用於機器啟停和機器行駛控制的液壓能量回收系統及方法與流程

2023-10-10 09:25:09

本發明一般涉及一種用於機器的液壓控制系統，更具體地涉及一種用於機器啟停和行駛控制功能的液壓能量回收系統及方法。

背景技術：

液壓操作機，例如輪式裝載機、挖掘機、採礦機鏟等，通常用於移動重裝載物，例如建築材料、碎渣和/或任何其他材料。這些機器利用機具系統來搬運裝載物。機具系統通常由一個或多個流體地聯接至發動機驅動泵的液壓致動器來驅動。泵選擇性地將加壓流體供應到液壓致動器的腔室中。當加壓流體流進或流過腔室時，流體壓力作用在液壓致動器腔室中活塞的液壓表面上，以影響液壓致動器的移動，從而實現機具系統的移動。

在此種機器運行期間，可將機具系統提升至升高位置，然後降低。由於機具系統相對較重並且攜載裝載物，所以器具被提升至升高位置時獲得勢能。通常，當器具從升高位置處降低時，隨著加壓液壓流體被壓出液壓致動器、經過閥節流並返回箱體，勢能可被轉換成熱量。勢能到熱量的轉換會導致對液壓流體的無用加熱，這就需要為機器設置附加冷卻機構、增加容量。

美國公布號2013/0318955(以下稱為『955專利公報)。『955專利公報公開了一種液壓系統，其具有液壓致動器、配置成為液壓致動器供給流體的泵，以及與液壓致動器流體地聯接的第一蓄液器。第一蓄液器配置成儲存從液壓致動器接收的流體。液壓系統還包括驅動地連接至泵並流體地聯接至第一蓄液器的馬達。馬達配置成從第一蓄液器接收儲存流體以驅動泵。液壓系統還包括流體地聯接在第一蓄液器與液壓致動器之間的第一排放閥。第一排放閥配置成為液壓致動器供應來自第一蓄液器的儲存流體，不需要來自通過泵循環的第一蓄液器的儲存流體。

技術實現要素：

在本發明一個方面，提供了一種用於具有動力源的機器的液壓控制系統。液壓控制系統包括流體容器、通過軸聯接至動力源的泵馬達。泵馬達流體地聯接至流體容器。泵馬達配置成提供加壓流體並接收流體以為軸提供動力輸出。液壓控制系統還包括致動器、蓄液器、蓄液器閥和控制器。致動器具有第一腔室和第二腔室。每個腔室流體地聯接至泵馬達。蓄液器流體地聯接至泵馬達和致動器。蓄液器閥可在關閉和開啟位置之間移動。蓄液器閥流體地聯接在蓄液器與泵馬達之間。控制器與泵馬達和蓄液器閥通信。控制器配置成檢測操作者命令以操作動力源，並確定蓄液器處的壓力。控制器還配置成將蓄液器閥移動至開啟位置，以使蓄液器流體地聯接泵馬達來提供動力輸出，從而轉動用於輔助動力源啟動的軸。

在本發明另一方面，提供了一種具有動力源的液壓控制系統的操作方法。該方法包括確定操作者命令以操作動力源。該方法還包括確定蓄液器處的壓力。該方法還包括將蓄液器閥移動到開啟位置，以使蓄液器流體地聯接泵馬達，這樣為泵馬達提供來自蓄液器的加壓流體來提供動力輸出，從而轉動用於輔助動力源啟動的軸。

在本發明的又一方面，一種機器具有能夠通過所提供運動範圍的作業工具。該機器包括動力源、流體容器和通過軸連接至動力源的泵馬達。泵馬達流體地聯接至流體容器。泵馬達配置成提供加壓流體並接收流體以為軸提供動力輸出。該機器還包括致動器、蓄液器、蓄液器閥和控制器。致動器具有第一腔室和第二腔室。每個腔室流體地聯接至泵馬達。蓄液器流體地聯接至泵馬達和致動器。蓄液器閥可在關閉和開啟位置之間移動。蓄液器閥流體地聯接在蓄液器與泵馬達之間。控制器與泵馬達和蓄液器閥通信。控制器配置成檢測操作者命令以操作動力源，並確定蓄液器的壓力。控制器還配置成將蓄液器閥選擇性地移動至開啟位置，以使蓄液器流體地連接泵馬達，從而接收加壓流體以儲存起或提供動力輸出以轉動用於輔助動力源啟動的軸。

