CN106457995B - 用于通过使用液压混合动力系起动发动机的装置和方法 - 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系统(1)，包括：液压回路(8)，液压回路包括第一液压排送单元(4)，第一液压排送单元与第二液压排送单元流体连通，第一液压排送单元具有可变液压排量且第一液压排送单元与内燃机(3)驱动地接合；液压蓄能器组件，液压蓄能器组件与液压回路选择性地流体连接，液压蓄能器组件包括高压液压蓄能器和低压液压蓄能器；以及液压致动器(12)，液压致动器适于控制第一液压排送单元的液压排量，液压致动器与液压蓄能器组件和/或液压回路流体连通。本发明还涉及使用存储在液压蓄能器组件中能量关闭串联液压混合动力传动系统的发动机以及重新起动串联液压混合动力传动系统的发动机的方法。

Description

用于通过使用液压混合动力系起动发动机的装置和方法
技术领域
本发明主要涉及液压混合动力系。本发明进一步涉及通过使用液压能量关闭液压混合动力系的发动机以及起动液压混合动力系的发动机的方法。
本文件要求2014年3月28日提交的美国临时专利申请第61/972,041号的优先权，该申请以参考的方式全部纳入本文。
背景技术
工作机器的寿命的重要的百分比包括被置于没有来自操作者的任何要求的怠速工况。在怠速工况中，工作机器被停止且工作机器的发动机以最低速度运转。在怠速工况中，为了减少工作机器的燃料消耗，工作机器的发动机可被关闭，发动机可为内燃机。为了重新起动发动机，已知的工作机器使用通常被称作起动机的电动马达，以将发动机加速至允许燃料喷射和发动机点火过程的最小速率。通常，由于在车辆的寿命期间发动机起动请求的增加的数量，包括自动起停功能(典型地基于对来自操作者的缺少的输入以及怠速工况已存在预定的时间量的识别)的车辆装备有尺寸过大的电起动机和主电池。
发明内容
因而，本发明的目的是设计一种能够提供能量高效的起停功能的动力传动系统。本发明的另一目的是设计关闭发动机和重新起动发动机的能量高效的方法。
这些目的通过如下具体描述的串联液压混合动力传动系统、通过关闭串联液压混合动力传动系统的发动机的方法以及通过重新起动串联液压混合动力传动系统的发动机的方法来解决。在下文中描述了特别的实施例。
因而，提出了一种特别用于汽车的串联液压混合动力传动系统，该动力传动系统包括：
液压回路，液压回路包括第一液压排送单元，第一液压排送单元与第二液压排送单元流体连通，第一液压排送单元具有可变液压排量，且第一液压排送单元与内燃机驱动地接合；
液压蓄能器组件，液压蓄能器组件与液压回路选择性地流体连接，液压蓄能器组件包括高压液压蓄能器和低压液压蓄能器；以及
液压致动器，液压致动器适于控制第一液压排送单元的液压排量，液压致动器与液压蓄能器组件和/或液压回路流体连通。
由于蓄能器组件与包括第一液压排送单元的液压回路选择性地流体连接，且由于第一液压排送单元与内燃机驱动地接合或选择性地驱动地接合，故存储在蓄能器组件内的液压能量可通过第一液压排送单元使内燃机加速，以起动发动机。通过第一液压排送单元起动发动机典型地包括将液压流体从高压蓄能器通过第一液压排送单元排送至低压蓄能器，从而驱动第一液压排送单元。
此外，由于液压致动器与液压蓄能器组件和/或与液压回路流体连通，故存储在蓄能器组件内和/或液压回路内的液压能量可被传递至液压致动器，以控制第一液压排送单元的液压排量，并用于将液压排量设置为期望值，以起动运转或关闭发动机。控制第一液压排送单元的排量可包括增加和减少排量中的至少一者。控制第一液压排送单元的排量还可包括，例如在关闭发动机时或就在此之前和/或在将蓄能器组件与液压回路流体断开时或就在此之前，将排量置为零排量。
使用液压致动器将第一液压排送单元的液压排量设置至期望值以及将存储在蓄能器组件中的能量传递至第一液压排送单元以起动发动机的步骤可通过不使用电能或仅使用少量的电能执行，电能例如用于切换一个或多个电控阀。
液压回路通常包括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的第一主流体管线，以及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的第二主流体管线。接着，每个高压蓄能器和低压蓄能器可与第一主流体管线选择性地流体连接，并与第二主流体管线选择性地流体连接。液压回路内的最小液压或静压压力可为至少10巴或至少20巴。
液压致动器可包括一个或多个致动器，致动器构造为将液压或静压能量转化为机械力或机械运动。例如，液压致动器可包括但不限于液压活塞或液压马达。
