CN106163849B - 功率提升中枢 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的串联液压混合动力系统(1)，包括：液压回路(9)，该液压回路包括与第二液压排送单元(3)流体连通的第一液压排送单元(2)；以及与液压回路(9)流体连通的高压液压蓄能器(10)和与液压回路(9)流体连通的低压液压蓄能器(11)；其中，高压液压蓄能器(10)通过比例流量控制阀(500)与液压回路(9)流体连通，比例流量控制阀(500)适于连续改变高压液压蓄能器(10)与液压回路(9)之间的液压流体流量。

Description

功率提升中枢
本发明总地涉及具体用于汽车的液压传动系统。更特别地，本发明主要涉及串联液压混合动力系统，包括液压回路、液压蓄能器和功率提升中枢，该功率提升中枢用于选择性地将液压蓄能器与液压回路流体连接。
本文件要求2014年2月4日提交的美国临时申请第61/935,617号的优先权，该申请以参考的方式全部纳入本文。
静压传动(HT)为已知的技术，该技术将功率从功率源(典型地为发动机)传递至功率消耗者(典型地为车辆的一部分)。HT的主要部件为牵引泵、一个或多个牵引马达和液压回路。液压回路使泵与(一个或多个)马达之间的流体连通成为可能。
同样已知的是，如果将一个或多个液压蓄能器附加至车辆并与液压回路流体连接，则车辆将获得存储和再注入液压能量的能力，且通常可被描述为串联混合系统(SHS)。
通过功率提升中枢，使车辆能够从使用HT过渡至变为SHS，功率提升中枢能够将(一个或多个)液压蓄能器与液压回路流体连接并将(一个或多个)液压蓄能器与液压回路断开。
由于在液压蓄能器和液压回路之间可能存在的液压压力的不同，将液压蓄能器与液压回路流体连接可能会引起机械冲击。由于所导致的馈送至液压回路的液压功率的变化，将液压蓄能器与液压回路断开可能具有类似的效果。然而，由于这些机械冲击的发生可能影响传动装置的可控性并引起机械部件的磨损增加，这些机械冲击总体上是不期望的。
因而，本发明的目的为提供一种串联液压混合动力系统，该系统使液压蓄能器平顺地与液压回路连接和/或断开成为可能。
该目的由包括权利要求1中特征的串联液压混合动力系统解决。在独立权利要求中描述了所提出的系统的特别的实施例。
本发明所提出的具体用于汽车的串联液压混合动力系统，包括至少：
液压回路，该液压回路包括与第二液压排送单元流体连通的第一液压排送单元；以及
与液压回路流体连通的高压液压蓄能器和与液压回路流体连通的低压液压蓄能器；
其中，高压液压蓄能器通过比例流量控制阀与液压回路流体连通，比例流量控制阀适于连续改变高压液压蓄能器与液压回路之间的液压流体流量。
在本文件的范围内，表述“与……流体连通”可包括“与……流体连接”和“与……选择地流体连接”(例如通过一个或多个阀)中的至少一个。
典型地，第一液压排送单元为与车辆的发动机驱动地接合或选择性地驱动地接合的液压泵。发动机例如可为内燃机(ICE)。第一液压排送单元可具有可变的液压排量。例如，第一液压排送单元可为具有可运动的斜盘的静压轴向活塞泵。第二液压排送单元可为液压马达，例如静压轴向活塞马达。第二液压排送单元可与车辆输出驱动地接合或选择性地驱动地接合。车辆输出可包括例如驱动轴、最终驱动器、车轴和一个或多个轮中的至少一项。
蓄能器可构造为压缩气体蓄能器。蓄能器可通过用诸如油之类的液压流体充填或部分充填相应的蓄能器而加压，从而压缩包含在蓄能器内的一定量气体。气体可为诸如氮气之类的惰性气体。类似地，可通过让包含在蓄能器内的压缩气体膨胀而使蓄能器降压，从而将包含在蓄能器内的液压流体推出蓄能器并产生流体流。蓄能器可适于在高达例如至少200巴或至少300巴的最大运行压力的静压压力下运行。
串联液压混合动力系统可适于选择性地在静压模式下和一个或多个液压模式下运行。在静压模式下，蓄能器与液压回路流体断开。发动机可接着驱动第一液压排送单元，以在液压回路内排送或循环液压流体，从而驱动第二液压排送单元，使得机械能量可通过液压回路从发动机传递至第二液压排送单元。
在混合模式下，蓄能器与液压回路流体连接。在一种混合模式下，可通过驱动第一液压排送单元将液压流体从低压蓄能器排送至高压蓄能器而将蓄能器充载，从而增加了高压蓄能器与低压蓄能器之间的压力梯度(能量蓄积)。
在另一种混合模式下，第二液压排送单元可吸收来自车辆输出的动能，以将液压流体从低压蓄能器排送至高压蓄能器(再生制动)。
在另一种混合模式下，液压流体可通过第二液压排送单元从高压蓄能器排送至低压蓄能器，用于驱动车辆输出，该车辆输出与第二液压排送单元驱动地接合
所提出的串联液压混合动力系统例如可布置在非公路车辆中。非公路车辆可包括但不限于拖拉机、收割机、履带车、矿车或诸如轮式装载机、反铲装载机、伸缩臂叉装车、运料车或之类的材料搬运车辆。
高压蓄能器通过比例流量控制阀与液压回路流体连通的事实允许高压蓄能器以平顺的、预定的且可控的方式与液压回路连接以及与液压回路断开。例如，当将高压蓄能器与液压回路流体连接时，可致动比例流量控制阀，以逐渐增加通过比例流量控制阀的流体流量。类似地，当将高压蓄能器与液压回路流体断开时，可致动比例流量控制阀，以逐渐减少通过比例流量控制阀的流体流量。
