CN114008332A - 液压系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于驱动可旋转负载的液压系统(10)，包括：高压管线(40)，其用于液压流体；泵(12)，其被构造用以向高压管线(40)供应被加压的液压流体；可变排量液压机(22)，其通过流体连接而连接到高压管线(40)，以旋转地驱动可旋转负载；电子控制单元(30)；蓄能设备(26)，其被连接至高压管线(40)并被构造用以通过从高压管线接收能量和/或向高压管线供应能量而与高压管线连通；以及第一检测器(34、36)，其被配置用以检测储存在蓄能设备(26)中的能量的量并且将指示所述储存的能量的量的信号(50)传输到电子控制单元(30)。电子控制单元(30)被配置用以取决于可变排量液压机的目标输出和储存在蓄能设备(26)中的能量的检测量来控制可变排量液压机(22)的吸入体积流量。

Description

液压系统及其控制方法
技术领域
所提出的解决方案涉及一种液压系统及其控制系统。所提出的解决方案也涉及一种控制该液压系统的方法。
背景技术
液压系统应用液压蓄压器来接收和储存被加压的液压流体。视需要，被加压的液压流体可以从蓄压器返回到液压系统。因此，给定量的能量可以被储存在蓄压器中，以返回从而在液压系统中使用，例如，返回到一个或多个液压致动器，诸如可变排量液压机。液压流体的体积流量可以被从蓄压器传送到致动器，致动器可以通过来自蓄压器的所述体积流量保持运动。
预定最大量的液压流体可以被储存在蓄压器中，所以例如不能无限保持致动器的运动，因为蓄压器将被耗尽并且通常其压力将同时下降。液压流体的体积流量的用尽可导致致动器行为的这种不可控或不期望的变化，诸如致动器速度的突然降低。
发明内容
因而，本发明的目标在于提供一种用于驱动可旋转负载的新型液压系统，和一种控制用于驱动可旋转负载的液压系统的方法。该目标通过特征在于独立权利要求中所述的方法和系统实现。在从属权利要求中公开了优选实施例。
根据一个方面，一种用于驱动可旋转负载的液压系统，包括：高压管线，其用于液压流体；泵，其被构造用以向高压管线供应被加压的液压流体；可变排量液压机，其通过流体连接而连接到高压管线，以旋转驱动可旋转负载；电子控制单元；蓄能设备，其被连接至高压管线并被构造用以通过从高压管线接收能量和/或向高压管线供应能量而与高压管线连通；以及第一检测器，其被配置用以检测储存在蓄能设备中的能量的量并且将指示所述储存的能量的量的信号传输到电子控制单元。可以以预定间隔、在预定测量点或以其他合适方式持续检测能量的量。根据该方面，电子控制单元被配置用以取决于可变排量液压机的目标输出和储存在蓄能设备中的能量的检测量来控制可变排量液压机的吸入体积流量。液压系统还可以包括低压管线。可变排量液压机可以连接到高压管线和低压管线两者。
根据另一方面，在本申请中所述的用于控制液压系统的方法中，取决于可变排量液压机的目标输出和储存在蓄能设备中的能量的检测量来控制可变排量液压机的吸入体积流量。
根据所提出的解决方案的系统可以应用于吊装设备，诸如起重机，其包括用于提升和转移负载的动臂，或者应用于可以用于提升或转移负载的机械。所述动臂可以被构造成可被所述系统移动，例如旋转。所述动臂可以被设置在移动机械中。
根据该解决方案，移动机械可以设有液压系统。这样的液压系统可以被构造用以驱动移动机械的可旋转负载，例如，转动/旋转该移动机械的动臂，从而通过驱动移动机械的移动设备(诸如车轮)来移动该移动机械。
根据所提出的解决方案的液压系统具有最大限度地利用储存在诸如蓄压器之类的蓄能器中的能量的优点，避免了因蓄能设备耗尽而导致的致动器输出(诸如扭矩或速度)的突然变化。
附图说明
下面将参考附图更详细地描述所提出的解决方案。
图1示出了实施其中可以应用所提出的解决方案的液压系统及其控制系统的原理。
图2示出了控制图1的系统的可变排量液压机的吸入体积流量Qhm的原理，以及根据储存在系统的蓄能设备中的能量的量E而控制可变排量液压机的最大吸入体积流量Qmax的实施例。
具体实施方式
图1示出了其中可以应用所提出的解决方案的液压系统及其控制系统的示例。本领域技术人员应明白，这仅是示例，不是需要图1中所示的所有部件(诸如设置设备)来实施该解决方案，另一方面，该液压系统可以包括其他部件或与图1的液压系统不同的部件。
根据所提出的解决方案的液压系统及其控制系统，换句话说是系统10，包括高压管线40和至少一个可变排量液压机22。液压系统及其控制系统还包括至少一个蓄能设备26，诸如液压蓄压器，其连接到高压管线40并被构造用以通过从高压管线40接收能量和/或将能量供应到高压管线40而与高压管线40连通。液压系统及其控制系统进一步包括：至少一个第一检测器34、36；至少一个液压泵12，其被构造用以将被加压的液压流体供应到高压管线40；以及电子控制单元30。至少一个第一检测器34、36被配置用以检测储存在蓄能设备26中的能量的量，并将指示所述储存的能量的量的信号传输给电子控制单元30。可以以预定间隔、在预定测量点或以其他合适方式持续地检测能量的量。液压系统10可以进一步包括低压管线41。
