采用分軸式動力輸出裝置的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)，其用于與第一原動機(jī)和由第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器一起使用。所述系統(tǒng)包括聯(lián)接到可充電的能量源的第二原動機(jī)、分軸式PTO、和聯(lián)接到分軸式PTO的配件。分軸式PTO配置成聯(lián)接到所述第二原動機(jī)，并且所述配件配置成通過分軸式PTO從第二原動機(jī)接收動力。
【專利說明】采用分軸式動力輸出裝置的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請根據(jù)35U.S.C.§119(e)要求于2013年11月18日提交的號為61/905，705(096637-0152)的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，該號為61 /905，705的美國臨時申請:
[0003]-涉及于2012年3月20日提交的序列號為13/812,723的美國申請，號為13/812,723的美國申請要求？071^2012/029835的優(yōu)先權(quán)，？(^/1]52012/029835要求于2011年12月2日提交的61/566,526的優(yōu)先權(quán);涉及于2013年11月15日提交的序列號為14/081,892(096637-0151)的美國申請，號為14/081，892的美國申請要求于2013年4月12日提交的？(^/1^2013/036431的優(yōu)先權(quán)，？(^/1^2013/036431要求于2012年5月13日提交的號為61/624，118的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)；以及涉及于2012年9月27日提交的序列號為13/629,533的美國申請，號為13/629，533的美國申請是于2010年2月22日提交的號為8，408，341的美國專利的分案申請，號為8，408，341的美國專利:
[0004]-是于2008年5月30日提交的號為12/130,888的美國專利申請的部分繼續(xù)申請，號為12/130，888的美國專利申請根據(jù)351].5.(:.§119(幻要求于2007年10月12日提交的號為60/979,755的美國臨時申請和于2007年12月17日提交的號為61/014,406的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)權(quán)益；
[0005]-是于2008年7月3日提交的號為12/217,407的美國專利申請的部分繼續(xù)申請，號為12/217，407的美國專利申請根據(jù)351].3.(:.§119(幻要求于2007年7月12日提交的號為60/959，181的美國臨時申請和于2008年5月I日提交的號為61/126，118的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)權(quán)益；
[0006]-是于2009年11月30日提交的？01/1^2009/066151的部分繼續(xù)申請，？(^/1]52009/066151要求于2009年5月11日提交的號為61/177，240的美國臨時申請；以及于2008年12月I日提交的號為61/118,980的美國臨時申請；以及于2009年8月21日提交的號為61/235,998的美國臨時申請；以及于2009年1月13日提交的號為61/251，285的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)權(quán)益:
[0007]-是于2008年7月10日提交的PCT/US2008/008442的部分繼續(xù)申請；
[0008]-是于2008年10月9日提交的PCT/US2008/079376的部分繼續(xù)申請，PCT/US2008/079376是于2008年5月30日提交的號為12/130,888的美國申請的繼續(xù)申請，號為12/130，888的美國申請要求于2007年10月12日提交的號為60/979，755的美國臨時申請和于2007年12月17日提交的號為61 /014，406的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)權(quán)益。
[0009]上述每一篇申請通過引用將其全文并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0010]本公開涉及車輛驅(qū)動系統(tǒng)。更具體地，本公開涉及采用電動和液壓組件的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0011]混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)可以采用相對于傳動裝置以不同的配置布置的至少兩個原動機(jī)。一種公知配置稱為所謂的“串并聯(lián)”混合?！按⒙?lián)”混合布置為使得多個原動機(jī)可單獨(dú)為驅(qū)動軸提供動力、或可彼此結(jié)合起來給驅(qū)動軸提供動力。
[0012]混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)可包括第一和第二原動機(jī)(例如，內(nèi)燃機(jī)和電動馬達(dá)/發(fā)電機(jī))，其以并聯(lián)配置的方式布置并用于通過傳動裝置給驅(qū)動軸和動力輸出裝置(PTO)軸提供動力。PTO軸通常用于驅(qū)動輔助系統(tǒng)、配件或其它機(jī)械設(shè)備(例如，栗、混合器、滾筒、絞盤、鼓風(fēng)機(jī)等)。該系統(tǒng)的一個局限性在于，第二原動機(jī)通常位于第一原動機(jī)與變速器之間，從而需要重新定位現(xiàn)有的傳動系組件。
[0013]混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)還可包括通過變速器驅(qū)動PTO的第一原動機(jī)(例如，內(nèi)燃機(jī))。第二原動機(jī)(例如，電動馬達(dá)/發(fā)電機(jī))可直接聯(lián)接至ΡΤ0。通過引用并入本文的申請已經(jīng)描述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其還包括諸如液壓馬達(dá)/栗的配件。電動馬達(dá)和液壓馬達(dá)/栗所需的空間可受到限制。此外，用于附接流體栗/馬達(dá)、電動馬達(dá)/發(fā)電機(jī)和PTO的軸、聯(lián)動裝置、和聯(lián)軸器會占用額外的空間，并需要影響其它車輛組件放置的間隙。
[0014]混合動力系統(tǒng)還可包括ΡΤ0，其安裝到變速器，所述變速器聯(lián)接到通軸電動馬達(dá)，所述馬達(dá)聯(lián)接到端部安裝的液壓馬達(dá)?；旌蟿恿ο到y(tǒng)還可包括ΡΤ0，其安裝到變速器，所述變速器通過通軸聯(lián)接到配件。配件可以是液壓栗。配件聯(lián)接到端部安裝的電動馬達(dá)。上述兩種設(shè)計的一個缺點是需要具有通軸的組件。具有通軸的電動馬達(dá)通常更難以獲得，并且當(dāng)直接聯(lián)接到PTO時往往以相對接近第一原動機(jī)速度的速度旋轉(zhuǎn)。所述第一原動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度通常不是電動馬達(dá)為了實現(xiàn)最佳效率所需的旋轉(zhuǎn)速度。
[0015]如果馬達(dá)是永磁電機(jī)并在混合動力系統(tǒng)中存在故障，諸如短路或開路，則出現(xiàn)使用具有通軸的電動馬達(dá)的另一缺點。在這種情況下，電動馬達(dá)可能由于存在觸電危險而不能旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致聯(lián)接到電動馬達(dá)的配件完全不能操作。在具有通軸的液壓栗的情況下，通常非常難以安裝混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，除非同時安裝功能性的液壓系統(tǒng)，因為液壓栗必須旋轉(zhuǎn)來通過PTO將電動馬達(dá)聯(lián)接到變速器。在沒有流體的情況下旋轉(zhuǎn)液壓栗可能導(dǎo)致對栗的嚴(yán)重?fù)p壞。將液壓栗安裝在電動馬達(dá)和PTO之間也導(dǎo)致系統(tǒng)使得栗旋轉(zhuǎn)，即使在設(shè)備不需要液壓流的情況下，對于混合動力系統(tǒng)而言通常產(chǎn)生不需要的寄生能量損耗。為了最小化寄生損耗，栗或液壓系統(tǒng)可能不得不進(jìn)行變型，以使液壓栗可在駕駛車輛的期間從變速器脫離聯(lián)接，造成額外的費(fèi)用。
[0016]因此，對于混合動力系統(tǒng)或車輛怠速減少系統(tǒng)存在需求，其中電動馬達(dá)可在配件安裝之前進(jìn)行安裝，其可接受更常見的端部安裝的電動馬達(dá)，其可允許電動馬達(dá)以比第一原動機(jī)顯著更高的速度旋轉(zhuǎn)，其是模塊化的且易于安裝，其可在變速器的外部安裝，當(dāng)不需要其時其可可選與配件脫離聯(lián)接，其允許使用成本較低的配件，同時仍然提供推動力，并且如果電動馬達(dá)出現(xiàn)故障的話其可使得配件旋轉(zhuǎn)和從電動馬達(dá)脫離聯(lián)接。此外，對于混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)和混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)的操作方法存在需求，其允許驅(qū)動軸從至少三個組件接收動力。對于允許通過分離未使用的組件而防止摩擦和磨損的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)還存在需求。對于克服與從驅(qū)動軸使用的分軸式PTO相關(guān)聯(lián)的缺點還存在需求，包括僅固定使用，鎖定輪，并需要將另一 PTO而非驅(qū)動軸連接到車輪。對于使用包括ΡΤ0、電動馬達(dá)和流體栗的緊湊結(jié)構(gòu)的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)還存在進(jìn)一步的需求。更進(jìn)一步地，對于基于PTO的混合動力系統(tǒng)存在需求，其可容易地改裝并包括流體栗/馬達(dá)和電動馬達(dá)/發(fā)電機(jī)。更進(jìn)一步地，對于混合動力PTO系統(tǒng)還存在需求，其中流體栗/馬達(dá)和電動馬達(dá)/發(fā)電機(jī)被優(yōu)化以便用于車輛，諸如帶隨車起重機(jī)的卡車。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]—個實施例涉及用于車輛的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)，其包括第一原動機(jī)和由第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器?；旌蟿恿囕v驅(qū)動系統(tǒng)還包括第二原動機(jī)、分軸式ΡΤ0、和配件。第二原動機(jī)可聯(lián)接到可充電的能量源。分軸式PTO可配置成聯(lián)接到第二原動機(jī)。配件可聯(lián)接到分軸式PTO并且可配置成通過分軸式PTO從第二原動機(jī)接收動力。
[0018]—個示例性實施例涉及一種用于車輛的車輛驅(qū)動系統(tǒng)，其包括第一原動機(jī)、第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器和可充電的能量源。車輛驅(qū)動系統(tǒng)包括分軸式ΡΤ0、電動馬達(dá)和與分軸式PTO直接或間接地機(jī)械相連的液壓馬達(dá)。分軸式PTO配置成從多個組件接收動力以及將將動力傳送到多個組件。電動馬達(dá)可通過分軸式PTO與所述第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器直接或間接地機(jī)械相連，并且可經(jīng)由分軸式PTO從所述第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器接收動力。
[0019]在一些實施例中，電動馬達(dá)可體現(xiàn)上述特征，而無需切斷傳動系。電動馬達(dá)也可在車輛處于運(yùn)動下或在傳動系未觸動車輛靜止時體現(xiàn)上述特征。液壓馬達(dá)可通過電動馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由分軸式PTO供以動力。在一些實施例中，電動馬達(dá)可使用來自可充電能量源的動力進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，或液壓馬達(dá)可使用來自第一原動機(jī)的動力經(jīng)由分軸式PTO進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0020]在又一實施例中，混合動力系統(tǒng)包括安裝在第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器后面的第二原動機(jī)。該配置可被稱為后變速器混合動力系統(tǒng)。后變速器混合動力系統(tǒng)通常具有在變速器和車輛的將被分離的后差速器(后軸)之間的傳動系。第二原動機(jī)可以是具有通軸的液壓或電動馬達(dá)，其中聯(lián)接驅(qū)動軸的剩余部分。后變速器混合動力系統(tǒng)的一個缺點是通常需要額外費(fèi)用以切斷現(xiàn)有傳動系和安裝第二原動機(jī)。第二原動機(jī)的旋轉(zhuǎn)被限制到傳動系的旋轉(zhuǎn)，并且可能往往不能處于有效地利用所述第二原動機(jī)的最佳轉(zhuǎn)速(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))范圍內(nèi)。另一個缺點是車載的配件，諸如在施工現(xiàn)場用于操作設(shè)備或工作性能的液壓栗或空氣壓縮機(jī)不能從第二原動機(jī)運(yùn)行，因為在一些實施例中當(dāng)車輛在施工現(xiàn)場處于靜止?fàn)顟B(tài)時，車輛驅(qū)動軸必須保持靜止。