以此方式，比例流量控制阀可减少在连接/断开步骤期间所产生的机械冲击。这可有利地增加系统的可控性且可进一步减少系统的机械部件的磨损。
液压流体可通过比例流量控制阀的一截面流过比例流量控制阀，该截面(面积)可为在第一值至第二值之间连续可变，第二值大于第一值。第一值可为零，即比例流量控制阀可适于完全关闭。具体地，比例流量控制阀可适于被控制或致动，使得截面可固定在第一值至第二值之间的任何期望值。该类比例流量控制阀在本领域内总地是已知的。比例流量控制阀的连续可变的控制位置例如可通过液压力或通过电磁力控制。比例流量控制阀可通过施加至比例流量控制阀的电信号和/或通过液压先导压力控制。
液压回路典型地包括第一主流体管线和第二主流体管线，第一液压排送单元和第二液压排送单元通过第一主流体管线和第二主流体管线相互流体连通。例如，第一主流体管线可将第一液压排送单元的第一流体端口与第二液压排送单元的第一流体端口流体连接或选择性地流体连接。类似地，第二主流体管线可将第一液压排送单元的第二流体端口与第二液压排送单元的第二流体端口流体连接或选择性地流体连接。即，液压回路可构造为闭合液压回路，其由第一和第二液压排送单元以及第一和第二主流体管线形成或选择性地形成。通常，液压回路与外部环境流体密封。例如，液压回路内的最小液压压力可为至少10巴或至少20巴。
高压蓄能器可通过第一截流阀与第一主流体管线选择性地流体连接，且可通过第二截流阀与第二主流体管线选择性地流体连接。例如，比例流量控制阀和第一截流阀可串联布置，使得从高压蓄能器流至第一主流体管线或相反流动的液压流体通过比例流量控制阀并通过第一截流阀。类似地，比例流量控制阀和第二截流阀可串联布置，使得从高压蓄能器流至第二主流体管线或相反流动的液压流体通过比例流量控制阀并通过第二截流阀。
更具体地，高压蓄能器可通过比例流量控制阀选择性地与第一截流阀并与第二截流阀流体连接。即，比例流量控制阀可流体布置在高压蓄能器与第一截流阀之间，使得从高压蓄能器流至液压回路的液压流体首先通过比例流量控制阀并仅接着通过第一截流阀。相似地，比例流量控制阀可流体布置在高压蓄能器与第二截流阀之间，使得从高压蓄能器流至液压回路的液压流体首先穿过比例流量控制阀并仅接着穿过第二截流阀。
可选地，旁通阀可与比例流量控制阀并联布置，用以短接或选择性地短接比例流量控制阀。例如，旁通阀可包括止回阀，该止回阀适于允许流体从液压回路通过止回阀流到高压蓄能器，并阻断流体从高压蓄能器通过止回阀流到液压回路。
低压蓄能器也可通过第三截流阀与第一主流体管线选择性地流体连接，且可通过第四截流阀与第二主流体管线选择性地流体连接。
截流阀典型地适于选择性地切换至打开位置以及关闭位置，在打开位置中液压流体可流过截流阀，在关闭位置中截流阀阻断液压流体流通过截流阀。例如，截流阀可构造为2位2通阀。当关闭时，第一和第二截流阀用于或附加地用于将高压蓄能器与液压回路流体断开。类似地，当关闭时，第三和第四截流阀用于或附加地用于将低压蓄能器与液压回路流体断开。
当第一和第二截流阀位于关闭位置而将高压蓄能器与液压回路流体断开时，高压蓄能器与第一主流体管线之间的平顺的流体连接通过如下方式来建立：起初致动比例流量控制阀，以允许仅小液压流体流或无液压流体流穿过比例流量控制阀，此时保持第一截流阀关闭。可接着打开第一截流阀，且随后可致动比例流量控制阀，以逐渐增加通过比例流量控制阀的流体流量。高压蓄能器与第二主流体管线之间的平顺连接可通过使用比例流量控制阀和第二截流阀以相似的方式来建立。
类似地，当第一截流阀和比例流量控制阀都打开而允许液压流体在高压蓄能器与第一主流体管线之间通过比例流量控制阀和第一截流阀流动时，可通过如下方式来实现将高压蓄能器与第一主流体管线平顺地断开，即通过致动比例流量控制阀，以逐渐减小通过比例流量控制阀的液压流体流量，同时保持第一截流阀打开。当高压蓄能器与第一主流体管线之间的液压流体流量已减小至期望的小值或零值，第一截流阀可切换至关闭位置，以将高压蓄能器与第一主流体管线流体断开或附加地流体断开。高压蓄能器与第二主流体管线之间的平顺断开可通过使用比例流量控制阀和第二截流阀以相似的方式来建立。
截流阀可构造为理论上无泄漏的筒式阀。与其它结合了高流量和高压的阀相比，筒式阀为经济的方案。筒式阀典型地包括盖和诸如固定的锥形阀芯之类的筒元件。筒元件可装有缓冲鼻。可借助关闭弹簧迫使筒元件进入关闭位置而将筒元件加载。筒式阀可适于被液压先导压力致动。例如，阀盖可设有一个或多个先导孔，先导压力可通过先导孔施加至筒元件。
系统还可包括止回阀，止回阀适于将用于致动截流阀的先导压力施加至每个截流阀。各止回阀可被流体连接，使得施加至给定的截流阀的先导压力至少等于作用于该截流阀的各流体端口上的或通过该截流阀的各流体端口作用的最大液压压力。作用于截流阀的流体端口上的液压压力典型地迫使截流阀进入打开位置。以此方式，确保了作用于截流阀上用于迫使截流阀进入关闭位置的先导压力至少等于或大于通过截流阀的各流体端口作用于截流阀上的最大液压压力。当截流阀构造为筒式阀时，筒元件的面积(通过该面积，先导压力可施加至筒元件，用以迫使筒元件进入关闭位置)优选地至少等于或大于筒元件的面积(通过该面积，液压打开力可通过筒式阀的流体端口作用在筒元件上)。