可变排量液压机22通过流体连接而连接到高压管线40，并且在一些实施例中，还连接到用于旋转驱动可旋转负载的低压管线41。流体连接是指能够将来自高压管线40以及在一些实施例中(诸如图1的实施例)是来自低压管线41的流体(诸如液压流体)传送到可变排量液压机22的连接，反之亦然。可变排量液压机22可以包括适于驱动可旋转负载(未示出)的可变排量致动器。可变排量液压机22可以包括例如可变排量马达、可变排量泵或者可变排量泵/马达。
可变排量液压机22可以被构造用以向可旋转负载(未示出)施加扭矩以驱动可旋转负载，扭矩取决于可变排量液压机22上的压差和可变排量液压机22的排量设置。可变排量液压机22的吸入体积流量取决于排量设置和转速。
可变排量液压机22可以连接到用于液压流体的高压管线40和低压管线41。因而，压力管线40、41可以将被加压的液压流体传送到可变排量液压机22和从可变排量液压机22传送。在一些实施例中，阀设备也可以连接到压力管线40、41以将对应的压力管线40、41中的液压流体的压力限于例如预定最大值。
可变排量液压机22可以是不可逆的或可逆的。可逆的可变排量液压机22(诸如偏心可变排量泵)的排量可以通过零调节到负侧。可变排量液压机22通常可以用作泵和马达。不可逆的和可逆的可变排量液压机在本领域中是已知的，不再详细解释。
泵12被构造用以将被加压的液压流体供应到高压管线40。泵12可以经由例如第三压力管线44连接到高压管线40。泵12产生的液压流体的最大体积流量和最大压力将取决于泵12的尺寸。
在不同实施例中，泵12可以是固定容积式的，或者优选地是排量可调的泵，也称为变量泵，由此，可以在由预定的最小值和最大值设定的限值内调节由泵12产生的体积流量。泵12被马达14旋转。马达14可以是例如电动马达或内燃机。
泵12从例如用于液压流体的箱18供给液压流体。液压流体箱18可以向大气排气。
液压流体从可变排量液压机22返回到例如第四压力管线42，其中液压流体的压力低于高压管线40中的压力。压力管线42也可以用作液压流体箱管线，从可变排量液压机22返回的液压流体将经由液压流体箱管线流入液压流体箱18。液压流体箱18可以经由例如第五压力管线46连接到低压管线41。
系统10可以包括阀设备20，借助于该阀设备，可以控制液压流体从泵12到高压管线40的通路和流动，以及反之。阀设备20例如可以布置在管线44中。阀设备20还可以被构造用以控制液压流体从高压管线40到液压流体箱18的通路和流动。阀设备20可以包括一个或多个控制阀。
根据实施例，还可以设置阀设备(未示出)以控制液压流体从高压管线40到可变排量液压机22的流动。根据另一实施例，阀设备也可以被构造用以关闭高压管线40和可变排量液压机之间的连接和体积流量。为了调节体积流量，这样的阀设备优选地是可电子控制的。
阀设备(未示出)可以由电子控制单元30控制，电子控制单元可以包括例如一个或多个用于控制阀设备的电子控制卡。在这样的实施例中，控制单元30的功能可以是产生用于控制阀设备的控制信号，例如电流信号。
然而，在本说明中所述的解决方案中，这样的用于控制液压流体从高压管线40到可变排量液压机22的流动的阀设备不是必需的。这实际上是该解决方案的优点之一。尽管如此，这样的阀设备因而可以用在一些实施例中。
控制单元30优选地是基于可编程微处理器的设备，其运行存储在其存储器中的一个或多个控制算法并执行计算和逻辑功能。控制单元30包括接口，以连接由检测器(诸如传感器)和控制设备生成的信号，并连接在控制单元30中生成的控制信号。控制算法可以例如基于信号，连续地、以预定的间隔或以其他合适方式生成预定控制信号。控制单元30可以设有用于控制控制单元30的操作的用户接口设备。控制单元30可以基于可编程逻辑，或是在控制程序或用户的控制下操作的计算机。控制单元30可以由一个或若干单独的设备组成，或者它可以构成分布式系统，其不同的部分或设备相互连接或相互通信。根据实施例，除了本说明中所述的控制之外，也可以由控制单元30监视和控制系统10的其他功能。
控制信号32可以取决于例如可变排量液压机22的转速、储存在蓄能设备26中的能量的量、目标转速(诸如信号50)，和/或可变排量液压机22的可用/由泵供应的体积流量。目标转速可以指可变排量液压机和/或由其驱动的可旋转负载的目标转速。可变排量液压机22的泵可用/供应的体积流量是指所讨论的可变排量液压机22可用的体积流量，并且可能与泵12产生的总体积流量不同，例如，如果其他致动器、液压机和/或液压系统例如经由进一步的压力管线(诸如第四压力管线42)连接到泵。
