CN115717650A - 具有智能安全阀的液压系统和阀控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于变速器的方法和系统。在一个示例中，提供了一种液压系统，液压系统包括增压泵、与增压泵和储液器流体连通的安全阀，以及与增压泵流体连通的多个控制阀，控制阀定位在安全阀下游，并与多个液压装置流体连通。液压系统还包括控制器，该控制器设计成基于多个液压装置的总液压压力需求主动地调整安全阀的位置，以改变供应到多个控制阀的液压流体的增压压力。

Description

具有智能安全阀的液压系统和阀控制方法

技术领域

本公开涉及具有可控释压阀的变速器中的液压系统以及用于调整其中的液压压力的控制策略。

背景技术

车辆动力系包括液压控制系统，用于管理诸如离合器和泵之类的各种液压装置的操作。在某些液压系统中，提供泵以将基线压力递送到离合器和泵的控制阀。为了以期望的压力保持阀的供应压力，安全阀定位在泵的下游和离合器控制阀的上游，以允许流体从管线中排出。通常，选择泵排量以满足所有液压装置在设计压力下的最大流量需求。然而，液压装置可能仅在齿轮箱操作的小窗口中使用最大流量。因此，由于液压装置没有使用泵在设计压力下提供的所有油，因此以泵送损失的形式浪费了相对较高的能量，这导致加压油通过安全阀循环回到罐。

授予Bartsch的US 2006/0068969 A1教导了一种具有主释压阀的变速器中的液压控制系统，该主释压阀允许来自控制阀歧管的油流回流体储液器。预期变速器中的换档事件主动控制主释压阀。

发明人已经认识到Bartsch公开的释压阀控制策略存在若干问题。Bartsch的液压系统对液压控制离合器的适用范围很窄，并不能与其它液压装置一起使用，比如对系统提出额外液压要求的流体静压泵。因此，Bartsch的系统可能与其它类型的自动变速器不兼容，比如与液压机械变速器不兼容。此外，Bartsch的控制策略无法识别与初始活塞填充阶段和随后的离合器接合阶段相关的压力需求变化。因此，当离合器阀歧管的压力需求被高估时，Bartsch的系统可能会经受泵送损失，或者相反，当期望的歧管压力被低估时，换档性能可能会受到影响。发明人进一步认识到在发动机起动期间，减小由变速器齿轮箱吸收的扭矩的未满足的需要。

发明内容

为了解决先前液压系统的至少一部分问题，发明人已经开发了一种变速器中的液压系统。在一个示例中，液压系统包括增压泵以及与增压泵和储液器连通的安全阀。液压系统还包括多个控制阀，多个控制阀与增压泵流体连通、定位在安全阀下游并且与多个液压装置流体连通。液压系统还包括控制器，该控制器设计成基于液压装置的总液压压力需求主动地调整安全阀的位置，以改变供应到控制阀的液压流体的增压压力。这样，液压系统能够有效地递送满足诸如多个离合器和流体静压泵之类的成组不同液压部件的压力需求的增压压力，同时通过将增压压力从设计值降低到控制值来减少系统中的泵送损失。因此提高了变速器效率。

在另一个示例中，指示与液压压力需求相关的预期装置状态的触发器(例如，换档和流量触发器)可用于计算液压装置的总压力需求。例如，对于液压泵，流量触发器可能指示高流量事件，比如泵的斜盘角度的快速变化。因此，当存在液压泵的流量触发器时，总液压压力需求可相应地增加。这样，预测液压装置的即将发生的压力需求，以提高总液压压力需求计算的准确性。因此，在增压压力从设计值下降到控制值的同时，可以实现高液压装置性能(例如，具有较少延迟的平滑变速比调整)，以减少损失。

在又一个示例中，液压系统控制器可以设计成在发动机起动期间操作安全阀，以将增压压力降低到比在正常发动机操作期间供应的压力更低的压力。为了执行该增压压力降低，液压装置可以被控制到预填充压力水平，并且响应于控制器接收发动机起动信息而调整安全阀以实现低增压压力。这样，液压系统可以在发动机起动操作期间减小由变速器中的齿轮箱吸收的扭矩。因此，如果期望，可以进一步提高变速器效率。

应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由详细描述之后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1是具有液压系统的车辆变速器的示意图。

图2示出了图1的液压系统中的示例性液压流体流动路径。

图3描绘了用于操作液压系统中的安全阀的方法。

图4说明了用于操作安全阀的控制架构和策略。

图5说明了用于发动机起动的用例液压系统控制策略。

图6是具有液压机械变速器的车辆的示意图。

具体实施方式

以下描述涉及用于变速器的液压系统和用于根据系统中的诸如离合器和一个或多个流体静压泵之类的一组液压部件的液压压力需求(例如，实时需求)来调整增压压力的控制技术。因此，液压系统可以将增压压力从设计值降低到控制值，从而降低系统中的泵送损失和变速器效率增益。可以使用指示装置的预期供应压力需求的每个装置的触发器(例如，换档或流量触发器)来确定液压操作装置的总液压压力需求。例如，对于液压离合器，可以存在换档触发器，而对于流体静压泵，可以存在指示即将发生的旋转角调整的流量触发器。因此可以增加总压力需求，以便为离合器提供更高的目标压力和/或为泵提供足够的压力以改变泵的旋转角。然而，当换档触发器或流量触发器停止时，总压力需求可能相应下降。这样，离合器和泵的性能可以保持在高水平，同时允许策略性地降低增压压力，因为装置的实时液压需求允许。

图1示意性地示出了车辆变速器中的液压系统，其具有多个液压装置以及与增压泵和储液器连通的安全阀。图2示出了通过液压系统的液压流体流动的示例，其中可以操作安全阀以在液压系统内实现期望的增压压力，从而将期望的液压压力供应到用于液压装置的控制阀。图3示出了用于基于系统的液压装置的总压力需求经由控制电流来操作电子控制的安全阀的示例方法，使装置能够被供应液压压力以实现性能目标，同时使增压压力从设计值下降到控制值。图4-5示出了用于确定用于调整安全阀位置的控制电流的示例控制架构和策略，其中图5示出了在发动机起动期间液压系统控制方案的一个特定示例，其中液压系统中期望低压。图6示出了液压机械变速器的详细示例。

