专利名称：混合动力车辆驱动系统及方法以及空闲抑制系统及方法
混合动力车辆驱动系统及方法以及空闲抑制系统及方法相关申请的交叉引用 本申请要求于2008年5月30日提交的美国申请No. 12/130888、于2007年10月 12日提交的美国临时申请No. 60/979755以及于2007年12月17日提交的美国临时申请 No. 61/014406的权益和优先权，这些申请的全部内容作为引用而被结合于此。
背景技术：
本公开涉及车辆驱动系统。更具体而言，本公开涉及采用电动液压组件的混合动 力车辆驱动系统。混合动力车辆驱动系统通常采用相对于传动装置以不同的配置布置的至少两个 原动机。一种公知配置称为“串并联”混合动力。“串并联”混合动力被布置为使得多个原 动机可单独为驱动轴提供动力、或可与另一个原动机联合起来给驱动轴提供动力。在一种公知的混合动力车辆驱动系统中，第一和第二原动机(例如，内部内燃机 和电动马达/发电机)以并联配置的方式被布置并被用于通过传动装置给驱动轴和动力输 出(PTO)轴提供动力。所述PTO轴通常被用于驱动辅助系统、配件或其他机械设备(例如， 泵、混合器、滚筒、吊杆、送风机等)。该系统的限制之一在于，所述第二原动机通常位于第一 原动机与传动装置之间，从而需要重新安排现有的传动组件。在另一种公知的混合动力车辆驱动系统中，第一原动机(例如，内部的内燃机)通 过传动装置驱动ΡΤ0。第二原动机(例如，电动马达/发动机)直接耦合至ΡΤ0。该系统的 限制之一在于，虽然其允许电动马达通过PTO给驱动轴提供动力，但其无法给液压泵提供 动力以用于操作车载液压组件和设备。该系统还未使用液压马达/泵作为第二原动机。该 系统还未允许液压马达/泵由内部的内燃机或电动马达/发电机来驱动，也未允许液压马 达/泵以及电动马达/发电机同时由发动机来驱动。该系统还未使用液压马达/泵以及电 动马达/发动机同时给驱动轴提供动力。大型卡车(大于4类)中所使用的混合动力系统通常利用两个基本设计配置—— 串联设计或并联设计。串联设计配置通常使用内部的内燃机(热力发动机)或燃料电池以 及发电机，从而为电池组和电动马达产生电力。在电串联设计中，内部的内燃机或燃料电 池(混合动力单元)与车轮之间通常并不存在直接的机械动力连接。串联设计混合动力一 般具有以下优点具有非空闲(no-idle)系统；包括发动机驱动的发电机，这可产生最优性 能；缺少传动装置(某些机型上)；以及拥有多种安装发动机和其他组件的选择。然而，串 联设计混合动力通常还包括较大较重的电池；在维持电池电荷方面对发动机存在较大的要 求；而且存在因多能量转换而导致的低效。除了电动或液压马达之外，并联设计配置在内 部的内燃机或燃料电池(混合动力单元)与车轮之间具有直接机械连接，以驱动车轮。并 联设计具有以下优点因同时使用了发动机和电动马达，从而能够增大动力；在避免有损 加速动力的同时，拥有具有改良染料经济性的较小发动机；以及在内部的内燃机直接耦合 至驱动轴时具有最小的损耗或动力转换，从而提高了效率。然而，并联设计混合动力通常缺 少非空闲系统，且在某些环境下，可能具有非理想的发动机操作(例如，低rpm或高瞬时负荷)。4类或更高类卡车上的已有系统传统上并不具有结合了串联系统和并联系统的优点 的系统。因此，需要一种混合动力车辆驱动系统以及操作混合动力车辆驱动系统的方法， 其允许驱动轴接收来自至少三个组件的动力。还需要一种通过分离未使用组件以防止摩擦 和磨损的混合动力车辆驱动系统。还进一步需要一种使用再生自动以将能量存储在至少两 个可再充电能源中的混合动力车辆驱动系统。更进一步的，需要一种基于PTO的混合动力 系统。更进一步的，需要一种用于车辆液压系统的改良混合动力系统。还需要一种发动机空闲抑制系统和方法。混合动力车辆驱动系统的操作所需的混 杂传动控制系统以及动力管理系统可能会增加成本和复杂度。因此，需要一种允许设备由 一个泵来提供动力的空闲抑制系统。还需要一种允许从三个源(车辆发动机、外部电力网、 APU)快速再充电的系统。还需要一种系统，该系统可在设备动力需求超出了只是电动马达 驱动的泵的输出时的时间周期期间，从两个源(车辆发动机和电动马达)同时给设备供电。还需要一种串联/并联设计，其中系统可根据哪一者在给定操作需求下最为有利 来使用串联配置或并联配置来进行操作。
发明内容
一种实施方式涉及一种用于车辆的混合动力车辆驱动系统，该系统包括第一原动 机、第一原动机驱动的传动装置、可再充电电源以及ΡΤ0。所述混合动力车辆驱动系统还包 括与所述PTO直接或间接机械连接的液压马达以及与该液压马达直接或间接机械连接的 电动马达。该电动马达可给所述原动机驱动的传动装置提供动力，并通过PTO从所述原动 机驱动的传动装置接收动力。所述液压马达可从由可再充电电源供电的电动马达接收动 力。另一实施方式涉及一种用于车辆的混合动力车辆驱动系统，该系统包括第一原动 机、第一原动机驱动的传动装置、可再充电电源以及ΡΤ0。所述混合动力车辆驱动系统还包 括与所述PTO直接或间接机械连接的液压马达以及与该液压马达直接或间接机械连接的 电动马达。该电动马达可给所述原动机驱动的传动装置供电，并通过PTO从所述原动机驱 动的传动装置接收动力。所述液压马达可为所述原动机驱动的传动装置提供动力，并通过 PTO从所述原动机驱动的传动装置接收动力。另一种实施方式涉及一种用于第一原动机以及由该第一原动机驱动的第一传动 装置的混合动力车辆驱动系统。该系统包括耦合至可再充电能源的第二原动机、组件以及 被配置为耦合至所述第二原动机的配件。所述第一原动机被配置为通过所述传动装置和组 件提供动力，以操作所述第二原动机，且该第二原动机被配置为通过所述组件给驱动轴提 供动力。所述配件被配置为通过所述第二原动机的操作进行工作。再一实施方式涉及一种用于任意类型的混 合动力车辆的液压系统。所述车辆包括 第一原动机、第一原动机驱动的传动装置、第二原动机、组件以及第一可再充电能源。所述 第一原动机可通过所述传动装置和组件给所述第二原动机提供动力。所述第二原动机可通 过所述组件给车辆的驱动轴提供动力。所述第一可再充电能源可给所述第二原动机供电、 或可由所述第二原动机对其进行再充电。所述液压系统包括配件。该配件能够以下述方式 耦合至所述第二原动机，即，配件通过所述第二原动机的操作进行工作。所述配件还可以操作所述第二原动机。再一实施方式涉及一种操作混合动力车辆驱动系统的方法。所述驱动系统包括第 一原动机、第一原动机驱动的传动装置、第二原动机、第一可再充电能源、组件以及配件。所 述第二原动机可单独影响驱动轴的动作、或可与所述第一原动机联合起来影响驱动轴的动 作。所述第一可再充电能源可给第二原动机供电、或由该第二原动机对其进行再充电。所 述组件在所述传动装置与第二原动机之间双向传递能量。所述第二原动机的操作可给配件 提供动力，且该配件还可用于给所述第二原动机提供动力。再一实施方式涉及一种用于车辆的混合动力车辆驱动系统，该系统包括第一原动机、第一原动机驱动的传动装置、可再充电电源以及ΡΤ0。所述混合动力车辆驱动系统还 包括耦合至所述电源的第一电动马达、与所述第一电动马达直接或间接机械连接的液压马 达、以及与所述PTO直接或间接机械连接的第二电动马达。该第二电动马达可通过PTO从 所述原动机驱动的传动装置接收动力，并对所述电源进行充电。所述液压马达可接收来自 所述第一电动马达的动力。所述第二电动马达具有比所述第一电动马达高的额定功率。另一示例性实施方式涉及一种用于车辆的混合动力车辆驱动系统，该系统包括第 一原动机、第一原动机驱动的传动装置、可再充电电源以及PTO。所述混合动力车辆驱动系 统还包括耦合至所述电源的第一电动马达和第二电动马达。该第二电动马达与所述PTO直 接或间接机械连接。所述第一电动马达与所述第一原动机直接或间接连接。所述第一电动 马达可提供推动力或生成电能，所述第二电动马达可给PTO提供动力以用于传动装置，或 可经由再生制动接收动力。可选的液压马达可耦合至所述第二电动马达。根据一可选实施 方式，所述第一和第二电动马达中的一者可用作发电机，而该第一和第二电动马达中的另 一者可用作马达。
下面参考附图对实施方式进行描述，其中图1为示出了根据示例性实施方式的用于驱动轴的可能电力源的路径的混合动 力车辆驱动系统的整体框图；图2为示出了根据示例性实施方式的使用辅助电力单元、第二原动机以及配件组 件的混合动力车辆驱动系统的操作的整体框图；图3为示出了根据示例性实施方式的附加有第二可再充电能源的混合动力车辆 驱动系统的操作的整体框图；图4为示出了根据示例性实施方式的使用第一原动机的混合动力车辆驱动系统 的操作的整体框图，所述第一原动机供电以同时给第一可再充电能源进行充电和对设备进 行操作；图5为示出了根据示例性实施方式的使用第一原动机的混合动力车辆驱动系统 的操作的整体框图，所述第一原动机供电以同时给第一和第二可再充电能源进行充电；图6为示出了根据示例性实施方式的混合动力车辆驱动系统在再生制动期间的 操作的整体框图；图7是示出了根据示例性实施方式的在再生制动期间同时对第一和第二可再充 电能源进行充电的混合动力车辆驱动系统的操作的整体框图8是示出了根据示例性实施方式的使用变速箱来替代传动装置的动力输出装 置的混合动力车辆驱动系统的整体框图；图9是示出了使用第二动力输出装置、第三原动机以及第二配件组件的混合动力 车辆驱动系统的整体框图； 图10是示出了根据示例性实施方式的使用第二动力输出装置以及马达的混合动 力车辆驱动系统的整体框图；图11是示出了根据示例性实施方式的使用第二动力输出装置、高马力马达以及 电容器的混合动力车辆驱动系统的整体框图；图12是示出了根据示例性实施方式的使用耦合至第一原动机的第二配件组件、 高马力马达以及电容器的混合动力车辆驱动系统的整体框图；图13是根据示例性实施方式的包括耦合至动力输出装置的配件以及耦合至该配 件的第二原动机的混合动力车辆驱动系统的整体框图；图14是根据示例性实施方式的类似于图13的系统的混合动力车辆驱动系统的整 体框图，所述混合动力车辆驱动系统包括位于配件与动力输出装置之间的离合器；图15是根据示例性实施方式的类似于图13的系统的混合动力车辆驱动系统的整 体框图，所述混合动力车辆驱动系统包括位于第一原动机与传动装置之间的离合器；图16是根据示例性实施方式的包括耦合至PTO的第二原动机以及耦合至变速箱 的配件的混合动力车辆驱动系统的整体框图；图17是根据示例性实施方式的对混合动力车辆驱动系统的两个示例性元件进行 连接的液力联轴节的整体框图；图18是根据示例性实施方式的包括耦合至第一和第二 PTO的多输入/输出驱动 的混合动力车辆驱动系统的整体框图；图19是根据示例性实施方式的混合动力车辆驱动系统的整体框图，所述混合动 力车辆驱动系统不包括液压驱动组件，但包括耦合至两个PTO中每一 PTO的电动马达，该两 个PTO耦合至第一原动机；图20是根据示例性实施方式的包括作为第三原动机以给液压泵供电的较小电动 马达的混合动力车辆驱动系统的整体框图；图21是根据示例性实施方式的混合动力车辆驱动系统的整体框图，所述混合 动力车辆驱动系统不包括液压驱动组件，但包括一起给板上配件提供动力的耦合至两个 PTO(该两个PTO耦合至第一原动机)中的每一 PTO的电动马达以及耦合至内部的内燃机的 电动马达；图22是根据示例性实施方式的处于串联操作模式的混合动力车辆驱动系统的整 体框图；图23是根据示例性实施方式的处于串联操作模式的混合动力车辆驱动系统的整 体框图；图24是根据示例性实施方式的处于并联操作模式的混合动力车辆驱动系统的整 体框图；图25是根据示例性实施方式的处于巡航模式的混合动力车辆驱动系统的整体框 图26是根据示例性实施方式的处于巡航模式的混合动力车辆驱动系统的整体框 图；图27是据示例性实施方式的混合动力车辆驱动系统在车辆静止时的整体框图；图28是根据示例性实施方式的混合动力车辆驱动系统在使用第一原动机对能源 进行再充电时的整体框图；图29是根据示例性实施方式的混合动力车辆驱动系统在使用第一原动机对能源 进行再充电时的整体框图。
