CN104144809A - 液压混合驱动系统及用于操作液压混合驱动系统的方法 - Google Patents

液压混合驱动系统及用于操作液压混合驱动系统的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于机动车的一个液压混合驱动系统(1)，具有：驱动轮(2)，它们具有用于对驱动轮(2)施加摩擦制动转矩的摩擦式制动器(3)；及一个可无级调节的液力传动装置(4)，其具有一个发动机侧的液力机(5)及一个与该液力机形成直接的流体连接的车轮侧液力机(6)，其中这些液力机(5，6)在驱动技术上串联连接并与机动车的驱动轮(2)连接，以致这些液力机(5，6)不仅可作为液压泵而且可作为液力发动机工作；及至少一个液力流体能量储存装置(7)，它与液力传动装置(4)形成流体技术的连接，其中，发动机侧的液力机(5)通过一个高压液力导管(8)及一个低压液力导管(9)与车轮侧液力机(6)形成流体技术的连接。本发明还涉及用于操作根据以上权利要求之一的液压混合驱动系统(1)的方法。

Description

液压混合驱动系统及用于操作液压混合驱动系统的方法
技术领域
本发明涉及用于机动车的一个液压混合驱动系统，该机动车具有：驱动轮，它们具有用于对驱动轮施加摩擦制动转矩的摩擦式制动器；及一个可无级调节的液力传动装置，该装置具有一个发动机侧的液力机及一个与该液力机形成直接的流体连接的车轮侧液力机，其中这些液力机在驱动技术上串联连接并与机动车的驱动轮连接，以致这些液力机不仅可作为液压泵而且可作为液力发动机工作；及至少一个液力流体能量储存装置，它与液力传动装置形成流体技术的连接。此外本发明还涉及用于操作液压混合驱动系统的方法。
本发明的应用领域延伸到具有串联的液压驱动路径及一个液力流体能量储存装置的用于在公交道路上运行的混合式机动车。
背景技术
基于环境保护的观点对用于在公交道路上运行的具有混合驱动装置的机动车具有强烈的需求。当前出现在市场上的具有混合驱动装置的机动车涉及电的混合驱动装置，该驱动装置包括一个内燃机及至少一个既可作为电动机也可作为发电机工作的电机以及一个蓄电装置。液压混合驱动系统具有一个液力流体能量储存装置来取代蓄电装置，在液力流体能量储存装置中储存处于压力下的液体；及具有一个液力机，它既可作为液压泵也可作为液力马达来工作。在作为液压泵工作时液力机接管一个发电机的任务及将能量储存到储能装置中。在作为液力马达工作时液力机相应于一个将驱动轮驱动的电动机。
用于具有电驱动路径的混合式机动车的运行策略是一般公知的现有技术。一个电的混合式机动车的发动机控制包括转矩控制及转矩分配以及一个针对蓄电装置及电机的操作策略。不仅在各个运行状态之间的转变时而且在转矩的协调时应考虑电驱动路径的特点。在由蓄电装置的充电向放电转换时其电感及电容限制了可达到的转换时间。然而一个蓄电装置可与其充电状态及当前电流值无关地接入车电源或与其分开。
设有一个液力流体能量储存装置但不设有液压驱动路径的并联液压混合系统也属现有技术并尤其工作在HRB(带流体静力再生制动系统的)垃圾车中。
由WO 2006/055978 A1公知了一种用于机动车的电动液压的混合驱动系统，其中一个既可作为电动机也可作为发电机工作的电机由一个内燃机来驱动。该电机通过直接耦合与共同构成一个液力传动装置的两个液力机中的第一个在操作技术上形成连接，其中电机及发动机侧的液力机与内燃机并联地耦合。为了能量储存使用了一个在流体技术上与液力传动装置形成连接的液力流体能量储存器，及在操作技术上与电机形成连接的一个电池以及与一个超级电容器组。
发明内容
由上述现有技术出发本发明的任务在于，对液压混合驱动系统作如下的改进：发动机侧的液力机通过一个高压液力导管及一个低压液力导管与车轮侧液力机形成流体技术的连接。
该任务将由根据权利要求1的前序部分的液压混合驱动系统出发结合其特征部分的特征来解决。本发明的有利的进一步构型可由接下来的从属权利要求中得出。在方法技术上该任务将通过权利要求4来解决。
根据本发明液力流体能量储存装置与高压液力导管形成流体技术的连接。这就允许液力流体能量储存装置释放能量，该能量释放则导致内燃机的减载及与此相关的燃料的节省。通过液力流体能量储存装置的能量释放将驱动轮侧的液力机，后者通过一个轴又将驱动转矩传递到驱动轮上。
尤其一个内燃机通过一个离合器耦合在发动机侧的液力机上。由此内燃机将所产生的转矩传递到发动机侧的液力机上，后者通过高压液力导管及车轮侧液力机又将转矩传递到驱动轮上。通过该布置及该运行策略可使当前的车轮转矩与内燃机的运行无关，其中内燃机可工作再一个最佳转速上并由此具有高的效率。只要不需要内燃机的转矩，便可调整它的运行状态。
为了操作上述液压混合驱动系统还给出了一个方法，借助该方法在一个推进运行前及后进行用于压力适配及流量适配的运行状态，以避免液压混合驱动系统中的压力冲击及振动波，其中推进运行通过液力流体能量储存装置的能量释放来实现。对于储能装置在液压混合驱动系统上的耦合尤其需要这样。由于在液力流体能量储存装置中在高储能状态下储存的高压力当为了使内燃机减载而打开液力流体能量储存装置时高压液力导管中的压力冲击随之而来，因为当前高压液力导管具有比液力流体能量储存装置小的压力。该压力冲击可被机动车的乘客明显地感觉到并感到不舒服。