[0021]在一些實施例中，分軸式動力輸出裝置可用于將動力從變速器提供到車載的配件，諸如用于給設(shè)備或栗流體(諸如水)供以動力的液壓栗。在一些實施例中，分軸式PTO也安裝在變速器的后面并且需要變速器和將被分離的后差速器(后軸)之間的驅(qū)動軸，以及分軸式PTO被安裝在驅(qū)動軸的半部之間。當(dāng)原動機(jī)需要給設(shè)備供以動力時，將車輛靜止，以及分軸式機(jī)構(gòu)操作以將驅(qū)動軸從車輛脫開聯(lián)接，并允許來自變速器后部的動力給所述配件供以動力而不移動車輛。在變速器后面使用的貫通軸PTO的一個缺點是需要對傳動系進(jìn)行額外的修改，包括修改的費(fèi)用以及貫通軸PTO的故障可能導(dǎo)致車輛被禁用并無法提供推動力的可能性。另一個缺點是安裝在后軸后面的貫通軸PTO必須構(gòu)建成傳遞驅(qū)動軸的全扭矩，SP使配件不需要同樣多的扭矩。相比于其它選項(諸如變速器安裝的ΡΤ0)，這兩個缺點增加貫通軸PTO的成本。
[0022]另一示例性實施例涉及使用具有混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)的車輛的方法。所述車輛包括第一原動機(jī)，電動馬達(dá)，第一可充電的能量源，和第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器。該方法可包括在第一模式下使用聯(lián)接到分軸式PTO的電動馬達(dá)經(jīng)由第一原動機(jī)通過分軸式PTO給第一可充電能量源充電。該方法還可包括在第二模式下使用電動馬達(dá)經(jīng)由分軸式PTO使用來自所述第一可充電能量源的能量來驅(qū)動配件。該方法還可包括在第三模式下使用第一原動機(jī)經(jīng)由分軸式PTO來驅(qū)動配件。
【附圖說明】
[0023]將參考附圖來描述實施例，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0024]圖1A是根據(jù)一個示例性實施例的使用分軸式組件架構(gòu)的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)的總體框圖，示出用于驅(qū)動軸的可能動力源的路徑。
[0025]圖1B是示意性示出了根據(jù)一個示例性實施例的齒輪箱的透視圖，所述齒輪箱用于在使用分軸式組件的車輛傳動系統(tǒng)中使用。
[0026]圖1C是使用第一原動機(jī)的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)的總體框圖，所述第一原動機(jī)從組件接收動力并可選地將動力提供給變速器。
[0027]圖2是示出根據(jù)一個示例性實施例的使用輔助動力單元、第二原動機(jī)和配件組件來操作設(shè)備的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)的操作的總體框圖。
[0028]圖3是示出根據(jù)一個示例性實施例的添加第二可充電能量源的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)的操作的總體框圖。
[0029]圖4是示出根據(jù)一個示例性實施例的使用第一原動機(jī)提供動力以便同時給第一可充電能量源充電和操作設(shè)備的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)的操作的總體框圖。
[0030]圖5是示出根據(jù)一個示例性實施例的使用第一原動機(jī)提供動力以便同時給第一和第二可充電能量源充電的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)的操作的總體框圖。
[0031]圖6是示出根據(jù)一個示例性實施例的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)在再生制動過程中的操作的總體框圖。
[0032]圖7是示出根據(jù)另一個示例性實施例的用于圖1-6中示出的系統(tǒng)的分軸式PTO架構(gòu)的總體框圖。
[0033]圖8是示意性示出根據(jù)另一個示例性實施例的用于圖7中所示的分軸式PTO架構(gòu)的分軸式PTO的透視圖。
[0034]圖9是示意性示出根據(jù)另一個示例性實施例的圖8中所示的分軸式PTO架構(gòu)附接至離合器換檔PTO的透視圖。
[0035]圖10是示出根據(jù)另一個示例性實施例的使用分軸式組件架構(gòu)的車輛混合動力系統(tǒng)的總體框圖。
[0036]圖11是示出根據(jù)另一個示例性實施例的用于圖10中所示的車輛混合動力系統(tǒng)的分軸式組件的總體框圖。
[0037]圖12是示出根據(jù)另一個示例性實施例的使用分軸式組件架構(gòu)的車輛混合動力系統(tǒng)的總體框圖。
[0038]圖13是根據(jù)一個示例性實施例的車輛驅(qū)動系統(tǒng)的總體框圖。
【具體實施方式】
[0039]提出根據(jù)若干可能實施例的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)?；旌蟿恿囕v驅(qū)動系統(tǒng)的一個示例性實施例的一個特征是，配件可通過第一原動機(jī)和二原動機(jī)經(jīng)由分軸式PTO或齒輪箱以單獨(dú)或以任何組合的方式供以動力。在一些實施例中，使用系統(tǒng)，而無需切斷變速器后部和車輛的后部差速器(后軸)之間的驅(qū)動軸。一些實施例將液壓系統(tǒng)并入到混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)用于最佳的能量儲存和使用。需注意的是，如本文所用的術(shù)語“馬達(dá)”是指電動馬達(dá)/發(fā)電機(jī)，馬達(dá)，發(fā)電機(jī)液壓馬達(dá)，栗或壓縮機(jī)，或液壓馬達(dá)/栗，并且不限于執(zhí)行馬達(dá)操作的裝置。
[0040]該系統(tǒng)的一個示例性實施例的另一個特征是，當(dāng)使用配置成在變速器運(yùn)動時接合或脫離接合的動力輸出裝置(PTO)時，除了第一原動機(jī)之外的其它任何不需要的驅(qū)動系統(tǒng)組件可從傳動系完全斷開，在系統(tǒng)的不同部分不需要相互作用的情況下減少效率低下和磨損，諸如當(dāng)驅(qū)動軸僅由第一原動機(jī)驅(qū)動時，或者當(dāng)使用該系統(tǒng)的車輛靜止以及第二原動機(jī)和配件不由所述第一原動機(jī)驅(qū)動時。類似地，在車輛進(jìn)行制動時在通過將第一原動機(jī)20從系統(tǒng)10移除而再生制動的期間，可使用第一原動機(jī)20和變速器30之間的可選離合器(圖6中的離合器165)或與PTO相關(guān)聯(lián)的可選離合器以便減少效率低下。第一原動機(jī)20和變速器30之間的可選離合器(或嵌入到變速器30內(nèi)執(zhí)行相同功能的離合器)也可用于可選地斷開第一原動機(jī)20，以允許第二原動機(jī)、或其它原動機(jī)更容易地移動驅(qū)動軸和/或車輛而不使用原動機(jī)20ο當(dāng)原動機(jī)20關(guān)閉時，這樣的操作可能需要輔助組件和系統(tǒng)(諸如動力轉(zhuǎn)向，HVAC，制動系統(tǒng)等)從其它源接收動力。在一些實施例中，PTO與變速器接合，當(dāng)給驅(qū)動軸和后軸供以動力時，相比于不受益于變速器的齒輪傳動且必須在更寬泛的轉(zhuǎn)速(rpm)范圍內(nèi)運(yùn)行的后傳動混合動力系統(tǒng)，允許該變速器將第二原動機(jī)的扭矩增加。
[0041]該系統(tǒng)的一個示例性實施例的另一個特征是配件(例如，液壓栗，氣壓栗，空氣壓縮機(jī)，液壓馬達(dá)，電動馬達(dá)，空調(diào)壓縮機(jī)等)可通過第一原動機(jī)，第二原動機(jī)，來自制動的能量或存儲在第二可充電的能量源(例如，電池，超級電容器，液壓蓄能器等)單獨(dú)地或以任何組合的方式供以動力。當(dāng)配件是液壓栗時，具體地，在一個實例中，如果第二可充電能量源用作用于從源吸取動力的設(shè)備(例如，諸如連接到液壓蓄能器的液壓動力設(shè)備或連接到加壓空氣罐的氣動工具)的能量源，第二可充電能量源的存在還可避免對復(fù)雜栗控制系統(tǒng)的需求。在一個實施例中，如果栗是容積可變排量栗，則進(jìn)一步的簡化是可能的，因為在第二原動機(jī)和栗之間可以不需要離合器。也可使用其它類型的栗。根據(jù)一個示例性實施例，由于在第二原動機(jī)與液壓栗之間具有離合器，所述栗可以是一種便宜的齒輪栗，用于空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)，或者用于諸如空氣的其它氣體的壓縮機(jī)等。備選地，配件可以是用于產(chǎn)生三相電力的附加電動馬達(dá)。
[0042]該系統(tǒng)的一個示例性實施例的另一個特征是，連接到所述第二原動機(jī)的第一可充電的能量源可在一個或多個模式下充電。這些模式包括:使用來自第一原動機(jī)的動力的第二原動機(jī);使用來自再生制動的動力的第二原動機(jī);使用存儲在所述第二可充電能量源內(nèi)的能量來操作所述第二原動機(jī)的配件;連接到所述第一可充電能量源的輔助動力單元;發(fā)動機(jī)交流發(fā)電機(jī)，當(dāng)存在時(交流發(fā)電機(jī)的容量可增加，以在驅(qū)動或怠速時允許該額外的充電)；或來自外部電源，例如被直接插入到外部電網(wǎng)內(nèi)。在一些實施例中，使用的一個或多個模式是可選的。當(dāng)車輛停止或處于其它狀態(tài)時，在車輛的日常操作(例如，整夜充電之后)之前，第二原動機(jī)可吸取存儲在第一可充電電源內(nèi)的該動力。在這種情況下，在需要能量之前，所述第二原動機(jī)能夠操作配件以便對所述第二可再充電能量源進(jìn)行預(yù)充電或加壓，當(dāng)?shù)诙稍俪潆婋娫词且簤盒钅芷鲿r這將提供更高密度的動力存儲，以及還有其它優(yōu)點。較高密度的能量存儲裝置旨在在以每分鐘低轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)操作下提供更多的可用動力和總質(zhì)量更低的系統(tǒng)。在不同的配置中，第二原動機(jī)可操作來移動空調(diào)壓縮機(jī)，諸如在用于載人的公共汽車上或在用于運(yùn)輸冷藏貨物的車輛上。
[0043]各種附加方面和優(yōu)點對于本領(lǐng)域內(nèi)的那些技術(shù)人員而言從對實施例的以下詳細(xì)描述將變得顯而易見。在通過引用并入本文的申請中示出根據(jù)許多示例性實施例的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)。本文所論述的有利的分軸式PTO和/或齒輪箱架構(gòu)可在通過引用并入本文的申請中公開的任何示例性實施例中采用。分軸式PTO和/或齒輪箱架構(gòu)可用于實現(xiàn)在通過引用并入本文的申請中所述的操作。這些實施例的各種特征可在本文所述的其它實施例中米用。
[0044]如圖1A中所示，混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)10的一個示例性實施例可以用在任何類型的車輛上。根據(jù)一個實施例，車輛可以是任何類型的輕型，中型或重型車輛，諸如卡車，公共汽車或在非公路構(gòu)造中使用的車輛，諸如拖拉機(jī)鋤耕機(jī)、裝載機(jī)或挖掘機(jī)。在一些實施例中，車輛是采用液壓系統(tǒng)的卡車，諸如帶隨車起重機(jī)的卡車。備選地，車輛可以是其中使用混合動力系統(tǒng)的任何類型的平臺。車輛可具有各種各樣的軸配置，包括但不限于4X2，4X4，或6 X 6配置，或者備選地使用履帶。
[0045]在一些實施例中，車輛是卡車，諸如國際4300SBA 4 X 2卡車。根據(jù)一個示例性實施例，所述車輛包括輸出為255馬力(HP)以及扭矩為660鎊(Ibs)的IHC MaxxforceDT發(fā)動機(jī)。車輛還包括411丨8011(艾里遜)3500_1^3_?自動變速器。車輛具有14，000/12，460鎊(168)的前軸總重量等級(GAWR)，19,000/12，920鎊的后軸總重量等級(GAWR)，以及33,000/25，480的總GAWR。車輛包括液壓起重臂。車輛起重臂具有約為54.3英尺的工作高度，水平達(dá)到36.0英尺，上臂具有約為145英寸的延伸長度。下臂可在相對于水平面約O度和87度之間運(yùn)轉(zhuǎn)。上臂可具有相對于水平面在約-20度和76度之間的行程。根據(jù)一個示例性實施例，所述車輛還可包括液壓平臺旋轉(zhuǎn)器、液壓鉸接懸臂和絞盤(例如，容量為1000鎊)、液壓懸臂延伸部分、液壓工具插口、在240VAC下提供5千瓦的車載電源充電器以及容量為5 ,000BTU(英熱單位)的電空調(diào)。以上涉及的動力、起重臂和組件類型僅僅是示例性的。
[0046]系統(tǒng)10包括第一原動機(jī)20(例如，內(nèi)燃機(jī)，諸如柴油燃料發(fā)動機(jī)，或CNG燃料發(fā)動機(jī)等)。也可以使用其它燃料，諸如汽油，液化天然氣，丙烷，生物燃料，雙-燃料等。系統(tǒng)10還包括第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器30、組件40 (例如，動力輸出裝置(PTO)，分動箱，齒輪箱等)、第二原動機(jī)50(例如，馬達(dá)，諸如電動馬達(dá)/發(fā)電機(jī)，液壓栗等)以及配件60(例如，空氣壓縮機(jī)，空調(diào)壓縮機(jī)，流體栗，液壓栗，諸如容積可變排量栗等)。
[0047]在一些實施例中，組件可包括ΡΤ0，分軸式ΡΤ0，和/或安裝到貫通軸PTO的一個或多個另外的離合器或PTO的組合。在一些實施例中，組件40可包括PTO和齒輪箱，其具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的雙輸出，具有附接到輸出以便接合或脫離接合第二原動機(jī)或配件的可選離合器。ΡΤ0、齒輪箱和離合器可聯(lián)接到一起或共同容納在一個或多個封閉物內(nèi)。在某些實施例中，配件60可用作如下所述的第三原動機(jī)，或第二電動馬達(dá)可提供作為第三原動機(jī)。變速器30機(jī)械地聯(lián)接到組件40。根據(jù)一些實施例，第二馬達(dá)可設(shè)置在配件60的位置內(nèi)。組件40聯(lián)接到第二原動機(jī)50，并聯(lián)接到配件60。在其它實施例中，配件可以不存在，或者可以較遠(yuǎn)地安裝在車輛的不同部分內(nèi)。
[0048]根據(jù)一個實施例，組件40包括分軸式ΡΤ0，其具有用于聯(lián)接到配件60的接口和用于聯(lián)接到第二原動機(jī)50的單獨(dú)接口。分軸式PTO的另一接口可直接聯(lián)接到變速器30或通過離合器換檔PTO聯(lián)接到變速器30 ο類似地，配件60可直接聯(lián)接到分軸式PTO，即與第一原動機(jī)機(jī)械相連，或者直接聯(lián)接到設(shè)置在分軸式PTO和配件60之間的離合器換檔ΡΤ0。第二原動機(jī)50也可直接聯(lián)接到分軸式PTO或直接聯(lián)接到設(shè)置在分軸式PTO和原動機(jī)50(例如，電動馬達(dá))之間的離合器換檔ΡΤ0。在一些實施例中，分軸式PTO怠速減少系統(tǒng)或混合動力系統(tǒng)可安裝到鐘形罩或安裝到直接附接到第一原動機(jī)的ΡΤ0。