第一液压排送单元可包括液压泵、典型地为静压泵。例如，第一液压排送单元可为具有可运动的斜盘的静压径向活塞泵或静压轴向活塞泵。接着，液压致动器可机械地联接到该斜盘，以使斜盘运动，并用于控制斜盘的位置或回转角度。
第二液压排送单元可包括液压马达、典型地为静压马达。与第一液压排送单元相似，第二液压排送单元可具有可变的液压排量。第二液压排送单元可为具有可运动的斜盘的静压径向活塞马达或静压轴向活塞马达。通常，第二液压排送单元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、车轴和轮中的至少一项。
系统典型地包括电子控制单元。控制单元可构造为控制用于以下功能之一的一个或多个阀和/或电子致动器：将蓄能器组件与液压回路选择性地流体连接或断开、将蓄能器组件和/或液压回路与液压致动器选择性地流体连接或断开、控制通过蓄能器组件和/或通过液压回路施加至液压致动器的液压压力。在本文件的范围内，“至少x1、…、xn中的一个”的表述可包括x1、…、xn的任何子集，任何子集包括全集。控制单元还可构造为起动发动机并关闭发动机。
为了确保足够的液压能量存储在蓄能器组件内用于重新起动发动机，在关闭发动机时或就在此之前，可检查蓄能器组件的充载状态。为此，系统可装备有适于确定蓄能器组件的充载状态的一个或多个压力传感器。例如，系统可包括用于确定高压蓄能器内的液压压力的第一压力传感器和/或用于确定低压蓄能器内的液压压力的第二压力传感器。蓄能器组件的充载状态可包括高压蓄能器内的液压压力、低压蓄能器内的液压压力以及高压蓄能器内与低压蓄能器内的液压压力之间的压力差中的至少一个。控制单元可构造为控制压力传感器。例如，控制单元可构造成命令压力传感器执行压力测量、接收由压力传感器执行的压力测量的结果以及处理压力测量的结果以确定蓄能器组件的充载状态中的至少一个。
液压致动器可通过先导压力部与液压蓄能器组件流体连通并与液压回路流体连通，先导压力部包括往复阀，往复阀适于在i)液压回路中的最大液压压力与ii)液压蓄能器组件中的最大液压压力之间选择最大液压压力。接着，由往复阀选择的最大压力可用作控制液压致动器的先导压力。例如，由往复阀选择的最大压力可被施加至或选择性地被施加至液压致动器，用于控制第一液压排送单元的排量。
往复阀典型地包括具有两个入口和一个出口的诸如管道之类的中空本体。阻挡元件可在中空本体中自由运动，以选择性地阻挡两个入口中的一个，从而允许在未被阻挡的入口与出口之间的液压流体的流动。例如，当第一液压压力施加至第一入口且第二液压压力施加至第二入口时，且第一液压压力大于第二液压压力，阻挡元件被推向第二入口，从而阻挡第二入口。以此方式，第一入口与出口流体连接且出口处的液压压力等于施加至第一入口的第一液压压力。
可选地，如对本领域技术人员十分明显的那样，往复阀可被包括至少两个止回阀的构造取代。例如，这种构造可包括在第一(入口)流体端口与出口流体端口之间提供流体连通的第一止回阀，以及在第二(入口)流体端口与出口流体端口之间提供流体连通的第二止回阀。在该构造中，第一止回阀可构造为允许流体从第一流体端口流至出口流体端口并阻挡流体从出口流体端口流至第一流体端口，且第二止回阀可构造为允许流体从第一流体端口流至出口流体端口并阻挡流体从出口流体端口流至第一流体端口。以此方式，施加至入口流体端口的最大液压压力在出口流体端口被选择。
先导压力部还可包括减压阀，减压阀适于将由往复阀所选择的最大压力减小至优选为恒定的先导压力。减压阀可例如通过一个或多个截流阀与液压致动器流体连接或选择性地流体连接，用于向液压致动器提供或选择性地提供减小的先导压力。以此方式限制先导压力可防止损坏液压致动器。此外，向液压致动器提供恒定的先导压力可便于控制液压致动器，并因而便于控制第一液压排送单元的液压排量。
具体地，先导压力部可包括第一往复阀，第一往复阀适于在高压蓄能器内与低压蓄能器内的液压压力之间选择较大的液体压力。可选地在通过上述减压阀后，由第一往复阀选择的压力可被施加至或选择性地被施加至液压致动器。如以上阐述的，第一往复阀可以可选地被一组至少两个止回阀所代替。
替代地，先导压力部可包括第二往复阀，第二往复阀适于在第一主流体管线内与第二主流体管线内的液压压力之间选择较大的液体压力。可选地在通过上述减压阀后，由第二往复阀选择的压力可被施加至或选择性地被施加至液压致动器。如以上阐述的，第二往复阀可以可选地被一组至少两个止回阀所代替。
此外，可想到的是，先导压力部包括上述第一往复阀和上述第二往复阀，且额外地包括第三往复阀，其中，第三往复阀适于在由第一往复阀选择的液压压力与由第二往复阀选择的液压压力之间选择较大的液压压力。即，由第三往复阀选择的压力是蓄能器中和液压回路中的最大液压压力。接着，可选地在通过上述减压阀后，由第三往复阀选择的压力可被施加至或选择性地被施加至液压致动器。同样，第三往复阀可以可选地被一组至少两个止回阀所代替。
