專利名稱：混合電動車輛牽引電動機所驅動的動力輸出控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有混合電動系統(tǒng)的車輛，該車輛制造成部分完成的車輛，且第二車身制造商將為某些特定任務而設計的車身和設備附連于該車輛。由初始制造商通常使此種車輛設置有駕駛室、具有發(fā)動機、變速箱和行走系統(tǒng)的底盤，以及由第二車身制造商所使用的某些設置。通常設置的一種裝置是動力輸出系統(tǒng)(PTO)，該動力輸出系統(tǒng)為由第二車身制造商所安裝的設備提供機械動力。當車輛具有混合電動系統(tǒng)時，在發(fā)動機運行或不運行的條件下車輛停車時，作為混合電動系統(tǒng)一部分的電力牽引電動機可有利地用于為PTO提供動力。通常，PTO將動力提供給液壓泵，該液壓泵提供液壓，以對諸如提升機和外伸架之類的裝置進行操作。
背景技術：
液壓系統(tǒng)使用連接于液壓泵的由電力牽引電動機所驅動的動力輸出系統(tǒng)(稱為 “ePTO”)的意圖是致動電力牽引電動機，以僅僅在需要對所安裝的液壓本體設備進行操作時，通過液壓泵的軸向運動產生液壓流動和壓力。在不需要使所安裝的液壓本體設備操作的所有其它時間，可以使混合電力牽引電動機所驅動的PTO不作用，從而在ePTO操作模式的過程中使混合系統(tǒng)的整個動力消耗最小。通過使用激勵信號來執(zhí)行對混合電力牽引電動機所驅動的PTO的激勵。這些激勵信號通常是由機械源裝置或與液壓閥、液壓桿成一體的轉換器或者由第二車身制造商安裝的其它機械電氣轉換器所產生的電信號。這些輸入信號產生裝置將激勵信號提供給物理、邏輯或數(shù)據(jù)鏈路輸入，以使混合電力牽引電動機所驅動的PTO初始化，從而驅動液壓泵以對所安裝的本體設備進行操作。第二車身制造商所安裝的設備中通常存在的問題是在操作或操縱時產生激勵信號的機械裝置、初始液壓閥和液壓桿具有不同類型。由于這些閥和桿具閥和桿具有復雜的復合機械特征，以及它們遠離ePTO及其控制系統(tǒng)的定位、它們的不同介電需求和特征且它們通常數(shù)量眾多的事實，因而在需要對混合電力牽引電動機所驅動的ePTO進行激勵的所有操作情況下，無法在物理上或經濟上從每個閥或桿中得到合適的激勵信號。此外，對此種類型的系統(tǒng)進行“調試”會費時且成問題。
發(fā)明內容
為了解決前述問題，有利于可減少與由第二車身制造商安裝的液壓設備相關聯(lián)的輸入信號裝置的數(shù)量和復雜度，并使用寄存于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件，該控制策略軟件監(jiān)測主液壓系統(tǒng)的壓力變化并同時監(jiān)測趨勢矢量。ePTO的控制系統(tǒng)可位于車輛電子系統(tǒng)控制器(ESC)的軟件和硬件輸入輸出結構內。從一個或多個模擬液壓傳感器所提供的壓力信號中計算出的壓力變化和趨勢矢量可由控制系統(tǒng)所使用，以確定產生混合電力牽引電動機所驅動的PTO的持續(xù)操作信號的需要。注意到的是，混合電力牽引電動機的初始化須來自于直接連接于ESC或其中一個車輛遠程動力模塊(RPM)的第二設備制造商信號請求裝置。在開心式液壓系統(tǒng)的情形下，模擬液壓傳感器可連接于第二車身制造商的液壓設備的高壓液壓管，該高壓液壓管從ePTO所驅動的液壓泵引至第一液壓回路，而該第一液壓回路將液壓勢能供給于由第二車身制造商所安裝的液壓設備?；蛘撸陂]心式液壓系統(tǒng)的情形下，模擬液壓傳感器可連接于閥本體，該閥本體使該傳感器暴露于第二車身制造商的從ePTO所驅動的液壓泵引至第一液壓回路的高壓液壓管內的液壓勢能，而根據(jù)通過傳感器感測壓力管線從第一液壓回路引至油箱的低壓液壓管內的返回管線壓力使閥往復運動， 由此第一液壓回路將液壓勢能供給于由第二車身制造商所安裝的液壓設備。由于對液壓設備的每次致動而產生返回管線壓力。此外，如果第二車身制造商的液壓設備設有開心式液壓系統(tǒng)和閉心式液壓系統(tǒng)，則模擬液壓傳感器可連接于從ePTO所驅動的液壓泵引至第一液壓回路(將液壓勢能供給于由第二車身制造商所安裝的開心式液壓系統(tǒng))的第二車身制造商液壓設備的高壓液壓管，且還可連接于高壓液壓管和低壓液壓管，該高壓液壓管從 ePTO所驅動的液壓泵引至第一液壓回路，而低壓液壓管通過閉心式液壓系統(tǒng)中的傳感器感測壓力管線從第一液壓回路引至液壓油箱，這將在以下的附圖中變得更加顯而易見。在此種設計中，一個模擬液壓傳感器能感測出壓力變化和趨勢矢量，而壓力變化和趨勢矢量指示開心式和閉心式的組合液壓系統(tǒng)的開心式部分和閉心式部分中正常設備運行。模擬壓力傳感器的目的是，檢測出在液壓系統(tǒng)中是否存在任何指示正常設備運行的活動，并將該檢測結果通過模擬壓力信號報告至ePTO控制系統(tǒng)。。根據(jù)操作者指令來使系統(tǒng)初始化。然而，只要ePTO控制系統(tǒng)持續(xù)通過模擬液壓傳感器來檢測液壓系統(tǒng)中指示正常設備運行的活動，則即使來自任何剩下的機械輸入裝置不再產生有效激勵信號，而混合電力牽引電動機仍持續(xù)處于其活動狀態(tài)。一旦ePTO控制系統(tǒng)通過模擬液壓傳感器不再于第二車身制造商的液壓系統(tǒng)中檢測出任何指示設備正常運行的活動，且來自任何機械輸入裝置不存在有效激勵信號，則將允許第一可編程定時器終止，從而由ePTO控制系統(tǒng)致使混合電動牽引電動機不作用。位于 ePTO控制系統(tǒng)內的控制策略軟件還可包括內部自檢測診斷或使其能定制以用于各種應用的各種可編程參數(shù)，或者還可同時包括自檢測診斷或各種可編程參數(shù)。一旦對位于ePTO控制系統(tǒng)內的控制策略軟件的可編程參數(shù)已進行初始設定時，則該控制策略軟件在其運行環(huán)境中將持續(xù)“學習”。