[0049]參照圖1C，示出使用第一原動機(jī)20的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)的總體框圖，第一原動機(jī)20從組件40接收動力并可選地將動力提供到變速器30。根據(jù)一些實施例，組件40可聯(lián)接到第一原動機(jī)20。在一個實例中，組件40提供動力到第一原動機(jī)20。在另一個實施例中，所述第一原動機(jī)20可選地連接到變速器，如由虛線雙向箭頭所示。結(jié)構(gòu)如圖1C中所示，例如可與手動變速器或自動變速器一起使用。
[0050]根據(jù)一些實施例，第二原動機(jī)50是50千瓦的電動馬達(dá)。當(dāng)用作發(fā)電機(jī)(如圖3和圖4中所示)時，第二原動機(jī)50可連續(xù)地產(chǎn)生30千瓦或在峰值時間下產(chǎn)生高達(dá)75千瓦或更高。以上涉及的動力參數(shù)只是示例性的。第二原動機(jī)50可進(jìn)一步用于給各種車載元件諸如壓縮機(jī)、水栗、水泥攪拌器滾筒等供電。
[0051 ]根據(jù)一些實施例，系統(tǒng)10還包括第一可充電的能量源70(例如，電池，電池組，電容性電池，或其它能量儲存裝置，諸如但不限于可能與電池組合的燃料電池)，可選的輔助動力單元(APU)80(例如，可能由替代的低排放燃料(例如，生物質(zhì)，天然氣，氫氣，或具有低排放和低碳輸出的一些其它燃料)供以燃料的內(nèi)燃機(jī)，以及發(fā)電機(jī)，或燃料電池，電池等)，可選的第二可充電的能量源90(例如，液壓蓄能器，超級電容器等)，以及車載或外部設(shè)備100(例如，液壓操作的設(shè)備，諸如架空桶等)。第一可充電的能量源70聯(lián)接到第二原動機(jī)50并給第二原動機(jī)50的操作提供動力。第一可充電(例如，加壓的或可充電)能量源70可包括其它輔助組件(例如，設(shè)置成用于交流馬達(dá)的逆變器，用于給直流系統(tǒng)充電的直流-直流轉(zhuǎn)換器，用于將動力輸出到電網(wǎng)或其它設(shè)備的逆變器，用于馬達(dá)的控制器，充電器等)^PU 80聯(lián)接到第一可充電的能量源70并將動力提供到第一可充電能量源70。根據(jù)一個示例性實施例，第二可再生能量源90是一種液壓系統(tǒng)，其具有高壓部分(例如，蓄能器)和低壓組件(例如，儲槽)。
[0052]第二可充電的能量源90聯(lián)接到配件60并將存儲的動力提供給配件60。車載或外部設(shè)備100可聯(lián)接到配件60或第二可充電的能量源90，并使用來自配件60或第二可充電能量源90的動力來操作。在一個實施例中，車載或外部設(shè)備100通過第二可充電的能量源90聯(lián)接到配件60。根據(jù)各種示例性實施例，當(dāng)需要高液壓負(fù)載時，APU 80還可將動力提供到第二再生能量源90和第一可充電能量源70兩者。APU 80和第二可再生能量源90均可將動力提供到液壓操作的設(shè)備100。
[0053]在一些實施例中，組件40包括PTO，其設(shè)計成在變速器30經(jīng)由離合器機(jī)構(gòu)(例如，在一個實施例中為離合器換檔Ρ??)移動時接合或脫離接合。PTO可以是街邊或路旁PTO，或其它位置的ΡΤ0，包括但不限于，頂部安裝、底部安裝或端部安裝的ΡΤ0。當(dāng)?shù)谝辉瓌訖C(jī)20超過通過組件40連接的任何組件或裝置的最大工作轉(zhuǎn)速(RPM)、組件40的最大工作轉(zhuǎn)速(RPM)時，或者當(dāng)?shù)谝辉瓌訖C(jī)20導(dǎo)致這種組件超過組件的最大操作轉(zhuǎn)速(RPM)時，組件40可從變速器30脫離接合。例如，如果第一原動機(jī)20超過配件60的最大工作轉(zhuǎn)速(RPM)，或第一原動機(jī)20使配件60超過配件60的最大工作轉(zhuǎn)速(RPM)，則組件40可脫離接合。如果齒輪或其它裝置用于改變系統(tǒng)10內(nèi)的組件的相對運(yùn)動或旋轉(zhuǎn)，則第一原動機(jī)20可導(dǎo)致配件60以不同于第一原動機(jī)20的RPM的RPM旋轉(zhuǎn)。備選地，通過組件40連接的所有組件可在第一原動機(jī)20的整個轉(zhuǎn)速(RPM)范圍內(nèi)操作，并且組件40可連續(xù)地接合。在一些實施例中，組件40可在高速穩(wěn)定驅(qū)動條件下脫離接合，以減少摩擦和對系統(tǒng)10的磨損。諸如車輛控制和監(jiān)控系統(tǒng)(VCMS)的電動控制器可控制裝置和組件的接合和脫離接合。
[0054]備選地，變速器30可變型為將組件40直接并入到變速器30內(nèi)，和可選地將第二原動機(jī)50直接并入到變速器30內(nèi)。備選地，變速器30可以是不同類型的變速器，包括但不限于雙離合器，半自動，自動換檔，手動，連續(xù)可變或其它變速器。變速器30可變型為可選地將第二原動機(jī)50直接并入到變速器30內(nèi)。
[0055]在一個替代實施例中，組件40可在驅(qū)動軸32和變速器30之間或原動機(jī)20以及變速器30之間的接口處與變速器30接合。備選地，組件40可以將組件40通過接口直接聯(lián)接到變速器30的扭矩變換器的方式與變速器30接合。該扭矩變換器可與原動機(jī)20機(jī)械相連，但以不同于原動機(jī)20的速度旋轉(zhuǎn)，或者如果扭矩變換器被鎖定可以與原動機(jī)20相同的速度旋轉(zhuǎn)。
[0056]可采用離合器機(jī)構(gòu)來正確地接合和脫離接合組件40。在另一個實施例中，組件40是具有內(nèi)部離合器組的ΡΤ0，諸如熱換檔(hot shift)PT0。當(dāng)需要頻繁地接合PTO時，可以使用熱換檔PTO，通常通過自動變速器。在一個實施例中，在接合組件40之前，第二原動機(jī)50可以與第一原動機(jī)20以相同的轉(zhuǎn)速RPM操作。如果組件40具有輸入速度對輸出速度的1:1的比率，則這旨在減少對離合器機(jī)構(gòu)的磨損。如果使用用于組件40的其它比率，則可相應(yīng)地在接合之前調(diào)節(jié)第一原動機(jī)20或第二原動機(jī)50的轉(zhuǎn)速RPM，以確保輸入和輸出速度匹配組件的比率，以減少對離合器機(jī)構(gòu)的磨損。
[0057]在圖1A中，第一原動機(jī)20通過變速器30將動力提供到驅(qū)動軸32。第二原動機(jī)50通過組件40和變速器30將附加的或替代的動力提供到驅(qū)動軸32。驅(qū)動軸32將動力提供到用于將向前和向后動量提供到車輛的兩個或多個輪子33。例如，第二原動機(jī)50可可選地提供唯一的動力源到驅(qū)動軸32。備選地，第二原動機(jī)50可在車輛加速期間將額外的動力提供到驅(qū)動軸32。當(dāng)將動力提供到驅(qū)動軸32時，第二原動機(jī)50可使用來自第一可充電能量源70的動力操作。根據(jù)系統(tǒng)10的各種示例性實施例，第一可充電的能量源70可由第二原動機(jī)50，APU80或其它合適的源(例如，車輛交流發(fā)電機(jī)，電網(wǎng)等)充電或供以動力。在其它實施例中，第二原動機(jī)50可以被操作以最小化從第一原動機(jī)20的有害排放。作為一個實例，如果第一原動機(jī)20未達(dá)到規(guī)定的操作溫度或者如果排氣溫度低于限定水平，則第二原動機(jī)50可不將額外的動力提供到驅(qū)動軸32，排氣溫度低于限定水平會降低排氣后處理系統(tǒng)的有效性，導(dǎo)致NOx或其它有害污染物的排放增加?？墒褂闷渌鼧?biāo)準(zhǔn)來暫停來自第二原動機(jī)50的動力的應(yīng)用。在又一實施例中，第二原動機(jī)50可通過作為發(fā)電機(jī)或栗操作而將負(fù)載置于第一原動機(jī)20上。來自第二原動機(jī)50的能量可被存儲在可充電能量源70中，或者備選地如果動力通過電力傳送則可通過冷卻以便散熱電阻器釋放，或如果動力通過流體傳送則可通過閥釋放。在一些實施例中，如果可能的是第二原動機(jī)50可被操作以將負(fù)載置于第一原動機(jī)20上，用于系統(tǒng)10的控制系統(tǒng)可能無法給可充電能量源70完全充電。例如，系統(tǒng)可能無法完全再充電，這樣第二原動機(jī)可以是一臺發(fā)電機(jī)，并且如果閑置，例如如果用電網(wǎng)整晚充電，則有助于更迅速地預(yù)熱發(fā)動機(jī)或排氣系統(tǒng)。將附加負(fù)載置于第一原動機(jī)20上可增加排氣溫度達(dá)到更高水平的速度，從而減少后處理系統(tǒng)不那么有效地操作的時間，或者減少后處理系統(tǒng)使用額外的能量來達(dá)到為了減少有害排放的適當(dāng)溫度的時間。用于系統(tǒng)10的控制器可使用算法，所述算法給第二原動機(jī)50的操作提供邏輯。使用來自控制系統(tǒng)的這樣的邏輯，第二原動機(jī)50可被操作，使得第一原動機(jī)20和/或第一原動機(jī)20的排放后處理被操作以便減少有害標(biāo)準(zhǔn)排放，諸如氮氧化物(NOx )，并且也減少溫室氣體(GHG )，諸如C02。用于系統(tǒng)1的控制器還可導(dǎo)致系統(tǒng)10操作，使得診斷監(jiān)測第一原動機(jī)20和排氣后處理系統(tǒng)不會受到不利影響。
[0058]當(dāng)車輛行駛到一定等級以及其它情況時，可選的APU80可用于給第一可充電的能量源70供以動力。該項使用旨在提高車輛性能，特別是當(dāng)車輛的動力需求超過可從第一原動機(jī)20、第一可充電的能量源70和第二可充電的能量源90獲得的動力時。輔助動力單元80的存在旨在允許更小的第一原動機(jī)20。在一個實施例中，輔助動力單元80是產(chǎn)生比第一原動機(jī)20更低排放和/或消除使用和擴(kuò)展低排放操作靜止和/或運(yùn)動的范圍或持續(xù)時間的類型。輔助動力單元80(例如，包括但不限于燃料電池)旨在使得使用系統(tǒng)10的車輛能夠滿足各種防怠速和排放規(guī)定。
[0059]在一個實施例中，第二可充電的能量源90被使用并且給配件60提供動力。附加的或替代的動力可通過配件60提供給驅(qū)動軸32。例如，配件60可將動力提供給驅(qū)動軸32，直到第二可充電的能量源90放電為止。備選地，在車輛加速過程中，配件60可將額外的動力提供給驅(qū)動軸32。配件60通過組件40以及變速器30將動力提供給驅(qū)動軸32。由第二原動機(jī)50和配件60所提供給驅(qū)動軸32的動力組合旨在允許使用更小的第一原動機(jī)20，其提供所存儲的能量的最佳利用并減少整個系統(tǒng)的質(zhì)量。在另一個實施例中，配件60只通過組件40接收來自第二原動機(jī)50或來自第一原動機(jī)20的動力而不將動力提供給驅(qū)動軸32。配件60可直接給設(shè)備供以動力。
[0060]在一個示例性實施例中，可選的離合器可聯(lián)接在第一原動機(jī)50和組件40之間。當(dāng)車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)時，離合器脫離接合，因此第二原動機(jī)50可使得配件60轉(zhuǎn)動而不會不必要地驅(qū)動變速器30。
[0061]可使用各種控制系統(tǒng)來控制系統(tǒng)10中的各種組件(離合器，馬達(dá)，變速器等)?？梢允褂秒娮涌刂葡到y(tǒng)、機(jī)械控制系統(tǒng)以及液壓控制系統(tǒng)。此外，控制器可被提供成指示操作配件或其它設(shè)備的請求。在一個實施例中，可以使用類似于通過引用并入本文的號為7，104，920的美國專利中的控制器的控制器。優(yōu)選地，對于起重臂應(yīng)用和設(shè)備導(dǎo)電性是問題的其它應(yīng)用而言，所述控制器可被變型以便通過氣動(例如，空氣)、無線信道、或者光纖(例如，光)進(jìn)行通信。所述控制系統(tǒng)可利用各種輸入準(zhǔn)則來確定和引導(dǎo)所需的或待存儲的電量，所述輸入準(zhǔn)則可輸入操作人員的制動和加速踏板、配件要求、存儲容量、扭矩要求、液壓壓力、車輛速度等。
[0062]所述控制系統(tǒng)可控制第二原動機(jī)50和配件60的扭矩和/或動力輸出，使得組件40、第二原動機(jī)50和配件60都在每個項目的容許扭矩和/或動力限制內(nèi)進(jìn)行操作，使得第二原動機(jī)50和配件60的總和不超過組件40或不超過變速器30的容量(諸如變速器動力輸出驅(qū)動齒輪的額定容量)或不超過在自動變速器上的變速器最大渦輪扭矩的容量?？蛇x地，所述控制器可監(jiān)測和控制來自原動機(jī)20的附加輸入扭矩，或通過扭矩轉(zhuǎn)換器進(jìn)行乘法之后的原動機(jī)20的輸入扭矩，連同來自其它原動機(jī)50或配件60的輸入扭矩一起確保不超過渦輪扭矩限制，或不超過在自動變速器或自動換檔手動變速器或手動變速器內(nèi)組件的其它內(nèi)部扭矩額定值。第二原動機(jī)50和配件60的扭矩和/或動力輸出也可利用來自驅(qū)動器和/或來自動力傳動系控制系統(tǒng)的輸入來控制。如果如在其它實施例中所述的那樣使用兩個組件，則第二和第三原動機(jī)以及可選的一個或多個配件的扭矩和/或動力輸出可受到控制，從而不超過具有兩個動力輸出的變速器動力輸出驅(qū)動齒輪額定值，或不超過自動變速器上的變速器最大渦輪扭矩的容量、或者不超過在不同種類的變速器(諸如自動換檔手動或手動變速器)內(nèi)的內(nèi)部組件的其它扭矩額定值。如果使用分軸(包括但不限于還使用齒輪箱和可選的離合器)來將第二原動機(jī)50聯(lián)接到組件40(組件40可以是聯(lián)接到變速器30的PTO，并且可具有嵌入到組件40內(nèi)的離合器)，扭矩可直接傳遞到組件40而無需使用具有離合器的另一 PTO來使得配件60旋轉(zhuǎn)。所述組件40可包括分軸或齒輪箱53。額外的PTO可連接到分軸式ΡΤ0，如圖7中所示。備選地，可將齒輪嵌入到分軸式PTO組合件的殼體內(nèi)，連同用于配件的可選離合器和附接點一起，從而消除對將PTO單獨(dú)附接到分軸式PTO的需求。如上所述，配件60可通過又一PTO聯(lián)接到分軸式ΡΤ0。這種附加的PTO可具有嵌入到裝置中的離合器，或在裝置外部，以便將配件從分軸脫離接合。這在其中不需要動力配件的情況下會是有利的。