在生成控制信号32时，可以应用控制器，诸如P控制器或PID控制器，其在控制单元30中实施并且基于例如扭矩反馈、速度反馈或转速反馈。为了控制，系统10可以包括检测器，诸如传感器设备，以测量可变排量液压机22的转速和/或由可变排量液压机22驱动的可旋转负载的(旋转)速度，并且用于将所述测量信号传输到控制单元30。
系统10还可以包括一个或多个连接到控制单元30的控制设备24，以控制系统10，例如控制其中的可变排量液压机22。控制设备24可以是例如可手动控制的，在一个示例中是控制杆。控制杆由用户操作。控制设备24可以被配置用以取决于控制设备24的位置，例如控制杆的倾斜度，生成设置信号50。所述设置信号50可以用作控制单元30中的输入。
可替选地，所述设置信号50可以通过输入设备输入，输入设备可以包括例如控制单元30或其一部分，连接到控制单元30的设备，或上述控制设备24。在控制单元30中，设置信号50可以由控制单元30的用户接口设备手动地输入，或者可以由软件运行影响可变排量液压机22的控制算法生成，诸如影响到可变排量液压机的转速和/或排量。
在实施例中，控制设备24可以用于控制可变排量液压机22的旋转速度和/或由可变排量液压机驱动的可旋转负载的速度，使得可变排量液压机22或可旋转负载的(旋转)速度在控制设备24或控制杆的不同位置中是不同的。可变排量液压机22或可旋转负载的期望(旋转)速度可以与控制设备24或控制杆的位置成比例。控制单元30的控制算法可以被配置用以基于设置信号50控制例如可变排量液压机22的排量，以便实现可变排量液压机22或由其驱动的可旋转负载的期望(旋转)速度，换句话说是目标(旋转)速度。
蓄能设备26被连接到高压管线40，蓄能设备从高压管线接收将储存在蓄能设备26中的液压形式或另一能量形式的液压能量，并且蓄能设备26可以将液压能量供应到高压管线中。
根据实施例，蓄能设备26可以包括蓄压器。在这样的实施例中，蓄能设备26可以从高压管线40接收被加压的液压流体并且将被加压的液压流体提供给高压管线40。这样的蓄压器26具有基于其大小并且与可以在例如给定时间段内从蓄压器26供应到高压管线40的液压流体的最大量成比例的预定有效容积。
蓄压器可以是重量加载蓄积器、弹簧加载蓄积器或优选地气体加载蓄积器。所述气体加载蓄积器的类型为气囊式蓄积器或膜式蓄积器，或者优选地为活塞式蓄积器。气体加载蓄积器的典型特征是其中所含的液压流体的压力随着所述液压流体的量的减少而降低。
视需要，基于上述相关性，可以通过测量例如蓄能设备26与其连接的管线(诸如高压管线40)中的所述液压流体的压力来估计蓄能设备26中储存的能量的量，在这种情况下是蓄压器中的液压流体的量。
为了充注，可以向蓄压器供应被加压的液压流体。蓄压器被定尺寸为例如当高压管线40的压力等于或高于预定最小压力时接收液压流体。对气体加载蓄积器的定尺寸是基于例如蓄压器中使用的气体的预充压力。所述最小压力被选择为例如低于高压管线40中主要存在的压力，例如当可旋转负载由可变排量液压机22驱动时或当可变排量液压机22静止时的压力。
根据另一实施例，蓄能设备26可以包括以另一能量形式(诸如电能)储存能量的蓄能设备。这样的蓄能设备26可以包括例如电池等。同样在这样的实施例中，储存在蓄能设备26中的能量的量可以通过测量高压管线40中的液压流体的压力来估计。
高压管线40可以设有第一检测器36，其被配置用以测量高压管线40中容纳的液压流体的压力。系统10还可以包括其他检测器，其测量液压流体的压力并且被连接到控制单元30，例如以测量低压管线41中的压力。
第一检测器36可以生成例如电子的测量信号16。测量信号16可以例如通过与测得压力成比例来指示测得压力。信号例如是电流信号。第一检测器36可以连接到控制单元30，以将测量信号16传输到控制单元30，其中，测量信号16是控制算法的输入。
基于由第一检测器36生成的测量信号16，可以通过测量高压管线40中的压力来间接测量蓄能设备26中储存的能量的量，诸如蓄压器中的液压流体的量。控制单元30可以被配置用以从例如蓄能设备26的特性并从所述压力推断储存在蓄能设备中的能量的量。在所述推断中，控制单元30可以考虑例如已知的变化行为，例如，蓄能设备26中的预充压力或气体体积的绝热变化。在蓄能设备26(诸如蓄压器)中，气体的压力可以跟随液压流体压力的变化，后者又倾向于跟随高压管线40中的压力，而气体的体积又取决于气体的压力。
在所提出的解决方案的替选方案中，系统10包括第一检测器34，其连接到蓄能设备26并且被配置用以直接地或间接地测量储存在蓄能设备26中的能量的量。第一检测器34可以被配置用以基于蓄压器的移动部件的测得位置，取决于液压流体的量，例如间接地测量储存的能量的量。所述部件可以是例如气囊式蓄积器的气囊、膜式蓄积器的膜或优选地活塞式蓄积器的活塞。例如，第一检测器34的操作可以基于非接触式测量、线性传感器或缆索牵引设备。
