CN112955667B - 用于控制作业机械的液压系统的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于控制作业机械的液压系统(100)的方法，该系统包括：第一电机(102)，第一电机连接到第一液压机(104)，该第一液压机包括输入侧(116)和输出侧(114)；第二电机(106)，该第二电机连接到第二液压机(108)，该第二液压机包括高压侧(110)和低压侧(112)，该高压侧连接到输入侧；液压消耗装置(118)，该液压消耗装置经由供应管线(120)而联接到输出侧，并且被构造成由第一液压机提供动力；第一回流管线(122)，该第一回流管线将液压消耗装置液压地联接到输入侧(116)和高压侧；其中该方法包括：检测通过第一回流管线的来自液压消耗装置的返回流；以及控制第二液压机将第一回流管线中的压力维持在高于预定最小压力水平的压力水平。

Description

用于控制作业机械的液压系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制作业机械的液压系统的方法。特别地，该方法涉及一种用于控制包括液压机和电机的混合液压系统的方法。

本发明适用于工业建筑机械或建筑设备的领域内的作业机械，特别是轮式装载机。虽然本发明将关于轮式装载机进行描述，但是本发明不限于此特定机械，而是还可以用于其它作业机械中，诸如，铰接式运输车、挖掘机和反铲装载机。

背景技术

在运输重物时，例如在建筑工程中，经常使用作业机械。在没有道路的区域中，作业机械可以在大且重的负载下操作，例如用于与道路或隧道建筑、采砂场、矿场和类似环境相关的运输。

作业机械通常使用液压系统以给诸如转向和提升等功能提供动力。液压系统可以例如由内燃机经由连接到发动机的输出轴的动力输出装置来提供动力。

为了提高作业机械的燃料效率，可以使用混合液压系统。一种令人感兴趣的方案是提供一种液压混合系统，该液压混合系统包括用于将动力提供到液压系统的电机。通过将电机与能量存储装置组合，可以在某些操作期间回收和存储能量，以在需要时使用。

典型的轮式装载机操作包括同时操作运动系统的两个主要子系统——传动系统和作业液压系统。因为这两个系统都直接联接到发动机轴，所以系统之间的相互作用可能会有问题。

因此，期望进一步提高混合液压系统的效率。

发明内容

本发明的目标是提供一种用于控制作业机械的电动混合液压系统的改进的方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于控制作业机械的液压系统的方法，该系统包括：第一电机，该第一电机连接到第一液压机，该第一液压机包括输入侧和输出侧；第二电机，该第二电机连接到第二液压机，该第二液压机包括高压侧和低压侧，该第二液压机的高压侧连接到第一液压机的输入侧；至少一个液压消耗装置，所述至少一个液压消耗装置经由供应管线而液压地联接到第一液压机的输出侧，并且所述至少一个液压消耗装置被构造成由第一液压机提供动力；第一回流管线，该第一回流管线将液压消耗装置液压地联接到第一液压机的输入侧和第二液压机的高压侧；其中该方法包括：检测通过第一回流管线的来自液压消耗装置的返回流；以及控制第二液压机将第一回流管线中的压力维持在高于预定最小压力水平的压力水平。

第一电机连接到第一液压机意味着电机的输出轴机械连接到液压机的输入轴，使得电机可以作为将动力提供到液压机的马达或者作为基于从液压机接收的动力而发电的发电机来操作。这同样适用于第二电机和第二液压机。还可以假设第一电机和第二电机连接到电源和/或用于给电机供电的能量存储装置。因此，在液压机被描述为提供流的所有示例中，液压机由作为马达操作的电机提供动力，并且当液压机回收能量时，液压机将电机作为发电机驱动。

在本文中，第二液压机被描述为包括高压侧和低压侧。这意味着高压侧连接到液压系统，在液压系统中高压是常见的，并且低压侧连接到液压流体供应源(诸如，箱)。高压侧也可以被称为排放侧，并且低压侧可以被称为吸入侧。

本发明基于以下认识：包括第一液压机和第二液压机的所描述的液压系统可以有利地用于维持第一回流管线中的压力，以便有助于较有效的能量回收。通过回流管线中的所维持的压力，第一液压机的最大rpm可以显著增大。如果要求第一液压机在大气压力下从箱抽取液压流体，则随着液压机的速度增大，出现气穴现象(cavitation)的风险也将增大。

这又具有如下有利效果：第一液压机能够在维持相同的整体系统性能的同时是较小的。较小的液压机是期望的，这是因为成本与所要求的安装体积均减小。

此外，在液压系统中，通常针对选定的液压功能维持一定备用压力，以提供例如转向缸的形式的液压致动器的较平稳的操作。在常规液压系统中，所描述的备用压力在液压系统中引入了损失。然而，因为能够操作所描述的系统以回收回流管线中的能量，所以允许回流管线中的较高压力，这又导致液压致动器的改进的操作，而没有增加系统的损失。

此外，附加的电机和液压机可以与第二电机和第二液压机并联布置，以进一步扩展所描述的方法的功能性和灵活性。与仅使用一台液压机相比，通过使用两台液压机，也可以能够使用较小的机器，从而在系统安装和集成方面提供优势。

来自液压消耗装置的加压流的检测可以例如使用位于液压消耗装置处的一个或多个压力传感器来实现。还可以通过识别提供到液压消耗装置的控制命令来检测来自液压消耗装置的返回流，这是因为可以知晓的是，具体命令在已知情形下会产生具有已知特性的返回流。

