CN109764027B - 具有能量回收功能的电液压作业车辆 - Google Patents

Abstract

一种用于作业车辆的具有液压提升机构的电液压系统包括第一电力机和可操作地连接到第一电力机的第一液压机。负载保持阀可以在第一位置和第二位置之间切换。负载保持阀在第一位置将加压流体保持在液压提升机构中，负载保持阀在第二位置使加压流体能够在第一液压机和液压提升机构之间流动。减压阀可以在初始第一位置和第二位置之间切换。减压阀在第一初始位置防止加压流体从第一液压机流到液压油箱，而在第二位置使加压流体能够从第一液压机流到液压油箱。液压能存储器液压连接在第一液压机和减压阀之间。在液压提升机构的下落模式中，电液压系统被配置为当负载保持阀处于其第二位置并且减压阀处于其第一位置时将加压流体供应到液压能存储器。

Description

具有能量回收功能的电液压作业车辆

技术领域

本发明总体上涉及用于在电液压作业车辆(例如叉车、吊臂作业车辆等)内回收能量的系统和方法，其中，在下落操作期间从提升操作中回收势能并存储起来，以用于作业车辆内的进一步的作业功能或驱动操作。

背景技术

叉车等作业车辆可以包括用于驱动车辆的电驱动装置和液压作业功能装置，该液压作业功能装置以致动器线路的形式提供用于升高和降低叉子的装置，驱动冷却系统并提供其他辅助作业功能模块，以便有效地运行电液压车辆系统。已知利用电动机/发电机来转换能量并由此形成再生制动系统，其中车辆在制动条件下的动能被转换成用于给电池充电的电能。还已知使用液压蓄能器存储提升操作期间产生的负载上的液压动力，来自蓄能器的加压流体根据需要而用于辅助负载提升。然而，已经认识到，这两者都没有充分利用回收的能量，也都没有提供对线路的有效利用来产生最理想的能量回收系统。

因此，期望在下落操作中捕获在提升操作期间以势能形式添加到系统中的能量，并且将该能量存储为某一形式或存储在某一系统，从而能够在驱动或作业功能操作中液压地和电力地使用、回收和利用所捕获能量。这是通过电气和/或液压地存储所回收的能量来实现的，以供以后根据需要用于车辆系统的液压部分和/或车辆系统的电气部分。在存储所回收的能量方面，系统应该是灵活的并且能够基于系统和/或操作参数和/或操作员的需求/输入而动态地调整能量回收的方式。此外，该系统和方法应该被设计成在构思方面实质上很简单，包括少量的阀，以相对于传统的液压作业功能系统提高总体效率，并且在其部件制造和装配方面对电液压作业车辆系统来说成本合理。

发明内容

通过电液压作业车辆系统实现了本发明的目的，该电液压作业车辆系统具有液压提升机构、第一电动机/发电机和可操作地连接到所述第一电动机/发电机的第一液压泵/马达。其中，第一液压泵/马达配置为在被第一电动机/发电机驱动时向液压提升机构提供加压流体。电液压作业车辆还包括液压连接在第一液压泵/马达和液压提升机构之间的液压管线中的负载保持阀，该负载保持阀可切换到第一(关闭)位置和第二(打开)位置，负载保持阀在第一(关闭)位置将加压流体保持在液压提升机构中以使负载保持在升高的水平，负载保持阀在第二(打开)位置使加压流体能够在第一液压泵/马达和液压提升机构之间流动，从而允许负载下落。减压阀液压连接在第一液压泵/马达和液压油箱之间的液压管线中，并且可在初始第一位置和第二位置之间切换，其中，减压阀在第一位置防止加压流体从第一液压泵/马达流到液压油箱，减压阀在第二位置使加压流体能够从第一液压泵/马达流到液压油箱。电液压作业车辆还配备有电连接到第一电动机/发电机的电能存储器。

本发明的作业车辆的特征在于，液压能存储器液压连接在第一液压泵/马达和减压阀之间的液压管线中，其中，在液压提升机构的下落模式中，当负载保持阀处于其第二位置并且减压阀处于其第一位置时，来自液压提升机构的加压流体能够驱动第一液压泵/马达，该第一液压泵/马达能够驱动第一电动机/发电机以产生可存储于电能存储器中的电能，和/或能够为液压能存储器充液。因此，此前被提升的负载的势能可以作为电能存储器中的电能或者作为液压能存储器中的液压能或同时以两种形式而被存储起来。因此，根据本发明，液压能存储器布置在本发明的电液压作业车辆系统的液压单元和油箱之间的液压部分中，即，当本发明的系统在能量回收模式下操作时，液压能存储器在液压机的上游，并且当本发明的系统在作业模式下运行时，液压能存储器在液压机的下游。在任一模式中，液压能存储器位于液压机的低压侧。当液压机作为液压泵运行时，液压能存储器能够对泵的吸入侧进行预充液，并且当液压机作为液压马达运行时，液压能存储器位于马达的排出侧。

