CN106660449B - 液压混合动力系 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其包括：内燃机(204)，其通过变矩器(206)且通过速度方向改变装置(208)与分级比变速器(210)的输入选择性地驱动接合，所述分级比变速器(210)的输出与车辆输出(212)选择性地驱动接合；中间齿轮组(226)，其与速度方向改变装置(208)驱动地接合，并且与分级比变速器(210)的输入驱动地接合；以及与液压蓄能器组件流体连通的液压机械(214)，液压机械(214)的传动轴与中间齿轮组(226)驱动地接合或选择性地驱动接合，用于将能量提供到中间齿轮组(226)，并且用于从中间齿轮组(226)吸收能量。本发明还涉及操作液压混合动力系的方法。

Description

液压混合动力系

技术领域

本专利申请主要涉及用于车辆的液压混合动力系，以及操作所述液压混合动力系的各种方法。

背景技术

除了燃料箱之外，混合动力车辆可配备有车载的二级能量存储系统。二次能量存储系统在牵引功率的产生中实现额外的自由度，并且增加在制动期间再生能量的能力，从而允许随后重新使用所存储的能量。因此，可以降低燃料消耗，或者可以改善车辆性能。在电动混合系统中，能量存储在电化学电池或超级电容器中，并且次级机械是电动马达。

存在几种混合力构造和技术，其适于不同的应用：其中，串联、并联和功率分离构造是最常见的。

并联混合动力系的特征在于发动机和次级机械的机械联接，其允许二者将扭矩提供到动力系的地面接合部分。基于扭矩求和节点的位置，通常区分以下类别的并联混合动力构造：预传动并联混合动力构造，其中由替代能量源供电的次级机械被放置在发动机和变速器之间；以及后传动并联混合动力构造，其中由替代能量源供电的次级机械被放置在动力系的变速器和地面接合部分之间。

另外，第三解决方案是可能的，其包括将电动马达放置在变速器中的中间位置，如US 8 353 804 B2中所描述，并且如图1中所示，其引入了混合动力变速器，其中电动马达和发动机都连接到非公路动力换档变速器。电动马达机械地连接到正向/反向离合器和范围离合器之间的变速器；马达由超级电容器供电。

在US 8 353 804 B2中描述的并且如图1所示的配置允许优化混合动力变速器的效率，因为电动马达功率在到达变速器输出之前经历一个较少的转换(当与预传动并联混合动力构造比较时)。此外，解决方案提供了范围齿轮的扭矩倍增因数，这使得与后传动并联混合动力构造相比能够使用更小的马达。

然而，尽管有上述发展，仍然存在对能够提供高输出扭矩的长寿命、高效率混合动力系的强烈需求。

发明内容

因此，本发明的技术问题包括设计具有动力换挡变速器的替代混合动力系统，其能够提供高输出扭矩，优选地经过延长的时间段。

该问题通过本发明的用于车辆的液压混合动力系来解决。还限定了液压混合动力系的特定实施例。

本发明提出的用于车辆的液压混合动力系包括：

内燃机(ICE)，其例如，通过变矩器和速度方向改变装置中的至少一个与分级比变速器(stepped-ratio transmission)的输入选择性地驱动接合，所述分级比变速器的输出轴(例如通过离合装置)与车辆输出选择性地驱动接合；

中间齿轮组，其通常包括一个或多个中间齿轮和/或一个或多个中间轴，中间齿轮组与ICE驱动地接合或选择性地驱动接合，例如通过速度方向改变装置和变矩器中的至少一个，并且中间齿轮组与分级比变速器的输入驱动地接合或选择性地驱动接合；以及

液压机械，其与液压蓄能器组件流体连通，液压机械的传动轴与所述中间齿轮组驱动地接合或选择性地驱动接合，用于将能量和/或扭矩提供到中间齿轮组，并且用于从中间齿轮组吸收能量和/或扭矩。

在本文件的范围内，表述“xi,...，xn中的至少一个”可包括xi,...，xn的任何子集，其包括完全集。

包括作为二次能量存储装置的液压蓄能器组件和作为次级马达的液压机械的液压系统能够提供例如在许多非公路应用中所需的高扭矩。此外，液压蓄能器能够在延长的时间段内提供恒定或基本上恒定的高能量密度存储容量。液压机械可以在加速期间向ICE提供辅助，可以在制动情况下回收能量，否则其在常规制动操作中将作为热量被损失；并且可以通过在ICE输出加上或减去扭矩来充当负载均衡装置，这允许最佳的发动机管理。

分级比变速器可提供用于将ICE和/或液压机械与车辆输出接合的几个固定齿轮比。例如，分级比变速器可包括一个或多个范围齿轮和一个或多个范围离合器。范围离合器可适于将范围齿轮中的一个或多个彼此选择性地驱动接合，适于将范围齿轮中的一个或多个与分级比变速器的输入选择性地驱动接合，和/或将范围齿轮中的一个或多个与分级比变速器的输出轴选择性地驱动接合。

变矩器可以是已知的类型。例如，变矩器可包括泵轮(impeller)部分和涡轮部分，并且可被配置成提供在泵轮部分和涡轮部分之间的流体联接。变矩器可还包括插置在泵轮部分和涡轮部分之间的定子，定子适于改变涡轮部分和泵轮部分之间的流体流动。变矩器可适于增加扭矩。泵轮部分可与ICE的输出轴驱动地接合或选择性地驱动接合。涡轮部分可与速度方向改变装置驱动地接合或选择性地驱动接合。为了使变矩器中的损失最小化，可提供机械锁定机构，锁定机构适于将变矩器的泵轮部分选择性地锁定到变矩器的涡轮部分。

速度方向改变装置可包括一个或多个方向离合器，例如前进方向离合器和倒退方向离合器。例如，当ICE通过前进方向离合器与车辆输出驱动地接合时，车辆正在前进方向移动，并且当ICE通过倒退方向离合器与车辆输出驱动地接合时，车辆正在倒退方向移动。速度方向改变装置可适于将变矩器，具体地，是变矩器的涡轮部分与分级比变速器，以及与中间齿轮组选择性地驱动接合。

车辆输出可包括任何地面接合结构。例如，车辆输出可包括最终驱动器、驱动轴、一个或多个轮毂减速齿轮、以及一个或多个车轮中的至少一个。

蓄能器组件可包括一个或多个液压蓄能器。通过增加液压蓄能器的至少一个中的液压流体的量，可对蓄能器组件充载，从而增加相应的液压蓄能器中的流体静压力。类似地，通过减少液压蓄能器的至少一个中的液压流体的量，可对蓄能器组件卸载，从而减少相应的液压蓄能器中的流体静压力。通常，液压流体是诸如油的液体。

一个或多个液压蓄能器可被配置为压缩气体蓄能器。压缩气体蓄能器在本领域中通常是已知的。例如，压缩气体蓄能器可包括存储空间，其包括通过弹性隔膜、活塞或封闭的囊状物分开的两个腔室。两个腔室中的第一腔室可包含气体，例如惰性气体，并且两个腔室中的第二腔室可被配置成分别填充有液压流体。压缩气体蓄能器可通过用液压流体填充或部分地填充第二腔室进行充载，从而压缩包含在第一腔室中的一定量的气体。类似地，通过使包含在第一腔室中的压缩气体膨胀，可对压缩气体蓄能器进行卸载，从而将包含在第二腔室中的液压流体推出第二腔室，并且产生流体流。蓄能器组件可适于在达到至少300巴，至少400巴或至少450巴的最大操作压力的流体静压力下操作。

蓄能器组件可通过包括例如一个或多个方向阀和/或一个或多个关闭阀的至少一个阀与液压机械流体连通，适于从液压机械选择性地流体分开蓄能器组件，或蓄能器组件的蓄能器中的一个或多个。

还涉及包括本发明提出的类型的动力系的车辆。车辆可以是例如非公路车辆。非公路车辆可包括但不限于拖拉机、收割机、履带机械、采矿车辆或物料搬运车辆，诸如轮式装载机、轮式挖掘机、反铲装载机、伸缩臂叉车、翻斗车等。

所提出的动力系的液压机械，也称为次级机械，可具有以下特性中的至少一个：

a)可变液压排量，其中液压排量可被定义为液压机械的传动轴旋转每旋转一次移动通过液压机械的液压流体的体积；

b)具有在顺时针方向和逆时针方向旋转的能力(双向液压机械)；

c)具有正液压排量设定和负液压排量设定，用于针对液压机械的传动轴的给定的旋转方向，选择性地改变流过液压机械的液压流体的流动方向。

液压机械可包括用于将机械能量转换成可存储在蓄能器组件中的液压能量的液压泵。机械能量通常通过中间齿轮组，以及通过以旋转能量形式的液压机械的传动轴传递到液压机械。另外地或另选地，液压机械可包括液压马达，用于将存储在蓄能器组件中的液压能量转换成通常以旋转能量的形式提供在液压机械的传动轴处的机械能量。液压机械的传动轴也称为液压机械的输入轴。

可变排量液压机械(参见特征a))允许控制从液压机械传递到中间齿轮组的扭矩量。例如，液压机械可包括或可被配置为具有可移动旋转斜盘的轴向活塞泵/马达。然后可通过倾斜旋转斜盘来实现液压机械的排量改变。通常，旋转斜盘可相对于旋转轴线倾斜，该旋转轴线被布置成垂直于活塞泵/马达的旋转轴线。

如果液压机械特征在于可变排量，则所提出的动力系可另外地包括用于控制液压机械的排量的排量控制装置，其中控制排量可包括增加排量、减小排量和保持排量不变中的至少一个。例如，排量控制装置可包括诸如液压活塞的液压致动器，以及用于控制液压致动器的活塞的至少一个电动阀。例如，电动阀可被配置为方向阀。液压致动器可机械地联接到液压机械的可移动旋转斜盘，用于移动旋转斜盘。该排量控制装置可与包括蓄能器组件和液压机械的液压回路流体连通。例如，液压回路中的液压压力可用于控制液压致动器的位置。这样，可使用最小量的电能来改变液压机械的排量。

将液压机械配置为双向机械(参见特征b))允许将液压机械与中间齿轮组驱动地接合，而不管中间齿轮组的旋转方向或中间齿轮组的中间轴的旋转方向如何。这通常意味着，不管车辆输出、ICE的输出轴、变矩器和速度方向改变装置中的至少一个的旋转方向，液压机械可与中间齿轮组驱动地接合。以这种方式将液压机械配置为双向机械显著地增加了液压机械可在动力系中使用的方式的数量，从而使得动力系更加通用和灵活。

具有正排量设定和负排量设定(见特征c)的液压机械允许针对液压机械的传动轴的给定的旋转方向(并且通常针对车辆输出、ICE的输出轴、变矩器和速度方向改变装置中至少一个的给定的旋转方向)对蓄能器组件选择性地充载和卸载。这可进一步增加液压机械和蓄能器组件的操作模式的数量。包括特征c)的液压机械的非限制性示例是具有过中心(over-center)旋转斜盘设计的液压轴向活塞泵/马达。也就是说，从其中旋转斜盘被布置成垂直于活塞泵/马达的旋转轴线(对应于零位移)的中性位置，旋转斜盘可相对于上述旋转轴线在两个方向上被倾斜。

可选择性地用作液压泵和液压马达并且特征在于特性a)，b)和c)的液压机械被称为4象限机械，因为它们适于在扭矩速度图的所有四个象限中操作。也就是说，4象限机械适于在车辆的前进和倒退移动期间提供扭矩和吸收扭矩。