第一检测器34生成例如电子的测量信号28，测量信号28表示储存在蓄能设备中的能量的量，诸如蓄压器中的液压流体的量，或上文提到的测得位置。信号可以是例如电流信号。第一检测器34可以连接到控制单元30，以将测量信号28传输到控制单元30，其中，测量信号28可以用作控制算法的输入。取决于所述测得位置，第一检测器34或控制单元30及其控制算法可以推断蓄能设备26中储存的能量的量。
当要避免与压力测量和气体行为相关的不确定性时，可以借助于第一检测器34以简单方式获得精确的测量信号28。
蓄能设备26和泵12被构造用以经由高压管线40向可变排量液压机22供应液压流体，以驱动可变排量液压机22。因而，根据第一示例，视需要，液压流体的体积流量被调整为(sized to)足以驱动至少可变排量液压机22以及可旋转负载。可旋转负载的量值在不同情况下可能不同或变化，由此驱动可旋转负载所需的扭矩可能变化。当不需要提供给高压管线40的体积流量的完全量来驱动可旋转负载时，高压管线40中的压力可以升高到为高压管线40设置的最大值，并且蓄能设备26可以被充注被加压的液压流体。
蓄能设备26和泵12产生的最大总体积流量将确定可变排量液压机22的最大吸入体积流量或最大速度，因为体积流量代表每时间单位流动的液压流体的量。在所提出的解决方案中，由泵12产生的最大体积流量低于所述最大总体积流量。在示例中，泵12产生的最大体积流量为所述最大总体积流量的80％、60％、40％或20％，或更低。
蓄能设备26可以达到这样的状态，其中，储存的能量总量，诸如其中的液压流体的总量低于如下的能量的量，该能量的量是从蓄能设备26向可变排量液压机22供应足够量的液压流体以驱动可变排量液压机22来产生输出所需要的，诸如用以在例如设置信号50的控制下以期望或预定(旋转)期望速度驱动可旋转负载。
在所提出的解决方案中，由泵12产生的最大体积流量可调整为小于将从高压管线40供应到可变排量液压机22以驱动可变排量液压机22从而提供最大输出的液压流体的体积流量，以便以最大(旋转)速度驱动可变排量液压机22和/或可旋转负载和/或提供最大扭矩。在示例中，由泵12产生的最大体积流量被配置用以产生所述最大速度的80％、60％、40％或20％，或更小。
系统10可能处于上述情况，其中，蓄能设备26中储存的能量总量不足以满足可变排量液压机22的全部期望输出。因而，随着蓄能设备26被耗尽，可变排量液压机22的转速有可能以突然且不受控方式从期望转速下降，此后，可变排量液压机22的运动将以取决于泵12产生的体积流量的转速继续。
在所提出的解决方案中，目的在于避免上述问题。
在所提出的解决方案中，通过利用如上所述的第一检测器34和/或36，由控制单元30监视储存在蓄能设备26中的能量的量。
控制单元30在控制算法的控制下被配置用以取决于可变排量液压机22的目标输出和储存在蓄能设备中的能量的检测量来控制可变排量液压机22的排量。更具体地，控制单元30被配置用以通过确定和/或计算是否必须调整可变排量液压机22的吸入体积流量以及必须调整多少来控制可变排量液压机22的排量。换句话说，控制单元30可以被配置用以通过计算是否因为蓄能设备26中可用的(即当前储存的)能量的量而必须限制可变排量液压机22的吸入体积流量，从而控制可变排量液压机22的排量。由此，可以避免蓄能设备突然耗尽及其对可变排量液压机22和液压系统10的整体操作的不期望的后果。例如，目标输出可以包括由可变排量液压机22提供的扭矩。
可以通过控制可变排量液压机22的排量来实现对可变排量液压机22的吸入体积流量的控制。通过控制排量，可以将可变排量液压机22的最大吸入体积流量控制为最大可变排量液压机体积流量值。因此，最大可变排量液压机吸入体积流量可以被控制为仅具有这样的值或量值，即在其最高时等于或低于泵12可以为所述可变排量液压机22供应的最大值。
由于仅根据蓄能设备26中储存的能量的量进行调整，所以在控制方面实现了简单的操作。
当使用上述调整时，不能使用设置信号50将可变排量液压机22的输出调整到超过最大值的值。控制单元30控制排量，使得由控制单元30和控制算法生成的控制信号32现在不仅取决于设置信号50，而且取决于储存在蓄能设备26中的能量的量。蓄能设备26中储存的能量的量又由第一检测器34和/或36测量。
如果系统10包括控制设备24，则控制设备24的预定位置将生成预定的设置信号50。因而，当使用上述调整时，控制设备24的给定位置将导致可变排量液压机22的这样的输出，该输出低于在其中不使用上述调整的情况下从相同位置产生的输出。在这种情况下，即使用户不改变控制设备24的位置，控制设备24的用户也将检测到可变排量液压机22的减速。