第一回流管线的压力可以例如通过压力传感器来监测，并且该压力可以通过基于压力传感器的输出信号而驱动第二液压机来控制。还可以基于对第二液压机的特性的了解来控制第二电机的扭矩，从而通过第二液压机来控制第一回流管线中的压力。

根据本发明的一个实施例，该方法可以还包括：确定来自第一液压机的所请求的供应压力；以及如果第一回流管线的返回流低于第一液压机所要求的供应流，则控制第二液压机将来自液压流体供应源的液压流体的加压流提供到第一液压机的输入侧。因此，可以最大限度地利用返回流，并且第二液压机提供所要求的额外流。此外，当第一液压机的输入侧被加压时，第一液压机可以提供显著较高的总流。第二个液压机从箱抽取液压流体，但只抽取与所请求的流与返回流之间的差对应的量。因此，需要由第一液压机加压(即，从非加压源抽取)的液压流体的量被最小化，这又提高了液压系统的整体能量效率。

根据本发明的一个实施例，该方法可以还包括：确定来自第一液压机的所请求的供应压力；以及如果第一回流管线的返回流高于从所述第一液压机要求的供应流，则控制第二液压机通过将第二电机作为发电机驱动来回收能量。因此，如果回流管线中存在第一液压机未要求的过量流，则可以在第二液压机中回收能量。为了回收能量，存在通过第二液压机从高压侧到低压侧的流，并且第二电机作为发电机被驱动。假设存在能量存储能力，使得由第二电机产生的电能可以被存储，或者存在电力分配功能性，使得所产生的电能可以被直接再使用。

根据本发明的一个实施例，该方法可以还包括：确定来自第一液压机的所请求的供应压力；以及如果来自第一液压机的所请求的供应压力低于第一回流管线中的回流压力，则控制第一液压机通过将第一电机作为发电机驱动来回收能量，其中第一液压机上的压降被控制成第一回流管线中的压力与所请求的压力之间的差。因此，在回流管线的压力超过来自第一电机的所要求的供应压力的情形下，可以在第一电机中回收能量。

根据本发明的一个实施例，该方法可以还包括，在液压系统中，其中所述至少一个液压消耗装置包括第一液压缸，该第一液压缸连接到第一回流管线，并且其中液压系统还包括第二液压缸和第三液压缸，该第二液压缸和第三液压缸连接到回流阀块，该回流阀块被构造和布置成控制从第二液压缸和第三液压缸到第二液压机的返回流方向，该回流阀块联接到第二回流管线，该第二回流管线连接到第一液压机的输入侧和第二液压机的高压侧，该回流阀块还联接到第三回流管线，该第三回流管线连接到第二液压机的低压侧，其中该方法还包括：基于第一液压缸、第二液压缸和/或第三液压缸的操作特性而控制回流阀块，使得能量由第一液压机或第二液压机回收。液压缸的特性例如可以是给定情形或液压系统的预期操作的流量和/或压力。该控制方法的目的是基于液压消耗装置的当前或预期操作特性而针对液压消耗装置的任何给定操作来优化液压系统的能量效率，这将在下文更详细地描述。然而，虽然本说明书的重点是系统的能量效率，但是假设作业机械的可操纵性没有受到负面影响。通过所描述的回流阀块，可以控制来自第二液压缸和第三液压缸的返回流的方向，这意味着控制返回流中的哪一个返回流被引导到第二液压机的高压侧。因此，可以在包括多个液压消耗装置的液压系统中利用两个液压机的优点。在包括连接到回流阀块的两个液压缸的所描述的系统中，可以假设，仅一个返回流连接到第二液压机的高压侧，并且另一个返回流(如果存在的话)连接到第二液压机的低压侧。应注意，所描述的方法也适用于包括较大数量的液压消耗装置的系统，其中仅需要基于液压消耗装置的数量来调适回流阀块。

根据本发明的一个实施例，该方法可以还包括：检测请求液压系统的操作的输入；以及基于所请求的操作而控制回流阀块允许来自第一液压缸、第二液压缸和第三液压缸中的预定的一个缸的返回流。因此，对于具体预定操作，可以基于来自液压缸的返回流的已知特性而以预定方式控制能量回收。特别地，可以通过阀块来控制第二液压缸和第三液压缸中的哪一个缸在所请求的操作开始之前连接到第二液压机的高压侧，从而确保能量回收被最大化。输入例如可以是来自车辆的操作员的直接输入，诸如，致动操纵杆以启动操作。输入也可以是来自完全或部分自主系统的输入信号。因此，所描述的方法可以特别有利于自动化液压系统，在这些自动化液压系统中，可以预先预期操作，并且可以基于操作序列来优化能量回收。

根据本发明的一个实施例，该方法可以还包括：估计第二液压缸和第三液压缸中的每一个缸的返回流的压力；以及控制回流阀块允许从具有最高压力的返回流的液压缸到第二液压机的高压侧的返回流。因此，可以从具有最高压力的返回流的液压缸回收能量。所估计的返回流的压力可以基于压力测量。然而，所估计的压力也可以基于上述控制输入，这是因为对于液压系统的给定操作，可以知晓第二液压缸和第三液压缸中的哪一个缸将具有最高回流压力。

根据本发明的一个实施例，该方法可以还包括：估计将由第二液压缸和第三液压缸中的每一个缸喷射的液压流体的体积；以及控制回流阀块允许从具有最高待喷射的液压流体的体积的液压缸到第二液压机的高压侧的返回流。因此，通过知晓相应液压缸的待喷射的液压流体的体积，可以选择被确定喷射最大体积的液压缸，以优化能量回收。