具体实施例方式以下给出了根据多种可行实施方式的混合动力车辆驱动系统。混合动力车辆驱动 系统的一个示例性实施方式的一个特征在于，可由第一原动机、第二原动机以及配件单独 或以任何组合形式给驱动轴提供动力。优选实施方式将液压系统整合入混合动力车辆驱动 系统中，以得到最优的能量存储和利用。注意，在此使用的术语马达指马达/发电机或马达 /泵，但并不限于仅执行电动马达操作的装置。所述系统的一个示例性实施方式的另一特征在于，当使用被配置为在传动装置活 动时接入或分离的动力输出装置(PTO)时，除第一原动机之外的任何不需要的驱动系统组 件可从传动系统完全断开，以在系统不同部分不需要接触时的情况下减小低效和磨损，例 如当驱动轴仅由第一原动机驱动时、或当使用本系统的车辆静止以及第二原动机和配件未 由第一原动机驱动时。类似地，可使用位于第一原动机与传动装置之间的可选离合器，以通 过在车辆制动发生时将第一原动机从本系统移出来从而减小再生制动期间的低效。所述系统的一个示例性实施方式的再一特征在于，可由第一原动机、第二原动机、 来自于制动的能量或者存储于第二可再充电能源(例如，电池、超高电容器、液压蓄压器 等)内的能量单独或以任何组合形式给配件(例如，液压泵、气压泵、电动马达等)供电。当 配件为液压泵时，第二可再充电能源的存在还可消除对复杂的泵控制系统的需求。如果泵 为体积可变的容积式泵，则还可进一步简化，因为第二原动机与泵之间不再需要离合器。还 可使用其他类型的泵。根据一个示例性实施方式，在第二原动机与液压泵之间存在离合器 的情况下，所述泵可为廉价的齿轮泵。所述系统的一个示例性实施方式的再一特征在于，可在一种或多种模式下，对连 接至第二原动机的第一可再充电能源进行再充电。这些模式包括第二原动机使用来自第 一原动机的动力；第二原动机使用来自再生制动的动力；配件使用存储于第二可再充电能 源内的能量来操作第二原动机；附加动力单元连接至第一可再充电能源；当存在发动机交 流发电机组时(交流发电机组可被增容，以在驱动或空闲时对该附加电荷留有余地)；或 者来自外部电源，例如直接插入外部电力网。当车辆停止时、或其他情况下，所述第二原动 机可利用在车辆的日常操作之前存储于第一可再充电电源内的电力(例如，在整夜充电之 后)。在此情况下，第二原动机可操作配件，以在需要能量之前对第二可再充电能源进行 预充电或预增压，当所述第二可再充电能源为液压蓄压器时，除其他优点之外，该第二可再 充电能源还可提供更高密度的能量存储。更高密度的能量存储装置目的是以低转数每分 (RPM)的操作提供更多的可用电力和整体重量(mass)较低的系统。对于本领域技术人员而言，通过对实施方式的以下详细描述，各种附加方面和优点都将显而易见。参考图1-20，示出了根据多个示例性实施方式的混合动力车辆驱动系统。这些实 施方式中的各种特征可被用于在此所述的其他实施方式。如图1所示，混合动力车辆驱动系统10的示例性实施方式可用于任何类型的车辆 上。根据一个实施方式，所述车辆可为轻型、中型或重型卡车中的任意类型。在一个优选实 施方式中，所述车辆可为采用液压系统的卡车，例如工作台车。可选地，所述车辆可为采用 液压系统的任意类型的平台。所述车辆可具有多种多样的轮轴配置，包括但不限于4X2、 4X4或6X6配置。在一个优选实施方式中，所述车辆为诸如国际4300SBA4X2卡车的卡车。根据 一个优选实施方式，所述车辆包括具有255HP输出和600磅力矩的IHC MaxxforceDT发动 机。所述车辆进一步包括Allison 3500_RDS_P自动式传动装置。所述车辆前车轴额定总重 (GAffR)为 14，000/12，460 磅、后 GAWR 为 19，000/12，920 磅以及总 GAWR 为 33，000/25，480。 所述车辆包括液压吊杆。该车辆吊杆具有大约54. 3英尺的工作高度、36. 0英尺的水平工 作距离，上杆具有大约145英寸的延伸长度。下杆可自水平在0至87度之间移动。上杆可 自水平在大约-20度至76度之间移动。根据示例性实施方式，所述车辆可进一步包括液压 平台转子、液压接合吊臂以及绞盘(例如，具有1000磅的力)、液压伸臂、液压工具出口、在 240VAC下提供5kW的板上电力充电器以及具有5，000BTU容量的电气空调。上面所引用的 功率、吊臂以及组件类型均仅是示例性的。系统10包括第一原动机20(例如，内部的内燃机，诸如柴油燃料发动机等)、第一 原动机驱动的传动装置30、组件40 (例如，动力输出装置(PTO)、变速箱等)、第二原动机 50(例如，马达，诸如电动马达/发电机、具有穿过轴(thru-shaft)的液压泵等)以及配件 60 (例如，液压泵，诸如体积可变的容积式泵等)。在某些实施方式中，配件60可用作如下 所述的第三原动机。传动装置30机械耦合至组件40。组件40耦合至第二原动机50。第 二原动机50耦合至配件60。根据一个示例性实施方式，第二原动机50为50kW的电动马 达。当用作发电机时(如图3和4中所示)，第二原动机50可持续生成30kW或者峰值时刻 高达75kW。以上所引用的电力参数仅是示例性的。第二原动机50可被进一步用于给各种 板上组件供电，例如压缩机、水泵、水泥混合圆筒等。在优选实施方式中，配件60可具体化为液压马达，并包括耦合至组件40 (该组件 40被具体化为ΡΤ0)的贯通轴。该贯通轴还耦合至原动机50 (该原动机50被具体化为电动 马达)的轴。在另一实施方式中，电动马达包括耦合至PTO和泵的贯通轴。根据一实施方式，系统10还包括第一可再充电能源70 (例如，电池、电池堆、燃料 电池、电容式电池或者其他能量存储装置)、辅助电力单元(APU) 80 (例如，内部的内燃机， 该内燃机可由可选择的低排放燃料(例如，生物物质、天然气、氢气或一些其他低排放和低 碳输出的燃料)和发电机、燃料电池等来提供燃料)、第二可再充电能源90 (例如，液压蓄 压器、超高电容器等)以及板上或外部设备100(例如，液压操作设备，诸如架空(aerial) 吊桶等)。第一可再充电电源70耦合至第二原动机50，并为该第二原动机50的操作供电。 第一可再充电(例如，可增压的或可再充电的)能源70可包括其他辅助组件(例如，为AC 马达提供的逆变器、用于对DC系统进行充电的DC-DC变换器、用于将电力输出至电力网或 其他设备的逆变器、马达控制器、充电器等)。APU 80耦合至第一可再充电能源70，并给该第一可再充电能源70供电。根据一个示例性实施方式，第二可再生能源90为具有高压力 部分(例如，蓄压器)和低压力组件(例如，储液罐)的液压系统。第二可再充电能源90耦合至配件60，并将所存储的电力提供给配件60。板上或 外部设备100可耦合至配件60或第二可再充电能源90，并使用来自配件60或第二可再充 电能源90的电力进行操作。在一个实施方式中，板上或外部设备100通过第二可再充电能 源90耦合至配件60。根据多种示例性实施方式，APU 80还可在需要高液压负荷时，给第二 可再生能源90和第一可再充电能源70提供电力。APU 80和第二可再生能源90均可为液 压操作设备100提供电力。在一个优选实施方式中，组件40为被设计为在传动装置活动时经由离合器机构 接入或分离的ΡΤ0。该PTO可为街侧(street side)或路侧(curb side)PTO0组件40可 在第一原动机20超出了任何通过组件40相连的组件的最大工作RPM时，从传动装置30分 离。例如，如果第一原动机20超出了配件60的最大工作RPM，组件40可被分离。可选地， 所有通过组件40连接的组件均可在第一原动机20的RPM范围内工作，且组件40可持续接 入。在优选实施方式中，组件40可在高速平稳驾驶的情况下被分离，以减少对系统10的摩 擦和磨损。
