本專利申請主要涉及用于車輛的液壓混合動(dòng)力系，以及操作所述液壓混合動(dòng)力系的各種方法。

背景技術(shù)：

除了燃料箱之外，混合動(dòng)力車輛可配備有車載的二級能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。二次能量存儲(chǔ)系統(tǒng)在牽引功率的產(chǎn)生中實(shí)現(xiàn)額外的自由度，并且增加在制動(dòng)期間再生能量的能力，從而允許隨后重新使用所存儲(chǔ)的能量。因此，可以降低燃料消耗，或者可以改善車輛性能。在電動(dòng)混合系統(tǒng)中，能量存儲(chǔ)在電化學(xué)電池或超級電容器中，并且次級機(jī)械是電動(dòng)馬達(dá)。

存在幾種混合力構(gòu)造和技術(shù)，其適于不同的應(yīng)用：其中，串聯(lián)、并聯(lián)和功率分離構(gòu)造是最常見的。

并聯(lián)混合動(dòng)力系的特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)和次級機(jī)械的機(jī)械聯(lián)接，其允許二者將扭矩提供到動(dòng)力系的地面接合部分?；谂ぞ厍蠛凸?jié)點(diǎn)的位置，通常區(qū)分以下類別的并聯(lián)混合動(dòng)力構(gòu)造：預(yù)傳動(dòng)并聯(lián)混合動(dòng)力構(gòu)造，其中由替代能量源供電的次級機(jī)械被放置在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間；以及后傳動(dòng)并聯(lián)混合動(dòng)力構(gòu)造，其中由替代能量源供電的次級機(jī)械被放置在動(dòng)力系的變速器和地面接合部分之間。

另外，第三解決方案是可能的，其包括將電動(dòng)馬達(dá)放置在變速器中的中間位置，如US 8 353 804B2中所描述，并且如圖1中所示，其引入了混合動(dòng)力變速器，其中電動(dòng)馬達(dá)和發(fā)動(dòng)機(jī)都連接到非公路動(dòng)力換檔變速器。電動(dòng)馬達(dá)機(jī)械地連接到正向/反向離合器和范圍離合器之間的變速器；馬達(dá)由超級電容器供電。

在US 8 353 804B2中描述的并且如圖1所示的配置允許優(yōu)化混合動(dòng)力變速器的效率，因?yàn)殡妱?dòng)馬達(dá)功率在到達(dá)變速器輸出之前經(jīng)歷一個(gè)較少的轉(zhuǎn)換(當(dāng)與預(yù)傳動(dòng)并聯(lián)混合動(dòng)力構(gòu)造比較時(shí))。此外，解決方案提供了范圍齒輪的扭矩倍增因數(shù)，這使得與后傳動(dòng)并聯(lián)混合動(dòng)力構(gòu)造相比能夠使用更小的馬達(dá)。

然而，盡管有上述發(fā)展，仍然存在對能夠提供高輸出扭矩的長壽命、高效率混合動(dòng)力系的強(qiáng)烈需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的技術(shù)問題包括設(shè)計(jì)具有動(dòng)力換擋變速器的替代混合動(dòng)力系統(tǒng)，其能夠提供高輸出扭矩，優(yōu)選地經(jīng)過延長的時(shí)間段。

該問題通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于車輛的液壓混合動(dòng)力系來解決。液壓混合動(dòng)力系的特定實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行描述。

本發(fā)明提出的用于車輛的液壓混合動(dòng)力系包括：

內(nèi)燃機(jī)(ICE)，其例如，通過變矩器和速度方向改變裝置中的至少一個(gè)與分級比變速器(stepped-ratio transmission)的輸入選擇性地驅(qū)動(dòng)接合，所述分級比變速器的輸出軸(例如通過離合裝置)與車輛輸出選擇性地驅(qū)動(dòng)接合；

中間齒輪組，其通常包括一個(gè)或多個(gè)中間齒輪和/或一個(gè)或多個(gè)中間軸，中間齒輪組與ICE驅(qū)動(dòng)地接合或選擇性地驅(qū)動(dòng)接合，例如通過速度方向改變裝置和變矩器中的至少一個(gè)，并且中間齒輪組與分級比變速器的輸入驅(qū)動(dòng)地接合或選擇性地驅(qū)動(dòng)接合；以及

液壓機(jī)械，其與液壓蓄能器組件流體連通，液壓機(jī)械的傳動(dòng)軸與所述中間齒輪組驅(qū)動(dòng)地接合或選擇性地驅(qū)動(dòng)接合，用于將能量和/或扭矩提供到中間齒輪組，并且用于從中間齒輪組吸收能量和/或扭矩。

在本文件的范圍內(nèi)，表述“xi,...，xn中的至少一個(gè)”可包括xi,...，xn的任何子集，其包括完全集。

包括作為二次能量存儲(chǔ)裝置的液壓蓄能器組件和作為次級馬達(dá)的液壓機(jī)械的液壓系統(tǒng)能夠提供例如在許多非公路應(yīng)用中所需的高扭矩。此外，液壓蓄能器能夠在延長的時(shí)間段內(nèi)提供恒定或基本上恒定的高能量密度存儲(chǔ)容量。液壓機(jī)械可以在加速期間向ICE提供輔助，可以在制動(dòng)情況下回收能量，否則其在常規(guī)制動(dòng)操作中將作為熱量被損失；并且可以通過在ICE輸出加上或減去扭矩來充當(dāng)負(fù)載均衡裝置，這允許最佳的發(fā)動(dòng)機(jī)管理。

分級比變速器可提供用于將ICE和/或液壓機(jī)械與車輛輸出接合的幾個(gè)固定齒輪比。例如，分級比變速器可包括一個(gè)或多個(gè)范圍齒輪和一個(gè)或多個(gè)范圍離合器。范圍離合器可適于將范圍齒輪中的一個(gè)或多個(gè)彼此選擇性地驅(qū)動(dòng)接合，適于將范圍齒輪中的一個(gè)或多個(gè)與分級比變速器的輸入選擇性地驅(qū)動(dòng)接合，和/或?qū)⒎秶X輪中的一個(gè)或多個(gè)與分級比變速器的輸出軸選擇性地驅(qū)動(dòng)接合。

變矩器可以是已知的類型。例如，變矩器可包括泵輪(impeller)部分和渦輪部分，并且可被配置成提供在泵輪部分和渦輪部分之間的流體聯(lián)接。變矩器可還包括插置在泵輪部分和渦輪部分之間的定子，定子適于改變渦輪部分和泵輪部分之間的流體流動(dòng)。變矩器可適于增加扭矩。泵輪部分可與ICE的輸出軸驅(qū)動(dòng)地接合或選擇性地驅(qū)動(dòng)接合。渦輪部分可與速度方向改變裝置驅(qū)動(dòng)地接合或選擇性地驅(qū)動(dòng)接合。為了使變矩器中的損失最小化，可提供機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)，鎖定機(jī)構(gòu)適于將變矩器的泵輪部分選擇性地鎖定到變矩器的渦輪部分。

速度方向改變裝置可包括一個(gè)或多個(gè)方向離合器，例如前進(jìn)方向離合器和倒退方向離合器。例如，當(dāng)ICE通過前進(jìn)方向離合器與車輛輸出驅(qū)動(dòng)地接合時(shí)，車輛正在前進(jìn)方向移動(dòng)，并且當(dāng)ICE通過倒退方向離合器與車輛輸出驅(qū)動(dòng)地接合時(shí)，車輛正在倒退方向移動(dòng)。速度方向改變裝置可適于將變矩器，具體地，是變矩器的渦輪部分與分級比變速器，以及與中間齒輪組選擇性地驅(qū)動(dòng)接合。

車輛輸出可包括任何地面接合結(jié)構(gòu)。例如，車輛輸出可包括最終驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)軸、一個(gè)或多個(gè)輪轂減速齒輪、以及一個(gè)或多個(gè)車輪中的至少一個(gè)。

蓄能器組件可包括一個(gè)或多個(gè)液壓蓄能器。通過增加液壓蓄能器的至少一個(gè)中的液壓流體的量，可對蓄能器組件充載，從而增加相應(yīng)的液壓蓄能器中的流體靜壓力。類似地，通過減少液壓蓄能器的至少一個(gè)中的液壓流體的量，可對蓄能器組件卸載，從而減少相應(yīng)的液壓蓄能器中的流體靜壓力。通常，液壓流體是諸如油的液體。

一個(gè)或多個(gè)液壓蓄能器可被配置為壓縮氣體蓄能器。壓縮氣體蓄能器在本領(lǐng)域中通常是已知的。例如，壓縮氣體蓄能器可包括存儲(chǔ)空間，其包括通過彈性隔膜、活塞或封閉的囊狀物分開的兩個(gè)腔室。兩個(gè)腔室中的第一腔室可包含氣體，例如惰性氣體，并且兩個(gè)腔室中的第二腔室可被配置成分別填充有液壓流體。壓縮氣體蓄能器可通過用液壓流體填充或部分地填充第二腔室進(jìn)行充載，從而壓縮包含在第一腔室中的一定量的氣體。類似地，通過使包含在第一腔室中的壓縮氣體膨脹，可對壓縮氣體蓄能器進(jìn)行卸載，從而將包含在第二腔室中的液壓流體推出第二腔室，并且產(chǎn)生流體流。蓄能器組件可適于在達(dá)到至少300巴，至少400巴或至少450巴的最大操作壓力的流體靜壓力下操作。

蓄能器組件可通過包括例如一個(gè)或多個(gè)方向閥和/或一個(gè)或多個(gè)關(guān)閉閥的至少一個(gè)閥與液壓機(jī)械流體連通，適于從液壓機(jī)械選擇性地流體分開蓄能器組件，或蓄能器組件的蓄能器中的一個(gè)或多個(gè)。

權(quán)利要求可還涉及包括本發(fā)明提出的類型的動(dòng)力系的車輛。車輛可以是例如非公路車輛。非公路車輛可包括但不限于拖拉機(jī)、收割機(jī)、履帶機(jī)械、采礦車輛或物料搬運(yùn)車輛，諸如輪式裝載機(jī)、輪式挖掘機(jī)、反鏟裝載機(jī)、伸縮臂叉車、翻斗車等。

所提出的動(dòng)力系的液壓機(jī)械，也稱為次級機(jī)械，可具有以下特性中的至少一個(gè)：

a)可變液壓排量，其中液壓排量可被定義為液壓機(jī)械的傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)每旋轉(zhuǎn)一次移動(dòng)通過液壓機(jī)械的液壓流體的體積；

b)具有在順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的能力(雙向液壓機(jī)械)；

c)具有正液壓排量設(shè)定和負(fù)液壓排量設(shè)定，用于針對液壓機(jī)械的傳動(dòng)軸的給定的旋轉(zhuǎn)方向，選擇性地改變流過液壓機(jī)械的液壓流體的流動(dòng)方向。

液壓機(jī)械可包括用于將機(jī)械能量轉(zhuǎn)換成可存儲(chǔ)在蓄能器組件中的液壓能量的液壓泵。機(jī)械能量通常通過中間齒輪組，以及通過以旋轉(zhuǎn)能量形式的液壓機(jī)械的傳動(dòng)軸傳遞到液壓機(jī)械。另外地或另選地，液壓機(jī)械可包括液壓馬達(dá)，用于將存儲(chǔ)在蓄能器組件中的液壓能量轉(zhuǎn)換成通常以旋轉(zhuǎn)能量的形式提供在液壓機(jī)械的傳動(dòng)軸處的機(jī)械能量。液壓機(jī)械的傳動(dòng)軸也稱為液壓機(jī)械的輸入軸。

可變排量液壓機(jī)械(參見特征a))允許控制從液壓機(jī)械傳遞到中間齒輪組的扭矩量。例如，液壓機(jī)械可包括或可被配置為具有可移動(dòng)旋轉(zhuǎn)斜盤的軸向活塞泵/馬達(dá)。然后可通過傾斜旋轉(zhuǎn)斜盤來實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)械的排量改變。通常，旋轉(zhuǎn)斜盤可相對于旋轉(zhuǎn)軸線傾斜，該旋轉(zhuǎn)軸線被布置成垂直于活塞泵/馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸線。

如果液壓機(jī)械特征在于可變排量，則所提出的動(dòng)力系可另外地包括用于控制液壓機(jī)械的排量的排量控制裝置，其中控制排量可包括增加排量、減小排量和保持排量不變中的至少一個(gè)。例如，排量控制裝置可包括諸如液壓活塞的液壓致動(dòng)器，以及用于控制液壓致動(dòng)器的活塞的至少一個(gè)電動(dòng)閥。例如，電動(dòng)閥可被配置為方向閥。液壓致動(dòng)器可機(jī)械地聯(lián)接到液壓機(jī)械的可移動(dòng)旋轉(zhuǎn)斜盤，用于移動(dòng)旋轉(zhuǎn)斜盤。該排量控制裝置可與包括蓄能器組件和液壓機(jī)械的液壓回路流體連通。例如，液壓回路中的液壓壓力可用于控制液壓致動(dòng)器的位置。這樣，可使用最小量的電能來改變液壓機(jī)械的排量。

將液壓機(jī)械配置為雙向機(jī)械(參見特征b))允許將液壓機(jī)械與中間齒輪組驅(qū)動(dòng)地接合，而不管中間齒輪組的旋轉(zhuǎn)方向或中間齒輪組的中間軸的旋轉(zhuǎn)方向如何。這通常意味著，不管車輛輸出、ICE的輸出軸、變矩器和速度方向改變裝置中的至少一個(gè)的旋轉(zhuǎn)方向，液壓機(jī)械可與中間齒輪組驅(qū)動(dòng)地接合。以這種方式將液壓機(jī)械配置為雙向機(jī)械顯著地增加了液壓機(jī)械可在動(dòng)力系中使用的方式的數(shù)量，從而使得動(dòng)力系更加通用和靈活。

具有正排量設(shè)定和負(fù)排量設(shè)定(見特征c)的液壓機(jī)械允許針對液壓機(jī)械的傳動(dòng)軸的給定的旋轉(zhuǎn)方向(并且通常針對車輛輸出、ICE的輸出軸、變矩器和速度方向改變裝置中至少一個(gè)的給定的旋轉(zhuǎn)方向)對蓄能器組件選擇性地充載和卸載。這可進(jìn)一步增加液壓機(jī)械和蓄能器組件的操作模式的數(shù)量。包括特征c)的液壓機(jī)械的非限制性示例是具有過中心(over-center)旋轉(zhuǎn)斜盤設(shè)計(jì)的液壓軸向活塞泵/馬達(dá)。也就是說，從其中旋轉(zhuǎn)斜盤被布置成垂直于活塞泵/馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸線(對應(yīng)于零位移)的中性位置，旋轉(zhuǎn)斜盤可相對于上述旋轉(zhuǎn)軸線在兩個(gè)方向上被傾斜。