根据本发明的一个实施例，该方法可以还包括：估计将由第二液压缸和第三液压缸中的每一个缸喷射的液压流体的能量；以及控制回流阀块允许从被估计为提供最高能量的液压缸到第二液压机的高压侧的返回流。因此，可以估计返回流的总能量，以便选择从产生最大能量回收的缸回收能量。在第一近似中，可以基于待喷射的液压流体的体积乘以压力而估计能量。例如，可能存在以下情形：一个缸具有较高的回流压力但待喷射的液压流体的体积较低，使得选择具有较低回流压力但期望较大回流体积的缸较有利。

根据本发明的一个实施例，估计待喷射的液压流体的能量包括针对液压系统的已知作业操作来确定第一液压缸和第二液压缸中的每一个缸的开始位置和结束位置。因此，对于液压系统的已知操作，可以在不需要知晓液压缸的具体细节的情况下估计能量。

根据本发明的一个实施例，其中第二液压缸是提升缸，该方法可以还包括：控制提升缸降低作业机械的工具；以及如果来自第一液压机的所请求的供应流低于来自提升缸的返回流，则控制回流阀块将来自提升缸的返回流提供到第二液压机的高压侧，并且控制第二液压机通过将第二电机作为发电机操作来回收能量。

根据本发明的一个实施例，其中第二液压缸是提升缸，该方法可以还包括：控制提升缸降低作业机械的工具；以及如果来自第一液压机的所请求的供应流高于来自提升缸的返回流，则控制回流阀块将来自提升缸的返回流提供到第一液压机的输入侧，并且控制第二液压机将与从第一液压机请求的供应流与来自提升缸的返回流之间的差对应的流提供到第一液压机的输入侧。

根据本发明的一个实施例，其中第二液压缸是倾斜缸，该方法可以还包括：控制倾斜缸倾斜作业机械的工具；以及如果来自第一液压机的所请求的供应流高于来自倾斜缸的返回流，则控制回流阀块将来自倾斜缸的返回流提供到第一液压机的输入侧，并且控制第二液压机将与从第一液压机请求的供应流与来自倾斜缸的返回流之间的差对应的流提供到第一液压机的输入侧。倾斜缸的移动例如可以是在清空铲斗时执行的向外倾斜操作。

根据本发明的一个实施例，其中第二液压缸是提升缸，该方法可以还包括：控制提升缸降低作业机械的工具；控制回流阀块将来自提升缸的返回流提供到第一液压机的输入侧；以及如果来自提升缸的压力高于从第一液压机请求的压力，则控制第一液压机通过将第一电机作为发电机驱动来回收能量，其中第一液压机上的压降被控制成来自提升缸的压力与所请求的压力之间的差。

根据本发明的一个实施例，在包括被布置在相应的液压缸与回流阀块之间的缸主控制阀的系统中，该方法可以还包括：控制主控制阀和回流阀块允许通过主控制阀并通过回流阀块到第二回流管线的返回流；控制第二液压机在第二回流管线中提供压力，以实现主控制阀上的预定最小压降；以及如果液压缸的回流压力增大到预定最大压力以上，则控制第二液压机降低第二回流管线中的压力，并且控制主控制阀将通过阀的所请求的流维持成与在回流管线中的压力的降低之前一样。

根据本发明的一个实施例，其中第二液压缸是提升缸，并且第三液压缸是倾斜缸，该方法可以还包括：控制液压系统同时操作提升缸和倾斜缸；确定提升缸和倾斜缸中的每一个缸的所要求的供应压力；控制回流阀块将提升缸和倾斜缸中的要求最低供应压力的一个缸的返回流连接到第二液压机的高压侧；以及控制第二液压机在高压侧上提供压力，使得提升缸和倾斜缸要求相同的供应压力。

根据本发明的一个实施例，该方法可以还包括：检测第一液压机和/或第一电机的故障；控制回流阀块将来自第二液压缸和第三液压缸的所有返回流连接到第二液压机的低压侧；以及控制第二液压机将从第一液压机请求的供应压力提供到第一液压机的输入侧。因此，所描述的系统的又一个优点是：可以操作该系统以在液压系统中提供冗余，这意味着如果第一液压机发生故障，则液压系统仍然可以通过第二液压机来操作，即使它的能力可能有所降低。这可以帮助操作员在不需要额外辅助或现场维修的情况下以安全方式完成任务并到达维护位置。

根据本发明的一个实施例，该方法可以还包括基于第三回流管线中的流的特性而控制第二液压机的操作。特别地，第二液压机可以被控制成基于第三回流管线中的流而在所要求的速度下操作以在高压侧提供所请求的压力。在第二回流管线中没有流并且第二液压机被请求将流提供到第一液压机的输入侧的情形下，第二液压机从通常处于低压(例如，大气压力)的箱抽取液压流体。然而，也可以使用加压箱，但是为了所描述的实施例有利起见，要求第三回流管线的压力高于箱中的压力。可以假设第二液压机在泵送处于低压下的流体时具有一定能力。然而，如果在连接到第二液压机的低压侧的第三回流管线中能够获得液压流体的加压流，则液压机的能力提高。可替代地，如果能够获得通过第三回流管线的流，则可以实现相同的能力，但是这是使用较小液压机实现的，这是有利的，因为这降低了成本并且需要较小体积来进行安装。