可选地，传动装置30可被调整成合并了组件40以及选择性地将第二原动机50 直接并入传动装置30。组件40 (可具体化为ΡΤ0)可选择性地包括PTO轴伸。美国专利 No. 6，263，749和美国专利No. 6，499，548中描述了 PTO轴伸的示例，该两件申请作为引用而 被结合于此。组件40可具有至传动装置30的直接连接。组件40可与传动装置30连接，从而原动机20、组件40以及传动装置30之间存在 直接耦合。可选择地，组件40可与传动装置30连接，从而该连接将组件40直接耦合至传 动装置30的转矩变换器。该转矩变换器可与原动机20机械连接，但以与原动机20不同的 速度进行旋转，或者在其被锁住的情况下可以以与原动机20相同的速度旋转。可采用离合器机构来适当地接入和分离组件40。在另一优选实施方式中，组件40 为具有内部离合器部件的ΡΤ0，例如远程操纵的ΡΤ0。可在需要频繁接入PTO时使用远程操 纵的ΡΤ0，且该远程操纵的PTO通常与自动传动装置结合使用。在一个实施方式中，在接入 组件40之前，第二原动机50可以以与第一原动机20相同的RPM进行操作。如果组件40 的输入速度和输出速度的比率为1 1，这可减小对离合器机构的磨损。如果使用组件40 的其他比率，则可在接入之前，相应地调整第一原动机20或第二原动机50的RPM，以确保输 入速度和输出速度与组件的比率相匹配，从而减小对离合器机构的磨损。当接入组件40时，第二原动机50可经由传动装置30给驱动轴32提供动力。在图1中，第一原动机20通过传动装置30给驱动轴32提供动力。第二原动机50 通过组件40和传动装置30给驱动轴32提供额外的或可选的动力。驱动轴32给用于给车 辆提供前进和后退的动量的两个或多个车轮33提供动力。例如，第二原动机50可选择性 地提供单独的动力源给驱动轴32。可选择地，第二原动机50可在车辆加速期间给驱动轴提 供额外的动力。当给驱动轴32提供动力时，第二原动机50可使用来自第一可再充电能源 70的电力进行操作。根据系统10的各种示例性实施方式，第一可再充电能源70可由第二 原动机50、APU 80或另一适宜的源(例如，车辆交流发电机、电力网等)来充电或供电。当车辆驱动至一定程度时以及其他情况下，可使用可选的APU 80来给第一可再充电能源70供电。该应用可提升车辆性能，尤其是当车辆的动力需求超出了第一原动机 20、第一可再充电能源70以及第二可再充电能源80所能提供的动力之时。APU 80的存 在可允许使用更小的第一原动机20。在一个实施方式中，APU 80可以是比第一原动机20 提供更低的排放的类型。APU 80的目的在于使得使用系统10的车辆可符合各种反空闲 (anti-idle)和排放规定。 在一个实施方式中，系统10被配置为当所存储的能量减小至某一量时，自动通过 组件40或60接入APU 80或第一原动机20，以给第一可再充电能源70充电。所存储能量 的可允许减少可基于用户可选择的开关来确定。该开关指定了通过外部电力网来对第一可 再充电能源70进行再充电的方法。在一个实施方式中，用户可在220-240V再充电、110-120V再充电以及无用于进行 再充电的外部电源之间进行选择。对于不同的电压，可计算在某一时间周期(例如，当整夜 连接至外部电力网时)所可补充的能量。如果超出了电力使用量，可接入第一原动机20或 APU 80，以进行充电或者为第一可再充电能源70供电。如果不存在外部电源，第一原动机 20或APU 80可在为了最小化空闲时间所计算出的规定有限周期期间自动接入。在一个实 施方式中，APU 80和/或可选的第一可再充电能源70可给外部电网200供电，也就是公知 的车辆电网(V2G)电力共享。其目的在于提供低排放的电力生成和/或减小在电网的峰值 负荷期间生成额外电网电力的需求。在另一实施方式中，用户可仅在两种设置之间进行选择，一种设置为选择使用电 网进行充电，另一种设置为选择在不使用外部电网的情况进行充电。控制器可监视电池的 电荷状态，并针对每一设置，对再充电进行不同的控制。如果选择了不通过电网进行外部充 电，则系统10可允许第一可再充电能源70 (电池)的电荷状态降低至一阈值(例如，30%)， 之后控制器可促使第一原动机20或可选的APU 80接入，以将电池充电至预定水平(例如， 80%)，从而最小化第一原动机20或APU 80必须被启动的频率。或者可选择不同的放电和 再充电水平，以最小化空闲时间。系统10可偶尔被再充电至100%的电荷，以助于使电池处 于良好的状态。如果用户可选择的开关指示系统通过外部电力网进行充电时，控制器可允 许第一可再生能源的电荷状态降低至一阈值(例如，30% )，之后控制器可促使第一原动机 20或可选的APU 80接入，以将电池充电至一较低的预定水平(例如，50% )。该较低的水 平允许当车辆插入外部电力网或由外部电力网进行充电时，外部电网对第一可再充电能源 70的较大部分进行再充电，从而减少了原动机70和可选的APU 80的燃料消耗。相比于利用第一原动机20对第一可再充电能源70进行再充电，外部电力网200 允许第一可再充电能源70利用较干净、成本较低的电力进行再充电。可提供来自外部电 力网的电力，该电力的成本是使用柴油燃料的内部的内燃机所提供的电力的成本的一小部 分。根据一个示例性实施方式，第一可再充电能源70可在大约8小时或更短时间内由外部 电力网200进行再充电。在一个实施方式中，利用了第二可再充电能源90，且该第二可再充电能源90给配 件60提供电力。可由配件60向驱动轴32提供额外的或可选的动力。例如，配件60可给 驱动轴32提供动力，直至第二可再充电能源90放电。可选地，配件60可在车辆加速器件 给驱动轴32提供额外的动力。配件60通过第二原动机50、组件40以及传动装置30来给 驱动轴32提供动力。由第二原动机50和配件60提供给驱动轴32的动力的组合的目的在于允许使用更小的第一原动机20，这可提供所存储能量的最佳使用并减小整个系统的质 量。在另一实施方式中，配件60仅接收来自第二原动机50的动力或通过组件接收来自第 一原动机20的动力，且并不给驱动轴32提供动力。配件60可直接给设备100提供电力。 在一个实施方式中，来自设备100的能量可在源90或配件60中重新获得。例如，当吊杆被 降低时，动力可从吊杆被提供至液压系统。在一个示例性实施方式中，可在第一原动机50与配件60之间或者组件40与第二 原动机50之间耦合一个可选离合器。该离合器可在车辆静止时分离，以使得第二原动机50 可在不必驱动组件40的情况下使配件60旋转。可利用多种控制系统来控制系统10中的各种组件(离合器、马达、传动装置等)。 可利用电子控制系统、机械控制系统以及液压控制系统。另外，可提供控制器以给出操作配 件或其他设备的请求。在一个实施方式中，控制器可类似于美国专利No. 7，104，920中的控 制器，该专利申请作为引用而被结合于此。优选地，控制器可被调整为通过气动(例如，空 气)、无线信道或光纤(例如，光)进行通信，以用于吊杆应用以及器械传导性存在问题的其 他应用中。 所述控制系统可利用各种输入标准来确定和指挥所需的或将被存储的电量，所述 输入标准可输入操作人员制动和加速踏板、配件需求、存储容量、转矩需求、液压压力、车辆 速度等。控制系统可控制第二原动机50和配件60的转矩和动力输出，以使得组件40、第二 原动机50和配件60在各项的允许转矩和动力限制之内操作，从而第二原动机50和配件60 的总和不会超出组件40、或超出传动装置30的容量，诸如传动装置动力输出驱动齿轮额定 值的能力或超出自动传动装置上传动装置最大涡轮力矩的能力。可选地，控制器可监视和 控制来自原动机的额外输入转矩或原动机经转矩变换器操控之后的输入转矩以及来自其 他原动机或配件的输入转矩，以确保不会超出涡轮转矩极限、或不会超出自动传动装置、自 动换挡传动装置或手动传动装置中的组件的其他内部转矩值。还可通过使用来自驱动器和 /或来自动力系控制系统的输入来控制第二原动机50和配件60的转矩和动力输出。如果 在其他实施方式中如上所述那样使用两个组件，则可控制第二和第三原动机以及可选的一 个配件或多个配件的转矩和动力输出，以使得不会超出具有两个动力输出的传动装置动力 输出驱动齿轮额定值，或者不会超出自动传动装置上的传动装置最大涡轮转矩的能力、或 不同类型传动装置(例如，自动换挡或手动换挡传动装置)内的内部组件的其他转矩额定 值。根据其他示例性实施方式，可将控制系统用于其他目的(例如，将组件40耦合至 传动装置30 ；监视第一可再充电能源70和第二可再充电能源90的电荷状态；监视和管理 各种组件(例如，原动机、可再充电能源、电子设备等)的热状态；操作第一原动机20、第二 原动机50以及配件60向第一可再充电能源70和第二可再充电能源90补充能量和/或向 设备100提供动力；根据需要操作APU 80 ；或控制其他功能)。可显示或由驱动器访问有关 系统的状态(例如，操作效率、可再充电能源的状态以及特定操作控制)的信息。参见图2，示出了系统10的示例性操作。组件40从传动装置30分离。APU 80可 在必要时给第一可再充电能源70充电或为其提供供电。APU 80可包括由内部的内燃机供 电的发电机。该发电机可通过电力转换器、AC/DC电力逆变器或其他充电系统被连接至第一可再充电能源70。第一可再充电能源70给第二原动机50供电。第二原动机50的操作 可操作配件60。配件60给板上或外部设备100提供电力。当车辆静止且第一原动机20关 闭(例如，在空闲抑制系统中)时，第一可再充电能源70和/或APU 80可为系统10提供 所有的电力。如果第二原动机50未耦合至驱动轴32，而是给配件60供电(例如，在空闲抑 制系统中)，系统10可包括简化的控制和动力管理系统。 根据另一示例性实施方式，组件40可被机械耦合，且第一原动机20可周期性地操 作，以通过传动装置30和组件40而给第二原动机50提供动力。第二原动机50对第一可 再充电能源70进行再充电和/或给配件60提供动力。配件60可对第二可再充电能源90 进行再充电或操作其他设备。根据另一示例性实施方式，系统10被配置为空闲抑制系统，该系统可为车辆负荷 (例如，HVAC、计算机、娱乐系统和设备)提供动力，且不需要总是使发动机空转。从而，系 统10使用电动马达(例如，原动机50)来给液压泵(例如，配件60)提供动力以对液压设 备(例如，诸如架空吊桶、液压动力压缩机等)进行操作。可选地，所述电动马达可直接给 压缩机提供动力。所述电动马达可被配置为仅在需要液压流时或需要操作其他机械耦合的 设备以节省第一可再充电能能源70中的能量时进行工作。所述电动马达可由控制器起动， 所述控制器接收通过光纤发送的信号、或通过其他装置发送的信号。在一个实施方式中，当原动机50用于给泵或其他机械耦合的设备100提供动力 时，原动机20并不与组件40结合。当组件40 (PTO)并不接入时，PTO可被调整成允许连接 至PTO或PTO内的组件的轴以很低的阻力进行旋转。可选择具有在不接入时一般限制PTO 的移动的特性的ΡΤ0，该特性可在使用电动马达来给液压泵提供动力时被禁用。该理念还可 应用至以下参考图3和4描述的用于混合动力系统过程的“操作模式”。此类空闲抑制可在 车辆静止时使用。电池(例如，可再充电能源70)为电动马达提供能量。在电池被耗尽之后，可使用 外部电力网来对该电池进行重新充电。如果可再充电能量储备足够多，则电动马达(原动机50)可持续操作，消除了控制 器根据需要开启和关闭马达的需求。此系统可耦合至体积可变的容积式泵，以在对液压流 量的需求较低时减少流量，从而可降低对可再充电能源的电力消耗。相同的持续操作方法 还可用于液压系统配置。根据电池系统，可在充电期间对电池进行热校正。如果电池的温度超出了某一阈 值，则可能需要热校正。可使用车辆外部或内部的冷却系统，从而可循环流通冷却剂以减小 热量、或可利用较冷的空气(可通过高效的通风系统)来对电池外壳进行通风以散热。还 可将第二泵连接至PTO(如图9所示)。