可選擇性地用作液壓泵和液壓馬達(dá)并且特征在于特性a)，b)和c)的液壓機(jī)械被稱為4象限機(jī)械，因?yàn)樗鼈冞m于在扭矩速度圖的所有四個(gè)象限中操作。也就是說，4象限機(jī)械適于在車輛的前進(jìn)和倒退移動(dòng)期間提供扭矩和吸收扭矩。

如果液壓機(jī)械被配置為單向機(jī)械(即，如果液壓機(jī)械不具有特征b))，則在液壓機(jī)械和中間齒輪組之間可附加地設(shè)置斷開裝置，例如離合器。然后，例如當(dāng)液壓機(jī)械的旋轉(zhuǎn)方向與中間齒輪組的旋轉(zhuǎn)方向不相容時(shí)，該斷開裝置適于將液壓機(jī)械與中間齒輪組選擇性地分離。在這種情況下，液壓機(jī)械僅僅可在單個(gè)方向上被使用，前進(jìn)或倒退。

另選地，如果液壓機(jī)械被配置為單向機(jī)械(即，如果其不具有特征b))，則液壓機(jī)械可通過機(jī)械穿梭裝置與中間齒輪組可驅(qū)動(dòng)地接合，該機(jī)械穿梭裝置適于獨(dú)立于中間齒輪組的旋轉(zhuǎn)方向或獨(dú)立于中間齒輪組的中間軸的旋轉(zhuǎn)方向，保持在液壓機(jī)械的傳動(dòng)軸上的正確的旋轉(zhuǎn)方向。當(dāng)以這種方式組合時(shí)，單向機(jī)械和穿梭裝置提供與雙向機(jī)械相同的功能。

動(dòng)力系可包括與液壓機(jī)械流體連通的流體貯存器。流體貯存器中的流體靜壓力可以處于環(huán)境壓力。通常，流體貯存器中的流體靜壓力低于蓄能器組件中的流體靜壓力。液壓機(jī)械可適于將液壓流體從蓄能器組件移位到流體貯存器。例如，蓄能器組件和流體貯存器之間的壓力梯度可用于通過液壓機(jī)械將流體從蓄能器組件移位到流體貯存器，從而驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)械，并且在液壓機(jī)械的傳動(dòng)軸處提供輸出扭矩。而且，液壓機(jī)械可適于將流體從流體貯存器移位到蓄能器組件，用于對蓄能器組件充載。例如，液壓機(jī)械可以從中間齒輪組吸收機(jī)械能量或扭矩，并且使用吸收的能量/扭矩，用于將流體從流體貯存器泵送到蓄能器組件。

另選地，蓄能器組件可包括與液壓機(jī)械流體連通的至少一個(gè)高壓蓄能器，以及與液壓機(jī)械流體連通的至少一個(gè)低壓蓄能器。于是，液壓機(jī)械可適于將流體從高壓蓄能器移位到低壓蓄能器，并且將液壓流體從低壓蓄能器移位到高壓蓄能器。在該設(shè)置中，高壓蓄能器，低壓蓄能器和液壓機(jī)械通常形成與環(huán)境壓力隔離的封閉的液壓回路。高壓蓄能器可適于在達(dá)到至少300巴，至少400巴或至少450巴的最大流體靜壓力的流體靜壓力下操作。存儲(chǔ)在蓄能器組件中的液壓能量可用來驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)械，并且通過借助液壓機(jī)械將流體從高壓蓄能器移位到低壓蓄能器，在液壓機(jī)械的傳動(dòng)軸處提供輸出扭矩。反之，液壓機(jī)械可從中間齒輪組吸收機(jī)械能量或扭矩，并且使用所吸收的能量/扭矩，用于將流體從低壓蓄能器泵送到高壓蓄能器，從而對蓄能器組件充載。

高壓蓄能器和低壓蓄能器可通過至少一個(gè)閥流體地連接到液壓機(jī)械。至少一個(gè)閥可包括例如一個(gè)或多個(gè)方向閥，和/或一個(gè)或多個(gè)關(guān)閉閥。閥可具有至少三個(gè)閥芯位置或配置。當(dāng)處于第一閥芯位置/配置時(shí)，閥將高壓蓄能器和低壓蓄能器中的至少一個(gè)與液壓機(jī)械流體地分開；當(dāng)處于第二閥芯位置/配置時(shí)，閥將液壓機(jī)械的第一流體端口流體地連接到高壓蓄能器，并且將液壓機(jī)械的第二流體端口流體地連接到低壓蓄能器；并且當(dāng)處于第三閥芯位置/配置時(shí)，閥將液壓機(jī)械的第一流體端口流體地連接到低壓蓄能器，并且將液壓機(jī)械的第二流體端口流體地連接到高壓蓄能器。將高壓蓄能器流體地連接到液壓機(jī)械的特定流體端口通常意味著將高壓蓄能器與另一個(gè)流體端口流體地?cái)嚅_。這同樣適用于低壓蓄能器。

這種設(shè)置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)通過如上所述的至少一個(gè)閥連接到高壓蓄能器和低壓蓄能器時(shí)，即使是單排量液壓機(jī)械(即，不具有特征特性c)的液壓機(jī)械，見上文)也可提供與具有正排量設(shè)定和負(fù)排量設(shè)定的液壓機(jī)械相同的功能。例如，在液壓機(jī)械的傳動(dòng)軸在給定旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)的情況下，通過將閥切換到適當(dāng)?shù)拈y芯位置或配置，可對蓄能器組件選擇性地充載或卸載。

動(dòng)力系可包括液壓工作組件，其包括液壓機(jī)具和用于驅(qū)動(dòng)機(jī)具的液壓工作泵，液壓工作泵的傳動(dòng)軸與ICE的輸出軸驅(qū)動(dòng)地接合或選擇性地驅(qū)動(dòng)接合。機(jī)具可包括液壓活塞或適于將液壓能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能量的任何其它類型的機(jī)構(gòu)。作為非限制性示例，機(jī)具可以是提升機(jī)構(gòu)和傾斜(tipping)機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)的一部分，或者包括提升機(jī)構(gòu)和傾斜機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)。液壓工作泵可以是例如流體靜力的軸向活塞泵。

液壓工作組件可以與蓄能器組件流體連通。例如，工作泵可與蓄能器組件流體連通，用于對蓄能器組件加壓/充載。于是，工作泵可與流體貯存器流體連通，并且可適于將流體從流體貯存器移位到蓄能器組件，用于對蓄能器組件充載。例如當(dāng)車輛不運(yùn)動(dòng)時(shí)，這是使用ICE對蓄能器組件充載的特別有效的方式。另外地或另選地，蓄能器組件可與機(jī)具流體連通，用于驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)具。這允許在ICE被關(guān)閉時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)具。

工作組件可通過至少一個(gè)閥流體地連接到蓄能器組件，該閥適于將工作組件與蓄能器組件或蓄能器組件的一個(gè)或多個(gè)蓄能器選擇性地流體分開。所述至少一個(gè)閥可包括例如一個(gè)或多個(gè)方向閥，和/或一個(gè)或多個(gè)關(guān)閉閥。液壓工作泵和液壓機(jī)具中的至少一個(gè)可以通過所述閥流體地連接到蓄能器組件。

所提出的動(dòng)力系可包括與流體貯存器流體連通并且與液壓機(jī)械流體連通的液壓升壓回路，所述升壓回路適于將先導(dǎo)壓力提供到液壓機(jī)械，具體是當(dāng)液壓機(jī)械與蓄能器組件流體斷開時(shí)。升壓回路可包括液壓升壓泵，其適于將流體從流體貯存器移位到液壓機(jī)械，從而提供先導(dǎo)壓力。升壓泵的輸入軸可與ICE的輸出軸驅(qū)動(dòng)地接合或選擇性地驅(qū)動(dòng)接合。

升壓回路可與液壓工作組件流體連通。換句話說，液壓工作組件可通過升壓回路與液壓機(jī)械流體連通。在該設(shè)置中，液壓工作組件的工作泵可被配置成用作升壓泵。

通常，液壓工作組件可在直到最多250巴或最多300巴的最大操作壓力的流體靜壓力下操作。也就是說，液壓工作組件的最大操作壓力可低于或甚至顯著地低于包括蓄能器組件和液壓機(jī)械的液壓回路中的最大操作壓力。因此，如果液壓工作組件和包括蓄能器組件和液壓機(jī)械的液壓回路流體連通，則可以在液壓工作組件和所述液壓回路之間提供安全機(jī)構(gòu)，該安全機(jī)構(gòu)適于保護(hù)工作組件免受包括蓄能器組件和液壓機(jī)械的液壓回路中的潛在破壞性的流體靜壓力。安全機(jī)構(gòu)可以是上述升壓回路的一部分。安全機(jī)構(gòu)可包括至少一個(gè)止回閥，其適于允許從工作組件到包括蓄能器組件和液壓機(jī)械的液壓回路的流體流動(dòng)，并且阻斷從所述液壓回路到工作組件的流體流動(dòng)，例如。

所提出的動(dòng)力系可進(jìn)一步包括機(jī)械分流器箱(注：splitter box，或稱副變速器箱)，分流器箱適于下列各項(xiàng)中的至少一個(gè)：將ICE的輸出軸與液壓工作泵的傳動(dòng)軸選擇性地驅(qū)動(dòng)接合；例如通過變矩器和速度方向改變裝置中的至少一個(gè)，(例如，分流器箱可與變矩器的泵輪部分驅(qū)動(dòng)地接合或選擇性地驅(qū)動(dòng)接合)將ICE的輸出軸與中間齒輪組選擇性地驅(qū)動(dòng)接合；并且例如，通過變矩器和速度方向改變裝置中的至少一個(gè)，將中間齒輪組與液壓工作泵的傳動(dòng)軸選擇性地驅(qū)動(dòng)接合。

這種分流器箱顯著地增加了動(dòng)力系的操作模式的數(shù)量。例如，分流器箱允許將液壓機(jī)械與液壓工作泵驅(qū)動(dòng)地接合，同時(shí)將ICE與液壓機(jī)械和液壓工作泵脫開。這樣，液壓工作泵可通過液壓機(jī)械被驅(qū)動(dòng)。

本申請還涉及操作本發(fā)明提出的液壓混合動(dòng)力系的多種方法。在下面進(jìn)一步詳細(xì)描述這些方法。為了進(jìn)行這些方法，動(dòng)力系可另外地包括控制單元或電子控制單元(ECU)，其適于通過控制用于進(jìn)行相應(yīng)方法步驟的動(dòng)力系的部件來進(jìn)行方法步驟。例如，控制單元可適于控制下列各項(xiàng)中的至少一個(gè)：ICE、分流器箱、用于將液壓工作組件選擇性地流體連接到液壓蓄能器組件的至少一個(gè)(定向)閥、變矩器，、變矩器的鎖定機(jī)構(gòu)、速度方向改變裝置、分級比變速器、用于將分級比變速器與車輛輸出選擇性地驅(qū)動(dòng)連接的離合裝置、液壓機(jī)械與中間齒輪組之間的斷開裝置和穿梭裝置、用于控制液壓機(jī)械的排量的電動(dòng)閥和/或液壓致動(dòng)器、用于將蓄能器組件或蓄能器組件的一個(gè)或多個(gè)蓄能器選擇性地流體連接到液壓機(jī)械的至少一個(gè)(方向)閥。通常，控制單元適于通過電信號控制前述部件?？刂茊卧捎刹僮髡咄ㄟ^一個(gè)或多個(gè)輸入裝置進(jìn)行操作。例如，輸入設(shè)備可包括例如，一個(gè)或多個(gè)旋鈕、開關(guān)、控制桿、按鍵或觸摸屏。

在下文中，描述了操作本發(fā)明提出的液壓混合動(dòng)力系的前述方法。

本申請涉及包括本發(fā)明提出的液壓混合動(dòng)力系的車輛的再生制動(dòng)的方法。方法包括下列步驟：

-將液壓機(jī)械與車輛輸出驅(qū)動(dòng)地接合，并且將液壓機(jī)械流體地連接到液壓蓄能器組件；

-通過將動(dòng)能從車輛輸出傳遞到液壓機(jī)械來驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)械，從而制動(dòng)車輛輸出；以及

-使用液壓機(jī)械將制動(dòng)能量至少部分地轉(zhuǎn)換成液壓能量，并且將液壓能量存儲(chǔ)在液壓蓄能器組件中。

優(yōu)選地，方法還包括例如，通過解鎖速度方向改變裝置，將液壓機(jī)械和分級比變速器從ICE驅(qū)動(dòng)地脫開的步驟，因此沒有制動(dòng)能量被ICE吸收，并且最大量的制動(dòng)能量可存儲(chǔ)在蓄能器組件中。如果液壓機(jī)具有正排量設(shè)定和負(fù)排量設(shè)定，則通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整液壓機(jī)械的排量，在車輛在前進(jìn)和倒退方向移動(dòng)期間可執(zhí)行再生制動(dòng)。

本申請還涉及對本發(fā)明提出的液壓混合動(dòng)力系的蓄能器組件充載的方法。該方法包括下列步驟：

-脫開車輛輸出，例如通過變矩器的鎖定機(jī)構(gòu)和速度方向改變裝置將ICE與液壓機(jī)械驅(qū)動(dòng)地接合，并且將液壓機(jī)械流體地連接到蓄能器組件；以及

-將扭矩從內(nèi)燃機(jī)傳遞到液壓機(jī)械，并且使用從內(nèi)燃機(jī)傳遞到液壓機(jī)械的扭矩，從而對液壓蓄能器組件充載。

該方法允許在車輛不移動(dòng)時(shí)對蓄能器組件充載。此外，該方法允許對蓄能器組件充載/加壓直到蓄能器組件的最大操作壓力。脫開車輛輸出通常包括脫開在分級比變速器與車輛輸出之間的斷開裝置或離合器。

