CN102574451A - 用于混合动力车辆的牵引链 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于混合动力车辆的牵引链，该牵引链包括具有可变化汽缸工作容积的两台液压机(20、22)，所述两台液压机(20、22)都被连接到存储能量的液压蓄能器(24)，第一液压机(20)永久性连接到牵引热力发动机(2)，而第二液压机(22)也永久性连接到车辆的驱动轮(8)，其特征在于，所述两台液压机(20、22)通过可以接合或解除接合的连接装置(10)也相互连接。

Description

用于混合动力车辆的牵引链
技术领域
本发明涉及用于使用液压能作为能量存储方式的混合动力车辆的牵引链，以及配备这种牵引链的混合动力车辆。
背景技术
一种已知类型的混合动力车辆使用形成主机动***的热力发动机，和连接到该热力发动机的液压机，该液压机可以构成发动机或泵，以用于为液压压力蓄能器加压，或用于通过提取蓄能器中的能量而将机械功率传输至车辆的驱动轮。
在制动阶段期间，可以以这种方式将液压机用作泵以便通过恢复车辆的动能来为压力蓄能器重新加压。也可以在加速阶段使用液压机作为发动机，所述发动机在蓄能器中提取加压流体，以便提供机械功率，该机械功率增加到由热力发动机传输的功率中。
能量存储方式的这种使用可以将热力发动机的运转最优化，并减少耗能以及污染物排放。
尤其在文献US-A1-20090036248中介绍的混合动力车辆的已知改进，包括连接到热力发动机的第一液压机以及连接到行星齿轮系的元件的第二液压机，该行星齿轮系的两个其它元件中的一个被连接到车辆的驱动轮，另一个被连接到该热力发动机。
可以利用这种设置，按照并联型运转模式来使用两台液压机，液压机和热力发动机可以由机械功率传动装置同时对驱动轮进行驱动。
然而，由于两台液压机相互永久性保持机械连接，所以不可以利用该设置来实现串联型运转模式，所述串联型运转模式一方面允许热力发动机通过第一液压机为压力蓄能器重新加压，而另一方面允许由第二液压机以适合每台机器的转速，独立地使用所存储的能量来用于牵引车辆，所述转速可以被独立地调节以用于将运转状态最优化。
发明内容
本发明的目的尤其在于避免现有技术的缺陷，并且提出一种简单而有效的解决方案，以实现混合动力车辆的牵引链，从而允许按照串联或并联运转模式来使用两台液压机。
为此，本发明提出一种用于混合动力车辆的牵引链，该牵引链包括具有可变化汽缸工作容积的两台液压机，所述两台液压机都被连接到存储能量的液压蓄能器，第一液压机永久性连接到牵引热力发动机，而第二液压机也永久性连接到车辆的驱动轮，其特征在于，所述两台液压机通过可以接合或解除接合的连接装置也相互连接。
该牵引链的优点是，可以通过接合连接装置而获得第一并联型运转模式，以便在液压机的并联辅助下，由热力发动机进行对驱动轮的直接驱动，并且可以通过解除连接装置的接合而获得第二串联型运转模式，以使两台液压机以独立方式工作。
根据本发明的牵引链还包括一个或多个可相互结合的以下特征。
有利地，两台液压机由轴相互连接，该轴包括可由连接装置接合的两部分，轴的第一部分连接到热力发动机，而第二部分连接到驱动轮。
有利地，连接装置包括如爪形联接器或离合器的接合装置，该接合装置由控制单元操纵的操控致动器启动。
有利地，控制单元操控液压机的可变化汽缸工作容积，以及热力发动机。
控制单元可以根据在其轴上期望的力矩，以及所述液压机的供能的高压回路和低压回路之间的压力差，调节用于泵或发动机的液压机中每台的汽缸工作容积。
有利地，高压回路连接到液压发动机，该液压发动机包括由控制单元操控的用于驱动配件的可变化汽缸工作容积。
本发明还包括具有前述特征中任一项的牵引链的运转方法，以串联运转模式的方法，解除连接装置的接合，并且由控制单元操控用于泵的第一液压机的可变化汽缸工作容积以及用于发动机的第二液压机的可变化汽缸工作容积。
