用于控制具有电气和/或液压装置的机器中的动力的系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于控制机器（10）中的动力的系统（55）。该系统包括构造成基于请求信号（66）、操作信号（72）和用于为机器控制电力和液压动力中的至少一个的控制策略（60）确定由电气装置和液压装置中的至少一个提供或消耗的动力水平的控制器（58），并提供用于控制所述至少一个装置的操作的控制信号（70）。该控制策略包括子系统控制（62）和监管控制（64）。该子系统控制包括电气子系统控制和液压子系统控制（62b，62c）中的至少一个，以用于控制电气装置和液压装置中的至少一个的操作。该子系统控制构造成提供表征可接受的电力水平范围和可接受的液压动力水平范围中的至少一个的范围信号（68），该监管控制构造成确定控制信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制具有电气和/或液压装置的机器中的动力的系统
本专利技术涉及一种用于控制具有电气和/或液压装置的机器中的动力的系统和方法，更具体地涉及用于控制构造成提供和消耗动力的电气和/或液压装置的系统和方法。
技术介绍
某些常规机器具有用于操作液压致动器的液压动力源。例如，这种机器通常可包括用于驱动一个或更多液压泵的内燃发动机，该液压泵则向用于执行作业的一个或更多液压致动器提供动力。这种机器的一个示例是液压挖掘机。液压挖掘机通常可包括一个或多个液压泵，所述液压泵以加压流体流的形式向一个或更多液压马达和液压缸提供液压动力，以用于操作悬臂、杆和挖掘机具。在这种机器中，液压马达可用于使驾驶室相对于该驾驶室安装在其上的底盘转动，并且驱动地面接合轮或履带以使机器移动。提供给液压致动器的液压动力可用于升高和降低悬臂以及操纵杆和挖掘机具，从而执行挖掘和/或装载操作。为提高效率和/或减少由内燃发动机的运行导致的不期望的排放，已经努力回收通常在这种机器的操作过程中损失的部分能量。例如，能量以储存的电能和液压能量的形式被回收以被电气及液压装置使用。因此，可能希望通过使用电气及液压装置两者以利用储存的液压能量和储存的电能两者来执行机器的某些工作功能。然而，在这种机器中，可能很难以导致有利的性能和/或效率的方式控制对电气及液压装置的电力及液压动力的供给。因此，可能希望提供用于在具有电气和/或液压装置两者的机器中以导致机器具有有利的性能和/或效率的方式控制动力的系统和方法。授予Komiyama等人的US专利7，669，413 B2 (“ ' 413专利”)中公开了一种混合动力建筑机械。具体地，'413专利公开了一种包括液压泵、并联连接至发动机输出轴的发电机马达和由电池驱动的旋转马达的混合动力挖掘机。发电机马达通过执行马达功能来辅助发动机。每个液压泵和旋转马达的电力消耗被检测，并且液压泵和旋转马达的输出被控制使得所检测到的动力消耗的总和不超过设置为能供给至液压泵和旋转马达的动力的总和的最大供给动力。尽管在'413专利中公开的机器包括电气及液压装置两者，但是在'413专利中公开的机器仍然可能不能以提供有利的机械性能和效率的方式控制机器中的电气及液压装置。因此，有利的是提供用于在具有电气和液压装置两者的机器中以导致机器具有有利的性能和效率的方式控制动力的系统和方法。
技术实现思路
—方面，本专利技术包括用于控制机器中的动力的系统。该系统包括控制器，该控制器构造成接收表征电气装置和液压装置中的至少一个装置所请求的操作(运行)的请求信号和来自该至少一个装置的操作信号，该操作信号表征该至少一个装置的状态。该控制器还构造成基于所述请求信号、所述操作信号和用于为机器控制电力及液压动力中的至少一个的控制策略确定由该至少一个装置提供或消耗的动力的水平，并提供用于控制所述至少一个装置的操作的控制信号。该控制策略包括子系统控制(控制器)和监管控制(高级控制)。该子系统控制包括用于控制电气装置的操作的电气子系统控制和用于控制液压装置的操作的液压子系统控制中的至少一个。该子系统控制构造成为电气装置和液压装置中的至少一个装置提供范围信号，该范围信号表征与所述至少一个装置相关联的可接受的电力水平范围和可接受的液压动力水平范围中的至少一个。