当然，应该理解的是，电动机/发电机是电力机，当其由电能存储器供电时作为电动机运行，并且如果电力机由液压泵/马达驱动则作为发电机运行；液压机也是同样，当其由电动机驱动时用作液压泵，并且在由压力液压流体驱动时用作液压马达。在后一种模式中，液压机够驱动电力机，而电力机如上所述地作为发电机运行。

在下文中，借助于液压提升机构来描述本发明，然而本领域技术人员会发现本发明适用于所有液压混合系统，这些系统初始由电能驱动/提供动力并且其功能至少部分由液压驱动。在这种作业车辆中，所述初始电能经常被转换成液压能以实现作业功能，例如，增强储存的势能，特别是成为压力液压流体形式的负载的高度能。为了回收进入本发明作业车辆的液压部分的初始能量的至少一部分，当负载(即，高度能/势能)下降时，第一液压泵/马达可由压力液压流体驱动。由此，液压泵/马达可以驱动电动机/发电机，和/或同时为液压能存储器充电。

在本发明的一个实施例中，控制单元(优选地是电控单元)以适当的方式至少连接到第一电动机/发电机、第一液压泵/马达、电能存储器和/或液压能存储器，以便根据操作者的要求、作业条件或系统参数来控制能量存储器中的一者或两者的能量充入。

当第一液压泵/马达驱动第一电动机/发电机时，作业车辆系统的一部分或全部势能可由第一电动机/发电机回收/转换为电能，并且随后可以回收到电能存储器中。由此可以通过调节优选地由电控单元控制的第一液压泵/马达的排量来调节电能转换的速率。在第一液压泵/马达的下游，离开第一液压泵/马达的压力液压流体中的(剩余的)能量可以存储在液压能存储器中，液压能存储器也称为液压蓄能器。根据作业条件，电能存储器(例如，蓄电池或可充电电池)的充电水平和/或液压能存储器的充液水平，所有可回收的能量都可用于给电能存储器或液压能存储器中的一者或两者充入能量。如果液压马达下游的液压能不应该被回收，例如由于液压能存储器中的压力水平高于液压马达下游的液压流体中的压力水平，那么减压阀可以切换到其第二位置，其中，减压阀使得加压流体能够从第一液压马达流到油箱。在这种情况下，在液压能存储器的出口处提供用于防止加压流体从液压能存储器流到油箱的切换阀。减压阀也可以用于如负载的紧急下落功能，因为那时压力液压流体会被直接排放到油箱中。

仅仅为了简化本发明的描述，用于提升和降低负载的气缸/活塞单元被示例性地选出做为提升机构。本领域技术人员会发现适合于本发明构思的许多其他液压功能模块/应用，并且其势能和/或动能水平可由本发明的系统回收。在这种意义上，在负载上施加非恒定力的液压功能模块(例如，对弹性力的作用)也被本发明的构思所涵盖。

根据本发明，当降低/释放负载时，存储在系统中的势能可通过将存储的能量转换成电能并且对电能存储器充电和/或将液压能传导并存储到液压能存储器而被回收。为此目的，在本发明的一个基本实施例中，负载保持阀用于在其第一(关闭)位置保持存储在应用中的能量，所述应用例如是提升机构。当必须降低功能/应用的势能水平时，例如，当必须使负载下落时，负载保持阀打开(即，切换到第二位置)并且压力液压流体能够流向液压机，该液压机此时作为液压马达运行。通过这种方式，电力机可以作为发电机运行以产生电流，该电流可以存储在电能存储器(例如可充电电池)中。然而，由液压马达排出的液压流体仍然包含液压能，该液压能根据本发明可存储在液压能存储器中。在该能量不应该被引导到液压能存储器的情况下，由液压马达排出的液压流体在减压阀切换到其第二位置时也可以被引导到油箱。

在本发明的一个实施例中，减压阀还能够实现用于液压能存储器的压力限制功能，因为减压阀在处于其初始第一位置(即，液压管线关闭位置)时可以借助于阀弹簧而保持在预紧状态；当在减压阀上游沿阀打开方向作用在减压阀阀芯上的液压管线中的压力超过某个预定压力水平时，阀弹簧的弹性力被克服。这意味着液压能存储器中的压力可以达到减压阀的开启压力所允许的最大值。因此，通过为减压阀选择足够的开启压力，可以保护液压能存储器免于过压。在另一个实施例中，电控单元也能够切换减压阀并在此基础上根据系统和操作参数，例如当在液压能存储器中达到预定压力水平时，控制液压能存储器的充液/压力水平。