通过对可变排量液压机的吸入体积流量的上述控制，可控制可变排量液压机22的输出的变化，由此避免了输出的突然和不受控制的下降，如上所述。
根据实施例，仅在可变排量液压机22的特定转速范围内，才可以取决于储存在蓄能设备中的能量的量来控制对可变排量液压机22的吸入体积流量的控制。
由蓄能设备26提供给可变排量液压机22的体积流量将取决于连接的大小和高压管线40。在上述方法中，当不使用调整时，可以基于可变排量液压机22的期望输出和设置信号50来控制可变排量液压机22的旋转速度和排量。当要使用调整时，调整排量以限制流向可变排量液压机22的体积流量。这可以用于限制从蓄能设备获取的能量的量，并且最终当它完全耗尽时，调整到由泵12提供给所讨论的可变排量液压机22的最大体积流量。
根据实施例，电子控制单元30可以被配置用以当蓄能设备中储存的能量的量等于或低于预定极限值时，通过控制所述体积流量来控制可变排量液压机22的吸入体积流量。
根据实施例，泵12可以被构造用以供应可变排量液压机22的预定最大泵吸入体积流量；并且电子控制单元30可以被配置用以将流向可变排量液压机22的体积流量调整为在其最低时，等于与可变排量液压机的最大泵体积吸入成比例的预定最大可变排量液压机体积流量。可变排量液压机的该最大泵吸入体积流量可以被预定为低于由泵12提供的最大体积流量，例如在若干致动器和/或液压机由同一泵12驱动的情况下。
根据实施例，对可变排量液压机22的吸入体积流量的控制可以包括将可变排量液压机的吸入体积流量控制为预定的最大可变排量液压机体积流量，并且最大可变排量液压机体积流量越低，蓄能设备26中储存的所述能量的量越低。
根据实施例，可变排量液压机22的排量可被控制为越低，可变排量液压机的转速越高。
根据实施例，蓄能设备26可以包括蓄压器。在这样的实施例中，从高压管线40接收能量可以包括从高压管线40接收被加压的液压流体到蓄压器中，并且向高压管线40供应能量可以包括将被加压的液压流体供应到高压管线40。
根据实施例，液压系统可以包括阀设备(未示出)，阀设备被构造用以控制被加压的液压流体从高压管线40到可变排量液压机22的流量。根据实施例，液压系统可以包括被构造用以控制可变排量液压机的旋转速度的阀设备(未示出)。根据进一步实施例，这些阀设备中的一个可以包括可变排量液压机的内部阀设备和/或外部阀设备。
根据实施例，液压系统进一步包括至少一个设置设备，设置设备被配置用以生成设置信号，并且其中，电子控制单元被配置用以取决于设置信号确定可变排量液压机的目标输出。根据进一步实施例，至少一个设置设备可以包括控制设备，该控制设备是可手动控制的控制杆。
根据实施例，第一检测器36包括传感器，该传感器被配置用以间接地测量储存在蓄能设备中的能量的量。根据实施例，第一检测器36是被配置用以测量包含在压力管线中的液压流体的压力的类型的传感器，并且被配置用以将指示液压流体的所述压力的测量信号传输到系统10的电子控制单元30。可以以预定间隔、在预定测量点或以其他合适的方式持续地测量压力。
根据实施例，第一检测器34包括被配置用以直接测量蓄能设备中储存的能量的量的传感器。根据实施例，蓄能设备包括蓄压器，并且其中，第一检测器34是连接到蓄压器并被配置用以测量蓄压器中的液压流体的量的类型的传感器，并且被配置用以将指示液压流体的所述量的测量信号传输到系统10的电子控制单元30。测量可以被配置用以以预定间隔、在预定测量点或以其他合适的方式持续实施。
根据实施例，至少一个设置设备包括连接到电子控制单元30的控制设备24，该控制设备24被配置用以生成设置信号，并且被配置用以设置控制信号以指示控制设备24的位置。
根据实施例，泵12被构造用以产生被控制为泵的预定最大体积流量的体积流量。
根据实施例，蓄能设备26包括蓄压器，并且电子控制单元30被配置用以将可变排量液压机22的吸入体积流量控制到最大可变排量液压机体积流量，最大可变排量液压机体积流量取决于蓄压器中被加压的液压流体的量和蓄压器中被加压的液压流体的压力两者。根据进一步实施例，电子控制单元30被配置用以取决于蓄压器中被加压的流体的量和压力，并且也取决于可变排量液压机的吸入功率(power intake)，将可变排量液压机22的吸入体积流量控制为最大可变排量液压机体积流量。