牵引链的运转方法还可以以并联运转模式，接合所述连接装置，并且由控制单元操控液压机的可变化汽缸工作容积。
在该并联运转模式中，运转方法可以同时使用两台液压机，以便或者将大牵引力矩，或者将大制动力传输到驱动轮上。
本发明的目的还在于提出一种配备牵引链的混合动力车辆，所述牵引链包括具有可变化汽缸工作容积的两台液压机，所述两台液压机都被连接到存储能量的液压蓄能器，该牵引链还包括前述特征中的任一项特征。
附图说明
在阅读以下以示例方式给出并参考附图的说明后，本发明将被更好地理解，并且其它特征和优点将更清楚地体现，其中：
-图1是示出包括根据本发明混合动力车辆的液压回路的牵引链的示意图；
-图2是根据串联运转模式的牵引链的示意图，该牵引链部分地示出液压回路，并且被设置用于将力矩传输到驱动轮；
-图3是根据串联运转模式的牵引链的示意图，该牵引链被设置用于恢复能量，或用于起动热力发动机；
-图4是根据并联运转模式的牵引链的示意图，该牵引链被设置用于将力矩传输到驱动轮，并且用于为压力蓄能器重新加压；
-图5是根据并联运转模式的牵引链的示意图，该牵引链被设置用于从热力发动机和压力蓄能器将力矩传输到驱动轮；以及
-图6是根据并联运转模式的牵引链的示意图，该牵引链被设置用于恢复能量。
具体实施方式
图1示意性地示出机动车辆的牵引链1，该牵引链1包括驱动主动轴4的热力发动机2、机械传动装置6，所述机械传动装置6包括向轴的两个驱动轮8分配运动的差速器。两个驱动轮8可以是车辆的前轮或后轮。
主动轴4包括可以由操控致动器12接合或解除接合的连接装置10，该操控致动器12由控制单元40操纵，该连接装置10可以将该轴分为永久性连接到热力发动机2的上游部分，和也永久性连接到驱动轮8的下游部分。
连接装置10可以包括由操控致动器12启动的接合装置，如爪形联接器或离合器。
轴4的上游部分以永久性方式驱动第一液压机20，而下游部分也以永久性方式驱动第二液压机22。两台液压机20、22包括可由控制单元40操控的可变化汽缸工作容积，并且可以作为发动机或泵而工作。
液压机20、22被共同连接到包括压力蓄能器24的高压回路，该压力蓄能器24借助包含加压气体的隔膜来保持持久的压力。高压回路也包括记录压力蓄能器24的充压压力的高压传感器26。
高压回路还被连接到具有由控制单元40操控的可变化汽缸工作容积的液压发动机28上，该液压发动机28根据用于使能耗最优化而给出的速度和力矩来驱动配件30。所述配件30尤其可以包括交流发电机，或空调压缩机。
液压机20、22以及配件的液压发动机28还被连接到低压回路上，该低压回路包括由高压加压的液压容器32。加压的液压容器32允许保持最小低压，该最小低压允许当液压机20、22被用于泵时来避免液压机20、22吸气的气蚀问题。
低压回路还包括低压传感器34，该低压传感器34通过执行与高压传感器26的测量差，而允许由控制单元40来确定压力蓄能器24中可用的能量数量，以及施加在液压机20、22中每台的轴上的力矩。
低压回路还包括用于确保液压流体纯度水平的过滤器36，和用于冷却该液压流体的热交换器38。
压力限制阀42被放置在高压回路和低压回路之间，以用于限制两个回路之间的最大压力差。
图2示出通常针对约几千瓦的小功率所使用的串联运转模式。连接装置10由操控致动器12来解除接合，从而将主动轴4分为两部分。
热力发动机2向用于泵的第一液压机20传输功率，以用于为压力蓄能器24加压，如箭头50所示。同时，压力蓄能器24传输由箭头52所示的一定流量的加压流体，从而为用于发动机的第二液压机22供能，所述第二液压机22通过传动装置6来驱动车辆的驱动轮8。