通过将组件40接入传动装置并将第二原动机50作 为发电机操作，可启动并使用第一原动机20来对第一可再充电能源电池进行再充电。如果 能量不足以操作电动马达驱动的液压泵，则启动车辆发动机，接入ΡΤ0，并使用第二泵来为 设备提供动力。进一步地，可在液压动力需求超出了耦合至液压泵的电动马达的动力输出 时，使用第二泵。可选地，原动机50可直接给第一配件(液压泵)供电，且第二原动机可不 用作发电机。不将第二原动机用作发电机可减小系统复杂度，并减小成本。在另一实施方式中，第一可再充电能源70给车辆上的电力系统诸如“饭店负荷 (hotel load)(例如，HVAC、灯、收音机、各种电子设备等)”供电。在再一实施方式中，第一可再充电能源70对车辆的主手摇电池(crankbattery)进行充电。所述主手摇电池可与系 统10相隔离。还可将第一可再充电能源70用于在某些周期期间使用100%电推进来为额 外的车辆系统(诸如，动力转向器、制动器以及一般由第一原动机20提供动力的其他系统) 提供动力的其它配置中。在再一实施方式中，第二原动机50可直接给外部装置提供动力，或可通过额外的 可再充电能源以及相关逆变器来给外部装置提供动力。利用第二原动机50给外部装置提 供动力的目的在于可减小对由额外的第一原动机20提供动力的发电机的需求。在再一实施方式中，可使用混杂控制系统(例如，利用光纤的泵控制系统等)来控 制配件60的操作。在再一实施方式中，配件60为体积可变的容积式泵。配件60可不停地 操作，仅在需要时提供流量。在不存在需求时，配件60仅在系统内产生很少或者不产生额 外的磨损或阻力。 参见图3，示出了系统10的另一示例性实施方式。在车辆静止且第一原动机20关 闭(例如，在空闲抑制系统中)时，第一可再充电能源70和/或APU 80可为系统10供电。 例如，如图3所示，能源70可给配件60供电。在一个实施方式中，可利用第二可再充电能 源90。如图所示，配件60将能量存储在第二可再充电能源90内。当存储于第二可再充电 能源90 (例如，液压蓄压器)内的能量减小至预定水平时，第二原动机50被接入以操作配 件60(例如，液压泵)。利用第二可再充电能源90的目的在于减小配件60的操作时间。配 件60仅需要操作以维持第二可再充电能源90内的能量。板上或外部设备100(例如，任何 液压设备)均由第二可再充电能源90供电。在一个实施方式中，当第二可再充电能源90 已被充满电时，可在车辆运行期间使用离合器机构来将配件60从第二原动机50分离。其 目的在于当需要第二原动机50而不需要配件60时减小对系统10的摩擦。第二可再充电 能源90可通过减压阀为处于恒定系统压力的设备100提供液压动力。可选地，第二可再充电能源90和两个液压马达/泵单元耦合在一起，以提供恒定 的系统压力和流量。第一单元(例如，液压马达)接收来自第二可再充电能源90的高压力 流。所述第一单元耦合至第二单元(例如，泵)，该泵为处于较低压力的设备100提供液压 动力。液压第二可再充电液压电路和低压力液压设备电路均具有高压力和低压力(储存室 或水箱)部分。随着来自第二可再充电源(蓄压器)的高压力流的减小或变化，可使用控制 系统来保持低压力液压设备电路中的恒定流。该配置的优点在于，来自高压力蓄压器的能 量可更高效地转移至设备。该配置还允许为推进系统和为设备100使用独立的液压电路。 该独立的液压电路允许在每一电路中使用具有不同属性的液体。进一步地，易受污染物影 响的液压电路(例如，设备电路)可与其他液压电路(例如，推进电路)相隔离。在另一实施方式中，可利用第二可再充电能源90，且配件60为液压泵。第二可再 充电能源90可包括低压液体储存室和液压蓄压器。第二可再充电能源90的利用免去了对 混杂泵控制系统及相关光纤的需求，而是可使用更简单的液压系统(例如，具有封闭式中 央液压系统和传统控制系统的绝缘架空装置等)。如果配件60的速度因板上电源的耗尽而 减慢，则配件60可操作更长时间以保持第二可再充电能源90内的能量。其目的在于最小 化对设备100的操作的任何负面影响。根据一个示例性实施方式，第二原动机50为AC马 达，且一般恒速旋转而不管配件60的输出量(例如，以从配件60产生两个或更多个不同水 平的流量)。
然而，在某些情况下，第二原动机50可为配件60提供动力，且可由控制器改变第 二原动机50的速度。例如，可改变第二原动机50的速度，以减小来自配件60的液体流量 (例如，针对架空装置的两种速度操作，较低的液压流量对于吊杆的精细运动是更为适宜 的)。在一个实施方式中，系统10可提供下述益处，即通过使用操作模式，可允许车辆 在现场以更低的排放和发动机噪声进行操作。在操作模式(如图3和4所示)中，关闭第 一原动机20 (例如，内部的内燃机，例如柴油燃料发动机等)，且将组件40 (PTO)从传动装 置30分离，组件40在被分离时能够无阻力的自由旋转，可使用来自第一可再生能源70和 第二可再生能源90的电力来操作板上或外部设备100以及车辆的电力系统(诸如“饭店负 荷”(例如，HVAC、灯、收音机、各种电子设备等))。根据另一示例性实施方式，第二可再生 能源90可为可选的，且第一可再生能源70可直接为设备100供电。根据一个示例性实施 方式，第一可再生能源70具有大约35kWh的容量，且被配置为为整日操作车辆或正常操作 提供足够的电力。参见图4，示出了系统10的再一示例性操作。当APU 80缺少燃料、不使用APU 80 或APU80不存在时，可由系统10的其他组件为第一可再充电能源70进行再充电(除了其 他方法之外)。优选地，第一原动机20和第二原动机50操作并同步至同一速度(例如，通 过组件40的输入和输出机械连接为1 1的比率)。可选地，第一原动机20可诸如经由 齿轮比率而以与第二原动机50不同的速度进行操作。例如，原动机50可以以比原动机20 更高的速度进行操作，且组件40可具有多个齿轮比率，以在原动机20的多个速度下驱动原 动机50。优选地，组件40接入传动装置30，并具有大于1的齿轮比率。第一原动机20通 过传动装置30和组件40来给第二原动机50提供动力。如果第一原动机20和第二原动机 50之间的比率并非1 1，则对第二原动机50的速度进行调节以最小化离合器在组件40 中的磨损，或将第二原动机50的速度调节至第一原动机50的速度。第二原动机50的操作 将第一可再充电能源70的存储能量再充电至预定水平。该对第一可再充电能源70的再充 电方法的目的在于允许在不使用外部电力网的情况下在现场持续进行系统操作。该方法的 再一目的在于允许设备100在第一可再充电能源70的再充电期间进行持续操作。当对第一可再充电能源70进行充电时，第二原动机50同时操作配件60。配件60 为板上或外部设备100供电。在第一可再充电能源70已被再充电之后，组件40从传动装 置30分离。如图2所示，在不使用第一原动机20的情况下，配件60的操作可持续。可选 地，利用所接入的组件40，由原动机20提供部分或全部动力的配件60的操作可持续。这对 于例如给配件60提供动力的其他组件中的一者存在故障的情况而言是很有用的。对于来 自配件60的动力需求超出了可从第二原动机50获得的动力的情况而言，这也是很有用的。 根据一个示例性实施方式，第一原动机20为设备100 (例如，在挖掘操作期间可能需要较高 液压流的挖掘起重机)提供补充动力或者所有的动力。在高动力需求的休止期期间使用第 一原动机20来为设备100提供补充动力允许系统10包括较小的第二原动机50，该第二原 动机50能够为大多数设备操作提供足够的动力。所述控制系统可接收来自设备的信号，该 信号指示在第二原动机50所提供的动力之外需要额外的动力。该信号可由操作者、功能起 动(例如，打孔钻释放等)、电路或组件中的需求超出了预定阈值、或其通过他装置来进行 触发。
参见图5，示出了系统10的再一示例性操作。利用了第二可再充电能源90。配件 60为第二可再充电能源90提供电力。在一个实施方式中，板上或外部设备100 (例如，液压 缸、阀、吊杆等)耦合至第二可再充电能源90，且可由该第二可再充电能源90供电。外部设 备100还可在不使用第二可再充电能源90的情况下直接由配件60进行供电。该对第一可 再充电能源70和第二可再充电能源90进行再充电的方法的目的在于允许在不使用外部电 力网的情况下在现场持续进行系统操作。该方法进一步的目的在于在对第一可再充电能源 70和第二可再充电能源90进行再充电期间允许设备100的持续操作。参见图6，示出了系统10的再一示例性操作。在一个实施方式中，可在车辆制动期 间，使用离合器或其他机构来将第一原动机20从传动装置30分离。其目的在于最大化从 车辆自动所获取的再生能量。车辆的向前动量将动力从车轮33提供至传动装置30。传动 装置30可减小至较低齿轮，以增大RPM，并增大传递至第二原动机50的能量。根据再生制 动的原理，第二原动机50可操作以对第一可再充电能源70进行充电，并帮助对车辆进行减 速。将第一原动机20从传动装置30分离进一步减小了制动期间回传至第一原动机20的 能量，并减小了对发动机制动的需求。用于混合动力组件的控制系统还可监视底盘防抱死 制动系统的活动。如果该底盘防抱死制动系统已感测到潜在的车轮抱死(可能由于低牵引 力或光滑的路面状况)并开始发挥作用，则混合动力控制系统中断混合动力再生制动。一 旦ABS起作用，再生制动系统可被禁用，并且只要ABS起作用就可以保持关闭；或者可选地， 再生制动可在ABS不再起作用之后的一段时间周期保持关闭，或者可在点火周期的剩余部 分保持关闭，以避免再生制动在当前点火周期期间对处于低摩擦的光滑路面状况的车辆处 理造成不利影响。在下一点火周期，可再次起动再生制动。
参见图7，示出了系统10的再一示例性操作。利用了第二可再充电能源90。如上 所述，在车辆制动期间，可通过第二原动机50的操作来对第一可再充电能源70进行再充 电。配件60可操作以进一步对车辆进行减速，并在第二可再充电能源90未充满的情况下， 将能量存储在第二可再充电能源90中。以此方式，可使用再生制动来同时给系统10的多 个能量存储装置充电。除其他优点之外，其目的在于允许在车辆行进期间通过制动来对两 个能量存储装置进行充电。可选地，离合器可以被包含在第一原动机20和传动装置30之 间，以进一步改进再生制动。参见图8，在系统10的可选实施方式中，组件40为变速箱。组件40耦合至传动装 置30、驱动轴32以及第二原动机50。来自再生制动的能量绕过传动装置30，经过组件40 以操作第二原动机50。类似地，驱动轴32的来自第二原动机50和配件60的原动力绕过传 动装置30，经过组件40。组件40还允许来自第二原动机50的动力被传递至驱动轴32，以 助于例如车辆加速。传统的离合器可置于驱动轴32与组件40之间，以在车辆停放时断开 与驱动轴32的连接，并允许第二原动机50在传动装置32耦合至组件40且第一原动机20 耦合至传动装置30时给第一可再充电能源70充电。可选的离合器还可置于组件40与传 动装置30之间、或置于传动装置30与第一原动机20之间。这允许来自再生制动的动力被 直接通入第二原动机50和配件60。在一个实施方式中，在设备100的操作期间，组件40并不耦合至第二原动机50，且 可选地，配件60可直接给设备100提供动力。根据需要，可选的APU 80可给第一可再充电 能源70和/或第二可再充电能源90充电。