通過以下的說明和附圖，本發明的其它特徵及方面清晰可見。

附圖說明

圖1是一種示例性機器在第一位置處的側視圖；

圖2是圖1所示示例性機器在第二位置處的側視圖；

圖3是根據本發明一種實施例的液壓控制系統的示意圖；

圖4是根據本發明一種實施例的液壓控制系統的另一個示意圖；

圖5是根據本發明一種實施例的液壓控制系統的另一個示意圖；和

圖6是根據本發明一種實施例的液壓控制系統的操作方法的流程圖；

具體實施方式

現在將詳細參考具體實施例或特徵，其示例示於附圖中。在任何可能的情況下，這些附圖中所用的相應或相似附圖標記表示相同或相應的部件。

在一種實施例中，圖1和圖2示出了一種示例性機器100分別在第一位置和第二位置處的側視圖。機器100具有多個配合執行各項活動(例如開挖、攜帶、剷出或以其它方式移動材料)的系統和部件。在所示的實施例中，機器100是輪式裝載機。但是，可以設想的是，機器100可以由挖掘機、挖掘裝載機、長臂挖掘機、拉鏟挖掘機、起重機或其他類似機器任意來替代。

機器100可包括用於在地面104上移動機器100的底盤102。底盤102包括地面接合構件106，其用於支撐機器100並用於與地面104接合以沿著地面104移動機器100。在本發明的所示方面，地面接合構件106是一組輪子。但是，在本發明的另一方面，地面接合構件106可以為一對軌道。動力源108用於為地面接合構件106提供動力。動力源108可以是內燃機，例如柴油發動機、汽油發動機、氣態燃料發動機或本領域已知的任意其它類型的內燃機。在替代性實施例中，例如當機器100是採礦機鏟時，動力源108可以是電動馬達。

機器100還包括設置在底盤102上的機架112。機架112可支撐機器100的各個部件，包括操作者駕駛室114和機具系統110，並可包括前機架構件113。操作者駕駛室114可包圍各個控制構件，例如一個或多個槓桿、踏板等等，用於響應來自操作者的輸入而控制機器100的操作。操作者駕駛室114可設有操作者輸入裝置116，其配置成接收機器操作者指示機具系統110進行所需移動的輸入。操作者輸入裝置116還可配置成檢測操作者命令以操作動力源，從動力源獲取動力。操作者輸入裝置116(下文稱為「輸入裝置116」)可具有比例式控制器，比例式控制器配置成通過產生信號來定位和/或定向機具系統110，所述信號指示所需的機具系統速度、移動、方向等。在本發明的實施例中，可以通過檢測操作者之後所做的任意活動(例如踩踏油門踏板、換擋等等)來檢測操作者命令以便從動力源獲取動力。

機具系統110包括吊杆構件118和可樞轉地連接至吊杆構件118的機具120。吊杆構件118可以樞轉地連接至前機架構件113。吊杆構件118可通過一系列移動相對於機架112和地面104移動，例如在其第一位置(圖1所示)和其第二位置(圖2所示)之間移動。機具系統110的移動是通過一個或多個液壓致動器122實現的。一個或多個液壓致動器122可以連接在前機架構件113與機具系統110之間。來自輸入裝置116的輸入可指示機具系統110的方向(升高或降低)。還有，來自輸入裝置116的輸入也可指示需要機具系統110升高或降低的速率或速度。

現在參閱圖3，示出了液壓控制系統200，其適配成選擇性地將加壓液壓流體引進液壓致動器122或從液壓致動器122引出流體。在本發明的一實施例中，設有兩個液壓致動器122。儘管所示實施例具有兩個液壓致動器122，但也可以具有單個液壓致動器或兩個以上液壓致動器。液壓致動器122體現為雙作用液壓缸。液壓致動器122包括圓柱形殼體202和活塞杆組件204。液壓致動器122的圓柱形殼體202具有限定中空腔體的內表面(未編號)，活塞杆組件204可適配成在腔體內的內表面上滑動。活塞杆組件204具有活塞206和杆構件208。活塞杆組件204的活塞206在尺寸和形狀上與圓柱形殼體202的內表面緊密配合。

活塞杆組件204的活塞206可將圓柱形殼體202中的中空腔體分成第一腔室210和第二腔室212。另外，圓柱形殼體202可設有與第一腔室210相關聯的頭端埠215以及與第二腔室212相關聯的杆端埠217。加壓液壓流體可通過他們各自的埠215、217流入、流出第一端腔室210和第二端腔室212，從而在他們之間產生壓差，該壓差可致使活塞杆組件204移動。杆構件208的一端連接至活塞206，杆構件208的相對端連接至機具系統110(圖1及圖2示出)。因此，活塞206的移動可對應於機具系統110的移動。在此處應當注意的是，一旦升高機具系統110，由於機具系統110的重量及機具系統110所攜載的材料重量，可以儲存一定量的勢能。然後，當降低機具系統110時，活塞206也相對於機具系統110的勢能進行移動而加壓第一腔室210中容納的流體。