控制单元40持久性管理第一液压机20的汽缸工作容积，并且经由其控制发动机来管理热力发动机2的运转特征，以用于将该发动机的运转状态最优化，从而获得最好的效率。具体地，热力发动机2被间歇性地使用从而以良好的效率传输较大的功率，该较大的功率被存储在压力蓄能器24中，以用于随后逐渐地使用。
高压传感器26示出压力蓄能器24的最大压力，以用于使热力发动机2停止并且使该蓄能器的加压停止，或者示出最小压力以用于重新启动该发动机并且对蓄能器重新加压。
同样，控制单元根据驱动轮8所需的力矩，以及产生该力矩的高压回路和低压回路之间的压力差，来管理第二液压机22的汽缸工作容积。
热力发动机2停止，依照压力蓄能器24提供的由箭头52所示的流量，可以根据纯液压模式持续行驶，而不排放污染气体。
图3是根据串联运转模式的牵引链的示意图，该牵引链被设置用于恢复能量，或用于启动热力发动机2。
当要求车辆减速时，或在下坡时，可以通过调节用于泵的第二液压机22的可变化汽缸工作容积，来恢复该车辆的动能，该第二液压机22由驱动轮8来驱动，以用于为压力蓄能器24重新加压，如图62的箭头所示。
可变化汽缸工作容积根据高压和低压之间的压力差而被调节。因此将制动力矩施加在驱动轮8上，该驱动轮8的功率由该可变化汽缸工作容积的调节来调整。
如箭头60所示，也可以从压力蓄能器24独立地提取能量以用于驱动用于发动机的第一液压机20，并根据该“开始-停止”型发动机的运转，在车辆开动时，或在停止之后以自动的方式，启动热力发动机2。
第一液压机20的可变化汽缸工作容积同样根据高压和低压之间的可用的压力差而被调节，从而获得所需的驱动力矩。
图4示出通常针对大于几千瓦的较大功率使用的并联运转模式。连接装置10由操控致动件12来接合，以用于连接主动轴4的两部分。
热力发动机2由主动轴4直接地将功率传输到驱动轮8，如箭头70所示，用于较大功率的该直接机械连接具有良好的效率。传动装置6还可以包括不同的速度比以用于实现对热力发动机2速度的调节并且提高效率。
在由主动轴4对驱动轮8直接驱动的同时，热力发动机2可以由用于泵的第一液压机20来为压力蓄能器24重新加压，如箭头72所示，并且如有必要，也可以由用于泵的第二液压机22来为压力蓄能器24重新加压，如箭头74所示。
控制单元40调节泵20、22的可变化汽缸工作容积以用于获得泵所要求的功率。控制单元40也操控热力发动机2的力矩水平以允许该热力发动机2为泵20、22以及为传输装置6和驱动轮8传输全部所需的功率。
当压力蓄能器24被完全加压时，逐渐将泵20、22的可变化汽缸工作容积引向零容积，以便不再输送流体，并且同时减少热力发动机2的力矩要求，以便不干扰车辆驾驶乐趣。
图5示出并联运转模式的变型，其中主动轴4除了接收由热力发动机2传输的功率，还接收由作为发动机而工作的两台液压机20、22中的一台或两台传输的补充功率。能量在压力蓄能器24中被提取，如箭头80、82所示，发动机20、22的可变化汽缸工作容积根据高压和低压之间的差，以及所希望获得的功率水平而被调节。
该运转允许在驱动轮8、热力发动机2以及两台液压机20、22上通过增加功率来获得高的牵引功率以便为车辆提供最大加速。当能量在压力蓄能器24中可用时，并且力矩要求比仅可以提供给热力发动机2的力矩要求更高时，该运转尤其起作用。
图6示出对于并联运转模式的变型，其中驾驶者要求车辆制动。
用于泵的两台液压机20、22中的一台，或者在强烈要求制动情况下的两台，具有可调节的可变化汽缸工作容积，以便根据高压和低压之间的差，而依照要求在主动轴4上获得对驱动轮8进行制动的力矩。
在该情况下，热力发动机2也被驱动，并且传输制动力矩，该制动力矩增加到液压机20、22的力矩上。