[0063]不必要的供應(yīng)動力配件60可在效率上引入不必要的寄生阻力或損失。分軸通?？陕?lián)接，使得所述軸能夠傳遞扭矩和旋轉(zhuǎn)動力。如果在聯(lián)接到所述分軸的端部的電動馬達(dá)中存在故障，使用分軸特征將軸脫離聯(lián)接可能是有利的。將分軸脫離聯(lián)接會將電動馬達(dá)從動力傳動系分開，使得其不旋轉(zhuǎn)。這在某些故障模式中具有潛在的優(yōu)勢，因為固定馬達(dá)不太可能產(chǎn)生潛在的有害電壓。作為一個實例，如果存在開路或短路，旋轉(zhuǎn)馬達(dá)可能導(dǎo)致危險情況。這種故障可由高壓互鎖回路(HVIL)來檢測。通過使得馬達(dá)從傳動系斷開并機(jī)械地分離，該分軸式設(shè)計提供優(yōu)于將馬達(dá)嵌入到傳動系的其它混合動力設(shè)計的獨(dú)特優(yōu)勢，并且使其無法在車輛處于運(yùn)動時在故障期間保持馬達(dá)靜止。如果附加的PTO在分離之前聯(lián)接到分軸，則當(dāng)馬達(dá)從其它移動組件機(jī)械地脫離連接時配件60可繼續(xù)接收扭矩。
[0064]參照圖1B，分軸可結(jié)合不同的組件，諸如附接到具有配置成在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行各種放置的可選離合器的PT052的齒輪箱53。根據(jù)一個實施例，可選的離合器可將齒輪箱53連接到一個或多個第二原動機(jī)(例如，電動馬達(dá)或液壓馬達(dá))和/或配件(例如，用于車載設(shè)備的液壓栗或空氣壓縮機(jī))。在另一個實施例中，離合器可被放置在PTO 52的殼體內(nèi)或安裝在PTO52和齒輪箱53之間內(nèi)。例如，PTO 52內(nèi)部的齒輪可提供與第一原動機(jī)速度成比率的輸出。類似的功能可通過PTO 52和齒輪箱53的組合來提供。根據(jù)一個實施例，如例如涉及圖1B的系統(tǒng)具有至少一個離合器。例如當(dāng)系統(tǒng)處于靜止模式下時，該至少一個離合器防止變速器通過電動模式旋轉(zhuǎn)。應(yīng)當(dāng)理解的是，該系統(tǒng)可具有在整個系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行各種放置的多個離合器。在另一個實施例中，ΡΤ0 52和齒輪箱53可共用公共的殼體。分軸可具有或僅使用一個輸出軸以便將動力傳送進(jìn)出第二原動機(jī)，而無需使用副軸來給配件供以動力。如果車輛只需要使用電動力和不需要給設(shè)備或車輛系統(tǒng)提供液壓或氣動動力，則僅使用聯(lián)接到變速器30的第二原動機(jī)50可以是有利的。如果車輛使用從系統(tǒng)10接收動力的額外的獨(dú)立的電動馬達(dá)來驅(qū)動較遠(yuǎn)安裝的配件，諸如由另一較遠(yuǎn)安裝的電動馬達(dá)驅(qū)動的液壓栗或壓縮機(jī)，則只將第二原動機(jī)50聯(lián)接到變速器30也可以是有利的。這樣的液壓栗可置于殼體內(nèi)，所述殼體附接到或緊密靠近安裝到車輛的液壓動力設(shè)備，所述設(shè)備包括但不限于起重機(jī)，架空設(shè)備，挖掘機(jī)井架，或需要液壓動力的其它設(shè)備或系統(tǒng)。使用直接給靠近正在操作的設(shè)備安裝的配件提供動力的第二電動馬達(dá)提供以下益處，所述益處包括但不限于，相比于需要液壓栗緊密靠近動力輸出裝置安裝的系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的軟管的尺寸的減少。參照圖1B，在一些實施例中，組件40可直接安裝到所述第一原動機(jī)。在采用在整個說明書中所述的分軸的實施例中，組件40也可直接安裝到第一原動機(jī)。例如在實施手動變速器的一些實施例中，發(fā)動機(jī)可安裝到PTO。
[0065]在一些實施例中，電動馬達(dá)或所述第二原動機(jī)50可聯(lián)接到輸出54，并通過PTO52提供推動力，通過PTO 52提供再生制動。當(dāng)車輛靜止時第二原動機(jī)50還可提供所有電動操作，并通過齒輪箱53的另一個輸出給配件60供以動力。在一些實施例中在所有電動操作靜止期間，可使用可選離合器(或PTO 52內(nèi)部的離合器)將傳動系從齒輪箱53脫離接合。在一些實施例中，第二原動機(jī)50由第一原動機(jī)20驅(qū)動，同時配件60經(jīng)由齒輪箱53驅(qū)動。
[0066]組件40可直接安裝到第一原動機(jī)20，并且可作為分軸式架構(gòu)或圖1B所示架構(gòu)的一部分直接安裝。在手動變速器的實施例中，組件40可以是裝在發(fā)動機(jī)上的ΡΤ0。
[0067]根據(jù)一些實施例，從齒輪箱53的輸出可附接到第二原動機(jī)50或配件60。輸出可具有相比于到齒輪箱53的輸入的相同或不同比率的速度。例如，齒輪箱53的上部輸出54可具有相比于第一原動機(jī)20的旋轉(zhuǎn)速度更高的轉(zhuǎn)速(rpm)，具有PTO 52輸出的相同旋轉(zhuǎn)速度，但具有相比于在齒輪箱53另一端上的輸出齒輪的更低轉(zhuǎn)速(RPM)。齒輪箱53輸出之間的速度差異可根據(jù)齒輪箱53內(nèi)部的齒輪變化，并且可處于不同于實例的比率，使得在又一實例中，上部輸出54可具有相比于定位在齒輪箱53另一端部上的下部輸出的更高的旋轉(zhuǎn)速度。具有較高轉(zhuǎn)速rpm的輸出可用于驅(qū)動電動馬達(dá)，從而電動馬達(dá)可在比例如第一原動機(jī)(例如，馬達(dá))更高的轉(zhuǎn)速rpm下被驅(qū)動。在一個實施例中，永久磁鐵馬達(dá)與齒輪箱輸出上的離合器一起使用，并且當(dāng)由系統(tǒng)檢測到不必要的高電壓事件時可通過離合器被斷開(脫離聯(lián)接)，作為一個實例，在斷開高電壓電線束或布線開路的情況下，導(dǎo)致系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，可使通常將第二原動機(jī)50聯(lián)接到所述第一原動機(jī)20的一個或多個離合器脫離聯(lián)接。如果離合器被安裝在齒輪箱53或分軸之間，則有可能與所述第二原動機(jī)50脫離聯(lián)接，同時使用第一原動機(jī)20繼續(xù)給配件60供以動力。根據(jù)另一實施例，可以使用感應(yīng)馬達(dá)，其中所述感應(yīng)馬達(dá)不需要或不實施使用離合器來將感應(yīng)馬達(dá)從第一原動機(jī)20脫離聯(lián)接，作為一個實例，在出現(xiàn)故障的情況下，感應(yīng)馬達(dá)可能夠旋轉(zhuǎn)而不產(chǎn)生任何電流。在又一個實施例中，來自齒輪箱53的下部輸出可在PTO轉(zhuǎn)速(rpm)下或小于發(fā)動機(jī)(例如，第一原動機(jī))的轉(zhuǎn)速rpm。下部輸出也可用于液壓馬達(dá)，其在較低的轉(zhuǎn)速下驅(qū)動。在一些實施例中，液壓馬達(dá)可在比電動馬達(dá)更低的轉(zhuǎn)速rpm下來驅(qū)動。根據(jù)進(jìn)一步的實施例，來自齒輪箱53的輸出可具有相比于到齒輪箱53的輸入速度的更高的輸出速度，其可作為電動馬達(dá)的優(yōu)點，所述電動馬達(dá)通常以在比第一原動機(jī)20更高的速度(RPM)下更有效地操作。
[0068]在一個實施例中，當(dāng)?shù)诙瓌訖C(jī)50安裝在分軸式PTO的端部上時，可使用端部安裝的電動或液壓馬達(dá)。通常對可以端部安裝而非通過軸安裝的組件存在更多選擇。
[0069]在一個實施例中，如果不需要切斷第二原動機(jī)50或配件60的機(jī)械相連，則可以使用實心軸而不是分軸式ΡΤ0。原動機(jī)50和配件60可附接到軸的端部，其中機(jī)械輸入附接到軸的前部。這樣的組件可被內(nèi)部或外部容納和潤滑，并且可具有允許附接配件的齒輪。實心軸組合件可比分軸式PTO便宜一點。軸的前部可聯(lián)接到組件40，諸如具有離合器的ΡΤ0，有時也被稱為“熱換檔” ΡΤ0。備選地，軸的前部可附接到與變速器30機(jī)械相連的齒輪，以及離合器可安裝到軸的更靠近第二原動機(jī)50的端部上。這種設(shè)計可與來自Parker Hannifin Corp的890/897系列的動力輸出具有相似性。在某些實施例中，齒輪可嵌入到殼體內(nèi)以允許配件或另一 PTO和配件安裝到實心軸。在一些實施例中，離合器或其它裝置可將與齒輪接合的裝置進(jìn)行連接和斷開。
[0070]附接到分軸式PTO或?qū)嵭妮SPTO的PTO的位置可定位成消除(clear)其它車輛組件，諸如變速箱殼體，框架導(dǎo)軌，布線，軟管，War系統(tǒng)等。其它組件也可設(shè)計成消除可能會導(dǎo)致機(jī)械干擾的障礙物。分軸式PTO的一個實例在圖7-9中示出，組件704的其它配置是可能的。實心軸PTO可執(zhí)行與組件704相同的功能，不同之處在于軸不拆分。實心軸可不具有用于將第二原動機(jī)50和/或配件60從離合器換檔PTO(在圖7中示出的離合器換檔PTO實例，組件702)斷開的裝置。實心軸PTO包括帶齒輪的軸，或傳遞機(jī)械力或能量的一些其它裝置，其允許附接額外的ΡΤ0，諸如組件706，具有或不具有離合器?？蛇x地，實心軸PTO可直接與配件60和/或第二原動機(jī)50接合?？商峁┑絇TO的延伸部分，以便PTO可從分軸式PTO或?qū)嵭妮SPTO更遠(yuǎn)地安裝。作為一個實例，在圖7中，組件704和/或706可延伸或者具有附加齒輪以便將配件60(或第二原動機(jī)50)從變速器或障礙物進(jìn)一步移動?？蛇x地，附加組件可放置在圖7中的組件704和706之間，以便傳遞力或能量，以進(jìn)一步分離組件704和706，或改變組件的旋轉(zhuǎn)速度。在替代實施例中，一個或多個殼體可封裝在圖7中示出為分離組件的可動部件，減少接口和單個組件的數(shù)量。雖然通過將它們封裝在更少的殼體或箱殼內(nèi)將多個組件的功能或機(jī)械元件組合可簡化設(shè)計并降低成本，但可能會產(chǎn)生額外的加工和測試成本。如果組件被組合，也可能對于適應(yīng)不同的包裝限制具有較少的靈活性。在另一個實施例中，可存在多于一個的PTO，如在圖7中所示的組件706，聯(lián)接到分軸式PTO，諸如圖7中的組件704，或?qū)嵭妮SΡΤ0。分軸式PTO裝置通常具有機(jī)械地聯(lián)接到一個以上的PTO的能力。在一些配置中，第二原動機(jī)可可選地通過軸連接，所述軸具有或不具有接頭，諸如萬向接頭或等速萬向接頭，從而使第二原動機(jī)可遠(yuǎn)離變速器安裝，以及直接安裝到車輛框架。該軸可允許同軸運(yùn)動和/或扭轉(zhuǎn)運(yùn)動，使得變速器運(yùn)動和振動受到阻尼或不傳遞到第二原動機(jī)。第二原動機(jī)可可選地直接安裝到變速器，而不是框架。變速器可與車輛的其它部件諸如框架區(qū)別地振動或移動，因為它聯(lián)接到第一原動機(jī)，第一原動機(jī)可使用發(fā)動機(jī)架或其它裝置來允許第一原動機(jī)不被剛性地安裝到車輛。
[0071]在一些實施例中，一些分軸式PTO設(shè)計可能需要軸在被斷開之前是靜止的。如果使用互鎖類型的聯(lián)接而非離合器，可能是這個情況?？墒褂每諝饣蛞恍┢渌募せ钛b置來分離在分軸式PTO內(nèi)的軸。根據(jù)一個實施例，如果有必要機(jī)械地分離軸，則可使用以下方法。
[0072]1.使組件40內(nèi)的離合器脫離接合；以及
[0073]2.可使用氣動、電動、液壓或其它裝置來打開離合器，或互鎖聯(lián)接器，將變速器30從組件40的輸出中的一個斷開。如果互鎖聯(lián)接器被斷開，則第二原動機(jī)50可相對于分軸保持固定。
[0074]在分軸式PTO內(nèi)的機(jī)械斷開功能可用于分離分軸式PTO內(nèi)的軸。在一個實施例中，可能在分軸式PTO的輸入部上存在齒輪，其在一個實施例中可用于將動力傳輸?shù)脚浼?0。為了繼續(xù)操作配件60，同時第二原動機(jī)50從系統(tǒng)10的其它移動部件機(jī)械隔離，第一原動機(jī)20被啟動和運(yùn)行，并且在一個實施例中組件40運(yùn)行(其可能涉及在第一原動機(jī)啟動之前或之后接合PTO內(nèi)的離合器70)。組件40使得分軸的前端部和所附接的齒輪旋轉(zhuǎn)?？蛇x的“熱換檔” PTO可附接到分軸式PTO。如果是這樣，則該離合器也接合在PTO內(nèi)，這允許輸出軸旋轉(zhuǎn)，并也使得所述配件旋轉(zhuǎn)。離合器，互鎖聯(lián)接器，螺旋爪式聯(lián)軸器，以及其它裝置可用于接合或脫離接合分軸，使得動力通過分軸傳輸或者在某些實施例中使得軸以如此的方式分離以至于很少或沒有動力通過聯(lián)軸器傳輸。
[0075]在駕駛期間如果第二原動機(jī)50工作，則分軸式PTO運(yùn)行，使得軸的前部和后部兩者都處于機(jī)械相連并旋轉(zhuǎn)。這使得第二原動機(jī)50可選地給變速器30供以動力，以及在一個實施例中使得變速器30通過組件40可選地給第二原動機(jī)50供以動力。在這種操作模式期間，通過打開連接到分軸式PTO的PTO的離合器可有利地將配件負(fù)載從傳動系移除。這種類型的操作具有優(yōu)于具有附接到通軸的配件的通軸第二原動機(jī)的一些益處，因為整個組合件可更短和更緊湊，允許在車輛上具有更大的包裝選項，以及因為標(biāo)準(zhǔn)的PTO可安裝在分軸式PTO上。在混合動力系統(tǒng)安裝之后由其它制造商對組件的變化或者安裝可通過這樣的架構(gòu)而被最小化。如果安裝到分軸式PTO的PTO具有離合器，其允許配件在不需要時被斷開連接，則也可以使用成本較低的齒輪栗和其它配件。不同的輸入/輸出比率的PTO裝置可用于最佳地匹配各個組件諸如第二原動機(jī)或配件的轉(zhuǎn)速rpm需求。當(dāng)聯(lián)接到配件時，如果需要不同的動力水平或不同的設(shè)備運(yùn)行速度，則控制系統(tǒng)可導(dǎo)致第一原動機(jī)和/或第二原動機(jī)在多個RPM水平下進(jìn)行操作。
[0076]可選的軸可從分軸式PTO的端部延伸。該軸可通過萬向接頭或其它聯(lián)軸器連接，從而允許第二原動機(jī)進(jìn)一步遠(yuǎn)離變速器30安裝，并且在一個實施例中可安裝到車輛的另一部分，諸如車輛框架，
[0077]參照圖2，示出系統(tǒng)10的示例性操作。組件40從變速器30脫離接合。當(dāng)必要時，APU80給第一可充電能量源70充電或提供動力。APU 80可包括由內(nèi)燃機(jī)或燃料電池供以動力的發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)可通過電源轉(zhuǎn)換器、AC/DC電逆變器或其它充電系統(tǒng)而連接到第一可充電的能量源70。第一可充電能量源70給第二原動機(jī)50供電。第二原動機(jī)50的操作使得配件60運(yùn)行。配件60給車載或外部設(shè)備100供電。當(dāng)車輛靜止和第一原動機(jī)20被關(guān)閉(例如，處于怠速減少系統(tǒng)下)時，第一可充電的能量源70和/SAPU 80可給系統(tǒng)10提供所有的動力。如果第二原動機(jī)50沒有聯(lián)接到驅(qū)動軸32，而是提供動力到配件60(例如，處于怠速減少系統(tǒng)下)，則系統(tǒng)10可包括簡化的控制和動力管理系統(tǒng)。