根據本發明的一種實施例，液壓控制系統200還包括通過通信鏈路216與輸入設備116通信的控制器214。液壓控制系統200還包括流體容器220以及與流體容器220流體連通的泵馬達222。流體容器220可適配成儲存低壓下的液壓流體。儘管只示出了單個流體容器220，但也設想到了液壓控制系統200可與多個單獨的流體容器進行流體連通，例如流體容器220。

泵馬達222，例如偏心泵，可適配成作為泵和馬達發揮作用。泵馬達222可通過通信鏈路224與控制器214通信。更具體地，通過致動器的驅動與擋板218的位移一起作用，擋板218可移動至所需角度，可以藉助通過通信鏈路224與控制器214通信的電磁控制短管閥(未示出)實現對此致動器相對位置的控制。控制器214可適合將泵馬達222在作為泵運行和作為馬達運行之間的切換。在其作為泵運行期間，泵馬達222可作為可變正排量泵，使得通過在泵內的擋板218移動來從最小到最大地控制泵的輸出流量。同樣，在其作為馬達運行期間，泵馬達222可具有可變排量，使得來自馬達的輸入流可以從最小到最大是不同的。

泵馬達222可經由軸226機械地連接至動力源108。在作為馬達運行期間，泵馬達222可為軸226提供動力輸出(或扭矩輔助)。可利用泵馬達222提供給軸226的動力輸出來啟動動力源108。還可另外聯接軸226以驅動可能在機器100上的其他輔助負荷。

泵馬達222包括連接在泵馬達222相對側的第一導管228和第二導管230。泵馬達222的第一導管228可流體地聯接至流體容器220。在作為泵運行期間，泵馬達222可通過第一導管228在環境壓力或低壓下從流體容器220中抽取液壓流體，並且可對液壓流體加壓。加壓的液壓流體可通過流體地聯接至泵馬達222的第二導管230流出。泵馬達壓力傳感器232可設在第二導管230處。泵馬達壓力傳感器232可通過通信鏈路233與控制器214通信，以產生指示泵馬達222第二端處或作為泵時排出側處壓力的信號。基於通過通信鏈路233給送至控制器214的信號，控制器214可控制擋板218的移動，以調節來自泵的輸出流量。此外，當泵馬達222作為馬達運行時，控制器214可通過通信鏈路233控制擋板218的移動，以調節軸226處的輸出扭矩。

第二導管230和第三導管231流體地聯接在泵馬達222與液壓致動器122之間，並示出具有分支部231A、241A以連接至兩個致動器各自的腔室。機具閥設在第二導管230上，以調節泵馬達222與液壓致動器122之間的加壓流量。在一種實施例中，兩個第一閥234A、234B設在第二導管230和第三導管231上，作為機具閥來允許或阻止從泵馬達222到液壓致動器122的流體流動，如圖所示，雖然單個閥就可用於代替兩個第一閥234A、234B。具體地，第一閥234A、234B可流體地聯接在液壓致動器122的第一及第二腔室210、212與泵馬達222之間。第一閥234A、234B可以是能接收來自控制器214的排量輸入信號通信並能在打開和關閉位置之間移動的電磁控制排量閥。

通過流體地聯接在第二導管230和第三導管231之間的第五導管243，再生閥236流體地聯接在液壓致動器122的第一腔室210與液壓致動器122的第二腔室212之間。當打開再生閥236時，來自一個腔室(例如，來自液壓致動器122的第一腔室210)的流體流可以流通至另一個腔室，例如，液壓致動器122的第二腔室212。同樣，流體流也可經由再生閥236從第二腔室212流通至第一腔室210。再生閥236可與控制器214通信。再生閥236可以是由控制器214控制的電磁控制閥。控制器214可適配成在閥門關閉與打開位置之間移動第一閥234A和再生閥236。

還有，兩個第二閥238A、238B設在第六導管240，第六導管240將第三導管231和第四導管241連接至流體容器220。第二閥238A、238B也可與控制器214進行通信，控制器214可在閥門關閉與打開位置之間控制第二閥238A、238B。第二閥238A、238B可以是由控制器214控制的電磁控制閥。在打開位置時，第二閥238A、238B可將液壓致動器122各腔室流出的流體排到流體容器220。

根據一種實施例，來自泵馬達222的加壓流體可流通至液壓致動器122的第一腔室210，從而移動活塞杆組件204以便升高機具系統110。在此，通過命令第一閥234A移動到所需位置，來引導加壓流體流經第二導管230和第三導管231並經由分支部231A流入第一腔室210。在不同情況下，即在機具系統110的下降過程中，通過命令再生閥236移動到打開位置，來自液壓致動器122第一腔室210的加壓流體可流通至液壓致動器122的第二腔室212。另外或者單獨來自第一腔室210的加壓流體可流過第一閥234A以驅動泵馬達222作為馬達運行並在軸226處提供輸出扭矩，從而補充動力源108產生的動力。在此，通過命令第一閥234A移動到所需位置，引導來自第一腔室210的加壓流體流經分支部231A、第三導管231和第二導管230，其中流體最終回流至容器220。在這裡，泵馬達222可以用作液壓馬達，即泵馬達222可沿著第一旋轉方向旋轉。

