CN113748035A - 安装在变速器的充电系统pto齿轮布置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种系统,包括:PTO设备,该PTO设备选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,该马达/发电机电耦合到电功率存储系统;以及共享负载,该共享负载由传动系或马达/发电机中的一者选择性地提供动力。该PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器在第一位置以第一所选择的比率将共享负载耦合到马达/发电机,并且在第二位置以第二所选择的比率将共享负载耦合到传动系。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年3月18日提交的名称为“TRANSMISSION MOUNTED ELECTRICALCHARGING SYSTEM PTO GEAR ARRANGEMENT”的美国临时专利申请序列号62/820,133(EATN-2406-P01)的优先权。
前述专利文献的每一者的全文通过引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及一种用于通过传动系、附件负载(诸如空调压缩机)和马达/发电机之间的共享负载管理来操作马达/发电机的传动系PTO系统和相关方法。
背景技术
出于多种原因,车辆的负载和附件的电气化使用得越来越多。电气化的附件和负载允许对原本浪费的能量(诸如制动能量和再生能量)进行更强的控制、利用,并且提供对不具有内燃机并且(取决于电能的来源)可潜在地减少温室气体产生的全电动车辆的渐进式改进。另外,期望减少原动机的无用操作时间,诸如当不需要原动力时内燃机的空转。
目前已知的用于为车辆上的负载供电的系统存在许多挑战。其中一些挑战在重型商用卧铺驾驶室卡车中更为普遍。全电动系统(诸如串联混合电气化系统)存在低效率的问题诸如双向电功率转换(例如,从DC转换成AC,然后转换回DC),和/或需要系统相对于所需负载尺寸过大,以确保系统可使电池再生或再充电,同时为负载提供动力。另外,用于许多负载的全电动系统需要高电压以确保适当尺寸的连接和电导管。然而,高电压系统需要附加的集成和测试工作、昂贵的连接器和/或与车辆底盘接地系统隔离以确保它们安全的系统。此外,目前道路上的许多车辆将内燃机保持为原动机,并且负载和附件的全电气化无法轻松地与具有高性能非电动原动机的系统集成而没有冗余和费用。
目前已知的用于中等容量电气系统的电气存储系统另外存在许多挑战。高容量电池技术(诸如锂离子)要求对电池组的充电、电池的温度环境进行仔细控制,并且实现、安装和更换的成本很高。较低容量电池技术需要大量的重型电池,这些重型电池在车辆寿命期间需要更换一次或多次,以根据目前已知的操作和管理技术提供足够的有用存储空间。
发明内容
一种示例性系统和方法包括传动系功率输出(PTO)设备,该PTO设备利用传动系功率和/或所存储的电功率来向共享负载选择性地提供功率。一种示例性系统和方法包括传动系PTO设备,该传动系PTO设备在马达/发电机与共享负载之间、在马达/发电机与传动系之间和/或在传动系与共享负载之间施加所选择的齿轮齿数比。一种示例性系统利用一个或多个行星齿轮组件来提供所选择的齿轮齿数比。一种示例性系统和方法包括PTO设备,该PTO设备被配置为便于利用各种变速器系统和传动系配置进行安装。一种示例性系统和方法包括多种操作模式,该多种操作模式包括利用传动系为共享负载提供动力、利用马达/发电机为共享负载提供动力、利用传动系为马达/发电机提供动力和/或利用马达/发电机为传动系提供动力,包括在蠕变模式或曲柄启动模式下。一种示例性系统和方法还包括贯穿该系统中的设备的功率传递,包括当原动机离线时操作负载、从传动系存储再生功率和/或使用到传动系的功率传递来增强原动力应用诸如车辆的操作。一种示例性系统和方法包括控制对传动系正向或反向施加功率、和/或有效集成,其中在系统中的其他地方对传动系正向或反向施加功率的控制进行管理。
一种示例性系统包括PTO设备,该PTO设备接合变速器的中间轴、变速器中的所选择的齿轮、变速器的PTO接口和/或接合其他传动系部件。一种示例性系统和方法包括在中间轴的后部和/或轴向位置处接合中间轴。
一种示例性系统和方法包括:针对通过系统的功率流以所选择的方向和/或比率选择性地接合传动系;和/或利用空档设备来使共享负载和/或马达/发电机从传动系脱离。一种示例性系统包括:多比率光混合系统;和/或在传动系功率和电功率之间为电气负载或附件选择性地提供动力。一种示例性系统包括简化的传动系接口,该传动系接口具有较少数量的致动器以便于集成并降低故障率。
一种示例性系统和方法包括硬件特征、系统集成方面和/或电池管理方面,它们为适度能力的电池技术(诸如铅酸电池)提供改善的能力、利用率和电池寿命。在某些实施方案中,本文所述的硬件特征、系统集成方面和/或电池管理方面减少了系统的给定能力所需的电池数量、减少了替换和/或维护事件的次数和/或扩展了具有高能力电池技术(诸如锂离子电池)的系统的能力。本文的示例性系统和方法提供了支持多种负载类型和占空比要求的能力,包括具有多种电接口要求的负载。本文的示例性系统和方法提供了移除目前已知系统的一个或多个方面的能力,在某些实施方案中,这些系统包括起动马达、一个或多个带驱动附件、冗余暖通空调(HVAC)系统、辅助动力单元(APU)和/或用于存储功率以便进行离线操作和原动机起动的分离的电池组。
本文的示例性系统和方法提供了减少对基础设施诸如充电站和/或岸电的依赖的能力,从而提供了减少诸如空转发动机时间的不期望操作的能力,同时提供了不受约束的路由、递送和运输调度的能力,这可进一步提供除安装了本公开的特定实施方案的直接车辆或应用之外的附加系统级别和/或车队范围内的效率。本文的示例性系统和方法提供了车辆上的电气系统之间的交互,并且有利地利用可用系统来产生附加的能力和对能源的有效使用。本文的示例性系统和方法灵活地支撑多个潜在负载,包括压缩机/HVAC负载、混合器、液压泵、任何PTO负载、住宿负载和/或任何附件负载。本文的示例性系统和方法具有用于支撑负载的多种功率能力,包括高达至少5kW标称负载、10kW标称负载、15kW标称负载和/或30kW标称负载的负载。本文的示例性系统和方法另外能够支撑高于标称负载的峰值负载和/或瞬时负载。本文的示例性系统和方法包括用于某些应用的多于一个PTO设备。
本文的示例性系统包括:外壳;主轴;马达轴;围绕主轴定位的从动齿轮;行星齿轮组件,该行星齿轮组件具有环形齿轮、耦合到齿轮架的多个行星齿轮和围绕主轴定位的太阳齿轮,其中环形齿轮接地并且不相对于外壳旋转;将从动齿轮连接到主轴的第一单向离合器;将齿轮架连接到从动齿轮的第二单向离合器;和被配置为由换挡器激活的离合器,其中离合器选择性地连接太阳齿轮、马达轴的第一端部和主轴的第一端部。离合器可为爪式离合器。爪式离合器可为三向爪式离合器,并且爪式离合器可被配置为在第一位置处将主轴的第一端部耦合到马达轴的第一端部。爪式离合器可被配置为在第二位置处将主轴耦合到太阳齿轮并且耦合到马达轴的第一端部。爪式离合器可被配置为在第三位置处将马达轴的第一端部和主轴的第一端部去耦合。当爪式离合器处于第二位置并且扭矩施加到马达轴的第二端部时,第一单向离合器可被取向成处于解锁构型。当爪式离合器处于第二位置并且扭矩施加到马达轴的第二端部时,第二单向离合器可被取向成处于锁定构型。当爪式离合器处于第一位置并且扭矩施加到马达轴的第二端部时,第一单向离合器可被取向成处于解锁构型。当爪式离合器处于第一位置并且扭矩施加到从动齿轮时,第一单向离合器可被取向成处于锁定构型。当爪式离合器处于第一位置并且扭矩施加到从动齿轮时,第二单向离合器可被取向成处于解锁构型。当爪式离合器处于第三位置并且扭矩施加到从动齿轮时,第一单向离合器可被取向成处于锁定构型。当爪式离合器处于第三位置并且扭矩施加到从动齿轮时,第二单向离合器可被取向成处于解锁构型。系统还可包括耦合到马达轴的第二端部的马达/发电机。系统还可包括耦合到主轴的第二端部的负载。负载可为压缩机。系统还可包括耦合到马达轴的第二端部的马达/发电机,耦合到主轴的第二端部的负载,并且其中马达/发电机被配置为在爪式离合器处于第一位置并且扭矩施加到马达轴的第二端部时将扭矩传递到负载。系统还可包括耦合到马达轴的第二端部的马达/发电机,并且其中当爪式离合器处于第二位置并且扭矩施加到马达轴的第二端部时,马达/发电机将扭矩传递到从动齿轮。系统还可包括耦合到马达轴的第二端部的马达/发电机,耦合到主轴的第二端部的负载,并且其中当爪式离合器处于第一位置并且扭矩施加到从动齿轮时,马达/发电机和负载接收扭矩。系统还可包括耦合到马达轴的第二端部的马达/发电机,耦合到主轴的第二端部的负载,并且其中当爪式离合器处于第三位置并且扭矩施加到从动齿轮时,负载接收扭矩并且马达/发电机不接收扭矩。第一单向离合器和第二单向离合器可为超速离合器。