[0078]根據(jù)另一個示例性實施例，組件40可被機(jī)械地聯(lián)接到第一原動機(jī)20并可周期性地操作，以便通過變速器30提供動力到第二原動機(jī)50。第二原動機(jī)50給第一可充電能量源70再充電和/或給配件60供電。配件60可給第二可充電能量源90再充電或操作其它設(shè)備，諸如設(shè)備100。
[0079]根據(jù)另一個示例性實施例，系統(tǒng)10配置成怠速減少系統(tǒng)，其可給車輛負(fù)載供電，所述車輛負(fù)載諸如HVAC、計算機(jī)、娛樂系統(tǒng)和設(shè)備，而不需要連續(xù)地使得發(fā)動機(jī)怠速。因此，系統(tǒng)10使用電動馬達(dá)(例如，原動機(jī)50)給用于操作液壓設(shè)備(例如，架空桶、液壓驅(qū)動的壓縮機(jī)等)的液壓栗(例如，配件60)供以動力。備選地，電動馬達(dá)可直接給壓縮機(jī)供以動力。電動馬達(dá)可配置成只有當(dāng)對于液壓流存在需求或者需要操作其它機(jī)械聯(lián)接的設(shè)備以便使得第一可充電的能量源70內(nèi)的能量守恒時才操作。電動馬達(dá)可通過控制器來致動，所述控制器接收通過光纖發(fā)送的信號或通過其它裝置發(fā)送的信號。在一個實施例中，該系統(tǒng)可利用空氣或其它流體來傳輸信號。有可能是氣動閥、柱塞或其它裝置來通過加壓線將壓力的變化發(fā)送到傳感器。該傳感器可發(fā)送電信號到控制器以操作電動馬達(dá)。如果有必要將用于操作人員的控制輸入安裝到不希望使用電開關(guān)的地方內(nèi)，諸如在可安裝在卡車上的燃料罐出口附近或在帶隨車起重機(jī)的卡車上的電絕緣料斗內(nèi)，則這樣的裝置可能是有用的。如果氣動控制輸入使用來自卡車空氣制動系統(tǒng)的空氣，則可能有必要監(jiān)測空氣制動系統(tǒng)的壓力，以確保足夠的壓力。如果壓力下降到低于閾值，則可能有必要操作壓縮機(jī)來加壓空氣制動系統(tǒng)，這種壓縮機(jī)可要求接通第一原動機(jī)或操作電動馬達(dá)。如果系統(tǒng)10在栗送諸如燃料罐的可燃流體的車輛上使用時，配件60可以是液壓栗，其用于將動力傳送到單獨(dú)的栗以便使得可燃流體移動。單獨(dú)的栗可使得可燃流體或其它流體移動，而不直接連接到電源。
[0080]用于系統(tǒng)10的控制系統(tǒng)可監(jiān)測可充電能量源，諸如電池，并且使用來自電池管理系統(tǒng)(BMS)的輸入，以提供正在接近的某些極限的提前通知，其會將來自可充電能量源(電池)的可用動力和/或能量減至或降低至靜止負(fù)載所需的動力或能量之下。如果檢測到這種狀況，控制器可在達(dá)到極限之前啟動第一原動機(jī)20(發(fā)動機(jī))的啟動和操作，達(dá)到極限將使電池性能降低至所建立的閾值之下。使用第一原動機(jī)20(發(fā)動機(jī))來補(bǔ)足或從配件60獲取的100%的附載并操作配件60是為了避免在配件60的操作中的不連續(xù)性，或者在配件60操作性上的降低。根據(jù)一個實施例，需要使用第一原動機(jī)20來操作配件60并允許第二原動機(jī)50來降低動力或停止操作的提前通知可以是，但在理念上非限制性的，電池系統(tǒng)或電池單元的溫度上升的趨勢，如果第一可充電能量源70是電池，則可繼續(xù)上升以及導(dǎo)致電池過熱(在放電和/或充電期間)。與第一可充電的能量源70相關(guān)的其它問題可能會導(dǎo)致第一原動機(jī)20操作配件60而不操作第二原動機(jī)50，包括電壓接近最大電池單元電壓，(其可導(dǎo)致控制器操作系統(tǒng)10，以通過不使用第二原動機(jī)50防止第一可充電的能量系統(tǒng)70的過充電)，電壓接近最小值，(導(dǎo)致系統(tǒng)10操作以不將電池放電到低于閾值，這可能造成損壞)，動力水平達(dá)到最大，這將不允許配件在所希望的更高動力水平下操作。一些電池可具有較高的短期電池動力輸出，或者可接收較高的短期動力輸入，通常在幾秒鐘或幾分鐘內(nèi)進(jìn)行測定。一旦針對較高的動力脈沖已達(dá)到最大時間，則電池可能需要降低電力。系統(tǒng)10和用于系統(tǒng)10的控制系統(tǒng)可預(yù)測到可充電的能量源70的電力的降低是可能的，并啟動發(fā)動機(jī)，使得發(fā)動機(jī)可無縫補(bǔ)足電力到配件60。這樣的控制策略會是有利的，因為它可允許可充電的能量源70(電池或液壓蓄能器)的尺寸更小，這可以減少整體成本，同時仍然允許系統(tǒng)10提供零排量，對于許多使用情況而言的所有的電靜止操作，不使用所述第一原動機(jī)(發(fā)動機(jī))20。如果電池不能在所需的水平下執(zhí)行并滿足100%的全電動要求，則發(fā)動機(jī)可用于提供動力。這種控制策略可對需要轉(zhuǎn)動PTO的靜止操作特別有用。
[0081]在一個實施例中，當(dāng)原動機(jī)50用于給栗或機(jī)械地聯(lián)接設(shè)備100的其它裝置供以動力時，原動機(jī)20不與組件40接合。雖然組件40 (PTO)未接合，但PTO可被變型以允許軸32以低阻力旋轉(zhuǎn)。PTO可選擇成具有下述特征，當(dāng)不接合時其通常限制PTO的運(yùn)動；當(dāng)電動馬達(dá)用于給液壓栗供以動力時，該特征可被禁用。在某些實施例中，該概念也適用于在下文參照圖3和圖4論述的用于混合動力系統(tǒng)進(jìn)程的“操作模式”。當(dāng)車輛靜止時可使用這種類型的怠速減少。
[0082 ]電池(例如，可充電的能量源70)給電動馬達(dá)(例如，原動機(jī)50)提供能量。在電池耗盡之后，外部電網(wǎng)用于對電池再充電。
[0083]如果可充電的能量儲備足夠多時，所述電動馬達(dá)(原動機(jī)50)可以連續(xù)地操作，消除了對根據(jù)需要開啟和關(guān)斷馬達(dá)的控制器的需求。這種系統(tǒng)可聯(lián)接到容積可變排量栗，以減少對液壓流需求較低時的流量，導(dǎo)致來自可充電能量源的動力消耗更低。對于混合動力系統(tǒng)配置而言，還可以使用該相同的連續(xù)操作方法。
[0084]在又一個實施例中，第二原動機(jī)50直接地或通過另外的可充電的能量源和相關(guān)聯(lián)的逆變器給外部設(shè)備提供動力。利用第二原動機(jī)50來給外部設(shè)備供以動力旨在減少對額外的第一原動機(jī)20給發(fā)電機(jī)供以動力的需求。
[0085]在又一實施例中，可以使用高級的控制系統(tǒng)(例如，利用光纖的栗控制系統(tǒng)等)來控制配件60的操作。在又一實施例中，配件60是容積可變排量栗。配件60可連續(xù)地操作，如果存在需求只提供流量即可。當(dāng)不存在需求時，配件60在系統(tǒng)內(nèi)提供很少或不提供額外的摩擦力或阻力。
[0086]第二可充電的能量源90是可選的。源90可以是用于壓縮空氣的罐，液壓蓄能器。配件60還可給空調(diào)系統(tǒng)供以動力或是空調(diào)系統(tǒng)，其包括壓縮機(jī)和充電/加壓的AC蓄能器。
[0087]根據(jù)需要通過a/c系統(tǒng)以及來自系統(tǒng)的干水分(dry moisture)，蓄能器可以存儲和計量出多余的氟利昂(或其它冷卻劑)。
[0088]參照圖3，示出系統(tǒng)10的另一示例性操作。當(dāng)車輛靜止和第一原動機(jī)20被關(guān)閉(例如，處于怠速減少系統(tǒng)下)時，第一可充電的能量源70和/SAPU 80可為系統(tǒng)10提供動力。例如，如圖3中所示，能量源70可給配件60供以動力。在一個實施例中，使用第二可充電的能量源90。如圖所示，配件60將能量存儲在第二可充電能源90內(nèi)。當(dāng)在第二可充電的能量源90(例如，液壓蓄能器)內(nèi)所儲存的能量降低到預(yù)定水平時，第二原動機(jī)50被接合以便通過組件40操作配件60(例如，液壓栗)。使用第二可充電的能量源90是為了減少配件60的操作時間。配件60只需要操作來維持在第二可充電能量源90中的能量。車載或外部設(shè)備100(例如，任何液壓設(shè)備)由第二可充電的能量源90供以動力。在一個實施例中，在車輛行駛過程中當(dāng)?shù)诙沙潆姷哪芰吭?0已被完全充電時，離合器機(jī)構(gòu)用于將配件60從組件40和第二原動機(jī)50脫離接合。這樣做的目的是當(dāng)需要第二原動機(jī)50但不需要配件60時，減少系統(tǒng)10上的摩擦。第二可充電的能量源90可通過減壓閥在恒定系統(tǒng)壓力下提供液壓動力到設(shè)備100。
[0089]備選地，第二可充電的能量源90和兩個液壓馬達(dá)/栗單元聯(lián)接到一起，以提供恒定的系統(tǒng)壓力和流量。第一單元(例如，液壓馬達(dá))從第二可充電的能量源90接收高壓流量。第一單元聯(lián)接到第二單元(例如，栗)，其以較低的壓力將液壓動力供給到設(shè)備100。液壓的第二可充電的液壓回路和低壓液壓設(shè)備回路具有高壓力部分和低壓力部分(貯存器或罐)。當(dāng)來自所述第二可充電源(蓄能器)的高壓流動減少或改變時，控制系統(tǒng)可用于維持在低壓液壓設(shè)備回路中的恒定流量。這種構(gòu)造的優(yōu)點在于，來自高壓蓄能器的能量被更有效地傳遞到設(shè)備。這種構(gòu)造還允許使用對于推動系統(tǒng)和設(shè)備100而言的獨(dú)立液壓回路。獨(dú)立的液壓回路允許在每個回路中使用具有不同特性的流體。此外，可容易受到污染的液壓回路(例如，設(shè)備回路)可保持獨(dú)立于另一液壓回路(例如，推動回路)。
[0090]在另一個實施例中，使用第二可充電能量源90，并且配件60是液壓栗。第二可充電的能量源90可包括低壓流體容器和液壓蓄能器。第二可充電的能量源90的使用避免對高級的栗的控制系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的光纖的需求;相反，可使用簡單的液壓系統(tǒng)(例如，具有封閉的中心液壓系統(tǒng)和傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)等的絕緣架空設(shè)備)。如果配件60的速度由于車載電源耗盡而減慢，則配件60可操作更長以便保持第二可充電的能量源90中的能量。這是為了盡量減少對設(shè)備100操作的任何負(fù)面影響。根據(jù)一個示例性實施例，第二原動機(jī)50是交流馬達(dá)并大致以恒定的速率轉(zhuǎn)動，而不管配件60的輸出量(例如，以創(chuàng)建來自配件60的兩個或多個不同水平的流量)。
[0091]然而，在某些情況下，第二原動機(jī)50可提供動力到配件60，并且第二原動機(jī)50的速度可由控制器來改變。例如，第二原動機(jī)50的速度可改變以減少來自配件60的流體流量(例如，對于以兩個速度操作的架空裝置而言，其中對于起重臂的精細(xì)移動而言需要較低的液壓流)。
[0092]在一個實施例中，系統(tǒng)10可以提供允許車輛通過使用操作模式在工作現(xiàn)場以更少的排放和發(fā)動機(jī)噪聲操作的優(yōu)點。在一個操作模式(如圖3和圖4中所示)下，第一原動機(jī)20(例如，內(nèi)燃機(jī)，諸如柴油燃料發(fā)動機(jī)等)被關(guān)斷以及組件40 (PTO)從變速器30脫離接合，并且組件40當(dāng)脫離接合時能夠以很小的阻力自由旋轉(zhuǎn)，以及來自第一可再生的能量源70和第二可再生的能量源90的動力可用于操作車載或外部設(shè)備100以及車輛的電氣系統(tǒng)，諸如“儲備待用負(fù)載”(例如，HVAC，照明器件，無線電設(shè)備，各種電子器件等)。根據(jù)另一個示例性實施例，第二可再生能量源90可以是可選的，以及第一可再生的能量源70可直接給設(shè)備100供以動力。根據(jù)一個示例性實施例，第一可再生的能量源70具有約35kWh的容量且配置成提供足夠的動力來操作所述車輛一整天或正常操作(例如，8小時)。
[0093]參照圖4，示出系統(tǒng)10的另一示例性操作。當(dāng)APU80未被供以燃料，APU 80未被使用，或者APU 80不存在時，第一可充電的能量源70可由系統(tǒng)10的其它組件來進(jìn)行再充電(除了其它方法之外)。第一原動機(jī)20和第二原動機(jī)50優(yōu)選地操作，并同步到相同的速度(例如，通過組件40的輸入和輸出機(jī)械相連是一比一的比率)。組件40優(yōu)選接合到變速器30。第一原動機(jī)20通過變速器30和組件40給第二原動機(jī)50供以動力。如果第一原動機(jī)20和第二原動機(jī)50之間的比率不是一對一的，則對第二原動機(jī)50的速度或第一原動機(jī)20的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以最小化度40中的離合器的磨損。第二原動機(jī)50的操作將第一可充電的能量源70再充電到預(yù)定水平的存儲能量。在一個實施例中，給第一可充電的能量源70再充電的這種方法旨在允許系統(tǒng)在現(xiàn)場連續(xù)運(yùn)行，而無需使用外部電網(wǎng)的電力。在一個實施例中，該方法還旨在第一可充電的能量源70再充電的過程中允許設(shè)備100連續(xù)操作。
[0094]雖然給第一可充電的能量源70充電，但第二原動機(jī)50同時操作配件60。配件60給車載或外部設(shè)備100供以動力。在第一可充電的能量源70已被再充電之后，組件40從變速器30分離。配件60的操作可以繼續(xù)而無需使用第一原動機(jī)20，如圖2中所示。備選地，通過接合的組件40，配件60的操作可由原動機(jī)20分時或全時地連續(xù)供以動力。例如，如果在給配件60供以動力的其它組件之一出現(xiàn)故障的情況下，這可能是有用的。如果來自配件60的動力需求超過可從第二原動機(jī)50獲得的動力，則這也可是有用的。根據(jù)一個示例性實施例，第一原動機(jī)20給設(shè)備100(如挖掘機(jī)起重機(jī)，在挖掘作業(yè)中其會需要更高的液壓流量)提供輔助動力或者所有的動力。在高動力需求的間歇階段期間使用第一原動機(jī)20來給設(shè)備100提供輔助動力允許系統(tǒng)10包括更小的第二原動機(jī)50，其能夠給主要的設(shè)備運(yùn)行提供足夠的動力?？刂葡到y(tǒng)可從設(shè)備接收指示附加的動力需要超過由第二原動機(jī)50所提供的動力的信號。這種信號可由操作人員通過激活一項功能(例如，螺旋推運(yùn)器的釋放等)、通過在回路或組件中要求高于預(yù)定閾值、或通過其它手段來觸發(fā)。在不同的操作模式下，第二原動機(jī)50可同時提供動力到變速器30和配件60。