图1示出了根据本文描述的一个示例的具有变速器102的车辆100的示意图，该变速器102包括液压系统104。在一些示例构造中，车辆100可以是非公路车辆，但是也已经设想了公路车辆。非公路车辆可以是其尺寸和/或最大速度使车辆无法在高速公路上长时间运行的车辆。例如，车辆的宽度可能大于公路车道，和/或例如车辆最高速度可能低于公路的最低允许速度。其中可部署车辆的行业及其对应的操作环境包括林业、采矿、农业、建筑等。

变速器102可以是液压机械可变变速器(HVT)。此外，变速器系统102可用作无级变速器(IVT)，其中变速器的传动比以无限数量传动比点位的从负最大速度连续控制到正最大速度。这样，关于以离散比率操作的变速器，该变速器能实现相对较高水平的适应性和效率。替代地，变速器102可以是能够通过连续的传动比范围无缝换档的另一种类型的连续可变变速器(CVT)，例如使用可变排量泵和液压马达将液压压力转换为输入轴的旋转的流体静压CVT。在其它示例中，变速器可以是双离合自动变速器(DCT)，其采用将一对输入轴连接到原动动力源的两个输入离合器。通过定时一个离合器的操作以随着另一个离合器脱离而接合，DCT能够有效地在档位之间切换，从而在换档期间提供给轮子的扭矩很少中断或基本上不中断，其中在传动比之间进行平滑转变的能力会增强车辆的驾驶性能和换档质量。

变速器102可包括原动动力源103或从其接收动力，原动动力源103可包括内燃机(例如火花和/或压燃式发动机)、电动机(例如电动机-发电机)、其组合等。箭头107表示变速器102和原动动力源103之间的动力流。

液压系统104可包括液压回路105，用于引导液压流体(例如，油)以控制变速器102中的各种液压部件，比如液压致动的离合器、流体静压泵、液压马达等。为了实现该路线，液压系统104可包括多个流体分配部件，其可包括导管、阀、过滤器等。

在图1所示的示例中，液压系统104可包括与液压离合器108(例如，湿式多盘片离合器)流体连通的第一控制阀106和与液压装置112(例如，流体静压泵)流体连通的另一个控制阀110。因此，离合器108和液压装置112中的每一个可以分别定位在控制阀106和110的下游。在其它示例中，液压系统可以构造成将液压流体供应到多个离合器和/或多个液压装置(例如，液压泵)，每个都与相应的控制阀流体连通。

液压系统104还可包括增压泵114(例如，固定排量增压泵)，增压泵114经由拾取管线118从储液器116接收液压流体。例如，增压泵可以是具有壳体和泵送元件(例如，往复式活塞或旋转装置)的正排量液压泵，其设计成在每个循环期间递送加压液压流体。

液压系统还包括与储液器116流体连通的安全阀120，如经由流体返回管线122所示。安全阀120是电子控制阀，其设计用于选择性地将油排放回储液器116并调节液压系统104中的增压压力。增压压力可以指接头125下游和控制阀上游的流体压力，比如管线124中的压力或分配歧管130中的压力。此外，在一些示例中，可以主动地控制安全阀120以调整液压回路105中的压力。更具体地，可以操作安全阀以选择性地增加液压系统中的增压压力，允许通过准确预测系统范围的压力需求为每一个液压装置提供目标液压压力，以实现性能目标，同时减少泵送损失。具体的安全阀控制策略和例程在图3-5中示出并在本文中更详细地描述。

增压泵114对液压流体加压并经由流体供应管线124使液压流体流到控制阀106、110，用以分别致动离合器108和液压装置112。在一些示例中，油可以从泵114下游通过流体供应管线124的一部分引导到分配歧管130，用于将油分配到控制阀。然而，在其它示例中，可以从液压系统中省略分配歧管。此外，在一个示例中，油可以分别经由流体返回管线126、128从控制阀106、110返回到储液器116。虽然在图1中示出为到储液器116的单独返回路径，但是流体返回管线126、128在一些情况下可以从相应的控制阀106、110分支并且合并成用于将油排放到储油器的共用返回管线。

在一个示例中，离合器108可以是具有致动器的湿式多盘片离合器，该致动器具有液压腔室132和在该腔室中轴向可滑动的活塞134。离合器还可以包括离合器组，该离合器组具有交错的分离器和摩擦板136(例如盘片)，其设计成选择性地相互接合，并且活塞可以被偏压(例如，通过弹簧138)进入其中板脱离的脱离位置(远离离合器组)。加压液压流体经由导管139(流体连接到致动缸的端口)供应到液压腔室，使得腔室中的液压压力导致活塞134移动到接合位置(朝向离合器组)，以推动分离器和摩擦板接合而允许通过离合器传递扭矩。然而，在其它示例中可以使用其它类型的液压操作的离合器，例如液压操作的齿形离合器。

在一些情况下，控制阀106可以是电子致动阀，其设计成控制从泵114递送的液压流体的供应，以致动湿式多盘片离合器108。此外，离合器的致动可以包括预填充步骤，其中控制阀106将预填充压力递送到液压活塞134。在离合器的预填充阶段，通过填充活塞缸，使得离合器移动更接近其结合点(即，离合器开始传递扭矩的点)，使活塞准备好用于离合器接合。预填充压力可能低于移动控制活塞以接合离合器板所需的接合压力。预填充步骤可以在预期换档事件的离散时间发生，并且可以减少换档延迟。然而，在其它示例中，控制阀可以在变速器操作期间将预填充压力递送到离合器作为基线，而不主动移动离合器活塞，而其唯一目的是用加压油填充液压管线。该预填充阶段有助于减少气泡或管线不稳定现象。此外，预填充阶段有助于减少阀反应时间。在预填充之后，当预期离合器接合时，离合器可以进入填充阶段。例如，当变速器速度或负载增加时，可以预期离合器接合。在填充阶段，离合器活塞可以从预填充位置(例如，静止位置)转变到结合点或接近结合点。之后，当要求离合器接合时，离合器达到结合点，离合器进入接合阶段，在该阶段施加到活塞的附加液压压力导致离合器接合。控制器逻辑可以触发从预填充阶段到填充阶段以及从填充阶段到接合阶段的转变，反之亦然。