位于ePTO控制系統(tǒng)內的控制策略軟件的此種“學習”能力的結果是， 即使影響油粘度的液壓油類型或其它熱力學效應存在變化時，該系統(tǒng)可無需進一步校準或處理。此外，可對控制策略軟件進行編程，以將某些“自知力”應用于通常安裝的第二車身制造商液壓設備的運行。具體地說，如果第二車身制造商液壓系統(tǒng)是實用的起重車或鏟斗車的一部分，則可對控制策略軟件進行編程，以尋找第二車身制造商液壓系統(tǒng)中、具有特定持續(xù)時間和特定時間間隔的活動，而如果第二車身制造商液壓系統(tǒng)是垃圾裝載車或壓實車的一部分，則可對控制策略軟件進行編程，以尋找第二車身制造商液壓系統(tǒng)中具有顯著不同持續(xù)時間和時間間隔的活動，更具體地針對位于ePTO的對液壓主系統(tǒng)的壓力變化和同時的趨勢矢量進行監(jiān)測的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件，位于控制系統(tǒng)內的控制策略軟件根據(jù)由模擬液壓傳感器所提供的模擬壓力信號值具有若干變量。第一變量是瞬時系統(tǒng)壓力，該瞬時系統(tǒng)壓力可由圖形表示為“紅線”。第二變量是平均系統(tǒng)壓力，該平均系統(tǒng)壓力是瞬時系統(tǒng)壓力的25點滾動平均值并可由圖形表示為“藍線”?？蓪ψ鳛橛伤{線表示的平均系統(tǒng)壓力的滾動平均值中的取點數(shù)進行編程，使得取點數(shù)可大于或小于25。25點大約是瞬時系統(tǒng)壓力的5秒樣本。藍
8線具有90磅/平方英尺(psi)死區(qū)，該死區(qū)在藍線上方延伸約45psi，且在藍線下方延伸約45psi。第三變量是趨勢值或基準值，該趨勢值或基準值可由圖形表示為“綠線”?？杀硎緸榫G線的第三變量還表示當液壓泵運行且液壓系統(tǒng)中不存在活動時的系統(tǒng)背壓。具體地說，綠線代表位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件已知的最低背壓值，該最低背壓值是在特定的“運行期間”從模擬液壓傳感器接收的背壓值。根據(jù)將進行進一步詳細描述的方法可使綠線上升或下降。在對位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件進行初始化時，將綠線設定為約 3100psi的可編程任意值，且將藍線設定為約3000psi的可編程任意值。由位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件所產生的持續(xù)操作信號是零，從而不會命令電力牽引電動機所驅動的PTO運行。注意到如果系統(tǒng)是閉心式液壓系統(tǒng)，則液壓積存器具有液壓積存器壓力轉換器，該液壓積存器壓力轉換器對液壓積存器的充料狀態(tài)進行檢測。當液壓積存器的充料狀態(tài)下降到離散的設定值之下，則液壓積存器壓力轉換器將發(fā)送請求到ESC，以使混合電力牽引電動機運行，從而對混合電力牽引電動機所驅動的PTO和液壓泵進行操作，以對液壓積存器進行再充料。為便于使液壓積存器恢復并不需要操作者的作用，這是由于這是完全獨立的自動化過程和系統(tǒng)。操作者發(fā)出命令使系統(tǒng)啟動，且電力牽引電動機所驅動的PTO 運行一段時間。此后，根據(jù)位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件來操作系統(tǒng)，而忽略考慮對電力牽引電動機所驅動的PTO進行激勵的操作者命令(除非對系統(tǒng)進行再次初始化)。 操作者開始操縱液壓控制，而模擬液壓傳感器開始發(fā)送模擬液壓信號。當紅線首次上升到約150psi上方時，將藍線設定為約0，且藍線根據(jù)其紅線計算平均值開始上升。還將綠線設定為藍線上方約300psi的值。當藍線開始上升時，綠線也相應地上升，而根據(jù)成比例算法綠線和藍線之間的距離開始減小。使綠線上升，以在約4. 5秒(比紅線的瞬時系統(tǒng)壓力的 25點取樣的長度約小0.5秒)的時間段以逐漸縮小的比值接近藍線。在約介于Opsi和最大系統(tǒng)壓力間的中間的數(shù)值處(例如1600psi)，逐漸縮小的比值使得綠線與藍線具有相同數(shù)值。在約介于Opsi和最大系統(tǒng)壓力間的中間的數(shù)值(例如1600psi)上方，比值倒置，使得藍線以增大的比值處于綠線上方。在4. 5秒的刻度處，綠線“凍結”在其根據(jù)與藍線的可變比例關系而獲得的任何值處，但這僅僅是如果紅線位于綠線上方時才適用。如果4. 5秒時定時器終止，且紅線位于綠線下方，則綠線將根據(jù)可變成比例算法持續(xù)接近藍線。在此情形下，一旦紅線越過綠線時， 則綠線“凍結”在其根據(jù)與藍線的可變比例關系而獲得的任何值處。藍線根據(jù)紅線數(shù)值的 25點平均值持續(xù)追蹤紅線。在正常操作下，綠線在一定時間段(該時間段是可編程的)保持“凍結”在該數(shù)值處，而綠線在另一時間段再次凍結之前能朝藍線行進單步，但這僅僅沿向下方向。如果紅線在藍線下方且如果藍線以特定比值(該比值也是可編程的)在綠線下方，則僅僅允許綠線行進向下步階。允許綠線向下行進的步階大小與紅線和藍線之間的瞬時距離成比例。這些關系的結果是，綠線接近瞬時壓力平均值(是藍線)的休止狀態(tài)，但并不與其完全收斂，而該瞬時壓力平均值由于瞬時壓力的暫時下降并不會下降地過大，且由此不會使位于ePTO控制系統(tǒng)內的控制策略軟件根據(jù)運行需求錯誤地識別出基準系統(tǒng)背壓，其中，綠線代表液壓泵運行時的系統(tǒng)背壓或者至少是由位于ePTO控制系統(tǒng)內的控制策略軟件所認為的系統(tǒng)背壓。在決定是否使用第二車身制造商的液壓設備時，綠線則還用作半固定參考點。