[0095]在一個實施例中，呈現(xiàn)為用于在城市中載人的公共汽車的車輛可配備有組件，其包括與變速器30和分軸式PTO接合的PTO。分軸式PTO也與第二原動機(jī)50和配件60接合。在一個實施例中，第二PTO(非分軸式)可用于將配件60連接到分軸式PTO。
[0096]在根據(jù)一個示例性實施例的公共汽車的操作模式下，第二原動機(jī)50，諸如電動馬達(dá)，給組件40供以動力，組件40然后給配件60和變速器30同時供以動力。由于變速器30聯(lián)接到第一原動機(jī)20(由柴油，壓縮天然氣或其它燃料供以動力的發(fā)動機(jī))，變速器30可給第一原動機(jī)20供以動力。使用來自第一可充電的能量源70的能量給第一原動機(jī)20供以動力旨在節(jié)省燃料，并且可以這樣做以使得當(dāng)?shù)谝辉瓌訖C(jī)20繼續(xù)旋轉(zhuǎn)而不使用燃料時使得附接到所述第一原動機(jī)20的其它設(shè)備(例如，動力轉(zhuǎn)向栗，或用于空氣制動器的空氣壓縮機(jī)，或12V的交流發(fā)電機(jī)/發(fā)電機(jī)，等等)也接收動力。同時供以配件60的動力可用于給用在客車上的輪椅斜坡中的單獨(dú)空調(diào)系統(tǒng)和/或液壓栗供以動力。當(dāng)完全靜止(客車處于空檔下，同時施加停車制動)時，原動機(jī)20可能夠停止(沒有旋轉(zhuǎn)或燃料消耗)，在變速器30上的PTO中的離合器被打開，然后第二原動機(jī)50可繼續(xù)使用來自第一可充電能量源70的能量給空調(diào)供以動力。當(dāng)其通過發(fā)動機(jī)關(guān)閉而處于靜止時，D/C到D/C轉(zhuǎn)換器可使用來自第一可充電的能量源70的能量來給公共汽車上的較低電壓系統(tǒng)充電。
[0097]參照圖5，示出系統(tǒng)10的另一示例性操作。使用第二可充電的能量源90。配件60給第二可充電的能量源90提供動力。在一個實施例中，車載或外部設(shè)備100(例如，液壓缸，閥，起重臂等)聯(lián)接到第二可充電的能量源90，并且可由第二可充電的能量源90供以動力。外部設(shè)備100也可直接通過配件60來操作，而無需使用第二可充電的能量源90。給第一可充電的能量源70和第二可充電的能量源90再充電的這種方法旨在允許系統(tǒng)在現(xiàn)場連續(xù)運(yùn)行而無需使用外部電網(wǎng)電力。該方法還旨在在給第一可充電的能量源70和第二可充電的能量源90充電的過程中允許設(shè)備100的連續(xù)操作。
[0098]參照圖6，示出系統(tǒng)10的另一示例性操作。在一個實施例中，在車輛制動期間，離合器或其它機(jī)構(gòu)用于將第一原動機(jī)20從變速器30脫離接合。這旨在最大化可從車輛制動獲得的再生能量。在制動過程中離合器的脫離接合是可選的。車輛的前進(jìn)動量將動力從輪33提供給變速器30。變速器30可降低到較低的檔位以增加RPMS并增加傳送到第二原動機(jī)50的能量的量。第二原動機(jī)50可操作以給第一可充電的能量源70充電，并有助于根據(jù)再生制動的原理使車輛減速。將第一原動機(jī)20從變速器30脫離接合進(jìn)一步降低在制動過程中被傳送回到第一原動機(jī)20的能量的量，并減少發(fā)動機(jī)制動的需求。雖然在制動過程中將原動機(jī)脫離接合可期望將盡可能多的動力在制動過程中轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)10，但該方法是可選的。一些操作方法可只在變速器換檔事件過程中才斷開離合器。在變速器換檔事件過程中，所述第二原動機(jī)可暫停再生制動，以便在換檔過程中減少對變速器內(nèi)的齒輪上的負(fù)載，或第二原動機(jī)可被操作以便換檔事件，作為一個實例，作為手動變速器或手自一體變速器操作的變速器可在換檔過程中減少對變速器內(nèi)的齒輪上的負(fù)載。在其它實施例中，第一個原動機(jī)可直接聯(lián)接到?jīng)]有離合器的變速器，并且可利用具有扭矩變換器和內(nèi)部齒輪箱的自動變速器來將動力傳遞到后輪。
[0099]如上所述，在車輛制動過程中，第一可充電的能量源70通過第二原動機(jī)50的操作充電。可選地，只有當(dāng)所述車輛處于運(yùn)動中或停止(例如，在停止位置)而非制動時，第一可充電的能量源70可被充電。在靜止的同時進(jìn)行充電對于具有自動變速器的車輛驅(qū)動系統(tǒng)而言可以是特別有益的，其中發(fā)動機(jī)可接合變速器，但是當(dāng)車輛靜止以及原動機(jī)20繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時變速器不需要從第一原動機(jī)20完全脫離聯(lián)接。在制動過程中不給可充電的能量源70充電可用于降低或消除系統(tǒng)10與設(shè)置在車輛上的制動器的相互作用。備選地，如果由系統(tǒng)10的控制器檢測到防抱死制動信號，使用來自動力傳動系的能量的可充電的能量源70的再生制動或充電可減少或消除。如果第二可充電的能量源90未被完全充電，則配件60可可選地操作以便進(jìn)一步減慢車輛，并將能量儲存在可選的第二可充電的能量源90內(nèi)。以這種方式，再生制動可用于同時給系統(tǒng)10的多個能量存儲裝置充電。這是為了允許在車輛行駛過程中通過制動給兩個能量存儲裝置再充電，還有其它優(yōu)點。離合器可可選地包括在第一原動機(jī)20和變速器30之間，以進(jìn)一步提高再生制動。在一些實施例中，當(dāng)車輛的系統(tǒng)10被驅(qū)動時發(fā)生連續(xù)充電。
[0100]仍然參照圖6，在具有處于所述第一原動機(jī)和手動變速器之間的離合器的一些實施例中，接口可用于允許系統(tǒng)10與所述第一原動機(jī)直接聯(lián)接。與第一原動機(jī)的接口可包括如圖1B和/或圖7中所示配置的PTO。例如，該接口可包括如圖1B中所示的配置成連接到齒輪箱53的ΡΤ0。此外，該接口可包括離合器換檔ΡΤ0，例如如圖7中所示，該離合器換檔PTO配置成與變速器和分軸式PTO進(jìn)行通信。
[0101]如已經(jīng)論述的那樣，系統(tǒng)10可執(zhí)行許多不同的功能。系統(tǒng)10的各種示例性實施例的功能可基于包括系統(tǒng)10的車輛的行為進(jìn)行改變。例如當(dāng)車輛制動時，再生制動可用于給第一可充電的能量源70和/或第二可充電能量源90充電。在加速過程中，第一可充電的能量源70和/或第二可充電的能量源90可用于給傳動系提供動力。當(dāng)車輛停車時，車載設(shè)備100(諸如液壓提升機(jī))可被致動。這種液壓提升機(jī)可從第二可充電的能量源90(例如，液壓蓄能器)吸取動力或可直接由配件60(諸如液壓栗)驅(qū)動。一旦提升機(jī)上升并停止，則液壓流體不再流動。在該位置下，第二可充電的能量源90不必進(jìn)行充電，以及配件60不必運(yùn)行來保持液壓提升機(jī)提升。因此，當(dāng)提升機(jī)不移動時，第二原動機(jī)50可被關(guān)閉以減少來自第一可充電能量源的不必要的能源消耗，以及第一原動機(jī)20可被關(guān)閉以減少不必要的怠速。當(dāng)車輛停車時，如果在用于設(shè)備或“儲備待用負(fù)載”的可充電的能量源70或90內(nèi)具有足夠的能量或具有足夠的從車輛輸出到動力工具或燈或其它負(fù)載的動力，包括但不限于提供用于建筑物或用于電網(wǎng)的動力，則原動機(jī)20可保持關(guān)斷狀態(tài)。如果動力被提供給電網(wǎng)，則動力可通過雙向連接來提供，允許輔助服務(wù)通過接收和/或傳送動力到電網(wǎng)來提供，這些服務(wù)可涉及到意欲增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性的頻率調(diào)節(jié)。對來自系統(tǒng)1的充電或電力輸出的其它控制可包括需求響應(yīng)(DR)能力。在電網(wǎng)可能是一個處于沉重的負(fù)載或單個設(shè)施會產(chǎn)生峰值充電的時間期間，涉及到電網(wǎng)電力的更高使用和用于接收電力的成本，需求響應(yīng)能力意欲減少或停止充電。到車輛的通信可通過遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)，作為一個實例，對于需求響應(yīng)而言，公用事業(yè)可將電力價格的時間表通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)、其它無線網(wǎng)絡(luò)或電力線載波信號發(fā)送。系統(tǒng)10的控制器可使用控制邏輯來通過由電力供應(yīng)商發(fā)送的價格信號確定充電開始。系統(tǒng)10可可選地在高峰需求時間期間使用第一原動機(jī)或諸如燃料電池或發(fā)電機(jī)的輔助動力單元來提供額外的能量到電網(wǎng)。這樣的動力可直接從發(fā)電機(jī)或燃料電池引導(dǎo)到電網(wǎng)，而無需存儲在中間可充電的存儲系統(tǒng)(諸如電池)內(nèi)，或者可由電池提供，可能通過附加的逆變器來調(diào)節(jié)和同步用于用在電網(wǎng)上或者用于與需要電力的其它負(fù)載一起使用的輸出動力。系統(tǒng)10可以包括傳感器和控制系統(tǒng)，以自動地打開和在不需要它們時關(guān)閉第一原動機(jī)20、第二原動機(jī)50、配件60、或系統(tǒng)10的其它組件，從而節(jié)省燃料和降低排放。
[0102]參照圖7，根據(jù)一個實施例，分軸式架構(gòu)700被用作圖1A和圖1C中的組件40。。架構(gòu)700包括離合器換檔PTO 702、分軸式PTO 704和離合器換檔PTO 706。離合器換檔PTO 706聯(lián)接到齒輪栗，或其它配件，諸如配件60。分軸式PTO 704具有聯(lián)接到電動馬達(dá)(諸如第二原動機(jī)50)的接口712。支架或支撐件725可聯(lián)接到分軸式PTO 704和變速器30。
[0103]電動馬達(dá)或原動機(jī)50可通過軸或萬向接頭連接到分軸式PTO704的接口。有利的是，離合器換檔PTO 702和704可相對較小并安裝到分軸式PT0704的接口722和724。根據(jù)一個實施例，使用架構(gòu)700允許最終階段的制造以便將設(shè)備安裝到變速器30，如常規(guī)那樣(沒有特殊的栗，還允許車輛作為混合動力系統(tǒng)操作)。原動機(jī)50和配件60可布置成面對原動機(jī)
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[0104]在一個實施例中，分軸式PTO 704可具有實心軸。在一些應(yīng)用中實心軸可以是優(yōu)選的。實心軸可消除分軸式PTO的一些復(fù)雜性和成本?？梢允褂肞arker型號的ΡΤ0，諸如來自890/897和892/899系列的ΡΤ0，具有在變速器30和890系列的PTO或類似型號的PTO之間的另一個離合器，和附接到890系列的PTO(在兩個離合器之間)的軸的齒輪。可以使用來自變速器30的潤滑。濕或干的花鍵可用于連接各種組件。在許多應(yīng)用中可能沒有必要使用分軸式的功能。
[0105]在一個實施例中，分軸式架構(gòu)可在下述情況下是有利的，其中如果第二原動機(jī)50從系統(tǒng)脫離聯(lián)接，則存在改進(jìn)的性能或?qū)δ承┕收系母媚褪苄?。第二原動機(jī)50通常可以是具有可充電的能量源70(電池，超級電容器，或用于電動馬達(dá)的其它電化學(xué)儲能系統(tǒng)，或用于液壓或空氣栗的流體蓄能器)的電動馬達(dá)或單獨(dú)液壓馬達(dá)。
[0106]系統(tǒng)10可在由控制系統(tǒng)控制的各種模式下操作架構(gòu)700。在一個實施例中，在驅(qū)動模式下，離合器換擋PTO 702與變速器30接合，以及分軸式PTO 704與原動機(jī)50接合。離合器換擋PTO 706在驅(qū)動模式下脫離接合，使得配件60不運(yùn)轉(zhuǎn)。在一個實施例中，在工作現(xiàn)場全電動PTO模式(ePTO模式)下，離合器換擋PTO 702從變速器30脫離接合，以及分軸式PTO 704與原動機(jī)50接合。離合器換擋PTO 706接合，使得配件60在需要時運(yùn)轉(zhuǎn)，使用來第二原動機(jī)50的動力。這種操作模式是為了減少燃料的使用，減少有害氣體排放，并提供安靜的工作現(xiàn)場。發(fā)動機(jī)噪聲的降低可允許更容易地通信，在工作現(xiàn)場或緊急救援現(xiàn)場可提高安全性和工作效率。減少工作現(xiàn)場的噪聲還可允許在某些階段時期在噪聲限制的區(qū)域內(nèi)延長操作時間。在工作現(xiàn)場充電模式下，如果一個或多個可充電能量源將存儲的能量耗盡在閾值之下，可需要工作現(xiàn)場充電模式，其中配件60脫離接合，原動機(jī)20正在操作，以及離合器換檔PTO702與變速器30接合。當(dāng)原動機(jī)50作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行以便給第一可充電的能量源70充電時，分軸式PTO 704與原動機(jī)50接合。離合器換擋PTO 706脫離接合，使得配件60不運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)谝豢沙潆姷哪芰吭?0需要再充電時，這種模式可能是有利的，但沒有必要操作從配件60接收動力的設(shè)備。一個實例是在工作現(xiàn)場運(yùn)行的卡車，其中電動HVAC和/或電動工具從可充電能量源70吸取動力，可使用單獨(dú)的逆變器將直流電池電源轉(zhuǎn)換為交流110伏或220伏，其中第一原動機(jī)20關(guān)閉。
[0107]在工作現(xiàn)場充電模式下，其中接合配件60，可給設(shè)備或空調(diào)提供動力，原動機(jī)20運(yùn)行以及離合器換擋PTO 702與變速器30接合。當(dāng)原動機(jī)50作為發(fā)電機(jī)操作以給第一可充電能量源70進(jìn)行充電時，分軸式PTO 704與原動機(jī)50接合。離合器換檔PTO 706被接合，從而使配件接收動力，并且可以旋轉(zhuǎn)。該模式允許在充電的同時繼續(xù)給配件、設(shè)備、空調(diào)和/或其它負(fù)載供以動力。第一原動機(jī)20可以被操作，使得與第一原動機(jī)20在充電模式下使用之前的輸出轉(zhuǎn)速rpm相比，離合器換檔PTO 706到配件60的輸出轉(zhuǎn)速沒有變化。