液压先导压力可通过先导流体管线施加至截流阀。先导流体管线可通过相应的先导阀与各截流阀选择性地流体连接，使得个截流阀可独立地被先导通。先导管线可通过第一止回阀与高压蓄能器流体连通。先导管线可通过第二止回阀与低压蓄能器流体连通。先导管线可通过第三止回阀与第一主流体管线连通。先导管线可通过第四止回阀与第二主流体管线连通。以此方式，先导管线内的液压先导压力可至少等于系统压力的最大值。
具体地，第一止回阀可适于允许流体通过第一止回阀从高压蓄能器流至先导流体管线，并阻断流体通过第一止回阀从先导流体管线流至高压蓄能器。第二止回阀可适于允许流体通过第二止回阀从低压蓄能器流至先导流体管线，并阻断流体通过第二止回阀从先导流体管线流至低压蓄能器。第三止回阀可适于允许流体通过第三止回阀从第一主流体管线流至先导流体管线，并阻断流体通过第三止回阀从先导流体管线流至第一主流体管线。且第四止回阀可适于允许流体通过第四止回阀从第二主流体管线流至先导流体管线，并阻断流体通过第四止回阀从先导流体管线流至第二主流体管线。
比例流量控制阀可类似地适于被液压先导压力致动。施加至比例流量控制阀的液压先导压力可通过上述先导流体管线提供。例如，先导流体管线可通过减压阀与比例流量控制阀流体连接或选择性地流体连接。
作为通过上述上述先导流体管线向截流阀提供先导压力的替代，每个截流阀可与对应的第一止回阀和对应的第二止回阀相关联，第一止回阀提供了截流阀的第一流体端口与截流阀的先导孔之间的流体连通，且第二止回阀提供截流阀的第二流体端口与截流阀的先导孔之间的流体连通。则第一止回阀适于允许流体从截流阀的第一流体端口流至截流阀的先导孔，以及阻断流体从截流阀的先导孔流至截流阀的第一流体端口，而第二止回阀适于允许流体从截流阀的第二流体端口流至截流阀的先导孔，以及阻断流体从截流阀的先导孔流至截流阀的第二流体端口。以此方式，作用于给定的截流阀的流体端口上的最大液压压力用作该截流阀的先导压力。这确保了截流阀一直都可牢靠地关闭。优选地，先导压力可选择性地施加至先导孔。为此，附加的(辅助节流)阀可设有与给定的截流阀相关联的两个止回阀中的每个。
系统还可包括隔离阀，特别是当蓄能器与液压回路流体连接时，其用于将第一液压排送单元与第二液压排送单元和/或与蓄能器选择性地流体断开。这些隔离阀也可构造为上述类型的筒式阀。当通过第二液压排送单元为蓄能器充载时(例如在再生制动期间)或当通过使用存储在蓄能器内的液压能量驱动第二液压排送单元时，将第一液压排送单元与蓄能器并与第二液压排送单元隔离可能为有用的。在这些情形下，隔离第一液压排送单元例如可阻止非期望的由第一液压排送单元的能量吸收。
当将第一液压排送单元与蓄能器和/或与第二液压排送单元隔离时，为了避免第一液压排送单元内的空穴作用，可设置旁通阀，用于将第一液压排送单元的第一流体端口与第一液压排送单元的第二流体端口选择性地直接流体连接。
为了防止高压蓄能器内的液压压力超过第一阈值压力，可将第一泄压阀置于与高压蓄能器流体连通。类似地，为了防止低压蓄能器内的液压压力超过第二阈值压力，可将第二泄压阀置于与低压蓄能器流体连通。
此外，第一电泄压阀可配置为与高压蓄能器流体连通，和/或第二电泄压阀可配置为与低压蓄能器流体连通，用于例如当车辆停机时选择性地排放高压蓄能器和/或低压蓄能器。
以下详细说明中描述了本发明提出的系统的优选实施例，并在附图中示出了这些实施例，附图中：
图1示出了串联液压混合动力系统，该系统包括由与静压马达流体连通的静压泵组成的液压回路，以及通过功率提升中枢选择性地与液压回路流体连接的液压蓄能器；
图2示出了图1中的功率提升中枢的第一实施例的液压回路图；
图3示出了图1中的功率提升中枢的第二实施例的液压回路图；
图4示出了图2中的回路图的细节，包括将高压液压蓄能器选择性地与液压回路流体连接的筒；
图5示出了图2中的回路图的细节，包括将高压液压蓄能器选择性地与图4中的筒式阀流体连接的比例流量控制；
图6示出了图2中的回路图的其它细节，包括泄压阀和电子泄压阀；以及
图7示出了图2中的回路图的其它细节，包括将静压泵选择性地与液压蓄能器和静压马达流体隔离的隔离阀。
图1示出了布置在非公路车辆中的串联液压混合动力系统1。系统1包括与液压马达3流体连通的液压泵2。泵2与内燃机(ICE)4驱动地配合。另一方面，马达3与车辆输出5驱动地配合。车辆输出5可包括例如驱动轴、最终驱动器、车轴和一个或多个轮中的至少一项。泵2可例如为可运动的斜盘式静压轴向活塞泵，且马达3可例如为缸筒斜置式设计的或可运动的斜盘式静压轴向活塞马达。
通过第一主流体管线6、第二主流体管线7和通过功率提升中枢8，泵2与马达3相互流体连通。中枢8为机电单元，包括多条流体管线、多个阀和多个电致动器。中枢8构造为通过主流体管线6和7将泵2选择性地与马达3流体连接，以形成闭合的静压回路9。
特别地，泵2具有第一流体端口2a和第二流体端口2b。泵3具有第一流体端口3a和第二流体端口3b。中枢8具有流体端口8a、8b、8c和8d。第一主流体管线6的一段6a将泵2的流体端口2a与中枢8的流体端口8a流体连接。第一主流体管线6的一段6b将中枢8的流体端口8b与马达3的流体端口3a流体连接。第二主流体管线7的一段7a将泵2的流体端口2b与中枢8的流体端口8c流体连接。第二主流体管线7的一段7b将中枢8的流体端口8d与马达3的流体端口3b流体连接。