液壓控制系統200還包括至少一個流體儲存設備，比如蓄液器242。蓄液器242適合儲存加壓的液壓流體。蓄液器242通過蓄液器導管244流體地聯接至泵馬達222和液壓致動器122。更具體地說，蓄液器導管244聯接在第一閥234A下遊的第二導管230與蓄液器242之間。在這裡應當注意的是，儘管附圖示出了兩個蓄液器；但液壓控制系統200中可以有更少或者更多個蓄液器。

蓄液器導管244可包括蓄液器充液閥246，以允許或限制流體從第二導管230流向蓄液器242。蓄液器充液閥246可與控制器214通信。控制器214可適配成在關閉與打開位置之間移動蓄液器充液閥246。另外，蓄液器導管244可包括在第三導管231與蓄液器242之間的單向止回閥248。單向止回閥248可配置成當基於預定壓力打開時由於其設定的彈簧力而提供單路流向。

蓄液器壓力傳感器250可用於指示並確定蓄液器242處的壓力。蓄液器壓力傳感器250可通過通信鏈路252與控制器214通信，並為控制器214提供蓄液器壓力輸入。

在一種實施例中，機器100可設有行駛控制裝置301。例如，為控制機器100的一個或多個功能，電子控制裝置及系統實施行駛控制策略。在一種實施例中，控制器214可以是一個或多個電子控制單元和/或一個或多個基於繼電器的系統。例如，它還可以配置成通過通信鏈路216接收並處理來自輸入裝置(例如，操作者輸入裝置116)的信號和/或指令。在一種實施例中，操作者輸入裝置116可包括多個操作者控制件，比如操縱杆或開關裝置。在一種實施例中，操作者輸入裝置116可用於選擇關聯至少一個行駛控制設置的一個或多個設置。在一種實施例中，控制裝置可配置成接收並處理來自第一傳感裝置312的信號。第一傳感裝置傳感器312可以是任何類型的設備，其能通過通信鏈路266指示來自軸速度傳感器262和軸扭矩傳感器264的機器100速度。在一種實施例中，第一傳感裝置312還可包括用於檢測地面速度的雷達裝置。在另一種實施例中，第一傳感裝置312可包括用於測量機器自身速度參數的傳感器，例如，諸如傳動軸226的旋轉部件的角速度。

在一種實施例中，機器100還可設有第二傳感裝置(未示出)，其用於提供第一或第二致動器122或兩者關於裝載的數據。例如，第二傳感裝置可包括一個或多個壓力傳感器270、272，其配置成測量有關任意第一、第二致動器122的流體壓力。在一種實施例中，第二傳感裝置可包括能夠測量部件偏轉的傳感器，比如機器100的吊杆構件118。例如，應變計(未示出)可提供偏轉指示，例如，一部分第一連接件109(圖1和圖2中示出)和/或第二連接件。

可設置行駛控制導管300以連接蓄液器242與液壓致動器122，尤其是液壓致動器122的第一腔室210。行駛控制導管300可包括行駛控制閥302，使行駛控制閥302流體地聯接在蓄液器242與致動器之間。行駛控制閥302是可打開位置和關閉位置之間移動的電磁閥。電磁閥能夠接收來自控制器214的輸入信號指令。例如，控制器214可接收輸入裝置(例如，操作者輸入裝置116、第一傳感裝置312或其他裝置)的信號，從而確定機器100在行駛模式下。還有，控制器214可接收鏟鬥或致動器另外在裝載條件下的信號。基於這些信息，控制器214可通過提供輸出信號以便打開行駛控制閥302來確定執行行駛控制策略。同時，控制器214可將蓄液器閥306和蓄液器充液閥246中的每一者移動至其關閉位置。處於打開位置(圖4中示出)時，行駛控制閥302使流體在蓄液器242與液壓致動器122之間流通。行駛控制閥302設置成平行於蓄液器充液閥246。

蓄液器排出管254流體地聯接至蓄液器242。蓄液器排出管254可連接至第二導管230，並且可以延伸至輔助迴路256，比如用於傾斜致動器(未示出)的第二液壓迴路。蓄液器排出管254可包括至少一個單向止回閥258和蓄液器排出閥260。蓄液器排出閥260是可打開位置和關閉位置之間移動的電磁閥。電磁閥能夠接收來自控制器214的輸入信號指令。蓄液器排出管254可包括所述輔助迴路256上遊的輔助閥257。輔助閥257是可打開位置和關閉位置之間移動的電磁閥。電磁閥能夠接收來自控制器214的輸入信號指令。在打開位置時，蓄液器排出閥260使流體經由導管259從蓄液器排出管254流至輔助迴路256。