由位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件所產生的持續(xù)操作信號取決于紅線、 藍線以及綠線之間的關系。如果紅線在150psi下方，則在液壓系統(tǒng)中不存在活動，且位于 ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件并不命令混合牽引電動機所驅動的PTO持續(xù)操作。如果紅線超出藍線的死區(qū)或超出綠線，則在液壓系統(tǒng)中存在活動，且位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件命令混合牽引電動機所驅動的PTO持續(xù)操作。如果藍線超出綠線，則在液壓系統(tǒng)中存在活動，且位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件命令混合牽引電動機所驅動的PTO持續(xù)操作。因此，根據(jù)紅線位于藍線的死區(qū)外部或位于綠線上方，或者藍線位于綠線上方來確定對于混合牽引電動機所驅動的PTO的持續(xù)需求。如果這些情況都不滿足，則位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件停止發(fā)送持續(xù)操作信號，因此使混合牽引電動機所驅動的PTO停止，并啟動前述可編程定時器。如果在定時器終止之前檢測出活動，則位于 ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件重新啟動混合牽引電動機所驅動的PTO并對可編程定時器進行重新設定。一旦可編程定時器終止時，則位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件將綠線設定為約3100psi的可編程任意值，并將藍線設定為約3000psi的可編程任意值。此后，如果紅線上升到超出150psi，則位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件重新初始化。位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件還存在一個特征，該特征在開心式和閉心式的組合液壓系統(tǒng)中或，例如通過結合工具或致動器，基準液壓背壓會突然變化的任何液壓系統(tǒng)中是尤其有利的。作為一示例，系統(tǒng)可具有開心式液壓回路和閉心式液壓回路， 這兩種液壓回路由選擇閥隔開。每組回路可通過特定的傳感器感測壓力閥與液壓傳感器連通，而閉心式液壓回路需要使用特定的傳感器感測壓力管線，以防止模擬液壓傳感器將瞬時液壓讀成不變的整個系統(tǒng)壓力或者液壓積存器的液壓，從附圖中這將變得顯而易見。在此情形下，如果選擇閥從一組回路變換為另一組回路，或者注意到如果工具或致動器突然聯(lián)接于系統(tǒng)，則基準液壓背壓會突然增大。為了應付此種可能性，位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件注意如下情況紅線和藍線收斂到綠線上方，且在例如20或30秒的第二可編程時間段保持收斂于綠線上方。 如果在第二可編程時間段的持續(xù)期間，紅線從不離開圍繞藍線的死區(qū)，且如果藍線超出大約介于零Psi和最大系統(tǒng)壓力間的中間的數(shù)值時(例如1600psi)，允許綠線以系統(tǒng)初始化時所允許的方式運動到藍線上方，而該數(shù)值還可以是綠線和藍線之間的比值在系統(tǒng)初始化時變?yōu)橐粫r的取值點。這使位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件確定，收斂的紅線和藍線代表新的基準液壓背壓。在這是不正確的、且收斂的紅線和藍線不知為何表示非常穩(wěn)定的需求(這相當罕見)的情形下，由于一旦壓力再次下降則綠線簡單地向下收斂，因而根據(jù)正常操作不會產生危害。如果此種罕見的非常穩(wěn)定的需求保持地足夠長使第一可編程定時器終止時，則會簡單地關閉牽引電動機，而進一步的需求會致使系統(tǒng)重新啟動并重新設定。最后，位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件可設有可編程防反跳特征，從而為了使系統(tǒng)初始化而忽略紅線超過150psi的瞬時峰值。這可防止通過液壓系統(tǒng)而與模擬液壓傳感器連通的沖擊壓力致使位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件不必要地初始化， 并引起混合電力牽引電動機所驅動的PTO不必要地運行。應強調的是，位于ePTO的控制系統(tǒng)內的相同控制策略軟件與開心式液壓系統(tǒng)、閉心式液壓系統(tǒng)以及開心式和閉心式的組合液壓系統(tǒng)一起工作，然而模擬液壓傳感器的輸出仍傾向于在形式上與閉心式液壓系統(tǒng)一致、且在形式上更類似于開心式液壓系統(tǒng)。這提供系統(tǒng)的通用性并降低產品變動成本。
總而言之，位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件和由模擬液壓傳感器所產生的信號降低對于由機械源裝置或與液壓閥、液壓桿成一體的轉換器或者由第二車身制造商安裝的其它機械電氣轉換器所產生的激勵信號的需求以及這些激勵信號的復雜性。這提高使用ePTO的混合系統(tǒng)的操作有效性和安全性的水平，并提高初始車輛制造商和第二車身制造商之間交集區(qū)域的有效性。如上所述，混合電動車輛牽引電動機所驅動的動力輸送系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和具有該系統(tǒng)的車輛提供多個優(yōu)點，有些優(yōu)點在上文已經描述，且另一些優(yōu)點是本發(fā)明所固有的。此外，可在不偏離本文的講授內容的條件下，對混合電動車輛牽引電動機所驅動的動力輸送系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和具有該系統(tǒng)的車輛提出修改。