系统1还包括高压囊式蓄能器10和低压囊式蓄能器11。高压蓄能器10的流体端口10a通过流体管道12与中枢8的流体端口8e流体连接。低压蓄能器11的流体端口11a通过流体管道13与中枢8的流体端口8f流体连接。蓄能器10和11通过中枢8与静压回路9流体连通。换言之，中枢8构造为选择性地将蓄能器10、11与静压回路9流体断开并选择性地将蓄能器10、11与静压回路9流体连接。特别地，中枢8构造为选择性地将高压蓄能器10与第一主流体管线6或与第二主流体管线7流体连接。此外，中枢8构造为选择性地将低压蓄能器11与第一主流体管线6或与第二主流体管线7流体连接。
系统1可在静压模式下运行。在静压模式下，中枢8将蓄能器10、11与静压回路9流体断开。此外，在静压模式下，中枢8通过第一主流体管线6将泵2的流体端口2a与马达3的流体端口3a流体连接，并通过第二主流体管线7将泵2的流体端口2b与马达3的流体端口3b流体连接。在静压模式下，机械能量可从ICE 4通过静压回路9传递至车辆输出5。
由于将蓄能器10、11通过中枢8与静压回路9流体连接，系统1还可在一个或多个混合模式下运行。
在一个混合模式下，中枢8将高压蓄能器10与第一主流体管线6流体连接，并将低压蓄能器11与第二主流体管线7流体连接。ICE 4则可驱动泵2将液压流体从低压蓄能器11排送至高压蓄能器10，从而增加了高压蓄能器10内的液压压力并降低了低压蓄能器11内的液压压力(能量蓄积)。
在另一种混合模式下，中枢8可将蓄能器10、11分别与马达3的流体端口3a、3b流体连通，使得马达3可吸收来自车辆输出5的动能，并利用所吸收的动能将液压流体从低压蓄能器11排送至高压蓄能器10，从而增加了高压蓄能器10内的液压压力并降低低压蓄能器11内的液压压力(再生制动)。中枢8可构造为将蓄能器10、11流体连接至马达3的流体端口3a、3b，以在车辆的向前和向后运动期间实施再生制动。中枢8还可构造为在再生制动期间将泵2与马达3和与蓄能器10、11流体断开。
在另一种混合模式下，中枢8可将蓄能器10、11分别与马达3的流体端口3a、3b流体连通，使得液压流体从高压蓄能器10通过马达3排送至低压蓄能器11以驱动马达3，从而降低了高压蓄能器10内的液压压力并增加了低压蓄能器11内的液压压力(增压)。以此方式，存储在蓄能器10、11内的液压能量可传递至车辆输出5，从而驱动车辆。中枢8可构造为将蓄能器10、11流体连接至马达3的流体端口3a、3b，使得在车辆的向前和向后运动期间都可实施增压操作。
在另一种混合模式下，中枢8可将蓄能器10、11与泵2的流体端口2a、2b流体连通，使得液压流体可从高压蓄能器10通过泵2排送至低压蓄能器11，从而驱动泵2并起动发动机4。
图2示出了图1中所示的功率提升中枢8的液压回路图。在此处和以下，重现的特征由相同的附图标记标示。为了增加图2及后续各图中回路图的可读性，在给定的交叉点处相互流体连接的交叉流体管线在该交叉点处明确地标记有点。交叉处未标记有点的交叉流体管线在该交叉点处相互不流体连接。
图2中的中枢8包括第一主流体管线6的一段6c。段6c提供了中枢8的流体端口8a与8b之间的流体连通。此外，中枢8包括第二主流体管线7的一段7c。段7c提供了中枢8的流体端口8c与8d之间的流体连通。如图1中所示，中枢8的流体端口8a、8c与泵2流体连接，且中枢8的流体端口8b、8d与马达3流体连接。此外，如图1中所示，图2中的中枢8的流体端口8e与高压蓄能器10流体连接，且图2中的中枢8的流体端口8f与低压蓄能器11流体连接。图2示出了中枢的多个未由附图标记标示的其它流体端口。这些仅为测量端口，其与中枢8的功能性无特别关系。
通过中枢8的流体端口8e、流体管线20、比例流量控制阀500、流通管线21、第一截流阀100和流体管线22，高压蓄能器10与第一主流体管线6的段6c流体连通。通过打开比例流量控制阀500并打开第一截流阀100，高压蓄能器10可与第一主流体管线6流体连接。通过关闭第一截流阀100，高压蓄能器10可与第一主流体管线6流体断开。可附加地将比例流量控制阀500关闭，以将高压蓄能器10与第一主流体管线6流体断开。
通过中枢8的流体端口8e、流体管线20、比例流量控制阀500、流体管线21、第二截流阀200和流体管线23，高压蓄能器10与第二主流体管线7的段7c流体连通。通过打开比例流量控制阀500并打开第二截流阀200，高压蓄能器10可与第二主流体管线7流体连接。通过关闭第二截流阀200，高压蓄能器10可与第二主流体管线7流体断开。可附加地将比例流量控制阀500关闭，以将高压蓄能器10与第二主流体管线7流体断开。
通过中枢8的流体端口8f、流体管线30、第三截流阀300和流体管线31，低压蓄能器11与第一主流体管线6的段6c流体连通。通过打开第三截流阀300，低压蓄能器11可与第一主流体管线6流体连接。通过关闭第三截流阀300，低压蓄能器11可与第一主流体管线6流体断开。
通过中枢8的流体端口8f、流体管线30、第四截流阀400和流体管线32，低压蓄能器11与第二主流体管线7的段7c流体连通。通过打开第四截流阀400，低压蓄能器11可与第二主流体管线7流体连接。通过关闭第四截流阀400，低压蓄能器11可与第二主流体管线7流体断开。