还提供了：一种计算机程序，该计算机程序包括程序代码装置，该程序代码装置用于当程序在计算机上运行时执行上述实施例中的任一个实施例的步骤；以及一种计算机可读介质，该计算机可读介质携载计算机程序，该计算机程序包括程序代码装置，该程序代码装置用于当程序产品在计算机上运行时执行上述实施例中的任一个实施例的步骤。

以下描述和随附权利要求书中公开了本发明的其它优点和有利特征。

附图说明

参考附图，以下是作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。

在附图中：

图1是被构造成执行根据本发明的实施例的方法的液压系统的示意图，

图2是被构造成执行根据本发明的实施例的方法的液压系统的示意图，

图3是概述根据本发明的实施例的方法的步骤的流程图，

图4是概述根据本发明的实施例的方法的步骤的流程图，

图5是被构造成执行根据本发明的实施例的方法的液压系统的示意图，

图6是概述根据本发明的实施例的方法的步骤的流程图，

图7是被构造成执行根据本发明的实施例的方法的液压系统的示意图，

图8是概述根据本发明的实施例的方法的步骤的流程图，

图9是概述根据本发明的实施例的方法的步骤的流程图，

图10是被构造成执行根据本发明的实施例的方法的液压系统的示意图，

图11是概述根据本发明的实施例的方法的步骤的流程图，

图12是被构造成执行根据本发明的实施例的方法的液压系统的示意图，

图13是被构造成执行根据本发明的实施例的方法的液压系统的示意图，

图14是概述根据本发明的实施例的方法的步骤的流程图，

图15是被构造成执行根据本发明的实施例的方法的液压系统的示意图，并且

图16是包括液压系统的作业机械的示意图，该液压系统被构造成执行根据本发明的实施例的方法。

具体实施方式

在本详细描述中，主要参照轮式装载机中的液压混合系统来论述根据本发明的用于控制液压系统的方法的各种实施例，其中液压消耗装置被示出为液压缸。然而，应注意，这决不限制本发明的范围，因为所描述的液压系统同样适用于其它应用和其它类型的作业机械。

图1示意性地示出了作业机械的液压系统100。液压系统100包括连接到第一液压机104(H1)的第一电机102(E1)以及连接到第二液压机108(H2)的第二电机106(E2)，其中第二液压机108的高压侧110连接到第一液压机104的输入侧116。第一液压机104和第二液压机108在此被示出为固定排量液压机。然而，同样可以利用可变排量液压机来操作所描述的系统。如果使用可变排量液压机，则还需要向液压机提供控制信号以控制所提供的压力。

液压系统100还包括至少一个液压消耗装置118，所述至少一个液压消耗装置118经由供应管线120而液压地联接到第一液压机104的输出侧114，并且所述至少一个液压消耗装置118被构造成由第一液压机104提供动力。液压消耗装置118在此由液压缸118表示，该液压缸118具有连接到第一液压机104的输出侧114的活塞侧126以及连接到第一回流管线122的活塞杆侧125，该第一回流管线将液压消耗装置118液压地联接到第一液压机104的输入侧116。液压缸可以是作业机械中使用的任何类型的液压缸，诸如转向缸、提升缸或倾斜缸。此外，所描述的液压系统100可以包括通常可用的且是本领域技术人员熟知的例如阀、压力检测器等。

在所描述的液压系统中，该方法包括：检测通过第一回流管线122的来自液压消耗装置118的加压返回流；以及控制第二液压机108以将第一回流管线中的压力维持在高于预定最小压力水平的压力水平。预定最小压力水平例如可以是15巴。

所描述的方法和系统(将在下文中参照各种示例来描述)的一般概念在于，回流管线122被设置到控制回流管线的压力的第二液压机108的高压侧110。如果来自回流管线122的流高于第一液压机104所需要向液压消耗装置118供应的流，则回流管线的压力将增大，使得通过允许通过第二液压机108到液压流体供应源124的流，能量能够在第二液压机108中被回收，从而为第二电机106提供动力。

液压流体供应源124在此被示出为液压箱124。然而，也可以提供来自如下文中将论述的低压返回流、液压供给泵或液压蓄能器的液压流体。

另一方面，如果来自回流管线122的流低于第一液压机104所需要的流，则回流管线122的压力减小，并且第二液压机108被控制成通过将来自箱124的液压流体的加压流提供到回流管线122来增大回流管线122的压力。这意味着维持了系统的流平衡，特别是第一液压机104的输入侧116的流平衡。

该方法还包括将第二液压机108控制成：如果来自第一液压机104的所请求的流超过第一回流管线122的流，则将来自箱124的液压流体的流提供到第一液压机104的输入侧116，并且如果来自第一液压机104的所请求的流低于第一回流管线122的流，则回收能量。来自第一液压机104的所请求的流可以基于来自车辆操作员的所请求的功能，诸如，使轮式装载机转弯、提升负载或任何其它需要液压动力的操作。该请求被转换成来自第一液压机104的流和压力，并且如果在第一回流管线122中可获得具有足够压力的流，则该流可以被第一液压机104使用。在另一种情形下，如果在第一回流管线122中存在流，但是对该流没有对应需要，则该流可以被引导通过第二液压机108，该第二液压机108为第二电机106提供动力以充当发电机。所产生的能量可以例如被存储在电能存储装置中或者用于作业机械的其它功能。