在另一个实施例中，电控单元能够通过调节第一液压机的排量来控制负载的下落速率，这里的液压机作为液压马达进行操作。因此，可以这样认为，例如，保持下落速率恒定会导致持续地使液压马达的排量适应于降低/释放负载期间液压能存储器中连续增加的压力水平以及相对提升机构中的压力连续减小的压力差。此外，在一个实施例中，在例如负载不够高从而不能在液压能存储器中获得足够的压力水平时，电控单元能够在液压功能模块的下落模式下要求电力机也作为电动机操作，以便驱动/支持液压马达以对液压能存储器充液。如果需要，电力机还可以用于使负载的下落速率加速。负载的情况可能就是这样，因为在负载下落期间，作业功能模块中的压力与液压能存储器中的压力之间的压力差减小。另一个示例是利用叉车进行负载提升，并在没有任何负载的情况使空叉下落。这里，支持提高下落速度可以节省处理时间和/或有助于对液压能存储器充液以用于下一次提升操作。本领域技术人员将在此发现许多其他典型的应用，例如用于吊臂液压功能的应用。因此，所有这些应用都被本发明的构思所涵盖。

在本发明的另一个优选实施例中，用于作业车辆的电液压系统还包括第二电动机/发电机和可操作地连接到第二电动机/发电机的第二液压泵/马达。第二液压泵/马达配置为在被第二电动机/发电机驱动时向第一液压泵/马达提供加压流体。第二电动机/发电机可以由作业车辆的电能存储器供能/供电，反之亦然，当其被用作发电机时将电能回收到电能存储器中。为此目的，第二液压泵/马达的高压侧液压连接到第一液压泵/马达的低压侧，优选地连接在第一液压泵/马达和液压能存储器之间。在该位于第一液压泵/马达和第二液压泵/马达之间的预充连接管线中，布置有用于打开和关闭第一液压泵/马达和第二液压泵/马达之间的预充管线的预充阀。第二泵/马达的低压侧液压连接到油箱。

利用第二液压泵/马达和第二电动机/发电机的这种布置，当第二电动机/发电机由电能存储器供电时，可向第一液压泵/马达预充液压能。反过来，在液压作业功能模块的下落模式中，不应或不能用于对液压能存储器充液的位于第一液压泵/马达的低压侧的液压能可被导入第二液压泵/马达以驱动第二液压机(这里作为马达)，该第二液压机又驱动作为发电机运行的第二电力机，并产生可存储在电能存储器中的电能。

利用之前描述的实施例，可以对提升机构中的势能实现两级电回收。此外，同时，如果第一液压机的低压侧的压力足够高，则也可以对液压能存储器充液。这样，实现了更有效地回收存储在作业车辆的液压功能中的势能。

在本发明的电液压系统的另一个实施例中，高压连接管线从负载保持阀分支出来，该高压连接管线在负载保持阀和第一液压机之间连接到第一液压机的高压侧。在该高压管线中设有下落控制阀。该下落控制阀可在第一位置和第二位置之间切换，下落控制阀在第一位置防止(高压)加压流体从负载保持阀流到第二液压泵/马达，下落控制阀在第二位置使(高)加压流体能够从负载保持阀流到第二液压泵/马达。连接第二液压机的高压侧和第一液压机的低压侧的预充管线中的预充阀可在第一位置和第二位置之间切换，预充阀在该第一位置防止加压流体从第二液压泵/马达流到第一液压泵/马达，预充阀在第二位置使加压流体能够从第二液压泵/马达流到第一液压泵/马达。因此，下落控制阀能够打开和关闭高压连接管线，以便在下落模式中将第二液压机作为液压马达来操作，该液压马达又驱动第二电力机，该第二电力机作为发电机进行操作以产生存储在电能存储器中的电能，该电能存储器不一定是与用于第一电动机/发电机相同的装置或元件。在这种情况下，预充阀必须处于第一位置，以防止液压流体流到第一液压机的低压侧。