提出的动力传动系统可包括与内燃机驱动地接合的加载泵。加载泵可与液压致动器流体连通，用于当内燃机驱动加载泵时向液压致动器提供或选择性地提供先导压力。加载泵可由流体存储器供给。流体存储器可处于大气压力。
动力传动系统可包括一对隔离阀，隔离阀适于将第二液压排送单元与第一液压排送单元选择性地流体隔离或断开，和/或将第二液压排送单元与液压蓄能器组件选择性地流体隔离，特别是当液压蓄能器组件与液压回路流体连接时。当起动发动机时，为了脱离车辆输出，将第二液压排送单元与第一液压排送单元和/或蓄能器流体隔离可能是有用的。替代地，第二液压排送单元的液压排量可置于零，或第二液压排送单元可例如通过使用离合器而从车辆输出脱离。
此外，提出了一种关闭串联液压混合动力传动系统的内燃机的方法。该方法可使用上述液压混合动力传动系统执行。该方法包括以下步骤：
当在预定的时间段内，没有输入命令通过一个或多个输入装置中的至少一个提供时，确定液压蓄能器组件的充载状态；以及
如果所确定的充载状态小于阈值充载状态：
对液压蓄能器组件充载直至液压蓄能器组件的充载状态等于或大于阈值充载状态，并接着关闭发动机；
如果所确定的充载状态等于或大于阈值充载状态：
关闭发动机。
优选地，阈值充载状态为最小充载状态或使用以上阐述的使用蓄能器来重新起动发动机所需的最小液压能量。该方法可使用上述液压控制单元和压力传感器执行。对蓄能器充载可包括使用发动机驱动与发动机驱动地接合的第一液压排送单元，使得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，从而增加各蓄能器之间的压力梯度。
最后，提出了一种起动串联液压混合动力传动系统的内燃机的方法。该方法可使用上述串联液压混合动力传动系统执行。该方法至少包括以下步骤：
将高压液压蓄能器和低压液压蓄能器流体连接至与发动机驱动地接合的第一液压排送单元；以及
通过将液压流体从高压蓄能器通过第一液压排送单元排送至低压蓄能器而通过第一液压排送单元使内燃机加速。
将高压蓄能器和低压蓄能器流体连接至第一液压排送单元通常包括：典型地通过致动一个或多个阀和/或通过致动一个或多个电致动器，将高压蓄能器与第一液压排送单元的第一流体端口流体连接以及将低压蓄能器与第一液压排送单元的第二流体端口流体连接，或反过来连接。
该方法还可包括以下步骤：
将高压液压蓄能器与适于控制第一液压排送单元的液压排量的液压致动器流体连接；以及
通过将液压流体从高压液压蓄能器排送至液压致动器而通过液压致动器改变第一液压排送单元的液压排量。
改变第一液压排送单元的液压排量的步骤可包括在将高压蓄能器和低压蓄能器流体连接至第一液压排送单元之前，将第一液压排送单元的液压排量置为非零排量。
当ICE(内燃机)已被加速，例如当ICE已经达到怠速速度时，可用液压致动器将第一液压排送单元的液压排量置为零排量，使得随后蓄能器可以受控的方式与液压回路流体断开而不会导致第一液压排送单元内的空穴作用。将第一液压排送单元的液压排量置为零可通过以下步骤实施：使用与内燃机驱动地接合并与液压致动器流体连通的加载泵来将液压先导压力供应至液压致动器。
一旦诸如电池之类的电能存储装置的充电状态降至阈值充电状态以下时，该方法可自动开始。阈值充电状态可为例如通过致动一个或多个电动阀和/或一个或多个电致动器将高压液压蓄能器和低压液压蓄能器流体连接至第一液压排送单元和/或将高压液压蓄能器流体连接至液压致动器所需的电荷和/或电能的量。当发动机已起动时，可使用与发动机驱动地接合的发电机或交流发电机对电能存储装置再充电。以此方式，确保了足够的电能存储在电能存储装置中以用于随后的起动程序。当然，该方法可替代地由操作者、例如通过致动一个或多个输入装置而发起。
附图说明
以下详细说明中描述了并在附图中示出了本发明提出的动力传动系统和方法的优选实施例，在附图中：
图1示出了串联液压混合动力传动系统，其包括先导压力端口PP和加载泵测量端口MC；
图2示出了图1中的串联液压混合动力传动系统，其中，先导压力端口PP和加载泵测量端口MC通过起停泵SSV流体连通；
图3示出了图2中的串联液压混合动力传动系统，其中，起停泵SSV被打开以将液压蓄能器组件与液压致动器流体连接；
图4示出了图2和3中的串联液压混合动力传动系统，其中，液压蓄能器组件与静压泵流体连接，以起动与泵驱动地接合的内燃机；
图5示出了图2至4中的串联液压混合动力传动系统，其中，由内燃机驱动的加载泵向液压致动器提供先导压力；
图6示出了图2至5中的串联液压混合动力传动系统，其中，蓄能器组件与静压泵流体断开，且其中，静压马达与静压泵流体连接；