本申請還涉及對本發(fā)明提出的液壓混合動(dòng)力系的液壓蓄能器組件充載的另一種方法，其中液壓混合動(dòng)力系包括液壓工作泵，液壓工作泵與ICE選擇性地驅(qū)動(dòng)接合，液壓工作泵選擇性地流體連接到液壓蓄能器組件。該方法包括下列步驟：

-將ICE與液壓工作泵驅(qū)動(dòng)地接合，并且將液壓工作泵流體地連接到液壓蓄能器組件；以及

-將扭矩從內(nèi)燃機(jī)傳遞到工作泵，并且使用從內(nèi)燃機(jī)傳遞到工作泵的扭矩，從而對液壓蓄能器組件充載。

通常，該方法允許對蓄能器組件充載/加壓，直到工作組件的最大操作壓力，其通常低于蓄能器組件的最大操作壓力。該方法可在車輛移動(dòng)時(shí)執(zhí)行。

該方法可還包括：例如通過脫開速度方向改變裝置，將ICE與車輛輸出和液壓機(jī)械中的至少一個(gè)脫開的步驟。于是，該方法允許在車輛不移動(dòng)時(shí)對蓄能器組件充載。通過ICE和工作泵對蓄能器組件充載/加壓可比如上所述的方法中的通過ICE和液壓機(jī)械對蓄能器組件進(jìn)行充載更有效。例如，與ICE和工作泵之間的機(jī)械聯(lián)接相比，ICE和液壓機(jī)械之間的機(jī)械聯(lián)接可更易于損失，或者可包括在被驅(qū)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)消耗更多能量的更重的機(jī)械部件。

本申請還涉及一種起動(dòng)本發(fā)明提出的液壓混合動(dòng)力系的內(nèi)燃機(jī)的方法，其中方法包括以下步驟：

-脫開車輛輸出，將液壓機(jī)械與ICE驅(qū)動(dòng)地接合，并且將液壓蓄能器組件流體地連接到液壓機(jī)械；以及

-使用存儲(chǔ)在液壓蓄能器組件中的液壓能量來驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)械，并且將來自液壓機(jī)械的扭矩傳遞到ICE，用于起動(dòng)ICE。

該方法允許在沒有電力的情況下起動(dòng)ICE。將液壓機(jī)械與車輛輸出脫開可包括將分級比變速器與車輛輸出脫開。液壓機(jī)械可通過變矩器的鎖定機(jī)構(gòu)和速度方向改變裝置中的至少一個(gè)與ICE驅(qū)動(dòng)地接合。

本申請還涉及一種驅(qū)動(dòng)本發(fā)明提出的液壓混合動(dòng)力系的液壓機(jī)具的方法，方法包括以下步驟：

如果液壓蓄能器組件中的流體靜壓力低于閾值壓力：

-則將液壓蓄能器組件流體地連接到所述液壓機(jī)具；以及

-使用存儲(chǔ)在液壓蓄能器組件中的液壓能量驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)具；或者

如果液壓蓄能器組件中的流體靜壓力高于閾值壓力：

-則通過變矩器的鎖定機(jī)構(gòu)和分流器箱將液壓機(jī)械與液壓工作泵驅(qū)動(dòng)地接合，并且將液壓蓄能器組件流體地連接到液壓機(jī)械；以及

-使用存儲(chǔ)在液壓蓄能器組件中的液壓能量，通過液壓機(jī)械和液壓工作泵驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)具。

通常，閾值壓力是液壓工作組件的最大操作壓力，通常在200巴和300巴之間。換句話說，當(dāng)蓄能器組件中的流體靜壓力高得使其可能損壞液壓工作組件時(shí)，通過液壓機(jī)械和工作泵驅(qū)動(dòng)機(jī)具。此外可以想到的是，將液壓機(jī)械與工作泵和車輛輸出都驅(qū)動(dòng)地接合，并且使用存儲(chǔ)在液壓蓄能器組件中的流體靜力的能量，以同時(shí)驅(qū)動(dòng)車輛輸出和工作泵。

只有當(dāng)蓄能器組件中的流體靜力的壓力低于閾值壓力時(shí)，機(jī)具可由蓄能器組件直接驅(qū)動(dòng)。為此，在蓄能器組件和機(jī)具之間建立直接的流體連接。

附圖說明

當(dāng)根據(jù)附圖考慮時(shí)，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述以及其它優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見，其中：

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的電混合動(dòng)力系；

圖2示出液壓混合動(dòng)力系的實(shí)施例；

圖3示出包括4象限液壓機(jī)械的液壓混合動(dòng)力系的另外實(shí)施例；

圖4示出包括高壓液壓蓄能器和低壓液壓蓄能器的液壓混合動(dòng)力系的另外實(shí)施例；

圖5示出其中液壓機(jī)械通過穿梭裝置聯(lián)接到變速器的液壓混合動(dòng)力系的另外實(shí)施例；

圖6示出其中液壓機(jī)械通過斷開裝置聯(lián)接到變速器的液壓混合動(dòng)力系的另外實(shí)施例；

圖7A-C示出液壓混合動(dòng)力系的另外實(shí)施例，其包括液壓工作組件和用于向液壓機(jī)械提供先導(dǎo)壓力的升壓泵；

圖8A-B示出了圖7A-C的液壓混合動(dòng)力系的起動(dòng)操作期間的致動(dòng)和變量的時(shí)間順序；

圖9示出關(guān)閉圖7A-C的動(dòng)力系的內(nèi)燃機(jī)的程序的步驟；

圖10示出起動(dòng)圖7A-C的動(dòng)力系的內(nèi)燃機(jī)的程序的步驟；

圖11A-C示出液壓混合動(dòng)力系的另外實(shí)施例；

圖12A-B示出圖11A-C的液壓混合動(dòng)力系的起動(dòng)操作期間的致動(dòng)和變量的時(shí)間順序；

圖13示出圖11A-C的液壓混合動(dòng)力系的變量；

圖14示出液壓混合動(dòng)力系的另外實(shí)施例，該動(dòng)力系包括4象限液壓機(jī)械，以及與液壓機(jī)械和液壓工作組件流體連通的單個(gè)液壓蓄能器；以及

圖15示出液壓混合動(dòng)力系的另外實(shí)施例，該動(dòng)力系包括液壓機(jī)械，以及包括高壓蓄能器和低壓蓄能器的液壓蓄能器組件，蓄能器與液壓機(jī)械且與液壓工作組件流體連通。

具體實(shí)施方式

應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可假設(shè)各種替代的取向和步驟順序，除非明確地指出相反的情況。還應(yīng)當(dāng)理解，附圖中所示的和下面的說明書中描述的具體裝置和過程僅僅是本文定義的發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例。因此，除非另有明確地說明，與所公開的實(shí)施例相關(guān)的具體尺寸、方向或其它物理特性不被認(rèn)為是限制性的。

在非公路市場中，由于其已經(jīng)存在于重型非公路車輛中，因此對于其更高的功率密度以及對于非公路市場中的液壓技術(shù)的更高成熟度，液壓雜交通常優(yōu)于電雜交。

該文獻(xiàn)中描述的發(fā)明克服了與大多數(shù)已知的并聯(lián)混合動(dòng)力實(shí)施方式相關(guān)的限制，并且提供了用于包括應(yīng)用到非公路車輛的液壓技術(shù)的并聯(lián)混合動(dòng)力構(gòu)造的合適的解決方案。圖2中示出的建議的解決方案是包括并聯(lián)液壓混合動(dòng)力變速器202的動(dòng)力系200。動(dòng)力系200由ICE 204、變矩器206、速度方向改變裝置208、分級比變速器210、車輛輸出212、液壓機(jī)械214、以及至少一個(gè)液壓蓄能器216組成。

ICE 204驅(qū)動(dòng)輔助裝置218，諸如液壓泵。輔助裝置218通常向與動(dòng)力系200相關(guān)聯(lián)的機(jī)具提供動(dòng)力。變矩器206提供ICE 204和變速器220之間的流體動(dòng)力學(xué)連接。變速器220由變速方向改變裝置208和分級比變速器210構(gòu)成。速度方向改變裝置208有助于使用前進(jìn)離合器(未示出)和倒退離合器(未示出)來改變動(dòng)力系200的驅(qū)動(dòng)方向。分級比變速器210提供幾個(gè)固定齒輪比，動(dòng)力系200可以其操作。車輛輸出212包括最終驅(qū)動(dòng)器222和一組輪轂減速齒輪224；然而，應(yīng)當(dāng)理解，車輛輸出212可以是任何地面接合結(jié)構(gòu)。液壓機(jī)械214是與變速器220的中間齒輪組226驅(qū)動(dòng)接合的液壓泵/馬達(dá)。液壓蓄能器216與液壓機(jī)械214流體連通。

變矩器206與ICE 204和變速器220的速度方向改變裝置208驅(qū)動(dòng)地接合。速度方向改變裝置208也與中間齒輪組226驅(qū)動(dòng)地接合。液壓機(jī)械214也與中間齒輪組226驅(qū)動(dòng)地接合，以向中間齒輪組226提供能量，或者從中間齒輪組226吸收能量。

圖3示出并聯(lián)液壓混合動(dòng)力變速器202的詳細(xì)實(shí)施方式。在這里和下面的所有附圖中，重現(xiàn)特征用相同的附圖標(biāo)記表示。圖3示出液壓機(jī)械214、關(guān)閉閥228、以及液壓蓄能器216。

液壓機(jī)械214的特征在于下列特性：

a)具有可變排量，以便調(diào)節(jié)施加到中間軸230的扭矩量；

b)因?yàn)楦鶕?jù)速度方向改變裝置208的接合位置，中間軸230可在兩個(gè)不同的方向被旋轉(zhuǎn)，所以具有在順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的能力；

c)正排量和負(fù)排量設(shè)定(液壓機(jī)械214是過中心旋轉(zhuǎn)斜盤設(shè)計(jì))，以便改變針對給定速度方向的流動(dòng)方向，因此允許選擇是否對液壓蓄能器216充載或卸載；

d)用作液壓泵或液壓馬達(dá)的能力。

參考圖2，液壓機(jī)械214與中間齒輪組226驅(qū)動(dòng)地接合，例如，通過中間軸230。

液壓機(jī)械214的入口與貯存器232流體連通，而液壓機(jī)械214的出口通過液壓管線234與關(guān)閉閥228流體連通。關(guān)閉閥228具有兩個(gè)端口和兩個(gè)閥芯位置。關(guān)閉閥228的剩余端口與液壓蓄能器216流體連通，液壓蓄能器216是高壓液壓蓄能器。

當(dāng)關(guān)閉閥228被放置在中性位置(如圖3中所示)時(shí)，液壓蓄能器216與液壓管線234隔離，并且液壓機(jī)械214必須處于零排量位置。當(dāng)關(guān)閉閥228處于其它位置時(shí)，液壓管線234與液壓蓄能器216流體連通，并且處于液壓蓄能器216的壓力。

根據(jù)排量和中間軸230的速度的標(biāo)記(sign)，液壓機(jī)械214可以作為液壓馬達(dá)或作為液壓泵工作。當(dāng)作為液壓馬達(dá)執(zhí)行時(shí)，液壓機(jī)械214將流體從液壓蓄能器216移位到貯存器232，將扭矩添加到中間軸230。當(dāng)作為液壓泵執(zhí)行時(shí)，液壓機(jī)械214從變速器220減去扭矩，同時(shí)將流體從貯存器232泵送到液壓蓄能器216，從而提高液壓蓄能器216中的壓力。作為非限制性示例，液壓機(jī)械214可以在再生制動(dòng)期間用作液壓泵。

液壓機(jī)械214上的排量設(shè)定可確定通過液壓機(jī)械214的扭矩的值和流體的流量。

圖3中所示的并聯(lián)液壓混合動(dòng)力變速器202的詳細(xì)實(shí)施方式能夠在前進(jìn)的和倒退的車輛方向上工作，并且可以在任一方向上從動(dòng)力系200加上或減去扭矩。

具有分別在a)，b)，c)和d)指示的上述四個(gè)特性中的每一個(gè)的液壓機(jī)械，諸如液壓機(jī)械214被稱為4象限機(jī)械，因?yàn)樗鼈冊谂ぞ?速度圖的所有四個(gè)象限中操作的能力。4象限機(jī)械是可商購的，但是不是很常見的，并且通常會(huì)增加4象限機(jī)械結(jié)合在其中的動(dòng)力系的成本。圖4-6示出圖2和圖3中所示的并聯(lián)液壓混合動(dòng)力變速器202的另選實(shí)施例。圖4-6中所示的實(shí)施例利用具有降低的性能的液壓機(jī)械。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的動(dòng)力系400(部分示出)的并聯(lián)液壓混合動(dòng)力變速器402的詳細(xì)實(shí)施方式。圖4中所示的實(shí)施例包括與圖2和圖3中所示的并聯(lián)液壓混合動(dòng)力變速器202類似的部件。除了下面描述的特征之外，圖4中所示的實(shí)施例的類似特征被類似地連續(xù)編號。

動(dòng)力系400包括液壓機(jī)械414，其僅僅具有如上文所述的特性a)，b)和d)。液壓機(jī)械414是具有可變排量的典型閉路軸向活塞馬達(dá)。液壓機(jī)械414的排量僅僅在正范圍內(nèi)可變。液壓機(jī)械414與中間軸430驅(qū)動(dòng)地接合，中間軸430與變速器420驅(qū)動(dòng)地接合。第一液壓管線440和第二液壓管線442提供在液壓機(jī)械414和方向閥444之間的流體連通。方向閥444具有四個(gè)端口和三個(gè)閥芯位置，并且閥芯的移動(dòng)控制通過方向閥444的流體流動(dòng)。在方向閥444的相對側(cè)，第三液壓管線446和第四液壓管線448提供高壓蓄能器450和低壓蓄能器452之間的流體連通。