在一些示例中，当液压装置112是液压泵(例如，流体静压泵)时，控制阀110可被致动以将液压流体的加压流提供到泵，在某些条件期间，其可以以高流量供应。流体静压泵具体可以是包括在变速器的流体静压组件中的可变排量双向泵。此外，控制阀110可以是电子致动阀，其设计成控制从增压泵114递送到液压泵112的液压流体的供应。

车辆100可以包括具有控制器142的控制系统140。该控制器可包括处理器144和存有存储其中的指令的存储器146，指令在由处理器执行时导致控制器执行本文所描述的各种方法、控制技术等。处理器可以包括微处理器单元和/或其它类型的电路。存储器可包括已知的数据和存储介质，比如随机存取存储器、只读存储器、其组合等。

控制系统140可以从定位在车辆100和变速器102中不同位置的传感器148接收各种信号。传感器可以包括联接到管线124的压力传感器、温度传感器、联接到离合器108的离合器位置传感器、变速器速度传感器、驱动轮速度传感器、发动机速度传感器等。反之，控制器可以将控制信号发送到联接在车辆和变速器中的不同位置处的各种致动器150。例如，控制器可以向液压系统104的部件发送信号，比如增压泵114、安全阀120和/或控制阀106、110。例如，在一个特定示例中，控制器可以基于离合器108和/或液压装置112的液压需求发送信号，以主动调整安全阀，从而改变从增压泵114分别供应到控制阀106、110的液压流体的增压压力。离合器108和液压装置112中的每一个可以要求目标液压压力以根据期望进行操作，并且可以提供算法来实时计算控制阀为每个装置提供的期望压力。用于准确确定和满足这些液压压力需求的具体控制策略和方法将在本文中参考图3-5所描绘的示例进行展开。车辆和变速器系统中的其它可控部件可以根据接收的命令信号和致动器调整以类似的方式起作用。

图2示出了液压系统104的液压回路105中的示例性流动路径200。液压流体通过增压泵114从储液器116移动。接下来，增压泵114以离合器108和/或液压装置112操作所需的压力使液压流体移动，如分别经由流动路径段210和220所示。具体地，液压流体的流动分别经由控制阀106和110提供到离合器108和/或液压装置112。

流动路径段230表示流过安全阀120并返回到储液器116的未用尽的液压流体(例如，离合器和/或液压装置未使用的过量液压流体)。在一些示例中，可以基于用于确定离合器和/或液压装置在任何给定操作点的特定压力需求的算法来操作电子控制的安全阀，以便将增压压力从设计值降低到控制值。这样，可以以减少液压回路105中的损失的方式操作安全阀120，从而更一般地提高液压系统104和变速器的效率。

用于操作液压系统中的安全阀的方法300在图3中示出。方法300可以在上文关于图1-2描述的液压系统104中执行。因此，方法300可以在包括多个液压装置的液压系统中执行，液压装置比如是液压离合器、液压泵、相关的控制阀、增压泵和电子控制的安全阀。然而，在其它示例中，方法300可以在其它合适的液压系统中实施。用于执行方法300和本文描述的方法的指令可以通过执行存储在控制器的存储器上的指令并结合从控制器处的传感器接收的信号，由控制器、比如由图1中的控制器142执行。控制器可以在不同的液压系统部件中采用致动器来实施下述方法步骤。

在302处，该方法包括确定液压装置(例如，液压离合器和流体静压泵)的总压力需求。在操作期间的给定时间，每个装置可能需要特定的液压压力以如期望地工作(例如，保持期望的性能水平)。例如，在一些示例中，当换档事件即将发生时，液压离合器可能需要相对高压的液压流体供应，而对于诸如旋转角调整之类的其它事件，流体静压泵可能需要另一高流量的液压流体供应。这样，该方法设计成考虑系统中的成组装置的液压需求，并且能够为其期望的操作提供定制的液压供应。可以基于操作者请求的速度或扭矩、流体静压比、变速器速度、变速器负载的变化等来预期换档事件。

步骤302包括步骤306、310和314。在306处，该方法包括计算峰值压力，在310处，该方法包括计算最大压力，并且在314处，该方法包括计算偏移压力误差。

计算液压装置的峰值压力包括，在308处，确定每个装置的触发状态，该状态指示需要更高液压和/或流量的即将到来的事件，并使用触发状态确定每个液压装置的峰值压力。详细而言，当液压装置之一是离合器时，换档触发器可以是指示即将到来的(例如，即将发生的)换档的信号，其中需要更高的液压压力。液压离合器的流量触发器可以指示即将到来的活塞填充事件，这可能发生在换档事件之前。当液压装置之一是流体静压泵时，流量触发器可以是指示即将到来的事件的信号，该事件需要更高的液压流体流速，比如泵的旋转角的快速变化(例如，快速旋转角操纵)。因此，如果需要，这些触发器预测上述事件，以便识别需要更高液压压力的事件，从而允许根据期望执行所请求的操作，而不会降低性能。因此，在步骤308处，可以为每个液压装置识别流量触发器或换档触发器，并用于计算每个装置的峰值压力。接下来，可以比较峰值压力以识别最高压力，以达到总峰值压力(例如，预测的总峰值压力)。

为每个液压装置计算最大压力包括，在312处，对于每个液压装置确定期望的最大压力(例如，当前最大压力)。如上所述，每个液压装置可能需要特定的液压压力以在不同操作期间根据期望进行操作。因此，对于每个装置可以确定和比较当前期望的最大压力，以确定系统中的最大压力。具体地，在一个示例中，可以比较最大压力并且可以选择最高的最大压力作为最大系统压力。此外，在步骤314处，可以确定表示覆盖系统不确定性的性能裕度的偏移量。此外，在某些实施方式中，可以将实际增压压力与目标压力进行比较，并且该差值可以用作反馈误差。