附图说明
根据具体实施方式和附图,将更全面地理解本公开,其中:
图1为本公开的一个实施方案中的电再生附件驱动器的高层示意性框图;
图2为根据本公开的一个示例的包括发动机和具有PTO设备的变速器的传动系的示意图,该PTO设备具有耦合到中间轴的马达/发电机;
图3为与图2的示意图一致的PTO设备的示意图;
图4为本公开的一个实施方案中的电再生附件驱动器的功能框图;
图5示出了电再生附件驱动器的一个实施方案中的巡航配置;
图6示出了电再生附件驱动器的一个实施方案中的动载动力配置;
图7示出了电再生附件驱动器的一个实施方案中的空档配置或睡眠配置;
图8示出了电再生附件驱动器的一个实施方案中的曲柄配置;
图9示出了电再生附件驱动器的一个实施方案中的蠕变配置;
图10示出了电再生附件驱动器中的部件的一个物理代表性实施方案;
图11示出了在电再生附件驱动器中处于空档配置的部件的一个物理代表性实施方案的剖视图;
图12示出了被配置有朝向电再生附件驱动器中的负载定位的换档器的部件的一个物理代表性实施方案的剖视图;
图13示出了被配置有朝向电再生附件驱动器中的马达/发电机定位的换档器的部件的一个物理代表性实施方案的剖视图;
图14示出了包括电再生附件驱动器中的换档致动器的部件的一个物理代表性实施方案的剖视图;
图15示出了具有示意性齿轮箱表示的电再生附件驱动器的实施方案剖视图;
图16描绘了本公开的一个实施方案中的电再生附件驱动器的传动系速度范围;
图17描绘了本公开的一个实施方案中的电再生附件驱动器的示例性操作曲线;
图18描绘了本公开的一个实施方案中的电再生附件驱动器的马达转速-扭矩范围;
图19描绘了本公开的一个实施方案中的电再生附件驱动器的示例性操作模式占空比;
图20描绘了本公开的一个实施方案中的电再生附件驱动器的马达驱动控制器的物理布局;
图21A示意性地描绘了本公开的一个实施方案中的具有用于电再生附件驱动器的分离式电池配置的马达驱动控制器;
图21B示意性地描绘了本公开的一个实施方案中的具有用于电再生附件驱动器的双电池配置的马达驱动控制器;
图22示意性地描绘了本公开的一个实施方案中的具有用于电再生附件驱动器的双分离式电池配置的马达驱动控制器;
图23示意性地描绘了本公开的一个实施方案中与两个单独的负载电压交互的电再生附件驱动器的系统架构;
图24描绘了本公开的一个实施方案中的用于电再生附件驱动器的示例性状态图;
图25示出了本公开的一个实施方案中的用于电再生附件驱动器的睡眠模式传动系配置中的功率流;
图26示出了本公开的一个实施方案中的用于电再生附件驱动器的巡航和/或动载模式传动系配置中的功率流;
图27示出了本公开的一个实施方案中的用于电再生附件驱动器的曲柄模式和/或蠕变模式传动系配置中的功率流;
图28为用于在所选择的操作模式和比率下操作PTO设备的过程的示意性流程图;
图29为用于在具有行星齿轮组件的PTO设备中选择比率的过程的示意性流程图;
图30为示例性PTO设备的示意性控制图;
图31为用于在所选择的模式下控制PTO设备的过程的示意性流程图;
图32为用于在所选择的操作模式和比率下操作PTO设备的过程的示意性流程图;
图33为用于在所选择的操作模式和比率下操作PTO设备的过程的示意性流程图;
图34为用于操作PTO设备的过程的示意性流程图;
图35为示例性PTO设备的示意性控制图;
图36为用于操作PTO设备的过程的示意性流程图;
图37为示例性PTO设备的示意性控制图;
图38为用于操作PTO设备的过程的示意性流程图;
图39为用于操作PTO设备和管理电池组的过程的示意性流程图;
图40为示例性PTO设备的示意性控制图;
图41为用于操作PTO设备的过程的示意性流程图。
图42示出了免换挡PTO设备的一个实施方案的部件的一个物理代表性实施方案的剖视图;
图43示出了双齿轮免换挡PTO设备的一个实施方案的部件的一个物理代表性实施方案的剖视图;
图44示出了免换挡三离合PTO设备的一个实施方案的部件的一个物理代表性实施方案的剖视图;
图45示出了三位置简单模块化设计PTO设备的第一实施方案的部件的一个物理代表性实施方案的剖视图;
图46示出了三位置简单模块化设计PTO设备的第二实施方案的部件的一个物理代表性实施方案的剖视图;
图47示出了具有同步模式的三位置PTO设备的一个实施方案的部件的一个物理代表性实施方案的剖视图;
图48示出了四位置接地环PTO设备的一个实施方案的部件的一个物理代表性实施方案的剖视图;
图49示出了具有环上单向离合器的四位置接地环PTO设备的一个实施方案的部件的一个物理代表性实施方案的剖视图;
图50示出了四位置软震颤巡航PTO设备的一个实施方案的部件的一个物理代表性实施方案的剖视图;
图51示出了具有马达轴太阳的五和五点五位置PTO设备的一个实施方案的部件的一个物理代表性实施方案的剖视图;
图52示出了具有复合行星的五点五位置双爪式离合器布置PTO设备的一个实施方案的部件的一个物理代表性实施方案的剖视图;
图53示出了具有单向离合太阳齿轮的五位置PTO设备的一个实施方案的部件的物理代表性实施方案的剖视图;
图54示出了回弹换挡器的一个实施方案的剖视图;
图55示出了螺纹接地移除的一个实施方案的剖视图;
图56示出了电动牙嵌式离合器的一个实施方案的剖视图。
具体实施方式
如从以下讨论将理解的,本公开提供了支持以在传动系和PTO(PTO)设备之间的共享方式为一个或多个负载提供动力和/或替换先前已知的车辆电气系统和/或设备的带驱动动力提供接口的一个或多个方面的实施方案。虽然贯穿本公开设想了使用所公开的装置、系统和过程来驱动辅助负载,但为了描述清楚起见,在某些示例中可引用一个或多个特定负载,诸如HVAC、混合器和/或液压泵。贯穿本公开对特定负载示例的所有引用均被理解为包括能够以电的方式和/或利用转轴提供动力的任何负载。此外,虽然贯穿本公开设想了使用所公开的与动载耦合的装置、系统和过程,但为了简单起见,本文的描述可将动载称为传动系和/或称为轮式系统。贯穿本公开对特定动载的所有引用也应当被理解为是对任何动载和/或传动系的在原动机和最终动力接合(例如,车轮、轨道等)之间的部分的引用。
在一个示例中,在通常称为“18轮卧铺驾驶室”的商用长途8级车辆中,传统上,前端附件驱动器(FEAD)为附件部件诸如充电系统(例如,交流发电机)、驱动HVAC空调的压缩机、风扇、动力转向装置、空气压缩机、流体泵和/或其他附件负载提供动力,这取决于特定实施方式。历史上,此类车辆的操作者几乎一直在运行发动机,包括在行驶时运行发动机以用于推进和在停止时空转以维持附件功能诸如“旅馆负载”,包括灯、电视、冰箱、个人设备(例如,CPAP、电子设备充电等)和在夏季月份的HVAC冷却。为了改善燃料经济性和/或减少排放,许多地方的车队政策和法律都禁止长时间空转。提供所需电力和冷却的许多解决方案已经商业化,包括增加针对该功能的小型发动机(APU)、增加使电动空调运行的电池(电池在行驶时充电)、利用具有可用岸电的位置和/或发动机的周期性循环。
先前已知的系统已经采用两条路径来进行发动机关闭空气调节。在第一实施方式中,在行驶时使用现有的带驱动压缩机,而在发动机关闭时使用第二电驱动压缩机。此类解决方案增加了成本和复杂性。在第二实施方式中,纯电驱动压缩机用于所有HVAC需求。全时电动HVAC系统的缺点分为两部分:首先,功率需求的增加超过12V系统中的可用功率,从而将工业推向更高的系统电压(特别是48V)。其次,在驾驶时当发动机轴功率转换为电力然后转换回轴功率以驱动压缩机时,系统效率受到影响。