图7A示出了在液压混合起动运转期间，图2至5中的液压混合动力传动系统的各部件的致动；
图7B示出了在液压混合起动运转期间，图2至5中的液压混合动力传动系统的各系统变量的值；
图8示出了关闭图2至5中的液压混合动力传动系统的内燃机的方法的步骤；以及
图9示出了重新起动图2至5中的液压混合动力传动系统的内燃机的方法的步骤。
具体实施方式
图1示意性地示出了包括动力枢纽2的串联液压混合动力传动系统1。液压混合动力传动系统1包括驱动电液压可变排量泵4的发动机3。动力枢纽2位于泵4与静压可变排量马达5之间。当可能时，动力枢纽2允许液压混合动力传动系统1在一对蓄能器6a、6b内存储液压能量，并当需要时重新供应液压能量，以节省燃料或增强液压混合动力传动系统1的性能。高压蓄能器6a和低压蓄能器6b构造为例如液压气动囊式蓄能器。
泵4与马达5通过第一主流体管线7a和第二主流体管线7b流体连通。第一主流体管线7a通过第一隔离阀IVA选择性地将泵4的第一流体端口与马达5的第一流体端口流体连接。第二主流体管线7b通过第二隔离阀IVB选择性地将泵4的第二流体端口与马达5的第二流体端口流体连接。泵4、马达5和主流体管线7a、7b形成液压回路8。当隔离阀IVA、IVB位于打开位置时，液压回路8闭合，使得液压流体可在液压回路8中循环。例如，当液压回路8闭合时，来自发动机3的机械能可通过液压回路8传递，以驱动与马达5驱动地接合的车辆输出9。当动力传动系统1运转时，液压回路8内的最小液压压力通常为至少10巴或至少20巴。
动力枢纽2包括三部分：先导压力部2a、蓄能器连接部2b和马达隔离部2c。马达隔离部2c包括两个隔离阀IVA、IVB，隔离阀IVA、IVB为位于常闭位置的2位2通阀。当隔离阀IVA、IVB不被致动时，隔离阀IVA、IVB将一个(或多个)静压可变排量马达5与液压混合动力传动系统1的其余部分隔离。作为非限制性示例，当发动机不运行时，静压可变排量马达5可被隔离，以便于静压制动。
先导压力部2a为动力枢纽2提供先导压力端口PP。当车辆运行时和/或当蓄能器6a、6b被加压时，先导压力端口PP提供适合于先导的压力(例如，约30巴的压力)。先导压力部2a包括三个往复阀SV1、SV2、SV3和减压阀10。
第一往复阀SV1的各入口端口分别与第一主流体管线7a和第二主流体管线7b流体连接。因而，在其出口端口处，第一往复阀SV1在第一主流体管线7a中的液压压力与第二主流体管线7b中的液压压力之间选择较大的液体压力。第二往复阀SV2的入口端口分别与高压蓄能器6a和低压蓄能器6b流体连接。因而，在其出口端口处，第二往复阀SV2在高压蓄能器6a中的液压压力与低压蓄能器6b中的液压压力之间选择较大的液体压力。第三往复阀SV3的入口端口分别与第一往复阀SV1和第二往复阀SV2的出口端口流体连接。因而，在其出口端口处，第三往复阀SV3在由第一往复阀SV1选择的液压压力与由第二往复阀SV2选择的液压压力之间选择较大的液体压力。减压阀10供应有来自第三往复阀SV3的液压压力。减压阀10将该压力减小至先导压力(例如，约30巴的压力)并将减小的压力供应至先导压力端口PP。
当两条主流体管线7a、7b不具有压力时，由于先导压力将从高压蓄能器6a或低压蓄能器6b供应，先导压力部2a允许供应先导压力。典型地，两条主流体管线7a、7b内的压力由电液压可变排量泵4通过发动机3的运转供应。在本文所描述的液压混合动力传动系统1中，发动机3可置于非运转工况中，因而先导压力部2a允许从高压蓄能器6a或低压蓄能器6b供应先导压力。
典型地，在串联液压混合动力传动系统1中，在制动操作后，高压蓄能器6a被充载至约最大压力，且低压蓄能器6b被释放至约最小压力。作为非限制性示例，最大压力可为约200巴且最小压力可为约20巴。在混合液压动力传动系统1的操作者不向混合液压动力传动系统1提供任何命令的情况下，发动机3可被置于非运转工况。
图2示意性地示出了当发动机3置于非运转工况中的混合液压动力传动系统1。在此处和以下，重现的特征由相同的附图标记标示。以下描述关于用于确定何时及如何将发动机3置于非运转工况中或使发动机3返回至运转工况的逻辑的具体细节。发动机3可以两种方式中的一种通过控制器(未示出)自动地被置于非运转工况中。
在第一种方式中，控制器通过使用抑制燃料喷射过程的特定命令指令发动机控制单元(未示出)。在第二种方式中，发动机控制单元与发动机3之间的电路可修改为允许对燃料喷射过程进行控制，从而允许燃料喷射过程根据请求被抑制或被允许。