第一液压机104被进一步控制成：如果来自第一液压机104的所请求的压力低于第一回流管线122中的压力，则回收能量。

图2示出了液压系统200，其中所述至少一个液压消耗装置包括连接到第一回流管线122的第一液压缸118，并且其中液压系统200还包括第二液压缸202和第三液压缸204，该第二液压缸202和第三液压缸204均连接到回流阀块205。回流阀块205被构造和布置成控制从第二液压缸202和第三液压缸204到第二液压机108的返回流方向。这通过将回流阀块205联接到第二回流管线206来实现，该第二回流管线206连接到第一液压机104的输入侧116和第二液压机108的高压侧110，回流阀块205进一步联接到第三回流管线207，该第三回流管线207连接到第二液压机108的低压侧112。

液压系统还包括第一缸主控制阀219、第二缸主控制阀220和第三缸主控制阀222，其中第二缸主控制阀220和第三缸主控制阀222被布置在相应的第二液压缸202和第三液压缸204与回流阀块205之间。在本说明书中，主控制阀219、220、222被构造成以最小压降操作，以便实现阀的操作，此处，压降为至少15巴。在包括缸主控制阀220、222的系统200中，其中主控制阀220、222和回流阀块205被控制成允许通过主控制阀220、222并通过回流阀块205到第二回流管线206的返回流，第二液压机108可以被控制成在第二回流管线206中提供压力，以在主控制阀220、222上实现预定最小压降(诸如至少15巴)，并且如果液压缸202、204的回流压力增大到预定最大压力以上，则第二液压机108可以被控制成降低第二回流管线204中的压力，而主控制阀220、222被控制成将通过阀220、222的所请求的流维持成与在回流管线206中的压力降低之前一样。因此，为液压缸202、204提供了压力限制功能，这是因为阀220、222上的压降可以增大，以防止缸202、204中的压力超过最大允许压力值。预定最大压力例如可以是310巴。

在本说明书中，回流阀块205包括第一阀装置和第二阀装置，该第一阀装置包括第一开/关阀208和第一回流止回阀210，并且第二阀装置包括第二回流止回阀214和第二开/关阀212。

回流阀块205可以被控制成使得到箱124的返回流具有由压力限制器216确定的一定压力，诸如5巴。如果代替地，该流被控制成通往第二液压机108的高压侧110，则压力将由第二液压机108设定。所描述的回流阀块205的优点在于，它可以容易由附加的阀扩展，以适应附加的液压消耗装置。

此外，回流阀块205被有利地控制成优化液压系统200的能量效率，并且若干不同的控制策略是可行的。回流阀块205可以例如基于请求液压系统的操作的所检测的输入来控制。回流阀块205还可以被控制成允许来自具有最高压力的返回流的液压缸、来自具有将喷射的最高液压流体体积的液压缸和/或来自被估计为提供最高能量的液压缸到第二液压机108的高压侧110的返回流。

在图2中，还示出了液压系统200包括第一压力检测装置240和第二压力检测装置242，该第一压力检测装置240被布置成确定供应管线120中的压力，该第二压力检测装置242被布置成确定第一回流管线122中的压力。第一压力检测装置240和第二压力检测装置242例如可以是分别被布置在供应管线120和第一回流管线122中的压力传感器。

图2还示出了液压系统200包括止回阀224，该止回阀24被布置在第一液压机104的输入侧116与液压流体供应源124之间且在第二液压机108的高压侧110与液压流体供应源124之间，其中止回阀224被构造成允许第一液压机104从液压流体供应源124获取液压流体。如图2所示，止回阀224被布置成防止液压流体从第一液压机104的输入侧116以及还从第一回流管线122和第二液压机108的高压侧110流向箱124。优选地，第一液压机104接收来自第二回流管线206和/或第二液压机108的所有所要求的流。然而，可能存在到第一液压机104的输入侧的流不足的情形，诸如，如果第二液压机108发生故障或者如果返回流过低。在这些情形下，即使可以由第一液压机104提供的总流将减少并且最大可能rpm也可能减小，第一液压机也可以经由止回阀224从箱124抽取。

第一回流管线122还连接到压力限制器226，该压力限制器226又连接到箱124。在图2中，压力限制器226连接到第三回流管线207，这意味着第一回流管线122在压力限制器226处过渡到第三回流管线207。第一回流管线122还连接到止回阀228，该止回阀228又连接到第二回流管线206，从而允许从第一回流管线122经由止回阀228并且到第一液压机104的输入侧116和第二液压机108的高压侧110的流。假设第一回流管线122中的压力高于第二回流管线206的压力，则止回阀228被布置成允许从第一回流管线122到第二回流管线206的流。如果第二回流管线206中的压力高于第一回流管线122的压力，则止回阀228阻止从第二回流管线206到第一回流管线122的流。压力限制器226的阈值压力还可以被控制成允许经由止回阀228从第一液压缸回收能量，这在实践中可以通过增大压力限制器226的压力极限来实现。

此外，如果第一回流管线122中的压力高于第二回流管线206中的压力，则图2中所示的压力限制器226允许从第二回流管线206到箱124的流。第一回流管线122中的压力也必须高于由压力限制器226设定的压力水平，以产生通过压力限制器226的流。压力限制器为第一液压缸提供反压力，这在液压缸需要反压力来正确操作的应用中是期望的。例如，如果第一液压缸118是轮式装载机中的转向缸，则为了提供期望的转向功能，可以需要约20巴的反压力。