高压蓄能器10选择性地通过比例流量控制阀500与截流阀100、200流体连接。即，比例流量控制阀500定位于高压蓄能器10与第一截流阀100之间。比例流量控制阀500关闭和第一截流阀100在高压蓄能器10与第一主流体管线6之间串联布置。即，从高压蓄能器10通过比例流量控制阀500和第一截流阀100流至第一主流体管线6的液压流体首先穿过比例流量控制阀500且仅接着穿过第一截流阀100。类似地，比例流量控制阀500定位于高压蓄能器10与第二截流阀200之间。比例流量控制阀500和第二截流阀200在高压蓄能器10与第二主流体管线7之间串联布置。即，从高压蓄能器10通过比例流量控制阀500和第二截流阀200流至第二主流体管线7的液压流体首先穿过比例流量控制阀500且仅接着穿过第二截流阀200。
比例流量控制阀500可能被致动，以连续地改变通过比例流量控制阀500的流体流量。例如，比例流量控制阀500可能具有连续可变的截面，液压流体可经由该截面而穿过阀500。通过改变阀活塞或滑阀530的位置可改变阀500的截面。如以下将参考示出了比例流量控制阀500的细节图的图5详细解释的，可通过将液压先导压力施加至活塞或滑阀530来控制阀500的活塞或滑阀530的位置。
截流阀100、200、300、400构造为理论上无泄漏的相同的筒式阀。截流阀100、200、300、400均包括分别标示为130、230、330、430的落座的锥形筒和分别标示为180、280、380、480的用于迫使筒进入关闭位置的关闭弹簧(见图4)。
图4中详细示出了作为相同的截流阀100、200、300、400的示例的第一截流阀100。阀100具有环形的第一流体端口100a和第二流体端口100b。筒式阀100适应于通过将液压先导压力施加至筒130的顶面140而先导通。顶表面140大于筒130的底侧上的其它表面150和160的和。通过第一流体端口100a和第二流体端口100b，打开力可施加至表面150和160上，以迫使筒130进入打开位置。在关闭位置，筒130阻断了流体端口100a与100b之间的流体流动。在打开位置，筒130允许流体端口100a与100b之间的流体流动。
用于先导通第一截流阀100的液压先导压力由先导流体管线600提供(见图2和4)。先导流体管线600通过2位3通先导阀110和流体管线120选择性地与截流阀100的致动室170流体连接。先导阀110具有两个滑阀位置110a和110b。当切换至第一滑阀位置110a时，先导阀110将先导流体管线600与致动室170流体连接，使得先导流体管线600内的先导压力通过致动室170施加至筒130的顶表面140。
如以下将更详细地解释的，先导流体管线600内的先导压力被调整为使得当先导阀110切换至第一滑阀位置110a时，筒130被迫使进入关闭位置。当切换至第二滑阀位置110b时，先导阀110将截流阀100的致动室170与低压排放管线700流体连接。排放管线700可与例如大气压力下的流体储箱流体连接。
当先导阀110被致动而切换至第二滑阀位置110b时，通过流体端口100a、100b作用于筒130上的液压压力可迫使筒130进入打开位置。
截流阀200、300、400的筒230、330、430以与第一截流阀100的筒130相同的方式被先导通。即，截流阀200、300、400与相应的2位3通先导阀210、310、410相关联，这些先导阀选择性地将截流阀200、300、400的致动室270、370、470与先导流体管线600或与低压排放管线700导通。用于将截流阀100、200、300、400先导通的先导阀110、210、310、410可被独立地电控。换言之，可独立控制截流阀100、200、300、400。
中枢8还包括止回阀610、620、630、640、650、660(见图2)，提供(一方面)蓄能器10、11和主流体管线6、7与(另一方面)先导流体管线600之间的流体连通，使得先导流体管线600内的先导压力至少等于最大系统压力。最大系统压力为蓄能器10、11内和主流体管线6、7内的液压压力的最大液压压力。这确保了先导流体管线600内的先导压力始终大到足以在期望时牢靠地关闭截流阀100、200、300、400。止回阀630、660在图2所示的布置中仅为可选的。
特别地，通过中枢8的流体端口8e、流体管线20以及止回阀610和630，先导流体管线600与高压蓄能器10流体连通。止回阀610、630允许从高压蓄能器10至先导流体管线600的流体流，并阻断从先导流体管线600至高压蓄能器10的流体流。
通过中枢8的流体端口8f、流体管线30以及止回阀620和630，先导流体管线600与低压蓄能器11流体连通。止回阀620、630允许从低压蓄能器11至先导流体管线600的流体流，并阻断从先导流体管线至低压蓄能器11的流体流。
通过流体管线31以及止回阀650和660，先导流体管线600与第一主流体管线6流体连通。止回阀650、660允许从第一主流体管线6至先导流体管线600的流体流，并阻断从先导流体管线600至第一主流体管线6的流体流。