根據(jù)方向閥444被放置的位置，方向閥444將蓄能器450,452中的一個(gè)(譯者注：原文有誤)與液壓管線440,442分開，將高壓蓄能器450與第一液壓管線440流體地連接，并且將低壓蓄能器450與第二液壓管路442流體地連接，或者將高壓蓄能器450與第二液壓管路442流體地連接，并且將低壓蓄能器452與第一液壓管路440流體地連接。當(dāng)方向閥444處于中性位置時(shí)，蓄能器450,452與液壓管線440,442隔離，并且液壓機(jī)械414必須處于基本上零排量。當(dāng)方向閥444處于其它兩個(gè)位置中的一個(gè)位置時(shí)，液壓機(jī)械414的排量和液壓管線440,442之間的壓力差的量確定所傳遞的扭矩的值，而標(biāo)記由方向閥444的位置確定，該方向閥444將液壓管路440,442中的一個(gè)連接到高壓蓄能器450，并且將管路440,442中剩余的一個(gè)連接到低壓蓄能器452。管線440，442之間的壓力差的標(biāo)記確定由液壓機(jī)械414傳遞的扭矩的標(biāo)記。

當(dāng)動(dòng)力系400在前進(jìn)方向被操作時(shí)，通過將第一液壓管線440與高壓蓄能器450流體連接，并且將第二液壓管線442與低壓蓄能器452流體連接，獲得扭矩提升，其產(chǎn)生正輸出扭矩。通過將第二液壓管線442與高壓蓄能器450連接，并且將第一液壓線路440與低壓蓄能器452連接，獲得例如用于再生制動(dòng)的負(fù)扭矩。

圖5示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的動(dòng)力系500(部分示出)的并聯(lián)液壓混合動(dòng)力變速器502的詳細(xì)實(shí)施方式。圖5中所示的實(shí)施例包括與圖2和圖3中所示的并聯(lián)液壓混合動(dòng)力變速器202類似的部件。除了下面描述的特征之外，圖5中所示的實(shí)施例的類似特征被類似地連續(xù)編號。

動(dòng)力系500包括液壓機(jī)械514，其是具有可變正/負(fù)排量和單一旋轉(zhuǎn)方向的液壓泵。這種特征是標(biāo)準(zhǔn)過中心泵的常見特征。液壓機(jī)械514僅僅具有如上文所述的特性a)，c)和d)。因此，在液壓機(jī)械514的輸入軸554和與變速器520驅(qū)動(dòng)地接合的中間軸530之間，設(shè)置機(jī)械穿梭裝置556。機(jī)械穿梭裝置556能夠獨(dú)立于中間軸530的旋轉(zhuǎn)方向在輸入軸554上保持正確的旋轉(zhuǎn)方向。

液壓機(jī)械514的入口與貯存器532流體連通，而出口通過液壓管線558與關(guān)閉閥560流體連通。

關(guān)閉閥560具有兩個(gè)端口、兩個(gè)閥芯方向，并且控制液壓管線558和高壓蓄能器562之間的流動(dòng)。當(dāng)關(guān)閉閥560處于中性位置時(shí)，高壓蓄能器562與液壓管線558隔離，并且液壓機(jī)械514必須具有基本上零排量。在剩余位置，液壓管線558與高壓蓄能器562流體連通，并且液壓管線558處于高壓力下。

液壓機(jī)械514的排量和液壓管線558上的壓力確定扭矩的值，并且排量的標(biāo)記確定扭矩和流動(dòng)的方向。根據(jù)中間軸530的旋轉(zhuǎn)方向，正排量確定正扭矩或負(fù)扭矩，因此液壓機(jī)械和機(jī)械穿梭裝置556的控制必須適于動(dòng)力系500的速度和方向。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的動(dòng)力系600(部分示出)的并聯(lián)液壓混合動(dòng)力變速器602的詳細(xì)實(shí)施方式。圖6中所示的實(shí)施例包括與圖2和圖3中所示的并聯(lián)液壓混合動(dòng)力變速器202類似的部件。除了下面描述的特征之外，圖6中所示的實(shí)施例的類似特征被類似地連續(xù)編號。

動(dòng)力系600包括液壓機(jī)械614，其是具有可變正/負(fù)排量和單一旋轉(zhuǎn)方向的液壓泵。這種特征是標(biāo)準(zhǔn)過中心泵的常見特征。液壓機(jī)械614僅僅具有如上文所述的特性a)，c)和d)。因此，在液壓機(jī)械614的輸入軸654和與變速器620驅(qū)動(dòng)地接合的中間軸630之間，設(shè)置斷開裝置664。

液壓機(jī)械614和變速器620的中間軸630之間的斷開裝置664允許液壓機(jī)械614的輸入軸654與變速器620的中間軸630驅(qū)動(dòng)地脫開。

液壓機(jī)械614的入口與貯存器632流體連通，而出口通過液壓管線666與關(guān)閉閥668流體連通。

關(guān)閉閥668具有兩個(gè)端口、兩個(gè)閥芯方向，并且控制液壓管線666和高壓蓄能器670之間的流動(dòng)。當(dāng)關(guān)閉閥668處于中性位置時(shí)，高壓蓄能器670與液壓管線666隔離，并且液壓機(jī)械614必須具有基本上零排量。在剩余位置，液壓管線666與高壓蓄能器670流體連通，并且液壓管線666處于高壓力下。由液壓機(jī)械614產(chǎn)生的扭矩的值由液壓機(jī)械614的排量和液壓管線666中的壓力確定，并且排量的標(biāo)記(正或負(fù))確定液壓機(jī)械614是否作為液壓泵或液壓馬達(dá)工作。

當(dāng)中間軸630的旋轉(zhuǎn)以及因此動(dòng)力系600的驅(qū)動(dòng)方向與液壓機(jī)械614的旋轉(zhuǎn)方向不相容時(shí)，斷開裝置664允許液壓機(jī)械614與變速器620驅(qū)動(dòng)地脫開。因此，并聯(lián)液壓混合動(dòng)力變速器602僅在單個(gè)方向上，前進(jìn)方向或倒退方向上是有效的。

工作機(jī)械的壽命的一部分包括處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，其中工作機(jī)械停止，而工作機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)以最小速度運(yùn)行。此外，工作機(jī)械不具有來自操作者的任何請求。在空轉(zhuǎn)狀態(tài)下，工作機(jī)械的ICE可被關(guān)閉，以便減少工作機(jī)械的燃料消耗。為了重新起動(dòng)ICE，通常稱為起動(dòng)器的電動(dòng)馬達(dá)可用來將ICE加速到能夠進(jìn)行燃料噴射和點(diǎn)火過程的最小速率。通常，由于在車輛的整個(gè)壽命期間發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的增加的請求，具有自動(dòng)起動(dòng)和停止功能(其通?；趯碜圆僮髡叩娜笔л斎氲淖R別以及ICE在一定時(shí)間內(nèi)的空轉(zhuǎn))的車輛配備有尺寸過大的電動(dòng)馬達(dá)和主電池。

本發(fā)明提出的動(dòng)力系還涉及在并聯(lián)混合動(dòng)力配置上構(gòu)建的具體布置，其能夠使用混合動(dòng)力機(jī)械而不是電起動(dòng)器在ICE 204上執(zhí)行起動(dòng)和停止操作。根據(jù)圖7A-C,11A-C和13的布置被詳述，用于與作為液壓的混合動(dòng)力機(jī)械一起使用，并且與混合動(dòng)力機(jī)械相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)裝置是液壓氣動(dòng)蓄能器。相同的系統(tǒng)構(gòu)造也可應(yīng)用到電混合動(dòng)力解決方案。

如圖7A中所示，動(dòng)力系1200包括：ICE 204，其向諸如用于操作機(jī)具的輔助裝置218(例如，液壓泵)提供動(dòng)力；變矩器206，其在ICE 204和變速器之間提供流體動(dòng)力學(xué)連接；速度方向改變裝置208，其包括用于實(shí)現(xiàn)前進(jìn)和倒退驅(qū)動(dòng)模式的一對方向離合器；分級比變速器210，其提供幾個(gè)速度比，以及使所提出的概念的重要特征的驅(qū)動(dòng)器的斷開，因?yàn)閿嚅_允許停止車輛，甚至在液壓機(jī)械214被驅(qū)動(dòng)時(shí)也行；最終驅(qū)動(dòng)減速齒輪222和輪轂減速齒輪224(參見圖2，圖7A中未示出)；液壓機(jī)械214，其與中間齒輪組226驅(qū)動(dòng)地接合；升壓泵BP，關(guān)閉閥228，其將液壓機(jī)械214與液壓蓄能器216選擇性地流體連接，以及分流器箱(splitter box)260，其適于將ICE 204與液壓泵218和變矩器206中的至少一個(gè)選擇性地驅(qū)動(dòng)接合。分流器箱260還可適于將液壓泵218與變矩器206驅(qū)動(dòng)地接合，同時(shí)將液壓泵218和變矩器206與ICE 204脫開。

變矩器206與ICE 204和一對方向離合器208驅(qū)動(dòng)地接合。方向離合器208也與中間齒輪組226驅(qū)動(dòng)地接合。液壓機(jī)械214也與中間齒輪組226驅(qū)動(dòng)地接合，以向其提供能量，或者從中間齒輪組226吸收能量。

液壓機(jī)械214的特征在于下列特性：

a)具有可變排量，以便調(diào)節(jié)施加到中間軸的扭矩量；

b)由于中間軸根據(jù)方向離合器中一個(gè)的接合狀態(tài)而在兩個(gè)不同的方向上旋轉(zhuǎn)，因此具有在順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向上都能旋轉(zhuǎn)的能力；

c)正排量和負(fù)排量設(shè)定(例如，過中心旋轉(zhuǎn)斜盤設(shè)計(jì))，以便改變針對給定速度方向的流動(dòng)方向，因此允許選擇是否對液壓蓄能器216進(jìn)行充載或卸載；以及

d)作為液壓泵或液壓馬達(dá)操作的能力。

液壓機(jī)械214的排量由電動(dòng)閥215控制。電動(dòng)閥215具有四個(gè)端口和三個(gè)閥芯位置；然而，應(yīng)當(dāng)理解，類似的功能可通過閥的組合來提供。由于液壓機(jī)械214通常是關(guān)閉的，需要安裝在工作液壓組件WH的軸上的升壓泵BP，以對升壓泵BP和液壓機(jī)械214之間的液壓管線240,241加壓，并且保證液壓機(jī)械214的先導(dǎo)。例如，通過使用傳動(dòng)軸230，液壓機(jī)械214與中間齒輪組226驅(qū)動(dòng)地接合。

液壓機(jī)械214的入口與貯存器232流體連通，而出口通過液壓管線241與關(guān)閉閥228流體連通。關(guān)閉閥228具有兩個(gè)端口和兩個(gè)閥芯位置。關(guān)閉閥228的剩余端口與高壓液壓蓄能器216流體連通。

當(dāng)關(guān)閉閥228被放置在中性位置時(shí)(如圖7A中所示)，高壓蓄能器216與液壓管線241隔離，并且液壓機(jī)械214必須被設(shè)定在基本上零排量。在剩余位置，液壓管線241與高壓蓄能器216流體連通，并且液壓管線241處于高壓蓄能器216的壓力，其通常是高壓。根據(jù)泵排量和軸速度的標(biāo)記，液壓機(jī)械214可以作為液壓馬達(dá)或液壓泵工作。

當(dāng)液壓機(jī)械214作為液壓馬達(dá)被操作時(shí)，液壓機(jī)械214將流體從高壓蓄能器216移位到儲(chǔ)貯存器232，同時(shí)將扭矩施加到傳動(dòng)軸230。當(dāng)液壓機(jī)械214作為液壓泵被操作時(shí)，其從變速器210吸收扭矩，同時(shí)將液壓流體從貯存器232泵送到高壓蓄能器216(例如，在再生制動(dòng)期間)，從而升高高壓蓄能器216內(nèi)的壓力。液壓機(jī)械214上的排量設(shè)定確定液壓流體的扭矩和流量的值。液壓機(jī)械214能夠在前進(jìn)方向和倒退方向上操作，并且可在任一方向上加上或減去扭矩。

在制動(dòng)操作結(jié)束時(shí)，高壓蓄能器216處于充載狀態(tài)，例如，被加壓到大約200巴。如果操作者在這種狀況下沒有向液壓混合動(dòng)力系1200提供任何命令，則ICE 204可被關(guān)閉。下文詳細(xì)描述定義何時(shí)停止和重新起動(dòng)ICE 204的多個(gè)策略。

基于具體的控制設(shè)定，ICE 204可以兩種方式被自動(dòng)關(guān)閉：通過向發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)發(fā)送禁止燃料噴射的具體命令；或者通過修改ECU和內(nèi)燃機(jī)之間的電子電路，以便控制對燃料噴射器的電子命令，并且根據(jù)請求禁止或啟用燃料噴射器。

如圖7A中所示，定義下列條件：

-ICE 204不運(yùn)行，并且液壓機(jī)械214自動(dòng)地轉(zhuǎn)回到零排量，因?yàn)橐簤汗芫€上沒有壓力；以及

-高壓蓄能器216被充載(例如，至大約200巴)。在這種狀態(tài)下，液壓機(jī)械214不能被命令在任何方向上旋轉(zhuǎn)，因?yàn)橐簤汗芫€中沒有壓力。

通過將泵輪部分206a物理地聯(lián)接到變矩器206的渦輪部分206b的鎖定(未示出)，變矩器206被有效地改變成機(jī)械聯(lián)接，以避免滑移和大的功率損失。通過激活變矩器206的鎖定，借助齒輪箱離合器(未示出)斷開變速器210，以及將高壓蓄能器216連接到液壓機(jī)械214，液壓混合動(dòng)力系1200可以如圖7B中所示的方式被操作。

在如圖7B中所示的液壓混合動(dòng)力系1200的狀況下，液壓機(jī)械214在液壓管線241上具有壓力，因此其可以旋轉(zhuǎn)。液壓機(jī)械214被致動(dòng)以將流動(dòng)從高壓蓄能器216引導(dǎo)到貯存器232，因此傳動(dòng)軸230在與ICE 204類似的方向上旋轉(zhuǎn)，這取決于ICE 204的配置，傳動(dòng)軸230從而驅(qū)動(dòng)ICE 204。為了防止ICE 204發(fā)生損壞，應(yīng)當(dāng)理解，最佳液壓機(jī)械/泵打開百分比取決于下面討論的幾個(gè)因素。

一旦ICE已經(jīng)達(dá)到空轉(zhuǎn)速度，則可以如圖7C中所示引導(dǎo)液壓混合動(dòng)力系1200。如圖7C中所示，電動(dòng)閥215被致動(dòng)，以命令液壓機(jī)械214轉(zhuǎn)回到基本上零排量。