第二蓄液器充液閥及排出閥304也可流體地聯接至蓄液器244。第二蓄液器充液閥及排出閥304可連接至第二導管230和泵馬達222，例如，與蓄液器排出管254並聯。例如，第二蓄液器充液閥及排出閥304可連接至伸出泵馬達222的第二導管230，圖5中示出。

第二蓄液器充液閥及排出閥304可包括蓄液器閥306。蓄液器閥306是可打開位置和關閉位置之間移動的電磁閥。電磁閥能夠接收來自控制器214的輸入信號指令。

蓄液器排放管308也可連接在蓄液器242與流體容器220之間，例如，與第二蓄液器充液閥及排出閥304並聯。蓄液器排放管308也可包含蓄液器排放閥310。蓄液器排放閥310可設置成平行於蓄液器閥306。蓄液器排放閥310是可打開位置和關閉位置之間移動的電磁閥。電磁閥能夠接收來自控制器214的輸入信號指令。在打開位置時，蓄液器排放閥310可將流體從蓄液器242引導至流體容器220。

所述液壓控制系統200還可包括連接至動力源108的軸226的軸速度傳感器262和軸扭矩傳感器264(都未示出)中至少一個。軸速度傳感器262和軸扭矩傳感器264可適配成確定分別指示軸速度和軸扭矩的數值。軸速度傳感器262和軸扭矩傳感器264各自通過鏈路266與控制器214通信。

在本發明一種實施例中，也可設置壓力傳感器268、270來分別確定液壓致動器122的第一腔室210和液壓致動器122的第二腔室212中的壓力。可以通過通信鏈路272、274分別將有關第一腔室210和第二腔室212的壓力值信息提供給控制器214。位置傳感器276可設置在一個或每個液壓致動器122上。位置傳感器276可適配成液壓致動器122活塞杆組件204的相對位置。位置傳感器276可以與控制器214通信，控制器214可以根據算法或其他氣缸信息，比如液壓致動器122活塞杆組件204的移動速度及方向，來進行計算。

在本發明一種實施例中，控制器214可配置成執行行駛控制阻尼，控制器214可比較從壓力傳感器268、270傳送來的壓力值和蓄液器壓力傳感器250傳送給控制器214的壓力值。當蓄液器242處壓力與液壓致動器122處壓力的壓差為預先確定的閾值時，控制器214可將行駛控制閥302移動至打開位置以便將蓄液器242和液壓致動器122流體地聯接，如圖4中所示。可以調節閥302的開度以改變行駛控制阻尼。

控制器214可跟蹤動力源108的運行狀態。可基於源自動力源108的動力來確定動力源108的活動。軸速度傳感器262和軸扭矩傳感器264通過通信鏈路266將該輸入提供給控制器214。在預定時間的持續期間，基於動力源108活動，控制器214可以確定發動機在其空閒周期與活動周期間的啟停。

控制器214也可以確定蓄液器242處的壓力是否低於閾值壓力。在一種實施例中，蓄液器242中的閾值壓力可等於蓄液器242所需的最小壓力，以便啟動動力源108至少一次。一旦確定待用動力源108的運行狀態和蓄液器242中低於壓力閾值的壓力，控制器214可進行將第一閥306移動至打開位置。因此，蓄液器242可接收來自泵馬達222的加壓流體。一旦確定動力源108的運行狀態是空閒或關閉，或者蓄液器242處的壓力高於蓄液器242中的閾值壓力，控制器214可隨後關閉閥306。在此情況下，控制器214可確定一個特定周期為空閒周期，並且如果確定蓄液器242中的壓力高於壓力閾值，控制器214可關閉動力源108。

現參見圖5，當確定動力源108的運行狀態是空閒且控制器214檢測操作者命令以獲取動力源108的動力時，控制器214可選擇性地將蓄液器閥306移動至打開位置。在打開位置時，蓄液器閥306使蓄液器242與泵馬達222流體地聯接。因此，蓄液器閥306在打開位置時，來自蓄液器242的流體可驅動泵馬達222作為馬達運行，以驅動軸226，從而輔助動力源的啟動。