利用该高压连接管线，提供用于加压流体从液压提升机构通向液压能存储器的第二流通路径，其中，负载保持阀处于其第二位置。这里，第一流通路径延伸经由第一液压泵/马达通向液压能存储器，或者当减压阀处于其第二位置时通向油箱。第二流通路径从负载保持阀经由处于其第一位置处的下落控制阀而到达第二液压机并进一步到达油箱。这两个流通路径是双向的，即，它们也可以用于驱动提升机构，或者通常用于驱动作业车辆的液压功能，以及用于如前文所述的能量回收。此外，高压连接管线还可用于向作业车辆的二级/辅助功能提供液压能。不言而喻的是，作业车辆的二级/辅助功能也可以由液压能存储器提供动力，例如在第一液压机和第二液压机处于中立位置并且预充阀处于打开位置的情况下。

对于本领域技术人员显而易见的是，负载保持阀、下落控制阀和/或预充阀中的全部或者一部分是比例(方向)控制阀，或者都不是比例(方向)控制阀。这意味着这些阀可以是双位阀和比例阀，它们可以例如由控制单元控制并且以受控的方式打开和关闭，以便控制相应的液压管线中的压力。

在本发明的电液压系统的操作中，即，当提升负载(即，提升系统的液压功能模块的势能)时，总体上可以分成如下两种情况：就为液压功能模块提供动力而言，液压能存储器中有充足的加压流体的情况和液压能存储器中的加压流体不足的情况。在第一种情况下，为了提升负载或执行其他液压功能，可以使用来自液压能存储器的加压流体直接驱动第一液压机——在作业操作模式中作为液压泵进行操作。在第二种情况下，当液压能存储器中的加压流体不足时，第一液压泵和第二液压泵中的一者或两者必须由相关的连接到其上的电动机驱动，从而由电能存储器供能。因此，在液压能存储器中具有足够的加压流体的第一种情况下，不需要额外的电能来执行所需的电液压车辆的液压功能。

在第二种情况下，当液压能存储器没有充满加压流体时，液压能不足以执行所需的液压功能，因此需要额外的电能来获得足够的液压能以执行液压功能。原则上，根据本发明，存在两种可能性：要么通过第一电动机驱动第一液压泵，以增加第一液压泵的高压侧上的液压能，要么通过第二电动机驱动第二液压泵，以提高第一液压泵的低压侧的液压水平。后者也使第一液压泵的高压侧的压力增加。

如前文所述，根据本发明的用于作业车辆的电液压系统包括至少一个控制单元，用于控制不同的电力机和液压机以及不同阀的位置。控制单元还能够例如通过控制例如作用在阀芯上的致动器电流来改变阀位置。本发明的电液压系统还包括至少一个传感器，用于确定由液压提升机构(主要液压功能模块)承载的负载的负载参数和/或感测该负载的转速或下落/提升速度。控制单元还可以被配置为从传感器接收负载参数，并且被编程为基于负载参数确定负载下落质量。在此，根据负载下落质量总结出了不同的负载特性，如重量、负载水平相对于地面的高度、提升/下降速度、提升/下降加速度、反作用力(如果存在的话)随着时间的变化情况、或者任何其他负载相关参数。

如上所述，控制器能够调节两个液压机的排量以便控制下落速率，并且能够命令电力机在能量回收的情况下作为发电机运行，或者在提高下落速率的情况下，如果有必要的话，作为电动机运行。此外，控制器能够在液压功能模块的下落模式下控制在第一电动机/发电机和第二电动机/发电机处的发电速率，液压功能模块在一个实施例中是双作用液压缸。

附图说明

图1是示出根据本发明的用于作业车辆的电液压系统的第一实施例的示意性线路图；

图2是示出根据本发明的电液压系统的另一个实施例的示意性线路图；

图3是示出根据本发明的电液压系统的另一个实施例的示意性线路图；

图4是示出根据本发明的电液压系统的另一个实施例的示意性线路图；

图5是示出了根据本发明的电液压系统的另一个实施例的示意性线路图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的第一实施例的电液压系统100的示意性线路图。该示意图示出了：借助于第一液压泵/马达2，可以在高压下向示例性液压提升机构11供应液压流体，以便提升负载。在连接第一液压泵/马达2和液压提升机构11的液压管线16中，设置有负载保持阀9，图中示出负载保持阀9处于第一位置，负载保持阀9在第一位置保持液压提升机构11中的压力。负载保持阀9可切换到第二位置，以使压力液压流体能够在第一液压泵/马达2和液压提升机构11之间流动。第一液压泵/马达2可通过布置在第一液压泵/马达2的低压侧的液压能存储器5而被充液/预充液。因此，当负载必须通过液压提升机构11而被提升时，可操作地优选地通过离合器40连接到第一液压泵/马达2的第一电动机/发电机1仅须提供如下压力差：该压力差是在第一液压泵/马达2的高压侧提升负载所需的压力和液压能存储器5中的压力之间的差。因此，与在低压侧没有液压能存储器5的系统相比，主泵2的功率消耗将减少。该功率消耗由为第一电动机/发电机1供电的电能存储器14补偿。由此，可以通过第一液压泵/马达2和第一电动机/发电机1来控制提升速度，第一电动机/电动机1具有分别控制泵排量和转速的功能，或者可被电控单元15控制，电控单元15还能够控制电能存储器14并控制负载保持阀9的位置。