图2中示出的液压混合动力传动系统1包括起停阀SSV，起停阀SSV提供动力枢纽2的先导压力端口PP与加载泵压力测量端口MC之间的流体连通。在图2中，阀SSV位于关闭位置，在该位置中，没有液压流体可流过阀SSV。即，在图2中，阀SSV将先导压力端口PP与加载泵测量端口MC流体断开。加载泵压力测量端口MC是液压可变排量泵的典型特征。
图2进一步示出了以下运转工况：
发动机3置于非运转状态且静压泵4的可运动的斜盘自动地回转进入零排量位置，从而导致没有液压压力被施加至主流体管线7a、7b。
通过关闭隔离阀IVA、IVB，通常流体连接至主流体管线7a、7b的静压马达5与动力枢纽2的其余部件流体断开，以便于制动操作。
高压蓄能器6a被充载或加压至约最大压力，且低压蓄能器7b被释放压力至约最小压力。
先导压力部2a选择来自高压蓄能器6a的液压压力，并通过减压阀10将其减小至先导压力。
在图2中示出的工况中，由于静压泵4的先导管线11a－d不与任何受压管线流体连接，故静压泵4的斜盘不可被命令沿任何方向回转。然而，通过起停阀SSV的使用，静压泵4的先导管线11a－d可被提供有先导压力。
图3中示出的液压混合动力传动系统1示出了通过起停阀SSV而与先导压力端口PP流体连接的静压泵4的先导管线11a－d。如图3中所示，与泵4的斜盘机械地联接的液压致动器12供应有将静压泵4的斜盘转出所需的先导压力，从而将泵4的液压排量增加至期望的非零值。
液压致动器12包括液压活塞，可通过改变在活塞的相对侧上的对应的致动腔室中的液压流体的量和/或静压压力使液压活塞运动。3位4通泵控制阀15选择性地将液压致动器的各致动腔室与先导管线11b流体连接，并与流体存储器13流体连接。通过打开起停阀SSV，先导管线11b可与先导压力部2a的先导压力端口PP流体连接。此外，先导管线11b与加载泵14流体连接，加载泵14与发动机3驱动地接合。
通过致动泵控制阀15的第一线圈(螺线管)SPA，将泵控制阀15切换至第一阀芯位置(在图3中的左侧)。在第一阀芯位置处，液压致动器12的第一致动腔室与先导管线11b流体连接，且液压致动器12的第二致动腔室与低压存储器13流体连接，从而将由先导压力部2a提供的先导压力施加至液压致动器12的第一致动腔室。即，在图3中，泵控制阀15的第一线圈SPA被致动，以将静压泵4的斜盘回转，从而将流体从第二主流体管线7b引导至第一主流体管线7a。关于静压泵4使用的优选的开度百分比的具体细节依赖于以下所描述的若干因素。
如图4中所示，在静压泵4回转达到期望的排量后，蓄能器6a、6b可与主流体管线7a、7b流体连接。
如图4中示意性地示出的，通过致动高压蓄能器阀HPB，高压蓄能器6a与第二主流体管线7b流体连接，而通过致动低压蓄能器阀LPA，低压蓄能器6b与第一主流体管线7a流体连接。在图4中示出的构造中，液压静态泵4的斜盘回转，以将流量从第二主流体管线7b引导至第一主流体管线7a，且静压泵4受压力差的影响。由于静压马达5被隔离，液压混合动力传动系统1不被驱动，且静压泵4作为马达工作，从而将流量从高压蓄能器6a引导至低压蓄能器7b，并使发动机3加速。该配置被保持直至发动机3达到允许燃料喷射过程的最小速度，之后将发动机置于运转工况。
一旦发动机3已达到怠速工况，液压混合动力传动系统1可如图5中所示运转，图5示意性地示出了以下内容：
由于现已通过使用与发动机3驱动地接合的加载泵14提供先导压力，起停阀SSV被切换至关闭位置，加载泵14与液压致动器12流体连通且与流体存储器13流体连通。
泵控制阀15的第二线圈SPB被致动，以使液压致动器12的活塞运动，从而将静压泵4的斜盘转回至零排量。
具体地，通过致动泵控制阀15的第二线圈SPB，将泵控制阀15切换至第二阀芯位置(在图5中的右侧)。在第二阀芯位置中，液压致动器12的第一致动腔室现与低压存储器13流体连接，而液压致动器12的第二致动腔室现与受压的先导管线11b流体连接，从而使第二致动腔室加压。
一旦静压泵4的斜盘转回至零排量，高压蓄能器6a和低压蓄能器6b可与主流体管线7a、7b断开而无任何空穴作用的风险，且泵控制阀15(与泵控制阀线圈SPA和SPB关联)被留在中立位置(图6中的泵控制阀15的中心位置)，在该中立位置中，泵控制阀线圈SPA、SPB不被致动。当如图6中所示切换至中立位置时，泵控制阀15将液压致动器12的致动腔室与低压存储器13流体断开，并与先导管线11b流体断开。此外，甚至可致动隔离阀IVA、IVB，以将一个(或多个)静压马达5与主流体管线7a、7b流体连接，从而恢复驱动工况。如图6中示意性地示出的，主流体管线7a、7b接着处于通常由静压马达5的冲洗所施加的最小系统工作压力下。
图7A总结了在上述液压混合起动运转期间发生的致动，该致动可由四个时间标记t1－t4表征，每个标记分别与图3－6相关。零值表示阀的关闭。正值表示阀的打开和导致的效果。