一旦液壓機(jī)械214到達(dá)其中性位置，高壓蓄能器216就可以被流體地?cái)嚅_，同時(shí)沒有任何氣穴的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)橄葘?dǎo)壓力現(xiàn)在由升壓泵BP提供，電動(dòng)閥215被保持在其中性位置，并且變矩器鎖定件和齒輪箱離合器被致動(dòng)以恢復(fù)正常的驅(qū)動(dòng)配置。

圖8A和8B總結(jié)了在根據(jù)圖7A-C的液壓混合動(dòng)力系1200的起動(dòng)操作期間存在的主致動(dòng)和變量。圖8A中所示的曲線是致動(dòng)：

c_GB：齒輪箱210的輸出軸上的離合器；

LU：變矩器206的鎖定；

HMV：控制液壓機(jī)械214排量的液壓機(jī)械閥215的位置；以及

HV：用來將高壓蓄能器216與液壓管線240隔離的關(guān)閉閥。

圖8B中所示的曲線是主要的系統(tǒng)變量：

pL：液壓管線240的壓力；

pHP：高壓蓄能器216的壓力；

pBP：升壓泵BP的壓力；

a：液壓機(jī)械214的排量；以及

ICE：ICE的旋轉(zhuǎn)速度。

根據(jù)上文提供的解釋，上述趨勢的關(guān)鍵點(diǎn)可以定義如下：

當(dāng)t<tl時(shí)，ICE 204不運(yùn)行，并且高壓蓄能器216在其大約200巴的最大壓力下被充載。

當(dāng)t＝tl時(shí)，發(fā)起起動(dòng)程序。齒輪箱離合器被打開，以將變速器210與車輪脫開，并且變矩器鎖定件被鎖定，以優(yōu)化從液壓機(jī)械214到ICE 204的傳動(dòng)。同時(shí)，電動(dòng)閥215被控制，以命令液壓機(jī)械214在給定方向旋轉(zhuǎn)，并且高壓蓄能器216通過命令關(guān)閉閥228而連接到液壓管線240。液壓管線240的壓力pL具有與高壓貯存器216的壓力pHP相同的值。

在從tl到t2的時(shí)間段中，液壓機(jī)械214在旋轉(zhuǎn)(α增加)，并且由于其受到壓力，所以其開始轉(zhuǎn)動(dòng)：來自高壓蓄能器216的壓力和管線壓力在下降，因?yàn)橐簤簷C(jī)械214促進(jìn)流體到貯存器232的傳送。因此，ICE 204被拖拉通過運(yùn)動(dòng)鏈(kinematic chain)，升壓泵BP也旋轉(zhuǎn)，并且壓力pBP增加。

t2是ICE 204達(dá)到空轉(zhuǎn)狀態(tài)的時(shí)間，并且液壓機(jī)械214被命令轉(zhuǎn)回到基本上零排量(并且電動(dòng)閥215被放置在關(guān)閉位置)。在這種狀態(tài)下，根據(jù)ICE 204的總體加速性能，液壓管線240和高壓蓄能器216的壓力達(dá)到中間值p^*(在(p_min+p_max)/2的范圍內(nèi))。升壓泵BP代替地產(chǎn)生標(biāo)稱壓力(例如，大約30巴)，以保證次級機(jī)械214的先導(dǎo)。

在t2到t3的時(shí)間段中，液壓機(jī)械214在轉(zhuǎn)回。ICE 204處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，但是高壓蓄能器216不能被流體地?cái)嚅_，直到排量a基本上等于零以避免氣穴。因此，在該時(shí)間段中，液壓機(jī)械214仍然允許流體傳送到貯存器232，并且壓力pL和pHP以較慢的速率減小。

在t＝t3，ICE 204運(yùn)行，并且液壓機(jī)械214處于基本上零排量。因此完成起動(dòng)程序，并且高壓蓄能器216可以與液壓管線240流體地?cái)嚅_(并且關(guān)閉閥228被放置在關(guān)閉位置)，而且齒輪箱離合器和變矩器鎖定可被致動(dòng)，以恢復(fù)對于液壓混合動(dòng)力系1200的正常驅(qū)動(dòng)條件。

重要的是提及優(yōu)化的機(jī)械/泵旋轉(zhuǎn)角度取決于幾個(gè)因素。趨勢應(yīng)該是使角度最大化以使轉(zhuǎn)矩最大化，但是根據(jù)下列等式，其還取決于高壓蓄能器216的充壓狀態(tài)：Τ＝α·pΗΡ。

此外，定時(shí)取決于一些因素，類似于方向離合器218的動(dòng)力學(xué)、一個(gè)或多個(gè)蓄能器的充載狀態(tài)、ICE 204的慣性和阻力、液壓機(jī)械214的效率、以及附加因素。

在上文中描述了如何通過使用存儲(chǔ)在高壓蓄能器216中的能量來停止ICE 204，并且重新起動(dòng)ICE 204。接下來，將討論用來定義ICE 204如何以及何時(shí)被停止和重新起動(dòng)的基本原理。

當(dāng)滿足以下兩個(gè)條件時(shí)，可停止ICE 204：

1.操作者輸入—ICE 204的停止取決于來自多個(gè)操作者輸入裝置的輸入，諸如但不限于方向盤、一個(gè)或多個(gè)踏板、操縱桿、桿件或按鈕?；跁r(shí)間的邏輯適于基于操作者輸入確定停止是否適當(dāng)。例如，如果ICE 204處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且在給定時(shí)間量內(nèi)還沒有來自操作者的命令，則ICE 204可被停止。

2.一個(gè)或多個(gè)蓄能器的充載狀態(tài)—所考慮的第二基本原理是指一個(gè)或多個(gè)蓄能器的充載狀態(tài)。已經(jīng)提到，在混合動(dòng)力制動(dòng)過程結(jié)束時(shí)，高壓蓄能器被充載，而低壓蓄能器處于最小壓力，其通常剛好高于預(yù)充壓力。然而，這可不總是這樣，因?yàn)槠淙Q于在制動(dòng)操作開始時(shí)可用能量的大小(其可受車輛的動(dòng)能和已經(jīng)存儲(chǔ)在蓄能器中的能量的量影響)。因此，僅僅在如果有足夠的能量存儲(chǔ)在蓄能器216中以重新起動(dòng)ICE 204，才可停止ICE 204。此外，如果滿足關(guān)于操作者輸入的條件，但是蓄能器216的充載狀態(tài)太低，則借助液壓輪轂裝置，有可能利用ICE 204和液壓機(jī)械214，以將能量自動(dòng)地存儲(chǔ)在蓄能器216中。在這樣的步驟之后，滿足關(guān)于蓄能器216的充載狀態(tài)的條件，并且ICE 204可被關(guān)閉。

關(guān)于ICE 204的關(guān)閉程序的上述討論的基本原理在圖9中示意性地示出。一旦ICE 204關(guān)閉，則排除所有不必要的電負(fù)載，以最小化來自電池，諸如來自未使用的傳感器，致動(dòng)器等的放電。

重新起動(dòng)程序在圖10中示意性地示出。如果發(fā)生以下兩個(gè)條件中的一個(gè)，則執(zhí)行重新起動(dòng)程序：

1.操作者輸入—如果操作者向系統(tǒng)給出任何輸入，則必須執(zhí)行程序以重新起動(dòng)ICE 204。

2.電池的充電狀態(tài)—如果由于任何原因，諸如通過燈，傳感器等等的操作，電池的充電狀態(tài)接近最小閾值，以保證重新起動(dòng)程序所需的所有致動(dòng)，則將執(zhí)行重新起動(dòng)動(dòng)程序以將ICE 204放置于操作條件中。

上文討論的起動(dòng)和停止程序也可以應(yīng)用到不同的液壓混合動(dòng)力構(gòu)造，同時(shí)對控制策略進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹?/p>

如圖11A中所示，作為上述動(dòng)力系1200的變型的液壓混合動(dòng)力系2200基于僅具有上文所述的特性a)，b)和d)的液壓機(jī)械2414。液壓機(jī)械2414可以是具有可變排量的典型的閉路軸向活塞馬達(dá)。缺乏特性c)是由于僅僅在一個(gè)(正)范圍中的排量變化。液壓機(jī)械2414的排量取決于開/關(guān)閥215的位置。當(dāng)開/關(guān)閥215處于中性位置時(shí)，液壓機(jī)械2414的排量基本上等于零。液壓機(jī)械2414直接連接到變速器的軸230。多個(gè)液壓管線240,242通過方向閥244將液壓機(jī)械2414流體地連接到高壓蓄能器250和低壓蓄能器252。

根據(jù)位置，方向閥244可將蓄能器250,252與液壓管線240,242分開，將高壓蓄能器250與管線240連接，并且將低壓蓄能器252與管線242連接，或者反之亦然。當(dāng)方向閥處于中性位置(如圖11A所示)時(shí)，蓄能器250,252與液壓管線240,242隔離，并且液壓機(jī)械2414必須處于基本上零排量。

需要有安裝在工作液壓組件WH的軸上的升壓泵BP，以潤滑液壓機(jī)械2414，并且保證液壓管線240,242中的最小壓力，以引導(dǎo)液壓機(jī)械2414。離合器存在于齒輪箱210上，以斷開車輪。

在制動(dòng)操作結(jié)束時(shí)，高壓蓄能器250被充載(至大約200巴)，而低壓蓄能器252處于最小壓力(大約20巴)，如圖11A中所示。如果操作者沒有提供任何命令，則ICE 204可被關(guān)閉。上文描述了定義何時(shí)停止和重新起動(dòng)ICE 204的策略。

關(guān)于圖11A，定義了下列條件：

ICE 204不運(yùn)行，并且液壓機(jī)械214自動(dòng)地轉(zhuǎn)回到零排量(液壓管線240,242上沒有壓力)；

高壓蓄能器250被充載(至大約200巴)；并且

低壓蓄能器252被充載(至大約20巴)。

在這種條件下，液壓機(jī)械214不能被命令在任何方向上旋轉(zhuǎn)，因?yàn)橐簤汗芫€240,242中沒有壓力。通過激活變矩器鎖定，打開齒輪箱210的離合器，以及將蓄能器250,252連接到液壓機(jī)械2414，動(dòng)力系2200如圖11B中所示被布置。

在這種條件下，液壓機(jī)械2414受到壓力差，并且被致動(dòng)以將流體從高壓蓄能器250引導(dǎo)到低壓蓄能器252，因此軸230在適當(dāng)?shù)姆较蛏闲D(zhuǎn)，這取決于ICE 204的布置。然而，應(yīng)當(dāng)理解，蓄能器250,252的組合及其到管線240,242的相應(yīng)連接，以及液壓機(jī)械2414的旋轉(zhuǎn)方向取決于方向閥244的位置。通過將高壓蓄能器250連接到第一管線，有可能在一個(gè)方向(例如，順時(shí)針)上驅(qū)動(dòng)軸230，并且使液壓機(jī)械2414向前旋轉(zhuǎn)，或者反之亦然。另一方面，蓄能器250,252的連接和旋轉(zhuǎn)方向之間的錯(cuò)誤關(guān)系會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的軸(和ICE)旋轉(zhuǎn)方向，這可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)損壞。

一旦ICE 204已經(jīng)達(dá)到空轉(zhuǎn)速度，就可如圖11C中所示引導(dǎo)系統(tǒng)。開/關(guān)閥215被致動(dòng)，以命令液壓機(jī)械2414轉(zhuǎn)回到基本上零排量，并且先導(dǎo)壓力現(xiàn)在由升壓泵BP提供。

一旦液壓機(jī)械2414到達(dá)中性位置，蓄能器250,252就可被流體斷開，同時(shí)沒有任何氣穴的風(fēng)險(xiǎn)，命令方向閥244到中性位置，并且命令變矩器鎖定件和齒輪箱箱離合器，以恢復(fù)驅(qū)動(dòng)條件。

圖12A和圖12B總結(jié)了在根據(jù)圖11A-C的液壓混合動(dòng)力系2200的起動(dòng)操作期間的主要致動(dòng)和變量。圖12A和圖12B中示出的曲線圖分別示出以上關(guān)于圖8A和圖8B定義的致動(dòng)和系統(tǒng)變量。

以與上文描述的其它實(shí)施例相同的方式，本發(fā)明的第一變型的趨勢的要點(diǎn)概括如下：

在t<tl，ICE 204不運(yùn)行，高壓蓄能器250在其最大壓力(大約200巴)下被充載，并且低壓蓄能器252在最小壓力(大約20巴)下被充載。

在t＝t1，發(fā)起起動(dòng)程序：打開齒輪箱210的離合器，以將變速器與車輪驅(qū)動(dòng)地脫開，并且變矩器鎖定件被接合，以優(yōu)化從液壓機(jī)械2414到ICE 204的傳動(dòng)。同時(shí)，控制開/關(guān)閥215，以命令液壓機(jī)械2414在給定方向上旋轉(zhuǎn)，并且蓄能器250,252通過命令方向閥244而流體地連接到液壓管線240,242(至于在上文描述的另一個(gè)實(shí)施例中，液壓管線的壓力與所連接的蓄能器的壓力相同，因此沒有表示趨勢)。

在從t1到t2的時(shí)間段中，液壓機(jī)械2414正在旋轉(zhuǎn)(α增大)，并且因?yàn)槠涫艿綁毫?，其開始轉(zhuǎn)動(dòng)：pHP減小，并且pLP增大，因?yàn)橐簤簷C(jī)械2414促進(jìn)流體從高壓蓄能器250到傳送低壓蓄能器252。結(jié)果，力被施加到ICE 204，升壓泵BP也旋轉(zhuǎn)，因此，壓力pBP增加。

在t2，ICE 204達(dá)到空轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且液壓機(jī)械2414被命令轉(zhuǎn)回到基本上零排量(開/關(guān)閥215被關(guān)閉)。在這種狀態(tài)下，蓄能器250,252的壓力達(dá)到中間值pHP*和pHP*，這取決于整體的ICE 204加速性能。升壓泵BP代替地產(chǎn)生標(biāo)稱壓力(大約30巴)，以保證液壓機(jī)械2414的先導(dǎo)。

在從t2到t3的時(shí)間段中，液壓機(jī)械2414在轉(zhuǎn)回：ICE 204處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，但是蓄能器250,252在α＝0之前不能被流體地?cái)嚅_，以避免氣穴。因此，在該時(shí)間段中，液壓機(jī)械2414仍然將流體從高壓蓄能器250傳送到低壓蓄能器252。