在下落模式中，压力液压流体从液压提升机构11经由负载保持阀9流到作为液压马达操作的第一液压泵/马达2。从而，利用第一液压马达2的机械输出，可以驱动第一电动机/发电机1，第一电动机/发电机1产生可以存储在电能存储器14中的电能。第一液压泵/马达2在泵模式下的液压输出可以存储在液压能存储器5中，或者通过减压阀8而被引导到油箱6。

图2示出了根据本发明的另一个实施例的电液压系统200的示意性线路图。在图1至图5示出的实施例中，相同的元件具有相同的附图标记。这里，预充管线17从连接液压能存储器5与第一液压泵/马达2的液压连接管线中分支出来，并且通向第二液压泵/马达3。在该预充管线17中，布置有例如属于止回阀的类型的预充阀4，当第二液压泵/马达3被供能以向第一液压泵/马达2供应压力液压流体时预充阀4打开。在第二液压泵/马达3必须供应压力液压流体的情况下，其将由第二电动机/发电机12驱动，第二电动机/发电机12由电能存储器14供电并且可操作地优选地通过离合器41连接到第二液压泵/马达3。电控单元15也能够控制第二电动机/发电机12以及第二液压泵/马达3。

在液压能存储器5中的压力不足的情况下，第二液压泵/马达3可以经由预充管线17向液压能存储器5充液和/或为第一液压泵/马达2提供压力液压流体。此外，压力传感器集成在该系统中以限定例如液压能存储器5的状态和负载压力，所述状态和负载压力将在提升模式中确定第一液压泵/马达2的功率消耗。除了支持提升之外，液压能存储器5和第二液压泵/马达3能够将能量提供到二级/辅助功能模块20中。

在下落期间，根据车辆的状态，可以通过将第一电动机/发电机1作为发电机运行从而将电能存储在电能存储器14中来实现能量回收，或通过向液压能存储器5充液来实现能量回收，或者通过结合这两种方法来实现能量回收。当液压能存储器5被填满时，下落的能量将驱动第一液压泵/马达2和电动机1发电；当减压阀8处于其第二位置(即，处于打开位置)时，返回流将被排放到液压油箱6中。只要减压阀8处于其第一(关闭)位置，返回流就会被引导到液压能存储器5。由此，可以利用减压阀8实现液压能存储器5的过压限制。第二液压泵/马达3的其他功能是补偿线路中的泄漏并保持紧急提升流。液压能存储器5的尺寸和预充压力将决定导向电能存储器14或(和)导向液压能存储器5的能量回收分配。

图3示出了根据本发明的另一个实施例的电液压系统300，其中，与图2的实施例相比，高压管线21在第二液压泵/马达3和预充阀4之间从预充管线17分支出来，预充阀4在这里呈切换阀的形式，并且高压管线21通向第一液压泵/马达2的高压侧，连接位于第一液压泵/马达2和负载保持阀9之间的液压管线16。该高压管线21为来自液压提升机构11和负载保持阀9的(高)加压流体提供两条流通路径。第一流通路径通过第一液压泵/马达2通向液压能存储器5或油箱6，并且第二流通路径经由下落控制阀10通向第二液压泵/马达3并且进一步通向油箱6。

对于超过液压能存储器5的容量的过量的下落流，预充阀4(例如由电控单元15控制)将会关闭，并且过量的下落流将经由第二液压泵/马达3而使第二电动机/发电机12作为发电机运行，并且将电能回收到例如电能存储器14中。

当液压能存储器5被填满或者多出来的下落流被引导到第二液压泵/马达3时，负载的下落能量也能够驱动第一液压泵/马达2和第一电动马达/发电机1用于发电以存储在电能存储器14中，在上面的描述并在图1示出的实施例中给出了示例；当液压能存储器5被填满时，返回流将被排放到液压油箱6中。

另一种可能的方案是在负载下落期间通过第二流通路径和下落控制阀10来回收能量。这里，第一液压泵/马达2可以通过第一流通路径而被驱动，另外，当预充阀4处于其第一位置而关闭预充管线17时，液压泵/马达3可以通过第二流通路径而被驱动。另外，来自第一液压泵/马达2的返回流可以对液压能存储器5充液，或者当例如返回流中的压力水平太低而不能给液压能存储器5充液时，返回流可以排放到油箱6中。