阀HPB提供高压蓄能器6a与第二主流体管线7b之间的流体连通。阀LPA提供低压蓄能器6b与第一主流体管线7a之间的流体连通。起停阀SSV提供先导压力端口PP与加载泵压力测量端口MC之间的流体连通。第一泵控制阀线圈SPA调整泵控制阀15以供应压力，从而引起静压泵4的斜盘转向第一主流体管线7a。第二泵控制阀线圈SPB调整泵控制阀15以供应压力，从而引起静压泵4的斜盘转向第二主流体管线7b。IVA将一个(或多个)静压马达5与第一主流体管线7a流体断开。IVB将一个(或多个)静压马达5与第二主流体管线7b流体断开。
图7B总结了在上述液压混合起动运转期间产生的系统变量，其特征可由四个时间标记t1－t4表征，每个标记分别与图3－6相关。零值表示系统变量的零值。正值表示系统变量的增加的值。
pHP标示了高压蓄能器6a内的液压压力。pLP标示了低压蓄能器6b内的液压压力。pCP标示了供应至加载泵压力测量端口MC的液压先导压力。α标示了静压泵4的液压排量。ICE标示了发动机3的转速。
如图3和7A中可见，在时间t1处，阀HPA、HPB、LPA、LPB位于关闭位置，从而将蓄能器6a、6b与液压回路8流体断开，特别是与静压泵4流体断开。隔离阀IVA、IVB被类似地关闭，从而将马达5与蓄能器6a、6b流体断开，并与泵4流体断开。高压蓄能器6a处于高压且低压蓄能器6b处于低压(参见图7B)。因而，往复阀SV1、SV2、SV3选择高压蓄能器6a的液压压力，且减压阀将该压力减小至先导压力pCP。在时间t1处(参见图7A)，通过致动起停阀SSV和泵控制阀15的第一线圈SPA，先导压力pCP通过先导管线11a、11b被供应至液压致动器12的第一致动腔室。这引起液压致动器12的活塞逐渐增加泵4的斜盘的回转角α(参见图7B)。
在时间t2处，当泵4的液压排量已达到期望的非零值时(参见图7B)，阀HPB、LPA被致动以将蓄能器6a、6b分别与主流体管线7b、7a流体连接，并与泵4的流体端口流体连接(参见图4和7A)。由此，来自高压蓄能器6a的流体通过泵4被排放至低压蓄能器6b，从而驱动泵4并逐渐增加发动机3的转速(参见图7B)。在该过程的进程中，蓄能器6a、6b被逐渐排放。即，高压蓄能器6a内的液压压力逐渐减小，且低压蓄能器6b内的液压压力逐渐增加(参见图7B)。
在时间t3处，当发动机3的转速ICE已达到怠速速度时(参见图7B)，泵控制阀15的第二线圈SPB被致动(参见图5和7A)，以切换泵控制阀15至第二位置，并将泵4的斜盘转回至零排量(参见图7B)。将斜盘转回至零排量是意于在随后蓄能器6a、6b与液压回路8在时间t4处断开期间避免泵4内的空穴作用(参见以下内容)。发动机3内的燃料喷射和点火可在时间t3处开始。用于在时间t3至t4之间将斜盘转回至零排量所需的先导压力由加载泵14提供，加载泵14现由发动机3驱动且通过先导管线11b、11c与液压致动器12流体连接(参见图5)。因而，先导压力端口PP与液压致动器12之间的流体连接可在时间t3处通过关闭起停阀SSV而被中断(参见图5和7A)。由于在时间t3至t4之间泵4的液压排量α的逐渐较少，蓄能器6a、6b的排出速率在时间t3至t4之间稍有减少(参见图7B)。
在时间t4处，当液压排量α已被置为零时(参见图7B)，通过关闭阀HPB、LPA，使蓄能器6a、6b与液压回路8流体断开(参见图6和7A)。同样，隔离阀IVA、IVB在时间t4处打开，以将马达5与泵4流体连接，从而允许机械能量从发动机3通过液压回路8传递至车辆输出9。
重要的是提及静压泵4的最优的回转角取决于多个因素。趋势应为使回转角α泵最大化以使静压泵4的转矩T最大化，但还取决于根据以下公式的高压蓄能器6a和低压蓄能器6b的充载状态：T～α泵·(pHP-pLP)，其中，“～”表示“成比例”。此外，t2、t3和t4的定时取决于某些因素，诸如高压蓄能器6a和低压蓄能器6b的充载状态、发动机3的惯性、发动机3的阻力、泵4的效率和其它。
以上所述的方法和装置详述了如何通过使用存储在高压蓄能器6a和低压蓄能器6b内的能量来停止和重新起动发动机。除以上已描述的方法外，在确定发动机3如何且何时能停止并重新起动时，使用以下所描述的多种工况。
发动机3可基于以下工况而被停止：
可基于来自操作者的输入停止发动机3，该输入可通过方向盘、至少一个踏板、至少一个操纵杆、至少一个杆和至少一个按钮和其它输入源的使用而测得。可使用基于时间的原理来确定发动机3可被停止。基于时间的原理的非限制性示例为：如果在给定量的时间内发动机3位于怠速工况且没有来自操作者的命令，发动机3可被停止。