根据实施例，电子控制单元可以被配置用以取决于可变排量液压机的目标输出和储存在蓄能设备中的能量的检测量，控制可变排量液压机22的吸入体积流量。更详细地，这样的控制可以包括取决于储存在蓄能设备26中的能量的至少三种控制情况。首先，当储存在蓄能设备中的能量的量超过储存在蓄能设备26中的能量的量的控制上限Eup时，可以仅取决于可变排量液压机的目标输出来控制可变排量液压机的吸入体积流量。其次，当储存在蓄能设备26中的能量的量低于储存在蓄能设备中的能量的量的控制下限Elow时，可以控制可变排量液压机的吸入体积流量以调整为泵供应给可变排量液压机的体积流量。第三，当储存在蓄能设备中的能量的量低于储存在蓄能设备中的能量的量的控制上限Eup，但是超过储存在蓄能设备中的能量的量的控制下限Elow时，可以取决于可变排量液压机的目标输出和储存在蓄能设备中的能量的检测量来控制可变排量液压机的吸入体积流量，使得可变排量泵的体积流量超过泵供应给可变排量液压机的体积流量一定的量，该量取决于储存在蓄能设备中的能量的量。根据进一步的实施例，当储存在蓄能设备中的能量的量低于储存在蓄能设备中的能量的量的控制上限Eup，但是超过储存在蓄能设备中的能量的量的控制下限Elow时，可变排量液压机22的吸入体积流量与储存在蓄能设备中的能量的量之间的相关性可以是线性的。根据又进一步实施例，当储存在蓄能设备中的能量的量低于储存在蓄能设备中的能量的量的控制上限Eup，但是超过储存在蓄能设备中的能量的量的控制下限Elow时，可变排量液压机22的吸入体积流量与储存在蓄能设备中的能量的量之间的相关性可以以非线性方式单调相关。
根据实施例，液压系统10可以包括被配置用以检测可变排量液压机的实际输出的第二检测器(未示出)。电子控制单元30可以被配置用以确定可变排量液压机22的实际输出与可变排量液压机的目标输出之间的差异，并且也取决于所确定的差异来控制可变排量液压机的吸入体积流量。可变排量液压机22的目标输出可以例如基于设置信号50来确定。
根据实施例，液压系统10可以包括液压流体箱18。根据另一实施例，液压系统10可以被构造用以在闭合回路中操作可旋转负载。
根据实施例，当蓄能设备26中的液压流体的量已经下降到等于或低于控制上限Eup值时，可以作为一种方法应用上述对可变排量液压机的吸入体积流量的控制。
根据实施例，对于蓄能设备26中的液压流体的量，控制下限Elow的值在蓄能设备26的可用容量的或者可以从蓄能设备26供应的液压流体的最大量的0至15％范围内，诸如0％、1％、3％、5％、10％或15％的值。
根据实施例，对于蓄能设备26中的液压流体的量，控制上限Eup的值在蓄能设备26的可用容量的或者可以从蓄能设备26供应的液压流体的最大量的3％至26％范围内，诸如3％、5％、10％、15％、20％或25％的值。根据实施例，对于蓄能设备26中的液压流体的量，控制上限的值比控制下限Elow高3至25个百分点。
根据实施例，并且除了上文已经描述的内容之外，控制单元30可以在控制算法的控制下被配置用以将可变排量液压机22的最大旋转速度调整到在其最低点为与泵12所产生的体积流量成比例的最大值，例如等于或低于泵12所产生的最大体积流量。或者更具体地，可变排量液压机22的排量可以被调整为降低，这可能引起扭矩降低，进而可能引起转速降低。
上述相关性可以基于函数，该函数基于蓄能设备26中所储存的能量和/或液压流体的量，或者它可以线性下降或遵循下降曲线的形状，鉴于储存在蓄能设备中的所述能量或液压流体的量正在减少。
图2作为示例示出了对系统10中的可变排量液压机22的体积流量Qhm的控制，以及基于储存在蓄能设备26中的能量的量E对为其设置的最大体积流量Qmax的确定。
在图2的示例中，上述相关性在一个范围内是线性的，即在由函数Q1+f(Q2)描述的范围内；换句话说，上述相关性基于函数。所述相关性或比例也可以基于非线性的函数。当储存的能量的量E具有值Ex时，根据所提出的解决方案，可以推断出可变排量液压机22的体积流量Qhm具有最大值Qhmx。因而，在这样的范围内，也可允许可变排量液压机22的这样的体积流量低于所设置的最大值。
在图2的示例中，还实现了当蓄能设备22中储存的能量的量已经降低到等于或低于控制上限Eup的水平时应用上述调整作为方法。当不使用调整时，如在Q1+Q2范围内，最大体积流量值Qmax在其最大点处将根据泵12和蓄能设备26作为组合供应给可变排量液压机的总体积流量确定。因而，在这样的范围内，也可允许可变排量液压机22的这样的体积流量低于所设置的最大值。
在图2的示例中，在蓄能设备22中储存的能量的量已经降低到低于控制下限Elow之后，控制下限Elow可以包括预定的储存的能量水平，或者是正被用尽的蓄能设备中储存的能量，也实施上述调整，使得可变排量液压机22的最大吸入体积流量在其最低点处被调整到与泵12产生的最大体积流量成比例的最大值(参见其中Qhm等于Q1的范围)。在该范围内，也可允许可变排量液压机22的低于设置的最大值的这样的体积流量。在这种情况下，所述体积流量仅基于泵12产生的体积流量。
在图2的示例中，符号Q1代表泵12产生的最大体积流量，符号Q2代表蓄能设备26产生并供应给可变排量液压机22的体积流量。