如果液压机械被配置为单向机械(即，如果液压机械不具有特征b))，则在液压机械和中间齿轮组之间可附加地设置断开装置，例如离合器。然后，例如当液压机械的旋转方向与中间齿轮组的旋转方向不相容时，该断开装置适于将液压机械与中间齿轮组选择性地分离。在这种情况下，液压机械仅仅可在单个方向上被使用，前进或倒退。

另选地，如果液压机械被配置为单向机械(即，如果其不具有特征b))，则液压机械可通过机械穿梭装置与中间齿轮组可驱动地接合，该机械穿梭装置适于独立于中间齿轮组的旋转方向或独立于中间齿轮组的中间轴的旋转方向，保持在液压机械的传动轴上的正确的旋转方向。当以这种方式组合时，单向机械和穿梭装置提供与双向机械相同的功能。

动力系可包括与液压机械流体连通的流体贮存器。流体贮存器中的流体静压力可以处于环境压力。通常，流体贮存器中的流体静压力低于蓄能器组件中的流体静压力。液压机械可适于将液压流体从蓄能器组件移位到流体贮存器。例如，蓄能器组件和流体贮存器之间的压力梯度可用于通过液压机械将流体从蓄能器组件移位到流体贮存器，从而驱动液压机械，并且在液压机械的传动轴处提供输出扭矩。而且，液压机械可适于将流体从流体贮存器移位到蓄能器组件，用于对蓄能器组件充载。例如，液压机械可以从中间齿轮组吸收机械能量或扭矩，并且使用吸收的能量/扭矩，用于将流体从流体贮存器泵送到蓄能器组件。

另选地，蓄能器组件可包括与液压机械流体连通的至少一个高压蓄能器，以及与液压机械流体连通的至少一个低压蓄能器。于是，液压机械可适于将流体从高压蓄能器移位到低压蓄能器，并且将液压流体从低压蓄能器移位到高压蓄能器。在该设置中，高压蓄能器，低压蓄能器和液压机械通常形成与环境压力隔离的封闭的液压回路。高压蓄能器可适于在达到至少300巴，至少400巴或至少450巴的最大流体静压力的流体静压力下操作。存储在蓄能器组件中的液压能量可用来驱动液压机械，并且通过借助液压机械将流体从高压蓄能器移位到低压蓄能器，在液压机械的传动轴处提供输出扭矩。反之，液压机械可从中间齿轮组吸收机械能量或扭矩，并且使用所吸收的能量/扭矩，用于将流体从低压蓄能器泵送到高压蓄能器，从而对蓄能器组件充载。

高压蓄能器和低压蓄能器可通过至少一个阀流体地连接到液压机械。至少一个阀可包括例如一个或多个方向阀，和/或一个或多个关闭阀。阀可具有至少三个阀芯位置或配置。当处于第一阀芯位置/配置时，阀将高压蓄能器和低压蓄能器中的至少一个与液压机械流体地分开；当处于第二阀芯位置/配置时，阀将液压机械的第一流体端口流体地连接到高压蓄能器，并且将液压机械的第二流体端口流体地连接到低压蓄能器；并且当处于第三阀芯位置/配置时，阀将液压机械的第一流体端口流体地连接到低压蓄能器，并且将液压机械的第二流体端口流体地连接到高压蓄能器。将高压蓄能器流体地连接到液压机械的特定流体端口通常意味着将高压蓄能器与另一个流体端口流体地断开。这同样适用于低压蓄能器。

这种设置的一个优点是，当通过如上所述的至少一个阀连接到高压蓄能器和低压蓄能器时，即使是单排量液压机械(即，不具有特征特性c)的液压机械，见上文)也可提供与具有正排量设定和负排量设定的液压机械相同的功能。例如，在液压机械的传动轴在给定旋转方向旋转的情况下，通过将阀切换到适当的阀芯位置或配置，可对蓄能器组件选择性地充载或卸载。

动力系可包括液压工作组件，其包括液压机具和用于驱动机具的液压工作泵，液压工作泵的传动轴与ICE的输出轴驱动地接合或选择性地驱动接合。机具可包括液压活塞或适于将液压能量转换成机械能量的任何其它类型的机构。作为非限制性示例，机具可以是提升机构和倾斜(tipping)机构中的至少一个的一部分，或者包括提升机构和倾斜机构中的至少一个。液压工作泵可以是例如流体静力的轴向活塞泵。

液压工作组件可以与蓄能器组件流体连通。例如，工作泵可与蓄能器组件流体连通，用于对蓄能器组件加压/充载。于是，工作泵可与流体贮存器流体连通，并且可适于将流体从流体贮存器移位到蓄能器组件，用于对蓄能器组件充载。例如当车辆不运动时，这是使用ICE对蓄能器组件充载的特别有效的方式。另外地或另选地，蓄能器组件可与机具流体连通，用于驱动液压机具。这允许在ICE被关闭时驱动机具。

工作组件可通过至少一个阀流体地连接到蓄能器组件，该阀适于将工作组件与蓄能器组件或蓄能器组件的一个或多个蓄能器选择性地流体分开。所述至少一个阀可包括例如一个或多个方向阀，和/或一个或多个关闭阀。液压工作泵和液压机具中的至少一个可以通过所述阀流体地连接到蓄能器组件。

所提出的动力系可包括与流体贮存器流体连通并且与液压机械流体连通的液压升压回路，所述升压回路适于将先导压力提供到液压机械，具体是当液压机械与蓄能器组件流体断开时。升压回路可包括液压升压泵，其适于将流体从流体贮存器移位到液压机械，从而提供先导压力。升压泵的输入轴可与ICE的输出轴驱动地接合或选择性地驱动接合。

升压回路可与液压工作组件流体连通。换句话说，液压工作组件可通过升压回路与液压机械流体连通。在该设置中，液压工作组件的工作泵可被配置成用作升压泵。

通常，液压工作组件可在直到最多250巴或最多300巴的最大操作压力的流体静压力下操作。也就是说，液压工作组件的最大操作压力可低于或甚至显著地低于包括蓄能器组件和液压机械的液压回路中的最大操作压力。因此，如果液压工作组件和包括蓄能器组件和液压机械的液压回路流体连通，则可以在液压工作组件和所述液压回路之间提供安全机构，该安全机构适于保护工作组件免受包括蓄能器组件和液压机械的液压回路中的潜在破坏性的流体静压力。安全机构可以是上述升压回路的一部分。安全机构可包括至少一个止回阀，其适于允许从工作组件到包括蓄能器组件和液压机械的液压回路的流体流动，并且阻断从所述液压回路到工作组件的流体流动，例如。

所提出的动力系可进一步包括机械分流器箱(注：splitter box，或称副变速器箱)，分流器箱适于下列各项中的至少一个：将ICE的输出轴与液压工作泵的传动轴选择性地驱动接合；例如通过变矩器和速度方向改变装置中的至少一个，(例如，分流器箱可与变矩器的泵轮部分驱动地接合或选择性地驱动接合)将ICE的输出轴与中间齿轮组选择性地驱动接合；并且例如，通过变矩器和速度方向改变装置中的至少一个，将中间齿轮组与液压工作泵的传动轴选择性地驱动接合。

这种分流器箱显著地增加了动力系的操作模式的数量。例如，分流器箱允许将液压机械与液压工作泵驱动地接合，同时将ICE与液压机械和液压工作泵脱开。这样，液压工作泵可通过液压机械被驱动。

本申请还涉及操作本发明提出的液压混合动力系的多种方法。在下面进一步详细描述这些方法。为了进行这些方法，动力系可另外地包括控制单元或电子控制单元(ECU)，其适于通过控制用于进行相应方法步骤的动力系的部件来进行方法步骤。例如，控制单元可适于控制下列各项中的至少一个：ICE、分流器箱、用于将液压工作组件选择性地流体连接到液压蓄能器组件的至少一个(定向)阀、变矩器，、变矩器的锁定机构、速度方向改变装置、分级比变速器、用于将分级比变速器与车辆输出选择性地驱动连接的离合装置、液压机械与中间齿轮组之间的断开装置和穿梭装置、用于控制液压机械的排量的电动阀和/或液压致动器、用于将蓄能器组件或蓄能器组件的一个或多个蓄能器选择性地流体连接到液压机械的至少一个(方向)阀。通常，控制单元适于通过电信号控制前述部件。控制单元可由操作者通过一个或多个输入装置进行操作。例如，输入设备可包括例如，一个或多个旋钮、开关、控制杆、按键或触摸屏。

在下文中，描述了操作本发明提出的液压混合动力系的前述方法。

本申请涉及包括本发明提出的液压混合动力系的车辆的再生制动的方法。方法包括下列步骤：

-将液压机械与车辆输出驱动地接合，并且将液压机械流体地连接到液压蓄能器组件；

-通过将动能从车辆输出传递到液压机械来驱动液压机械，从而制动车辆输出；以及

-使用液压机械将制动能量至少部分地转换成液压能量，并且将液压能量存储在液压蓄能器组件中。

优选地，方法还包括例如，通过解锁速度方向改变装置，将液压机械和分级比变速器从ICE驱动地脱开的步骤，因此没有制动能量被ICE吸收，并且最大量的制动能量可存储在蓄能器组件中。如果液压机具有正排量设定和负排量设定，则通过适当地调整液压机械的排量，在车辆在前进和倒退方向移动期间可执行再生制动。

本申请还涉及对本发明提出的液压混合动力系的蓄能器组件充载的方法。该方法包括下列步骤：

-脱开车辆输出，例如通过变矩器的锁定机构和速度方向改变装置将ICE与液压机械驱动地接合，并且将液压机械流体地连接到蓄能器组件；以及

-将扭矩从内燃机传递到液压机械，并且使用从内燃机传递到液压机械的扭矩，从而对液压蓄能器组件充载。

该方法允许在车辆不移动时对蓄能器组件充载。此外，该方法允许对蓄能器组件充载/加压直到蓄能器组件的最大操作压力。脱开车辆输出通常包括脱开在分级比变速器与车辆输出之间的断开装置或离合器。

本申请还涉及对本发明提出的液压混合动力系的液压蓄能器组件充载的另一种方法，其中液压混合动力系包括液压工作泵，液压工作泵与ICE选择性地驱动接合，液压工作泵选择性地流体连接到液压蓄能器组件。该方法包括下列步骤：

-将ICE与液压工作泵驱动地接合，并且将液压工作泵流体地连接到液压蓄能器组件；以及

-将扭矩从内燃机传递到工作泵，并且使用从内燃机传递到工作泵的扭矩，从而对液压蓄能器组件充载。

通常，该方法允许对蓄能器组件充载/加压，直到工作组件的最大操作压力，其通常低于蓄能器组件的最大操作压力。该方法可在车辆移动时执行。

该方法可还包括：例如通过脱开速度方向改变装置，将ICE与车辆输出和液压机械中的至少一个脱开的步骤。于是，该方法允许在车辆不移动时对蓄能器组件充载。通过ICE和工作泵对蓄能器组件充载/加压可比如上所述的方法中的通过ICE和液压机械对蓄能器组件进行充载更有效。例如，与ICE和工作泵之间的机械联接相比，ICE和液压机械之间的机械联接可更易于损失，或者可包括在被驱动或转动时消耗更多能量的更重的机械部件。

本申请还涉及一种起动本发明提出的液压混合动力系的内燃机的方法，其中方法包括以下步骤：

-脱开车辆输出，将液压机械与ICE驱动地接合，并且将液压蓄能器组件流体地连接到液压机械；以及

-使用存储在液压蓄能器组件中的液压能量来驱动液压机械，并且将来自液压机械的扭矩传递到ICE，用于起动ICE。

该方法允许在没有电力的情况下起动ICE。将液压机械与车辆输出脱开可包括将分级比变速器与车辆输出脱开。液压机械可通过变矩器的锁定机构和速度方向改变装置中的至少一个与ICE驱动地接合。