额外地或替代地，可基于蓄能器6a、6b的充载状态停止发动机3。以上已讨论过，制动操作之后，高压蓄能器6a被充载，同时低压蓄能器6b处于稍大于预充载压力的最小压力。然而，可能不总是该情形，这是因为其取决于在制动操作的开始时能够获得的能量(该能量至少基于车辆的动能和蓄能器6a、6b内存储的能量的量)。由此，仅当在蓄能器6a、6b内存储有足够的能量以重新起动发动机时可停止发动机3。此外，如果满足来自操作者的输入的工况，但蓄能器6a、6b的充载状态过低，则发动机3和静压泵4可用于在蓄能器6a、6b内存储能量。在该过程之后，蓄能器6a、6b的充载状态工况被满足且发动机3可被关闭。
上述用于发动机的关闭的原理在图8中示意性地示出。在图8中的16处，发动机3开启，例如位于怠速工况中。在17处，如果发动机3已位于怠速工况中一段时间T停止且如果操作者在时间段T停止内未提供输入，则方法继续至18处。在18处确定蓄能器6a、6b的充载状态。具体地，确定蓄能器6a、6b的充载状态是否等于或大于通过使用存储在蓄能器6a、6b内的液压能量来重新起动发动机所需的阈值充载状态。如果发现蓄能器6a、6b的充载状态小于阈值充载状态，则方法继续至19处。在19处，蓄能器6a、6b被充载。即，发动机3驱动泵4来将液压流体从低压蓄能器6b排送至高压蓄能器6a，直至蓄能器6a、6b的充载状态大于或等于阈值充载状态。一旦蓄能器6a、6b的充载状态大于或等于阈值充载状态，则方法继续至20处，在20处发动机3被关闭。
发动机3基于以下两种工况中的一种的发生而被重新起动：
来自操作者的输入：如果操作者向系统提供任何输入，则必须执行程序以重新起动发动机3。
电池的充电状态——如果电池的充电状态接近保证重新起动程序所需的所有致动的最小阈值(诸如由于车辆的多个灯光或传感器的使用和其它的使用)，则重新起动程序自动开始。
上述用于发动机的重新起动的原理在图9中示意性地示出。在图9中的21处，发动机3被关闭。当发动机3被关闭时，一个或多个输入装置和电池的充电状态被监视。如果在22处操作者通过至少一个输入装置提供输入，或如果在23处电池的充电状态达到阈值或降至阈值以下，上述对应于图1－7的起动发动机3的方法在24处开始，直至在25处发动机3被发动。
系统还可以相反的构造实施，例如通过调转(反转)主流体管线7a和7b和相应的给泵控制阀和与蓄能器6a、6b关联的阀的命令。
通过附加的开关阀和旁通阀的引入和控制，本文所述的概念可应用于带有压力反馈的电液压先导泵或应用于液压先导泵(具有完全液压控制或自动控制)。
本文描述的概念可在没有动力枢纽2的马达隔离部2c的场合下应用。为了在发动机起动顺序期间制动车辆，需要具有常闭的一个(或多个)静压马达5或命令该马达5至零排量位置和/或机械地制动车辆。
以上讨论的转矩调节可通过在高压蓄能器与主流体管线7a、7b之间引入比例阀以减小来自高压蓄能器6a的流量和通过将静压泵4转至最大排量来实现。

Claims (14)

1.一种用于车辆的串联液压混合动力传动系统(1)，包括：
液压回路(8)，所述液压回路(8)包括第一液压排送单元(4)，所述第一液压排送单元(4)与第二液压排送单元(5)流体连通，所述第一液压排送单元(4)具有可变液压排量且所述第一液压排送单元(4)与内燃机(3)驱动地接合；
液压蓄能器组件，所述液压蓄能器组件与所述液压回路(8)选择性地流体连接，所述液压蓄能器组件包括高压液压蓄能器(6a)和低压液压蓄能器(6b)；以及
液压致动器(12)，所述液压致动器(12)适于控制所述第一液压排送单元(4)的液压排量，所述液压致动器(12)通过先导压力部(2a)与所述液压蓄能器组件流体连通并与所述液压回路(8)流体连通，所述先导压力部(2a)包括往复阀(SV1、SV2、SV3)，所述往复阀(SV1、SV2、SV3)适于在所述液压回路(8)中的最大液压压力与所述液压蓄能器组件中的最大液压压力之间选择最大液压压力。
2.如权利要求1所述的串联液压混合动力传动系统(1)，其特征在于，所述先导压力部(2a)还包括减压阀(10)，所述减压阀(10)适于将由所述往复阀(SV1、SV2、SV3)选择的最大液压压力减小至先导压力，所述减压阀(10)与所述液压致动器(12)流体连接或选择性地流体连接，用于将所述先导压力提供或选择性地提供至所述液压致动器(12)。
3.如权利要求1所述的串联液压混合动力传动系统(1)，其特征在于，所述液压回路(8)包括将所述第一液压排送单元(4)的第一流体端口与所述第二液压排送单元(5)的第一流体端口流体连接或选择性地流体连接的第一主流体管线(7a)，且所述液压回路(8)包括将所述第一液压排送单元(4)的第二流体端口与所述第二液压排送单元(5)的第二流体端口流体连接或选择性地流体连接的第二主流体管线(7b)，且其中，所述先导压力部(2a)包括第一往复阀(SV1)，所述第一往复阀(SV1)适于在所述第一主流体管线(7a)内与所述第二主流体管线(7b)内的液压压力之间选择较大的液压压力。