在t＝t3，ICE 204運(yùn)行，并且泵處于零排量。因此，結(jié)束起動(dòng)程序：蓄能器250,252可與液壓管線240,242斷開(方向閥244被關(guān)閉)，用于齒輪箱210的離合器和變矩器鎖定可被致動(dòng)，以恢復(fù)正常的驅(qū)動(dòng)條件。

圖13中示出了另外的液壓混合動(dòng)力系3200，即上述動(dòng)力系1200的另一個(gè)變型。如圖13中所示，選擇具有可變正/負(fù)排量和一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的液壓機(jī)械3514(標(biāo)準(zhǔn)的過中心開路泵)。這意味著上文所述的特性b)缺失。由此，在液壓機(jī)械3514的軸和變速器的軸230之間存在機(jī)械穿梭裝置256。該機(jī)械穿梭裝置256能夠獨(dú)立于中間軸230的旋轉(zhuǎn)方向而在液壓泵軸上保持正確的旋轉(zhuǎn)方向。

液壓機(jī)械3514的入口流體地連接到貯存器232，而出口通過液壓管線240與關(guān)閉閥228流體地連接。關(guān)閉閥228具有兩個(gè)端口，兩個(gè)閥芯方向，并且控制液壓管線240和高壓蓄能器216之間的流動(dòng)。當(dāng)關(guān)閉閥228處于中性位置時(shí)，高壓蓄能器216與液壓管線240隔離，并且液壓機(jī)械3514必須處于基本上零排量。在關(guān)閉閥228的剩余位置中，管線240處于高壓。在圖13中所示的變型中，需要升壓泵BP。升壓泵BP用來對液壓管線240加壓，并且保證先導(dǎo)壓力，即使當(dāng)液壓機(jī)械3514處于零排量時(shí)也行。

液壓機(jī)械3514的排量確定扭矩的值，并且排量的標(biāo)記確定扭矩和流動(dòng)的方向。根據(jù)液壓機(jī)械3514的軸的旋轉(zhuǎn)方向，正排量可確定正扭矩或負(fù)扭矩，因此控制必須適應(yīng)于車輛的方向。

此外，根據(jù)圖13的液壓機(jī)械3514和穿梭裝置256的組合等于具有像上文所述的一個(gè)實(shí)施例的4象限機(jī)械。因此，ICE 204起動(dòng)程序，并且針對優(yōu)選實(shí)施例詳述的操作模式可容易地?cái)U(kuò)展到圖13中所示的變型，唯一的區(qū)別是穿梭裝置256必須被適當(dāng)?shù)孛睢?/p>

液壓混合動(dòng)力系的第三變型(未示出)與圖13中所示的液壓混合動(dòng)力系變型相同，只是穿梭裝置256被斷開裝置代替，該斷開裝置適于將液壓機(jī)械機(jī)械514與中間齒輪組226驅(qū)動(dòng)地?cái)嚅_。因此，該第三變型僅僅允許在車輛的一個(gè)運(yùn)動(dòng)方向上的混合動(dòng)力操作。

當(dāng)車輛的方向(例如，軸230的旋轉(zhuǎn)方向)與液壓機(jī)械3514的旋轉(zhuǎn)方向不相容時(shí)，根據(jù)第三變型的斷開裝置允許液壓機(jī)械3514與變速器脫開。因此，液壓混合動(dòng)力系僅僅在一個(gè)方向上，即前進(jìn)方向或倒退方向，是有效的。此外，ICE 204起動(dòng)與上文所討論的程序相同的程序，同時(shí)附加約束與斷開裝置的管理相關(guān)。

圖14示出另外的液壓混合動(dòng)力系4200。動(dòng)力系4200包括內(nèi)燃機(jī)(ICE)204，其通過機(jī)械分流器箱260、變矩器206和速度方向改變裝置208與分級比變速器210的輸入選擇性地驅(qū)動(dòng)接合。分級比變速器210的輸出通過斷開裝置或離合器211與車輛輸出212選擇性地驅(qū)動(dòng)接合。車輛輸出212可包括最終驅(qū)動(dòng)器、一組輪轂減速齒輪、以及一個(gè)或多個(gè)車輪中的至少一個(gè)。速度方向改變裝置208包括前進(jìn)方向離合器和倒退方向離合器。變矩器206提供ICE 204和速度方向改變裝置208之間的流體動(dòng)態(tài)聯(lián)接。變矩器206包括泵輪部分206a、渦輪部分206b、以及用于改變泵輪部分206a和渦輪部分206b之間的流體流動(dòng)的定子。變矩器206還包括用于將泵輪部分206a選擇性地鎖定到渦輪部分206b的鎖定機(jī)構(gòu)(未示出)。分級比變速器210在其輸入和其輸出之間提供多個(gè)固定齒輪比。

動(dòng)力系4200還包括中間齒輪組226。中間齒輪組226通過變速方向改變裝置208、變矩器206和分流器箱260與ICE 204選擇性地驅(qū)動(dòng)接合。此外，中間齒輪組226與分級比變速器210的輸入驅(qū)動(dòng)地接合。中間齒輪組226被插置在速度方向改變裝置208與分級比變速器210之間。

動(dòng)力系4200還包括液壓系統(tǒng)，其包括液壓機(jī)械214和高壓液壓蓄能器216。液壓機(jī)械214通過傳動(dòng)軸230與中間齒輪組226驅(qū)動(dòng)地接合。高壓蓄能器216和液壓機(jī)械214通過閥關(guān)閉閥228a、方向閥228b和流體管線240處于流體連通。此外，蓄能器216還通過閥228a，228b和流體管線241與液壓工作組件236(下面描述的)流體連通。閥228a，228b被串聯(lián)地布置。關(guān)閉閥228a具有兩個(gè)流體端口和兩個(gè)閥芯位置。閥228b具有三個(gè)流體端口和兩個(gè)閥芯位置。當(dāng)關(guān)閉閥228a處于第一閥芯位置時(shí)，蓄能器216可通過閥228b選擇性地流體連接到液壓機(jī)械214或液壓工作組件236(見下文)。當(dāng)閥228a處于第二閥芯位置時(shí)，其將蓄能器216與液壓機(jī)械214和工作組件236流體地?cái)嚅_或隔離。

應(yīng)當(dāng)理解，這里所示的閥228a，228b可同樣由單個(gè)3通3位閥(也稱為3/3通閥)代替，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。例如，在第一閥芯位置中，這種3/3通閥將蓄能器216與工作組件236和液壓機(jī)械214流體地分開；在第二閥芯位置中，3/3通閥將蓄能器216流體地連接到工作組件236，并且將蓄能器216與液壓機(jī)械214流體地分開；并且在第三閥芯位置中，3/3通閥將蓄能器216流體地連接到液壓機(jī)械214，并且將蓄能器216與液壓工作組件236流體地分開。

液壓機(jī)械214具有下列特性：

a)用于調(diào)節(jié)施加到中間軸230的扭矩量的可變液壓排量；

b)在順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的能力；

c)正排量設(shè)定和負(fù)排量設(shè)定，用于針對傳動(dòng)軸230的給定旋轉(zhuǎn)方向，

改變流過液壓機(jī)械214的液壓流體的流動(dòng)方向；以及

d)作為液壓泵或液壓馬達(dá)操作的能力。

在本示例中，液壓機(jī)械214被配置為具有可移動(dòng)旋轉(zhuǎn)斜盤的流體靜力的軸向活塞單元，旋轉(zhuǎn)斜盤具有過中心旋轉(zhuǎn)斜盤設(shè)計(jì)。此外，液壓機(jī)械214還與流體貯存器232流體連通。當(dāng)作為液壓泵工作時(shí)，液壓機(jī)械214可從中間齒輪組226吸收能量，并且使用所吸收的能量將液壓流體從流體貯存器232移位到高壓蓄能器216，從而增加蓄能器216中的液壓壓力。液壓流體可以是諸如油的液體，例如。當(dāng)作為液壓馬達(dá)工作時(shí)，液壓機(jī)械214可將液壓流體從高壓蓄能器216移位到液壓貯存器232，從而從高壓蓄能器216吸收液壓能量。液壓機(jī)械214然后將吸收的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能量，并且在傳動(dòng)軸230處提供輸出扭矩，其然后被傳遞到中間齒輪組226。

動(dòng)力系4200還包括用于控制液壓機(jī)械214的液壓排量的液壓排量控制機(jī)構(gòu)?？刂茩C(jī)構(gòu)包括控制裝置217、電控方向閥215、以及壓力控制閥235?？刂蒲b置217包括液壓致動(dòng)器。液壓致動(dòng)器包括液壓活塞，其機(jī)械地聯(lián)接到液壓機(jī)械214的可移動(dòng)旋轉(zhuǎn)斜盤。液壓活塞的位置控制旋轉(zhuǎn)斜盤相對于旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)角度α。通過閥215，控制裝置217與流體管線240且與流體貯存器232流體連通。壓力控制閥235限制從流體管線240施加到控制裝置217的液壓壓力。

通過控制活塞的相對側(cè)上的流體室217a，217b中的液壓壓力和/或流體的量，控制裝置217的活塞的位置以及因此液壓機(jī)械214的液壓排量可借助方向閥215被控制。方向閥215具有四個(gè)流體端口和三個(gè)閥芯位置。在第一閥芯位置中，方向閥215將裝置217的第一流體室217a流體連接到流體貯存器232，并且通過壓力控制閥235將控制裝置217的第二流體室217b流體連接到流體管線240。在第二閥芯位置中，閥215將兩個(gè)腔室217a，217b流體連接到貯存器232。第二閥芯位置通常對應(yīng)于液壓機(jī)械214的零液壓排量。在第三閥芯位置中，方向閥215將第二流體室217b流體連接到流體貯存器232，并且通過壓力控制閥235將第一流體室217a流體連接到流體管線240。

上述的液壓工作組件236包括液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)具219、用于驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)具219的液壓工作泵218、與工作泵218流體連通的流體貯存器223、以及方向閥221，該方向閥221用于選擇性地：將機(jī)具219與工作泵218和流體管線241流體地分開，并且將機(jī)具219流體地連接到工作泵218和流體管線241。工作泵218的傳動(dòng)軸237通過機(jī)械分流器箱260與ICE 204且與變矩器206選擇性地驅(qū)動(dòng)接合。分流器箱260適于將ICE 204、工作泵218和變矩器206中的至少兩個(gè)選擇性地彼此驅(qū)動(dòng)連接。換句話說，可以使用ICE 204來驅(qū)動(dòng)工作泵218。另外地或另選地，通過借助速度方向改變裝置208、變矩器206和分流器箱260，將液壓機(jī)械214與工作泵218驅(qū)動(dòng)地接合，使用液壓機(jī)械214可驅(qū)動(dòng)工作泵218。當(dāng)以這種方式將液壓機(jī)械214聯(lián)接到工作泵218時(shí)，通過接合變矩器206的鎖定機(jī)構(gòu)可最小化機(jī)械損失。

在圖14的示例中，液壓機(jī)具219包括液壓活塞。液壓機(jī)具219可以是例如提升機(jī)構(gòu)的一部分。通過控制活塞的相對側(cè)上的流體室中的液壓壓力和/或流體的量，可控制機(jī)具219的活塞的位置。

方向閥221具有四個(gè)流體端口和三個(gè)閥芯位置。在第一閥芯位置中，方向閥221將機(jī)具219的第一流體室流體地連接到工作泵218的第一流體端口和流體管線241，并且將機(jī)具219的第二流體室流體地連接到流體貯存器223。在第二閥芯位置中，閥221將機(jī)具219與工作泵218、流體管線241和貯存器223流體地分開。在第三閥芯位置中，方向閥221將機(jī)具219的第二流體室流體地連接到工作泵218的第一流體端口和流體管線241，并且將機(jī)具219的第一流體室流體連接到流體貯存器223。

工作泵218適于將液壓流體從流體貯存器223移位到機(jī)具219，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)具219。工作泵218還可以適于將液壓流體從機(jī)具219移位到貯存器223。

液壓工作組件236與高壓蓄能器216流體連通。工作組件236通過流體管線241且通過閥228a,228b選擇性地流體連接到高壓蓄能器216。具體地，工作組件218通過流體管線241和閥228a,228b選擇性地流體連接到蓄能器216。另外，機(jī)具219通過流體管線241和閥228a,228b選擇性地流體連接到蓄能器216。

工作組件236可在，例如高達(dá)為200巴的工作組件236的最大操作壓力的流體靜壓力下操作。另一方面，高壓蓄能器216適于在高達(dá)為至少300巴的蓄能器216的最大操作壓力的流體靜壓力下操作。換句話說，蓄能器216的最大操作壓力顯著地高于工作組件236的最大操作壓力。將工作組件236中的流體靜壓力升高到高于工作組件236的最大操作壓力可損壞工作組件236，例如工作泵218和/或機(jī)具219。

當(dāng)蓄能器216中的流體靜壓力低于工作組件236的最大操作壓力時(shí)，蓄能器216可通過閥228a，228b且通過流體管線241流體地連接到工作組件236，用于使用存儲(chǔ)在蓄能器216中的液壓能量來驅(qū)動(dòng)機(jī)具219。機(jī)具219可由工作泵218和蓄能器216同時(shí)驅(qū)動(dòng)。

當(dāng)蓄能器216中的流體靜壓力低于工作組件236的最大操作壓力時(shí)，工作組件236可以通過流體管線241和閥228a，228b流體地連接到蓄能器216，用于通過工作泵218對蓄能器216充載/加壓。為此，可驅(qū)動(dòng)工作泵218，以將液壓流體從貯存器223移位到蓄能器216，從而增加蓄能器216中的流體靜壓力。然而，當(dāng)工作泵218被用來以這種方式對蓄能器216加壓時(shí)，蓄能器216中的流體靜壓力不能被增加超過工作組件236的最大操作壓力。