本申请还涉及一种驱动本发明提出的液压混合动力系的液压机具的方法，方法包括以下步骤：

如果液压蓄能器组件中的流体静压力低于阈值压力：

-则将液压蓄能器组件流体地连接到所述液压机具；以及

-使用存储在液压蓄能器组件中的液压能量驱动液压机具；或者

如果液压蓄能器组件中的流体静压力高于阈值压力：

-则通过变矩器的锁定机构和分流器箱将液压机械与液压工作泵驱动地接合，并且将液压蓄能器组件流体地连接到液压机械；以及

-使用存储在液压蓄能器组件中的液压能量，通过液压机械和液压工作泵驱动液压机具。

通常，阈值压力是液压工作组件的最大操作压力，通常在200巴和300巴之间。换句话说，当蓄能器组件中的流体静压力高得使其可能损坏液压工作组件时，通过液压机械和工作泵驱动机具。此外可以想到的是，将液压机械与工作泵和车辆输出都驱动地接合，并且使用存储在液压蓄能器组件中的流体静力的能量，以同时驱动车辆输出和工作泵。

只有当蓄能器组件中的流体静力的压力低于阈值压力时，机具可由蓄能器组件直接驱动。为此，在蓄能器组件和机具之间建立直接的流体连接。

附图说明

当根据附图考虑时，根据下面的详细描述，本发明的上述以及其它优点对于本领域技术人员将变得显而易见，其中：

图1示出根据现有技术已知的电混合动力系；

图2示出液压混合动力系的实施例；

图3示出包括4象限液压机械的液压混合动力系的另外实施例；

图4示出包括高压液压蓄能器和低压液压蓄能器的液压混合动力系的另外实施例；

图5示出其中液压机械通过穿梭装置联接到变速器的液压混合动力系的另外实施例；

图6示出其中液压机械通过断开装置联接到变速器的液压混合动力系的另外实施例；

图7A-C示出液压混合动力系的另外实施例，其包括液压工作组件和用于向液压机械提供先导压力的升压泵；

图8A-B示出了图7A-C的液压混合动力系的起动操作期间的致动和变量的时间顺序；

图9示出关闭图7A-C的动力系的内燃机的程序的步骤；

图10示出起动图7A-C的动力系的内燃机的程序的步骤；

图11A-C示出液压混合动力系的另外实施例；

图12A-B示出图11A-C的液压混合动力系的起动操作期间的致动和变量的时间顺序；

图13示出图11A-C的液压混合动力系的变量；

图14示出液压混合动力系的另外实施例，该动力系包括4象限液压机械，以及与液压机械和液压工作组件流体连通的单个液压蓄能器；以及

图15示出液压混合动力系的另外实施例，该动力系包括液压机械，以及包括高压蓄能器和低压蓄能器的液压蓄能器组件，蓄能器与液压机械且与液压工作组件流体连通。

具体实施方式

应当理解，本发明可假设各种替代的取向和步骤顺序，除非明确地指出相反的情况。还应当理解，附图中所示的和下面的说明书中描述的具体装置和过程仅仅是本文定义的发明构思的示例性实施例。因此，除非另有明确地说明，与所公开的实施例相关的具体尺寸、方向或其它物理特性不被认为是限制性的。

在非公路市场中，由于其已经存在于重型非公路车辆中，因此对于其更高的功率密度以及对于非公路市场中的液压技术的更高成熟度，液压杂交通常优于电杂交。

该文献中描述的发明克服了与大多数已知的并联混合动力实施方式相关的限制，并且提供了用于包括应用到非公路车辆的液压技术的并联混合动力构造的合适的解决方案。图2中示出的建议的解决方案是包括并联液压混合动力变速器202的动力系200。动力系200由ICE 204、变矩器206、速度方向改变装置208、分级比变速器210、车辆输出212、液压机械214、以及至少一个液压蓄能器216组成。

ICE 204驱动辅助装置218，诸如液压泵。辅助装置218通常向与动力系200相关联的机具提供动力。变矩器206提供ICE 204和变速器220之间的流体动力学连接。变速器220由变速方向改变装置208和分级比变速器210构成。速度方向改变装置208有助于使用前进离合器(未示出)和倒退离合器(未示出)来改变动力系200的驱动方向。分级比变速器210提供几个固定齿轮比，动力系200可以其操作。车辆输出212包括最终驱动器222和一组轮毂减速齿轮224；然而，应当理解，车辆输出212可以是任何地面接合结构。液压机械214是与变速器220的中间齿轮组226驱动接合的液压泵/马达。液压蓄能器216与液压机械214流体连通。

变矩器206与ICE 204和变速器220的速度方向改变装置208驱动地接合。速度方向改变装置208也与中间齿轮组226驱动地接合。液压机械214也与中间齿轮组226驱动地接合，以向中间齿轮组226提供能量，或者从中间齿轮组226吸收能量。

图3示出并联液压混合动力变速器202的详细实施方式。在这里和下面的所有附图中，重现特征用相同的附图标记表示。图3示出液压机械214、关闭阀228、以及液压蓄能器216。

液压机械214的特征在于下列特性：

a)具有可变排量，以便调节施加到中间轴230的扭矩量；

b)因为根据速度方向改变装置208的接合位置，中间轴230可在两个不同的方向被旋转，所以具有在顺时针方向和逆时针方向旋转的能力；

c)正排量和负排量设定(液压机械214是过中心旋转斜盘设计)，以便改变针对给定速度方向的流动方向，因此允许选择是否对液压蓄能器216充载或卸载；

d)用作液压泵或液压马达的能力。

参考图2，液压机械214与中间齿轮组226驱动地接合，例如，通过中间轴230。

液压机械214的入口与贮存器232流体连通，而液压机械214的出口通过液压管线234与关闭阀228流体连通。关闭阀228具有两个端口和两个阀芯位置。关闭阀228的剩余端口与液压蓄能器216流体连通，液压蓄能器216是高压液压蓄能器。

当关闭阀228被放置在中性位置(如图3中所示)时，液压蓄能器216与液压管线234隔离，并且液压机械214必须处于零排量位置。当关闭阀228处于其它位置时，液压管线234与液压蓄能器216流体连通，并且处于液压蓄能器216的压力。

根据排量和中间轴230的速度的标记(sign)，液压机械214可以作为液压马达或作为液压泵工作。当作为液压马达执行时，液压机械214将流体从液压蓄能器216移位到贮存器232，将扭矩添加到中间轴230。当作为液压泵执行时，液压机械214从变速器220减去扭矩，同时将流体从贮存器232泵送到液压蓄能器216，从而提高液压蓄能器216中的压力。作为非限制性示例，液压机械214可以在再生制动期间用作液压泵。

液压机械214上的排量设定可确定通过液压机械214的扭矩的值和流体的流量。

图3中所示的并联液压混合动力变速器202的详细实施方式能够在前进的和倒退的车辆方向上工作，并且可以在任一方向上从动力系200加上或减去扭矩。

具有分别在a)，b)，c)和d)指示的上述四个特性中的每一个的液压机械，诸如液压机械214被称为4象限机械，因为它们在扭矩/速度图的所有四个象限中操作的能力。4象限机械是可商购的，但是不是很常见的，并且通常会增加4象限机械结合在其中的动力系的成本。图4-6示出图2和图3中所示的并联液压混合动力变速器202的另选实施例。图4-6中所示的实施例利用具有降低的性能的液压机械。

图4示出根据本发明的另一个实施例的动力系400(部分示出)的并联液压混合动力变速器402的详细实施方式。图4中所示的实施例包括与图2和图3中所示的并联液压混合动力变速器202类似的部件。除了下面描述的特征之外，图4中所示的实施例的类似特征被类似地连续编号。

动力系400包括液压机械414，其仅仅具有如上文所述的特性a)，b)和d)。液压机械414是具有可变排量的典型闭路轴向活塞马达。液压机械414的排量仅仅在正范围内可变。液压机械414与中间轴430驱动地接合，中间轴430与变速器420驱动地接合。第一液压管线440和第二液压管线442提供在液压机械414和方向阀444之间的流体连通。方向阀444具有四个端口和三个阀芯位置，并且阀芯的移动控制通过方向阀444的流体流动。在方向阀444的相对侧，第三液压管线446和第四液压管线448提供高压蓄能器450和低压蓄能器452之间的流体连通。

根据方向阀444被放置的位置，方向阀444将蓄能器450,452中的一个(译者注：原文有误)与液压管线440,442分开，将高压蓄能器450与第一液压管线440流体地连接，并且将低压蓄能器450与第二液压管路442流体地连接，或者将高压蓄能器450与第二液压管路442流体地连接，并且将低压蓄能器452与第一液压管路440流体地连接。当方向阀444处于中性位置时，蓄能器450,452与液压管线440,442隔离，并且液压机械414必须处于基本上零排量。当方向阀444处于其它两个位置中的一个位置时，液压机械414的排量和液压管线440,442之间的压力差的量确定所传递的扭矩的值，而标记由方向阀444的位置确定，该方向阀444将液压管路440,442中的一个连接到高压蓄能器450，并且将管路440,442中剩余的一个连接到低压蓄能器452。管线440，442之间的压力差的标记确定由液压机械414传递的扭矩的标记。

当动力系400在前进方向被操作时，通过将第一液压管线440与高压蓄能器450流体连接，并且将第二液压管线442与低压蓄能器452流体连接，获得扭矩提升，其产生正输出扭矩。通过将第二液压管线442与高压蓄能器450连接，并且将第一液压线路440与低压蓄能器452连接，获得例如用于再生制动的负扭矩。

图5示出根据本发明的另一个实施例的动力系500(部分示出)的并联液压混合动力变速器502的详细实施方式。图5中所示的实施例包括与图2和图3中所示的并联液压混合动力变速器202类似的部件。除了下面描述的特征之外，图5中所示的实施例的类似特征被类似地连续编号。

动力系500包括液压机械514，其是具有可变正/负排量和单一旋转方向的液压泵。这种特征是标准过中心泵的常见特征。液压机械514仅仅具有如上文所述的特性a)，c)和d)。因此，在液压机械514的输入轴554和与变速器520驱动地接合的中间轴530之间，设置机械穿梭装置556。机械穿梭装置556能够独立于中间轴530的旋转方向在输入轴554上保持正确的旋转方向。

液压机械514的入口与贮存器532流体连通，而出口通过液压管线558与关闭阀560流体连通。

关闭阀560具有两个端口、两个阀芯方向，并且控制液压管线558和高压蓄能器562之间的流动。当关闭阀560处于中性位置时，高压蓄能器562与液压管线558隔离，并且液压机械514必须具有基本上零排量。在剩余位置，液压管线558与高压蓄能器562流体连通，并且液压管线558处于高压力下。

液压机械514的排量和液压管线558上的压力确定扭矩的值，并且排量的标记确定扭矩和流动的方向。根据中间轴530的旋转方向，正排量确定正扭矩或负扭矩，因此液压机械和机械穿梭装置556的控制必须适于动力系500的速度和方向。

图6示出根据本发明的另一个实施例的动力系600(部分示出)的并联液压混合动力变速器602的详细实施方式。图6中所示的实施例包括与图2和图3中所示的并联液压混合动力变速器202类似的部件。除了下面描述的特征之外，图6中所示的实施例的类似特征被类似地连续编号。

动力系600包括液压机械614，其是具有可变正/负排量和单一旋转方向的液压泵。这种特征是标准过中心泵的常见特征。液压机械614仅仅具有如上文所述的特性a)，c)和d)。因此，在液压机械614的输入轴654和与变速器620驱动地接合的中间轴630之间，设置断开装置664。