可以比较在步骤306-314中计算的压力值以确定液压系统的总压力需求。具体地，可以比较液压装置的峰值压力需求和液压装置的最大压力以确定这两个值中的较高压力。较高压力用作液压系统中的总(例如，系统范围的)压力需求，其基于当前和预期的操作条件考虑每个液压装置的需求。在确定总压力需求之后，可以将偏移量应用于所述压力值以考虑系统不确定性。例如，在一个用例示例中，总压力可能为20巴(bar)，而偏移量可能为5巴，以考虑系统不确定性。在这样的示例中，要调节的压力可以是20+5巴。

这样，可以准确和确信地确定每个液压装置的当前和预期压力需求，以减少过度预测目标增压压力的机会。此外，可以允许(例如，保证)过低预测目标增压压力，因为致动器峰值和最大压力可以立即通信到该逻辑，只要提供合理的时间预期。该目标压力，加上偏移量，可以在安全阀中直接控制。致动器因此可以控制所谓的“控制压力”，这是发送到安全阀的目标压力的延迟信息。利用这种直接的控制链，并且由于安全阀(上游)和离合器控制阀(下游)之间的滞后，可能允许(例如，保证)在时间和幅度方面两者的过低预测。

接下来在316处，该方法包括将饱和极限和/或速率限制器功能应用于总压力需求，以确定期望的增压压力。这样，总压力需求可以被约束在合理的范围内(在一个用例示例中，例如10-30巴)。在该步骤中，可以计算饱和上压力极限和下压力极限和/或最大允许压力率，以减少(例如，避免)由于峰值增压压力的不连续或间歇性请求而导致增压压力不稳定的机会。这样，安全阀设定的期望的增压压力的可信度进一步增加。压力极限和压力速率可以基于多种系统参数来确定，比如预期的操作条件、液压管线尺寸和构造、离合器活塞设计、控制阀特性等。

接下来，在318处，该方法包括基于期望的增压压力和静压对电流特性(PI)曲线特性来确定到液压系统中的安全阀的控制电流。PI曲线表示安全阀的基本设计特性，并提供压力和电磁阀电流之间的关系。PI曲线特性可以是设计特性。具体地，PI曲线可以从制造数据表中确定，但也可以是在变速器的自调整过程期间确定的安全阀的静态特性。

在320处，该方法包括将控制电流发送到安全阀以主动调整安全阀的位置，从而选择性地增加供应到与每个液压装置相关联的多个控制阀的液压流体的增压压力。

方法300可执行上述步骤以基于液压装置的总压力需求实时或接近实时地主动调整安全阀的位置。这样，可以主动控制安全阀以向液压装置提供更恰当地匹配装置的压力需求的增压压力。如本文所使用的，“实时”可以指在非常小的时间量(例如，毫秒)内处理输入数据以使得控制方案中的延迟很小或可以忽略的过程。此外，通过定期评估每个液压装置的操作需求，该方法可以提供可靠的例程，以避免对系统中的压力需求进行不准确的预测，这可能导致效率低下和/或其它不期望的系统性能。具体地，通过基于确定的压力需求选择性地增加系统中的增压压力，可以控制安全阀以减少损失。

图4示出了用于操作变速器的液压系统中的电子控制的安全阀的控制架构400，特别是用于根据经由控制架构收集和处理的液压系统信息来确定用于调整安全阀的控制电流。图4中描述的控制策略可以在类似于关于图1-2描述的液压系统中执行。

控制架构400可以通过液压系统来实施，液压系统包括多个液压装置：离合器402、404(例如，湿式多盘片离合器)和其它液压装置406、408(例如，液压泵、马达等)。此外，在控制架构400中使用了各种控制和处理模块。这些模块可以实施为存储在控制器的可执行存储器中的指令。因此，模块可以在概念上实施为不同的软件指令块。这些模块包括压力峰值确定模块410和最大压力需求确定模块420，每一个都与液压装置402、404、406和408通信。详细而言，压力峰值确定模块410可以接收来自液压装置402、404、406和408中的每一个的触发信号403、405、407、409，如图4所示。这些触发信号指示相应液压装置中的预期(例如，即将发生的)事件，该液压装置为期望的操作命令更高的液压压力。如前所述，离合器402、404可分别命令换档触发器403、405，指示即将到来的换档事件，在相应离合器处具有显著的液压需求。类似地，其它液压装置406、408可以分别流量触发器407、409发送到峰值压力确定模块。流量触发器指示即将到来的事件，该事件需要相应装置处的更高(例如，峰值)液压压力。尽管液压装置402、404、406和408各自示出为将触发信号发送到峰值压力确定模块，但在其它操作条件期间，只有一部分装置可以将触发器信号发送到峰值压力模块。在压力峰值确定模块410处，使用移位和/或流量触发器计算每个装置的峰值液压压力，然后将其组合，以便计算液压系统的总峰值压力。

液压装置402、404、406和408可以经由输出信号412、414、416和418进一步分别与最大压力需求确定模块420通信。具体地，离合器402、404和其它装置406、408中的每一个可以在操作期间的任何给定点处具有期望的操作压力，并且输出信号412、414、416、418包括与每个装置的当前期望压力有关的信息，这是在最大压力需求确定模块420处的输入。在模块420处，比较来自信号412、414、416和418的压力值以确定液压系统的最大压力需求。

控制架构可还包括偏移压力误差模块430，其计算实际增压压力和指令增压压力的偏移。在比较模块440处，将分别在模块410和420处确定的总峰值压力和系统范围的最大压力需求进行比较，以确定最高压力，然后将偏移压力误差应用于所选的压力。这样，可以确信而准确地计算出整体(例如，系统范围内的)增压压力需求。