此外，工作組件236與液壓機(jī)械214流體連通。具體地，工作泵218的第二流體端口通過升壓回路225流體地連接到流體管線240。升壓回路225包括關(guān)閉閥231、壓力控制閥229和止回閥227。止回閥也稱為瓣閥、單向閥或逆止閥。閥231,229,227被串聯(lián)布置，將流體管線241流體地連接到流體管線240。關(guān)閉閥231適于將流體管線240和液壓機(jī)械214與工作組件236選擇性地流體斷開。當(dāng)工作組件236中的流體靜壓力高于流體管線240中的流體靜壓力時(shí)，止回閥227適于允許流體從工作組件236流動(dòng)到流體管線240(并且因此流動(dòng)到液壓機(jī)械214和壓力控制閥235)。另一方面，止回閥227適于防止流體從流體管線240流動(dòng)到工作組件236，特別是當(dāng)流體管線240中的流體靜壓力高于工作組件236中的流體靜壓力時(shí)。以這種方式，升壓回路225，特別是止回閥227保護(hù)工作組件236免受流體管線240中潛在的高壓，特別是當(dāng)流體管線240通過閥228a，228b流體地連接到高壓蓄能器216時(shí)。

升壓回路225的目的是在液壓機(jī)械214和/或控制裝置217與高壓蓄能器216流體地?cái)嚅_時(shí)，將先導(dǎo)壓力提供到液壓機(jī)械214和/或排量控制裝置217。為此，工作泵218可以優(yōu)選地由ICE 204驅(qū)動(dòng)，以通過升壓回路225和流體管線240將流體從貯存器223移位到液壓機(jī)械214和/或控制裝置217。

閥228a，228b適于選擇性地執(zhí)行下列各項(xiàng)中的一個(gè)：將高壓蓄能器216與工作組件236以及與液壓機(jī)械214隔離；通過流體管線241將蓄能器216流體地連接到工作組件236；以及將蓄能器216流體地連接到液壓機(jī)械214。

動(dòng)力系4200可根據(jù)多種操作模式來操作。

操作動(dòng)力系4200的第一模式提供了對高壓蓄能器216充載的方法。方法包括下列步驟：通過脫開離合器211來脫開車輛輸出212；通過分流器箱260、變矩器206的鎖定機(jī)構(gòu)和速度方向改變裝置208將ICE 204與液壓機(jī)械214驅(qū)動(dòng)地接合；通過閥228a，228b將液壓機(jī)械214流體地連接到高壓蓄能器216；以及將扭矩從ICE 204傳遞到液壓機(jī)械214，因此液壓機(jī)械將液壓流體從貯存器232移位到蓄能器216，從而增加蓄能器216中的流體靜壓力。以這種方式，蓄能器216可被加壓高至蓄能器216的最大操作壓力。

根據(jù)動(dòng)力系4200的第二操作模式，存儲(chǔ)在高壓蓄能器216中的液壓能量可用來在變速器軸230處提供扭矩，并且通過分級比變速器210和離合器211將該扭矩傳遞到車輛輸出212。為了將存儲(chǔ)在蓄能器216中的液壓能量轉(zhuǎn)換成在傳動(dòng)軸230處提供的扭矩，蓄能器216通過閥228a，228b流體地連接到液壓機(jī)械214，因此流體通過液壓機(jī)械214從蓄能器216被移位到貯存器232，從而驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)械214。由于液壓機(jī)械214的4象限特性，該操作可在車輛沿前進(jìn)方向移動(dòng)時(shí)以及在車輛沿倒退方向移動(dòng)時(shí)都被執(zhí)行。

操作動(dòng)力系4200的第三模式提供了再生制動(dòng)的方法。在再生制動(dòng)期間，由液壓機(jī)械214從車輛輸出212吸收的動(dòng)能被轉(zhuǎn)換成液壓能量，其被存儲(chǔ)在蓄能器216中。該方法包括下列步驟：通過分級比變速器210和離合器211將液壓機(jī)械214與車輛輸出212驅(qū)動(dòng)地接合；通過閥228a，228b將液壓機(jī)械214流體地連接到蓄能器216；通過將動(dòng)能從車輛輸出212傳遞到液壓機(jī)械214來驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)械，從而制動(dòng)車輛輸出212；以及使用由液壓機(jī)械214吸收的制動(dòng)能量，將液壓流體從貯存器232泵送到蓄能器216，從而增加蓄能器216中的液壓壓力。優(yōu)選地，再生制動(dòng)的方法還包括脫開速度方向改變裝置208的步驟，因此沒有制動(dòng)能量通過速度方向改變裝置208被傳遞。同樣，由于液壓機(jī)械214具有正排量設(shè)定和負(fù)排量設(shè)定，所以當(dāng)車輛在前進(jìn)方向移動(dòng)時(shí)以及當(dāng)車輛在倒退方向移動(dòng)時(shí)，可以執(zhí)行再生制動(dòng)。

操作動(dòng)力系4200的第四模式提供對蓄能器216充載的另一種方法。該方法包括下列步驟：通過分流器箱260將ICE 204與液壓工作泵218驅(qū)動(dòng)地接合；通過閥228a，228b將液壓工作泵218流體地連接到蓄能器216；以及將扭矩從ICE 204傳遞到工作泵218，以將流體從貯存器223泵送到蓄能器216，從而增加蓄能器216中的液壓壓力。以這種方式，蓄能器216可被加壓高至工作組件236的最大操作壓力，或者多至由工作泵218提供的最大壓力。

操作動(dòng)力系4200的第五模式提供在蓄能器216中的液壓壓力低于工作組件236的最大操作壓力時(shí)驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)具219的方法。該方法包括下列步驟：通過閥228a，228b，221將高壓蓄能器216流體地連接到液壓機(jī)具219；以及將流體從高壓蓄能器216移位到液壓機(jī)具219，用于驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)具219。

操作動(dòng)力系4200的第六模式提供在蓄能器216中的液壓壓力高于工作組件236的最大操作壓力時(shí)驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)具219的方法。該方法包括下列步驟：通過速度方向改變裝置208、變矩器206的鎖定機(jī)構(gòu)和分流器箱260將液壓機(jī)械214與工作泵218驅(qū)動(dòng)地接合；通過閥228a，228b將蓄能器216流體地連接到液壓機(jī)械214；通過方向閥221將工作泵218流體地連接到機(jī)具219；通過液壓機(jī)械214將流體從蓄能器216移位到貯存器232，以驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)械214；將扭矩從液壓機(jī)械214傳遞到工作泵218；以及使用傳遞到工作泵218的扭矩，將流體從貯存器223移位到機(jī)具219，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)具219。

根據(jù)操作動(dòng)力系4200的上述第六模式的方法可另外地包括下列步驟：通過分流器箱260將ICE 204與工作泵218另外地接合，并且將扭矩從ICE 204傳遞到工作泵218；通過離合器211驅(qū)動(dòng)地接合車輛輸出212；將扭矩從液壓機(jī)械214傳遞到車輛輸出；通過分流器箱將ICE 204與車輛輸出212另外地驅(qū)動(dòng)接合；以及將扭矩從ICE 204傳遞到車輛輸出212。換句話說，ICE 204和液壓機(jī)械214可同時(shí)都用來驅(qū)動(dòng)車輛輸出212和液壓機(jī)具219。在該配置中，液壓機(jī)械214和速度方向改變裝置208的方向離合器的位移必須被設(shè)定，使得ICE 204和液壓機(jī)械214協(xié)作以將扭矩提供到車輛輸出212和工作泵218。

根據(jù)操作動(dòng)力系4200的第七模式，提供了起動(dòng)ICE 204的方法。該方法包括下列步驟：通過脫開離合器211來脫開車輛輸出212；通過速度方向改變裝置208和變矩器206的鎖定機(jī)構(gòu)將液壓機(jī)械214與ICE204驅(qū)動(dòng)地接合；通過閥228a，228b將高壓蓄能器216流體地連接到液壓機(jī)械；通過將流體從蓄能器216通過液壓機(jī)械214移位到貯存器232來驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)械214；以及將扭矩從液壓機(jī)械214傳遞到ICE 204，以起動(dòng)ICE 204。

在這里未明確示出的動(dòng)力系4200的第一變型中，液壓機(jī)械214僅僅具有特性a)，c)和d)，而缺乏特性b)。也就是說，液壓機(jī)械214可僅僅在一個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)。該第一變型的液壓機(jī)械214可以是例如，標(biāo)準(zhǔn)的過中心開路泵。在該第一變型中，在液壓機(jī)械214和中間齒輪組226之間，或者在液壓機(jī)械214的傳動(dòng)軸230和中間齒輪組226之間附加地提供機(jī)械穿梭裝置。該穿梭裝置提供單向液壓機(jī)械214和中間齒輪組226之間的機(jī)械聯(lián)接，并且適于在液壓機(jī)械214上保持正確的旋轉(zhuǎn)方向，其獨(dú)立于聯(lián)接到中間齒輪組226(例如中間齒輪組226的中間軸)的穿梭裝置的輸入的旋轉(zhuǎn)方向。與所述穿梭裝置組合，單向液壓機(jī)械提供與4象限機(jī)械相同的功能。關(guān)于液壓機(jī)械214與變速器的機(jī)械聯(lián)接，動(dòng)力系4200的第一變型類似于具有穿梭裝置556的圖5的動(dòng)力系500。否則，動(dòng)力系4200的第一變型可包括與圖14所示的實(shí)施例相同的特征和功能。

在同樣未在此明確示出的圖14的動(dòng)力系4200的第二變型中，液壓機(jī)械214僅具有如第一變型中的特性a)，c)和d)，并且液壓機(jī)械214通過斷開裝置，例如離合器與中間齒輪組226選擇性地驅(qū)動(dòng)接合。斷開裝置允許將液壓機(jī)械214與變速器斷開。因此，與第一變型相反，第二變型允許在車輛的僅僅一個(gè)運(yùn)動(dòng)方向上的混合動(dòng)力操作。關(guān)于液壓機(jī)械214與變速器的機(jī)械聯(lián)接，動(dòng)力系4200的第二變型類似于具有分離裝置664的圖6的動(dòng)力系600。否則，動(dòng)力系4200的第二變型可包括與圖14所示的實(shí)施例相同的特征和功能。

圖15示出另一個(gè)液壓混合動(dòng)力系5200。圖15的動(dòng)力系5200是先前描述的圖14的動(dòng)力系4200的變型。如前所述，與上述實(shí)施例的對應(yīng)特征相同的動(dòng)力系5200的特征用相同的附圖標(biāo)記表示。

圖15的動(dòng)力系5200的傳動(dòng)系統(tǒng)與圖14的動(dòng)力系4200的傳動(dòng)系統(tǒng)相同，動(dòng)力系5200的傳動(dòng)系統(tǒng)包括ICE 204、分流器箱260、包括鎖定機(jī)構(gòu)(未示出)的變矩器206、包括前進(jìn)方向離合器和倒退方向離合器的速度方向改變裝置208、中間齒輪組226、以及通過離合器211與車輛輸出212選擇性地驅(qū)動(dòng)接合的分級比變速器210。

動(dòng)力系5200的工作液壓組件236與圖14的動(dòng)力系4200的對應(yīng)的工作液壓組件相同，圖15的動(dòng)力系5200的工作液壓組件236包括通過傳動(dòng)軸237與分流器箱260驅(qū)動(dòng)地接合的工作泵218、液壓機(jī)具219、流體貯存器223和方向閥221。類似于圖14的動(dòng)力系4200，圖15的動(dòng)力系5200還包括作為次級機(jī)械的液壓機(jī)械214，液壓機(jī)械214通過傳動(dòng)軸230與中間齒輪組226驅(qū)動(dòng)接合，并且液壓機(jī)械214與液壓蓄能器組件流體連通。如在圖14的動(dòng)力系4200中，圖15的動(dòng)力系5200的工作組件236與液壓蓄能器組件且與液壓機(jī)械214流體連通。

圖15的動(dòng)力系5200的液壓機(jī)械214與動(dòng)力系4200的液壓機(jī)械的不同之處在于，其僅具有上面定義的特性a)，b)和d)，而不具有特性c)。換句話說，動(dòng)力系5200的液壓機(jī)械214的液壓排量可僅僅在正范圍或負(fù)范圍內(nèi)變化。然而，動(dòng)力系5200的液壓機(jī)械214適于提供與4象限機(jī)械相同的功能。為此，動(dòng)力系5200的蓄能器組件包括高壓蓄能器250和低壓蓄能器252，它們通過多個(gè)閥244a-f與液壓機(jī)械214流體連通。閥244a-f適于選擇性地：將蓄能器250,252中的至少一個(gè)與液壓機(jī)械214流體地分開；將高壓蓄能器250流體地連接到液壓機(jī)械214的第一流體端口，并且將低壓蓄能器252流體連接到液壓機(jī)械214的第二流體端口；以及將高壓蓄能器250流體地連接到液壓機(jī)械214的第二流體端口，并且將低壓蓄能器252流體連接到液壓機(jī)械214的第一流體端口。因此，閥244a-f以與圖4的動(dòng)力系400的閥444和圖11A-C的動(dòng)力系2200的閥244類似的方式起作用。也就是說，對于傳動(dòng)軸230的給定旋轉(zhuǎn)方向，液壓機(jī)械214可用來將液壓流體從高壓蓄能器250移位到低壓蓄能器252，或者反之亦然。換句話說，對于傳動(dòng)軸230的每個(gè)旋轉(zhuǎn)方向，通過將流體從高壓蓄能器250移位到低壓蓄能器252(從而對蓄能器組件卸載)，液壓機(jī)械214可將扭矩添加到傳動(dòng)軸230，或者通過將流體從低壓蓄能器252移位到高壓蓄能器250(從而對蓄能器組件充載)，液壓機(jī)械可從傳動(dòng)軸230吸收扭矩。

閥244a-c適于選擇性地：將高壓蓄能器250與液壓機(jī)械214流體地分開；通過流體管線240將高壓蓄能器250流體地連接到液壓機(jī)械214的第一流體端口，并且同時(shí)將高壓蓄能器250與液壓機(jī)械214的第二流體端口流體地分開；以及通過流體管線242將高壓蓄能器250流體地連接到液壓機(jī)械214的第二流體端口，并且同時(shí)將高壓蓄能器250與液壓機(jī)械214的第一流體端口流體地分開。類似地，閥244d-f適于選擇性地：將低壓蓄能器252與液壓機(jī)械214流體地分開；通過流體管線240將低壓蓄能器252流體地連接到液壓機(jī)械214的第一流體端口，并且同時(shí)將低壓蓄能器252與液壓機(jī)械214的第二流體端口流體地分開；以及通過流體管線242將低壓蓄能器252流體地連接到液壓機(jī)械214的第二流體端口，并且同時(shí)將低壓蓄能器252與液壓機(jī)械214的第一流體端口流體地分開。