上述液压系统及其控制系统可以应用于各种吊装设备，诸如起重机，以提升和/或移动负载。为此，吊装设备可以配备有动臂。动臂还可以包括叉车的动臂或类似类型的吊装设备。上文提出的可变排量液压机22可以是可变排量液压机，以旋转动臂、转移动臂或吊装动臂或其一部分，由此，上文提出的可旋转负载可以是动臂、转移动臂或吊装动臂或其一部分单独地或与动臂、转移动臂或吊装动臂所承载的负载相组合。上文提出的可变排量液压机22还可以被构造用以使机械结构摆动或实现移动机械的行进功能。上文提出的吊装设备和/或液压系统及其控制系统可以应用于各种机械中，这些机械可以用于吊装或移动负载，并且可以是自走式机器，换句话说是移动机械，由用户控制。这样的机械可以是林业机械，诸如搬运机或伐木机、挖掘机或运土机械。
根据实施例，在上述系统中，可以通过控制可变排量液压机的吸入体积流量来控制可变排量液压机的目标输出，诸如扭矩。可变排量液压机的吸入体积流量又可以例如通过调整可变排量液压机的排量来控制。可变排量液压机或由其驱动的可旋转负载的速度可以例如通过上述闭环速度控制来控制。
在上述说明中，比例性和相关性是指两个不同的变量、函数或因素之间的这种比例性和相关性，它们可以通过例如数学关系或函数来表示。可替选地或另外，所述比例性或相关性是指两个不同变量、函数或因素之间的联系或相互依赖，由此一个变量、函数或因素的预定状态对应于另一变量、函数或因素的预定状态。以这种方式，可以使用一个变量、函数或因素来控制另一变量、函数或因素，以使系统根据所提出的解决方案以有针对性的方式运行。
所提出的解决方案不仅限于上文已经提出的替选方案、示例和实施例，并且不应被视为解决方案的唯一实施例。在所提出的解决方案中，还可能组合应用上文提出的替选方案、示例和实施例，以实现上文提出的目的。
将在所附权利要求中更详细地定义所提出的解决方案的实施方式。

Claims (26)

1.一种用于驱动可旋转负载的液压系统，所述液压系统包括：
高压管线，所述高压管线用于液压流体；
泵，所述泵被构造用以向所述高压管线供应被加压的液压流体；
可变排量液压机，所述可变排量液压机通过流体连接而连接到所述高压管线，以旋转地驱动所述可旋转负载；
电子控制单元；
蓄能设备，所述蓄能设备被连接至所述高压管线，并被构造用以通过从所述高压管线接收能量和/或向所述高压管线供应能量而与所述高压管线连通；以及
第一检测器，所述第一检测器被配置用以检测储存在所述蓄能设备中的能量的量，并且将指示所储存的能量的量的信号传输到所述电子控制单元；
其中，所述电子控制单元被配置用以取决于所述可变排量液压机的目标输出和储存在所述蓄能设备中的能量的检测量来控制所述可变排量液压机的吸入体积流量。
2.根据权利要求1所述的液压系统，其中，通过控制所述可变排量液压机的排量来控制所述可变排量液压机的吸入体积流量。
3.根据权利要求2所述的液压系统，其中，所述电子控制单元被配置用以在所述蓄能设备中储存的能量的量等于或低于预定控制上限时，通过控制所述可变排量液压机的排量来控制所述可变排量液压机的吸入体积流量。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的液压系统，
其中，所述泵被构造用以供应所述可变排量液压机的预定最大泵吸入体积流量；并且
其中，所述电子控制单元被配置用以调整所述可变排量液压机的吸入体积流量，从而在其最高点等于预定最大可变排量液压机体积流量，所述预定最大可变排量液压机体积流量与所述可变排量液压机的所述最大泵吸入体积流量成比例。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的液压系统，其中，所述控制所述可变排量液压机的所述吸入体积流量包括将所述可变排量液压机的所述吸入体积流量控制为预定最大可变排量液压机吸入体积流量，并且其中，所述最大可变排量液压机吸入体积流量越低，储存在所述蓄能设备中的所述能量的量越低。
6.根据权利要求2至5中的任一项所述的液压系统，其中，所述可变排量液压机的所述排量被控制成越低，所述可变排量液压机的转速越高。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的液压系统，其中，所述蓄能设备包括蓄压器，并且其中，从所述高压管线接收能量包括将被加压的液压流体从所述高压管线接收到所述蓄压器中，并且其中，向所述高压管线供应能量包括将被加压的液压流体供应到所述高压管线。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的液压系统，其中，所述系统进一步包括阀设备，所述阀设备被构造用以控制被加压的液压流体从所述高压管线到所述可变排量液压机的体积流量。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的液压系统，其中，所述系统进一步包括阀设备，所述阀设备被构造用以控制所述可变排量液压机的转速。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的液压系统，其中，所述液压系统进一步包括被配置用以生成设置信号的至少一个设置设备，并且其中，所述电子控制单元被配置用以取决于所述设置信号而确定所述可变排量液压机的所述目标输出。