更具體地說，控制器214適合於連續監測動力源108的運行狀態，以便選擇性地停止和重新啟動動力源108，從而提高機器100在空閒時間期間的效率。動力源啟動後，控制器214可不斷地檢查操作者是否在機器100內並且是否正在積極地操作著機器100。控制器214可基於現有技術中已知任意數量的參數來確定操作者是否在機器100內並正在積極地操作著機器100。例如，可激活安全帶傳感器、門傳感器或其他類似傳感器來確定操作者是否在操作者駕駛室114內，並可基於檢測到的輸入裝置116的移動來確定操作者是否正在積極地操作著機器100。當控制器214確定操作者不在機器100內或者確定操作者在機器100內但並未積極地操作著機器100(例如，至少一個預定的最小閾值時段)時，這就意味著動力源108處於空閒狀況，然後控制器214可以檢查是否可以關閉動力源108。

在某些情況下，關閉動力源108會損壞動力源108和/或其它機器部件，或出現不希望有的情況。當動力源108正以期望範圍之外或之內的速度運行時、當動力源108的排氣處理系統正進行再生事件時、當動力源108的溫度降到期望範圍之外時、當電池電量太低不足以再啟動動力源108時等等，這些情況都會可能發生。控制器214可通過檢查這些情況的狀態來確定是否可以關閉動力源108。在這些檢查之後，控制器214可再次檢查是否操作者在完成檢查期間已經開始操作。當控制器214確定操作者仍未操作時，例如，經由來自通信鏈路252的信號和/或傳感器250的狀態，控制器214可檢查蓄液器242的壓力是否高於預定壓力閾值，即蓄液器242中蓄積足夠的流體容量和能量以液壓重啟動力源108。控制器214能基於蓄液器壓力值來確定(例如基於控制器214存儲器中存儲的示意圖)流體能量是否足以重啟動力源108。

如果控制器214確定蓄液器242沒有足夠的流體能量，即蓄液器242處的壓力低於壓力閾值，和/或正確壓力下的充液狀態、溫度、容量、能量容量等等，不足以重啟動力源108，那麼控制器214會在命令動力源108停止之前為蓄液器242充液。與文中公開的任意實施例一致，為了給蓄液器242充液，控制器214可將加壓流體從泵馬達222引導至蓄液器242，例如，通過產生並電子傳送信號，將閥306移動至打開位置使流體通過蓄液器導管304從泵馬達222進入蓄液器242。

控制器214可繼續檢查蓄液器242的充液，然後當檢測到充液足夠時命令動力源108停止(關閉狀態)。在一種實例中，控制器214可電子可控制地連接以便通過切斷、斷連、或其他防止燃料流入動力源108的方式或其他停止動力源108燃料燃燒的方式來關閉動力源108，這也可通過對動力源108和/或其燃料供給系統產生並電子傳送發動機熄火命令來實現，例如舉例而言，發送至與動力源108相關聯的燃料噴射器或燃料泵(未示出)，在一種實施例中的一個或多個電驅動器和/或與其相關聯的控制器。

當動力源108停止時，控制器214可連續監測至少三個不同的事件。例如，控制器214可監測操作者以確定操作者是否開始操作(即，如果有需要動力源108動力的操作者命令)，監測機器參數是否偏離所需水平，並檢查操作者是否已經離開操作者駕駛室114或機器100中是否正存在未預料到的問題。只要在操作者駕駛室114中的操作者保持不操作、機器參數在閾值限制內而且已經檢測過機器100沒有出現問題，那麼動力源108可保持關閉。

此外，如果控制器214確定操作者已經開始操作，那麼控制器214會重啟動力源108。在一種實例中，部分地通過對動力源108和/或其燃料供給(燃燒)系統產生並電子傳送發動機啟動命令，使燃料流重新進入動力源108，以及通過將蓄液器閥306移動至打開位置使蓄液器242與泵馬達222流體地聯接，控制器214則可電子可控制地連接以便點火或重啟動力源108。因此，蓄液器閥306在打開位置時，來自蓄液器242的流體可驅動泵馬達222作為馬達運行，以驅動軸226，從而輔助動力源108的啟動，如圖5所示。

當已經成功啟動動力源108時，控制器214可再檢查以查看操作者是否在操作以及機器參數是否在所需範圍內。只要操作者保持不操作並且機器參數在所需範圍之外，控制器214就會保持運行動力源108，無需泵馬達動力。當控制器214確定操作者已經開始操作時，即操作者已經發出需要動力源108動力的命令時，機器開始它的常規運行。