然后可将整体增压压力需求发送到饱和和速率限制模块450，如445处所示，该模块可对用于安全阀控制的期望的增压压力施加约束，以防止期望的增压压力达到不合理的值。然后，如输出455处所示，将期望的增压压力从模块450发送到PI曲线模块460。PI模块460可在PI函数处评估期望的增压压力，以便计算用于调整安全阀位置的控制电流470。为了说明，可以使用特定于安全阀的PI曲线特性来确定用于安全阀的控制电流。通过以这种方式电子致动安全阀，控制架构400能够可靠且准确地确定由液压系统的安全阀控制的目标增压压力。这样，在与具有被动控制安全阀的系统或仅关注液压离合器的压力需求的系统相比时，图4中所示的控制策略允许系统在广泛的液压装置组群中实现或保持高性能，同时提高系统效率。

图5描绘了执行在发动机起动期间发生的用例控制策略的控制架构400。发动机起动是发动机操作阶段，其中使用启动马达或其它合适的装置使发动机的曲轴旋转，以在发动机关闭阶段后启动循环燃烧操作。这种特殊策略的一个目的是减少变速器齿轮箱吸收的扭矩。因此，液压装置402-408可各自接收发动机起动信息，由此控制液压装置中的每一个以在预填充压力水平下操作。预填充压力可以是降低泵部件退化可能性的最小压力。因此，在一个用例示例中，最小压力可以在10到15巴之间的范围内，最小压力值可以更通常地基于泵部件的构造、泵部件的材料特性、预期操作条件等来计算。

如图所示，分别来自每个液压装置402、404、406和408的输出信号412、414、416和418指示每个装置的当前最大压力需求可以处于预填充压力(在一个用例示例中，例如10-15巴)，从而在模块420处确定的最大压力需求是预填充压力。此外，在该示例中，液压装置402、404、406和408可以不将触发信号403、405、407和409分别发送到压力峰值确定模块410，如经由虚线所示的。因此，可以命令液压装置中的一个至预填充水平，使得在模块410处确定的总压力峰值对应于预填充压力。因此，在比较模块440处，总压力需求可以对应于预填充压力或压力范围。在模块430处计算的偏移压力可以是非零值，在模块440处将其应用于预填充压力。

发动机起动期间的总增压压力需求510可以输出到饱和和速率限制模块450，并且可以在那里相应地调整，以确定液压系统的发动机起动压力需求520。由于每个液压装置的压力需求处于预填充水平，并且触发信号不由任何液压装置命令，因此将理解的是，发动机起动增压压力需求520可以是非常低的压力。接着，PI模块460评估发动机起动压力需求520(例如，使用安全阀的PI曲线特性)，以确定用于安全阀的发动机起动控制电流530，这将调整安全阀的位置，以在发动机起动期间实现低压。这样，控制电流530可以使安全阀将增压压力降低到比在发动机起动之后的变速器操作期间使用的压力低得多的压力。这样，发动机起动期间液压系统的控制策略能够以简单而有效的方式降低发动机起动期间由齿轮箱吸收的扭矩。

图6示出了车辆602中的变速器600(例如，HVT)的示意图。车辆602和变速器600是如图1所示的车辆100和变速器102的示例。因此，变速器600可以包括来自变速器102的结构和/或功能特征，反之亦然。

变速器600可用作IVT，其中变速器的传动比以无限数量比率点位从负最大速度连续控制到正最大速度。以这种方式，当与以离散比率操作的变速器相比时，该变速器能实现较高水平的适应性和效率。

变速器600可具有用于正向方向和反向方向的不对称的最大输出速度。这种正反转速度不对称可使变速器能够实现速度范围的期望宽度。然而，已经设想了其它合适的输出速度变化，比如在正向和反向方向上的对称输出速度，然而，这可能需要使用会增加系统复杂性的附加离合器。

变速器600可包括原动动力源604或从原动动力源604接收动力。动力源604可包括内燃机、电动机(例如，电动机-发电机)、它们的组合等。

可以在变速器中进一步设置扭转阻尼器联接器606。诸如锥齿轮之类的齿轮608、610可用于将动力源604旋转地联接到输入轴612。如本文所述，齿轮可以是旋转并且包括齿的机械部件，该齿的轮廓成形为与一个或多个对应的齿轮中的齿啮合，以形成允许旋转能量通过其传递的机械连接部。

机械动力取力器(PTO)614可联接到输入轴612。机械PTO 614可驱动诸如泵(例如，液压泵、气动泵等)、绞盘、吊杆、床提升组件等的辅助系统。为了完成传递到辅助部件的动力传递，PTO可包括接口、一个或多个轴、壳体等。然而，在其它示例中，可从变速器中省略PTO和/或分离式离合器。齿轮616可联接到输入轴612。在变速器600中还包括机械组件618。机械组件618可包括轴612和/或齿轮616以及轴667，在此更详细地描述。此外，变速器可包括轴620和齿轮622，该齿轮622旋转地联接到输入轴612上的齿轮616。图6中描绘的虚线624和其它虚线指示部件之间的机械连接，其有利于它们之间的旋转能量传递。

与齿轮622啮合的齿轮626可旋转地附接到充入泵628。充入泵628可设计成将加压流体递送到变速器中的液压部件，比如液压马达634(例如，流体静压马达)、液压泵636(例如，流体静压泵)等。由充入泵加压的流体可附加地用于离合器致动和/或变速器润滑。充入泵可包括活塞、转子、壳体、一个或多个腔室等以允许泵移动流体。机械组件618并行地旋转联接到流体静压组件630(例如，流体静压单元)。此外，流体静压组件630可具有U形设计，其中轴631、633分别用作液压泵636(例如，可变排量泵)和液压马达634(例如，固定弯曲轴线马达)的机械接口，并且彼此并行并且布置在组件的一侧上。这种U形布局允许减小流体静压组件的尺寸，并且能够使得放弃使用高压软管，以降低制造成本以及流体静压单元劣化的可能性，如果期望的话。更进一步地，流体静压组件630可布置在变速器的与充入泵628相反的一侧上和/或从离合器670、672轴向偏移。以这种方式布置流体静压组件允许减小变速器的宽度和长度，并且允许简化变速器在车辆中的安装。此外，流体静压组件中的马达和泵可封围共同的壳体以增加变速器紧凑性。