通过流体管线23以及止回阀640和660，先导流体管线600与第二主流体管线7流体连通。止回阀640、660允许从第二主流体管线7至先导流体管线600的流体流，并阻断从先导流体管线600至第一主流体管线7的流体流。
在未明确在此示出的替代的实施例中，用于先导通截流阀100、200、300、400的先导压力不由先导流体管线600提供。而是，在该替代的实施例中，截流阀100、200、300、400均装有至少两个止回阀。这两个止回阀均提供截流阀的各流体端口中的一个端口与截流阀的致动室之间的流体连通。例如，考虑图4中示出的第一截流阀100，根据该替代实施例的与截流阀100相关联的两个止回阀中的第一个提供第一流体端口100a与致动室170之间的流体连通，且根据该替代实施例的与截流阀100相关联的两个止回阀中的第二个提供第二流体端口100b与致动室170之间的流体连通。第一止回阀则适应于允许从第一流体端口100a至致动室170的流体流，并阻断从致动室170至第一流体端口100a的流体流。类似地，第二止回阀则适应于允许从第二流体端口100b至致动室170的流体流，并阻断从致动室170至第二流体端口100b的流体流。根据该替代的实施例，其它截流阀200、300、400均以相同的方式装有相应的第一和第二止回阀。根据上述替代实施例的与给定的截流阀相关联的两个止回阀确保通过该截流阀的流体端口作用在截流阀上的最大液压压力用于先导通该节流阀，从而保证了无泄漏的闭合。在该替代的实施例中，截流阀的先导孔优选地与附加的开关先导阀相关联，该附加的开关先导阀允许将先导压力选择性地施加至致动室。
回到图2中所示的实施例，先导流体管线600还提供了用于先导通比例流量控制阀500的先导压力。通过比例流量控制阀500的致动室(未示出)，可将该先导压力选择性地施加至比例流量控制阀500的滑阀530。比例流量控制阀500的该致动室可选择性地通过比例2位3通先导阀510与先导流体管线600连接或与排放管线700流体连接。
图5示出了比例流量控制阀的细节图。当切换至第一滑阀位置510a时，先导阀510将排放管线700与比例流量控制阀500的致动室流体连接，其中，通过先导阀510的流体流量可连续变化。当切换至第二滑阀位置510b时，先导阀510提供比例流量控制阀500的致动室与先导流体管线600之间的流体连通，其中，通过先导阀510的流体流量可连续变化。当先导阀510切换至第二滑阀位置510b时，比例流量控制阀500的致动室通过减压阀520与先导流体管线600流体连通。减压阀520将先导流体管线600内的先导压力减少至对于先导通比例流量控制阀500的滑阀530而言合适的先导压力。
如图2和6中所示，中枢8还包括第一泄压阀50和第一电泄压阀51，用以提供中枢8的流体端口8e与溢流管线800之间的流体连通，溢流管线800与大气压力下的流体储箱(未示出)流体连接。泄压阀50防止高压蓄能器10内的液压压力超出第一阈值压力，超出该第一阈值压力可能损坏高压蓄能器10。电泄压阀51可用于例如当车辆停机时选择性地将液压流体从高压蓄能器10排放至流体储箱。
中枢8还包括第二泄压阀60和第二电泄压阀61，用以提供流体端口8f与溢流管线800之间的流体连通。与相应的阀50、51类似，阀60、61构造为分别将低压蓄能器11内的液压压力限制至第二阈值压力并选择性地将液压流体从低压蓄能器11排放至流体储箱。
如图2和7中所示，中枢8还包括2位2通隔离阀40、41和2位2通旁通阀42。就如同截流阀100、200、300、400那样，阀40、41、42可构造为理论上无泄漏的筒式阀。隔离阀40、41构造为选择性地将泵2与马达3并与蓄能器10、11流体断开或流体隔离。这例如在再生制动期间可能是有用的。当以此方式通过关闭隔离阀40、41而隔离泵2时，旁通阀42可打开，从而直接将泵2的流体端口2a、2b相互流体连接(见图1)。当将泵2与马达3并与蓄能器10、11隔离时，这对于防止泵2内的空穴作用可能是有用的。
图1－7中所示的功率提升中枢8构造为单块或单歧管，图2－7中所示的中枢8的各部件集成于其中。
图2和图4－7中的中枢8的替代实施例为图3中所示的功率提升中枢8’。中枢8’的各部件以模块化设计集成，其中，每个部件集成于一个模块化块中。中枢8’的定制的模块化各块接着被螺栓连接在一起以形成中枢8’。中枢8’的各部件的功能性和它们相互的流体连接与图2和图4－7中所示的相应部件之间的流体连接相同。模块化中枢8’是紧凑的，使部件的系列生产成为可能并引入可额外的灵活性。该灵活性使得可能简易地附加或移除功能，并允许单部件的简易保养或替换。
功率提升中枢8、8’的设计能够在两种运行模式(使用HT和如上述SHS运行)下运行，以及在从一种模式至另一种模式的过渡模式下运行。具体地，功率提升中枢8、8’能够执行以下(内容)：
—在HT模式下，蓄能器需与液压回路断开。
—在SHS模式下，蓄能器需与液压回路连接。
—在从HT至SHS的过渡模式和反过来的过渡模式期间，过渡需以预定的、可控的方式发生。
功率提升中枢8、8’的各部件还必须满足以下标准：
—经济的，例如，能够以节省成本的方式生产。
—能够抵抗高压，且还允许高流动速率，例如，该类特性对于定尺寸和致动的目的是重要的。
—能够有效地控制，例如，具有快速响应时间的部件。