参见图9，在系统10的一个可选实施方式中，可将第二组件110 (例如，动力输出装 置(PTO))耦合至传动装置30。配件60可为液压泵，该液压泵能够产生比单个动力输出装 置可传递至传动装置30的能量更多的能量。提供第一组件40和第二组件110，使其相配 合以从第二可再充电能源90传递比单个组件能够传递的能量更多的能量至传动装置30。 系统10进一步包括第三原动机120 (例如，马达，诸如电动马达/发电机等)以及第二配件 130 (例如，液压泵，诸如体积可变的容积式泵等)。传动装置30机械耦合至组件40和110。 第二组件110耦合至第三原动机120。第三原动机120耦合至第二配件130。第一可再充 电能源70耦合至第三原动机120，并为第三原动机120的操作供电。第二可再充电能源90 耦合至第二配件130，并将所存储的电力提供给第二配件130。虽然图9示出了系统10具 有耦合至第二组件110的第三原动机120和第二配件130，但根据其他示例性实施方式，也 可不存在第三原动机120或第二配件130。如果在第一原动机20和传动装置30之间设置 离合器，第一组件40和第二组件110可在没有原动机20的帮助下或当原动机20关闭时被 配置为驱动传动装置30。在低速时，如果传动装置30包括未被锁止的转矩变换器，则对于 组件40和110而言，可能不需要可选的离合器来将动力传递至传动装置30并移动车辆。
在图9的系统10的一个可选实施方式中，可将外部电力网用于可再充电能源。可 调整电池大小以及系统软件来在电网中对电池进行充电。例如，软件可以被调整为在利用 电网对电池充电的情况下使用电荷耗尽模式。参见图10，在系统10的可选实施方式中，高马力原动机140 (例如，马达，诸如高输 出功率液压马达等)耦合至第二组件110。高马力原动机140进一步耦合至第二可再充电 能源90 (例如，一个或多个蓄压器)。在高速期间或车辆停靠时，第二可再充电能源90可由 配件60增压。在一个实施方式中，在再生制动期间，高马力原动机140接收来自PTO的动力，以 对第二可再充电能源90增压。相反地，原动机140可通过组件110和传动装置30来帮助 车辆加速。可在第一原动机20与传动装置30之间设置离合器，以更加有效地进行再生制 动。图10所示的系统10的实施方式可包括具有第二可再充电能源90和两个液压马达/ 泵单元的系统，该系统被配置为类似于上述系统那样提供恒定的系统压力和流量。第一单 元或高压马达可由高HP原动机140提供。第二单元或低压泵(例如，可变容积式泵压力补 偿负荷感测泵)可设置于高HP原动机140与第二组件110之间，优选地带有贯通轴或其他 机械连接装置。设备电路可触发高HP原动机140的操作。参见图11，在系统10的可选实施方式中，高功率原动机140耦合至第二组件110。 高马力原动机140进一步耦合至超高电容器150 (例如，快速充放电电容器等)，该超高电容 器150可包括多个电容器。电容器150转而耦合至第一可再充电能源70。在高速期间或车 辆停靠时，第一可再充电能源70由第二原动机50、辅助动力单元80或通过插入电力网来进 行充电。高HP原动机140还可单独为第一可再充电能源70进行再充电。在可选充电方案 中，APU 80是可选的。参见图12，在系统10的可选实施方式中，第二配件130 (例如，液压泵，诸如体积可 变的容积式泵等)以及高马力原动机140(例如，马达，诸如高功率电动马达等)耦合至第 一原动机20(例如，耦合至内部的内燃机(诸如柴油燃料发动机)的曲轴等)。第二配件 130和高马力原动机140允许大量动力被传递至第一原动机20。第一可再充电能源70经由电容器150耦合至高马力原动机140，并为高马力原动机140的操作供电。第二可再充电 能源90耦合至第二配件130，并将所存储的电力提供给第二配件130。高马力原动机140 可进一步用于帮助第一原动机20转动。使第一原动机20转动对于第一原动机20频繁启 动和停止是是非常有用的(例如，用于减少空闲时间)。高马力原动机140可进一步为更高 功率的启动马达。虽然图9示出了具有耦合至第二组件110的第二配件130以及高马力原 动机140的系统10，根据其他示例性实施方式，可不存在第二配件130或马力原动机140。参见图13，在系统10的可选实施方式中，包括第一原动机20(例如，内部的内燃 机，诸如柴油燃料发动机等)、第一原动机驱动的传动装置30、组件40 (例如，动力输出装置 (PTO)、变速箱等)、第二原动机50 (例如，马达，诸如电动马达/发电机、具有穿过轴的液压 泵、不具有穿过轴且第二原动机50仅连接在一侧的液压泵等)以及配件60 (例如，液压泵， 诸如体积可变的容积式泵、具有穿过轴的液压泵等)。传动装置30机械耦合至组件40。组 件40耦合至配件60。配件60耦合至第二原动机50。 根据一个示例性实施方式，配件60为具有穿过轴的液压泵。将配件60耦合至组 件40可提供多种好处。具有穿过轴的液压泵比穿过轴马达更为常见且通常更加便宜。此 夕卜，配件60通常比第二原动机50小，从而在被耦合至组件40时允许更加紧凑的封装。第二可再充电能源90耦合至配件60，且将所存储的电力供应给配件60。在系统 10的操作期间(例如，在巡航期间或再生制动期间等)，配件60将能量存储在第二可再充 电能源90中。配件60可从第二可再生能源90提取能量，并将爆发的高马力提供给第一原 动机20，直至第二可再充电能源90耗尽。在另一实施方式中，配件60可直接给设备提供电 力，并且可不存在第二可再充电能源90。参见图14，在可选实施方式中，系统10可包括耦合至组件40的离合器160。如之 前所述，组件40可为ΡΤ0，该PTO具有一体形成的离合器以用于可选择性地将组件40与第 一原动机20断开连接。然而，即使与第一原动机20断开连接，组件40仍可由第二原动机 50和/或配件60提供动力。组件60的旋转惯量以及任何相关的摩擦损耗代表了浪费在组 件40内的动力。可选的离合器160允许组件40从第二原动机50和/或配件60分离。辅 助动力单元80是可选的。配件60可直接给设备100提供电力。源90是可选的。可选的 离合器160可用于将组件60完全从第二原动机80或配件60移除可能是非常有利的其他 配置中。参见图15，在可选实施方式中，系统10可包括离合器165。如图15所示的系统10 类似于图10的实施方式那样操作，且包括耦合至组件40的配件60 (例如，液压泵，诸如体 积可变的容积式泵等)。类似于图10所示的高马力原动机140，配件60可被配置为给传动 装置30提供大量动力，以增强第一原动机10。例如，配件60可将额外的动力传递至传动装 置30，以助于对车辆进行加速。配件60可在具有或不具有图10所示的电动马达的情况下 操作。离合器165耦合至第一原动机20和传动装置30。离合器165被配置为选择性地 将第一原动机20从传动装置30分离。第一原动机20的旋转惯量以及任何相关的摩擦损 耗代表了浪费在第一原动机20内的能量，且减小了系统10中再生制动的效率。将第一原 动机20从系统10剩余部分分离允许在再生制动期间获取更多的能量。参见图16，在可选实施方式中，系统10可包括耦合至传动装置30的第一组件40(诸如PTO)和第二组件110 (诸如变速箱)。类似于图8的实施方式，来自再生制动的能 量绕过传动装置30，经过组件110以操作配件60。类似地，驱动轴32的来自配件60的原 动力绕过传动装置30，经过组件40。组件110进一步允许来自配件60的动力被传递至驱 动轴32，以助于例如车辆加速。传动装置30进一步机械耦合至组件40。组件40耦合至第 二原动机50。使用PTO和变速箱允许系统10通过驱动轴和所增加的PTO更好地受益于再 生制动，以给电动马达操作的液压设备提供动力。当车辆停靠或恒速移动时，第二原动机50 可给第二配件65提供动力，以给第二可再充电能源90增压。第二可再充电能源90可在车 辆加速期间提供额外的动力。可选地，系统10可包括第一原动机20与传动装置30和/或 传动装置30与组件110之间的离合器。如图16所示，系统10可进一步包括第三组件180 (诸如ΡΤ0)、第三原动机190以 及第四原动机195。第三原动机190耦合至第三组件180。第三原动机190耦合至第一可 再充电能源70，并被配置为给该第一可再充电能源70充电。以此方式，在第一可再充电能 源70由第三原动机190持续充电时，第二原动机50可从第一可再充电能源70获取电力。 第四原动机195可为更大的启动马达，且可被提供给第一原动机20，以助于第一原动机20 的低速转矩和快速启动。该大型启动马达还可减少不必要的空闲。第一原动机20可被启 动和停止，以减小非必要的空闲。原动机195、原动机190以及组件180是可选的。离合器 可置于原动机20与传动装置30之间以及传动装置30与组件110之间。原动机50与配件 65之间的连接可为一路连接或二路连接。