流体静压组件与机械组件的联接使变速器能够实现动力分流功能性，其中动力可同步地流过任一路径，以使通过系统的动力附加组合或再循环。这种动力分流布置使得变速器的动力流能高度适应于在范围广阔的操作状况下提高效率。因此，在一个示例中，变速器可以是全动力分流式变速器。

机械组件618可包括并行联接到流体静压组件的多个机械路径。详细而言，轴667可用作第一机械路径(例如，分支部)619和第二机械路径(例如，分支部)621的连接点。第一机械路径619可在某些操作状况期间提供从流体静压组件630的接口到第一行星齿轮组648的环形齿轮658的旋转能量传递能力。此外，第二机械路径621可提供从流体静压组件630的接口到第二行星齿轮组650的行星架660的旋转能量传递能力。

流体静压组件630包括液压马达634和液压泵636。此外，液压泵636可包括第一机械接口638和第二机械接口640。第一机械接口638可旋转地联接到机械衬套632，而第二机械接口640可旋转地联接到另一机械PTO 642。同样地，机械PTO可用于驱动诸如空气压缩机、机械臂或悬臂、螺旋钻等的辅助车辆系统。以这种方式，变速器可适用于各种最终使用操作环境。如果需要，在图6中描绘的布置中提供多个PTO，使变速器系统能够满足各种不同类型车辆的最终使用设计目标。因此，系统的适用性扩大了，并且变速器的客户吸引力增加了。然而，在其它示例中，可从变速器中省略PTO 614和/或642。

在一个示例中，液压泵636可以是可变排量双向泵。另外，在一种情况下，泵可以是轴向活塞泵。详细而言，在一个具体示例中，轴向活塞泵可包括与活塞和汽缸相互作用的回转板，以经由回转角的变化来改变泵的排量。然而，已经考虑了其它合适类型的可变排量双向泵。

液压马达634可以是固定排量双向马达(例如，固定弯曲轴线马达)。当与可变排量马达相比时，固定弯曲轴线马达相对紧凑。如果期望的话，该系统因此可实现更高的空间效率，并对车辆中的其它系统造成更少的空间限制。然而，例如，如果马达可调整性是以牺牲紧凑性为代价，则可使用替代类型的泵和/或马达。

液压管线644、646附接到每个马达和泵中的液压接口，以使流体静压组件能够提供关于与流体静压组件630并行布置的机械分支部的附加和动力循环功能性。例如，在附加动力模式下，来自流体静压组件和机械组件两者的动力在行星齿轮组之一处组合并递送到变速器输出部。因此，可操作液压泵636和液压马达634以将动力从液压马达流动到任一行星组件的太阳齿轮。在再循环动力模式下，动力通过流体静压组件再循环。因此，在再循环动力模式中，动力从流体静压组件流动到轴620。

变速器600还包括第一行星齿轮组648和第二行星齿轮组650。第一行星齿轮组648可包括行星齿轮654在其上旋转的行星架652。行星齿轮654可与太阳齿轮656和环形齿轮658啮合。同样地，第二行星齿轮组650可包括行星架660、行星齿轮662、太阳齿轮664和环形齿轮666。因此，第二行星齿轮组650也可以是简单的行星齿轮。此外，在每个行星布置中布置在行星齿轮和行星架之间的轴承可促进其旋转。太阳齿轮和/或它们所附接到的轴还可具有联接到其上的轴承。轴承可以是滚子轴承(例如，滚针轴承)、滚珠轴承或其它合适类型的轴承，它们能够使部件旋转，同时限制其它相对运动。

第二行星齿轮组650的行星架660可旋转地联接到第一行星齿轮组648的环形齿轮658。此外，第二行星齿轮组650的行星架660可旋转地联接到轴667。轴667可延伸通过延伸部686中的中心开口，在此更详细地描述。该旋转附接方案可概念性地描述为并行附接到流体静压组件630的机械分支部的形成。

如本文所述，部件、组件等之间的并行附接表示两个部件或部件组的输入和输出彼此旋转地联接。这种并行布置允许动力在某些状况期间通过流体静压组件再循环，或在其它状况期间由机械和流体静压分支部附加地组合。因此，与纯流体静压变速器相比，该变速器的适应性提高，这允许实现操作效率的增益。

第一行星齿轮组648和第二行星齿轮组650的太阳齿轮656、664可以彼此旋转联接(例如，直接附接)。以这种方式附接太阳齿轮可以使变速器能够实现期望的传动比、紧凑性和效率。

例如，液压马达634可以经由机械衬套668旋转地联接到太阳齿轮656。变速器600还包括反向离合器670、第一前进驱动离合器672和第二前进驱动离合器674。离合器670、672、674可以定位在靠近输出轴671和行星组件下游的位置。将离合器布置在该位置允许在离合器尺寸和离合器速度之间进行有目标的折衷。例如，相对较高的离合器速度可能会产生较高的功率损失。此外，反向离合器670和第一前进驱动离合器672可以布置成彼此相邻并且彼此同轴。在一个特定示例中，离合器可以具有类似的设计以降低制造复杂性。因此，这种双离合器布置允许降低制造成本并提高变速器的紧凑性。

离合器670、672、674可以是摩擦离合器，每个离合器包括两组板。这些离合器板可围绕共用轴线旋转，并且设计成彼此接合和脱离，以促进选择性动力传递到下游部件。以这种方式，离合器可闭合和打开以将它们置于接合和脱离状态。在脱离状态下，动力不通过离合器。相反，在接合状态下，动力在变速器操作期间行进通过离合器。行星架652可包括具有齿轮676的延伸部675，该齿轮676与齿轮677啮合。在所示示例中，齿轮677旋转地联接到反向离合器670和第一前进离合器672。反向离合器670和第一前进离合器672示出为彼此相邻布置并且可共享共用的旋转轴线。由于这种邻近的离合器布置，系统可展示出更大的紧凑性，从而对相邻车辆系统造成更少的空间约束。替换地，反向离合器可与第一前进离合器间隔开，但是这会降低系统的紧凑性。