需要注意的是，儘管在不同實施例中可以使用任意一個或多個蓄液器，為說明起見，一個實施例只使用一個蓄液器242來說明。具體地，在一個實例中，通過驅動輸入裝置116(例如操縱杆、踏板、點火開關、啟動按鈕等中任意一個或多個)來響應於操作者點火或請求動力源108重啟(或替代地，響應於與下文所述任意一個或多個實施例一致的機器100條件，經由控制器214產生命令)，可產生重啟命令並將其電子傳送至控制器214。控制器214可響應於重啟命令來獲取、接收和/或監測並處理傳感器產生的狀態信號(比如，一個或多個指示壓力、容量、溫度的信號等，如上文所述，在一種實施例中，可另外接收並處理來自傳感器的信號)，以便確定蓄液器242的充液狀態，如上文所述，其定義為或指示蓄液器242的以及蓄液器242中的有效動態流體、加壓流體、熱流體和/或體積流體充能。然後控制器214可基於蓄液器242的充液狀態來確定有效輸出扭矩值。有效輸出扭矩值可由控制器214來確定或計算，作為扭矩量，其可基於充液狀態或蓄液器242的充能以及蓄液器242中的有效充能通過將蓄液器242中的流體引導至泵馬達222來生成或輸出。尤其的是，確定的充液狀態值和/或讀數或者一個或多個壓力、容量、溫度信號的數值等其他如上文所述表示充液狀態的數值都可參考查找表或示意圖，或由控制器214輸入到程序(並存儲在其存儲器)中，以便根據有效能量輸出容量或蓄液器242及其中流體的充液狀態來確定或計算有效輸出扭矩值。

然後控制器214將確定或計算的有效輸出扭矩值與參考扭矩值(其可設置或輸入並存儲在控制器214的存儲器中)作比較，以確定是否要產生並傳送合適命令來執行動力源108的液壓啟動、電力啟動或組合或「混合」液壓電力啟動或點火。尤其是，控制器214可接著將確定或計算的有效輸出扭矩值與關於最大閾值啟動扭矩值和最小閾值啟動扭矩值的扭矩值作比較。由於對應於可產生足以發生或實現動力源點火的動力源速度或每分鐘轉數的閾值扭矩，最大閾值啟動扭矩值可以是基於系統特定參數確定的數值。由於對應於可足以輔助動力源點火的發生或實現的閾值扭矩，最小閾值啟動扭矩值可以是基於系統特定參數確定的數值。

如果控制器214可以基於該比較，利用查找圖或表或程序來執行該操作，那麼確定或計算的有效輸出扭矩值等於或大於最大閾值啟動扭矩參考值，控制器214會使泵馬達222獨自液壓重啟動力源108，比如，在一個實例中，通過產生並電子傳送給蓄液器閥306的發動機起動指令以引導並控制來自蓄液器242的加壓液壓流體的釋放，以便操作地連接並驅動動力源108去執行液壓啟動或點火。

控制器214還適配成確定動力源108被完全關閉及動力源已經停止的時間。例如，當操作者將點火鑰匙移動至關閉位置時，或當操作發動機關閉按鈕時，控制器214可以去確定動力源108已經被完全關閉。一旦控制器214確定動力源108已經被完全關閉，控制器214可以將蓄液器排放閥310移動至打開位置。在打開位置時，蓄液器排放閥310可將流體從蓄液器242引導至流體容器220。但是，一旦控制器214確定動力源108已經被打開。例如，當操作者將點火鑰匙移動至打開位置時，或當操作發動機打開按鈕時，控制器214可以去確定動力源108被致動運行，控制器214可以將閥306移動至打開位置以使泵馬達222為蓄液器242充液，同時將蓄液器排放閥310移動至關閉位置。

液壓控制系統200還包括成組止回閥278、280和過濾元件282。所述成組止回閥278、280和過濾元件282設在排放導管240上。在本發明一種實施例中，所述成組止回閥278、280是定向彈簧加壓的止回閥，其只允許單向流動。

控制器214可包括處理器(未示出)和存儲器部件(未示出)。處理器可包括微處理器或其他本領域公知的處理器。在某些實施例中，處理器可包括多個處理器。處理器可執行指令以關閉或打開各個閥門，比如第一閥234A、再生閥236、蓄液器充液閥246、蓄液器排出閥260、行駛控制閥302、蓄液器閥306，蓄液器排出閥260是基於來自傳感器250、262、264、268等的輸入。

工業實用性

液壓控制系統200可以用於各種機器。機器可與某些工業的操作關聯，例如採礦、建築、農業和運輸業。本公開液壓控制系統200可有助於重複使用儲存在流體容器220中、可能會以熱能的方式被浪費掉的能量。液壓控制系統200使用能量將動力源從其空閒狀態下啟動。

另外，通過將蓄液器242與液壓致動器122可選擇地連接起來，液壓控制系統200能利用所儲存的能量來平衡致動器中的壓力，從而提供更好的行駛控制。尤其的是，當距離負載鏟鬥一定距離驅動一種機器時，比如輪式裝載機，機器總有可能會在路上遇到突起或其它障礙物時由於負載鏟鬥作用於機器上的重量而受到衝擊。為幫助減少或消除衝擊，可以將蓄液器選擇地連接至致動器。當蓄液器連接至致動器的負載端時，比如第一腔室，其可配置成吸收致動器中的壓力波動，從而抵消產生衝擊的變力，否則變力會作用在機器的各個部件上。為保持蓄液器中的預充壓力基本等於致動器負載端的壓力，蓄液器在正常使用期間會流體地聯接至致動器的第一腔室(「負載端」)。當行駛控制系統運行時，至少部分地打開閥門302，使致動器的第一腔室限制性地與蓄液器連通以便吸收變力。

