压力波动，从而抵消产生冲击的变力，否则变力会作用在机器的各个部件上。为保持蓄液器中的预充压力基本等于致动器负载端的压力，蓄液器在正常使用期间会流体地联接至致动器的第一腔室(“负载端”)。当行驶控制系统运行时，至少部分地打开阀门302，使致动器的第一腔室限制性地与蓄液器连通以便吸收变力。

图6示出了用于机器100的液压控制系统200的公开的操作流程图600，其具有动力源，例如动力源108。该方法在步骤602中包括确定操作者命令以操作动力源108。可以通过多种方式，比如操作者进行机器100加速，来实现这种获取动力源108动力的操作者命令检测。该方法在步骤604中包括确定蓄液器242处的压力。蓄液器压力传感器250可通过通信链路252为控制器214提供压力信息。在此步骤中，控制器可设定泵马达222作为马达运行。如文中所述，泵马达222适配成作为泵和马达运行。控制器214可通过通信链路224设定泵马达222作为马达运行。该方法在步骤606中还包括将蓄液器阀306移动到开启位置，以使蓄液器242流体地联接泵马达222，这样为泵马达222提供来自蓄液器242的加压流体来提供动力输出，从而转动用于辅助动力源108启动的动力源108轴226。因此，储存在蓄液器242中的流体能量可用于将动力源108从其空闲状态下启动。

根据本发明一种实施例，当蓄液器242处的压力与致动器202处的压力的压差在预定阈值范围内时，控制器214可选择性地将蓄液器充液阀246移动到开启位置，以流体地联接蓄液器242和致动器202。

此外，控制器214可将蓄液器阀306移动至开启位置，以便将加压流体从泵马达222供应至蓄液器242。通过响应确定动力源108运行状态是活跃的，也可以实现该操作，并且蓄液器242处的压力低于压力阈值。

根据本发明一种实施例，控制器214可以监测动力源108，以确定动力源108的状态，进一步确认检测蓄液器242处的压力是高于还是低于预定的压力阈值。一旦控制器214确定动力源108是空闲的，并且蓄液器242处的压力高于压力阈值，那么控制器214可停止动力源108。控制器214还可响应于确定动力源108已被完全关闭，打开蓄液器排放阀310以将蓄液器242与流体容器20流体地联接。

当距离负载铲斗一定距离驱动一种机器，即轮式装载机时，机器总有可能会在路上遇到突起或其它障碍物时由于负载铲斗作用于机器上的重量而受到冲击。为帮助减少或消除冲击，都知道使用选择性地连接至提升缸致动器的蓄液器。当这些蓄液器连接至致动器的负载端时，其可用于吸收致动器中的压力波动，从而抵消产生冲击的变力，否则变力会作用在机器的各个部件上。这些作用在机器各个部件的变力会产生冲击。为保持蓄液器中的预充压力等于致动器负载端的压力，都知道在正常使用期间将蓄液器流体地联接至提升缸致动器的负载端。这通常是通过连接在其间的导管来完成的。导管通常具有设在其中的孔口，当机器在行驶控制模式下未运行时，会将其选择性地置于导管中。当行驶控制系统运行时，缸体的负载支撑端限制性地与蓄液器连通，以便降低变力。至少在某些情况下已经发现，行驶控制期间的阻尼程度可基于机器所受的冲击幅度而变化。

还有，控制器214可检测动力源108已打开，然后打开蓄液器充液阀306将其移至开启位置，以使泵马达222为蓄液器242充液。控制器214可将行驶控制阀302移动至其开启位置，使蓄液器242与液压致动器122流体连通，以保持蓄液器242处压力与液压致动器122处压力基本相同。

根据本发明，采用系统200和方法600，能更好地利用储存在致动器122中的流体能量。具体地，通过选择性地为泵马达222供应蓄液器242中的加压流体，系统200利用所储存的能量将动力源108从其空闲状态下启动。此外，所公开的系统200和方法600通过选择性地连接蓄液器242与液压致动器122来实现行驶控制。而且，所公开的系统200和方法600使用单一泵马达222来实现能量再循环。因此，也就不需要单独马达和单独泵。

虽然已经参照以上实施例具体示出并说明了本发明各方面，但本领域的技术人员会理解，通过修改本公开机器、系统及方法在不脱离公开内容的精神和保护范围下可以设想各种其他实施例。应理解的是，这类实施例都落在如根据下述权利要求及其等价物所确定的本发明的范围之内。