此外，压力限制器226经由止回阀装置230而连接到第二液压机108的低压侧112和箱124，该止回阀装置230包括第一止回阀232和第二止回阀234，该第一止回阀232允许第二液压机108从箱124获取液压流体，该第二止回阀234允许从压力限制器226到箱124的液压流体的流。因此，第一止回阀232防止第三回流管线207中的流直接通往箱。第二止回阀234也可以被假设为具有允许第二液压机108利用第三回流管线207中的流的打开压力。打开压力可以例如在1到2巴的范围中。此外，压力限制器226经由第二止回阀234而连接到箱。因此，通过压力限制器226的流可以由第二液压机108使用，或者可以经由第二止回阀234被提供到箱124。

在本说明书中，第一液压缸118是转向缸，第二液压缸202是提升缸，并且第三液压缸204是作业机械的倾斜缸。

图3是概述根据本发明的实施例的方法的一般步骤的流程图，其中该方法包括：检测300通过第一回流管线122的来自第一液压缸118的返回流；以及控制302第二液压机108将第一回流管线122中的压力维持在高于预定最小压力水平的压力水平。最小压力水平例如可以是15巴。回流管线的压力可能例如由于内部系统泄漏或者如果任何其它液压消耗装置连接到回流管线而下降。也可以存在从回流管线抽取液压流体的其它功能，诸如修复和/或冷却系统。

将参照示出了液压系统200中的各种流的图5而描述图4的流程图所示的实施例。图5示出了图2中所示的液压系统的示例情形，其中转向缸118的活塞杆正被伸展，从而导致从转向缸的活塞杆侧125通过第一主控制阀219到第一回流管线122的流。该方法包括：确定400来自第一液压机104的所请求的供应压力；以及如果402来自第一液压机104的所请求的供应压力超过第一回流管线122的回流压力，并且如果404第一回流管线122的返回流低于第一液压机104所要求的供应流，则控制406第二液压机108将来自箱124的液压流体的加压流提供到第一液压机104的输入侧116。因此，驱动第二液压机108的第二电机106用作从第二液压机108的高压侧110提供加压流的泵。在本实例中，返回流小于所要求的供应流，这是因为返回流来自体积小于活塞侧126的活塞杆侧125。应注意，图中所示的压力水平是作为说明性示例而提供的，并且因此不应被解释为限制性的。

将参照示出了液压系统200中的各种流的图7而描述图6的流程图所示的实施例。

图7示出了图2中所示的液压系统的示例情形，其中转向缸118的活塞杆正被缩回，从而导致从转向缸118的活塞侧126通过第一主控制阀219到第一回流管线122的流。这通过改变第一主控制阀219的位置来实现。因此，该情形与图5中所示的情形相比是相反的，并且返回流大于所要求的供应流。该方法包括：确定400来自第一液压机114的所请求的供应压力；以及如果402来自第一液压机114的所请求的供应压力超过第一回流管线122的回流压力，并且如果410第一回流管线122的返回流高于从第一液压机104要求的供应流，则控制412第二液压机108通过将第二电机106作为发电机驱动来回收能量。

图8是概述根据本发明的实施例的方法的步骤的流程图，该方法包括：确定400来自第一液压机的所请求的供应压力；以及如果420来自第一液压机104的所请求的供应压力低于第一回流管线122中的回流压力，则控制422第一液压机104通过将第一液压机104作为发电机驱动来回收能量，其中第一液压机104上的压降被控制成第一回流管线122中的压力与所请求的压力之间的差。

将参照示出了液压系统200中的各种流的图10而描述图9的流程图所示的实施例。该方法包括：控制430提升缸202降低作业机械的工具；以及如果432来自第一液压机104的所请求的供应流低于来自提升缸202的返回流，则控制434回流阀块205将来自提升缸202的返回流提供到第二液压机108的高压侧110，并且控制436第二液压机108通过将第二电机106作为发电机驱动来回收能量。在所示的示例中，来自提升缸的返回流是唯一的流，这意味着转向缸118和倾斜缸204不工作，并且因此所有的返回流经过第二液压机108以用于能量回收。在所示的示例中，没有从第一液压机104要求的供应流。然而，其它消耗装置可以在工具下降的同时被操作，从而需要来自第一液压机104的供应流。需要来自第一液压机104的供应流的另一种情形是工具正被向下推，以例如提升作业机械的前端。

将参照示出了液压系统200中的各种流的图12而描述图11的流程图所示的实施例。该方法包括：控制430提升缸202降低作业机械的工具；以及如果440来自第一液压机104的所请求的供应流高于来自提升缸202的返回流，则控制442回流阀块205将来自提升缸202的返回流提供到第一液压机104的输入侧116，并且控制444第二液压机108将与从第一液压机104请求的供应流与来自提升缸202的返回流之间的差对应的流提供到第一液压机104的输入侧116。在图12中，转向缸118和倾斜缸204中的一个或两个缸要求来自第一液压机104的供应流。

虽然图9到图12描述了提升缸202被操作的情形，但是如果倾斜缸204或连接到液压系统200的回流阀块205的任何其它液压致动器被操作，则适用相同的原理和控制方法。

图13示意性地示出了若干液压功能被同时操作的情形，特别是可从若干功能获得加压返回流的情形。在所示的示例中，来自提升缸202的返回流的压力高于来自倾斜缸204的返回流的压力。因此，回流阀块205被控制成关闭第一开/关阀208，使得来自提升缸的流经过第一回流止回阀210并进一步经过第二回流管线206到达第二液压机108的高压侧。第二开/关阀212被打开，使得来自倾斜缸204的流经过第二开/关阀212并进一步到达第二液压机108的低压侧112，其中，如果要求，则该流由第二液压机108使用，或者如果没有从第二液压机108要求额外的流，则该流经由止回阀234被引导到箱124。

