[发明专利]混合动力车辆驱动系统及方法以及空闲抑制系统及方法

说明书

本申请是申请日为2008年10月09日、申请号为200880117094.3、名称为“混合动力车辆驱动系统及方法以及空闲抑制系统及方法”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年5月30日提交的美国申请No.12/130888、于2007年10月12日提交的美国临时申请No.60/979755以及于2007年12月17日提交的美国临时申请No.61/014406的权益和优先权，这些申请的全部内容作为引用而被结合于此。

背景技术

本公开涉及车辆驱动系统。更具体而言，本公开涉及采用电动液压组件的混合动力车辆驱动系统。

混合动力车辆驱动系统通常采用相对于传动装置以不同的配置布置的至少两个原动机。一种公知配置称为“串并联”混合动力。“串并联”混合动力被布置为使得多个原动机可单独为驱动轴提供动力、或可与另一个原动机联合起来给驱动轴提供动力。

在一种公知的混合动力车辆驱动系统中，第一和第二原动机(例如，内部内燃机和电动马达/发电机)以并联配置的方式被布置并被用于通过传动装置给驱动轴和动力输出(PTO)轴提供动力。所述PTO轴通常被用于驱动辅助系统、配件或其他机械设备(例如，泵、混合器、滚筒、吊杆、送风机等)。该系统的限制之一在于，所述第二原动机通常位于第一原动机与传动装置之间，从而需要重新安排现有的传动组件。

在另一种公知的混合动力车辆驱动系统中，第一原动机(例如，内部的内燃机)通过传动装置驱动PTO。第二原动机(例如，电动马达/发动机)直接耦合至PTO。该系统的限制之一在于，虽然其允许电动马达通过PTO给驱动轴提供动力，但其无法给液压泵提供动力以用于操作车载液压组件和设备。该系统还未使用液压马达/泵作为第二原动机。该系统还未允许液压马达/泵由内部的内燃机或电动马达/发电机来驱动，也未允许液压马达/泵以及电动马达/发电机同时由发动机来驱动。该系统还未使用液压马达/泵以及电动马达/发动机同时给驱动轴提供动力。

大型卡车(大于4类)中所使用的混合动力系统通常利用两个基本设计配置——串联设计或并联设计。串联设计配置通常使用内部的内燃机(热力发动机)或燃料电池以及发电机，从而为电池组和电动马达产生电力。在电串联设计中，内部的内燃机或燃料电池(混合动力单元)与车轮之间通常并不存在直接的机械动力连接。串联设计混合动力一般具有以下优点：具有非空闲(no-idle)系统；包括发动机驱动的发电机，这可产生最优性能；缺少传动装置(某些机型上)；以及拥有多种安装发动机和其他组件的选择。然而，串联设计混合动力通常还包括较大较重的电池；在维持电池电荷方面对发动机存在较大的要求；而且存在因多能量转换而导致的低效。除了电动或液压马达之外，并联设计配置在内部的内燃机或燃料电池(混合动力单元)与车轮之间具有直接机械连接，以驱动车轮。并联设计具有以下优点：因同时使用了发动机和电动马达，从而能够增大动力；在避免有损加速动力的同时，拥有具有改良染料经济性的较小发动机；以及在内部的内燃机直接耦合至驱动轴时具有最小的损耗或动力转换，从而提高了效率。然而，并联设计混合动力通常缺少非空闲系统，且在某些环境下，可能具有非理想的发动机操作(例如，低rpm或高瞬时负荷)。4类或更高类卡车上的已有系统传统上并不具有结合了串联系统和并联系统的优点的系统。

因此，需要一种混合动力车辆驱动系统以及操作混合动力车辆驱动系统的方法，其允许驱动轴接收来自至少三个组件的动力。还需要一种通过分离未使用组件以防止摩擦和磨损的混合动力车辆驱动系统。还进一步需要一种使用再生自动以将能量存储在至少两个可再充电能源中的混合动力车辆驱动系统。更进一步的，需要一种基于PTO的混合动力系统。更进一步的，需要一种用于车辆液压系统的改良混合动力系统。

还需要一种发动机空闲抑制系统和方法。混合动力车辆驱动系统的操作所需的混杂传动控制系统以及动力管理系统可能会增加成本和复杂度。因此，需要一种允许设备由一个泵来提供动力的空闲抑制系统。还需要一种允许从三个源(车辆发动机、外部电力网、APU)快速再充电的系统。还需要一种系统，该系统可在设备动力需求超出了只是电动马达驱动的泵的输出时的时间周期期间，从两个源(车辆发动机和电动马达)同时给设备供电。

还需要一种串联/并联设计，其中系统可根据哪一者在给定操作需求下最为有利来使用串联配置或并联配置来进行操作。

发明内容