[0108]在一個實施例中，在行駛過程中與電動馬達(dá)操作相關(guān)聯(lián)的全電動驅(qū)動模式下，離合器換擋PTO 706從分軸式PTO 704脫離接合，以及變速器30通過變速器30和原動機(jī)20之間的離合器或變速器30內(nèi)的離合器從原動機(jī)20脫離接合。原動機(jī)50通過變速器30提供動力到驅(qū)動軸32。根據(jù)一個實施例，在工作現(xiàn)場模式下，不接合電動馬達(dá)，第一原動機(jī)20正在操作，離合器換檔PTO 702與變速器30接合，以及分軸式PTO 704與原動機(jī)50脫離接合。原動機(jī)50不運(yùn)轉(zhuǎn)。第二離合器換擋PTO 706被接合，從而配件60在來自原動機(jī)20的動力下旋轉(zhuǎn)。
[0109]在一個實施例中，配件60和原動機(jī)50的順序或位置可以顛倒。原動機(jī)50也可設(shè)置在底部上，或使用到PTO 704的軸并具有離開后部的栗。
[0110]軸可被封裝，以便限制接近作為與分軸式架構(gòu)關(guān)聯(lián)的選擇的移動部件。該架構(gòu)可被容納在變速器30的殼體內(nèi)?？墒褂镁哂蠵TO配置的分動箱，諸如由Kenworth制造的那些。
[0111]在一個實施例中，分軸式架構(gòu)700可具有齒輪和副齒輪以便將速度增加以便用于與更快的旋轉(zhuǎn)栗一起使用。典型的是空氣閥用來接合ΡΤ0，但機(jī)械聯(lián)動裝置、電動或液壓機(jī)構(gòu)也是可選的。軸可包括各種長度的軸，包括但不限于可具有花鍵的短軸。
[0112]此外，系統(tǒng)10可利用工作現(xiàn)場充電模式，其中不接合配件60，如果車輛處于空檔接通，對于給第一可充電電源70充電會是有用的。這樣的模式可包括用于節(jié)省燃料的自動關(guān)機(jī)操作。關(guān)機(jī)操作在預(yù)定的時間量之后或者當(dāng)在可充電能量源70內(nèi)達(dá)到特定充電量時自動關(guān)閉。在一個實施例中，車輛10具有在駕駛室或其它地方的ePTO按鈕，并且如果ePTO按鈕沒有被按下，則不接合配件60的工作現(xiàn)場充電模式可用來給第一可充電電源70充電，并當(dāng)達(dá)到充電量時自動關(guān)閉。在一個實施例中，只有當(dāng)點火鑰匙被接通以及當(dāng)停車制動器被接通時車輛處于停車或空檔下，此模式才僅僅操作。
[0113]在一個實施例中，離合器換檔PTO702可具有齒輪比，其使得原動機(jī)50比原動機(jī)20的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速RPM旋轉(zhuǎn)地更快，其提供用于原動機(jī)50更好的操作RPM范圍。備選地，分軸式PTO 704可布置成具有這樣的齒輪比。
[0114]在一個實施例中，離合器換檔PTO706具有最佳適合于配件60或栗的比率(例如，低于100% )，以使到配件60的轉(zhuǎn)速RPM輸出與原動機(jī)20的轉(zhuǎn)速RPM是一對一的比率。
[0115]根據(jù)一個替代實施例，第三PTO可在接口702處安裝，其被設(shè)置用于原動機(jī)50的更高的PTO輸出百分比?？蛇x的第三PTO可以是離合器換檔PTO并允許相比于原動機(jī)20的RPM甚至更高的RPM比率。根據(jù)一個實施例，Muncie Power分軸式組合件可配置成在系統(tǒng)10中使用。可以使用附接到Parker Chelsea 890/891/892或其它系列的輸出的齒輪箱輸出。根據(jù)一個實施例，具有相似特性的ΡΤ0，諸如897/898/899系列可在系統(tǒng)10中使用。
[0116]在不同的操作模式下，第二原動機(jī)50可同時提供動力到變速器30和配件60。第二原動機(jī)50(諸如電動馬達(dá))給組件40供以動力，組件40然后給配件60和變速器30同時供以動力。
[0117]由于變速器30和卡車或卡車框架上的其它組件之間的緊密間隙，在一個實施例中可有必要使用齒輪傳動的適配器，諸如但不限于Parker 630或645系列。
[0118]并入電動超速控制的控制系統(tǒng)也可用于限制到配件、馬達(dá)或安裝到具有離合器的裝置的其它組件(諸如分軸式PTO或“熱換檔”ΡΤ0)的輸入速度。在一個實施例中，PTO可并入“濕花鍵(wet spline)”以便通過潤滑花鍵減少對花鍵的磨損。
[0119]可以使用各種ΡΤ0。變速器可具有用于將被安裝到變速器30的PTO的多個開口?？梢允褂秒p輸出PTO，諸如Parker系列452，630，645，897，898或899的PTO。
[0120]添加從分軸式PT0704安裝的離合器PTO702允許相同的栗用在改裝省錢的新栗和液壓系統(tǒng)的可能的重新設(shè)計上。所述栗可直接安裝到PT0706或可選地可使用到栗的驅(qū)動線或進(jìn)一步安裝在變速器30后面的其它配件。取決于可用的包裝，齒輪栗可安裝成面對朝向車輛前部安裝的另一方向。
[0121]參照圖8，分軸式PTO 704可以是由Chelsea制造的分軸式ΡΤ0。圖9示出分軸式ΡΤ0，其具有附接到其的離合器換檔PTO 706。在一個實施例中，PTO 704和PTO 706由Chelsea制造。然而，可使用各種分軸式PTO和離合器換檔PTO裝置。雖然對分軸式PTO和離合器換檔PTO的具體配置進(jìn)行了描述，但是在不脫離權(quán)利要求范圍的情況下可以使用其它配置。在一個替代實施例中，分軸式PTO 704可聯(lián)接到非PTO接口，其在號為61/624118的美國臨時申請中有所描述，該美國臨時申請以其全文通過引用并入本文。
[0122]參照圖10，用于車輛的車輛混合動力系統(tǒng)1000包括第一原動機(jī)20、變速器30、第二原動機(jī)50、組件40、第三原動機(jī)51、齒輪箱50、驅(qū)動軸32和車輪33。車輛1000具有串聯(lián)式混合動力配置并且可包括聯(lián)接到第二原動機(jī)50的第一可充電的能量源70。外部電網(wǎng)105可聯(lián)接到第一可充電的能量源70。
[0123]原動機(jī)20可以是包括柴油、汽油、天然氣、丙烷N0G、生物燃料等的任何類型的發(fā)動機(jī)。變速器30可以是自動的、半自動的、無級變速的等。原動機(jī)50可以是液壓馬達(dá)，電動馬達(dá)等。
[0124]在一個實施方案例中，組件40可配置成分軸式系統(tǒng)。組件40設(shè)置在第二原動機(jī)50和第三原動機(jī)51之間。第三原動機(jī)51可類似于原動機(jī)50，并聯(lián)接到齒輪箱53，其聯(lián)接到驅(qū)動軸32，驅(qū)動軸32聯(lián)接到連接到車輪33的軸。
[0125]參照圖11，包括聯(lián)接到原動機(jī)50的分軸式PTO1042和聯(lián)接到第三原動機(jī)51的分軸式PTO 1041的組件系統(tǒng)1040可作為組件40提供。分軸1042還可聯(lián)接到PTO 1043,PTO 1043聯(lián)接到配件6(LPT0 1043可以是可選的，以及分軸1042或1041之一也可以是可選的。
[0126]在串聯(lián)式混合動力操作中，分軸式PTO1042可從分軸式PTO 1041脫離接合，以及原動機(jī)51可用作馬達(dá)來推動車輛或用于再生制動以便給第一可充電的能量源70充電。在混合動力操作中，分軸1042和分軸1041可連接，以便來自原動機(jī)50或原動機(jī)20的動力可提供給車輪33。原動機(jī)50和51中的一個或兩個可提供推動或再生制動，從而在故障的情況下提供冗余性。在全電模式下，分軸PTO 1042和1041可保持打開以及變速器30可在原動機(jī)20關(guān)閉的情況下提供動力，以及原動機(jī)50可用于操作PT01043和配件60而不將軸32朝向車輪33驅(qū)動。在靜止充電模式下，分軸式PT01042和1041可保持打開。變速器30可與發(fā)動機(jī)通過齒輪接合以便通過分軸式PTO 1042來移動和操作PTO 1043。以這種方式，配件60可經(jīng)由機(jī)械連接驅(qū)動而無需在給源70充電時移動驅(qū)動軸32或車輪33。
[0127]參照圖12，用于車輛的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)1100包括第一原動機(jī)20，變速器70以及包括分軸式PTO 1042和分軸式PTO 1041的組件。組件是分軸式PTO配置。分軸1042聯(lián)接到PTO 1043和分軸式PTO 1041。分軸式PTO 1041聯(lián)接到PTO 1044和齒輪箱53110 1043聯(lián)接到第二原動機(jī)50，第二原動機(jī)50聯(lián)接到配件60和第一可充電的能量源70。源70還可聯(lián)接到外部電網(wǎng)和第三原動機(jī)51WTO 1044聯(lián)接到第三原動機(jī)51。當(dāng)分軸式PTO 1042和1041未連接時，系統(tǒng)1100可在串聯(lián)式混合動力模式下操作。在這種模式下，原動機(jī)50可作為由變速器30和原動機(jī)20驅(qū)動的發(fā)電機(jī)操作。原動機(jī)51可用作馬達(dá)，其經(jīng)由PTO 1044和分軸式PTO1041推動車輛?？蛇x的軸可設(shè)置在PTO 1043和原動機(jī)50之間以及PT01043和原動機(jī)51之間。齒輪箱53是可選的，并且可用于提供軸32速度比上的變化。來自由原動機(jī)51和50提供的再生制動的能量可被存儲在能量源70內(nèi)。
[0128]在并聯(lián)混合動力模式的操作中，分軸式PTO1040和1041相連，并且動力可從變速器30傳遞到車輪33。一個或兩個原動機(jī)50和51可以提供推動或再生制動。在靜止的全電動模式下，分軸式PTO 1041和1042和PTO 1043可具有從原動機(jī)50斷開的離合器。原動機(jī)50可驅(qū)動配件60而不驅(qū)動車輛的其它部分。在靜止的充電模式下，分軸式PTO 1042和1041被打開或斷開連接，以及變速器30可經(jīng)由原動機(jī)20通過接合離合器的PTO 1043提供動力，使得原動機(jī)50產(chǎn)生電力以便存儲在源70內(nèi)，并且也可移動配件60而無需驅(qū)動齒輪箱53或驅(qū)動軸32 ο有利的是，系統(tǒng)1100可使用用于原動機(jī)50和51的電動馬達(dá)。
[0129]分軸式架構(gòu)有利地允許選擇各種馬達(dá)，包括端軸電動馬達(dá)。當(dāng)與電動馬達(dá)可安裝在驅(qū)動軸的軸線上的貫通軸電動馬達(dá)架構(gòu)相比時，在出現(xiàn)故障后需要馬達(dá)保持靜止的電動馬達(dá)故障可被更簡單地被分路。類似地，分軸式架構(gòu)可使用具有較少的寄生損耗的獨(dú)立的液壓或電動馬達(dá)。
[0130]分軸式PTO可在車輛中使用，并插入到驅(qū)動軸32的兩個部段之間。根據(jù)一個實施例，如果用在驅(qū)動軸32的兩個部段之間，分軸可使用萬向接頭安裝在驅(qū)動軸32的各個部段的每一側(cè)上。在這樣的配置下，連接到所述分軸式PTO的另一個PTO可用來將第二原動機(jī)50直接聯(lián)接到驅(qū)動軸。該實施例的一個優(yōu)點是，端部安裝的電動馬達(dá)可在后變速器混合動力系統(tǒng)中使用，以及高于特定軸速，電動馬達(dá)可由第二 PTO中的離合器斷開連接。在分軸式PTO到連接到分軸式PTO的第二 PTO的聯(lián)接之間或其內(nèi)可能具有齒輪傳動裝置。齒輪傳動裝置可通過更好地匹配電動馬達(dá)的最佳RPM與驅(qū)動軸32的RPM而允許更有效地操作。
[0131]在一個實施例中，緩速器與混合動力系統(tǒng)10、1000或1100—起使用。緩速器具有通過連接到電動馬達(dá)的液壓栗的直接輸出。在一個實施例中，緩速器可以是Allison液壓緩速器。如果電動馬達(dá)或原動機(jī)50不能吸收足夠的動力，則緩速器的功能可增加吸收。緩速器可以每小時50英里吸收600HP的制動力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過在混合動力介質(zhì)和重型發(fā)動機(jī)上使用的最典型的電動馬達(dá)。
[0132]在一個實施例中，電動馬達(dá)與緩速器結(jié)合。這樣的配置對于傳輸應(yīng)用以及其中緩速器已安裝的其它可以是有用的。使用電動馬達(dá)至其作為發(fā)電機(jī)的容許動力極限，這有助于使車輛減速，并且使用緩速器以通過傳輸將剩余的動能轉(zhuǎn)化為熱能確保以較少的制動器磨損實現(xiàn)車輛的適當(dāng)減速?？刂葡到y(tǒng)監(jiān)測用于減慢車輛的可用動力，并且如果制動動力超過可從混合動力系統(tǒng)的電動馬達(dá)獲得的動力則結(jié)合使用這兩個系統(tǒng)。
[0133]在一個實施例中，在車輛上的全電動推動系統(tǒng)可使用在號為8408341的美國專利中的圖19中所示的系統(tǒng)或圖13中所示的系統(tǒng)2000提供，系統(tǒng)2000具有通過將動力系更新到使用兩個PTO以便給驅(qū)動軸32供以動力的混合動力系統(tǒng)的非混合動力系。在一些實施例中，圖13的變速器30例如聯(lián)接到可選的分軸?？蛇x分軸可與第二原動機(jī)50相連。在另一個實施例中，圖13的組件40可可選地用圖4或圖1A.中的配置取代。例如，組件(例如，分軸)可與第二原動機(jī)50和配件60相連。
[0134]在Allison 3000或4000系列的變速器或其它變速器中，兩個PTO或組件40和110可在兩個不同的位置(例如，一個在變速器30的一側(cè)上)附接到變速器30，其將與單個PTO齒輪接合，單個PTO齒輪在變速器30內(nèi)部并且在一個實施例中附接到自動變速器30的栗部分。栗部分是變速器30中的扭矩轉(zhuǎn)換器的一部分，并且還直接聯(lián)接到第一原動機(jī)20(通常CNG，柴油或以其它方式供以動力的內(nèi)燃機(jī))。在一個實施例中，通常在自動變速機(jī)30和第一原動機(jī)之間不存在離合器，雖然在技術(shù)上可能存在一個。也可以使用其它變速器。在一個實施例中，提供將第二和第三原動機(jī)50和220直接或間接聯(lián)接到第一原動機(jī)的曲柄或驅(qū)動軸32的能力。
[0135]雖然可使用如通過引用并入本文的其它專利申請中所公開的單個可充電的源70來給兩個第二和第三原動機(jī)50和220(電動機(jī)/發(fā)電機(jī))提供動力，但是也可使用用于第二和第三原動機(jī)50、220的每一個的兩個相對獨(dú)立的系統(tǒng)70和71。模塊化的系統(tǒng)提供容錯和可更好地針對第二和第三原動機(jī)的每個匹配電池系統(tǒng)的可能性(動力，能量儲存)的益處。