圖1是本發(fā)明一實施例的側視圖，示出具有液壓設備的混合電動車輛，該液壓設備帶有混合電動車輛牽引電動機所驅動的動力輸出控制系統(tǒng)。圖2是本發(fā)明一實施例的側視圖，示出用于具有ePTO的混合電動車輛的發(fā)動機和變速箱。圖3示出本發(fā)明的一實施例，使用由混合電動車輛牽引電動機所驅動的動力輸送控制系統(tǒng)的開心式液壓系統(tǒng)。圖4示出本發(fā)明的一實施例，使用由混合電動車輛牽引電動機所驅動的動力輸送控制系統(tǒng)的閉心式液壓系統(tǒng)。圖5示出本發(fā)明的一實施例，使用由混合電動車輛牽引電動機所驅動的動力輸送控制系統(tǒng)的開心式和閉心式的組合液壓系統(tǒng)。圖6示出本發(fā)明一實施例，用在混合電動車輛牽引電動機所驅動的動力輸送控制系統(tǒng)中的模擬液壓傳感器。圖7示出本發(fā)明一實施例，模擬液壓傳感器、位于電子系統(tǒng)控制器內的ePTO控制系統(tǒng)以及相關聯(lián)的車輛網絡。圖8是系統(tǒng)初始化的圖形表示。圖9是在活動過程中向下收斂的圖形表示。圖10是在休止過程中向下收斂的圖形表示。圖11是閉心式液壓系統(tǒng)的圖形表示。圖12是開心式液壓系統(tǒng)的圖形表示。圖13是開心式和閉心式的組合液壓系統(tǒng)的圖形表示。圖14是建立新基準的圖形表示。
具體實施例方式圖1示出具有車身101、駕駛室102、底盤103以及行走系統(tǒng)107的車輛100。車身 101設有借助液壓致動器105操作的車身設備104。機械輸入裝置106對液壓致動器105 進行控制。圖2示出具有發(fā)動機201和變速箱202的混合電動系統(tǒng)200。變速箱202設有混合電力牽引電動機203。變速箱202還設有動力輸出系統(tǒng)204，該動力輸出系統(tǒng)204可選地
11由混合電力牽引電動機203或發(fā)動機驅動或者由它們兩者共同驅動。動力輸出系統(tǒng)204連接于液壓泵304，并對該液壓泵進行驅動。圖3示出本發(fā)明的一實施例，具有與混合電動車輛牽引電動機所驅動的動力輸出控制系統(tǒng)一起使用的設置的開心式液壓系統(tǒng)300。開心式液壓系統(tǒng)300設有液壓泵304和若干液壓缸307，這些液壓缸由開心式液壓滑閥309所控制。高壓液壓管305從液壓泵304 引至開心式液壓滑閥309，而低壓液壓管308從開心式液壓滑閥308返回至液壓油箱319， 由此完成至少一個液壓回路303。液壓油317儲存在液壓油箱319中，該液壓油箱具有使液壓油317暴露于大氣壓力321的液壓油箱通氣孔320。液壓油供給管318將液壓油317供給至液壓泵304。作為實施本發(fā)明的措施，模擬液壓傳感器401在液壓泵304和第一開心式液壓滑閥309之間的一點處連接于高壓液壓管305。液壓模擬信號線322從模擬液壓傳感器401引至ePTO控制系統(tǒng)400 (未示出)。ePTO控制系統(tǒng)400使用來自模擬液壓傳感器 401的信號，以通過分析壓力變化并同時分析趨勢矢量來檢測出在開心式液壓系統(tǒng)300中是否存在任何指示正常設備運行的活動。圖4示出本發(fā)明的一實施例，與由混合電動車輛牽引電動機所驅動的動力輸出控制系統(tǒng)一起使用的閉心式液壓系統(tǒng)301。閉心式液壓系統(tǒng)301設有具有液壓泵變沖程螺線管316的液壓泵304和若干液壓缸307，這些液壓缸由閉心式液壓滑閥310所控制。高壓液壓管305從液壓泵304引至閉心式液壓滑閥310，而低壓液壓管308從閉心式液壓滑閥310 返回至液壓油箱319，由此完成至少一個液壓回路303。液壓油317儲存在液壓油箱319中， 該液壓油箱具有使液壓油317暴露于大氣壓力321的液壓油箱通氣孔320。液壓油供給管 318將液壓油317供給至液壓泵304。液壓積存器311連接于高壓管305，并用于供給對于液壓勢能的瞬時需求，以及用于減小液壓回路303內的液壓沖擊。液壓積存器311和高壓液壓管305之間的流體連通能可選地由積存器閉塞閥315所控制，而積存器閉塞閥螺線管 314根據(jù)積存器壓力轉換器313所產生的信號對積存器閉塞閥315進行控制。作為實施本發(fā)明的措施，模擬液壓傳感器401在液壓泵304和第一閉心式液壓滑閥310之間的一點處連接于高壓液壓管305并連接于傳感器感測壓力閥323，該傳感器感測壓力閥323還通過傳感器感測壓力線306在第一閉合式液壓滑閥310和液壓油箱319之間的一點處連接于低壓液壓管308。液壓模擬信號線322從模擬液壓傳感器401引至ePTO控制系統(tǒng)400 (未示出)。ePTO控制系統(tǒng)400使用來自模擬液壓傳感器401的信號，以通過分析壓力變化并同時分析趨勢矢量來檢測出在閉心式液壓系統(tǒng)301中是否存在任何指示正常設備運行的活動。圖5示出本發(fā)明的一實施例，具有與混合電動車輛牽引電動機所驅動的動力輸出控制系統(tǒng)一起使用的設置的開心式和閉心式的組合液壓系統(tǒng)302。開心式和閉心式的組合液壓系統(tǒng)302設有具有液壓泵變沖程螺線管316的液壓泵304和若干液壓缸307，這些液壓缸由開心式液壓滑閥309或閉心式液壓滑閥310所控制。高壓液壓管305從液壓泵304引至液壓系統(tǒng)選擇閥312。此外，高壓液壓管305從液壓系統(tǒng)選擇閥312引至開心式液壓滑閥 309和閉心式液壓滑閥310。