如图2和图3所示，二级/辅助液压功能模块20，例如风扇驱动、水平叉运动、倾斜调节等可以由第二液压泵/马达3和液压能存储器5直接驱动。因此，二级/辅助液压功能模块20优选地连接到液压能存储器5，或者连接到在第二液压泵/马达3和预充阀4之间的预充管线17的区段。

图4是根据本发明的另一个实施例的电液压系统400，该实施例与图1的实施例的不同之处在于，定向充液控制阀7布置在第一液压泵/马达2的低压侧。在如图所示的第一位置，在提升过程中，第一液压泵/马达2将由液压能存储器5充液。因此，由于液压能存储器5中的压力支持提升，所以提升负载时仍然需要的主泵2的压力差和功率差的消耗将减少。至于提升速度，它由液压泵2和电动机1控制，液压泵2和电动机1分别具有泵排量和转速控制的功能，液压泵2和电动机1又可以被例如电控单元15控制。

如果来自液压能存储器5的能量供应不足，则第一电动机/发电机1将在需要时向第一液压泵/马达2提供更多的驱动能量。在下落过程中，第一液压泵/马达2作为液压马达而转动，以驱动第一电动机/发电机1发电，将电力回送给电能存储器14。同时，返回的液压流体将被充入液压能存储器5，直到液压能存储器5的充液压力等于负载压力，或者达到其最大允许负载压力。此时，充液控制阀7将切换到第二位置，充液控制阀7在第二位置引导返回的液压流体流到油箱6。在返回的液压流体在第一液压泵/马达2下游的液压压力虽然比液压能存储器5中的压力低但是该压力低于额定负载压力的情况下，第一电动机/发电机1也将消耗能量，以驱动液压泵2从而对液压能存储器5充液，直到负载压力并且如果需要的话保持所需的下落速度恒定，这是因为随着液压能存储器5中的压力增加，下落速度将降低。

图5示出了本发明的电液压系统500的另一个实施例，其中，第一液压泵/马达2和第二液压泵/马达3通过离合器40和41可操作地连接到第一电动机/发电机1，第一电动机/发电机1电连接到电能存储器14。其中，在提升过程中，第二液压泵/马达3将由液压能存储器5驱动。如果来自液压能存储器5的能量供应不足，则电动机1将向第一液压泵/马达2和/或第二液压泵/马达3提供更多能量，以满足期望的提升要求。因此，与根据图1至图4的其他所有实施例中类似地，第一液压泵/马达2和第二液压泵/马达3通过公知的联接器(离合器)40、41机械地联接到第一电动机/发电机1，以便可以彼此独立并且相对于第一电动机/发电机1独立地驱动。

此外，通过打开方向控制阀24，关闭方向控制阀23并且将油从杆室推出而直接流入活塞室而获得更高的提升速度，实现了能量再生。在下落过程中，液压泵/马达2作为液压马达而转动，以驱动电动马达/发电机1以产生回送到电能存储器14的电能。液压泵3将通过负载压力对液压能存储器5充液。在液压能存储器5的充液压力等于负载压力之前，液压泵/马达2部分地保持产生回到电能存储器14的能量，并且一部分用于向液压能存储器5充液。

返回流在穿过液压泵/马达2之后能够流回到液压缸22或11的杆室。返回流的量将在下一个提升循环中重新用于能量再生。当液压能存储器5被填满时，下落能量将驱动液压泵/马达2和3发电；返回流将被排放到液压油箱6中。

上述系统的有益效果描述如下：

1.在根据本发明的电液压系统的液压系统中，峰值能量的回收是作为本发明的线路的一个自然部分而被实现的。

2.在电液压机的液压系统中，该线路本质上示出了少量的阀，并且和传统液压系统相比，这实际上提高了效率。

图5的实施例示出了使用两个液压机和仅一个电力机向多个液压作业功能模块供应压力液压流体的可能性。根据本发明的该实施例还示出了液压能如何可以不仅通过如下两种方式而被回收，这两种方式是对连接到第一液压泵/马达2的液压能存储器5充液以及通过驱动/操作第一电动机/发电机1对电能存储器14充电，因为其示出了当一个液压功能模块11或22处的负载下落时，压力液压流体如何在方向控制阀23和24的帮助下被传输以支持下落速度和/或另一个后续液压功能模块的提升或下落。例如，如果要使提升机构11处的负载下落，则相应的负载保持阀9切换到其第二位置，并且压力液压流体流能够朝向第一液压泵/马达2和第二液压泵/马达3流动。如果这些阀保持在中立位置，那么液压流将被阻止经过这些液压机。然而，打开方向控制阀24使得液压流能够从活塞室流到液压提升机构11的杆室，从而提高液压提升机构11处的负载的下落速度。