当压力蓄能器24的压力上升并且对于不变的制动要求而言，液压机20、22的汽缸工作容积按比例逐渐减少以便保持制动力矩。在对压力蓄能器24加压结束后，控制单元逐渐使汽缸工作容积过度到零容积，并且启动车辆的车轮制动器，该车轮制动器逐渐地自动逐步进行以便保持舒适性和安全性。
在压力蓄能器24加压结束后，在该蓄能器偶然过压的情况下，限制阀42向低压回路传输高压回路通量。
通常，控制单元40持久性调节液压机20、22的可变化汽缸工作容积，以便根据高压和低压之间的差以连续方式进行调节，作为发动机或作为泵而工作的液压机的轴上所期望的力矩水平。调节总是与热力发动机2的控制的动作配合，以便确定由该发动机传输的力矩，或者与在车轮制动器上的动作配合，以便确定制动水平，从而获得驾驶的乐趣并且减少污染的排放。
控制单元40可以是连接到热力发动机2的合适的单元，或者可以集成在该热力发动机的合适的单元中。热力发动机被设计用于以减小的运转范围而使用，而无需特别的动力要求。可以对于该范围进行简化和优化，并且可降低成本。
由于车辆的制动部分地由液压机来确保，所以车轮制动装置耗散更少的能量，并且具有减小的磨损量，其也可以被简化。

Claims (10)

1.一种用于混合动力车辆的牵引链，所述牵引链包括具有可变化汽缸工作容积的两台液压机(20、22)，所述两台液压机(20、22)都被连接到存储能量的液压蓄能器(24)，第一液压机(20)永久性连接到牵引热力发动机(2)，而第二液压机(22)也永久性连接到车辆的驱动轮(8)，其特征在于，所述两台液压机(20、22)通过可以接合或解除接合的连接装置(10)也相互连接。
2.根据权利要求1所述的牵引链，其特征在于，两台液压机(20、22)由轴(4)相互连接，所述轴(4)包括可由连接装置(10)接合的两部分，轴的第一部分连接到所述热力发动机(2)，而第二部分连接到所述驱动轮(8)。
3.根据权利要求1或2所述的牵引链，其特征在于，所述连接装置(10)包括如爪形联接器或离合器的接合装置，所述接合装置由控制单元(40)操纵的操控致动器(12)启动。
4.根据前述权利要求中任一项所述的牵引链，其特征在于，控制单元(40)操控所述液压机(20、22)的所述可变化汽缸工作容积，以及所述热力发动机(2)。
5.根据权利要求4所述的牵引链，其特征在于，所述控制单元(40)根据在其轴上期望的力矩，以及所述液压机的供能的高压回路和低压回路之间的压力差，调节用于发动机或泵的液压机(20、22)中每台的汽缸工作容积。
6.根据前述权利要求中任一项所述的牵引链，其特征在于，所述高压回路被连接到液压发动机(28)，所述液压发动机(28)具有由所述控制单元(40)操控的用于驱动配件(30)的可变化汽缸工作容积。
7.一种根据前述权利要求中任一项所述的牵引链的运转方法，其特征在于，在串联运转模式下，解除连接装置(10)的接合，并且由控制单元(40)操控用于泵的第一液压机(20)的可变化汽缸工作容积以及用于发动机的第二液压机(22)的可变化汽缸工作容积。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的牵引链的运转方法，其特征在于，在并联运转模式下，接合所述连接装置(10)，并且由控制单元(40)操控液压机(20、22)的可变化汽缸工作容积。
9.根据权利要求8所述的牵引链的运转方法，其特征在于，同时使用两台液压机(20、22)，以便或者将大牵引力矩或者将大制动力传输到驱动轮(8)上。
10.一种配备牵引链(1)的混合动力车辆，其包括具有可变化汽缸工作容积的两台液压机(20、22)，所述两台液压机(20、22)都被连接到存储能量的液压蓄能器(24)上，其特征在于，所述牵引链(1)根据权利要求1至6中任一项所述的特征来实现。
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