应注意，即使图13所示的示例是基于来自具有最高压力的液压缸的能量回收，但当决定从液压缸中的哪一个缸回收能量时，同样可以使用其它控制参数。

将参照示出了液压系统200被控制450成同时操作提升缸202和倾斜缸204的情形的图15而描述图14的流程图所示的实施例。该方法还包括：确定452提升缸202和倾斜缸204中的每一个缸的所要求的供应压力；控制454回流阀块205将提升缸202和倾斜缸204中的要求最低供应压力的一个缸的返回流连接到第二液压机108的高压侧110；以及控制456第二液压机108在高压侧110上提供压力，使得提升缸202和倾斜缸204要求相同的供应压力。

在示例情形下，提升缸202要求来自第一液压机104的200巴的供应压力，并且倾斜缸要求100巴。第一液压机104接着将提供比最大压力高15巴的压力以提供流，即，215巴。这将具有以下效果：从第一液压机104到提升缸202的压降将是15巴，而从第一液压机104到倾斜缸的压降将是115巴。因此，将有很大的到倾斜缸204的压降损失。通过将倾斜缸204连接到第二液压机108的高压侧110并且通过增大高压侧110处的压力，倾斜缸204上的压降可以降低到例如15巴。这仍然允许通过第一液压机104或第二液压机108对第二回流管线中的流进行能量回收。

在另一个实施例中，可以有利地基于第三回流管线207中的流的特性来控制第二液压机108。接着，第二液压机108可以被控制成基于第三回流管线207中的流而在所要求的速度下操作以在高压侧110提供所请求的压力和流。

图16示出了轮式装载机901的形式的框架转向作业机械。轮式装载机901的主体包括前主体区段902和后主体区段903，这些区段均具有用于驱动一对车轮的车轴912、913。后主体区段903包括驾驶室914。主体区段902、903以如下方式彼此连接，使得主体区段902、903可以通过布置在这两个区段之间的液压缸904、905的形式的两个第一致动器围绕竖直轴线相对于彼此枢转。液压缸904、905因此被布置成在车辆的在车辆行驶方向上的水平中心线的每一侧上有一个液压缸，以便使轮式装载机901转弯。

轮式装载机901包括用于处置物体或材料的设备911。设备911包括负载臂单元906(也被称为联杆)以及装配在负载臂单元906上的铲斗的形式的工具907。负载臂单元906的第一端枢转地连接到前车辆区段902。工具907枢转地连接到负载臂单元906的第二端。

负载臂单元906可以通过两个液压缸908、909的形式的两个第二致动器相对于车辆的前区段902被升高和降低，该两个液压缸908、909中的每一个液压缸在一端处连接到前车辆区段902并且在另一端处连接到负载臂单元906。铲斗907可以通过液压缸910的形式的第三致动器相对于负载臂单元906被倾斜，该液压缸910在一端处连接到前车辆区段902并且在另一端处经由连杆臂系统915连接到铲斗907。

应理解，本发明不限于上文所述和附图中所示的实施例；而是，本领域的技术人员将认识到，可以在随附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。

Claims (19)

1.一种用于控制作业机械的液压系统的方法，所述系统包括：

第一电机，所述第一电机连接到第一液压机，所述第一液压机包括输入侧和输出侧；

第二电机，所述第二电机连接到第二液压机，所述第二液压机包括高压侧和低压侧，所述第二液压机的所述高压侧连接到所述第一液压机的所述输入侧；

至少一个液压消耗装置，所述至少一个液压消耗装置经由供应管线而液压地联接到所述第一液压机的所述输出侧，并且所述至少一个液压消耗装置被构造成由所述第一液压机提供动力；

第一回流管线，所述第一回流管线将所述液压消耗装置液压地联接到所述第一液压机的所述输入侧和所述第二液压机的所述高压侧；

其中所述至少一个液压消耗装置包括第一液压缸，所述第一液压缸连接到所述第一回流管线，并且其中所述液压系统还包括第二液压缸和第三液压缸，所述第二液压缸和所述第三液压缸连接到回流阀块，所述回流阀块被构造和布置成控制从所述第二液压缸和所述第三液压缸到所述第二液压机的返回流方向，所述回流阀块被联接到第二回流管线，所述第二回流管线被连接到所述第一液压机的所述输入侧和所述第二液压机的所述高压侧，所述回流阀块还被联接到第三回流管线，所述第三回流管线被连接到所述第二液压机的所述低压侧，

其中所述方法包括：

检测通过所述第一回流管线的来自所述液压消耗装置的返回流；

控制所述第二液压机以将所述第一回流管线中的压力维持在高于预定最小压力水平的压力水平；以及

基于所述第一液压缸、所述第二液压缸和/或所述第三液压缸的操作特性而控制所述回流阀块，使得能量由所述第一液压机或所述第二液压机回收。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定来自所述第一液压机的所请求的供应压力；以及

如果所述第一回流管线的所述返回流低于所述第一液压机所要求的供应流，则控制所述第二液压机以将来自液压流体供应源的液压流体的加压流提供到所述第一液压机的所述输入侧。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定来自所述第一液压机的所请求的供应压力；以及