在图5中也可以看到，在图1至图4的实施例中示出的能量回收概念也被实施在图5的实施例中。特别是根据图4的向液压能存储器5充液的实施方式，具有相关领域技术的人员容易将其转用于图1至图4所示的实施例。

以上是对本发明的说明性实施例的详细描述，其使用了特定的术语和表达方式。可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对其进行各种修改和添加。因此，本发明不受上述术语和表达方式的限制，并且本发明不限于所示和所述的精确结构和操作。相反地，许多变型和实施例都是可能的并且落入本发明的范围内。

【附图标记列表】

1.第一电动机/发电机 18.止回阀

2.第一液压泵/马达 19.方向控制阀

3.第二液压泵/马达 20.二级/辅助液压功能

4.预充阀 21.高压管线

5.液压能存储器 22.液压提升机构

6.液压油箱 23.方向控制阀

7.定向充液控制阀 24.方向控制阀

8.减压阀 25.传感器

9.负载保持阀

10.下落控制阀 40.离合器

11.液压提升机构 41.离合器

12.第二电动机/发电机

13.方向控制阀 100.电液压系统

14.电能存储器/可充电电池单元 200.电液压系统

15.电控单元 300.电液压系统

16.液压管线 400.电液压系统

17.预充管线 500.电液压系统。

Claims (15)

1.一种用于作业车辆的具有液压提升机构的电液压系统，所述电液压系统包括：

第一电动机/发电机(1)；

第一液压泵/马达(2)，其可操作地连接到第一电动机/发电机(1)，其中第一液压泵/马达(2)被配置为在被第一电动机/发电机(1)驱动时向液压提升机构(11、22)提供加压流体；

负载保持阀(9)，其液压连接在第一液压泵/马达(2)和液压提升机构(11、22)之间，其中负载保持阀(9)能够在第一位置和第二位置之间切换，其中负载保持阀(9)在第一位置将加压流体保持在液压提升机构中，负载保持阀(9)在第二位置使加压流体能够在第一液压泵/马达(2)和液压提升机构(11、22)之间流动；

减压阀(8)，其液压连接在第一液压泵/马达(2)和液压油箱(6)之间，其中减压阀(8)能够在初始第一位置和第二位置之间切换，其中，减压阀(8)在第一位置防止加压流体从第一液压泵/马达(2)流到液压油箱(6)，减压阀(8)在第二位置使加压流体能够从第一液压泵/马达(2)流到液压油箱(6)；以及

电能存储器(14)，其电连接到所述第一电动机/发电机(1)，

其中，液压能存储器(5)液压连接在第一液压泵/马达(2)和减压阀(8)之间，其中在液压提升机构(11、22)的下落模式中，电液压系统被配置为当负载保持阀(9)处于其第二位置并且减压阀(8)处于其第一位置时将加压流体供应到液压能存储器(5)，其中来自液压提升机构(11、22)的加压流体能够

驱动第一液压泵/马达(2)，第一液压泵/马达(2)能够驱动第一电动机/发电机(1)产生能够存储在电能存储器(14)中的电能，和/或

给液压能存储器(5)充液；

其特征在于：

所述电液压系统还包括：

第二电动机/发电机(12)；

第二液压泵/马达(3)，其可操作地连接到第二电动机/发电机(12)，其中第二液压泵/马达(3)被配置为当被第二电动机/发电机(12)驱动时向第一液压泵/马达(2)提供加压流体；

下落控制阀(10)，其液压连接在负载保持阀(9)和第二液压泵/马达(3)之间，其中下落控制阀(10)能够在第一位置和第二位置之间切换；在第一位置，下落控制阀(10)防止加压流体从所述负载保持阀(9)流到第二液压泵/马达(3)；在第二位置，下落控制阀(10)使加压流体能够从所述负载保持阀(9)流到第二液压泵/马达(3)；以及

预充阀(4)，其液压连接在第二液压泵/马达(3)和第一液压泵/马达(2)之间，其中预充阀(4)能够在第一位置和第二位置之间切换，其中在第一位置，预充阀(4)防止加压流体从第二液压泵/马达(3)流到第一液压泵/马达(2)；在第二位置，预充阀(4)使加压流体能够从第二液压泵/马达(3)流到第一液压泵/马达(2)；