贯穿本公开对任何特定电压电平的引用应当被理解为包括标称电压(例如,12V电池)和实际系统电压两者。例如,在其中电池与充电设备诸如交流发电机电连通的操作期间,标称12V铅酸电池通常在14V或14.5V下操作。此外,标称12V电池可在放电操作期间诸如在曲柄启动期间在12V以下操作,并且在某些操作期间可低至10.5V。此外,虽然为了描述清楚起见并且由于工业中的普通术语(例如,12V、48V等),本文描述了某些电压,但应当理解,本公开的特征适用于宽范围的电压,并且所述的特定电压不是限制性的。例如,标称48V系统在系统的某些操作期间可为56V或58V,或者在系统的其他操作期间可低至42V。另外,非限制地,标称48V系统的特征和操作可适用于标称12V系统和/或24V系统。在某些示例中,如受益于本公开的本领域技术人员将理解的,一些电压范围可改变系统的操作原理,该系统可诸如:高压系统(例如,超过60V),对于某些实施方案诸如隔离接地,可能需要附加的方面;和/或低压系统,其中高功率需求可能限制此类系统的实用性。其他系统效应可驱动某些考虑因素的电压取决于特定系统和与受益于本公开的本领域技术人员将理解的系统相关的其他标准。用于确定可应用于特定示例的电压范围的特定考虑因素包括但不限于特定车辆上的系统和附件的可用电压、特定应用的监管或策略环境、要交接的可用传动系部件的PTO能力、离线功率的时间和功率需求、再生功率操作的可用性、资金投入与特定车辆、车队或操作者的操作成本之间的商业折衷和/或特定车辆的操作占空比。
本公开涉及具有马达/发电机的PTO设备,其中PTO设备能够诸如在变速器接口处利用传动系选择性地传递功率。在实施方案中,48V PTO可将传统的安装在发动机上的带驱动式交流发电机、HVAC压缩机和/或安装在飞轮上的刷起动器替换为与HVAC压缩机安装在同一轴上的安装在变速器PTO上的电机。变速器上所公开的PTO设备附件使用经验证的零件(诸如简单的行星齿轮和换档致动器)启用了若干种操作模式,而与发动机转速无关。非限制地,本文所公开的示例性PTO设备允许在驾驶时和/或在发动机关闭操作期间诸如睡觉、住宿或等待(例如,在装载码头、施工现场或工作现场)利用用于对电池充电的同一电机来操作负载(例如,HVAC压缩机),并且具有从传动系机械地充电和装载的能力(例如,在滑行或机动运行期间)。在某些实施方案中,示例性PTO系统降低了总所有权成本和/或增强了满足防空转要求的能力,同时允许操作者保持气候控制或其他离线操作。示例性系统还通过减少温室气体(GHG)排放、改善燃料经济性、改善操作者舒适度和/或满意度以及使得PTO系统支持的各种特征能力的原始设备制造商(OEM)销售来改善车辆制造商、车队、所有者或操作者的系统经济性。本文所公开的某些示例性系统具有比先前已知的系统(例如,柴油或电池APU和/或冗余HVAC系统)更低的初始成本,同时提供更低的操作成本和更大的能力。
在实施方案中,PTO设备可安装到传动系,诸如变速器。可对动力系统充电,例如,铅电池。然后,可利用动力系统来经由PTO设备为诸如HVAC系统的设备提供动力。另外,可在附属发动机或车辆原动机的启动期间使用动力系统。
在一个示例中,48V PTO支持“防空转”技术,诸如利用电驱动AC压缩机实现无空转住宿。当例如将长途拖拉机的卧铺驾驶室置于旅馆模式时,这种布置减少了温室气体。然而,PTO不限于这种车辆,并且PTO可应用于其他车辆。
发动机关闭操作诸如滑行或机动运行可用于对48V动力系统进行再生充电和/或为共享负载机械地提供动力。可在发动机关闭操作期间引导电力以协助动力转向。发动机关闭操作、智能充电、电气HVAC和/或停止/起动模式的其他方面是对所公开的PTO设备的补充。PTO设备通过将原本浪费的能源转换为可用电来改善燃料经济性,并减少温室气体的排放。
该设计可消除其他安装在发动机上的部件以减少车辆重量和集成成本,并且减少发动机系统占用面积。例如,有可能利用PTO设备代替传统的交流发电机、起动器和/或AC压缩机中的一者或多者。在某些实施方案中,也可消除冗余系统。例如,一些先前已知的系统包括第一电路,该第一电路依靠发动机来为蒸发电路和空调提供动力。然后,安装用于发动机关闭操作的第二系统,该第二系统还包括蒸发电路和空调电路。
在另一示例中,可从发动机中移除交流发电机端口和AC压缩机端口,从而允许减少部件和集成成本,并减少发动机上的附加负载。在某些实施方案中,可省略起动器的各方面,例如在利用PTO设备起动发动机的情况下。PTO设备的辅助驱动方面可耦合到蒸发器电路和空调。在一个示例中,空调不通过发动机耦合,而是通过PTO设备耦合。必要时,可将AC压缩机和交流发电机从安装在发动机上的位置移到安装在PTO设备上,该PTO设备可安装到变速器上的接口。
示例性辅助驱动器包括空调(AC)和/或其他动力系统。可经由耦合到传动系的马达/发电机捕获再生的滑行能量,并且稍后利用该滑行能量来为车辆上的电气负载提供动力。示例性系统包括受管理的铅酸电池。电气系统可包括空冷系统。
示例性PTO设备包括具有5kW连续输出和10kW峰值输出的马达额定值的马达/发电机。马达可用作马达/发电机的一部分。各种马达类型与本公开兼容,包括永磁体类型、绕线同步类型和感应马达类型。可对绕线同步类型马达施加外部激励。其他部件可包括用于PTO设备的外壳或其他适配器、用于耦合到变速器的传动装置或耦合到PTO设备的其他传动系部件、用于在马达/发电机、辅助驱动器和/或变速器或传动系之间升压或降压的传动装置。示例性PTO设备包括齿轮变速致动器,诸如齿轮选择器、逆变器、转换器和/或电动转向电路。
所公开的PTO设备变型提供许多益处,包括在某些实施方案中:捕获原本将丢失的动力能量、原动机停止/起动模式操作、智能充电、降低系统和系统集成成本以及节省燃料。某些实施方案包括更少的安装在发动机上的部件,从而减小发动机占用面积,并且通过减小安装空间来改善发动机周围的驾驶员可见度。某些实施方案在蛇形带上提供减小的负载。某些实施方案在相同的占用面积内提供更高的系统功率,和/或提供更大的系统功率利用率和减少的功率过度设计以支持应用和占空比的可变性。
参考图1,提供了PTO设备的实施方案功能框图,该PTO设备被配置有与变速器104耦合的原动机102(例如,内燃机)。电子控制单元(ECU)122可向原动机102提供控制功能,并且变速器控制单元(TCU)120可向变速器104提供控制功能。在实施方案中,PTO设备可包括由齿轮箱108驱动地耦合的马达/发电机(M/G)112和负载110(例如,HVAC系统),该齿轮箱通过PTO设备106进一步驱动地耦合到变速器104。马达/发电机112由来自马达驱动转换器(MDC)114的驱动和控制信号提供,该马达驱动转换器由电池组件116(例如,具有48v和12v供电电压)提供动力。电池组件116可由电池管理系统(BMS)118管理。包括各种控制器122、120、114的描述为非限制性示例,并且系统的控制功能可以任何方式分布。在某些实施方案中,贯穿本公开描述的控制功能可存在于发动机控制器、变速器控制器、车辆控制器(未示出)、马达驱动控制器114中,和/或分布在各种设备中。在某些实施方案中,贯穿本公开描述的控制功能可至少部分地在远离车辆的单独控制器中执行,例如,由与车辆至少间歇地通信的控制器、在维护工具中、在制造工具中、和/或在(例如,操作者、所有者、车队人员等的)个人设备上执行。
参考图2,示意性地描绘了根据本公开的一个示例构造的示例性系统202。示例性系统202包括原动机204(例如,柴油发动机)、变速器206和定位在两者间的离合器208,该离合器将原动机204选择性地耦合到变速器206。示例性变速器206可为复合类型,包括与分路器(例如,输入轴214上的正向齿轮层)和/或范围型辅助部分(例如,输出轴216的后向齿轮层)串联连接的主变速器部分。这种类型的变速器,尤其是用在重型车辆中的变速器,通常具有9、10、12、13、16或18种前进速度。变速器输出轴216从变速器206向外延伸并且通常通过驱动轴220与车辆驱动轮轴218驱动地连接。
离合器208包括连接到发动机曲轴/飞轮222的驱动部分208A和耦合到变速器输入轴214并适于摩擦地接合驱动部分208A的从动部分208B。电子控制单元(ECU)可被提供用于接收输入信号并根据预定逻辑规则处理该输入信号,以向变速器系统202发出命令输出信号。系统202还可包括用于感测发动机204的旋转速度并提供指示该旋转速度的输出信号(ES)的旋转速度传感器、用于感测输入轴208的旋转速度并提供指示该旋转速度的输出信号(IS)的旋转速度传感器以及用于感测输出轴216的速度并提供指示该速度的输出信号(OS)的旋转速度传感器。离合器208可由离合器致动器238响应于来自ECU的输出信号来控制。