—能够高效运行，例如，无泄漏且低压降的运行。
该类需求导致多个问题，这些问题由功率提升中枢8、8’解决。这些问题列于此后：
—商业上无现成的抵抗高压(450巴)并允许高流速(400升/分钟)的部件供应。
—将特定的蓄能器(蓄能器10或蓄能器11)与静压(管线)的特定侧连接或断开。
—在将高压蓄能器与静压回路连接和断开期间，控制过渡阶段/防止冲击作用。
防止蓄能器内的过度压力。
—当与静压(管线)连接时，蓄能器10可介由泵(甚至为零排量的泵)泄漏。
用于将蓄能器与液压回路连接和断开的方案由功率提升中枢8、8’给定。功率提升中枢8、8’为机电单元，其包括多个液压阀和电子致动装置。功率提升中枢8、8’可以两种不同的方式定位：
—正常情况为将功率提升中枢定位在静压泵、一个或多个静压马达与一对蓄能器之间(见图1)。
—替代地，其可表示为定位在液压回路与该对蓄能器之间。该方案由于其不能使用具体功能而未在本发明中实施。
以下可能的方案S1.1至S5.2涉及以上所列问题并将在以下详细描述：
S1.1包含所有部件的定制歧管。
S1.2螺栓连接在一起的定制模块化各块。
S2.1针对每个系统位置的截流阀：蓄能器10－管线6、蓄能器10－管线7、蓄能器11－管线6、蓄能器11－管线7。
S2.2理论上零泄漏的筒式阀用作截流阀。
S2.3最少4个止回阀将最大系统压力施加至先导管线。该先导压力供给中枢中的所有筒式阀。
S3.1位于蓄能器10与蓄能器10的截流阀之间的比例阀。
S3.2位于蓄能器10与蓄能器10的截流阀之间的比例阀，其附加地具有用于单向用途的旁通阀。
S3.3最少4个止回阀将最大系统压力施加至先导管线。通过降低先导管线上的最大系统压力，提供用于比例阀的先导压力。
S3.4液压马达的排量的精确控制。
S4.1集成于蓄能器连接端口的泄压阀。
S4.2集成于蓄能器连接端口的电泄压阀。
S5.1中枢与静压泵之间的、集成于中枢内的隔离阀。隔离阀如前述筒式阀实施。
S5.2中枢与静压泵之间的、集成于中枢内的隔离阀。隔离阀之间的、集成于中枢内的附加的旁通阀允许隔离阀的直接使用而没有泵的空穴作用。隔离阀和旁通阀如前述筒式阀实施。
S1.1－需要将最大工作压力与最高流动速率结合的定制部件。所有分离的部件可集成在单个歧管内，这个歧管作为第二功率提升中枢(见图2)。相比于通过液压管道或软管连接的单个部件，歧管为紧凑设计。
S1.2－需要将最大工作压力与最高流动速率结合的定制部件。各部件能以模块化设计来集成，其中，每个部件集成于一个模块化块中。这些定制的模块滑块在单个中枢内螺栓连接在一起(见图3)。模块化中枢是紧凑的，使部件的系列生产成为可能并引入可额外的灵活性。该灵活性使得可能简易地附加或移除功能，并允许单部件的简易保养或替换。
S2－截流阀可用于提供不同系统之间的连接。蓄能器可与静压管线6或7连接。相应地每个蓄能器使用两个截流阀。可使用总共四个相同的筒式阀：
—用于将蓄能器10与静压(管线)6连接的截流阀100，
—用于将蓄能器10与静压(管线)7连接的截流阀200，
—用于将蓄能器11与静压(管线)6连接的截流阀300，
—用于将蓄能器11与静压(管线)7连接的截流阀400。
S2.2－对于前述方案来说替代地，筒式阀可用作截流阀，从而使以下益处成为可能：
－与其它结合了高流量和高压的阀相比，筒式阀为经济的方案。
－筒式阀由先导压力致动，先导压力致动对于强力而言是经济的致动。
筒式阀阻止了来自蓄能器或来自静压(管线)的泄漏。在关闭状态下，静压(管线)与蓄能器之间的泄漏被筒鼻部的锥形形状阻止。
所有四个筒式阀可为相同的(见图4)。筒式阀包括盖和筒元件。盖设有先导孔。筒包括壳体、阀芯(可选地具有缓冲鼻部)和关闭弹簧。
介质可通过筒式阀从第一流体端口流至第二流体端口或反之。当顶表面由于来自外部先导油供给装置的先导油而受压时，管线6无泄漏地关闭。先导压力应为筒式阀的两个流体端口之间的最大压力。
由于先导阀的设计，筒式阀正常情况下为关闭的。当先导阀未被致动时，先导压力作用在顶表面上。然而，当阀被激励时，由于所建立的储箱连接，顶表面从压力释放。
S2.3－如果作用在顶表面上的力等于或大于作用在鼻部和侧表面上的力的总和，则筒式阀关闭。为确保顶表面上的力总是处于该量级，该表面上的压力必须总是等于或大于筒的鼻部上或侧部上的最大压力。梭阀可用于检查每个筒的鼻部与侧部之间的最大压力，但这需要许多部件的使用。
筒的先导压力可源自使用四个止回阀。每个止回阀与系统中的特定的位置连接(静压(管线)6、静压(管线)7、蓄能器10和蓄能器11)。这些位置对应于作用在筒式阀上的压力。止回阀将先导压力管线与具有最大压力的系统位置连接。先导压力管线可因而预见所有的筒式阀具有目前最大的系统压力。
S3.1－可用于平顺过渡的比例流量控制阀(见图5)。流量控制阀位于高压蓄能器与将其与静压回路连接的两个截流阀之间。为控制流量控制阀，需要先导压力来克服高的致动力。先导压力由比例先导阀控制。
S3.2－比例阀引起压降且应尽可能被旁通。前述方案外，当介质流向蓄能器10时，止回阀可用于使流量控制阀被旁通。
S3.3－可用最少四个止回阀将最大系统压力施加至先导压力管线。通过将先导管线的最大系统压力降低至优选的值，可提供用于比例阀的先导压力。