其中，当所述负载保持阀(9)处于其第二位置时，所述电液压系统为来自液压提升机构(11、22)的加压流体提供通向液压能存储器(5)的第一流通路径和第二流通路径，

在减压阀(8)处于其第一位置时，第一流通路径通过第一液压泵/马达(2)到达所述液压能存储器(5)；并且

在下落控制阀(10)处于其第二位置并且预充阀(4)处于其第一位置时，第二流通路径通过下落控制阀(10)和预充阀(4)到达液压油箱(6)。

2.根据权利要求1所述的电液压系统，还包括：电控单元，其用于通过调节第一液压泵/马达(2)的排量来控制负载的下落速率。

3.根据权利要求2所述的电液压系统，其中，所述电控单元能够在液压能存储器(5)中的压力达到预定压力水平时将所述减压阀(8)切换到第二位置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电液压系统，其中在液压提升机构(11、22)的下落模式下，所述第一电动机/发电机(1)能够

在减压阀(8)处于其第一位置时驱动第一液压泵/马达(2)，以提高负载的下落速率和/或增强液压能存储器(5)中的压力，或者

在减压阀(8)处于其第二位置时将液压流体释放到液压油箱(6)。

5.根据权利要求1所述的电液压系统，其中，第二流通路径在下落控制阀(10)的下游能够通过切换处于其第二位置的预充阀(4)改变，从而使得加压流体能够流向第二电动机/发电机(12)以产生存储在电能存储器(14)中的电能，其中液压流体被排放到液压油箱(6)。

6.根据权利要求5所述的电液压系统，其中，所述负载保持阀(9)、下落控制阀(10)和预充阀(4)均不是比例控制阀。

7.根据权利要求5或6所述的电液压系统，其中，所述电液压系统被配置为当液压能存储器(5)中没有足够的加压流体对第一液压泵/马达(2)进行预充时通过以下方式向所述液压提升机构(11、22)提供加压流体：将负载保持阀(9)切换到其第二位置，将下落控制阀(10)切换到其第一位置，将预充阀(4)切换到其第二位置，操作第二电动机/发电机(12)用于驱动第二液压泵/马达(3)以将加压流体供应到第一液压泵/马达(2)，并操作第一电动机/发电机(1)用于驱动第一液压泵/马达(2)以向液压提升机构(11、22)提供加压流体。

8.根据权利要求5或6所述的电液压系统，其中，所述电液压系统被配置为当液压能存储器(5)中有足够的加压流体对第一液压泵/马达(2)进行预充时通过以下方式向所述液压提升机构(11、22)提供加压流体：切换处于其第二位置的负载保持阀(9)，切换处于其第一位置的下落控制阀(10)，切换处于其第一位置的预充阀(4)，并操作第一电动机/发电机(1)用于驱动第一液压泵/马达(2)以向液压提升机构(11、22)提供加压流体。

9.根据权利要求1所述的电液压系统，还包括：

传感器(25)，其被配置为确定由液压提升机构(11、22)承载的负载的负载参数；和

控制器，其可操作地连接到所述传感器，控制器被配置为接收来自传感器的负载参数并被编程以基于负载参数确定负载下落质量；

其中，控制器被配置为：当控制器确定负载下落质量指示其为最高下落性能的一半或更小时，提高负载的下落速率。

10.根据权利要求9所述的电液压系统，其中，所述负载的下落速率通过所述控制器修改所述第一电动机/发电机(1)的发电速率而被控制。

11.根据权利要求9或10所述的电液压系统，其中，所述控制器被配置为：当所述控制器确定负载下落质量指示其大于最高下落性能的一半时，降低负载的下落速率。

12.根据权利要求10所述的电液压系统，其中，所述负载的下落速率通过以下方式而被控制：

a)控制器修改第一电动机/发电机(1)的发电速率，和/或

b)控制器修改第二电动机/发电机(12)的发电速率。

13.根据权利要求1至3、5、6、9、10和12中任一项所述的电液压系统，其中，液压提升机构(11、22)是双作用液压缸。

14.根据权利要求1至3、5、6、9、10和12中任一项所述的电液压系统，其中，二级液压功能模块(20)能够由液压能存储器(5)直接提供动力。

15.根据权利要求1至3、5、6、9、10和12中任一项所述的电液压系统，其中，二级液压功能模块(20)能够在所述下落控制阀(10)和第二液压泵/马达(3)之间连接到所述电液压系统，并且

在下落控制阀(10)处于其第一位置时，二级液压功能模块(20)能够由第二液压泵/马达(3)驱动，或者

当负载降低并且下落控制阀(10)处于其第二位置时，二级液压功能模块(20)能够被来自液压提升机构(11、22)的加压流体驱动。

Images