11.根据权利要求10所述的液压系统，其中，所述至少一个设置设备包括控制设备，所述控制设备是可手动控制的控制杆。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的液压系统，其中，所述第一检测器包括被配置用以间接地测量储存在所述蓄能设备中的能量的量的传感器。
13.根据权利要求12所述的液压系统，其中，所述第一检测器是被配置用以测量容纳在所述高压管线中的液压流体的压力的类型的传感器，并且所述第一检测器被配置用以将指示所述液压流体的压力的测量信号传输给所述系统的所述电子控制单元。
14.根据权利要求1至11中的任一项所述的液压系统，其中，所述第一检测器包括被配置用以直接地测量储存在所述蓄能设备中的能量的量的传感器。
15.根据权利要求14所述的液压系统，其中，所述蓄能设备包括蓄压器，并且其中，所述第一检测器是如下类型的传感器，该类型的传感器被连接到所述蓄压器并被配置用以测量所述蓄压器中的液压流体的量，并且所述第一检测器被配置用以将指示所述液压流体的量的测量信号传输至所述系统的电子控制单元。
16.根据权利要求10至15中的任一项所述的液压系统，其中，所述至少一个设置设备包括连接到所述电子控制单元的控制设备，所述控制设备被配置用以生成所述设置信号并被配置用以将控制信号设置成指示所述控制设备的位置。
17.根据权利要求7至16中的任一项所述的液压系统，其中，所述蓄能设备包括蓄压器，并且其中，所述电子控制单元被配置用以将所述可变排量液压机的吸入体积流量控制为最大可变排量液压机体积流量，所述最大可变排量液压机体积流量取决于所述蓄压器中的所述被加压的液压流体的量以及所述蓄压器中的所述被加压的液压流体的压力两者。
18.根据权利要求17所述的液压系统，其中，所述电子控制单元被配置用以将所述可变排量液压机的吸入体积流量控制为最大可变排量液压机体积流量，所述最大可变排量液压机体积流量取决于所述蓄压器中的所述被加压的流体的量和压力，并且也取决于所述可变排量液压机的吸入功率。
19.根据权利要求1至17中的任一项所述的液压系统，其中，所述电子控制单元被配置用以取决于所述可变排量液压机的所述目标输出并且取决于所述蓄能设备中储存的能量的检测量控制所述可变排量液压机的吸入体积流量，使得
当储存在所述蓄能设备中的能量的量超过储存在所述蓄能设备中的能量的量的控制上限时，仅取决于所述可变排量液压机的所述目标输出来控制所述可变排量液压机的所述吸入体积流量，
当储存在所述蓄能设备中的能量的量低于储存在所述蓄能设备中的能量的量的控制下限时，控制所述可变排量液压机的所述吸入体积流量从而限于所述泵供应给所述可变排量液压机的体积流量，并且
当储存在所述蓄能设备中的能量的量低于储存在所述蓄能设备中的能量的量的控制上限，但是超过储存在所述蓄能设备中的能量的量的控制下限时，取决于所述可变排量液压机的所述目标输出和储存在所述蓄能设备中的能量的检测量来控制所述可变排量液压机的吸入体积流量，使得所述可变排量液压机的体积流量超过所述泵供应给所述可变排量液压机的体积流量一定的量，所述一定的量取决于储存在所述蓄能设备中的能量的量。
20.根据权利要求19所述的液压系统，其中，当储存在所述蓄能设备中的能量的量低于储存在所述蓄能设备中的能量的量的控制上限，但是超过储存在所述蓄能设备中的能量的量的控制下限时，所述可变排量液压机的吸入体积流量之间的相关性单调递减。
21.根据权利要求1至20中的任一项所述的液压系统，其中，
所述液压系统进一步包括第二检测器，所述第二检测器被配置用以检测所述可变排量液压机的实际输出，并且
其中，所述电子控制单元被配置用以确定所述可变排量液压机的所述实际输出与所述可变排量液压机的所述目标输出之间的差异，并且也取决于所确定的差异来控制所述可变排量液压机的吸入体积流量。
22.根据权利要求1至21中的任一项所述的液压系统，其中，所述液压系统包括箱。
23.根据权利要求1至22中的任一项所述的液压系统，其中，所述液压系统被构造用以在闭合回路中操作所述可旋转负载。
24.一种控制根据权利要求1至23中的任一项所述的液压系统的方法，其中，取决于所述可变排量液压机的所述目标输出和储存在所述蓄能设备中的能量的检测量来控制所述可变排量液压机的吸入体积流量。
25.一种包括用于吊装和转移负载的动臂的吊装设备，所述动臂被构造成能够被根据权利要求1至23中的任一项所述的液压系统移动。
26.一种移动机械，包括根据权利要求1至23中的任一项所述的液压系统。
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