S3.4－比例阀为昂贵的部件。另一方案为无比例阀作业，并通过在液压马达中使用排量控制来提供车辆特性的平顺过渡。在该情形下，截流阀直接与蓄能器10连接。注意压力冲击未被阻止，其仅是未被操作者注意。
S4.1－泄压阀可集成于蓄能器连接端口，以防止蓄能器内的超压(见图6)。蓄能器10和蓄能器11内的最大压力由它们各自的泄压阀的设定值确定。如果达到了泄压阀的设定值，则多余的流量和压力被释放至储箱。泄压阀应为无泄漏的，以防止从蓄能器或静压系统至储箱的泄漏。
S4.2为了当车辆关停时将机器设置为零能量等级，需要蓄能器的卸载。电控泄压阀允许将蓄能器卸载至储箱(见图6)。在无这些阀的情况下，仅可介由静压回路或介由人工泄压阀完成卸载。电泄压阀可以筒式截流阀的形式实施，尽管是以与前述不同的方式。电泄压阀应将尺寸定为能够足够快地卸载蓄能器而不引起对蓄能器囊体的损坏。
S5.1－中枢内的截流阀可用于将静压泵与回路的其余部分隔离。通过在蓄能器连接期间避免经由静压泵的蓄能器泄漏，该隔离可改进系统的性能。两个如前述设计的筒式阀可用作隔离阀。
S5.2－为防止静压回路内的空穴作用，在隔离之前静压泵必须为零排量。替代地，旁通阀可用于短接各静压泵端口。两个如前述设计的筒式阀可用作旁通阀(见下图7)。

Claims (11)

1.一种用于车辆的串联液压混合动力系统(1)，包括：
液压回路(9)，所述液压回路包括通过第一主流体管线(6)和通过第二主流体管线(7)与第二液压排送单元(3)流体连通的第一液压排送单元(2)；
与所述液压回路(9)流体连通的高压液压蓄能器(10)和与所述液压回路(9)流体连通的低压液压蓄能器(11)；
可压力致动的第一截流阀(100)，所述第一截流阀使所述高压液压蓄能器(10)与所述第一主流体管线(6)选择性流体连接；
可压力致动的第二截流阀(200)，所述第二截流阀使高压液压蓄能器(10)与所述第二主流体管线(7)选择性流体连接；
可压力致动的比例流量控制阀(500)，所述比例流量控制阀(500)适于连续改变所述高压液压蓄能器(10)与所述液压回路(9)之间的液压流体流量；以及
先导流体管线(600)，用于将液压先导压力提供给向可压力致动的所述第一截流阀(100)、可压力致动的所述第二截流阀(200)和可压力致动的所述比例流量控制阀(500)。
2.如权利要求1所述的串联液压混合动力系统(1)，其特征在于，所述低压蓄能器(11)通过第三截流阀(300)与所述第一主流体管线(6)选择性地流体连接，且通过第四截流阀(400)与所述第二主流体管线(7)选择性地流体连接。
3.如权利要求1所述的串联液压混合动力系统(1)，其特征在于，所述高压蓄能器(10)通过可压力致动的所述比例流量控制阀(500)选择性地与可压力致动的所述第一截流阀(100)并与可压力致动的所述第二截流阀(200)流体连接。
4.如权利要求1所述的串联液压混合动力系统(1)，其特征在于，可压力致动的所述截流阀(100、200)构造为筒式阀。
5.如权利要求4所述的串联液压混合动力系统(1)，其特征在于，所述系统还包括适于将先导压力施加至可压力致动的所述截流阀(100、200)中的每个截流阀的止回阀(610、620、630、640、650、660)，所述先导压力至少等于作用于对应的可压力致动的截流阀上的最大液压压力。
6.如权利要求1所述的串联液压混合动力系统(1)，其特征在于，所述先导流体管线(600)通过第一止回阀(610)与所述高压液压蓄能器(10)流体连通，通过第二止回阀(620)与所述低压液压蓄能器(11)流体连通，通过第三止回阀(650)与所述第一主流体管线(6)流体连通且通过第四止回阀(640)与所述第二主流体管线(7)流体连通，使得所述先导流体管线(600)内的所述液压先导压力至少等于最大系统压力。
7.如权利要求6中所述的串联液压混合动力系统(1)，其特征在于，可压力致动的所述比例流量控制阀(500)适于被由所述先导流体管线(600)通过减压阀(520)所提供的液压先导压力致动。
8.如权利要求1所述的串联液压混合动力系统(1)，其特征在于，所述系统还包括隔离阀(40、41)，用于将所述第一液压排送单元(2)与所述第二液压排送单元(3)和/或与可压力致动的所述截流阀(100、200)选择性地流体断开。
9.如权利要求1所述的串联液压混合动力系统(1)，其特征在于，所述系统还包括旁通阀(42)，所述旁通阀适于将所述第一液压排送单元(2)的第一流体端口(2a)与所述第一液压排送单元(2)的第二流体端口(2b)选择性地直接流体连接。
10.如权利要求1所述的串联液压混合动力系统(1)，其特征在于，所述系统还包括与所述高压液压蓄能器(10)流体连通的第一泄压阀(50)和/或与所述低压液压蓄能器(11)流体连通的第二泄压阀(60)。
11.如权利要求1所述的串联液压混合动力系统(1)，其特征在于，所述系统还包括与所述高压液压蓄能器(10)流体连通的第一电泄压阀(51)和/或与所述低压液压蓄能器(11)流体连通的第二电泄压阀(61)，从而选择性地排放所述高压液压蓄能器(10)和/或所述低压液压蓄能器(11)。
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