圖6示出了用於機器100的液壓控制系統200的公開的操作流程圖600，其具有動力源，例如動力源108。該方法在步驟602中包括確定操作者命令以操作動力源108。可以通過多種方式，比如操作者進行機器100加速，來實現這種獲取動力源108動力的操作者命令檢測。該方法在步驟604中包括確定蓄液器242處的壓力。蓄液器壓力傳感器250可通過通信鏈路252為控制器214提供壓力信息。在此步驟中，控制器可設定泵馬達222作為馬達運行。如文中所述，泵馬達222適配成作為泵和馬達運行。控制器214可通過通信鏈路224設定泵馬達222作為馬達運行。該方法在步驟606中還包括將蓄液器閥306移動到開啟位置，以使蓄液器242流體地聯接泵馬達222，這樣為泵馬達222提供來自蓄液器242的加壓流體來提供動力輸出，從而轉動用於輔助動力源108啟動的動力源108軸226。因此，儲存在蓄液器242中的流體能量可用於將動力源108從其空閒狀態下啟動。

根據本發明一種實施例，當蓄液器242處的壓力與致動器202處的壓力的壓差在預定閾值範圍內時，控制器214可選擇性地將蓄液器充液閥246移動到開啟位置，以流體地聯接蓄液器242和致動器202。

此外，控制器214可將蓄液器閥306移動至開啟位置，以便將加壓流體從泵馬達222供應至蓄液器242。通過響應確定動力源108運行狀態是活躍的，也可以實現該操作，並且蓄液器242處的壓力低於壓力閾值。

根據本發明一種實施例，控制器214可以監測動力源108，以確定動力源108的狀態，進一步確認檢測蓄液器242處的壓力是高於還是低於預定的壓力閾值。一旦控制器214確定動力源108是空閒的，並且蓄液器242處的壓力高於壓力閾值，那麼控制器214可停止動力源108。控制器214還可響應於確定動力源108已被完全關閉，打開蓄液器排放閥310以將蓄液器242與流體容器20流體地聯接。

當距離負載鏟鬥一定距離驅動一種機器，即輪式裝載機時，機器總有可能會在路上遇到突起或其它障礙物時由於負載鏟鬥作用於機器上的重量而受到衝擊。為幫助減少或消除衝擊，都知道使用選擇性地連接至提升缸致動器的蓄液器。當這些蓄液器連接至致動器的負載端時，其可用於吸收致動器中的壓力波動，從而抵消產生衝擊的變力，否則變力會作用在機器的各個部件上。這些作用在機器各個部件的變力會產生衝擊。為保持蓄液器中的預充壓力等於致動器負載端的壓力，都知道在正常使用期間將蓄液器流體地聯接至提升缸致動器的負載端。這通常是通過連接在其間的導管來完成的。導管通常具有設在其中的孔口，當機器在行駛控制模式下未運行時，會將其選擇性地置於導管中。當行駛控制系統運行時，缸體的負載支撐端限制性地與蓄液器連通，以便降低變力。至少在某些情況下已經發現，行駛控制期間的阻尼程度可基於機器所受的衝擊幅度而變化。

還有，控制器214可檢測動力源108已打開，然後打開蓄液器充液閥306將其移至開啟位置，以使泵馬達222為蓄液器242充液。控制器214可將行駛控制閥302移動至其開啟位置，使蓄液器242與液壓致動器122流體連通，以保持蓄液器242處壓力與液壓致動器122處壓力基本相同。

根據本發明，採用系統200和方法600，能更好地利用儲存在致動器122中的流體能量。具體地，通過選擇性地為泵馬達222供應蓄液器242中的加壓流體，系統200利用所儲存的能量將動力源108從其空閒狀態下啟動。此外，所公開的系統200和方法600通過選擇性地連接蓄液器242與液壓致動器122來實現行駛控制。而且，所公開的系統200和方法600使用單一泵馬達222來實現能量再循環。因此，也就不需要單獨馬達和單獨泵。

雖然已經參照以上實施例具體示出並說明了本發明各方面，但本領域的技術人員會理解，通過修改本公開機器、系統及方法在不脫離公開內容的精神和保護範圍下可以設想各種其他實施例。應理解的是，這類實施例都落在如根據下述權利要求及其等價物所確定的本發明的範圍之內。