如果所述第一回流管线的所述返回流高于从所述第一液压机要求的供应流，则控制所述第二液压机以通过将所述第二电机作为发电机驱动来回收能量。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定来自所述第一液压机的所请求的供应压力；以及

如果来自所述第一液压机的所请求的供应压力低于所述第一回流管线中的压力，则控制所述第一液压机以通过将所述第一电机作为发电机驱动来回收能量，其中所述第一液压机上的压降被控制成所述第一回流管线中的压力与所请求的压力之间的差。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：

检测请求所述液压系统的操作的输入；以及

基于所请求的操作而控制所述回流阀块，以允许来自所述第一液压缸、所述第二液压缸和所述第三液压缸中的预定的一个缸的返回流。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

估计所述第二液压缸和所述第三液压缸中的每一个缸的返回流的压力；以及

控制所述回流阀块以允许从具有最高压力的返回流的液压缸到所述第二液压机的所述高压侧的返回流。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

估计将由所述第二液压缸和所述第三液压缸中的每一个缸喷射的液压流体的体积；以及

控制所述回流阀块以允许从具有最高待喷射的液压流体的体积的液压缸到所述第二液压机的所述高压侧的返回流。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：

估计将由所述第二液压缸和所述第三液压缸中的每一个缸喷射的液压流体的能量；以及

控制所述回流阀块以允许从被估计为提供最高能量的液压缸到所述第二液压机的所述高压侧的返回流。

9.根据权利要求8所述的方法，其中估计待喷射的液压流体的能量包括：针对所述液压系统的已知作业操作来确定所述第一液压缸和所述第二液压缸中的每一个缸的开始位置和结束位置。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二液压缸是提升缸，所述方法还包括：

控制所述提升缸以降低所述作业机械的工具；以及

如果来自所述第一液压机的所请求的供应流低于来自所述提升缸的所述返回流，则控制所述回流阀块以将来自所述提升缸的所述返回流提供到所述第二液压机的所述高压侧，并且控制所述第二液压机以通过将所述第二电机作为发电机操作来回收能量。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二液压缸是提升缸，所述方法还包括：

控制所述提升缸以降低所述作业机械的工具；以及

如果来自所述第一液压机的所请求的供应流高于来自所述提升缸的所述返回流，则控制所述回流阀块以将来自所述提升缸的所述返回流提供到所述第一液压机的所述输入侧，并且控制所述第二液压机以将与从所述第一液压机请求的所述供应流与来自所述提升缸的所述返回流之间的差对应的流提供到所述第一液压机的所述输入侧。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二液压缸是倾斜缸，所述方法还包括：

控制所述倾斜缸以倾斜所述作业机械的工具；以及

如果来自所述第一液压机的所请求的供应流高于来自所述倾斜缸的所述返回流，则控制所述回流阀块以将来自所述倾斜缸的所述返回流提供到所述第一液压机的所述输入侧，并且控制所述第二液压机以将与从所述第一液压机请求的所述供应流与来自所述倾斜缸的所述返回流之间的差对应的流提供到所述第一液压机的所述输入侧。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二液压缸是提升缸，所述方法还包括：

控制所述提升缸以降低所述作业机械的工具；

控制所述回流阀块以将来自所述提升缸的所述返回流提供到所述第一液压机的所述输入侧；以及

如果来自所述提升缸的压力高于从所述第一液压机请求的压力，则控制所述第一液压机以通过将所述第一电机作为发电机驱动来回收能量，其中所述第一液压机上的压降被控制为来自所述提升缸的压力与所请求的压力之间的差。

14.根据权利要求1所述的方法，在包括被布置在相应的液压缸与所述回流阀块之间的缸主控制阀的系统中，所述方法还包括：

控制所述缸主控制阀和所述回流阀块以允许通过所述缸主控制阀并通过所述回流阀块到所述第二回流管线的返回流；

控制所述第二液压机在所述第二回流管线中提供压力，以实现所述缸主控制阀上的预定最小压降；以及

如果所述液压缸的回流压力增大到预定最大压力以上，则控制所述第二液压机以降低所述第二回流管线中的压力，并且控制所述缸主控制阀以将通过所述缸主控制阀的所请求的流维持成与在所述回流管线中的压力的降低之前一样。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二液压缸是提升缸，并且所述第三液压缸是倾斜缸，所述方法还包括：

控制所述液压系统以同时操作所述提升缸和所述倾斜缸；

确定所述提升缸和所述倾斜缸中的每一个缸的所要求的供应压力；

控制所述回流阀块以将所述提升缸和所述倾斜缸中的要求最低供应压力的一个缸的所述返回流连接到所述第二液压机的所述高压侧；以及

控制所述第二液压机以在所述高压侧上提供压力，使得所述提升缸和所述倾斜缸要求相同的供应压力。

16.根据权利要求1所述的方法，还包括：

检测所述第一液压机和/或所述第一电机的故障；

控制所述回流阀块以将来自所述第二液压缸和所述第三液压缸的所有返回流连接到所述第二液压机的所述低压侧；以及

控制所述第二液压机以将从所述第一液压机请求的供应压力提供到所述第一液压机的所述输入侧。

17.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述第三回流管线中的流的特性而控制所述第二液压机的操作。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括控制所述第二液压机以在基于所述第三回流管线中的流的速度下操作。

19.一种计算机程序，所述计算机程序包括程序代码装置，所述程序代码装置用于当所述程序在计算机上运行时执行根据权利要求1所述的方法。

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