示例性变速器206包括一个或多个主轴部分(未示出)。示例性主轴与输入轴214同轴,并且使用一个或多个中间轴236将扭矩从输入轴214耦合到输出轴216。一个或多个中间轴236从输入轴214和主轴偏移,并且具有与输入轴214和主轴接合的齿轮,这些齿轮可选择地锁定到中间轴236以配置变速器204中的比率。
示例性主轴例如利用行星齿轮组件(未示出)耦合到输出轴216,该行星齿轮组件具有所选择的比率以选择范围。
在本公开的实施方案中,马达/发电机240可选择性地耦合到传动系,例如通过到中间轴236的扭矩耦合。传动系的示例性和非限制性扭矩耦合选项包括与传动系轴(例如,中间轴236)交接的花键轴、链条组件、空转齿轮和/或副轴。如本文将理解的,马达/发电机240被配置为以两种相反的模式运行。在第一模式中,马达/发电机240通过消耗电力来产生机械功率而作为马达操作。在第一模式中,车辆可以非常低的速度(诸如小于2MPH)根据电功率移动,这取决于马达/发电机240与传动系之间的齿轮齿数比。传统上,商用长途运输8级车辆使用离合器208很难以非常低的速度移动,尤其是在倒退时。
在第二模式中,马达/发电机240通过消耗机械功率来产生电力而作为发电机操作。在一种配置中,离合器242(其可为可控离合器和/或单向离合器)和行星齿轮组件244可耦合在第二中间轴236和马达/发电机240之间。行星齿轮组件244可以是具有太阳齿轮304的增速齿轮组件。行星齿轮架306连接到第二中间轴236或与第二中间轴集成,该第二中间轴可驱动地连接到马达/发电机240。环形齿轮308(参考图3)接合由齿轮架306承载的行星小齿轮310。在一个示例中,行星齿轮组件244可满足21:1冷曲柄启动比的要求,例如以曲柄启动发动机204,当马达/发电机240。示例性马达/发电机240包括马达/发电机240作为9kW雷米48V马达。
仅以举例的方式,马达/发电机240可以是6-20kW的24-48伏马达。马达/发电机240可最终由第二中间轴236驱动并且通过离合器312连接到HVAC压缩机246。然后,压缩机246可以如本领域已知的那样与HVAC的部件连通。马达/发电机240可在能量存储模式下对电池248充电,并且在能量使用模式下由电池248提供动力。
通过将马达/发电机240安装到变速器206的中间轴236可实现各种优点。在一种操作模式中,如下面将更详细描述的,发动机可关闭(卸燃料)同时车辆仍在移动或滑行,并且马达/发电机240再生,从而导致燃料效率提高高达3%。在其他优点中,一个(或多个)电池248可靠近马达/发电机240安装在发动机舱中,从而使电池电缆的长度相比传统安装配置减少。此外,变速器系统202可省去各种部件,包括但不限于起动器、交流发电机和/或液压动力转向装置。就这一点而言,可以实现显著的重量减轻。在一些布置方式中,变速器系统202可被配置为用在具有电动转向装置和/或其他泵或压缩机的车辆上。
控制器224可使变速器系统202以各种操作模式操作。在第一模式中,控制器224以打开状态操作离合器208,其中变速器206处于就绪状态。在第一模式或发动机关闭滑行中,控制器基于车辆操作条件而在车辆移动时关闭发动机或对发动机204卸燃料,并且引导来自输出轴216的旋转能量穿过第二中间轴236并进入马达/发电机240中。根据各种示例,车辆操作条件可包括与任何操作条件相关的输入信号226,包括但不限于全球定位系统(GPS)信号、坡度传感器信号和/或车辆速度传感器信号。如可以理解的,当车辆下坡行驶时,以第一模式运行变速器系统202将是有利的。例如,可以从GPS信号和/或坡度传感器获得高度变化。
在第二模式中,控制器224以关闭状态操作离合器208,其中变速器206处于空档。在第二模式中,控制器224可促进发动机起动和空转发电。在第三模式中,控制器224以关闭状态操作离合器208并且变速器206处于就绪状态。第三模式可用于正常巡航(例如,驾驶或车辆运动)和发电。
将描述由变速器系统202提供的特定于与压缩机246的接合和脱离的附加操作模式。如本文所用,这些模式被描述为“曲柄模式”、“蠕变模式”、“无HVAC行驶模式”、“HVAC行驶模式”和“睡眠模式”。在某些实施方案中,驾驶模式在本文称为“巡航模式”和/或“动载动力模式”。这些模式按顺序描述如下。
在一个示例中,在曲柄模式下,在中间轴236和马达/发电机240之间提供高的比率(例如,21:1)。设想了其他比率。HVAC压缩机246将诸如通过离合器312脱离。在离合器208关闭的情况下,变速器206将处于空档。马达/发电机240将以足够的扭矩转动发动机204以曲柄启动发动机204。
在一个示例中,在蠕变模式下,在中间轴236和马达/发电机240之间提供高的比率(例如,21:1)。设想了其他比率。HVAC压缩机246将诸如通过离合器312脱离。变速器206将处于第一档或低倒档。在发动机204停止(或空转)的情况下,离合器208将保持打开。马达/发电机240将具有足够的扭矩来使车辆在出色的速度和扭矩控制下诸如以0MPH至2MPH前进或倒退,从而允许卡车返回到拖车或码头而不会受损。在蠕变模式下利用马达/发电机240提供了高度可控的倒车扭矩输出,并且更易于由操作者控制。
在一个示例中,在无HVAC行驶模式中,在中间轴236和马达/发电机240之间提供中等比率(例如,7:1)。设想了其他比率。HVAC压缩机246将诸如通过离合器312脱离。变速器206将处于适当的档位,并且离合器208将在车辆推进时关闭并在机动运行或滑行时在发动机关闭的情况下打开。
在一个示例中,在HVAC行驶模式中,在中间轴236和马达/发电机240之间提供中等比率(例如,7:1)。HVAC压缩机246将以所选择的比率(例如,3.5:1)接合到马达/发电机240。变速器206将处于适当的档位,并且离合器208将在车辆推进时关闭并在机动运行或滑行时在发动机204关闭的情况下打开。HVAC系统由发动机或传动系统直接驱动,从而消除功率转换为电力并恢复工作的效率损失。而且,HVAC系统可在发动机关闭模式下提供冷却,从而在下坡时将车辆的惯性转换为冷却以实现附加能量回收,从而改善燃料节省。
在睡眠模式中,马达/发电机240将与中间轴236断开。马达/发电机240将通过所选择的比率(例如,3.5:1)耦合到HVAC压缩机246。马达/发电机240在周期的驱动部分期间使用先前存储在电池248中的能量来操作HVAC。这提供了冷却功能,而无需添加单独的马达和功率电子器件来为HVAC压缩机提供动力,和/或无需添加能够由APU或以电的方式等提供动力的单独的HVAC压缩机。可使用涉及滑动离合器、中间轴型齿轮、带可选齿轮接合的同心轴和行星齿轮的多种机械解决方案来在每种操作模式下获得所选择的比率。在某些实施方案中,使用单个致动器来在上述模式之间改变。
参考图4,呈现了PTO设备的示意性框图。这里,原动机102(例如,发动机)通过离合器402驱动地耦合到变速器104。马达/发电机112经由扭矩耦合件(例如,PTO 106,其可包括齿轮箱108)选择性地耦合到负载110和变速器104。MDC 114被示出为包括DC至DC转换器404、控制器406和逆变器408,其中转换器404向电池组件116提供控制信号,控制器408向PTO 106提供控制信号,并且逆变器408向马达/发电机112提供相控功率。
在实施方案中,与变速器104和原动机102耦合的PTO设备可支持不同的操作模式,诸如巡航模式(例如,由发动机驱动附件)、动载模式(例如,在发动机关闭的下坡行进条件下,由车轮驱动附件)、睡眠模式(例如,在发动机关闭的情况下,马达/发电机作为马达操作,驱动HVAC)、曲柄模式(例如,从作为马达操作的马达/发电机起动发动机,诸如利用曲柄-扭矩所需的低PTO档位)、蠕变模式(例如,在低PTO精确倒车(例如,0-2mph)中,马达/发电机作为马达操作,驱动卡车)等。应当理解,模式名称是为了清楚地描述而提供的,并且不限于本公开。除此之外或另选地,在某些实施方案中和/或在某些操作条件下,传动系(例如,发动机、变速器和/或车轮)的布置和/或配置对于PTO设备可能是未知的,和/或对于PTO设备可能不是重要的。例如,在示例性巡航模式和动载模式中,传动系为共享负载110提供功率,并且PTO设备可被布置成在这些模式中的任一种模式中将功率从传动系传递到负载110。在某些实施方案中,PTO设备可在一定模式下执行不同的操作,即使其中功率传递布置是相同的,并且传动系的布置和/或配置可以是已知的并且被PTO设备(和/或PTO设备的控制器)考虑。例如,PTO设备可具有控制器,该控制器被配置为确定车辆相对于动载模式在巡航模式下操作的时间量,并且因此控制器可响应于在每种模式下花费的时间进行占空比确定、电池充电确定或执行其他操作。