齿轮679可位于反向离合器670的输出轴680上。类似地，齿轮681可位于第一前进离合器672的输出轴682上。齿轮679、681两者可分别经由齿轮683、684旋转地附接到系统输出轴671。这样，在不同的操作状况期间，反向离合器和第一前进离合器两者都将动力递送到变速器的输出部。

系统输出轴671可包括一个或多个接口685(例如，轭、齿轮、链条、它们的组合等)。输出轴具体示出为具有两个输出部。然而，变速器可包括替代数量的输出部。齿轮679经由与齿轮683啮合而旋转地联接到输出轴。箭头691描绘了从变速器到驱动桥692和/或其它合适的下游车辆部件的动力流，反之亦然。具有轴、接头等的传动系可用于执行变速器和车桥之间的动力传递。应当理解，驱动桥可包括驱动轮。

第二行星齿轮组650的环形齿轮666可包括齿轮687定位于其上的延伸部686。如经由虚线所示，齿轮687可旋转地附接到第二前进离合器674中的齿轮688。齿轮688可联接到离合器674中的第一组板。离合器中的第二组板可附接到输出轴689和齿轮690。齿轮690可旋转地联接到齿轮683，如由虚线所示。由于离合器和行星齿轮组的前述布置，变速器系统600实现了比以前的液压机械变速器更高的效率和增强的驾驶性能、舒适性和生产率。

本文描述的系统和控制方法的技术效果是有效地且确信地预测可能需要在液压系统中的各种液压装置处供应高压液压流体的事件，并相应地操作电子控制的安全阀，以在液压系统中实现期望的增压压力，其足以满足所有液压装置在任何给定时间的压力需求。

图1-2和图6示出了具有各种部件的相对定位的示例构造。如果示出为彼此直接接触或直接联接，则至少在一个示例中这样的元件可以分别称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，示出为彼此连续或相邻的元件可以分别是彼此连续或彼此相邻的。作为示例，放置为彼此面共用接触的部件可以称为面共用接触。作为另一示例，在至少一个示例中，定位成彼此间隔开、其间仅具有间隔空间而没有其它部件的元件可以如此称呼。作为又一示例，元件示出为在彼此上方/下方、彼此相对侧或彼此左/右可以相对于彼此如此称呼。此外，如附图中所示，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的点位可以称为部件的“顶部”，而最底部元件或元件的点位可以称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相对于附图的竖直轴线并且用于描述附图的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，示出为在其它元件上方的元件竖直地定位在该其它元件上方。作为又一示例，在附图中描绘的元件的形状可称为具有如此形状(例如，诸如圆形的、直线的、平面的、弯曲的、圆滑的、倒角的、成角度的等等)。此外，在一个示例中，彼此同轴的元件可以被如此称呼。此外，在至少一个示例中，示出为彼此相交的元件可以称为相交元件或彼此相交。更进一步地，在一个示例中，示出为在另一个元件内或在另一个元件外的元件可以如此称呼。在其它示例中，彼此偏离的元件可以如此称呼。

在以下段落中将进一步描述本发明。在一个方面，提供了一种变速器中的液压系统，其包括：增压泵；与增压泵和储液器流体连通的安全阀；与增压泵流体连通的多个控制阀，定位在安全阀下游，并与多个液压装置流体连通；控制器，该控制器包括指令，当在变速操作期间执行该指令时，使得控制器：基于多个液压装置的总液压压力需求主动地调整安全阀的位置，以改变供应到多个控制阀的液压流体的增压压力。

另一方面，提供了一种自动变速器，该自动变速器包括：增压泵；与增压泵和储液器流体连通的安全阀；与增压泵流体连通的多个控制阀，定位在安全阀下游，并与液压离合器和流体静压泵流体连通；以及控制器，该控制器包括指令，当在变速操作期间执行该指令时，使得控制器：确定液压离合器和流体静压泵的总液压压力需求；并且基于总液压压力需求主动地调整安全阀的位置，以增加供应到多个控制阀的液压流体的增压压力；其中增加的增压压力小于设计压力。

在又一方面，提供了一种用于操作变速器中的液压系统的方法，包括：确定多个液压装置的总液压压力需求；以及电子控制释压阀，基于总液压压力需求动态地调整从增压泵提供到与多个液压装置流体连通的多个控制阀的增压压力。在一个示例中，总液压压力需求可以包括总峰值压力和最大压力。在另一个示例中，可以基于与多个液压装置中的每一个相对应的流量触发器或换档触发器确定总峰值压力。在又一个示例中，换档触发器可以与液压离合器相关联并且可以包括指示预期换档的数据。在另一个示例中，流量触发器可以包括指示相关液压装置的高流量请求的数据。在另一个示例中，相关的液压装置可以是液压离合器，并且高流量请求可以对应于活塞填充事件。在又一示例中，可以实时确定多个液压装置的总压力需求。

在任何方面或方面的组合中，可以基于多个液压装置中的每一个的流量触发器或换档触发器计算总液压压力需求。

在任何方面或方面的组合中，多个液压装置中的一个可以是液压离合器，并且液压离合器的换档触发器可以包括指示预期换档事件的数据。

在任何方面或方面的组合中，多个液压装置中的一个可以是流体静压泵，并且流体静压泵的流量触发器可以包括指示高流量需求事件的数据。

在任何方面或方面的组合中，基于总液压压力需求主动地调整安全阀的位置可以包括：计算多个液压装置的最大压力和总峰值压力之间的最大值，以确定增压压力。

在任何方面或方面的组合中，基于总液压压力需求主动地调整安全阀的位置可以包括：将饱和极限和/或速率限制器应用于总峰值压力和最大压力；并且基于总峰值压力和最大压力确定发送到安全阀的控制电流。