该监管控制构造成基于所述操作信号、所述范围信号和表征所述至少一个装置所请求的操作的请求信号确定用于控制所述至少一个装置的操作的控制信号。根据另一方面，本专利技术包括一种用于控制机器中的动力的方法，该机器包括构造成提供电力和消耗电力的电气装置以及构造成提供液压动力和消耗液压动力的液压装置。该方法包括接收表征电气装置和液压装置所请求的操作的请求信号，并且从所述电气装置及液压装置接收操作信号，该操作信号表征该电气装置及液压装置的状态。该方法还包括基于请求信号、操作信号和用于为机器控制电力及液压动力的控制策略确定由电气装置及液压装置提供或消耗的动力的水平。该方法还包括为控制电气装置及液压装置的操作提供控制信号，其中，该控制策略包括子系统控制和监管控制。该子系统控制器包括用于控制电气装置的操作的电气子系统控制和用于控制液压装置的操作的液压子系统控制。该子系统控制构造成为电气装置和液压装置提供范围信号，该范围信号表征与所述电气装置及液压装置的操作相关联的可接受的电力水平范围和可接受的液压动力水平范围。该监管控制构造成基于操作信号、范围信号和表征所述电气装置及液压装置所请求的操作的请求信号确定控制信息，以用于控制所述电气装置及液压装置的操作。根据另一方面，本专利技术包括一种机器，该机器包括底盘、用于控制该机器的操作的操作者界面、联接至底盘的电气装置、联接至底盘的液压装置和控制器。该控制器构造成接收表征电气装置及液压装置所请求的操作的请求信号，并接收来自所述电气装置及液压装置的操作信号，该操作信号表征所述电气装置及液压装置的状态。所述控制器还构造成基于请求信号、操作信号和用于为机器控制电力及液压动力的控制策略确定由电气装置及液压装置提供或消耗的动力的水平。所述控制器还构造成提供用于控制电气装置及液压装置的操作的控制信号，其中，该控制策略包括子系统控制和监管控制。该子系统控制器包括用于控制电气装置的操作的电气子系统控制和用于控制液压装置的操作的液压子系统控制。该子系统控制构造成为电气装置和液压装置提供范围信号，该范围信号表征与所述电气装置及液压装置的操作相关联的可接受的电力水平范围和可接受的液压动力水平范围。该监管控制构造成基于操作信号、范围信号和表征所述电气装置及液压装置所请求的操作的请求信号确定控制信号，以用于控制所述电气装置及液压装置的操作。【附图说明】图1是示意性的透视图，示出机器的示例实施例，该机器包括用于控制机器动力的系统的示例实施例。图2是示意性的图表，示出机器的示例实施例，该机器包括机器的动力系统的示例实施例。图3是示意性的图表，示出在示例性的机器中操作发动机和电气及液压装置的示例性的控制策略。图4是流程图，示出用于控制示例性的机器中的动力的示例实施例。【具体实施方式】图1示出用于执行作业的机器10的示例实施例。具体地，图1中示出的示例机器10是用于执行例如挖掘和/或装载材料的操作的挖掘机。虽然本文所公开的示例性的系统和方法针对挖掘机进行描述，但所公开的系统和方法在其他机器如汽车、卡车、农用车、作业车、轮式装载机、推土机、装载机、履带式拖拉机、平地机、非公路用卡车或本领域技术人员已知的任何其他机器中也可适用。如图1所示，示例机器10包括侧面与用于移动机器10的地面接合构件14(例如，通过接合地面的履带或轮胎)相接的底盘12。机器10包括驾驶室16，该驾驶室以允许驾驶室16相对于底盘12转动的方式安装至底盘12。悬臂18以允许悬臂18相对于驾驶室16枢转的方式联接至驾驶室16。在与驾驶室16对向的端部，杆部20以允许杆部20关于悬臂18枢转的方式联接至悬臂18。在与悬臂18对向的端部，机具22 (例如，挖掘机具或铲斗)以允许机具22关于杆部20枢转的方式联接至杆部20。虽然图1所示的示例机器10包括挖掘机具，但是当需要执行其他类型的工作时其他机具可联接至杆部20。