参考图5,描绘了利用原动机102和变速器104在巡航模式下操作的示例性PTO设备的功率流。在示例性巡航模式下,PTO设备通过与传动系的机械耦合提供负载110的有效动力提供。在一个示例中,配备有PTO设备的车辆能够有效地从原动机102向负载110提供功率,并且进一步向作为发电机操作的马达/发电机112提供动力以用于向电气系统产生电能,包括例如对电池组件116充电以存储能量供将来在另一操作模式中使用。
参考图6,示出了以动载动力模式(例如,其中动载诸如通过车轮的动能用于为设备提供动力)操作的示例性PTO设备的功率流。在示例性动载动力模式中,PTO设备可能够有效地从动载向负载110提供功率,并且进一步为作为发电机操作的马达/发电机112提供动力以用于向电气系统产生电能,包括例如对电池组件116充电以存储能量供将来在另一操作模式中使用。
参考图7,描绘了以睡眠模式操作的示例性PTO设备的功率流(例如,其中传动系不能向负载提供功率,和/或其中操作条件使得传动系功率不可取)。在某些实施方案中,当动载不可用时(例如,车辆不移动)和/或当原动机不转动时,可利用睡眠模式。在某些实施方案中,当不期望与传动系进行扭矩接合时,例如在换档操作期间,当原动机机动运行但车辆速度低于车辆速度目标时等,可利用睡眠模式。在示例性睡眠模式中,PTO设备与传动系解耦,并且马达/发电机112使用来自电气系统(诸如电池组件116)的存储能量为负载110提供动力。
参考图8,描绘了在曲柄模式下(例如,其中原动机102尚未起动)操作的示例性PTO设备的功率流。图8的示例性曲柄模式描绘了向传动系提供动力的马达/发电机112,并且负载110与马达/发电机112和传动系解耦。
参考图9,示出了以蠕变模式操作(例如,其中马达/发电机112向传动系提供原动力)的示例性PTO设备的功率流。图9的示例性蠕变模式示出了向传动系提供动力的马达/发电机112,并且负载110与马达/发电机112和传动系解耦。可以看出,在某些实施方案中,PTO设备以与蠕变模式相同的方式在曲柄模式下操作,并且包括传动系的系统强制传输到传动系的马达/发电机112功率施加到动载(例如,车轮)还是施加到原动机102。在某些实施方案中,例如其中PTO设备执行倒退或前进位置,其中PTO设备在曲柄模式与蠕变模式下使用PTO设备与传动系之间的不同齿轮齿数比,其中在PTO设备的控制器通知系统现在正采用蠕变模式,和/或其中马达/发电机112的扭矩响应在曲柄模式与蠕变模式之间改变,PTO设备可以不同的方式在曲柄模式与蠕变模式下操作。
参考图10,示出了PTO设备的机械布局的示例性透视图。示例性PTO设备被配置为在PTO接口处安装到变速器,例如在凸缘1002处安装到8螺栓PTO接口。示例性PTO设备包括齿轮箱108,该齿轮箱可为行星齿轮组件。示例性PTO设备包括扭矩耦合件(在该示例中为空转齿轮1004)、马达/发电机112和负载110。示例性PTO设备还包括换档致动器1006,该换档致动器被配置为将齿轮箱108布置成提供期望的功率流布置。
参考图11,描绘了PTO设备的剖面图,其在某些实施方案中与图10所描绘的示例一致。在图11的示例中,换档致动器1006处于“空档”位置,其防止空转齿轮1004与负载110或马达/发电机112之间的扭矩相互作用。本文设想了齿轮箱108和/或PTO设备的任何布置。在图11的示例中,空转齿轮1004由传动系驱动,并且接合从动齿轮1110。除图11的示例之外,环形齿轮1102允许耦合到从动齿轮1110的行星齿轮在空档位置自由旋转,并且因此负载驱动轴1106不接收扭矩或不向传动系提供扭矩。图11的示例中的马达/发电机112以通过行星齿轮组1112确定的比率耦合到负载驱动轴1106,并且因此马达/发电机112能够选择性地驱动负载110。在某些实施方案中,马达/发电机112可例如利用离合器(未示出)从负载驱动轴1106解耦。在图11的示例中,滑动离合器1104通过换档致动器1006移动以布置齿轮箱108和/或行星齿轮组件。在图11的示例中,存在静止环形齿轮1114以用于与环形齿轮1102接合,但静止环形齿轮1114在图11所示的空档位置不与环形齿轮1102接合。在某些实施方案中,图11的示例与睡眠模式操作一致。
参考图12,描绘了与图11的设备一致的PTO设备的剖面图。在图12的示例中,换档致动器1006处于“朝向负载”位置,这使环形齿轮1112(在图12的示例中为内部环形齿轮)与从动齿轮1110接合并且环形齿轮1112由从动齿轮1110驱动。在图12的示例中,空转齿轮1004在传动系和从动齿轮1110之间传递扭矩,并且由于与环形齿轮1112耦合而使负载驱动轴1106旋转。在图12的示例中,马达/发电机112和/或负载110能够由传动系驱动,和/或可与负载驱动轴1106选择性地解耦(例如,利用离合器)。在某些实施方案中,图12的示例与巡航模式和/或驾驶模式操作一致。
参考图13,描绘了与图11的设备一致的PTO设备的剖面图。在图13的示例中,换档致动器1006处于“朝向马达”位置,这使环形齿轮1112(在图13的示例中的外部环形齿轮)与固定环形齿轮1114接合,从而锁定环形齿轮1112不旋转。在图13的示例中,并且负载驱动轴1106可由此以由耦合到从动齿轮1110的行星齿轮传动确定的减速比驱动从动齿轮1110。在图13的示例中,马达/发电机112能够以所选择的比率为传动系提供动力,并且在某些实施方案中,负载110在图13的位置中与负载驱动轴1106解耦。在某些实施方案中,图13的示例与曲柄模式和/或蠕变模式操作一致。
参考图14,描绘了与图11的设备一致的处于不同切除角度的PTO设备的另一剖面图,以示出换档致动器1006(示出为切除的换档致动器1404)的某些方面。切除的换档致动器1404驱动与滑动离合器1104接合的换挡叉1402,从而控制PTO设备齿轮箱108的位置。参考图15,以剖视图示意性地示出了PTO设备1500。可以看出,行星齿轮组件(包括马达/发电机112与负载驱动轴1106之间的行星齿轮、负载110与负载驱动轴1106之间的行星齿轮以及与从动齿轮1110相关联的行星齿轮)的比率可用于为通过PTO设备1500的各种功率流选择齿轮齿数比。另外,空转齿轮1004与接合齿轮(例如,变速器的中间轴上的齿轮中的一个)之间的齿轮齿数比和/或空转齿轮1004与从动齿轮1110之间的齿轮齿数比是影响通过PTO设备1500的功率流的齿轮齿数比的设计选择。包括在行星齿轮组件中使用一个或多个行星齿轮的示例性PTO设备1500为非限制性示例,以示出能够执行贯穿本公开描述的某些操作的设备。示例性PTO设备可包括任何类型的扭矩耦合布置和/或齿轮齿数比选择(包括运行时间和/或设计选择)。
受益于本文的公开内容的本领域的技术人员将理解,可进行齿轮齿数比选择,包括可执行的运行时间选项和固定的设计时间选择两者,以支持多种操作模式、负载等。用于确定齿轮齿数比选择的某些考虑因素包括但不限于:马达/发电机的扭矩分布和操作参数;传动系的扭矩要求,包括PTO扭矩和功率限制;包括原动机和/或变速器的传动系的扭矩能力;原动机的曲柄扭矩和速度要求;与车轮或动载的最终齿轮齿数比;共享负载的扭矩、速度和功率要求;PTO设备的可用安装空间;系统的传动系接合选项(例如,变速器PTO接口和用于耦合的可用齿轮);要支持的操作模式;系统中的各种设备(例如,原动机、马达/发电机、变速器和/或使用中的车辆系统)的扭矩和速度图;车辆和/或PTO设备的占空比;抵消由于PTO设备而从省略的设备节省的成本和/或空间;和/或具有PTO设备的系统对资本支出、工程和集成成本以及操作成本的商业敏感性。