在任何方面或方面的组合中，压力-电流曲线的一个或多个特性可用于确定发送到安全阀的控制电流。

在任何方面或方面的组合中，液压系统还可包括指令，这些指令在发动机起动事件期间执行时，使控制器：操作安全阀以将增压压力降低至较低压力。

在任何方面或方面的组合中，液压系统还可包括指令，这些指令在变速器操作期间执行时，使控制器：实时确定多个液压装置的总液压压力需求。

在任何方面或方面的组合中，在预期涉及液压离合器的换档事件中，可以基于液压离合器的最大供应压力来确定总液压压力需求；并且在液压离合器的活塞填充事件期间，可以基于活塞填充需求来确定总液压压力需求。

在任何方面或方面的组合中，自动变速器还可包括指令，这些指令在发动机起动事件期间执行时，使控制器：操作多个控制阀以控制液压离合器和流体静压泵处于或接近零压力；以及操作安全阀以将增压压力降低至较低压力。

在任何方面或方面的组合中，其中自动变速器可以是液压机械可变变速器(HVT)。

在另一种表示方式中，提供了一种液压机械变速器中的液压组件，其包括一个或多个液压操作的离合器和泵，以及控制器，控制器设计用于基于液压操作的离合器和泵的压力需求和预期峰值压力，实时控制联接到增压泵的安全阀，其中安全阀联接到用于液压操作的离合器和泵中的每一个的控制阀。

要注意的是，本文包括的示例控制和估计例程可以与各种动力系和/或车辆系统构造一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂态存储器中，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其它或车辆硬件结合的控制器的控制系统来执行。此外，该方法的若干部分可以是在现实世界中采取的用以改变装置状态的物理动作。本文描述的特定例程可以代表任何数量的诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等的处理策略中的一个或多个。这样，所示出的各种动作、操作和/或功能可以以所示出的顺序、并行地来执行，或者在某些情况下省去。同样，实现本文描述的示例性示例的特征和优点的处理顺序不是必要的，而是为了便于说明和描述而提供。取决于使用的特定策略，可以重复地执行所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示待被编程到车辆和/或变速器控制系统中的计算机可读存储介质的非暂态存储器中的代码，其中所描述的动作通过在包括各种硬件部件并且与电子控制器结合在一起的系统中执行指令来执行。如果需要，可以省略本文所述的一个或多个方法步骤。

尽管以上已经描述了各种实施例，但应当理解，它们是通过示例而不是限制的方式呈现的。对相关领域的技术人员来说显然的是，所公开的主题可以以其它特定的形式实施而不脱离本主题的精神。因此，上述实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的。因此，本文公开的构造和例程本质上是示例性的，并且这些具体示例不应被认为是限制性的，因为许多变型是可能的。例如，以上技术可以应用于包括不同类型的推进源的动力系，该推进源包括不同类型的电机、内燃机和/或变速器。本公开的主题包括本文公开的各种系统和构造以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

如本文所使用的，除非另外指明，否则术语“基本上”被解释为表示该范围的正负百分之五。

所附权利要求书特别指出了被认为是新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求书可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应当将这样的权利要求书理解为包括一个或多个这样的元件的结合，既不需要也不排除两个或多个这样的元件。在本申请或相关申请中，可以通过修改本权利要求书或通过提出新权利要求书来主张所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合。这类权利要求书，无论在范围上与原始权利要求书相比更宽、更窄、相等或不同，都被视为包括在本公开的主题内。

Claims (15)

1.一种变速器中的液压系统，包括：

增压泵；

与所述增压泵和储液器流体连通的安全阀；

与所述增压泵流体连通的多个控制阀，所述多个控制阀定位在所述安全阀下游，并与多个液压装置流体连通；

控制器，所述控制器包括指令，当在变速操作期间执行所述指令时，使得所述控制器：

基于所述多个液压装置的总液压压力需求主动地调整所述安全阀的位置，以改变供应到所述多个控制阀的液压流体的增压压力。

2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，基于所述多个液压装置中的每一个的流量触发器或换档触发器计算所述总液压压力需求。

3.根据权利要求2所述的液压系统，其特征在于，所述多个液压装置之一是液压离合器，并且所述液压离合器的所述换档触发器包括指示预期换档事件的数据。

4.根据权利要求2所述的液压系统，其特征在于，所述多个液压装置之一是流体静压泵，并且所述流体静压泵的所述流量触发器包括指示高流量需求事件的数据。

5.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，基于所述总液压压力需求主动地调整所述安全阀的位置包括：

计算所述多个液压装置的最大压力和总峰值压力之间的最大值，以确定期望的增压压力。

6.根据权利要求5所述的液压系统，其特征在于，基于所述总液压压力需求主动地调整所述安全阀的位置包括：

将饱和极限和/或速率限制器应用于所述总峰值压力和最大压力；以及

基于所述总峰值压力和最大压力确定发送到所述安全阀的控制电流。

7.根据权利要求6所述的液压系统，其特征在于：

压力-电流曲线的一个或多个特性用于确定发送到所述安全阀的控制电流；或者

所述变速器是液压机械可变变速器(HVT)。

8.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，还包括：

指令，所述指令在发动机起动事件期间执行时，使所述控制器：

操作所述安全阀以将所述增压压力降低至较低压力。

9.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，还包括：

指令，所述指令在变速器操作期间执行时，使所述控制器：

实时确定所述多个液压装置的所述总液压压力需求。

10.一种用于操作变速器中液压系统的方法，包括：

确定多个液压装置的总液压压力需求；以及

电子控制释压阀，基于所述总液压压力需求动态地调整从增压泵提供到与所述多个液压装置流体连通的多个控制阀的增压压力。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述总液压压力需求包括总峰值压力和最大压力。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，基于与所述多个液压装置中的每一个相对应的流量触发器或换档触发器确定所述总峰值压力。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述换档触发器与液压离合器相关联，并且包括指示预期换档事件的数据。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述流量触发器包括指示相关联的液压装置的高流量请求的数据。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，

所述相关联的液压装置是液压离合器，并且所述高流量请求对应于活塞填充事件；或者

实时确定所述多个液压装置的所述总液压压力需求。

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