参见图18，在可选实施方式中，系统10可包括耦合至传动装置30的第一组 件40和第二组件110 (诸如ΡΤ0)，以及耦合至第一组件40和第二组件110的第三组件 210 (诸如多输入/输出驱动)。第三组件210可为液压驱动，诸如由芬克制造公司(Funk Manufacturing Co.)生产且由迪尔公司(Deere&Compay)发行的液压驱动。第三组件进一 步耦合至第二原动机50。第二原动机50可为电动马达，该电动马达能够产生比单个动力输 出装置可传递至传动装置30的能量更多的能量。提供第一组件40、第二组件110以及第三 组件210，使其相配合以从第二原动机50将比单个组件能够传递的动力更多的动力传递至 传动装置30。参见图19，在可选实施方式中，系统10可包括耦合至传动装置30的第一组件40 和第二组件110(诸如ΡΤ0)。系统10进一步包括分别耦合至第一组件40和第二组件110 的第二原动机50(例如，马达，诸如电动马达/发电机等)和第三原动机220(例如，马达，诸 如电动马达/发电机等)。第一可再充电能源70耦合至第二原动机50和第三原动机220， 并为第二原动机50和第三原动机220的操作提供电力。离合器165可分离第一原动机20，从而在其他车辆系统(例如，HVAC系统、制动 器、动力转向器等)也被电力驱动的情况下，允许车辆在全电动模式下被驱动。在其他系统 配置(如图6所示)中，所述全电动模式也是可行的。全电动模式可允许第一原动机20在 不需要时(例如低速时、或当车辆停止时)关闭，以节省燃料。可选地，传动装置30可被构建为使得针对每一组件40和110使用独立的组件输 入/输出齿轮。位于传动装置30内以及在组件40和110的输入/输出齿轮之间的离合器 允许通过操作第一原动机20、接入离合器165以及驱动组件输入/输出齿轮之一(促使第 二原动机50或第三原动机220用作发电机)，来进行串联/并联操作。在一个示例中，传动装置30内的离合器将一个组件输入/输出齿轮从另一组件输入/输出齿轮(该齿轮与用 作发电机的原动机50相连)分离。剩余的组件输入/输出齿轮耦合至传动装置30内的其 他齿轮，该其他齿轮可将动力传递至驱动轴32，可通过所接入的传动装置内部的其他离合 器将动力传递至驱动轴32。剩余的原动机用作马达，且通过机械耦合至输入/输出齿轮的 组件给传动装置30提供动力。此布置对于车辆在城市中被开动而言是非常有用的。在此 情况下，原动机20可以以最有效的速度和功率范围进行操作(无需考虑车辆速度)，或者原 动机20可被完全关闭，以进一步减少燃料消耗。如果需要更多的动力，所分离的原动机可 在速度上与所分离的一个原动机或多个原动机20同步，并在此之后耦合至传动装置30，以 提供所需的额外动力。可在速度上对所接入的原动机或传动装置进行调整，以适应于组件 (PTO)的输入输出齿轮比。可选地，在第一原动机20保持关闭且车辆操作在其中未接入离合器166的串联混合动力配置中时，可选的APU可对第一可再充电能源70充电。优选地，APU为使用低碳燃料 的低排放功率源。此配置在要求低排放的城市地区是非常有用的。如全电动模式中那样， 当第一原动机20关闭且车辆行进时，车辆系统(例如，HVAC、制动器、动力转向器等)均电 动操作。参见图20，在可选实施方式中，系统10可以类似于图1所示的实施方式。然而，第 二原动机50 (例如，马达，诸如电动马达/发电机等)可提供比驱动配件60 (例如，液压泵， 诸如体积可变的容积式泵等)所需动力更多的动力。因此，提供了第三原动机230，诸如较 小的电动马达/发电机。第三原动机230耦合至第一可再充电能源70，并给配件60提供动 力。根据一个示例性实施方式，第三原动机230为10-60hp电动马达，更优选为20-40hp电 动马达。参见图21，在可选实施方式中，系统10可类似于图1所示的实施方式。然而，第四 原动机240可通过离合器245耦合至第一原动机20(例如，耦合至内部的内燃机的曲轴)。 该耦合可直接耦合至曲轴，或可通过皮带、或通过轴进行耦合。第四原动机240可为例如电 动马达，该电动马达可给一个或多个配件250(例如，第一原动机20的冷却风扇、动力转向 泵、HVAC系统、制动器等)提供动力。可选地，第四原动机240可为一体形成的启动发电机， 可选为能够进行再生制动。取决于车辆的需要，图21所示的系统10能够在多种模式下工作。系统10可被配 置为组合串联/并联混合动力。例如，在全电动模式中，第一原动机20可被关闭，且经离合 器165分离的原动机50和220可提供动力以驱动车轮33。原动机50和220可连接至液压 泵。在一种实施方式中，原动机50和220可与液压泵一体形成为共享一轴的单个单元。根 据一个示例性实施方式，原动机50和220均能够提供至少lOOhp，从而200hp的动力被传递 至传动装置30以驱动车轮33。如果车辆需要更多的动力来驱动轴32，则可开启第一原动 机20。第一原动机20输出的速度被同步至期望的RPM。接入离合器165，以除原动机50和 220之外，还将第一原动机20耦合至传动装置30。如果车辆要求更多的动力来驱动轴32， 离合器245可接入，以使得第四原动机240给第一原动机20的曲轴提供额外的动力。第四 原动机240可同时提供动力至一个或多个配件250。使用原动机50、225以及240来补充驱 动车轮33的动力可允许在系统10中使用更小、更有效的第一原动机20。第四原动机240可经由皮带和/或滑轮和/或轴和/或齿轮来驱动配件240，且可通过离合器245经由皮带、轴、齿轮和/或滑轮耦合至第一原动机20。原动机240可为具 有贯通轴的电动马达。所述贯通轴可针对配件(例如，HVAC、风扇、转向器、泵、制动器等) 驱动皮带和/或滑轮。离合器165可与传动装置一体形成(如手动传动装置或自动换挡传 动装置中那样)。在利用转矩变换器的自动传动装置中，离合器165可位于转矩变换器与 ICE之间，或可一体形成到传动装置中且置于转矩变换器与针对PTO (对于那些利用独立于 转矩变换器的PTO输入齿轮的传动装置)的输入齿轮之间。所述离合器165的整合和/或 位置可用于离合器可置于ICE与传动装置之间的其他图示所示的其他实施方式中。
如果第一原动机20为相对小的内部内燃机，则其可能不能提供所有动力来驱动 车轮并对可再充电能源70进行再生。在此情况下，离合器165分离，离合器245接入，以使 得第一原动机20仅驱动配件250，且第三原动机240转而用作发电机来对可再充电能源70 进行充电。原动机50和220提供动力来驱动车轮33。该布置允许第一原动机20操作在更 有效的区域。离合器245可将第一原动机20与第四原动机240断开连接，且第四原动机可 为配件250提供动力。为在第一原动机20关闭时保持发动机模块的热度，发动机冷却剂可 循环通过加热元件(未示出)。之后，如果第一可再充电能源具有足够的能量来给其他原动 机供电，则所述ICE可被关闭，以避免燃料消耗并减少排放。正如所有所述混合动力机械化 过程那样，控制系统可对至系统的各种输入进行评定，并调节各种装置的输出，例如监视诸 如能量水平、动力需求、转矩、控制输入、速度、温度的因子以及其他因子，以确定原动机的 合适操作、离合器和其他装置的起动，从而实现最优的效率和性能。之后，加热后的冷却剂 可循环回第一原动机20。当环境空气很冷时，加热后的冷却剂还可用于温暖可再充电能源 70或其他板上电池。发动机模块和/或电池的温热装置还可用于其他实施方式。图21有利示出的系统10可在第四原动机240 (例如，辅助电动马达)、第一原动机 20 (ICE)、第二原动机50以及第三原动机220的帮助下，利用并联混合动力配置。由于可利 用来自多个源的动力，系统10的并联属性允许最大加速度。如上所述，传动装置30可包括 离合器(例如，内部或外部离合器165)。为减小离合器磨损，可利用组件40和110来启动 车辆，且一旦输入轴的速度接近或等于发动机驱动轴的速度，接入离合器以将原动机20耦 合至传动装置30。该方法还可用于使用离合器将原动机接入传动装置的其他实施方式中。 可选地，可利用一个或多个组件来给第一原动机20 (例如，发动机)提供动力，以助于使内 部的内燃机转动(在具有或不具有离合器的情况下)。该实施方式可允许车辆使用来自第 一可再充电能源70的能量来启动发动机、或转动发动机和/或同时使车辆移动。可将该方 法用于系统10的其他配置中。可选地，图21中的系统10可仅被提供作为单PTO系统。两个PTO的使用允许更 多动力被提供至传动装置30。根据另一实施方式，可布置图21的系统，从而在加速期间，可利用原动机220和原 动机50来对并联混合动力配置进行辅助。在仅电动的加速模式中，可在关闭原动机20的 情况下，经由原动机50和220通过组件40和110来提供动力。第四原动机240可为用于给个别配件提供动力的大量电动马达。离合器245和原 动机240可连接至原动机20的前端或其他位置，且可用于参照图1-20所述的其他实施方 式中。有利的是，仅电动的加速可使用标准的传动组件，且不会产生排放。使用由用于原动 机220和50的源70供电的原动机240可减少排放。
根据另一实施方式，图21所示的系统还可被配置为提供仅电动的串联加速。原动 机20被用于对第一可再充电能源70(例如，电池)进行充电，但并不直接耦合至传动装置 30或经由离合器165而与传动装置30断开连接。原动机240给配件250提供动力。有利 的是，原动机20可被配置为以更有效的RPM和负荷进行操作。优选地，原动机240具有穿 过轴，且可在原动机20给配件提供动力时用作发电机。该系统对于时走时停型(stop and gotype)应用而言是非常有益的，在所述应用中，电动马达可在制动期间存储能量，并可在 不需要改变原动机20的操作RPM的情况下对车辆进行加速。根据另一实施方式，图21所示的系统10还可在仅ICE的巡航模式中操作。在稳 定行驶(诸如公路上行驶)期间，ICE原动机(例如，原动机20)可提供所有的动力，且电 动马达(例如，原动机220和50)可从传动系统解耦(经由离合器断开连接)，以减少不必 要的摩擦和寄生负荷。此模式可在巡航速度下提供最佳恒定动力。在此模式中，当原动机 20 (ICE)可操作在稳定状态且处于有效RPM和负荷范围时，原动机20可直接耦合至传动装 置30、或通过离合器165耦合至传动装置30，以提供最佳效率。在仅ICE的巡航模式期间， 可断开所有非必要的混合动力组件以及任何非必要的负荷。当进行加速或制动时，电动马 达(或者液压马达)可临时接入，以提供额外的推进力、或获取制动能量以便重新利用，从 而可产生较高的操作效率和较低的燃料消耗。 根据再一实施方式，图21所示的系统10还可设置于由原动机20保持公路速度且 混合动力组件临时接入以对车辆进行加速或减速的模式中。ICE(原动机20)可用于基本巡 航动力，且在需要额外加速或对车辆减速时，可接入一个或多个电动或液压马达。在车辆恢 复稳定公路巡航之后，组件110和40(例如，ΡΤ0)可被分离，以移除非必要混合动力组件的 非必需阻力。有利的是，此配置允许较小马力的发动机用于最高效率的最佳范围，且可减小 原动机20输出中所需的较大摆幅(例如，当需要提供动力以提供较大瞬时负荷时、或当动 力输出远高于或远低于其最佳范围时，发动机会以较低的效率进行操作)。根据可选实施方式，原动机50可包括泵，或者泵可置于原动机50与第一组件40 之间。在另一可选方式中，液压泵可置于原动机50之后或其后侧。在此实施方式中，针对 使用原动机50的液压泵，可利用来自源70的动力来驱动泵。