低壓液壓管308從開心式液壓滑閥309和閉心式液壓滑閥310 返回至液壓油箱319，由此完成至少一個液壓回路303。液壓油317儲存在液壓油箱319中， 該液壓油箱具有使液壓油317暴露于大氣壓力321的液壓油箱通氣孔320。液壓油供給管 318將液壓油317供給至液壓泵304。液壓積存器311在液壓系統(tǒng)選擇閥312之前連接于高壓管305，并用于供給對于液壓勢能的瞬時需求，以及用于減小液壓回路303內的液壓沖擊。液壓積存器311和高壓液壓管305之間的流體連通能可選地由積存器閉塞閥315所控制，而積存器閉塞閥螺線管314根據(jù)積存器壓力轉換器313所產生的信號對積存器閉塞閥 315進行控制。作為實施本發(fā)明的措施，模擬液壓傳感器401可通過傳感器感測壓力閥323 在液壓選擇閥312和第一開心式液壓滑閥309之間的一點處連接于高壓液壓管305，該傳感器感測壓力閥具有如下端口 該端口為模擬液壓傳感器401和高壓液壓管305之間提供獨立流體連通。相同的模擬液壓傳感器401可通過相同的傳感器感測壓力閥323在液壓選擇閥312和第一閉心式液壓滑閥310之間的一點處連接于高壓液壓管305并且可通過傳感器感測壓力線306在第一閉合式液壓滑閥310和液壓油箱319之間的一點處連接于低壓液壓管308，該傳感器感測壓力閥還具有如下端口 該端口為模擬液壓傳感器401和高壓液壓管 305之間提供相關流體連通。模擬液壓傳感器401和位于液壓選擇閥312及第一閉合式液壓滑閥310之間的高壓液壓管305之間的流體連通取決于通過傳感器感測壓力線306的液壓流體的流動。液壓模擬信號線322從模擬液壓傳感器401引至ePTO控制系統(tǒng)400 (未示出)。ePTO控制系統(tǒng)400(未示出)使用來自模擬液壓傳感器401的信號，以通過分析壓力變化并同時分析趨勢矢量來檢測出在開心式和閉心式的組合液壓系統(tǒng)302中是否存在任何指示正常設備運行的活動。圖6是用在開心式和閉合式的組合液壓系統(tǒng)302中的模擬液壓傳感器401的詳細視圖。模擬液壓傳感器401連接于傳感器感測壓力閥323，該傳感器感測壓力閥323還在液壓系統(tǒng)選擇閥312 (未示出)和第一開心式液壓滑閥309 (未示出)之間的一點處連接于高壓液壓管30fe。傳感器感測壓力閥323還在液壓系統(tǒng)選擇閥312(未示出)和第一閉合式液壓滑閥310(未示出)之間的一點處連接于高壓液壓管30恥。傳感器感測壓力閥323 還通過傳感器感測壓力線306在第一閉合式液壓滑閥310 (未示出)和液壓油箱319 (未示出)之間的一點處連接于低壓液壓管308。液壓模擬信號線322從模擬液壓傳感器401引至ePTO控制系統(tǒng)400(未示出)。模擬液壓傳感器401和位于液壓選擇閥312(未示出)及第一閉合式液壓滑閥310 (未示出)之間的高壓液壓管30 之間的流體連通取決于通過傳感器感測壓力線306的液壓流體的流動。圖7示出位于連接于車輛網絡416的電氣系統(tǒng)控制器403上的ePTO控制系統(tǒng) 400。ePTO控制系統(tǒng)401通過液壓模擬信號線322從模擬液壓傳感器401接收液壓模擬信號。ePTO控制系統(tǒng)400借助車輛制造商公共J1939數(shù)據(jù)總線與混合控制模塊408、變速箱控制模塊409以及PTO儀表盤組407進行通信。ePTO控制系統(tǒng)400還可借助車輛制造商專用J1708/1587數(shù)據(jù)總線與諸如駕駛室儀表板404中的中心之類的其它車輛部件進行通信。 變速箱換擋控制臺411還通過變速箱制造商專用數(shù)據(jù)總線410與變速箱控制模塊409進行通信。ePTO控制系統(tǒng)400還通過車輛制造商私人J1939數(shù)據(jù)總線412與基本ePTO混合器 413的遠程動力模塊輸入輸出進行數(shù)據(jù)通信。根據(jù)這些通信，ePTO控制系統(tǒng)400借助連接于主車輛空氣壓力供源415的歧管電磁閥組件414對動力輸出系統(tǒng)204進行控制。最后， 可編程定時器402在圖7中象征地表示為鐘，而應理解的是，可編程定時器402可以或不與 ePTO控制系統(tǒng)400成一體。圖8示出ePTO控制系統(tǒng)初始化的圖形表示。瞬時系統(tǒng)壓力由標為紅色“R”的線表示。平均系統(tǒng)壓力標為藍色“B”，該平均系統(tǒng)壓力是瞬時系統(tǒng)壓力的25點滾動平均值。 趨勢值或基準值標為綠色“G”，該趨勢值或基準值由位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件所確定并代表在液壓泵運行時的系統(tǒng)背壓。由控制策略軟件所產生的持續(xù)操作信號由標為黃色“Y”的線所覆蓋，并將500的輸出量表示為對混合牽引電動機所驅動的PTO進行致動的命令，或者將零輸出量表示為使混合牽引電動機所驅動的PTO失去作用的命令。將 “500psi”的輸出量表示為使混合牽引電動機所驅動的PTO持續(xù)操作的命令是為進行圖形表示的目的而任選的，而實際的持續(xù)操作信號僅僅是如下信號開(1)或關(0)。如前所述， 位于ePTO的控制系統(tǒng)內的控制策略軟件表示為經歷初始化循環(huán)。圖9示出表示ePTO控制系統(tǒng)的圖表。瞬時系統(tǒng)壓力再次由標為紅色“R”的線所表示，平均系統(tǒng)壓力再次標為藍色“B”，而趨勢值或基準值再次標為綠色“G”。由控制策略軟件所產生的持續(xù)操作信號再次由標為黃色“Y”的線所覆蓋，任意地選擇500psi的輸出量， 將其表示為使混合牽引電動機所驅動的PTO持續(xù)操作的命令(如圖8所示)。圖9所示的對ePTO控制系統(tǒng)的圖形表示示出在液壓系統(tǒng)活動的階段、趨勢值或基準值向下收斂。圖10示出ePTO控制系統(tǒng)的圖形表示。