4.如权利要求3所述的串联液压混合动力传动系统(1)，其特征在于，所述先导压力部(2a)包括第二往复阀(SV2)，所述第二往复阀(SV2)适于在所述高压液压蓄能器(6a)内与所述低压液压蓄能器(6b)内的液压压力之间选择较大的液体压力。
5.如权利要求4所述的串联液压混合动力传动系统(1)，其特征在于，所述先导压力部(2a)包括第三往复阀(SV3)，所述第三往复阀(SV3)适于在由所述第一往复阀(SV1)选择的液压压力与由所述第二往复阀(SV2)选择的液压压力之间选择较大的液体压力。
6.如权利要求1所述的串联液压混合动力传动系统(1)，其特征在于，还包括加载泵(14)，所述加载泵(14)与所述内燃机(3)驱动地接合，所述加载泵(14)与所述液压致动器(12)流体连通，用于当所述内燃机(3)驱动所述加载泵(14)时向所述液压致动器(12)提供或选择性地提供先导压力。
7.如权利要求1所述的串联液压混合动力传动系统(1)，其特征在于，还包括一对隔离阀(IVA、IVB)，所述隔离阀(IVA、IVB)适于当所述液压蓄能器组件与所述液压回路(8)流体连接时将所述第二液压排送单元(5)与所述第一液压排送单元(4)选择性地流体断开，和/或将所述第二液压排送单元(5)与所述液压蓄能器组件选择性地流体断开。
8.一种关闭如权利要求1所述的串联液压混合动力传动系统(1)的所述内燃机(3)的方法，所述方法包括以下步骤：
当在预定的时间段内，没有输入命令通过所述串联液压混合动力传动系统(1)的一个或多个输入装置中的至少一个提供时，确定所述液压蓄能器组件的充载状态；以及
如果所确定的充载状态小于阈值充载状态：
对所述液压蓄能器组件充载，直至所述液压蓄能器组件的充载状态等于或大于所述阈值充载状态，并接着关闭内燃机(3)；
如果所确定的充载状态等于或大于所述阈值充载状态：
关闭所述内燃机(3)。
9.一种起动如权利要求1所述的串联液压混合动力传动系统(1)的内燃机(3)的方法，所述方法包括以下步骤：
将所述高压液压蓄能器(6a)和所述低压液压蓄能器(6b)流体连接至与内燃机(3)驱动地接合的所述第一液压排送单元(4)；以及
通过将液压流体从所述高压蓄能器(6a)通过所述第一液压排送单元(4)排送至所述低压蓄能器(6b)而通过所述第一液压排送单元(4)使所述内燃机(3)加速。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述高压液压蓄能器(6a)和/或所述低压液压蓄能器(6b)流体连接至所述液压致动器(12)，所述液压致动器(12)适于控制所述第一液压排送单元(4)的液压排量；以及
通过将液压流体从所述高压液压蓄能器(6a)和/或从所述低压液压蓄能器(6b)排送至所述液压致动器(12)而通过所述液压致动器(12)改变所述第一液压排送单元(4)的液压排量。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，改变所述第一液压排送单元(4)的液压排量包括：在将所述高压液压蓄能器(6a)和所述低压液压蓄能器(6b)流体连接至所述第一液压排送单元(4)之前，将所述第一液压排送单元(4)的液压排量置为非零排量。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述内燃机(3)已通过所述第一液压排送单元(4)被加速时，通过使用所述液压致动器(12)将所述第一液压排送单元(4)的液压排量置为零排量；且随后，
将所述高压液压蓄能器(6a)和所述低压液压蓄能器(6b)与所述第一液压排送单元(4)流体断开。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，将所述第一液压排送单元(4)的液压排量置为零排量包括：通过加载泵(14)向所述液压致动器(12)提供先导压力，所述加载泵(14)与所述内燃机(3)驱动地接合。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
当电能存储装置的充电状态降至将所述高压液压蓄能器(6b)和所述低压液压蓄能器(6b)流体连接至所述第一液压排送单元(4)和/或将所述高压液压蓄能器(6a)和将所述低压液压蓄能器(6b)中的至少一个流体连接到所述液压致动器(12)所需的阈值充电状态以下时开始所述方法。
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