液压机械614和变速器620的中间轴630之间的断开装置664允许液压机械614的输入轴654与变速器620的中间轴630驱动地脱开。

液压机械614的入口与贮存器632流体连通，而出口通过液压管线666与关闭阀668流体连通。

关闭阀668具有两个端口、两个阀芯方向，并且控制液压管线666和高压蓄能器670之间的流动。当关闭阀668处于中性位置时，高压蓄能器670与液压管线666隔离，并且液压机械614必须具有基本上零排量。在剩余位置，液压管线666与高压蓄能器670流体连通，并且液压管线666处于高压力下。由液压机械614产生的扭矩的值由液压机械614的排量和液压管线666中的压力确定，并且排量的标记(正或负)确定液压机械614是否作为液压泵或液压马达工作。

当中间轴630的旋转以及因此动力系600的驱动方向与液压机械614的旋转方向不相容时，断开装置664允许液压机械614与变速器620驱动地脱开。因此，并联液压混合动力变速器602仅在单个方向上，前进方向或倒退方向上是有效的。

工作机械的寿命的一部分包括处于空转状态，其中工作机械停止，而工作机械的发动机以最小速度运行。此外，工作机械不具有来自操作者的任何请求。在空转状态下，工作机械的ICE可被关闭，以便减少工作机械的燃料消耗。为了重新起动ICE，通常称为起动器的电动马达可用来将ICE加速到能够进行燃料喷射和点火过程的最小速率。通常，由于在车辆的整个寿命期间发动机起动的增加的请求，具有自动起动和停止功能(其通常基于对来自操作者的缺失输入的识别以及ICE在一定时间内的空转)的车辆配备有尺寸过大的电动马达和主电池。

本发明提出的动力系还涉及在并联混合动力配置上构建的具体布置，其能够使用混合动力机械而不是电起动器在ICE 204上执行起动和停止操作。根据图7A-C,11A-C和13的布置被详述，用于与作为液压的混合动力机械一起使用，并且与混合动力机械相关联的存储装置是液压气动蓄能器。相同的系统构造也可应用到电混合动力解决方案。

如图7A中所示，动力系1200包括：ICE 204，其向诸如用于操作机具的辅助装置218(例如，液压泵)提供动力；变矩器206，其在ICE 204和变速器之间提供流体动力学连接；速度方向改变装置208，其包括用于实现前进和倒退驱动模式的一对方向离合器；分级比变速器210，其提供几个速度比，以及使所提出的概念的重要特征的驱动器的断开，因为断开允许停止车辆，甚至在液压机械214被驱动时也行；最终驱动减速齿轮222和轮毂减速齿轮224(参见图2，图7A中未示出)；液压机械214，其与中间齿轮组226驱动地接合；升压泵BP，关闭阀228，其将液压机械214与液压蓄能器216选择性地流体连接，以及分流器箱(splitterbox)260，其适于将ICE 204与液压泵218和变矩器206中的至少一个选择性地驱动接合。分流器箱260还可适于将液压泵218与变矩器206驱动地接合，同时将液压泵218和变矩器206与ICE 204脱开。

变矩器206与ICE 204和一对方向离合器208驱动地接合。方向离合器208也与中间齿轮组226驱动地接合。液压机械214也与中间齿轮组226驱动地接合，以向其提供能量，或者从中间齿轮组226吸收能量。

液压机械214的特征在于下列特性：

a)具有可变排量，以便调节施加到中间轴的扭矩量；

b)由于中间轴根据方向离合器中一个的接合状态而在两个不同的方向上旋转，因此具有在顺时针方向和逆时针方向上都能旋转的能力；

c)正排量和负排量设定(例如，过中心旋转斜盘设计)，以便改变针对给定速度方向的流动方向，因此允许选择是否对液压蓄能器216进行充载或卸载；以及

d)作为液压泵或液压马达操作的能力。

液压机械214的排量由电动阀215控制。电动阀215具有四个端口和三个阀芯位置；然而，应当理解，类似的功能可通过阀的组合来提供。由于液压机械214通常是关闭的，需要安装在工作液压组件WH的轴上的升压泵BP，以对升压泵BP和液压机械214之间的液压管线240,241加压，并且保证液压机械214的先导。例如，通过使用传动轴230，液压机械214与中间齿轮组226驱动地接合。

液压机械214的入口与贮存器232流体连通，而出口通过液压管线241与关闭阀228流体连通。关闭阀228具有两个端口和两个阀芯位置。关闭阀228的剩余端口与高压液压蓄能器216流体连通。

当关闭阀228被放置在中性位置时(如图7A中所示)，高压蓄能器216与液压管线241隔离，并且液压机械214必须被设定在基本上零排量。在剩余位置，液压管线241与高压蓄能器216流体连通，并且液压管线241处于高压蓄能器216的压力，其通常是高压。根据泵排量和轴速度的标记，液压机械214可以作为液压马达或液压泵工作。

当液压机械214作为液压马达被操作时，液压机械214将流体从高压蓄能器216移位到储贮存器232，同时将扭矩施加到传动轴230。当液压机械214作为液压泵被操作时，其从变速器210吸收扭矩，同时将液压流体从贮存器232泵送到高压蓄能器216(例如，在再生制动期间)，从而升高高压蓄能器216内的压力。液压机械214上的排量设定确定液压流体的扭矩和流量的值。液压机械214能够在前进方向和倒退方向上操作，并且可在任一方向上加上或减去扭矩。

在制动操作结束时，高压蓄能器216处于充载状态，例如，被加压到大约200巴。如果操作者在这种状况下没有向液压混合动力系1200提供任何命令，则ICE 204可被关闭。下文详细描述定义何时停止和重新起动ICE204的多个策略。

基于具体的控制设定，ICE 204可以两种方式被自动关闭：通过向发动机控制单元(ECU)发送禁止燃料喷射的具体命令；或者通过修改ECU和内燃机之间的电子电路，以便控制对燃料喷射器的电子命令，并且根据请求禁止或启用燃料喷射器。

如图7A中所示，定义下列条件：

-ICE 204不运行，并且液压机械214自动地转回到零排量，因为液压管线上没有压力；以及

-高压蓄能器216被充载(例如，至大约200巴)。在这种状态下，液压机械214不能被命令在任何方向上旋转，因为液压管线中没有压力。

通过将泵轮部分206a物理地联接到变矩器206的涡轮部分206b的锁定(未示出)，变矩器206被有效地改变成机械联接，以避免滑移和大的功率损失。通过激活变矩器206的锁定，借助齿轮箱离合器(未示出)断开变速器210，以及将高压蓄能器216连接到液压机械214，液压混合动力系1200可以如图7B中所示的方式被操作。

在如图7B中所示的液压混合动力系1200的状况下，液压机械214在液压管线241上具有压力，因此其可以旋转。液压机械214被致动以将流动从高压蓄能器216引导到贮存器232，因此传动轴230在与ICE 204类似的方向上旋转，这取决于ICE 204的配置，传动轴230从而驱动ICE 204。为了防止ICE 204发生损坏，应当理解，最佳液压机械/泵打开百分比取决于下面讨论的几个因素。

一旦ICE已经达到空转速度，则可以如图7C中所示引导液压混合动力系1200。如图7C中所示，电动阀215被致动，以命令液压机械214转回到基本上零排量。

一旦液压机械214到达其中性位置，高压蓄能器216就可以被流体地断开，同时没有任何气穴的风险，因为先导压力现在由升压泵BP提供，电动阀215被保持在其中性位置，并且变矩器锁定件和齿轮箱离合器被致动以恢复正常的驱动配置。

图8A和8B总结了在根据图7A-C的液压混合动力系1200的起动操作期间存在的主致动和变量。图8A中所示的曲线是致动：

c_GB：齿轮箱210的输出轴上的离合器；

LU：变矩器206的锁定；

HMV：控制液压机械214排量的液压机械阀215的位置；以及

HV：用来将高压蓄能器216与液压管线240隔离的关闭阀。

图8B中所示的曲线是主要的系统变量：

pL：液压管线240的压力；

pHP：高压蓄能器216的压力；

pBP：升压泵BP的压力；

a：液压机械214的排量；以及

ICE：ICE的旋转速度。

根据上文提供的解释，上述趋势的关键点可以定义如下：

当t<tl时，ICE 204不运行，并且高压蓄能器216在其大约200巴的最大压力下被充载。

当t＝tl时，发起起动程序。齿轮箱离合器被打开，以将变速器210与车轮脱开，并且变矩器锁定件被锁定，以优化从液压机械214到ICE 204的传动。同时，电动阀215被控制，以命令液压机械214在给定方向旋转，并且高压蓄能器216通过命令关闭阀228而连接到液压管线240。液压管线240的压力pL具有与高压贮存器216的压力pHP相同的值。

在从tl到t2的时间段中，液压机械214在旋转(α增加)，并且由于其受到压力，所以其开始转动：来自高压蓄能器216的压力和管线压力在下降，因为液压机械214促进流体到贮存器232的传送。因此，ICE 204被拖拉通过运动链(kinematic chain)，升压泵BP也旋转，并且压力pBP增加。

t2是ICE 204达到空转状态的时间，并且液压机械214被命令转回到基本上零排量(并且电动阀215被放置在关闭位置)。在这种状态下，根据ICE 204的总体加速性能，液压管线240和高压蓄能器216的压力达到中间值p^*(在(p_min+p_max)/2的范围内)。升压泵BP代替地产生标称压力(例如，大约30巴)，以保证次级机械214的先导。

在t2到t3的时间段中，液压机械214在转回。ICE 204处于空转状态，但是高压蓄能器216不能被流体地断开，直到排量a基本上等于零以避免气穴。因此，在该时间段中，液压机械214仍然允许流体传送到贮存器232，并且压力pL和pHP以较慢的速率减小。

在t＝t3，ICE 204运行，并且液压机械214处于基本上零排量。因此完成起动程序，并且高压蓄能器216可以与液压管线240流体地断开(并且关闭阀228被放置在关闭位置)，而且齿轮箱离合器和变矩器锁定可被致动，以恢复对于液压混合动力系1200的正常驱动条件。

重要的是提及优化的机械/泵旋转角度取决于几个因素。趋势应该是使角度最大化以使转矩最大化，但是根据下列等式，其还取决于高压蓄能器216的充压状态：Τ＝α·pΗΡ。

此外，定时取决于一些因素，类似于方向离合器218的动力学、一个或多个蓄能器的充载状态、ICE 204的惯性和阻力、液压机械214的效率、以及附加因素。

在上文中描述了如何通过使用存储在高压蓄能器216中的能量来停止ICE 204，并且重新起动ICE 204。接下来，将讨论用来定义ICE 204如何以及何时被停止和重新起动的基本原理。

当满足以下两个条件时，可停止ICE 204：

1.操作者输入—ICE 204的停止取决于来自多个操作者输入装置的输入，诸如但不限于方向盘、一个或多个踏板、操纵杆、杆件或按钮。基于时间的逻辑适于基于操作者输入确定停止是否适当。例如，如果ICE 204处于空转状态，并且在给定时间量内还没有来自操作者的命令，则ICE 204可被停止。

2.一个或多个蓄能器的充载状态—所考虑的第二基本原理是指一个或多个蓄能器的充载状态。已经提到，在混合动力制动过程结束时，高压蓄能器被充载，而低压蓄能器处于最小压力，其通常刚好高于预充压力。然而，这可不总是这样，因为其取决于在制动操作开始时可用能量的大小(其可受车辆的动能和已经存储在蓄能器中的能量的量影响)。因此，仅仅在如果有足够的能量存储在蓄能器216中以重新起动ICE 204，才可停止ICE204。此外，如果满足关于操作者输入的条件，但是蓄能器216的充载状态太低，则借助液压轮毂装置，有可能利用ICE 204和液压机械214，以将能量自动地存储在蓄能器216中。在这样的步骤之后，满足关于蓄能器216的充载状态的条件，并且ICE 204可被关闭。