瞬時系統(tǒng)壓力再次由標為紅色“R”的線所表示，平均系統(tǒng)壓力再次標為藍色“B”，而趨勢值或基準值再次標為綠線“G”。由控制策略軟件所產生的持續(xù)操作信號再次由標為黃色“Y”的線所覆蓋，任意地選擇500psi的輸出量，將其表示為使混合牽引電動機所驅動的PTO持續(xù)操作的命令(如圖8所示)。圖10所示的對ePTO控制系統(tǒng)的圖形表示示出在液壓系統(tǒng)不活動的階段、趨勢值或基準值向下收斂。圖11示出利用與圖8到10中相同標識的線對ePTO控制系統(tǒng)進行圖形表示。圖 11所示的圖表是關于致力于對閉心式液壓系統(tǒng)進行控制的ePTO控制系統(tǒng)的圖表。圖12示出利用與之前相同標識的線對ePTO控制系統(tǒng)進行圖形表示。圖12所示的圖表是關于致力于對開心式液壓系統(tǒng)進行控制的ePTO控制系統(tǒng)的圖表。圖13示出利用與之前相同標識的線對ePTO控制系統(tǒng)進行圖形表示。圖13所示的圖表是關于致力于對開心式和閉心式的組合液壓系統(tǒng)進行控制的ePTO控制系統(tǒng)的圖表。圖14示出利用與之前相同標識的線對ePTO控制系統(tǒng)進行圖形表示。該圖表示出，如前所述，趨勢值或基準值取決于紅線和藍線收斂到綠線上方、且在第二時間段保持收斂于綠線上方而向上重設。盡管已經在以上詳細說明書中詳細描述并在附圖中示出各具體實施例，本領域的普通技術人員應當理解，本發(fā)明還可能有各種改變而不脫離本文所揭示的講授內容。因而， 所揭示的特定設置意味著僅是說明性而非限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由所附權利要求書的完全范圍和其所有同等物給出。雖然在上文并未進行描述，然而混合電動車輛牽引電動機所驅動的動力輸出控制系統(tǒng)和具有此種系統(tǒng)的車輛的其它優(yōu)點也是本發(fā)明所固有的。
1權利要求
1.一種在地面上運行的車輛，包括底盤，所述底盤具有混合電動系統(tǒng)，所述混合電動系統(tǒng)具有混合電力牽引電動機；動力輸出系統(tǒng)，所述動力輸出系統(tǒng)可選擇地由所述混合電力牽引電動機所驅動；電子控制器，所述電子控制器具有用于對所述可選驅動的動力輸出系統(tǒng)的運行進行控制的軟件；液壓泵，所述液壓泵由所述可選驅動的動力輸出系統(tǒng)所驅動；液壓系統(tǒng)，所述液壓泵將液壓勢能提供給所述液壓系統(tǒng)，且所述液壓系統(tǒng)具有至少一個高壓液壓管和至少一個液壓回路，所述至少一個高壓液壓管將所述液壓勢能從所述液壓泵傳導至所述至少一個液壓回路；以及至少一個模擬液壓傳感器，所述至少一個模擬液壓傳感器與所述至少一個高壓液壓管流體連通，并將模擬壓力信號提供給所述軟件，而所述軟件從由所述至少一個模擬液壓傳感器所提供的所述模擬壓力信號中計算出瞬時系統(tǒng)壓力變量、平均系統(tǒng)壓力變量以及趨勢變量，所述軟件使用所述瞬時系統(tǒng)壓力變量、所述平均系統(tǒng)壓力變量以及所述趨勢變量來確定所述可選驅動的動力輸出系統(tǒng)的操作。
2.如權利要求1所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述平均系統(tǒng)壓力變量是所述瞬時系統(tǒng)壓力變量的滾動平均值。
3.如權利要求2所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述平均系統(tǒng)壓力變量是所述瞬時系統(tǒng)壓力變量的25點滾動平均值。
4.如權利要求2所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述滾動平均值具有可編程的取值點數(shù)量。
5.如權利要求2所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述趨勢變量在至少4. 5秒的第一時間段取決于并與所述平均系統(tǒng)壓力變量成可變比例的數(shù)學關系，所述第一時間段是緊跟著所述瞬時系統(tǒng)壓力變量在所述液壓系統(tǒng)初始化之后首次上升到約150psi上方的時間段，而之后所述趨勢變量在第二時間段持續(xù)處于凍結狀態(tài)。
6.如權利要求5所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述可變比例數(shù)學關系是在所述至少4. 5秒的第一時間段中，當所述平均系統(tǒng)壓力變量約為零時，所述趨勢變量具有比所述平均系統(tǒng)壓力變量大約300psi的數(shù)值，當所述平均系統(tǒng)壓力變量是介于零Psi和最大系統(tǒng)壓力間的中間的數(shù)值時，所述趨勢變量等于所述平均系統(tǒng)壓力變量，而當所述平均系統(tǒng)壓力變量超過所述介于零Psi和最大系統(tǒng)壓力間的中間的數(shù)值時，所述趨勢變量小于所述平均系統(tǒng)壓力變量。
7.如權利要求6所述的在地面上運行的車輛，其特征在于如果所述瞬時系統(tǒng)壓力變量在所述趨勢變量下方，則在超出所述至少4. 5秒的第一時間段，所述趨勢變量持續(xù)與所述平均系統(tǒng)壓力變量成可變比例數(shù)學關系，直到所述瞬時系統(tǒng)壓力變量上升到所述趨勢變量上方為止，而在此情形下，所述趨勢變量之后在第二階段持續(xù)處于所述凍結狀態(tài)。
8.如權利要求7所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述第二時間段在長度上是可編程的。