根据本发明的方案的优点尤其在于：机动车借助至少一个推进运行，至少一个预推进运行，至少一个后推进运行和/或至少一个再生制动运行来运行。这些运行模式用于机动车的加速及制动。此外设有一个慢速过程，当制动踏板松开及换挡杆置到D位(前进挡)或R位(倒车挡)上时将导入该慢速过程。在此情况下通过车轮侧的液力机将一个可定标的最小转矩传递到车轮上，由此达到一个非常小的机动车速度。在基本运行时内燃机驱动发动机侧的液力机，这时发动机侧的液力机满足–供给驱动轮转矩的–车轮侧液力机的高压液力导管中的压力需求。
尤其在推进运行前进行预推进运行，其中使高压液力导管中的压力适配于液力流体能量储存装置中的压力。通过该压力适配将避免高压液力导管中的压力冲击。当通过释放条件启动推进运行运行时，将导入预推进运行，该释放条件为驾驶员对转矩的需求超过一个极限值及液力流体能量储存装置明显地高于高压液力导管中的压力。来自液力流体能量储存装置的压力提供了一个正的转矩份额。
根据另一改进本发明的措施为了高压液力导管中的压力适配将计算一个虚拟的空转转矩，该转矩通过车轮侧的液力机的流量适配来提供。高压液力导管中的压力持续地升高，以致当达到一个与液力流体能量储存装置的压力值相应的压力值时使液力流体能量储存装置的一个阀打开，由此对高压液力导管供给来自液力流体能量储存装置的压力。这将导致内燃机的减载，该减载以燃料的节省反映出来。在推进工作期间，高压液力导管中的压力与液力流体能量储存装置中的压力降低相应地降低，因为发动机侧的液力机在推进运行时不产生压力。
此外还提出，在推进运行后进行后推进运行，在后推进运行时通过发动机侧的液力机的接通来补偿液力流体能量储存装置的能量释放及与此相关联的高压液力导管中的压力下降。在后推进运行期间发动机侧的液力机启动及又开始产生用于高压液力导管的压力。其目的在于使导管压力下降变慢及和缓地停止储存装置流。
尤其规定当液力流体能量储存装置的储能状态小于30％时接通发动机侧的液力机。小于30％的储能状态随着高压液力导管中的一个特定的压力极限值而出现并导入后推进运行。通过对压力下降的询问可防止当完全减压的高压液力导管再工作时的压力冲击，该完全减压是由液力流体能量储存装置的能量完全释放引起的。一旦高压导管中的压力达到一个极限值及液力流体能量储存装置的储能状态下降到一个极限值以下时将由基本运行来替代后推进运行。
此外优选地设置再生制动运行来用于液力流体能量储存装置的充能，这时车轮侧的液力机起到液压泵的作用，由此使液力流体能量储存装置中的压力升高并因此也使其中的能量升高。该再生制动运行取决于所需的负车轮转矩，一些释放条件及一个最小时间。一旦液力流体能量储存装置的储能状态超过一个极限值、一个释放条件未被满足、所需的负车轮转矩高于一个极限值或机动车速度下降到一个极限值以下，则离开该再生制动运行。在再生制动过程启动后混合控制装置将当前的再生制动转矩传送给一个制动-发动机控制装置。该制动-发动机将剩余的转矩分配给摩擦式制动器，以致由当前的再生制动转矩及摩擦制动转矩来组成所需的制动转矩。
附图说明
以下将与对本发明优选实施例的说明一起来共同地详细描述对本发明改进的其它措施。
附图表示：
图1：根据本发明的一个液压混合驱动系统的概示图，及
图2：说明根据本发明的用于操作液压混合驱动系统的方法的一个流程图。
优选实施形式
按照图1根据本发明的用于机动车的液压混合驱动系统1由以下组成：驱动轮2，它们具有用于对驱动轮2施加摩擦制动转矩的摩擦式制动器3；及一个可无级调节的液力传动装置4，该装置具有一个发动机侧的液力机5及一个与该液力机形成直接的流体连接的车轮侧液力机6。这些液力机5，6在驱动技术上串联连接并与机动车的驱动轮2连接，以致这些液力机5，6不仅可作为液压泵而且可作为液力马达工作。此外一个液力流体能量储存装置7通过一个高压液力导管8与液力传动装置4形成流体技术的连接。发动机侧的液力机5通过高压液力导管8及一个低压液力导管9与车轮侧液力机形成流体技术的连接。一个内燃机10通过一个离合器11耦合在发动机侧的液力机5上并驱动该液力机。
根据图2机动车在发动机起动后处于一个空转运行18。通过置入一个挡位该机动车转变到低速运行17，由此将一个小转矩传递到驱动轮2上。机动车由低速运行可转变到基本运行16或预推进运行13，其中运行状态的选择与多个因素相关。
在基本运行中内燃机10通过发动机侧液力机5对高压液力导管8供给高压液力并由此驱动轮侧的液力机6，后者将驱动轮2驱动。
在预推进运行13期间高压液力导管8中的压力适配于液力流体能量储存装置7中的压力，–只要液力流体能量储存装置7具有一个足够高的储能状态。为了高压液力导管8中的压力适配将计算一个虚拟的空转转矩，该转矩通过车轮侧的液力机6的流量适配来提供。
在预推进运行13后将导入推进运行12。在推进运行12期间高压液力导管8中的压力与液力流体能量储存装置7中的压力降低相应地降低，因为发动机侧的液力机5在推进运行时不产生压力。
当液力流体能量储存装置7的储能状态小于30％时将导入后推进运行14。在后推进运行14期间发动机侧的液力机5工作并又开始产生用于高压液力导管8的压力，以便使导管压力下降变慢及和缓地停止储存装置流。
不仅可由推进运行12而且可由后推进运行14转变到基本运行16。
再生制动运行15可由基本运行16导入。该再生运行用于液力流体能量储存装置7的充能，这时车轮侧的液力机6起到液压泵的作用，由此使液力流体能量储存装置7中的压力升高并因此也使其中的能量升高。