关于ICE 204的关闭程序的上述讨论的基本原理在图9中示意性地示出。一旦ICE204关闭，则排除所有不必要的电负载，以最小化来自电池，诸如来自未使用的传感器，致动器等的放电。

重新起动程序在图10中示意性地示出。如果发生以下两个条件中的一个，则执行重新起动程序：

1.操作者输入—如果操作者向系统给出任何输入，则必须执行程序以重新起动ICE 204。

2.电池的充电状态—如果由于任何原因，诸如通过灯，传感器等等的操作，电池的充电状态接近最小阈值，以保证重新起动程序所需的所有致动，则将执行重新起动动程序以将ICE 204放置于操作条件中。

上文讨论的起动和停止程序也可以应用到不同的液压混合动力构造，同时对控制策略进行适当的修改。

如图11A中所示，作为上述动力系1200的变型的液压混合动力系2200基于仅具有上文所述的特性a)，b)和d)的液压机械2414。液压机械2414可以是具有可变排量的典型的闭路轴向活塞马达。缺乏特性c)是由于仅仅在一个(正)范围中的排量变化。液压机械2414的排量取决于开/关阀215的位置。当开/关阀215处于中性位置时，液压机械2414的排量基本上等于零。液压机械2414直接连接到变速器的轴230。多个液压管线240,242通过方向阀244将液压机械2414流体地连接到高压蓄能器250和低压蓄能器252。

根据位置，方向阀244可将蓄能器250,252与液压管线240,242分开，将高压蓄能器250与管线240连接，并且将低压蓄能器252与管线242连接，或者反之亦然。当方向阀处于中性位置(如图11A所示)时，蓄能器250,252与液压管线240,242隔离，并且液压机械2414必须处于基本上零排量。

需要有安装在工作液压组件WH的轴上的升压泵BP，以润滑液压机械2414，并且保证液压管线240,242中的最小压力，以引导液压机械2414。离合器存在于齿轮箱210上，以断开车轮。

在制动操作结束时，高压蓄能器250被充载(至大约200巴)，而低压蓄能器252处于最小压力(大约20巴)，如图11A中所示。如果操作者没有提供任何命令，则ICE 204可被关闭。上文描述了定义何时停止和重新起动ICE 204的策略。

关于图11A，定义了下列条件：

ICE 204不运行，并且液压机械214自动地转回到零排量(液压管线240,242上没有压力)；

高压蓄能器250被充载(至大约200巴)；并且

低压蓄能器252被充载(至大约20巴)。

在这种条件下，液压机械214不能被命令在任何方向上旋转，因为液压管线240,242中没有压力。通过激活变矩器锁定，打开齿轮箱210的离合器，以及将蓄能器250,252连接到液压机械2414，动力系2200如图11B中所示被布置。

在这种条件下，液压机械2414受到压力差，并且被致动以将流体从高压蓄能器250引导到低压蓄能器252，因此轴230在适当的方向上旋转，这取决于ICE 204的布置。然而，应当理解，蓄能器250,252的组合及其到管线240,242的相应连接，以及液压机械2414的旋转方向取决于方向阀244的位置。通过将高压蓄能器250连接到第一管线，有可能在一个方向(例如，顺时针)上驱动轴230，并且使液压机械2414向前旋转，或者反之亦然。另一方面，蓄能器250,252的连接和旋转方向之间的错误关系会导致错误的轴(和ICE)旋转方向，这可能导致发动机损坏。

一旦ICE 204已经达到空转速度，就可如图11C中所示引导系统。开/关阀215被致动，以命令液压机械2414转回到基本上零排量，并且先导压力现在由升压泵BP提供。

一旦液压机械2414到达中性位置，蓄能器250,252就可被流体断开，同时没有任何气穴的风险，命令方向阀244到中性位置，并且命令变矩器锁定件和齿轮箱箱离合器，以恢复驱动条件。

图12A和图12B总结了在根据图11A-C的液压混合动力系2200的起动操作期间的主要致动和变量。图12A和图12B中示出的曲线图分别示出以上关于图8A和图8B定义的致动和系统变量。

以与上文描述的其它实施例相同的方式，本发明的第一变型的趋势的要点概括如下：

在t<tl，ICE 204不运行，高压蓄能器250在其最大压力(大约200巴)下被充载，并且低压蓄能器252在最小压力(大约20巴)下被充载。

在t＝t1，发起起动程序：打开齿轮箱210的离合器，以将变速器与车轮驱动地脱开，并且变矩器锁定件被接合，以优化从液压机械2414到ICE204的传动。同时，控制开/关阀215，以命令液压机械2414在给定方向上旋转，并且蓄能器250,252通过命令方向阀244而流体地连接到液压管线240,242(至于在上文描述的另一个实施例中，液压管线的压力与所连接的蓄能器的压力相同，因此没有表示趋势)。

在从t1到t2的时间段中，液压机械2414正在旋转(α增大)，并且因为其受到压力，其开始转动：pHP减小，并且pLP增大，因为液压机械2414促进流体从高压蓄能器250到传送低压蓄能器252。结果，力被施加到ICE 204，升压泵BP也旋转，因此，压力pBP增加。

在t2，ICE 204达到空转状态，并且液压机械2414被命令转回到基本上零排量(开/关阀215被关闭)。在这种状态下，蓄能器250,252的压力达到中间值pHP*和pHP*，这取决于整体的ICE 204加速性能。升压泵BP代替地产生标称压力(大约30巴)，以保证液压机械2414的先导。

在从t2到t3的时间段中，液压机械2414在转回：ICE 204处于空转状态，但是蓄能器250,252在α＝0之前不能被流体地断开，以避免气穴。因此，在该时间段中，液压机械2414仍然将流体从高压蓄能器250传送到低压蓄能器252。

在t＝t3，ICE 204运行，并且泵处于零排量。因此，结束起动程序：蓄能器250,252可与液压管线240,242断开(方向阀244被关闭)，用于齿轮箱210的离合器和变矩器锁定可被致动，以恢复正常的驱动条件。

图13中示出了另外的液压混合动力系3200，即上述动力系1200的另一个变型。如图13中所示，选择具有可变正/负排量和一个旋转方向的液压机械3514(标准的过中心开路泵)。这意味着上文所述的特性b)缺失。由此，在液压机械3514的轴和变速器的轴230之间存在机械穿梭装置256。该机械穿梭装置256能够独立于中间轴230的旋转方向而在液压泵轴上保持正确的旋转方向。

液压机械3514的入口流体地连接到贮存器232，而出口通过液压管线240与关闭阀228流体地连接。关闭阀228具有两个端口，两个阀芯方向，并且控制液压管线240和高压蓄能器216之间的流动。当关闭阀228处于中性位置时，高压蓄能器216与液压管线240隔离，并且液压机械3514必须处于基本上零排量。在关闭阀228的剩余位置中，管线240处于高压。在图13中所示的变型中，需要升压泵BP。升压泵BP用来对液压管线240加压，并且保证先导压力，即使当液压机械3514处于零排量时也行。

液压机械3514的排量确定扭矩的值，并且排量的标记确定扭矩和流动的方向。根据液压机械3514的轴的旋转方向，正排量可确定正扭矩或负扭矩，因此控制必须适应于车辆的方向。

此外，根据图13的液压机械3514和穿梭装置256的组合等于具有像上文所述的一个实施例的4象限机械。因此，ICE 204起动程序，并且针对优选实施例详述的操作模式可容易地扩展到图13中所示的变型，唯一的区别是穿梭装置256必须被适当地命令。

液压混合动力系的第三变型(未示出)与图13中所示的液压混合动力系变型相同，只是穿梭装置256被断开装置代替，该断开装置适于将液压机械机械514与中间齿轮组226驱动地断开。因此，该第三变型仅仅允许在车辆的一个运动方向上的混合动力操作。

当车辆的方向(例如，轴230的旋转方向)与液压机械3514的旋转方向不相容时，根据第三变型的断开装置允许液压机械3514与变速器脱开。因此，液压混合动力系仅仅在一个方向上，即前进方向或倒退方向，是有效的。此外，ICE 204起动与上文所讨论的程序相同的程序，同时附加约束与断开装置的管理相关。

图14示出另外的液压混合动力系4200。动力系4200包括内燃机(ICE)204，其通过机械分流器箱260、变矩器206和速度方向改变装置208与分级比变速器210的输入选择性地驱动接合。分级比变速器210的输出通过断开装置或离合器211与车辆输出212选择性地驱动接合。车辆输出212可包括最终驱动器、一组轮毂减速齿轮、以及一个或多个车轮中的至少一个。速度方向改变装置208包括前进方向离合器和倒退方向离合器。变矩器206提供ICE204和速度方向改变装置208之间的流体动态联接。变矩器206包括泵轮部分206a、涡轮部分206b、以及用于改变泵轮部分206a和涡轮部分206b之间的流体流动的定子。变矩器206还包括用于将泵轮部分206a选择性地锁定到涡轮部分206b的锁定机构(未示出)。分级比变速器210在其输入和其输出之间提供多个固定齿轮比。

动力系4200还包括中间齿轮组226。中间齿轮组226通过变速方向改变装置208、变矩器206和分流器箱260与ICE 204选择性地驱动接合。此外，中间齿轮组226与分级比变速器210的输入驱动地接合。中间齿轮组226被插置在速度方向改变装置208与分级比变速器210之间。

动力系4200还包括液压系统，其包括液压机械214和高压液压蓄能器216。液压机械214通过传动轴230与中间齿轮组226驱动地接合。高压蓄能器216和液压机械214通过阀关闭阀228a、方向阀228b和流体管线240处于流体连通。此外，蓄能器216还通过阀228a，228b和流体管线241与液压工作组件236(下面描述的)流体连通。阀228a，228b被串联地布置。关闭阀228a具有两个流体端口和两个阀芯位置。阀228b具有三个流体端口和两个阀芯位置。当关闭阀228a处于第一阀芯位置时，蓄能器216可通过阀228b选择性地流体连接到液压机械214或液压工作组件236(见下文)。当阀228a处于第二阀芯位置时，其将蓄能器216与液压机械214和工作组件236流体地断开或隔离。

应当理解，这里所示的阀228a，228b可同样由单个3通3位阀(也称为3/3通阀)代替，这对本领域技术人员来说是显而易见的。例如，在第一阀芯位置中，这种3/3通阀将蓄能器216与工作组件236和液压机械214流体地分开；在第二阀芯位置中，3/3通阀将蓄能器216流体地连接到工作组件236，并且将蓄能器216与液压机械214流体地分开；并且在第三阀芯位置中，3/3通阀将蓄能器216流体地连接到液压机械214，并且将蓄能器216与液压工作组件236流体地分开。

液压机械214具有下列特性：

a)用于调节施加到中间轴230的扭矩量的可变液压排量；

b)在顺时针方向和逆时针方向旋转的能力；

c)正排量设定和负排量设定，用于针对传动轴230的给定旋转方向，

改变流过液压机械214的液压流体的流动方向；以及

d)作为液压泵或液压马达操作的能力。

在本示例中，液压机械214被配置为具有可移动旋转斜盘的流体静力的轴向活塞单元，旋转斜盘具有过中心旋转斜盘设计。此外，液压机械214还与流体贮存器232流体连通。当作为液压泵工作时，液压机械214可从中间齿轮组226吸收能量，并且使用所吸收的能量将液压流体从流体贮存器232移位到高压蓄能器216，从而增加蓄能器216中的液压压力。液压流体可以是诸如油的液体，例如。当作为液压马达工作时，液压机械214可将液压流体从高压蓄能器216移位到液压贮存器232，从而从高压蓄能器216吸收液压能量。液压机械214然后将吸收的能量转换成机械能量，并且在传动轴230处提供输出扭矩，其然后被传递到中间齿轮组226。