9.如權利要求7所述的在地面上運行的車輛，其特征在于僅僅如果所述瞬時系統(tǒng)壓力變量小于所述平均系統(tǒng)壓力變量，且如果所述平均系統(tǒng)壓力變量比所述趨勢變量小至少第一比例比值，則所述趨勢變量在所述第二時間段結束時減小向下步階量，且所述第一比例比值與所述趨勢變量和所述平均壓力變量之間的差值除以所述平均系統(tǒng)壓力變量成比例。
10.如權利要求9所述的在地面上運行的車輛，其特征在于 所述第一比例比值的比例在大小上可編程。
11.如權利要求9所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述向下步階量與所述瞬時系統(tǒng)壓力變量和所述平均系統(tǒng)壓力變量之間的瞬時差值成比例。
12.如權利要求9所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述軟件可選地產生持續(xù)操作信號，用于對所述可選驅動的動力輸送系統(tǒng)的持續(xù)操作進行控制，而所述軟件僅僅在如下情形下才可選地產生所述持續(xù)操作信號 所述瞬時系統(tǒng)壓力變量超過約150 ；以及所述瞬時系統(tǒng)壓力變量超過所述平均系統(tǒng)壓力變量，或所述瞬時系統(tǒng)壓力變量超過所述趨勢變量，或所述平均系統(tǒng)壓力變量超過所述趨勢變量。
13.如權利要求12所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述軟件還設有可編程定時器，所述可編程定時器在所述持續(xù)操作信號斷絕時開始終止，而在所述持續(xù)操作信號恢復時重設所述可編程定時器，對所述可編程定時器進行操作， 以對所述平均系統(tǒng)壓力變量和所述趨勢變量進行重設，并致使所述軟件命令所述液壓系統(tǒng)再初始化。
14.如權利要求13所述的在地面上運行的車輛，其特征在于 所述液壓系統(tǒng)還包括開心式液壓系統(tǒng)。
15.如權利要求13所述的在地面上運行的車輛，其特征在于 所述液壓系統(tǒng)還包括閉心式液壓系統(tǒng)；所述閉心式液壓系統(tǒng)設有液壓油箱和至少一個低壓液壓管，所述至少一個低壓液壓管將液壓流體從所述至少一個液壓回路傳送至所述液壓油箱；傳感器感測壓力閥置于所述至少一個模擬液壓傳感器和所述至少一個高壓液壓管之間，所述傳感器感測壓力閥與傳感器感測壓力管線流體連通，而所述傳感器感測壓力管線又與所述至少一個低壓液壓管流體連通；以及所述傳感器感測壓力閥可操作，以對所述至少一個模擬液壓傳感器和所述至少一個高壓液壓管之間的流體連通可選地進行控制，當所述傳感器感測壓力管線提供指示所述液壓流體流動通過所述至少一個低壓液壓管的液壓時，所述傳感器感測壓力閥僅僅允許所述至少一個模擬液壓傳感器和所述至少一個高壓液壓管之間的流體連通。
16.如權利要求13所述的在地面上運行的車輛，其特征在于 所述液壓系統(tǒng)還包括開心式和閉心式的組合液壓系統(tǒng)； 所述開心式和閉心式的組合液壓系統(tǒng)設有選擇閥；所述至少一個液壓回路還包括至少一個閉心式液壓回路和至少一個開心式液壓回路；所述至少一個高壓液壓管還包括從所述液壓泵引至所述選擇閥的高壓液壓管、從所述選擇閥引至所述至少一個閉心式液壓回路的高壓液壓管以及從所述選擇閥引至所述至少一個開心式液壓回路的高壓液壓管；所述開心式和閉心式的組合液壓系統(tǒng)設有液壓油箱和至少兩個低壓液壓管，所述至少兩個低壓液壓管中的一個低壓液壓管將液壓流體從所述至少一個閉心式液壓回路引導至所述液壓油箱，而所述至少兩個低壓液壓管中的另一個低壓液壓管將液壓流體從所述至少一個開心式液壓回路引導至所述液壓油箱；傳感器感測壓力閥置于所述至少一個模擬液壓傳感器和所述從所述選擇閥引至所述至少一個開心式液壓回路的高壓液壓管之間，且還置于所述至少一個模擬液壓傳感器和所述從所述選擇閥引至所述至少一個閉心式液壓回路的高壓液壓管之間，所述傳感器感測壓力閥與傳感器感測壓力管線流體連通，而所述傳感器感測壓力管線又與所述至少兩個低壓液壓管中的將液壓流體從所述至少一個閉心式液壓回路傳導至所述液壓油箱的一個低壓液壓管流體連通；以及所述傳感器感測壓力閥可操作，以允許所述至少一個模擬液壓傳感器和所述從所述選擇閥引至所述至少一個開心式液壓回路的高壓液壓管之間的流體連通，并對所述至少一個模擬液壓傳感器和所述從所述選擇閥引至所述至少一個閉心式液壓回路的高壓液壓管之間的流體連通可選地進行控制，而當所述傳感器感測壓力管線提供指示所述液壓流體流動通過所述至少兩個低壓液壓管中的將液壓流體從所述至少一個閉心式液壓回路傳送至所述液壓油箱的一個低壓液壓回路的液壓時，所述傳感器感測壓力閥僅僅允許所述至少一個模擬液壓傳感器和所述從所述選擇閥引至所述至少一個閉心式液壓回路的高壓液壓管之間的流體連通。
17.如權利要求16所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述平均系統(tǒng)壓力變量具有死區(qū)；所述趨勢變量僅僅如果在如下條件下才增加一次到比所述平均系統(tǒng)壓力變量的數(shù)值大的數(shù)值所述瞬時系統(tǒng)壓力變量和所述平均系統(tǒng)壓力變量收斂于比所述趨勢變量大的數(shù)值，并且在第三可編程時間段保持收斂于所述數(shù)值，且在所述第三可編程時間段的持續(xù)期間，所述瞬時系統(tǒng)壓力變量的數(shù)值不離開所述平均系統(tǒng)壓力變量的死區(qū)的界限；以及所述平均系統(tǒng)壓力變量具有比大約介于零psi和所述最大系統(tǒng)壓力間的中間的數(shù)值大的數(shù)值。
18.如權利要求13所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述軟件設有可編程防反跳特征。