Claims (9)

1.一种用于具有动力源的机器的液压控制系统，所述液压控制系统包括：

流体容器；

通过轴连接至动力源的泵马达，所述泵马达流体地联接至所述流体容器，所述泵马达配置成提供加压流体并接收流体以为所述轴提供动力输出；

致动器，其具有第一腔室和第二腔室，每个腔室都流体地联接至所述泵马达；

蓄液器，其流体地联接至所述泵马达和所述致动器；

蓄液器阀，其能够在关闭和开启位置之间移动，所述蓄液器阀流体地联接在所述蓄液器与所述泵马达之间，和

控制器，其与所述泵马达和所述蓄液器阀通信，其中所述控制器配置成：

检测操作者命令以操作所述动力源；

确定所述蓄液器的压力；和

将所述蓄液器阀移动至所述开启位置，以使所述蓄液器流体地连接所述泵马达，来提供动力输出以转动用于辅助所述动力源启动的所述轴。

2.根据权利要求1所述的液压控制系统，其包括：

能够在关闭和开启位置之间移动的蓄液器充液阀，所述蓄液器充液阀适配成选择性地将所述蓄液器和所述致动器流体地连接，其中所述控制器配置成将所述蓄液器阀移动至所述关闭位置，并将所述蓄液器充液阀移动至所述开启位置，以便当所述蓄液器的压力与所述致动器的压力的压差在预定的阈值范围内时，将所述蓄液器和所述致动器流体地连接。

3.根据权利要求2所述的液压控制系统，其包括：

能够在关闭和开启位置之间移动的第一阀，所述第一阀设在所述泵马达与所述致动器之间以及所述泵马达与所述蓄液器之间，所述第一阀与所述控制器通信并适配成选择性地将所述蓄液器和所述致动器流体地连接所述泵马达，其中所述控制器配置成：

将所述蓄液器阀移动至所述关闭位置；

将所述蓄液器充液阀移动至所述开启位置；和

响应于当确定所述动力源的运行状态是设置在运行条件下并且确定所述蓄液器处的压力低于压力阈值时，将所述第一阀移动至所述开启位置以便为所述蓄液器供应来自所述泵马达的加压流体。

4.根据权利要求3所述的液压系统，其中所述控制器配置成：

监测所述动力源的运行状态以确定所述动力源的停止状态；

当确定输送蓄液器的压力高于所述压力阈值时，命令所述动力源进入所述停止状态。

5.根据权利要求4所述的液压系统，其包括能够在关闭和开启位置之间移动的蓄液器排放阀，所述蓄液器排放阀设置成平行于所述蓄液器阀，所述蓄液器排放阀与所述控制器通信并且适配成响应于当确定所述动力源在所述停止状态时选择性地流体连接所述蓄液器与所述流体容器。

6.根据权利要求5所述的液压系统，其中所述控制器配置成：

确定所述动力源致动至运行状态的时间；

将所述蓄液器阀和所述蓄液器排放阀中的每一者移动至所述关闭位置；和

将所述蓄液器充液阀和所述第一阀中的每一者移动至所述开启位置，以使所述泵马达为所述蓄液器充液。

7.根据权利要求2所述的液压控制系统，其包括：

能够在关闭和开启位置之间移动的行驶控制阀，所述行驶控制阀流体地联接在所述蓄液器与所述致动器之间，并且与所述控制器通信，其中所述行驶控制阀和所述蓄液器充液阀平行地设置；

其中所述控制器配置成：

将所述蓄液器阀和所述蓄液器充液阀中的每一者移动至所述关闭位置；和

将所述行驶控制阀移动至所述开启位置，以实现所述蓄液器与所述致动器之间的流体连通。

8.一种具有动力源的液压控制系统的操作方法，所述方法包括：

确定操作者命令以操作所述动力源；

确定蓄液器处的压力；和

将蓄液器阀移动到开启位置，以使所述蓄液器流体地联接泵马达，这样为所述泵马达提供来自所述蓄液器的加压流体以提供动力输出，从而转动用于辅助所述动力源启动的动力源轴。

9.根据权利要求8所述的方法，其包括：

将所述蓄液器阀移动至关闭位置；和

当所述蓄液器的压力与所述致动器的压力的压差在预定阈值范围内时，选择性地将所述蓄液器充液阀移动到开启位置，以流体地联接所述蓄液器和所述致动器。