动力系4200还包括用于控制液压机械214的液压排量的液压排量控制机构。控制机构包括控制装置217、电控方向阀215、以及压力控制阀235。控制装置217包括液压致动器。液压致动器包括液压活塞，其机械地联接到液压机械214的可移动旋转斜盘。液压活塞的位置控制旋转斜盘相对于旋转轴线的旋转角度α。通过阀215，控制装置217与流体管线240且与流体贮存器232流体连通。压力控制阀235限制从流体管线240施加到控制装置217的液压压力。

通过控制活塞的相对侧上的流体室217a，217b中的液压压力和/或流体的量，控制装置217的活塞的位置以及因此液压机械214的液压排量可借助方向阀215被控制。方向阀215具有四个流体端口和三个阀芯位置。在第一阀芯位置中，方向阀215将装置217的第一流体室217a流体连接到流体贮存器232，并且通过压力控制阀235将控制装置217的第二流体室217b流体连接到流体管线240。在第二阀芯位置中，阀215将两个腔室217a，217b流体连接到贮存器232。第二阀芯位置通常对应于液压机械214的零液压排量。在第三阀芯位置中，方向阀215将第二流体室217b流体连接到流体贮存器232，并且通过压力控制阀235将第一流体室217a流体连接到流体管线240。

上述的液压工作组件236包括液压驱动机具219、用于驱动液压机具219的液压工作泵218、与工作泵218流体连通的流体贮存器223、以及方向阀221，该方向阀221用于选择性地：将机具219与工作泵218和流体管线241流体地分开，并且将机具219流体地连接到工作泵218和流体管线241。工作泵218的传动轴237通过机械分流器箱260与ICE 204且与变矩器206选择性地驱动接合。分流器箱260适于将ICE 204、工作泵218和变矩器206中的至少两个选择性地彼此驱动连接。换句话说，可以使用ICE 204来驱动工作泵218。另外地或另选地，通过借助速度方向改变装置208、变矩器206和分流器箱260，将液压机械214与工作泵218驱动地接合，使用液压机械214可驱动工作泵218。当以这种方式将液压机械214联接到工作泵218时，通过接合变矩器206的锁定机构可最小化机械损失。

在图14的示例中，液压机具219包括液压活塞。液压机具219可以是例如提升机构的一部分。通过控制活塞的相对侧上的流体室中的液压压力和/或流体的量，可控制机具219的活塞的位置。

方向阀221具有四个流体端口和三个阀芯位置。在第一阀芯位置中，方向阀221将机具219的第一流体室流体地连接到工作泵218的第一流体端口和流体管线241，并且将机具219的第二流体室流体地连接到流体贮存器223。在第二阀芯位置中，阀221将机具219与工作泵218、流体管线241和贮存器223流体地分开。在第三阀芯位置中，方向阀221将机具219的第二流体室流体地连接到工作泵218的第一流体端口和流体管线241，并且将机具219的第一流体室流体连接到流体贮存器223。

工作泵218适于将液压流体从流体贮存器223移位到机具219，用于驱动机具219。工作泵218还可以适于将液压流体从机具219移位到贮存器223。

液压工作组件236与高压蓄能器216流体连通。工作组件236通过流体管线241且通过阀228a,228b选择性地流体连接到高压蓄能器216。具体地，工作组件218通过流体管线241和阀228a,228b选择性地流体连接到蓄能器216。另外，机具219通过流体管线241和阀228a,228b选择性地流体连接到蓄能器216。

工作组件236可在，例如高达为200巴的工作组件236的最大操作压力的流体静压力下操作。另一方面，高压蓄能器216适于在高达为至少300巴的蓄能器216的最大操作压力的流体静压力下操作。换句话说，蓄能器216的最大操作压力显著地高于工作组件236的最大操作压力。将工作组件236中的流体静压力升高到高于工作组件236的最大操作压力可损坏工作组件236，例如工作泵218和/或机具219。

当蓄能器216中的流体静压力低于工作组件236的最大操作压力时，蓄能器216可通过阀228a，228b且通过流体管线241流体地连接到工作组件236，用于使用存储在蓄能器216中的液压能量来驱动机具219。机具219可由工作泵218和蓄能器216同时驱动。

当蓄能器216中的流体静压力低于工作组件236的最大操作压力时，工作组件236可以通过流体管线241和阀228a，228b流体地连接到蓄能器216，用于通过工作泵218对蓄能器216充载/加压。为此，可驱动工作泵218，以将液压流体从贮存器223移位到蓄能器216，从而增加蓄能器216中的流体静压力。然而，当工作泵218被用来以这种方式对蓄能器216加压时，蓄能器216中的流体静压力不能被增加超过工作组件236的最大操作压力。

此外，工作组件236与液压机械214流体连通。具体地，工作泵218的第二流体端口通过升压回路225流体地连接到流体管线240。升压回路225包括关闭阀231、压力控制阀229和止回阀227。止回阀也称为瓣阀、单向阀或逆止阀。阀231,229,227被串联布置，将流体管线241流体地连接到流体管线240。关闭阀231适于将流体管线240和液压机械214与工作组件236选择性地流体断开。当工作组件236中的流体静压力高于流体管线240中的流体静压力时，止回阀227适于允许流体从工作组件236流动到流体管线240(并且因此流动到液压机械214和压力控制阀235)。另一方面，止回阀227适于防止流体从流体管线240流动到工作组件236，特别是当流体管线240中的流体静压力高于工作组件236中的流体静压力时。以这种方式，升压回路225，特别是止回阀227保护工作组件236免受流体管线240中潜在的高压，特别是当流体管线240通过阀228a，228b流体地连接到高压蓄能器216时。

升压回路225的目的是在液压机械214和/或控制装置217与高压蓄能器216流体地断开时，将先导压力提供到液压机械214和/或排量控制装置217。为此，工作泵218可以优选地由ICE 204驱动，以通过升压回路225和流体管线240将流体从贮存器223移位到液压机械214和/或控制装置217。

阀228a，228b适于选择性地执行下列各项中的一个：将高压蓄能器216与工作组件236以及与液压机械214隔离；通过流体管线241将蓄能器216流体地连接到工作组件236；以及将蓄能器216流体地连接到液压机械214。

动力系4200可根据多种操作模式来操作。

操作动力系4200的第一模式提供了对高压蓄能器216充载的方法。方法包括下列步骤：通过脱开离合器211来脱开车辆输出212；通过分流器箱260、变矩器206的锁定机构和速度方向改变装置208将ICE 204与液压机械214驱动地接合；通过阀228a，228b将液压机械214流体地连接到高压蓄能器216；以及将扭矩从ICE 204传递到液压机械214，因此液压机械将液压流体从贮存器232移位到蓄能器216，从而增加蓄能器216中的流体静压力。以这种方式，蓄能器216可被加压高至蓄能器216的最大操作压力。

根据动力系4200的第二操作模式，存储在高压蓄能器216中的液压能量可用来在变速器轴230处提供扭矩，并且通过分级比变速器210和离合器211将该扭矩传递到车辆输出212。为了将存储在蓄能器216中的液压能量转换成在传动轴230处提供的扭矩，蓄能器216通过阀228a，228b流体地连接到液压机械214，因此流体通过液压机械214从蓄能器216被移位到贮存器232，从而驱动液压机械214。由于液压机械214的4象限特性，该操作可在车辆沿前进方向移动时以及在车辆沿倒退方向移动时都被执行。

操作动力系4200的第三模式提供了再生制动的方法。在再生制动期间，由液压机械214从车辆输出212吸收的动能被转换成液压能量，其被存储在蓄能器216中。该方法包括下列步骤：通过分级比变速器210和离合器211将液压机械214与车辆输出212驱动地接合；通过阀228a，228b将液压机械214流体地连接到蓄能器216；通过将动能从车辆输出212传递到液压机械214来驱动液压机械，从而制动车辆输出212；以及使用由液压机械214吸收的制动能量，将液压流体从贮存器232泵送到蓄能器216，从而增加蓄能器216中的液压压力。优选地，再生制动的方法还包括脱开速度方向改变装置208的步骤，因此没有制动能量通过速度方向改变装置208被传递。同样，由于液压机械214具有正排量设定和负排量设定，所以当车辆在前进方向移动时以及当车辆在倒退方向移动时，可以执行再生制动。

操作动力系4200的第四模式提供对蓄能器216充载的另一种方法。该方法包括下列步骤：通过分流器箱260将ICE 204与液压工作泵218驱动地接合；通过阀228a，228b将液压工作泵218流体地连接到蓄能器216；以及将扭矩从ICE 204传递到工作泵218，以将流体从贮存器223泵送到蓄能器216，从而增加蓄能器216中的液压压力。以这种方式，蓄能器216可被加压高至工作组件236的最大操作压力，或者多至由工作泵218提供的最大压力。

操作动力系4200的第五模式提供在蓄能器216中的液压压力低于工作组件236的最大操作压力时驱动液压机具219的方法。该方法包括下列步骤：通过阀228a，228b，221将高压蓄能器216流体地连接到液压机具219；以及将流体从高压蓄能器216移位到液压机具219，用于驱动液压机具219。

操作动力系4200的第六模式提供在蓄能器216中的液压压力高于工作组件236的最大操作压力时驱动液压机具219的方法。该方法包括下列步骤：通过速度方向改变装置208、变矩器206的锁定机构和分流器箱260将液压机械214与工作泵218驱动地接合；通过阀228a，228b将蓄能器216流体地连接到液压机械214；通过方向阀221将工作泵218流体地连接到机具219；通过液压机械214将流体从蓄能器216移位到贮存器232，以驱动液压机械214；将扭矩从液压机械214传递到工作泵218；以及使用传递到工作泵218的扭矩，将流体从贮存器223移位到机具219，用于驱动机具219。

根据操作动力系4200的上述第六模式的方法可另外地包括下列步骤：通过分流器箱260将ICE 204与工作泵218另外地接合，并且将扭矩从ICE204传递到工作泵218；通过离合器211驱动地接合车辆输出212；将扭矩从液压机械214传递到车辆输出；通过分流器箱将ICE 204与车辆输出212另外地驱动接合；以及将扭矩从ICE 204传递到车辆输出212。换句话说，ICE 204和液压机械214可同时都用来驱动车辆输出212和液压机具219。在该配置中，液压机械214和速度方向改变装置208的方向离合器的位移必须被设定，使得ICE 204和液压机械214协作以将扭矩提供到车辆输出212和工作泵218。

根据操作动力系4200的第七模式，提供了起动ICE 204的方法。该方法包括下列步骤：通过脱开离合器211来脱开车辆输出212；通过速度方向改变装置208和变矩器206的锁定机构将液压机械214与ICE204驱动地接合；通过阀228a，228b将高压蓄能器216流体地连接到液压机械；通过将流体从蓄能器216通过液压机械214移位到贮存器232来驱动液压机械214；以及将扭矩从液压机械214传递到ICE 204，以起动ICE 204。