参考图16,描绘了原动机102的示例性操作速度范围。可针对传动系和/或系统的任何方面确定示例性操作速度范围,并且可将其用于确定马达/发电机112的期望能力和/或用于选择PTO设备中的齿轮齿数比。在图16的示例中,描绘了用于“起动”的操作速度1602,其可例如用于确定曲柄模式操作的齿轮齿数比和/或马达/发电机112能力。描绘了用于“空转”的操作速度1604,其可例如用于确定支撑负载110的要求(例如,由于负载110一般被设计用于以与原动机速度成比例的正确操作,其中空转速度为正常操作下限)。描绘了用于“巡航”的操作速度1606,其可例如用于确定标称充电操作的马达/发电机112能力(例如,在巡航操作中由传动系对马达/发电机112充电的情况下)。描绘了用于“红线”的操作速度1608,其可例如用于确定在车辆操作期间预期的最高原动机102速度。速度范围1602、1604、1606、1608的实际值是特定系统的设计考虑因素,但可针对任何速度范围1602、1604、1606、1608为系统配置PTO设备。
示例性PTO设备包括一个或多个方面以防止马达/发电机112的超速操作。在示例中,两速齿轮箱108安装在PTO 106上,其中马达/发电机112和负载(例如,HVAC压缩机)连接在任一侧上。马达/发电机112在曲柄启动模式下通过28:1的速度比连接到原动机102(例如,发动机)。在一个示例中,原动机102的曲柄启动转速从150RPM变化到400RPM,并且在一个示例中,当发动机起动时,其加速(例如,加速到840rpm)。在某些实施方案中,一旦发动机起动(例如,达到预定速度,诸如400RPM),则离合器108打开。离合器108的打开防止发动机转速偏移向马达/发电机112提供超速条件。除此之外或另选地,马达/发电机112与负载驱动轴1106之间的离合器(未示出)可用于防止马达/发电机112的超速状况。
示例性28:1速度比(马达更快)减轻了对马达/发电机112的扭矩要求(例如,相对于较低比率诸如21:1)并且允许更大的非标称起动能力(例如,冷起动,其可能具有更大的扭矩要求)。然而,更大的速度比可增加马达/发电机112在没有超速保护方面的情况下可产生超速的可能性。
在某些实施方案中,一旦发动机102起动就使离合器108脱离接合的操作充分地响应以防止超速事件。例如,在达到起动速度之后,发动机可能需要500ms使超速达到840rpm,并且离合器响应时间可介于约150ms(例如,对于脱离接合)到250ms(例如,对于接合)之间。在某些实施方案中可能期望使用离合器108,其中PTO设备的设计者还可访问离合器108的控件和/或其中可获得适当的变速箱通信消息,和/或其中车辆应用程序在启动操作期间允许使用离合器108。
在另一示例中,在启用发动机加燃料之前,使发动机曲柄启动接近或进入空转范围和/或起动范围。例如,在起动范围被认为是400rpm的情况下,在曲柄模式下操作的马达/发电机112可使发动机转速接近(例如,350-400rpm)和/或进入(例如,400-425rpm)启用发动机加燃料之前的起动范围。在又一示例中,诸如在发动机空转速为500rpm的情况下,在曲柄模式下操作的马达/发电机112可使发动机转速接近和/或进入启用发动机加燃料之前的空转范围。由曲柄操作引入的较低速度误差(例如,接近起动速度和/或空转速度)和/或负速度误差(例如,高于起动速度和/或空转速度)减少(或仅消除)发动机的燃料加注调节器引起的燃料加注目标,从而减少发动机速度过冲,并因此减少马达/发电机112经历超速事件的趋势。在PTO设备的设计者也可访问发动机102的控件和/或可获得与发动机的适当通信消息的某些实施方案中,可能期望使用发动机燃料加注控制。
在另一示例中,一旦发动机起动(例如,达到起动速度、达到空转速度和/或开始燃料加注),则马达/发电机112可从机动运行模式切换到发电模式。因此,马达/发电机112可直接抑制发动机速度偏移并减小马达/发电机112超速的趋势。另外,启动时从发动机获取的能量可存储在电池组件116中。任何或所有所述的超速控制操作和/或方面可包括在特定系统中。
参考图17,描绘了马达/发电机112的示例性操作曲线。操作曲线的实际值是特定系统的设计考虑因素,但系统可被配置用于任何马达/发电机112,其具有足够扭矩(具有适当的齿轮齿数比)和功率能力(例如,扭矩乘以速度的函数)以执行与负载和传动系的期望交互并支持PTO设备的期望的操作模式。参考图18,描绘了马达/发电机112的示例性操作区域。在该示例中,区域1802表示最大功率输出区域(例如,曲柄模式),区域1804表示高功率输出区域(例如,蠕变模式),区域1806表示标称功率输出区域(例如,睡眠模式,诸如当马达/发电机112为负载110提供动力并与传动系解耦时),区域1808表示标称无载区域(例如,其中马达/发电机112未耦合到传动系或为负载110提供动力),区域1810表示正常再生模式(例如,巡航模式),并且区域1812表示最大再生模式(例如,从较高的原动力负载再生,诸如在陡峭的山坡上下降)。操作区域的实际值是特定系统的设计考虑因素,但系统可被配置为支持预期存在于车辆上的任何操作区域。参考图19,呈现了车辆的示例性占空比直方图,其具有在最大再生1902条件、正常再生1904条件、无载1906条件、睡眠1908条件、蠕变1910条件和曲柄1912条件下要经历的预期小时数。占空比直方图的实际值是特定系统的设计考虑因素,并且可用于确定但不限于:齿轮齿数比;应支持哪些齿轮齿数比选择;对马达/发电机112能力的要求,包括峰值和连续额定值以及高效率操作区域;和/或电池组件116的尺寸设定。马达/发电机112和/或电池组件116的某些其他考虑因素包括但不限于:所需的功率电平;各种操作条件下的传动系速度;睡眠模式的时间和功率输出;使电池组件116从睡眠模式再生的可用性;曲柄要求(扭矩、时间、温度和速度转换速率或轨迹);马达/发电机112在各种速度和扭矩值下的效率曲线;用于提供多个齿轮齿数比的部件、集成和设计的成本;以及马达/发电机112的耐久性和寿命期望值。
在某些实施方案中,除了仅扭矩和速度考虑因素之外,马达/发电机112的特性对于某些实施方案可能是有价值的,而对于其他实施方案可能是不太希望的。例如,永磁体马达在某些操作条件下可能具有较高的效率,但可能具有较高的成本、较高的惯性扭矩和较低的扭矩能力。永磁体马达可能能够高速操作,但可能在马达相位线上产生不期望的EMF。在另一示例中,外部激励马达可能具有较低的操作效率,但具有低成本以及选择性地禁用转子场的能力,从而使无载操作期间的阻力扭矩最小化。在另一示例中,感应马达可具有中等效率和高扭矩能力,但与外部激励马达相比具有更高的成本、尺寸和重量。特定马达的能力还取决于特定的设计,因此对于这些类型的马达,这些标准可能会有所不同,具体取决于特定的设计。除此之外或另选地,某些方面诸如预期轴承寿命、刷、旋转扭矩的控制(例如,分离离合器和/或关闭磁场的能力)和/或维护要求可能会使特定马达对于特定系统更受青睐或不受青睐。
在某些实施方案中,取决于期望的操作模式,可能有利的是PTO设备具有延长的寿命。例如,在某些实施方案中,PTO设备和马达/发电机112具体地既在白天操作(例如,使电池组件116再生和/或恢复原动力),又在夜间操作(例如,在睡眠模式下提供气候控制并为个人设备供电)。因此,在车辆操作循环的给定周期内,PTO设备的使用率可能高于车辆上的其他附件。因此,典型故障部件诸如轴承的稳健性可能是系统设计的重要考虑因素。另外,对于某些实施方案,PTO设备的部件的温度控制和/或降低的操作速度(例如,通过齿轮齿数比选择和/或附加齿轮选项)可具有特定值。
将具有马达/发电机112系统的PTO设备结合到传统的生产电气系统中可能包括对电气系统的更改,诸如将功率分布从12V系统转换为12V/48V系统、移除起动器和交流发电机、重建启动序列、控制附件和点火模式等。在实施方案中,联网通信系统(例如,控制器局域网(CAN))可提供PTO电子部件之间的通信,诸如与ECU 122、TCU 120等的通信。
对于具有与其集成的PTO设备的原动机102的启动序列,可将起动器和/或交流发电机移除并由PTO设备部件(例如,负载110、齿轮箱108、马达/发电机112等)替换。在传统生产系统中,通过继电器网络控制起动,这对于控制PTO设备的所有可用操作模式可能是麻烦的,因此可通过联网通信系统管理PTO设备序列、操作状态和其他状态控制功能。例如,一般发动机起动序列可如下:(1)驾驶员将钥匙转到点火位置;(2)接通ECU122、TCU 120和MDC114;(3)驾驶员将钥匙转到起动位置;(4)控制单元检查系统是否准备好起动(例如,TCU120检查变速器处于空档并且通过网络广播,ECU 122检查发动机准备好起动并且通过网络广播等);(5)发动机起动(例如,MDC 114曲柄启动发动机,ECU 120开始燃料加注并控制发动机等);以及(6)驾驶员将钥匙返回到点火位置。PTO设备可包括换档控制挡块,诸如在中间轴上的PTO负载无法使变速器换档的情况下。例如,在每次换档之前,TCU 120都命令MDC114使马达轴达到零扭矩。PTO设备可包括睡眠模式和唤醒模式,诸如其中可在发动机关闭的情况下启用负载110(例如,HVAC压缩机)。