19.一種用于對結合液壓泵和液壓系統(tǒng)使用的可選驅動的動力輸送系統(tǒng)進行控制的系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括電子控制器，所述電子控制器具有用于對所述可選驅動的動力輸出系統(tǒng)的運行進行控制的軟件；至少一個模擬液壓傳感器，所述至少一個模擬液壓傳感器與所述液壓系統(tǒng)的至少一個高壓液壓管流體連通，并將模擬壓力信號提供給所述軟件，而所述軟件從由所述至少一個模擬液壓傳感器所提供的所述模擬壓力信號中計算出瞬時系統(tǒng)壓力變量、平均系統(tǒng)壓力變量以及趨勢變量，所述軟件使用所述瞬時系統(tǒng)壓力變量、所述平均系統(tǒng)壓力變量以及所述趨勢變量來確定所述可選驅動的動力輸出系統(tǒng)的操作。
20.如權利要求19所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述平均系統(tǒng)壓力變量是所述瞬時系統(tǒng)壓力變量的滾動平均值。
21.如權利要求20所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述趨勢變量在至少4. 5秒的第一時間段取決于并與所述平均系統(tǒng)壓力變量成可變比例的數(shù)學關系，所述第一時間段是緊跟著所述瞬時系統(tǒng)壓力變量在所述液壓系統(tǒng)初始化之后首次上升到約150psi上方的時間段，而之后所述趨勢變量在第二時間段持續(xù)處于凍結狀態(tài)。
22.如權利要求21所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述可變比例數(shù)學關系是在所述4. 5秒的第一時間段中，當所述平均系統(tǒng)壓力變量約為零時，所述趨勢變量具有比所述平均系統(tǒng)壓力變量大約300psi的數(shù)值，當所述平均系統(tǒng)壓力變量是介于零Psi和最大系統(tǒng)壓力間的中間的數(shù)值時，所述趨勢變量等于所述平均系統(tǒng)壓力變量，而當所述平均系統(tǒng)壓力變量超過所述介于零Psi和最大系統(tǒng)壓力間中間的數(shù)值時，所述趨勢變量小于所述平均系統(tǒng)壓力變量。
23.如權利要求22所述的在地面上運行的車輛，其特征在于如果所述瞬時系統(tǒng)壓力變量在所述趨勢變量下方，則在超出所述至少4. 5秒的第一時間段，所述趨勢變量持續(xù)與所述平均系統(tǒng)壓力變量成可變比例數(shù)學關系，直到所述瞬時系統(tǒng)壓力變量上升到所述趨勢變量上方為止，而在此情形下，所述趨勢變量之后在第二階段持續(xù)處于所述凍結狀態(tài)。
24.如權利要求23所述的在地面上運行的車輛，其特征在于僅僅如果所述瞬時系統(tǒng)壓力變量小于所述平均系統(tǒng)壓力變量，且如果所述平均系統(tǒng)壓力變量比所述趨勢變量小至少第一比例比值，則所述趨勢變量在所述第二時間段結束時減小向下步階量，且所述第一比例比值與所述趨勢變量和所述平均壓力變量之間的差值除以所述平均系統(tǒng)壓力變量成比例。
25.如權利要求M所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述向下步階量與所述瞬時系統(tǒng)壓力變量和所述平均系統(tǒng)壓力變量之間的瞬時差值成比例。
26.如權利要求M所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述軟件可選地產生持續(xù)操作信號，用于對所述可選驅動的動力輸送系統(tǒng)的持續(xù)操作進行控制，而所述軟件僅僅在如下情形下才可選地產生所述持續(xù)操作信號所述瞬時系統(tǒng)壓力超過約150 ；以及所述瞬時系統(tǒng)壓力變量超過所述平均系統(tǒng)壓力變量，或所述瞬時系統(tǒng)壓力變量超過所述趨勢變量，或所述平均系統(tǒng)壓力變量超過所述趨勢變量。
27.如權利要求沈所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述軟件還設有可編程定時器，所述可編程定時器在所述持續(xù)操作信號斷絕時開始終止，而在所述持續(xù)操作信號恢復時重設所述可編程定時器，對所述可編程定時器進行操作， 以對所述平均系統(tǒng)壓力變量和所述趨勢變量進行重設，并致使所述軟件命令所述液壓系統(tǒng)再初始化。
28.如權利要求27所述的在地面上運行的車輛，其特征在于所述平均系統(tǒng)壓力變量具有死區(qū)；所述趨勢變量僅僅如果在如下條件下才增加一次到比所述平均系統(tǒng)壓力變量的數(shù)值大的數(shù)值所述瞬時系統(tǒng)壓力變量和所述平均系統(tǒng)壓力變量收斂于比所述趨勢變量大的數(shù)值，并且在第三可編程時間段保持收斂于所述數(shù)值，且在所述第三可編程時間段的持續(xù)期間，所述瞬時系統(tǒng)壓力變量的數(shù)值不離開所述平均系統(tǒng)壓力變量的死區(qū)的界限；以及所述平均系統(tǒng)壓力變量具有比大約介于零PSi和所述最大系統(tǒng)壓力間的中間的數(shù)值大的數(shù)值。
全文摘要
提供一種具有電力牽引電動機所驅動的動力輸出系統(tǒng)的混合電動車輛，以與在地面上運行的車輛一起使用，而該動力輸出系統(tǒng)結合控制系統(tǒng)一起使用，該控制系統(tǒng)監(jiān)測液壓系統(tǒng)的壓力變換和趨勢矢量并且具有學習能力。該系統(tǒng)可用于開心式液壓系統(tǒng)和閉心式液壓系統(tǒng)。
文檔編號F15B11/042GK102164767SQ200980139099
公開日2011年8月24日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權日2008年9月29日
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