在这里未明确示出的动力系4200的第一变型中，液压机械214仅仅具有特性a)，c)和d)，而缺乏特性b)。也就是说，液压机械214可仅仅在一个方向上旋转。该第一变型的液压机械214可以是例如，标准的过中心开路泵。在该第一变型中，在液压机械214和中间齿轮组226之间，或者在液压机械214的传动轴230和中间齿轮组226之间附加地提供机械穿梭装置。该穿梭装置提供单向液压机械214和中间齿轮组226之间的机械联接，并且适于在液压机械214上保持正确的旋转方向，其独立于联接到中间齿轮组226(例如中间齿轮组226的中间轴)的穿梭装置的输入的旋转方向。与所述穿梭装置组合，单向液压机械提供与4象限机械相同的功能。关于液压机械214与变速器的机械联接，动力系4200的第一变型类似于具有穿梭装置556的图5的动力系500。否则，动力系4200的第一变型可包括与图14所示的实施例相同的特征和功能。

在同样未在此明确示出的图14的动力系4200的第二变型中，液压机械214仅具有如第一变型中的特性a)，c)和d)，并且液压机械214通过断开装置，例如离合器与中间齿轮组226选择性地驱动接合。断开装置允许将液压机械214与变速器断开。因此，与第一变型相反，第二变型允许在车辆的仅仅一个运动方向上的混合动力操作。关于液压机械214与变速器的机械联接，动力系4200的第二变型类似于具有分离装置664的图6的动力系600。否则，动力系4200的第二变型可包括与图14所示的实施例相同的特征和功能。

图15示出另一个液压混合动力系5200。图15的动力系5200是先前描述的图14的动力系4200的变型。如前所述，与上述实施例的对应特征相同的动力系5200的特征用相同的附图标记表示。

图15的动力系5200的传动系统与图14的动力系4200的传动系统相同，动力系5200的传动系统包括ICE 204、分流器箱260、包括锁定机构(未示出)的变矩器206、包括前进方向离合器和倒退方向离合器的速度方向改变装置208、中间齿轮组226、以及通过离合器211与车辆输出212选择性地驱动接合的分级比变速器210。

动力系5200的工作液压组件236与图14的动力系4200的对应的工作液压组件相同，图15的动力系5200的工作液压组件236包括通过传动轴237与分流器箱260驱动地接合的工作泵218、液压机具219、流体贮存器223和方向阀221。类似于图14的动力系4200，图15的动力系5200还包括作为次级机械的液压机械214，液压机械214通过传动轴230与中间齿轮组226驱动接合，并且液压机械214与液压蓄能器组件流体连通。如在图14的动力系4200中，图15的动力系5200的工作组件236与液压蓄能器组件且与液压机械214流体连通。

图15的动力系5200的液压机械214与动力系4200的液压机械的不同之处在于，其仅具有上面定义的特性a)，b)和d)，而不具有特性c)。换句话说，动力系5200的液压机械214的液压排量可仅仅在正范围或负范围内变化。然而，动力系5200的液压机械214适于提供与4象限机械相同的功能。为此，动力系5200的蓄能器组件包括高压蓄能器250和低压蓄能器252，它们通过多个阀244a-f与液压机械214流体连通。阀244a-f适于选择性地：将蓄能器250,252中的至少一个与液压机械214流体地分开；将高压蓄能器250流体地连接到液压机械214的第一流体端口，并且将低压蓄能器252流体连接到液压机械214的第二流体端口；以及将高压蓄能器250流体地连接到液压机械214的第二流体端口，并且将低压蓄能器252流体连接到液压机械214的第一流体端口。因此，阀244a-f以与图4的动力系400的阀444和图11A-C的动力系2200的阀244类似的方式起作用。也就是说，对于传动轴230的给定旋转方向，液压机械214可用来将液压流体从高压蓄能器250移位到低压蓄能器252，或者反之亦然。换句话说，对于传动轴230的每个旋转方向，通过将流体从高压蓄能器250移位到低压蓄能器252(从而对蓄能器组件卸载)，液压机械214可将扭矩添加到传动轴230，或者通过将流体从低压蓄能器252移位到高压蓄能器250(从而对蓄能器组件充载)，液压机械可从传动轴230吸收扭矩。

阀244a-c适于选择性地：将高压蓄能器250与液压机械214流体地分开；通过流体管线240将高压蓄能器250流体地连接到液压机械214的第一流体端口，并且同时将高压蓄能器250与液压机械214的第二流体端口流体地分开；以及通过流体管线242将高压蓄能器250流体地连接到液压机械214的第二流体端口，并且同时将高压蓄能器250与液压机械214的第一流体端口流体地分开。类似地，阀244d-f适于选择性地：将低压蓄能器252与液压机械214流体地分开；通过流体管线240将低压蓄能器252流体地连接到液压机械214的第一流体端口，并且同时将低压蓄能器252与液压机械214的第二流体端口流体地分开；以及通过流体管线242将低压蓄能器252流体地连接到液压机械214的第二流体端口，并且同时将低压蓄能器252与液压机械214的第一流体端口流体地分开。

阀244a和244d各自具有三个流体端口和两个阀芯位置。阀244b，244c，244e和244f被配置为简单的关闭阀，其每个具有两个流体端口和两个阀芯位置。当阀244a处于第一阀芯位置时，如图15中所示，阀244a通过阀244b，244c提供高压蓄能器250与液压机械214之间的流体连通。当阀244a处于第二阀芯位置时，其将高压蓄能器250与液压机械214流体地分开，并且通过流体管线241将高压蓄能器250流体地连接到工作组件236。类似地，当阀244d处于第一阀芯位置时，如图15中所示，其通过阀244e，244f提供低压蓄能器252和液压机械214之间的流体连通。当阀244d处于第二阀芯位置时，其将低压蓄能器252与液压机械214流体地分开，并且通过流体管线241将低压蓄能器252流体地连接到工作组件236。当处于其第一阀芯位置时，关闭阀244b，244c，244e和244f分别允许它们的流体端口之间的流体流动。当处于其第二阀芯位置时，关闭阀244b，244c，244e和244f分别将它们的流体端口彼此流体地分开，从而切断通过阀的流体流(如图15中所示)。

通过将阀244a切换到其第一阀芯位置，将阀244b切换到其第一阀芯位置，以及将阀244c切换到其第二阀芯位置，高压蓄能器250可流体地连接到液压机械214的第一流体端口，并且与液压机械214的第二流体端口流体地分开。通过将阀244a切换到其第一阀芯位置，将阀244b切换到其第二阀芯位置，以及将阀244c切换到其第一阀芯位置，高压蓄能器250可流体地连接到液压机械214的第二流体端口，并且与液压机械214的第一流体端口流体地分开。

类似地，通过将阀244d切换到其第一阀芯位置，将阀244e切换到其第一阀芯位置，以及将阀244f切换到其第二阀芯位置，低压蓄能器250可流体地连接到液压机械214的第一流体端口，并且与液压机械214的第二流体端口流体地分开。通过将阀244d切换到其第一阀芯位置，将阀244e切换到其第二阀芯位置，以及将阀244f切换到其第一阀芯位置，低压蓄能器250可流体地连接到液压机械214的第二流体端口，并且与液压机械214的第一流体端口流体地分开。

对于本领域技术人员来说显而易见的是，阀244b，244c可由提供与阀244b，244c相同的功能的阀的任何其它组合替代。例如，阀244b，244c可由单个3/3通阀替代，其选择性地提供：与液压机械214流体分开；流体地连接到液压机械214的第一流体端口，并且同时与液压机械214的第二流体端口流体分开；以及流体地连接到液压机械214的第二流体端口，并且同时与液压机械214的第一流体端口流体分开。阀244e，244f可以相同的方式由单个3/3通阀替换，加以必要的变更。

如已经提到的，动力系5200的液压工作组件236通过流体管线241与包括蓄能器250,252的蓄能器组件流体连通。当阀244a处于第一阀芯位置时(如图15中所示)，阀244a将高压蓄能器250与工作组件236流体地分开。当阀244a处于第二阀芯位置时，高压蓄能器250通过流体管线241流体地连接到工作组件236。类似地，当阀244d处于第一阀芯位置时(如图15所示)，阀244d将低压蓄能器252与工作组件236流体地分开。当阀244d处于第二阀芯位置时，阀244d通过流体管线241将低压蓄能器252流体地连接到液压工作组件236。

如在图14的动力系4200中，图15的动力传动系5200的工作组件236通过流体管线241和升压回路225与液压机械214流体连通。升压回路225包括关闭阀231、压力控制阀229和关闭阀227。同样，阀231,229,227被串联地布置。升压回路225通过止回阀243a流体地连接到流体管线240(并且连接到液压机械214的第一流体端口)。与止回阀227类似，止回阀243a允许流体从工作组件236流动到流体管线240(并且到液压机械214的第一流体端口)，并防止流体从流体管线240流动到工作组件236，特别是当流体管线240通过阀244b，244c，244e，244f流体地连接到蓄能器250,252中的任一个时。

升压回路225通过止回阀243b流体地连接到流体管线242(并且流体地连接到液压机械的第二流体端口)。止回阀243b允许流体从工作组件236流动到流体管线242(并且到液压机械214的第二流体端口)，并防止流体从流体管线242流动到工作组件236，特别是当流体管线242通过阀244b，244c，244e，244f流体地连接到蓄能器250,252中的任一个时。

如在动力系4200中，通过包括液压活塞的排量控制装置217控制图15的动力系5200的液压机械214的排量。通过切换电子控制方向阀215可致动装置217的活塞。阀215适于控制布置在排量控制装置217的活塞的相对侧上的流体室中的液压压力和流体量。控制装置217通过对应的止回阀与流体管线240,242流体连通。升压回路225适于将先导压力提供到液压机械214和排量控制装置217，特别是当液压机械214和/或控制装置217与蓄能器250,252流体分开时。先导压力可由工作泵218提供。为了提供先导压力，工作泵218可通过升压器回路225将流体从贮存器223移位到液压机械214和/或控制装置217。

类似于图14的动力系4200，图15的动力系5200可以根据多种操作模式进行操作。

操作动力系5200的第一模式提供对高压蓄能器250充载的方法。该方法包括下列步骤：通过脱开或解锁离合器211来脱开车辆输出212；通过分流器箱260、变矩器206的锁定机构、速度方向改变装置208、中间齿轮组226和传动轴230，将ICE 204与液压机械214驱动地接合；通过流体管线240和阀244a，244b，将液压机械214的第一流体端口流体连接到高压蓄能器250；以及将扭矩从ICE 204传递到液压机械214，因此液压机械214将液压流体移位到高压蓄能器250，从而增加高压蓄能器250中的流体静压力。

被移位到高压蓄能器250的流体可以由工作泵218供给。ICE 204然后驱动工作泵218，以通过升压回路225、止回阀243b和流体管线242将流体从工作组件236的流体贮存器223泵送到液压机械214的第二流体端口。另选地，被移位到高压蓄能器250的流体可由低压蓄能器252供给。低压蓄能器252然后通过阀244d，244f和流体管线242流体地连接到液压机械214的第二流体端口。

以这种方式，高压蓄能器250可被加压至高达高压蓄能器250的最大操作压力，其可以是至少300巴或至少400巴。

在操作动力系5200的第一模式的变型中，ICE 204可如上所述驱动液压机械214，以将流体移位到低压蓄能器252。为此，低压蓄能器252通过阀244d，244e和流体管线240流体地连接到液压机械214的第一流体端口，并且例如，通过将阀244b，244c分别切换到其第二阀芯位置，高压蓄能器250与液压机械214流体地分开。然后，被移位到低压蓄能器252的流体如上所述通过工作泵218被供给到液压机械214的第二流体端口。

根据动力系统5200的第二操作模式，以高压蓄能器250和低压蓄能器252之间的压力梯度的形式存储在蓄能器组件中的液压能量可用来在液压机械214的传动轴处提供扭矩，并且通过分级比变速器210和离合器211将该扭矩传递到车辆输出212。为了将存储在蓄能器组件中的液压能量转换成在传动轴230处提供的扭矩，蓄能器250,252分别流体地连接到液压机械214的第一流体端口和第二流体端口(或反之亦然)，因此流体通过液压机械214从高压蓄能器250移位到低压蓄能器252，从而驱动液压机械214。根据蓄能器250,252与液压机械214的流体端口的流体连接，车辆输出212可在前进方向或倒退方向被驱动。