在实施方案中,马达驱动转换器(MDC)114可以是旨在诸如使用多轨48V/12V架构支持车辆的电气化的组合式马达驱动器和DC-DC转换器。马达驱动器支持马达/发电机112(例如,永磁同步马达、绕线同步马达、感应马达等)的起动器和发电机操作,并且DC-DC转换器桥接系统电压(例如,具有双向功率流的48V系统和12V系统)。马达位置信息是从马达/发电机112中的传感器提供的,诸如馈送到在MDC 114中的处理器上运行的磁场定向控制算法。MDC 114可提供连续和峰值功率(例如,10kW峰值/5kW连续功率),诸如在曲柄模式期间提供瞬态10kW功率(例如,30秒),在平坦道路状况下在巡航模式期间提供连续5kW功率(例如,在48V子系统和DC至DC转换器子系统之间分配),在睡眠模式期间提供连续的3kW连续功率等。MDC壳体可被配置为有效地散热,诸如由铝散热片制成。组装好的MDC 114当与电连接器配合时,可为内部部件提供进入保护,以及当诸如与通气孔配合时,提供疏油和疏水保护,以在暴露于高度和温度梯度时减小壳体上的结构负载。
参考图20,描绘了MDC 114的示例性物理布局,其示出了来自电池组件116的DC功率输入信号(例如,DC接地2002、12V DC 2004、48VDC 2006)、到马达/发电机112的AC功率相控输出信号(例如,48-VAC三相2008A、2008B、2008C)、通信信号(例如,马达通信2010、PTO通信2012、卡车通信2014等)。MDC 114的位置可靠近变速器104和电池组件116两者,以使系统中的重型布线和电压降最小化。例如,MDC 114可位于电池组件116的电池盒的表面上。在某些实施方案中,MDC 114可以是分布式的并且具有位于整个系统中的某些方面。
参考图21A,描绘了PTO设备的示例性功率分布配置。功率分布可被配置为以电池组件116的一种或多种配置运行,诸如12V电池组、单独的12V和48V电池等。例如,如图21A所描绘,电池组件116可由四个串联的12V电池的电池组配置成,从而提供48V功率接口2118。在图21A的示例中,电池组件116还包括提供12V功率的四分之一分接的12V功率接口2120。图21A的示例还包括到MDC 114的通信2110,诸如马达转速(例如,由马达和/或速度传感器提供)、与系统的通信2112(例如,提供辅助I/O、温度等)和/或与车辆的通信2114(例如,提供车辆状态信息、按键开关信号、CAN通信等)。图21A的示例还包括底盘电气耦合件2116(例如,用于接地)、以及MDC 114与马达112之间的通信2108(例如,来自MDC 114上的受控逆变器的三相AC功率)。参考图21B,PTO设备还包括电池组件116,该电池组件具有单个48V电池2104(例如,锂离子电池),其具有单独的12V电池以提供12V功率接口2120。参考图22,示例性电池组件116还包括两个电池组2202、2204,各自具有4(四)个串联的12V电池(在图22的示例中,总共8个电池)。在图22的示例中,12V功率接口2120可包括提供12V功率的单个12V电池,或者包括并联的一对12V电池(例如,每个电池组中的一个),这取决于系统期望12V能量存储的量。包括在电池组件116中的电池数量的选择是一种设计选择,其取决于期望的系统电压(例如,不同电压的数量和那些电压的值两者)、要存储在电池组中的能量的总量、电池组要递送的电流的量以及电池组中电池的电压、能量容量和电流容量。
如图22所描绘的,可利用第一组12V电池2202和第二组12V电池2204。12V输出和48V输出可通过MDC的DC至DC转换器连接,并且由电池管理系统(BMS)118监视。BMS 118可监视并报告反向电流、电压和温度测量值,并且当DC至DC转换器关闭时,可具有发送唤醒信号以启用充电和平衡的能力。BMS 118可监视电池状况以获知寿命特性,诸如整个充电-放电期间不同电池的电压,并且经由放电控制提供主动平衡以将电池管理为相同电压。PTO设备电气系统可诸如利用位于MDC 114的负端子上的中心接地实现单点接地2116,其中电池串接地到该点。如图21A、图21B和图22所描绘,MDC 114向马达/发电机112提供三相电力线2108,诸如当马达/发电机112作为马达操作时的输入电压和当马达/发电机112作为发电机操作时的输出电压。在PTO系统的控制中,还可向/从MDC 114提供控制信号和传感器信号,诸如来自马达/发电机112的位置信息2110、系统的辅助I/O和温度数据2112、车辆的按键开关信息和网络数据2114等。
图23描绘了本公开的一个实施方案中的用于电再生附件驱动器的48伏系统架构。除了贯穿本公开所描绘的其他示例之外,图23的示例还描绘了分布在车辆周围的多个通信网络。例如,描绘了通信链路2302,其中ECU 220例如在专用CAN链路上、或在J1939公共数据链路上、和/或在具有任何已知通信协议的网络上与TCU 222通信。类似地,在TCU 222和MDC114之间描绘了通信链路2304,该通信链路可以是与链路2302相同的通信链路,或者是单独的链路,并且可以是专用的或公共的。除此之外或另选地,数据链路中的任何一个或多个可为无线数据链路。图23的示例利用两个电池组,各自具有4个串联的电池。
图24描绘了示例性马达/发电机112的状态图。该示例性状态图包括切断状态2402,例如MDU 112在车辆启动时间施加的马达/发电机112的起动状态。示例性状态图描绘了例如响应于发动机起动之前的按键开关信号而转变到发动机关闭状态2404。示例性状态图还描绘了例如响应于系统关闭和/或MDU 114的辅助输入(例如,从卧铺驾驶室控制台或所选择的按键开关位置)而转变到睡眠状态2406,指示即使发动机未运行,也期望为共享负载110提供动力。示例性状态图还包括当满足条件(例如,不再存在辅助输入)时转变回发动机关闭状态2404。示例性状态图还包括转变到曲柄状态2408(以起动发动机)和/或空档状态2410(例如,PTO设备不与传动系进行扭矩连通)。驾驶状态2412(或巡航等)可转变为车辆移动时的状态,并且状态2414(滑行驾驶)和2416(在发动机关闭的情况下驾驶,例如,机动运行)在适当的系统条件下可用。根据发动机停止状态2420描绘了曲柄状态2418(例如,对于PTO设备的起动/停止实施方案),但除此之外或另选地可利用曲柄状态2408。描绘了蠕变发动机打开状态2436和蠕变发动机关闭状态2424,这取决于系统中存在的条件以及用于采用蠕变模式的期望配置。最后,描绘了驱动换档状态2422,其可用于例如使PTO设备在换档事件期间与传动系解耦(例如,采用换档致动器1006的空档位置)。所描绘的状态是非限制性的,并且状态图提供了示例性框架来控制PTO设备在操作模式之间的转变。
参考图25,描绘了在睡眠模式下通过PTO设备的功率流的示例性描绘。示例性PTO设备包括马达/发电机112,该马达/发电机通过负载驱动轴例如以在将马达/发电机112耦合到负载驱动轴的行星齿轮处施加的第一齿轮齿数比以及以在将负载110耦合到负载驱动轴的行星齿轮处施加的第二齿轮齿数比来为负载110提供动力。处于图25所描绘位置的PTO设备不与传动系传递扭矩。为了清楚地呈现,描绘了来自示例性变速器的中间轴2502以及在变速器与原动机之间的离合器2504,但在图25的示例中,功率不从传动系流到PTO设备。在某些实施方案中,处于空档位置的致动器1104提供如图25所配置的PTO设备。
参考图26,描绘了在巡航模式和/或动载动力模式下通过PTO设备的功率流的示例性描绘。示例性PTO设备包括驱动轴,该驱动轴通过负载驱动轴例如以在中间轴和空转齿轮之间、在空转齿轮和从动齿轮之间以及在从动齿轮和负载驱动轴之间提供的所选择的齿轮齿数比来为马达/发电机112和负载110提供动力。此外,马达/发电机112和负载110处的行星齿轮分别提供另外的可选择的齿轮齿数比。在某些实施方案中,处于“朝向负载”位置的致动器提供如图26所配置的PTO设备。
