混合动力车辆驱动系统及方法以及空闲抑制系统及方法_4

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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。
[0097]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。
[0098]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。
[0099]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。
[0100]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。
[0101]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。
[0102]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。
[0103]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。
[0104]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。
[0105]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。
[0106]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親合至配件60。配件60親合至第二原动机50。
[0107]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。
[0108]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。
[0109]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。
[0110]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。
[0111]离合器165親合至第一原动机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。
[0112]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。
[0113]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。
[0114]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(FunkManufacturing C0.)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。
[0115]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。
[0116]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。
[0117]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
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