动力系5200的第三操作模式提供再生制动的方法。在再生制动期间，由液压机械214从车辆输出212吸收的动能被转换成液压能量，其被存储在蓄能器组件中。该方法包括下列步骤：通过分级比变速器210和离合器211，将液压机械214与车辆输出212驱动地接合；将液压机械214的第一流体端口和第二流体端口分别流体地连接到蓄能器250,252(或反之亦然)；通过将动能从车辆输出212传递到液压机械214来驱动液压机械214，从而制动车辆输出212；以及使用由液压机械214吸收的制动能量，将液压流体从低压蓄能器252泵送到高压蓄能器250。优选地，再生制动的方法还包括脱开速度方向改变装置208的步骤，因此没有制动能量通过速度方向改变装置208被传递。同样，根据蓄能器250,252与液压机械214的流体端口的流体连接，在前进方向和倒退方向上的车辆移动期间可执行再生制动。

操作动力系5200的第四模式提供了对高压蓄能器250(或者另选地，低压蓄能器252)充载的另一种方法。该方法包括下列步骤：通过分流器箱260将ICE 204与液压工作泵218驱动地接合；通过阀244a将液压工作泵218流体地连接到高压蓄能器250(或者通过阀244d将液压工作泵218流体地连接到低压蓄能器252)；以及将扭矩从ICE 204传递到工作泵218，用于将流体从贮存器223泵送到高压蓄能器250(或到低压蓄能器252)，从而增加高压蓄能器250中(或低压蓄能器252中)的液压压力。以这种方式，高压蓄能器250(或低压蓄能器252)可以被加压至高达工作组件236的最大操作压力，或者高达由工作泵218提供的最大压力。

操作动力传动系统5200的第五模式提供在高压蓄能器250(或者另选地，低压蓄能器252)中的液压低于工作组件236的最大操作压力时驱动液压机具219的方法。该方法包括下列步骤：通过阀244a，221(或者通过阀244d，221)将高压蓄能器250(或低压蓄能器252)流体连接到液压机具219；以及将流体从高压蓄能器250(或者从低压蓄能器252)移位到液压机具219，用于驱动液压机具219。

操作动力系5200的第六模式提供驱动液压机具219的另一种方法，特别是当蓄能器250,252中的流体静压力高于工作组件236的最大操作压力时。该方法包括下列步骤：通过传动轴230、中间齿轮组226、速度方向改变装置208、变矩器206的锁定机构和分流器箱260，将液压机械214与工作泵218驱动地接合；将蓄能器250,252分别流体地连接到液压机械214的第一流体端口和第二流体端口(或反之亦然，根据速度方向改变装置208的设置)；通过阀221将工作泵218流体地连接到机具219；通过液压机械214将流体从高压蓄能器250移位到低压蓄能器252，以驱动液压机械214；将扭矩从液压机械214传递到工作泵218；以及使用传递到工作泵218的扭矩，将流体从贮存器223移位到机具219，用于驱动机具219。

根据上述操作动力系5200的第六模式的方法可另外包括下列步骤：通过分流器箱260，将ICE 204与工作泵218接合，并且另外将扭矩从ICE 204传递到工作泵218；通过离合器211，将分级比变速器210与车辆输出驱动地接合；通过传动轴230、中间齿轮组226、分级比变速器210和离合器211，将扭矩从液压机械214传递到车辆输出；通过分流器箱、变矩器206的锁定机构、速度方向改变装置208、分级比变速器210和离合器211，将ICE204与车辆输出212驱动地接合；以及将扭矩从ICE 204传递到车辆输出212。换句话说，可同时利用ICE204和液压机械214来驱动车辆输出212和液压机具219。在该配置中，蓄能器250,252和液压机械214的流体端口之间的流体连接以及速度方向改变装置208的方向离合器的接合必须被配置成：使得ICE 204和液压机械214协作以将扭矩提供到车辆输出212和工作泵218。

根据操作动力系5200的第七模式，提供起动ICE 204的方法。该方法包括下列步骤：通过脱开离合器211来脱开车辆输出212；将液压机械214与ICE 204驱动地接合；将蓄能器250,252分别流体地连接到液压机械的第一流体端口和第二流体端口(或反之亦然，根据速度方向改变装置208的配置)；将流体从高压蓄能器250通过液压机械214移位到低压蓄能器252，从而驱动液压机械214；以及将扭矩从液压机械214传递到ICE 204，从而起动ICE204。

Claims (15)

1.一种用于车辆的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其包括：

内燃机(204)，其通过变矩器(206)和通过速度方向改变装置(208)选择性地与分级比变速器(210)的输入驱动地接合，所述分级比变速器(210)的输出选择性地与车辆输出(212)驱动地接合；

中间齿轮组(226)，其与所述速度方向改变装置(208)驱动地接合，并且与所述分级比变速器(210)的所述输入驱动地接合；

液压机械(214)，其与液压蓄能器组件流体连通，所述液压机械(214)的传动轴与所述中间齿轮组(226)驱动地接合或选择性地驱动接合，用于将能量提供到所述中间齿轮组(226)，并且用于从所述中间齿轮组吸收能量，

其中，所述液压机械(214)具有用于调节施加到所述中间齿轮组(226)的扭矩量的可变液压排量；以及用于控制所述液压机械(214)的所述液压排量的至少一个电动阀(215)。

2.根据权利要求1所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其中所述液压机械(214)适于在顺时针方向和逆时针方向旋转，并且其中所述液压机械(214)具有正液压排量设定和负液压排量设定，用于针对所述液压机械(214)的所述传动轴的给定的旋转方向，改变流过所述液压机械(214)的液压流体的流动方向。

3.根据权利要求1所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其还包括与所述液压机械(214)流体连通的流体贮存器(232)，其中所述液压机械(214)适于将液压流体从所述液压蓄能器组件移位到所述流体贮存器(232)，并且适于将液压流体从所述流体贮存器(232)移位到所述液压蓄能器组件。

4.根据权利要求1所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其中所述液压蓄能器组件包括与所述液压机械(214)流体连通的高压蓄能器(250)，以及与所述液压机械(214)流体连通的低压蓄能器(252)，其中所述液压机械(214)适于将液压流体从所述高压蓄能器(250)移位到所述低压蓄能器(252)，并且适于将液压流体从所述低压蓄能器(252)移位到所述高压蓄能器(250)。

5.根据权利要求4所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其中所述高压蓄能器(250)和所述低压蓄能器(252)通过至少一个阀(244,244a-f)流体地连接到所述液压机械(214)，所述阀适于选择性地

-将所述高压蓄能器(250)和所述低压蓄能器(252)中的至少一个与所述液压机械(214)流体地分开，

-将所述液压机械(214)的第一流体端口流体地连接到所述高压蓄能器(250)，并且将所述液压机械(214)的第二流体端口流体地连接到所述低压蓄能器(252)，以及

-将所述液压机械(214)的所述第一流体端口流体地连接到所述低压蓄能器(252)，并且将所述液压机械(214)的所述第二流体端口流体地连接到所述高压蓄能器(250)。

6.根据权利要求1所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，

其还包括：

液压机具(219)；以及

用于驱动所述液压机具(219)的液压工作泵(218)，所述液压工作泵(218)的传动轴与所述内燃机(204)的输出轴驱动地接合或选择性地驱动接合；

其中所述液压工作泵(218)与所述液压蓄能器组件流体连通，用于对所述液压蓄能器组件加压；以及

其中所述液压蓄能器组件与所述液压机具(219)流体连通，用于驱动所述液压机具(219)。

7.根据权利要求6所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其还包括适于下列各项中至少一个的机械分流器箱(260)：

将所述内燃机(204)的所述输出轴与所述液压工作泵(218)的所述传动轴选择性地驱动接合；

将所述内燃机(204)的所述输出轴与所述变矩器(206)的泵轮部分(206a)选择性地驱动接合；以及

将所述变矩器(206)的所述泵轮部分(206a)与所述液压工作泵(218)的所述传动轴选择性地驱动接合。

8.根据权利要求1所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其中所述变矩器(206)还包括机械锁定机构，其适于将所述变矩器(206)的泵轮部分(206a)选择性地锁定到所述变矩器(206)的涡轮部分(206b)。

9.根据权利要求7所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其中所述变矩器(206)还包括机械锁定机构，其适于将所述变矩器(206)的泵轮部分(206a)选择性地锁定到所述变矩器(206)的涡轮部分(206b)。

10.根据权利要求1所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)，其还包括与流体贮存器(223)流体连通且与所述液压机械(214)流体连通的液压升压回路(225)，所述升压回路适于将先导压力提供到液压机械(214)。

11.一种包括根据权利要求1所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)的车辆的再生制动方法，所述方法包括以下步骤：

-将所述液压机械(214)与所述车辆输出(212)驱动地接合，并且将所述液压机械(214)流体地连接到所述液压蓄能器组件；

-通过将动能从所述车辆输出(212)传递到所述液压机械(214)来驱动所述液压机械(214)，从而制动所述车辆输出(212)；以及

-使用所述液压机械(214)将制动能量至少部分地转换成液压能量，并且将所述液压能量存储在所述液压蓄能器组件中。

12.一种对根据权利要求1所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)的液压蓄能器组件充载的方法，所述方法包括以下步骤：

-脱开所述车辆输出(212)，将所述内燃机(204)与所述液压机械(214)驱动地接合，并且将所述液压机械(214)流体地连接到所述液压蓄能器组件；以及

-将扭矩从所述内燃机(204)传递到所述液压机械(214)，并且使用从所述内燃机(204)传递到所述液压机械(214)的扭矩，对所述液压蓄能器组件充载。

13.一种对根据权利要求6所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)的液压蓄能器组件充载的方法，所述方法包括以下步骤：

-将所述内燃机(204)与所述液压工作泵(218)驱动地接合，并且将所述液压工作泵(218)流体地连接到所述液压蓄能器组件；以及

-将扭矩从所述内燃机(204)传递到所述工作泵(218)，并且使用从所述内燃机(204)传递到所述工作泵(218)的扭矩，对所述液压蓄能器组件充载。

14.一种起动根据权利要求1所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)的所述内燃机(204)的方法，所述方法包括以下步骤：

-脱开所述车辆输出(212)，将所述液压机械(214)与所述内燃机(204)驱动地接合，并且将所述液压蓄能器组件流体地连接到所述液压机械(214)；以及

-使用存储在所述液压蓄能器组件中的液压能量驱动所述液压机械(214)，并且通过所述液压机械(214)起动所述内燃机(204)。

15.一种驱动根据权利要求9所述的液压混合动力系(200；1200；2200；3200；4200；5200)的所述液压机具的方法，所述方法包括以下步骤：

如果所述液压蓄能器组件中的流体静压力低于阈值压力：

-则将液压蓄能器组件流体地连接到所述液压机具；以及

-使用存储在所述液压蓄能器组件中的液压能量驱动所述液压机具；

如果所述液压蓄能器组件中的所述流体静压力高于所述阈值压力：

-则通过所述变矩器(206)的所述锁定机构和所述分流器箱(260)将液压机械(214)与液压工作泵(218)驱动地接合，并且将所述液压蓄能器组件流体地连接到所述液压机械(214)；以及

-使用存储在所述液压蓄能器组件中的液压能量，通过所述液压机械(214)，并且通过所述液压工作泵(218)，驱动所述液压机具。

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