此配置在车辆静止时是很有 利的，因为可利用来自电池(例如，源70)的电力来操作电动马达和液压泵。根据另一实施方式，图21所示的系统可操作于原动机20被操作的且液压泵的旋 转速度是恒定的模式中。可接入组件40从而使原动机20驱动液压泵和原动机50。如果因 所需液压流的改变而导致原动机50的旋转需要变化，可在其他电动马达可独立操作以给 具有变化旋转速度的泵提供给动力的同时，接入并使用单独的PTO来对电池进行再充电。 如上所述，液压泵可置于原动机50与组件40之间、或置于原动机50之后。在没有第二 PTO 的实施方式中，泵的旋转速度可保持恒定，且可改变泵的输出，以将流量改变至符合所需的 液压流变化。该配置在通过调节流量来改变打孔钻的速度的挖掘起重机应用中是非常有利 的。参见图22-图29，在可选实施方式中，系统10可类似于图21所示的实施方式。然 而，具有离合器255的第五原动机260可设置在第一原动机20与离合器165之间。第五原 动机260可用作马达以给传动系统提供动力，或可用作发电机以对第一可再充电能源70进 行再充电、或给系统10的其他组件提供电力。图22-图29所示的系统10可有利地操作于多种模式中。图22示出了当车辆加速时处于串联操作模式的系统10。第一原动机20转动第五原动机260，该第五原动机260给第一可再充电能源70充电。离合器165分离，以将第五原 动机260从传动装置30解耦。第一可再充电能源70给第二原动机50和第三原动机220 提供电力，第二原动机50和第三原动机220分别通过第一组件40和第二组件110来驱动 传动装置30。根据另一示例性实施方式，仅第二原动机50和第三原动机220中的一者可给 传动装置30提供动力。图23示出了根据另一示例性实施方式的车辆加速时处于串联操作模式的系统 10。第一原动机20转动第五原动机260，该第五原动机260给第一可再充电能源70充电。 离合器165分离，以将第五原动机260从传动装置30解耦。第一可再充电能源70给第二 原动机50和第三原动机220提供电力，第二原动机50和第三原动机220分别通过第一组 件40和第二组件110来驱动传动装置30。根据另一示例性实施方式，仅第二原动机50和 第三原动机220中的一者可给传动装置30提供动力。离合器245接入，从而第一原动机20 可进一步驱动第四原动机240。可使用第四原动机240来给板上配件250提供动力和/或 对第一可再充电能源70进行再充电。图24示出了当车辆加速时处于并联操作模式的系统10。使用来自第一原动机20 和第一可再充电能源70的动力来给传动系统提供动力。第一原动机20转动第五原动机 260和传动装置30。离合器165接入，以将第五原动机260耦合至传动装置30。第一可再 充电能源70给第二原动机50和第三原动机220提供电力，第二原动机50和第三原动机 220分别通过第一组件40和第二组件110来驱动传动装置30。根据另一示例性实施方式， 仅第二原动机50和第三原动机220中的一者可给传动装置30提供动力。第一可再充电能 源70进一步给第四原动机240提供电力。离合器255接入，以将第四原动机240耦合至第 一原动机20，从而有助于驱动传动系统。为减小离合器磨损，可分离离合器165，且第二原 动机50和第三原动机220 (经由组件40和110)可提供初始动力，以对车辆进行加速。该 方法还可减少或消除对转矩变换器的需求。一旦输入轴的速度靠近或等于发动机驱动轴的 速度，则接入离合器165以耦合第一原动机20和传动装置30。图25示出了处于巡航模式的系统10，在巡航模式中，第一原动机20提供动力以使 车辆保持相对恒定的速度(例如，在公路行驶期间)。断开了非必要的负荷，诸如未使用的 混合动力组件。当第一原动机20在处于有效rpm和负荷范围内的稳定状态下操作时，直接 将第一原动机20耦合至驱动轴32可提供最佳的效率。如图26所示，当车辆处于巡航模式时(图25)，系统10的混合动力组件可临时接 入，以对车辆进行减速或加速。第一可再充电能源70可通过一个或多个原动机来给传动系 统提供额外的动力，以对车辆进行加速。在车辆恢复稳定的公路巡航之后，可分离额外的原 动机(例如，通过分离组件40和110)，以移除非必要混合动力组件的非必需阻力。临时使 用混合动力组件来为驱动轴提供额外的动力允许较小马力的发动机用于其最大效率的最 佳范围。可进一步减小来自ICE的所需输出中的较大摆幅。当需要提供较大瞬时负荷时、或 当动力输出远高于或远低于其最佳范围时，内部的内燃机一般会以较低的效率进行操作。 在可选实施方式中，如果需要对车辆进行减速或加速，可接入额外的原动机。例如，第二原 动机50可通过第一组件40耦合至传动装置30，以提供额外的加速或对车辆进行减速。
为减少内部的内燃机的空闲时间，如图27所示，当车辆静止时，可关闭第一原动 机20。第二原动机50由第一可再充电能源70供电，并驱动配件60和设备100。根据另一 示例性实施方式，配件60可置于第一组件40与第二原动机50之间(如图13所示)。 如图28所示，可使用第一原动机20来对第一可再充电能源70进行再充电。根据 一个示例性实施方式，配件60为液压泵。如果第二原动机50的旋转速度需要改变(例如， 以适应所需液压流中的变化)，可接入并使用组件110来通过第三原动机220对第一可再充 电能源70进行再充电。同时，第二原动机50可独立操作，以给具有变化旋转速度的配件60 提供动力。第一可再充电能源70可进一步给第四原动机240供电，以驱动板上配件250。 根据另一示例性实施方式，如果液压泵的旋转速度恒定，可接入组件40，从而使得第一原动 机20驱动配件60和第二原动机50，且不需要中间再充电步骤。根据再一示例性实施方式， 第二原动机50的旋转速度可改变，且组件110可不存在。通过在改变泵的输出以改变流量 (例如，在通过调节流量来改变打孔钻的速度的挖掘起重机应用中)的同时保持配件60的 旋转速度恒定，可在改变流量的同时对系统进行充电。如图29所示，可使用第一原动机20来对第一可再充电能源70进行再充电。第一 原动机20转动第五原动机260，第五原动机260对第一可再充电能源70进行充电。分离离 合器165，以将第五原动机260从传动装置30解耦。同时，第二原动机50可独立操作，以给 具有变化旋转速度的配件60提供动力。第一可再充电能源70而进一步给第四原动机240 提供电力，以驱动板上配件250。根据另一示例性实施方式，系统10可为空闲抑制系统。空闲抑制系统可具有类似 于任何之前所述的系统10的实施方式的配置，但并未被配置为将动力返回至第一原动机 20和驱动轴32 (例如，传动系统)。相反，组件40仅以一个方向提供动力(例如，组件40 不能反驱动至传动装置30)。改系统10不需整合混合动力驱动系统所需的附加软件、校准 以及控制电子设备。该系统10也不需要混杂的热管理系统以及更高容量的马达和驱动电 子设备。该系统10可包括可选的第二可再充电电源90 (诸如，蓄压器)和/或可选的APU 80，或者甚至可包括至电力网的连接。类似于图14所示的实施方式，系统10可包括位于组 件40与第二原动机50或配件60之间的可选离合器160。如果系统10不包括第二可再充 电电源90 (诸如，蓄压器)，系统可包括气体、无线或光纤控制。如果系统包括第二可再充电 电源90，则不需要额外的控制系统(例如，蓄压器可构成具有液压控制的封闭式中央液压 系统)。例如，在一个空闲抑制配置中，整合有离合器的PTO可连接至传动装置，并耦合至 液压马达。该液压马达具有穿过轴，且还耦合至电动马达。该马达可为AC马达或DC马达。 电池给马达提供能量，电子设备控制马达速度以及马达的开启和关闭。PTO可从传动装置分 离，以允许电动马达推动液压泵。可能需要调节ΡΤ0，以允许轴在不接入传动装置时自由旋 转。当电池达到低电荷状态、或电动马达的速度由于低电池能量而降低至可接受水平以下 时，可启动原动机(通常是柴油或汽油发动机)。可调节发动机rpm，从而PTO轴可为液压 泵提供所需的旋转速度。之后，PTO接入并驱动液压泵。可通过电动马达或者通过车辆交流发电机来给电池充电，或可选的，电池可在工 作现场耗尽，并且一旦车辆返回至可使用来自电网的电力对电池充电的地点时就被再充 电。如果电池保持耗尽，则发动机启动，PTO接入，且液压泵或工作用卡车在工作现场经常使用的其他辅助设备可由第一原动机(ICE)机械地提供动力。对车辆进行充电的地点可以是具有充电站或普通插座的车库。仅使用电网电力来 对电池进行再充电可简化空闲抑制系统。如果电池在车库充电一整晚、或者如果电池需要 被检修或更换，单独的车辆监视系统可进行记录。此系统可经由链路(例如，蜂窝电话、卫 星、无线局域网络或有线连接)发送信号至车队管理系统，从而车队员工可采取措施来对 系统进行维护、或训练车辆操作者。电池系统可被设计为模块化，且易于由将被安 装的电池模块进行更换。模块化可 更换电池系统可允许车辆初始使用成本较低的电池(该电池具有较短的使用寿命)，之后 可在该已有电池无法存储足够的能量时将其更换为相同类型的电池或更高级的电池。可更 换电池系统是很有益处的，因为在可以以较低价格购得更高级电池(该电池具有更多的能 量存储、更低的质量以及更长的服务寿命)之前，一直使用低成本电池。电池系统可将电子 设备整合入模块中，且可包括热管理。所述电子设备可产生统一的输入和输出电子特性，允 许使用不同的电池技术，且不会影响空闲抑制性能。电池还可被设计为用于快速更换。此 设计可使得能够使用在基站充电的电池。基站处的电池可在不需要用于车辆时，为设施或 电网提供电力。可在电池模块内整合其他的电子设备，包括监视电路，该监视电路用于记录 可用电力、所使用的电力、电池寿命已减少了多少(可基于总体放电百分比、放电和再充电 速度、平均操作温度、平衡多个单元的频率或者达到满电荷状态的频率)。此系统可允许对 电池系统进行出租，或基于电池的使用以及电池使用寿命的估计减少量进行付费。该类模 块化电池系统还可用于本公开中所述混合动力系统的其他实施方式上。如上所述，系统10可执行许多不同的功能。系统10的各种示例性实施方式的功能 可基于车辆(包括系统10)的运转情况而改变。例如，当车辆制动时，可使用再生制动来对 第一可再充电能源70和/或第二可再充电能源90进行再充电。在加速期间，可使用第一 可再充电能源70和/或第二可再充电能源90来给传动系统供电。当车辆停靠时，可起动 板上设备100，诸如液压升降机。此液压升降机可从第二可再充电能源90 (例如，液压蓄压 器)提取电力、或可直接由配件60(诸如，液压泵)进行驱动。