Claims (10)

1.用于机动车的一个液压混合驱动系统(1)，具有：驱动轮(2)，它们具有用于对驱动轮(2)施加摩擦制动转矩的摩擦式制动器(3)；及一个可无级调节的液力传动装置(4)，其具有一个发动机侧的液力机(5)及一个与该液力机形成直接的流体连接的车轮侧液力机(6)，其中这些液力机(5，6)在驱动技术上串联连接并与机动车的驱动轮(2)连接，以致这些液力机(5，6)不仅可作为液压泵而且可作为液力发动机工作；及至少一个液力流体能量储存装置(7)，它与液力传动装置(4)形成流体技术的连接，其特征在于：发动机侧的液力机(5)通过一个高压液力导管(8)及一个低压液力导管(9)与车轮侧液力机(6)形成流体技术的连接。
2.根据权利要求1的液压混合驱动系统(1)，其特征在于：液力流体能量储存装置(7)与高压液力导管(8)形成流体技术的连接。
3.根据权利要求1的液压混合驱动系统(1)，其特征在于：一个内燃机(10)通过一个离合器(11)耦合在发动机侧的液力机(5)上。
4.用于操作根据以上权利要求之一的液压混合驱动系统(1)的方法，其特征在于：在一个推进运行(12)前及后进行用于压力适配及流量适配的运行状态，以避免液压混合驱动系统(1)中的压力冲击及振动波，其中推进运行(12)通过液力流体能量储存装置(7)的能量释放来实现。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于：机动车借助至少一个推进运行(12)，至少一个预推进运行(13)，至少一个后推进运行(14)和/或至少一个再生制动运行(15)来运行。
6.根据权利要求4或5的方法，其特征在于：在推进运行(12)前进行预推进运行(13)，其中使高压液力导管(8)中的压力适配于液力流体能量储存装置(7)中的压力。
7.根据权利要求4或6的方法，其特征在于：为了高压液力导管(8)中的压力适配将计算一个虚拟的空转转矩，该转矩通过车轮侧的液力机(6)的流量适配来提供。
8.根据权利要求4或5的方法，其特征在于：在推进运行(12)后进行后推进运行(14)，在后推进运行时通过发动机侧的液力机(5)的接通来补偿液力流体能量储存装置(7)的能量释放及高压液力导管(8)中的压力下降。
9.根据以上权利要求之一的方法，其特征在于：规定当液力流体能量储存装置7的储能状态小于30％时接通发动机侧的液力机(5)。
10.根据权利要求4或5的方法，其特征在于：再生制动运行(15)被设置来用于液力流体能量储存装置(7)的充能，这时车轮侧的液力机(6)起到液压泵的作用，由此使液力流体能量储存装置(7)中的压力升高并因此也使其中的能量升高。
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