閥244a和244d各自具有三個(gè)流體端口和兩個(gè)閥芯位置。閥244b，244c，244e和244f被配置為簡單的關(guān)閉閥，其每個(gè)具有兩個(gè)流體端口和兩個(gè)閥芯位置。當(dāng)閥244a處于第一閥芯位置時(shí)，如圖15中所示，閥244a通過閥244b，244c提供高壓蓄能器250與液壓機(jī)械214之間的流體連通。當(dāng)閥244a處于第二閥芯位置時(shí)，其將高壓蓄能器250與液壓機(jī)械214流體地分開，并且通過流體管線241將高壓蓄能器250流體地連接到工作組件236。類似地，當(dāng)閥244d處于第一閥芯位置時(shí)，如圖15中所示，其通過閥244e，244f提供低壓蓄能器252和液壓機(jī)械214之間的流體連通。當(dāng)閥244d處于第二閥芯位置時(shí)，其將低壓蓄能器252與液壓機(jī)械214流體地分開，并且通過流體管線241將低壓蓄能器252流體地連接到工作組件236。當(dāng)處于其第一閥芯位置時(shí)，關(guān)閉閥244b，244c，244e和244f分別允許它們的流體端口之間的流體流動(dòng)。當(dāng)處于其第二閥芯位置時(shí)，關(guān)閉閥244b，244c，244e和244f分別將它們的流體端口彼此流體地分開，從而切斷通過閥的流體流(如圖15中所示)。

通過將閥244a切換到其第一閥芯位置，將閥244b切換到其第一閥芯位置，以及將閥244c切換到其第二閥芯位置，高壓蓄能器250可流體地連接到液壓機(jī)械214的第一流體端口，并且與液壓機(jī)械214的第二流體端口流體地分開。通過將閥244a切換到其第一閥芯位置，將閥244b切換到其第二閥芯位置，以及將閥244c切換到其第一閥芯位置，高壓蓄能器250可流體地連接到液壓機(jī)械214的第二流體端口，并且與液壓機(jī)械214的第一流體端口流體地分開。

類似地，通過將閥244d切換到其第一閥芯位置，將閥244e切換到其第一閥芯位置，以及將閥244f切換到其第二閥芯位置，低壓蓄能器250可流體地連接到液壓機(jī)械214的第一流體端口，并且與液壓機(jī)械214的第二流體端口流體地分開。通過將閥244d切換到其第一閥芯位置，將閥244e切換到其第二閥芯位置，以及將閥244f切換到其第一閥芯位置，低壓蓄能器250可流體地連接到液壓機(jī)械214的第二流體端口，并且與液壓機(jī)械214的第一流體端口流體地分開。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，閥244b，244c可由提供與閥244b，244c相同的功能的閥的任何其它組合替代。例如，閥244b，244c可由單個(gè)3/3通閥替代，其選擇性地提供：與液壓機(jī)械214流體分開；流體地連接到液壓機(jī)械214的第一流體端口，并且同時(shí)與液壓機(jī)械214的第二流體端口流體分開；以及流體地連接到液壓機(jī)械214的第二流體端口，并且同時(shí)與液壓機(jī)械214的第一流體端口流體分開。閥244e，244f可以相同的方式由單個(gè)3/3通閥替換，加以必要的變更。

如已經(jīng)提到的，動(dòng)力系5200的液壓工作組件236通過流體管線241與包括蓄能器250,252的蓄能器組件流體連通。當(dāng)閥244a處于第一閥芯位置時(shí)(如圖15中所示)，閥244a將高壓蓄能器250與工作組件236流體地分開。當(dāng)閥244a處于第二閥芯位置時(shí)，高壓蓄能器250通過流體管線241流體地連接到工作組件236。類似地，當(dāng)閥244d處于第一閥芯位置時(shí)(如圖15所示)，閥244d將低壓蓄能器252與工作組件236流體地分開。當(dāng)閥244d處于第二閥芯位置時(shí)，閥244d通過流體管線241將低壓蓄能器252流體地連接到液壓工作組件236。

如在圖14的動(dòng)力系4200中，圖15的動(dòng)力傳動(dòng)系5200的工作組件236通過流體管線241和升壓回路225與液壓機(jī)械214流體連通。升壓回路225包括關(guān)閉閥231、壓力控制閥229和關(guān)閉閥227。同樣，閥231,229,227被串聯(lián)地布置。升壓回路225通過止回閥243a流體地連接到流體管線240(并且連接到液壓機(jī)械214的第一流體端口)。與止回閥227類似，止回閥243a允許流體從工作組件236流動(dòng)到流體管線240(并且到液壓機(jī)械214的第一流體端口)，并防止流體從流體管線240流動(dòng)到工作組件236，特別是當(dāng)流體管線240通過閥244b，244c，244e，244f流體地連接到蓄能器250,252中的任一個(gè)時(shí)。

升壓回路225通過止回閥243b流體地連接到流體管線242(并且流體地連接到液壓機(jī)械的第二流體端口)。止回閥243b允許流體從工作組件236流動(dòng)到流體管線242(并且到液壓機(jī)械214的第二流體端口)，并防止流體從流體管線242流動(dòng)到工作組件236，特別是當(dāng)流體管線242通過閥244b，244c，244e，244f流體地連接到蓄能器250,252中的任一個(gè)時(shí)。

如在動(dòng)力系4200中，通過包括液壓活塞的排量控制裝置217控制圖15的動(dòng)力系5200的液壓機(jī)械214的排量。通過切換電子控制方向閥215可致動(dòng)裝置217的活塞。閥215適于控制布置在排量控制裝置217的活塞的相對側(cè)上的流體室中的液壓壓力和流體量?？刂蒲b置217通過對應(yīng)的止回閥與流體管線240,242流體連通。升壓回路225適于將先導(dǎo)壓力提供到液壓機(jī)械214和排量控制裝置217，特別是當(dāng)液壓機(jī)械214和/或控制裝置217與蓄能器250,252流體分開時(shí)。先導(dǎo)壓力可由工作泵218提供。為了提供先導(dǎo)壓力，工作泵218可通過升壓器回路225將流體從貯存器223移位到液壓機(jī)械214和/或控制裝置217。

類似于圖14的動(dòng)力系4200，圖15的動(dòng)力系5200可以根據(jù)多種操作模式進(jìn)行操作。

操作動(dòng)力系5200的第一模式提供對高壓蓄能器250充載的方法。該方法包括下列步驟：通過脫開或解鎖離合器211來脫開車輛輸出212；通過分流器箱260、變矩器206的鎖定機(jī)構(gòu)、速度方向改變裝置208、中間齒輪組226和傳動(dòng)軸230，將ICE 204與液壓機(jī)械214驅(qū)動(dòng)地接合；通過流體管線240和閥244a，244b，將液壓機(jī)械214的第一流體端口流體連接到高壓蓄能器250；以及將扭矩從ICE 204傳遞到液壓機(jī)械214，因此液壓機(jī)械214將液壓流體移位到高壓蓄能器250，從而增加高壓蓄能器250中的流體靜壓力。

被移位到高壓蓄能器250的流體可以由工作泵218供給。ICE 204然后驅(qū)動(dòng)工作泵218，以通過升壓回路225、止回閥243b和流體管線242將流體從工作組件236的流體貯存器223泵送到液壓機(jī)械214的第二流體端口。另選地，被移位到高壓蓄能器250的流體可由低壓蓄能器252供給。低壓蓄能器252然后通過閥244d，244f和流體管線242流體地連接到液壓機(jī)械214的第二流體端口。

以這種方式，高壓蓄能器250可被加壓至高達(dá)高壓蓄能器250的最大操作壓力，其可以是至少300巴或至少400巴。

在操作動(dòng)力系5200的第一模式的變型中，ICE 204可如上所述驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)械214，以將流體移位到低壓蓄能器252。為此，低壓蓄能器252通過閥244d，244e和流體管線240流體地連接到液壓機(jī)械214的第一流體端口，并且例如，通過將閥244b，244c分別切換到其第二閥芯位置，高壓蓄能器250與液壓機(jī)械214流體地分開。然后，被移位到低壓蓄能器252的流體如上所述通過工作泵218被供給到液壓機(jī)械214的第二流體端口。

根據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)5200的第二操作模式，以高壓蓄能器250和低壓蓄能器252之間的壓力梯度的形式存儲(chǔ)在蓄能器組件中的液壓能量可用來在液壓機(jī)械214的傳動(dòng)軸處提供扭矩，并且通過分級比變速器210和離合器211將該扭矩傳遞到車輛輸出212。為了將存儲(chǔ)在蓄能器組件中的液壓能量轉(zhuǎn)換成在傳動(dòng)軸230處提供的扭矩，蓄能器250,252分別流體地連接到液壓機(jī)械214的第一流體端口和第二流體端口(或反之亦然)，因此流體通過液壓機(jī)械214從高壓蓄能器250移位到低壓蓄能器252，從而驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)械214。根據(jù)蓄能器250,252與液壓機(jī)械214的流體端口的流體連接，車輛輸出212可在前進(jìn)方向或倒退方向被驅(qū)動(dòng)。

動(dòng)力系5200的第三操作模式提供再生制動(dòng)的方法。在再生制動(dòng)期間，由液壓機(jī)械214從車輛輸出212吸收的動(dòng)能被轉(zhuǎn)換成液壓能量，其被存儲(chǔ)在蓄能器組件中。該方法包括下列步驟：通過分級比變速器210和離合器211，將液壓機(jī)械214與車輛輸出212驅(qū)動(dòng)地接合；將液壓機(jī)械214的第一流體端口和第二流體端口分別流體地連接到蓄能器250,252(或反之亦然)；通過將動(dòng)能從車輛輸出212傳遞到液壓機(jī)械214來驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)械214，從而制動(dòng)車輛輸出212；以及使用由液壓機(jī)械214吸收的制動(dòng)能量，將液壓流體從低壓蓄能器252泵送到高壓蓄能器250。優(yōu)選地，再生制動(dòng)的方法還包括脫開速度方向改變裝置208的步驟，因此沒有制動(dòng)能量通過速度方向改變裝置208被傳遞。同樣，根據(jù)蓄能器250,252與液壓機(jī)械214的流體端口的流體連接，在前進(jìn)方向和倒退方向上的車輛移動(dòng)期間可執(zhí)行再生制動(dòng)。

操作動(dòng)力系5200的第四模式提供了對高壓蓄能器250(或者另選地，低壓蓄能器252)充載的另一種方法。該方法包括下列步驟：通過分流器箱260將ICE 204與液壓工作泵218驅(qū)動(dòng)地接合；通過閥244a將液壓工作泵218流體地連接到高壓蓄能器250(或者通過閥244d將液壓工作泵218流體地連接到低壓蓄能器252)；以及將扭矩從ICE 204傳遞到工作泵218，用于將流體從貯存器223泵送到高壓蓄能器250(或到低壓蓄能器252)，從而增加高壓蓄能器250中(或低壓蓄能器252中)的液壓壓力。以這種方式，高壓蓄能器250(或低壓蓄能器252)可以被加壓至高達(dá)工作組件236的最大操作壓力，或者高達(dá)由工作泵218提供的最大壓力。

操作動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)5200的第五模式提供在高壓蓄能器250(或者另選地，低壓蓄能器252)中的液壓低于工作組件236的最大操作壓力時(shí)驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)具219的方法。該方法包括下列步驟：通過閥244a，221(或者通過閥244d，221)將高壓蓄能器250(或低壓蓄能器252)流體連接到液壓機(jī)具219；以及將流體從高壓蓄能器250(或者從低壓蓄能器252)移位到液壓機(jī)具219，用于驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)具219。

操作動(dòng)力系5200的第六模式提供驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)具219的另一種方法，特別是當(dāng)蓄能器250,252中的流體靜壓力高于工作組件236的最大操作壓力時(shí)。該方法包括下列步驟：通過傳動(dòng)軸230、中間齒輪組226、速度方向改變裝置208、變矩器206的鎖定機(jī)構(gòu)和分流器箱260，將液壓機(jī)械214與工作泵218驅(qū)動(dòng)地接合；將蓄能器250,252分別流體地連接到液壓機(jī)械214的第一流體端口和第二流體端口(或反之亦然，根據(jù)速度方向改變裝置208的設(shè)置)；通過閥221將工作泵218流體地連接到機(jī)具219；通過液壓機(jī)械214將流體從高壓蓄能器250移位到低壓蓄能器252，以驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)械214；將扭矩從液壓機(jī)械214傳遞到工作泵218；以及使用傳遞到工作泵218的扭矩，將流體從貯存器223移位到機(jī)具219，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)具219。

根據(jù)上述操作動(dòng)力系5200的第六模式的方法可另外包括下列步驟：通過分流器箱260，將ICE 204與工作泵218接合，并且另外將扭矩從ICE 204傳遞到工作泵218；通過離合器211，將分級比變速器210與車輛輸出驅(qū)動(dòng)地接合；通過傳動(dòng)軸230、中間齒輪組226、分級比變速器210和離合器211，將扭矩從液壓機(jī)械214傳遞到車輛輸出；通過分流器箱、變矩器206的鎖定機(jī)構(gòu)、速度方向改變裝置208、分級比變速器210和離合器211，將ICE204與車輛輸出212驅(qū)動(dòng)地接合；以及將扭矩從ICE 204傳遞到車輛輸出212。換句話說，可同時(shí)利用ICE 204和液壓機(jī)械214來驅(qū)動(dòng)車輛輸出212和液壓機(jī)具219。在該配置中，蓄能器250,252和液壓機(jī)械214的流體端口之間的流體連接以及速度方向改變裝置208的方向離合器的接合必須被配置成：使得ICE 204和液壓機(jī)械214協(xié)作以將扭矩提供到車輛輸出212和工作泵218。

根據(jù)操作動(dòng)力系5200的第七模式，提供起動(dòng)ICE 204的方法。該方法包括下列步驟：通過脫開離合器211來脫開車輛輸出212；將液壓機(jī)械214與ICE 204驅(qū)動(dòng)地接合；將蓄能器250,252分別流體地連接到液壓機(jī)械的第一流體端口和第二流體端口(或反之亦然，根據(jù)速度方向改變裝置208的配置)；將流體從高壓蓄能器250通過液壓機(jī)械214移位到低壓蓄能器252，從而驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)械214；以及將扭矩從液壓機(jī)械214傳遞到ICE 204，從而起動(dòng)ICE 204。