[0136]系統(tǒng)2000可具有一個或兩個控制系統(tǒng)。如果具有兩個，則每個控制系統(tǒng)將操作其自身的電動馬達(dá)和相關(guān)的電力電子器件，可充電的能量源和其它選項，諸如電網(wǎng)充電、可選的APU、可選的可輸出動力(用內(nèi)燃機(jī)替代發(fā)電機(jī))、用于氣候控制的HVAC，其中在一個實施例中發(fā)電機(jī)關(guān)閉。
[0137]系統(tǒng)2000可使用曲柄原動機(jī)20，其中發(fā)動機(jī)不使用燃料(發(fā)動機(jī)不使用燃料，因為給發(fā)動機(jī)控制模塊的離散命令或根據(jù)“突出(bumping)”怠速)。如果一個系統(tǒng)將出現(xiàn)故障，具有兩個獨(dú)立的系統(tǒng)可通過使有故障的系統(tǒng)被關(guān)閉而提高容錯能力，而另一個系統(tǒng)在車輛移離道路時提供一些推動力，或者所述第一原動機(jī)被啟動以提供推動力。
[0138]可充電的能量系統(tǒng)70和71可以是電池系統(tǒng)，諸如單個電池、多個電池、或串聯(lián)和/或并聯(lián)配置的多個電池模塊(每個模塊包括串聯(lián)和/或并聯(lián)的一個或多個電池單元)。在一個實施例中，并聯(lián)的兩個14kWh的模塊經(jīng)由逆變器提供動力到單個馬達(dá)(例如，原動機(jī)50或原動機(jī)220)。
[0139]作為一個實例，雙馬達(dá)混合動力系統(tǒng)可包括兩個并聯(lián)的14kWh的包，用于給一個系統(tǒng)提供能量以及給一臺馬達(dá)提供動力，可能還具有相關(guān)的動力電子器件，諸如個人系統(tǒng)自身的逆變器，控制器，用于低電壓充電(例如，總線充電12V或24V)的可選的DC/DC轉(zhuǎn)換器，將電網(wǎng)能量轉(zhuǎn)化為給電池充電的能量的可選的車載電池充電器。
[0140]在卡車上的第二個系統(tǒng)(例如，原動機(jī)220和系統(tǒng)71)可以使用相同的組件，但只給第二馬達(dá)供以動力。它的優(yōu)點是，如果有故障，諸如開路或從高電壓互鎖回路檢測到的故障，那么只有具有故障的系統(tǒng)可被關(guān)閉。從具有故障的系統(tǒng)分離的其它系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)行。每個系統(tǒng)可監(jiān)測其它系統(tǒng)，使得如果在其它系統(tǒng)中檢測到故障或其它問題，則沒有故障的系統(tǒng)可增加輸出，以補(bǔ)償一臺馬達(dá)的動力損失。
[0141]可以如在通過引用并入本文的專利申請中所解釋的那樣控制馬達(dá)，使得不超過被供以動力的組件的扭矩額定值，rpm和其它限制因素。兩個電動馬達(dá)可以如此的方式操作以至于將扭矩結(jié)合到變速器不會導(dǎo)致變速器30渦輪段或變速器30的其它組件被超過。如果諸如第一原動機(jī)20的馬達(dá)或發(fā)動機(jī)提供動力的話其輸入扭矩也被包括在內(nèi)(將來自兩個馬達(dá)的輸入轉(zhuǎn)矩合并到變速器30內(nèi))。如果第一原動機(jī)20未由燃料驅(qū)動，而是通過一個或多個第二或第三或額外的原動機(jī)50和220旋轉(zhuǎn)，則計算為輸入到變速器30的渦輪段內(nèi)的扭矩可調(diào)節(jié)成考慮到用于旋轉(zhuǎn)原動機(jī)20(包括任何配件，諸如附接到第一原動機(jī)的FEAD)的扭矩。如果扭矩變換器未被鎖定，則扭矩變換器的扭矩增加也可必須考慮在內(nèi)。
[0142]也可操作兩個馬達(dá)或原動機(jī)50和220，使得通過每個PTO到變速器30的每個單獨(dú)的輸入扭矩不被超過并且它們也可操作成使得兩個輸入的總和不超過變速器30內(nèi)部的PTO齒輪的額定值。
[0143]如果第一原動機(jī)20被命令為關(guān)閉(或者通過停止燃料流而被關(guān)閉)，但是旋轉(zhuǎn)以用于給配件提供動力，并允許動力傳送到變速器30，則由其它原動機(jī)50和220供以動力的第一原動機(jī)的速度可比怠速設(shè)定點更高或更低。由于不發(fā)生燃燒，在一個實施例中，有可能在比發(fā)動機(jī)怠速時所用的更低的rpm下將足夠的動力提供到連接到第一原動機(jī)20的配件。在一個實施例中可以使用其它特征，諸如在停止時的降低的發(fā)動機(jī)負(fù)載(RELS)，其將變速器30的前部放置在空檔或其它更容易旋轉(zhuǎn)的模式下，而潛在地鎖定或防止驅(qū)動軸輸出到車輪以便防止移動(例如當(dāng)車輛在停車燈或公共汽車站停車時的驅(qū)動模式過程中)。
[0144]通過軸馬達(dá)，端部安裝的馬達(dá)和分軸式PTO的使用可在附接到變速器30的兩個單獨(dú)的混合動力系統(tǒng)中的一個或兩個內(nèi)使用。
[0145]同樣重要的是，要注意，如所示的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)組件的布置僅僅是說明性的。雖然已經(jīng)詳細(xì)地描述了本公開的僅幾個實施例，但是回顧該公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，在實質(zhì)上不偏離在本文所述主題的新穎性教導(dǎo)和優(yōu)點的情況下，可進(jìn)行許多修改(例如，在下述上改變:各種元件的大小、維度、結(jié)構(gòu)、形狀和比例、參數(shù)值、安裝布置、材料、顏色、取向等)。此外，相關(guān)于可選聯(lián)接，軸，離合器和離合器換檔PTO的論述適用于相對于其它附圖所描述的其它實施例并示出在通過引用并入本文的申請中。例如，盡管已經(jīng)在各種實施例中示出APU 80以及可選的離合器，但是它們可從系統(tǒng)移除，而不脫離本發(fā)明的范圍，除非在權(quán)利要求中明確陳述。任何工藝或方法步驟的次序或順序可根據(jù)備選實施例進(jìn)行改變或重新排序。在不脫離如本文所明確的本發(fā)明示例性實施例的情況下，也可以在優(yōu)選的和其它示例性實施例的設(shè)計、操作條件和布置方面進(jìn)行其它替換、修改、改變和/或省略。
【主權(quán)項】
1.用于車輛的車輛驅(qū)動系統(tǒng)，其包括第一原動機(jī)、第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器、以及可充電的能量源，所述車輛驅(qū)動系統(tǒng)包括: 分軸式動力輸出裝置，其配置成接收來自多個組件的動力，并將動力傳送到多個組件； 電動馬達(dá)，其通過分軸式動力輸出裝置與第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器直接或間接地機(jī)械相連，其中所述電動馬達(dá)可以經(jīng)由分軸式動力輸出裝置從第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器接收動力；以及 液壓馬達(dá)，其與分軸式動力輸出裝置直接或間接地機(jī)械相連，液壓馬達(dá)通過電動馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由分軸式動力輸出裝置而被供以動力，其中所述電動馬達(dá)可使用來自可充電的能量源的動力旋轉(zhuǎn)，或液壓馬達(dá)可使用來自所述第一原動機(jī)的動力經(jīng)由分軸式動力輸出裝置旋轉(zhuǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛驅(qū)動系統(tǒng)，還包括: 在分軸式動力輸出裝置和所述第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器之間的第一離合器換檔動力輸出裝置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛驅(qū)動系統(tǒng)，還包括: 在分軸式動力輸出裝置和液壓馬達(dá)之間的第二離合器換擋動力輸出裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輛驅(qū)動系統(tǒng)，還包括: 在分軸式動力輸出裝置和電動馬達(dá)之間的第三離合器換檔動力輸出裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛驅(qū)動系統(tǒng)，其中在分軸式動力輸出裝置和第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器之間的第一離合器換檔動力輸出裝置具有比分軸式動力輸出裝置和電動馬達(dá)之間的接口更高的輸出百分比。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車輛驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述接口具有比所述分軸式動力輸出裝置和液壓馬達(dá)之間的第二離合器換檔動力輸出裝置更高的輸出百分比。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛驅(qū)動系統(tǒng)，其中當(dāng)?shù)谝辉瓌訖C(jī)變速器處于空檔時，當(dāng)液壓馬達(dá)不接合到分軸式動力輸出裝置以便給第一可充電的能量源充電時，該系統(tǒng)在工作現(xiàn)場充電模式下操作。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輛驅(qū)動系統(tǒng)，其中工作現(xiàn)場充電模式包括自動關(guān)閉過程，如果電動動力輸出裝置按鈕沒有被按下、點火鑰匙接通、以及在停車制動器接通時所述第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器處于停車或空檔下，當(dāng)達(dá)到充電量時，該自動關(guān)閉過程自動關(guān)閉工作現(xiàn)場充電模式。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述電動馬達(dá)安裝在分軸式動力輸出裝置的端部上。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛驅(qū)動系統(tǒng)，還包括聯(lián)接到所述分軸式動力輸出裝置和所述第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器的支架。11.一種用于與第一原動機(jī)和由第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器一起使用的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)，所述混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)包括: 聯(lián)接到可充電的能量源的第二原動機(jī)； 配置成聯(lián)接到所述第二原動機(jī)的分軸式動力輸出裝置；以及 配件，其中所述配件聯(lián)接到所述分軸式動力輸出裝置，所述配件配置成通過所述分軸式動力輸出裝置從第二原動機(jī)接收動力。12.權(quán)利要求11所述的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述分軸式動力輸出裝置聯(lián)接到變速器的殼體，其中第一離合器換檔動力輸出裝置設(shè)置在分軸式動力輸出裝置和變速器之間，并且其中所述分軸式動力輸出裝置配置成在變速器運(yùn)行時與變速器接合和脫離接合。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述第一原動機(jī)通過分軸式動力輸出裝置給配件供以動力。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)，還包括齒輪箱，其配置成安裝到分軸式動力輸出裝置，其中所述齒輪箱進(jìn)一步配置成附接到所述第二原動機(jī)或配件，并且其中所述第二原動機(jī)在比驅(qū)動所述第一原動機(jī)的速度更高的速度下驅(qū)動。15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)，其中第二原動機(jī)通過萬向接頭聯(lián)接到所述分軸式動力輸出裝置。16.使用具有混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)的車輛的方法，所述車輛包括第一原動機(jī)、電動馬達(dá)、第一可充電的能量源和第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器，所述方法包括: 在第一模式下使用聯(lián)接到分軸式動力輸出裝置的電動馬達(dá)經(jīng)由第一原動機(jī)通過分軸式動力輸出裝置給第一可充電的能量源充電； 在第二模式下使用電動馬達(dá)經(jīng)由分軸式動力輸出裝置使用來自所述第一可充電的能量源的能量來驅(qū)動配件；以及 在第三模式下使用第一原動機(jī)經(jīng)由分軸式動力輸出裝置來驅(qū)動配件。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括提供在所述配件和分軸式動力輸出裝置之間的離合器換檔動力輸出裝置。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中當(dāng)由所述第一原動機(jī)通過分軸式動力輸出裝置驅(qū)動時所述電動馬達(dá)以比第一原動機(jī)更高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述電動馬達(dá)經(jīng)由所述分軸式動力輸出裝置從所述第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器接收動力，而不經(jīng)由分軸式動力輸出裝置將動力提供到第一原動機(jī)驅(qū)動的變速器。20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括如果電動馬達(dá)具有故障或者如果沒有必要使用配件，則通過分軸式動力輸出裝置將電動馬達(dá)從混合動力車輛驅(qū)動系統(tǒng)機(jī)械地斷開。
【文檔編號】B60K17/28GK106061784SQ201480071944
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年11月18日
【發(fā)明人】約瑟夫·托馬斯·達(dá)魯姆
【申請人】電力科技控股有限責(zé)任公司