在所示的示例实施例中，一对致动器24联接至驾驶室16和悬臂18，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制机器（10）中的动力的系统（55），该系统包括：控制器（58），该控制器构造成：接收表征电气装置和液压装置中的至少一个装置所请求的操作的请求信号（66）；从所述至少一个装置接收操作信号（72），所述操作信号表征该至少一个装置的状态；基于所述请求信号、所述操作信号和一控制策略（60）确定由该至少一个装置提供或消耗的动力的水平，该控制策略用于为机器控制电力和液压动力中的至少一个；和提供用于控制所述至少一个装置的操作的控制信号（70），其中，所述控制策略包括子系统控制（62）和监管控制（64），其中，所述子系统控制包括用于控制电气装置的操作的电气子系统控制（62b）和用于控制液压装置的操作的液压子系统控制（62c）中的至少一个，其中，所述子系统控制构造成为电气装置和液压装置中的至少一个装置提供范围信号（68），该范围信号表征与该至少一个装置的操作相关联的可接受的电力水平的范围和可接受的液压动力水平的范围中的至少一个范围，以及其中，所述监管控制构造成基于所述操作信号、所述范围信号和表征该至少一个装置所请求的操作的所述请求信号确定用于控制该至少一个装置的操作的控制信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.29 US 13/172,3191.一种用于控制机器(10)中的动力的系统(55),该系统包括: 控制器(58),该控制器构造成: 接收表征电气装置和液压装置中的至少一个装置所请求的操作的请求信号(66);从所述至少一个装置接收操作信号(72)，所述操作信号表征该至少一个装置的状态；基于所述请求信号、所述操作信号和一控制策略(60)确定由该至少一个装置提供或消耗的动力的水平，该控制策略用于为机器控制电力和液压动力中的至少一个；和提供用于控制所述至少一个装置的操作的控制信号(70 )， 其中，所述控制策略包括子系统控制(62)和监管控制(64)， 其中，所述子系统控制包括用于控制电气装置的操作的电气子系统控制(62b)和用于控制液压装置的操作的液压子系统控制(62c)中的至少一个， 其中，所述子系统控制构造成为电气装置和液压装置中的至少一个装置提供范围信号(68)，该范围信号表征与该至少一个装置的操作相关联的可接受的电力水平的范围和可接受的液压动力水平的范围中的至少一个范围，以及 其中，所述监管控制构造成基于所述操作信号、所述范围信号和表征该至少一个装置所请求的操作的所述请求信号确定用于控制该至少一个装置的操作的控制信号。2.根据权利要求1所述的系统(55)，其中，所述机器包括构造成提供电力和消耗电力的电气装置以及构造成提供液压动力和消耗液压动力的液压装置，其中，所述控制器构造成: 接收表征电气装置和液压装置所请求的操作的请求信号；` 从所述电气装置和液压装置接收操作信号，该操作信号表征所述电气装置和液压装置的状态； 基于所述请求信号、所述操作信号和用于为所述机器控制电力和液压动力的控制策略确定由电气装置和液压装置提供或消耗的动力的水平；和 提供用于控制所述电气装置和液压装置的操作的控制信号， 其中，所述控制策略包括子系统控制和监管控制， 其中，所述子系统控制包括用于控制电气装置的操作的电气子系统控制和用于控制液压装置的操作的液压子系统控制， 其中，所述子系统控制构造成为电气装置和液压装置提供范围信号，该范围信号表征与所述电气装置和液压装置的操作相关联的可接受的电力水平范围和可接受的液压动力水平范围，和 其中，所述监管控制构造成基于操作信号、范围信号和表征所述电气装置和液压装置所请求的操作的请求信号确定用于控制所述电气装置和液压装置的操作的控制信号。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述机器还包括内燃发动机(32)，所述子系统控制包括发动机子系统控制(62a)，其中，所述监管控制构造成基于操作信号、范围信号和表征所述电气装置和液压装置所请求的操作的请求信号确定用于控制内燃机的运行的控制信号。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述电气装置包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·安德斯，C·戈尔曼，J·贝尔纳迪，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：
国别省市：