一旦升降机被升高且停止， 液压流体不再流动。在此位置，第二可再充电能源90不需要被充电，且配件60不需要运行 以对升高的液压升降机进行保持。因此，当升降机不移动时，可关闭第二原动机50，以减小 对来自第一可再充电能源的能量不必要的消耗，且可关闭第一原动机20，以减小不必要的 空闲。如果可再充电能源中存在足够的能量来用于设备、或“饭店负荷”、或从车辆导出至工 具或灯光或其他负荷的电力，当车辆停靠时，原动机20可保持关闭。系统10可包括传感器 和控制系统，该控制系统用于自动开启第一原动机20、第二原动机50、配件60或系统10的 其他组件，并在当不再需要他们时对其进行关闭，从而节省燃料并减少排放。根据各种示例性实施方式，系统10的元件可与液力联轴节耦合在一起。图17中 示出了此联轴节170的一个示例性实施方式，该联轴节将组件40耦合至第二原动机50。液 力联轴节170包括一个或多个液压马达/泵172以及将液压马达/泵172耦合到一起的流 道。虽然液力联轴节170可能会增加系统10的成本，但相比于通过机械轴来对组件进行耦 合(此方式也是通常可行的)而言，他们在放置系统10的各个元件方面允许更大的灵活 度。还应当注意到，所示混合动力驱动系统组件的布置仅是示意性的。虽然仅详细描述了本公开的一些实施方式，但阅读本公开的本领域技术人员可以很容易理解到，在不 实质性背离在此所列举的主题的新颖性教导以及优点的情况下，许多修改均是可行的(例 如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状以及比例、参数值、安装布局、材料、颜色、方向等的变 化)。此外，与可选离合器相关的论述可应用到参照其他附图所述的其他实施方式中。例如， 虽然在各种实施方式中均示出了 APU 80和可选离合器，除非在权利要求书中特别列举，否 则可在不背离本发明的范围的情况下将他们从系统中移除。根据另一示例，虽然图中所示 的双向箭头表示动力可在两个方向上流动，但系统也可被设计为使得动力在单方向上流动 (例如，在不背离本发明范围的情况下，某些双向箭头可被替换为单向箭头)。因此，所有这 些修改均包含在此所述的本公开的范围内。任何处理或方法步骤的顺序或次序均可被改 变、或可根据可选实施方式进行重新排序。在不背离在此所陈述的本公开的示例性实施方 式的情况下，可对优选及其他示例性实施方式的设计、操作条件以及布置进行其他替换、修 改、更动和/或省略。
权利要求
一种用于车辆的车辆驱动系统，该车辆驱动系统包括第一原动机、第一原动机驱动的传动装置、可再充电电源以及动力输出装置，所述车辆驱动系统还包括与所述动力输出装置直接或间接机械连接的液压泵；与所述液压泵直接或间接机械连接的电动马达，其中该电动马达能够通过所述动力输出装置接收来自所述原动机驱动的传动装置的动力，其中所述液压泵能在所述电动马达旋转时接收来自该电动马达的动力，所述电动马达使用来自可再充电能源的动力、或使用通过所述动力输出装置的来自所述原动机驱动的传动装置的动力以进行旋转。
2.根据权利要求1所述的车辆驱动系统，其中所述电动马达能够通过所述动力输出装 置给所述原动机驱动的传动装置提供动力。
3.根据权利要求1或2所述的车辆驱动系统，其中所述液压泵能够将动力提供到所述 电动马达从而提供到所述原动机驱动的传动装置，并通过所述动力输出装置接收来自所述 原动机驱动的传动装置的动力。
4.根据权利要求1或2所述的车辆驱动系统，其中所述液压泵为高输出液压泵。
5.根据权利要求1或2所述的车辆驱动系统，该车辆驱动系统进一步包括与所述液压 泵流体连通的液压蓄压器。
6.根据权利要求5所述的车辆驱动系统，其中所述液压泵能够将来自所述液压蓄压器 的动力提供给所述原动机驱动的传动装置。
7.根据权利要求1或2所述的电动车辆驱动系统，其中所述电动马达由所述动力输出 装置驱动，以在驱动所述液压泵的同时，对所述可再充电电源进行充电。
8.根据权利要求5所述的电动车辆系统，其中所述液压泵能够通过所述动力输出装置 接收来自所述原动机驱动的传动装置的动力，以用于所述液压蓄压器。
9.根据权利要求1或2所述的车辆驱动系统，该车辆驱动系统进一步包括离合器，该离 合器设置于所述原动机和液压马达之间或所述原动机与所述电动马达之间中的至少一者， 其中所述离合器被接入以在再生制动期间、或者当没有来自所述原动机的动力的情况下所 述液压马达或所述电动马达提供动力到所述原动机驱动的传动装置时，将到所述电动马达 或所述液压马达的动力增大。
10.根据权利要求1或2所述的车辆驱动系统，其中液压马达具有经耦合而与所述动力 输出装置机械连接的贯通轴；以及其中所述电动马达经耦合而与所述液压马达机械连接，其中所述液压马达设置于所述 动力输出装置与所述电动马达之间。
11.根据权利要求1或2所述的车辆驱动系统，其中所述电动马达包括机械耦合至所述 液压泵的延伸轴。
12.根据权利要求1或2所述的车辆驱动系统，其中所述车辆包括第二动力输出装置， 且所述原动机耦合至该第二动力输出装置。
13.根据权利要求1或2所述的车辆驱动系统，其中所述电动马达给所述可再充电电源 充电，且所述第一原动机给液压系统提供动力。
14.根据权利要求1或2所述的车辆驱动系统，其中在稳定状态公路使用期间，所述动 力输出装置从所述第一原动机断开。
15.根据权利要求1或2所述的车辆驱动系统，其中所述系统被配置为使得第一可再充电能源能够由以下中的任意项进行充电所述第一原动机、电力网、辅助动力源或再生制动。
16.根据权利要求2所述的车辆驱动系统，其中所述系统被配置为使得来自所述第一 原动机的动力能够由所述第一原动机传动装置、电动马达或液压泵所接收，从而来自第一 可再充电能源的电力能够经由所述电动马达而由所述第一原动机驱动的传动装置或液压 泵所接收，以及来自液压蓄压器的动力能够经由所述液压泵而由所述电动马达或所述第一 原动机驱动的传动装置所接收。
17.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆驱动系统，其中所述系统被配置为使得能 够在第一可再充电能源的再充电期间，通过经由所述动力输出装置驱动所述电动马达以及 对设备的所述液压泵进行驱动，以给设备提供动力。
18.一种用于第一原动机以及由该第一原动机驱动的第一传动装置的混合动力车辆驱 动系统，该系统包括耦合至可再充电能源的第二原动机；组件，其中所述第一原动机被配置为通过所述传动装置和所述组件提供动力，以操作 所述第二原动机，且所述第二原动机被配置为通过所述组件给驱动轴提供动力；以及配件，被配置为耦合至所述第二原动机，且被配置以使得该配件通过所述第二原动机 的操作而被操作，其中该配件为液压马达，且耦合至第二可再充电能源。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述组件为动力输出装置，该动力输出装置被 配置为在所述传动装置运动时接入和分离。
20.根据权利要求18所述的系统，其中所述组件为耦合至所述车辆的驱动轴的变速箱。
21.根据权利要求18所述的系统，其中所述第二原动机在所述第一原动机关闭时操作 所述配件，以减少空闲。
22.根据权利要求18所述的系统，其中所述配件耦合至液压蓄压器。
23.在使用包括第一原动机、第一原动机驱动的传动装置、电动马达、第一能源以及动 力输出装置的驱动系统的混合动力车辆中，其中所述电动马达被配置为对所述第一能源进 行再充电、或由所述第一能源供电，其中所述第一原动机被配置为通过所述传动装置和组 件提供动力以操作所述电动马达，且其中所述电动马达被配置为通过所述组件给驱动轴提 供动力，一种液压系统包括配件，被配置为耦合至第二原动机，且被配置为使得该配件通过所述第二原动机的操 作而被操作，其中该配件还被配置为选择性地操作所述第二原动机。
24.一种操作混合动力车辆驱动系统的方法，所述混合动力车辆驱动系统包括原动机、 原动机驱动的传动装置、可操作用于单独或与第一原动机一起给驱动轴提供动力的第二原 动机、用于在所述传动装置与所述第二原动机之间传递动力的动力输出装置组件、用于给 所述第二原动机提供动力或由所述第二原动机提供动力的第一能源，所述方法包括通过所述第二原动机的操作而给配件提供动力。
25.根据权利要求24所述的方法，该方法进一步包括通过所述配件的操作而给所述第二原动机提供动力。
26.根据权利要求24所述的方法，该方法进一步包括当不需要所述车辆驱动系统中除所述第一原动机之外的部分连接至所述第一原动机时、或该部分会因连接至所述第一原动机而受损时，将所述动力输出装置组件接入所述传动装置或从该传动装置分离。
27.根据权利要求24所述的方法，该方法进一步包括操作所述第一原动机，以通过所 述传动装置同时给所述驱动轴和所述第二原动机提供动力。
28.一种用于车辆的混合动力驱动系统，该混合动力车辆驱动系统包括第一原动机、第 一原动机驱动的传动装置、可再充电能源以及动力输出装置，所述混合动力车辆驱动系统 还包括耦合至电源的第一电动马达；与所述第一电动马达直接或间接机械连接的液压马达；与所述动力输出装置直接或间接机械连接的第二马达，其中该第二电动马达能够通过 所述动力输出装置接收来自所述原动机驱动的传动装置的动力，并给所述电源进行充电， 其中所述液压马达能够接收来自所述第一电动马达的动力，其中所述第二电动马达具有比 所述第一电动马达更高的马力等级。
29.根据权利要求28所述的系统，其中所述第二电动马达能够通过所述动力输出装置 接收来自所述原动机驱动的传动装置的动力，并给所述电源进行充电，其中所述液压马达 能够接收来自所述第一电动马达的动力，其中所述第二电动马达具有比所述第一电动马达 更高的马力等级，其中所述第二电动马达还能够通过所述动力输出装置给所述传动装置提 供动力。
全文摘要
一种实施方式涉及用于车辆的混合动力车辆驱动系统，该系统包括第一原动机、第一原动机驱动的传动装置、可再充电电源以及PTO。所述混合动力车辆驱动系统进一步包括与所述PTO直接或间接机械连接的液压马达以及与该液压马达直接或间接机械连接的电动马达。该电动马达可给所述原动机驱动的传动装置提供动力，并通过PTO接收来自所述原动机驱动的传动装置的动力。所述液压马达可给所述原动机驱动的传动装置提供动力，并通过PTO接收来自所述原动机驱动的传动装置的动力。
文档编号B60K6/44GK101868366SQ200880117094
公开日2010年10月20日 申请日期2008年10月9日 优先权日2007年10月12日
发明者D·F·迈尔斯, J·T·达鲁姆, M·J·贾姆兹 申请人:欧达系统公司