参考图27,描绘了在曲柄模式和/或蠕变模式下通过PTO设备的功率流的示例性描绘。示例性PTO设备包括马达/发电机112,该马达/发电机例如以在中间轴和空转齿轮之间、在空转齿轮和从动齿轮之间以及在从动齿轮和负载驱动轴之间提供的所选择的齿轮齿数比来为驱动轴提供动力。在图27的示例中,与从动齿轮相关联的行星齿轮提供马达/发电机112与传动系之间的附加比率,从而允许马达/发电机112增加到传动系的扭矩。在某些实施方案中,可在曲柄模式和/或蠕变模式操作期间为负载110提供动力,和/或可将负载110与负载驱动轴解耦(例如,使用离合器)。此外,马达/发电机112和负载110处的行星齿轮分别提供另外的可选择的齿轮齿数比。在某些实施方案中,处于“朝向马达”位置的致动器提供如图27所配置的PTO设备。
示例性系统包括:PTO设备,该PTO设备选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机112,该马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载110,该共享负载由传动系或马达/发电机112选择性地提供动力。示例性系统还包括其中PTO设备还包括耦合致动器(例如,换档致动器1006、齿轮箱108、空转齿轮1004和/或行星齿轮组件),该耦合致动器在第一位置将共享负载110耦合到马达/发电机112并且在第二位置耦合到传动系。
示例性系统包括其中耦合致动器还在第二位置将传动系耦合到马达/发电机,其中耦合致动器包括双速齿轮箱,和/或其中耦合致动器在第一位置(例如,空档模式或睡眠模式)将马达-发电机以第一齿轮齿数比耦合到共享负载,并且在第二位置(例如,蠕变模式)将马达-发电机以第二齿轮齿数比耦合到传动系。示例性系统包括其中耦合致动器在第二位置(例如,巡航模式)将马达/发电机以第二齿轮齿数比耦合到传动系,并且在第三位置(例如,曲柄模式或蠕变模式)将马达/发电机以第三齿轮齿数比耦合到传动系;其中耦合致动器还响应于传动系向马达/发电机提供了扭矩而将马达/发电机以第二齿轮齿数比耦合到传动系;和/或其中耦合致动器还响应于马达/发电机向传动系提供了扭矩而将马达/发电机以第三齿轮齿数比耦合到传动系。示例性系统包括其中耦合致动器还使马达/发电机在第一位置与传动系解耦。
参考图28,示例性过程包括用于在第一操作模式(例如,空档模式或睡眠模式)下利用马达/发电机以及在第二操作模式(例如,巡航模式)下利用传动系为共享负载选择性地提供动力的操作3102;用于在第一操作模式下提供马达/发电机与共享负载之间的第一齿轮齿数比的操作3104;以及用于在第二操作模式下提供传动系与马达/发电机之间的第二齿轮齿数比的操作3106。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括用于在第二操作模式下利用传动系为马达/发电机提供动力的操作以及用于在第二操作模式下利用马达/发电机对电功率存储系统充电的操作;用于在第一操作模式下利用电功率存储系统为马达/发电机提供动力的操作;用于在第三操作模式下利用马达/发电机为传动系提供动力的操作;和/或用于在第三操作模式下提供马达/发电机与传动系之间的第三齿轮齿数比的操作。
示例性系统包括:PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机112,该马达/发电机电耦合到电功率存储系统(例如,电池组件116);共享负载110,该共享负载由传动系或马达/发电机中的一者选择性地提供动力,并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器包括行星齿轮组件,该耦合致动器被构造成在行星齿轮组件的第一位置(例如,空档模式或睡眠模式)将共享负载以第一齿轮齿数比耦合到马达/发电机,并且在行星齿轮组件的第二位置(例如,巡航模式)将共享负载以第二齿轮齿数比耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中行星齿轮组件的第一位置包括使传动系与马达/发电机和共享负载两者解耦的空档位置。示例性系统包括其中共享负载选择性地旋转耦合到负载驱动轴1106,并且其中马达/发电机通过第二行星减速齿轮选择性地旋转耦合到负载驱动轴,和/或其中共享负载通过离合器和第三行星齿轮中的至少一者选择性地旋转耦合到负载驱动轴。示例性系统包括其中耦合致动器被进一步构造成在行星齿轮组件的第三位置(例如,巡航模式或蠕变模式)将传动系以第三齿轮齿数比耦合到马达/发电机,其中行星齿轮组件的第二位置包括行星齿轮组件的环形齿轮接合行星齿轮组件的从动齿轮,其中行星齿轮组件的第一位置包括行星齿轮组件的自由轮转位置,其中行星齿轮组件的第三位置包括行星齿轮组件的第二环形齿轮与行星齿轮组件的固定齿轮接合,和/或其中环形齿轮包括内部环形齿轮,并且其中第二环形齿轮包括外部环形齿轮。
参考图29,示例性过程包括用于为车辆的传动系和马达/发电机之间的共享负载选择性地提供动力的操作3202、用于选择性地提供动力,包括将行星齿轮组件定位到使传动系与共享负载解耦的第一位置中从而利用马达/发电机为共享负载提供动力的操作3204;以及用于将行星齿轮组件定位到将传动系耦合到共享负载的第二位置中从而利用传动系为共享负载提供动力的操作3206。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括用于在行星齿轮组件的第二位置利用传动系为马达/发电机提供动力,从而利用马达/发电机对电功率存储系统充电的操作;用于利用马达/发电机为传动系选择性地提供动力的操作;其中用于为传动系选择性地提供动力的操作包括将行星齿轮组件定位到第二位置或第三位置中的一者中,从而将传动系耦合到马达/发电机,并且其中在第二位置处在传动系与马达/发电机之间的齿轮齿数比不同于在第三位置处在传动系与马达/发电机之间的齿轮齿数比;和/或用于在利用马达/发电机为传动系提供动力期间使共享负载与马达/发电机解耦的操作。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的变速器;马达/发电机112,该马达/发电机电耦合到电功率存储系统116;共享负载110,该共享负载由车辆的传动系或马达/发电机中的一者选择性地提供动力,其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置(例如,空档模式或睡眠模式)将传动系耦合到马达/发电机,并且在第二位置(例如,巡航模式)将传动系耦合到共享负载;并且其中PTO设备包括外壳,该外壳具有耦合到马达/发电机的第一接口(例如,图10,与马达/发电机112的齿轮箱108接口)和耦合到共享负载的第二接口(例如,图10,与负载110的齿轮箱108接口),并且其中第一接口从第二接口移位至少90度。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中第一接口处于与第二接口相反的方向上。示例性系统包括设置在PTO设备中的负载驱动轴1106,其中负载驱动轴的第一端部朝向第一接口定位并且其中负载驱动轴的第二端部朝向第二接口定位。示例性系统包括其中第一接口或第二接口中的第一者朝向车辆的前部定位,并且其中第一接口或第二接口中的另一者朝向车辆的后部定位。示例性系统包括外壳,该外壳还包括耦合到变速器的第三接口(例如,图10,凸缘1002),并且其中第三接口包括垂直于负载驱动轴的取向。示例性系统包括外壳,该外壳还包括T形。示例性系统包括外壳,该外壳还包括耦合到变速器的侧PTO接口的第三接口,和/或其中侧PTO接口包括8螺栓PTO接口。示例性系统包括:外壳,该外壳还包括耦合到变速器的第三接口,并且其中PTO设备还包括被构造成从传动系选择性地获取电力的传动系耦合设备;该传动系耦合设备包括空转齿轮1104,该空转齿轮接合变速器的中间轴齿轮;传动系耦合设备包括链条(未示出,例如,与中间轴侧接合、将中间轴链条耦合到中间轴齿轮等),该链条接合变速器的中间轴齿轮;传动系耦合设备包括花键轴,该花键轴接合变速器的中间轴(例如,后PTO接口);传动系耦合设备包括中间轴,该中间轴接合变速器的齿轮(例如,用于延伸机械范围和/或施加进一步的所选择的齿轮齿数比的中间轴);和/或传动系耦合设备包括链条,该链条接合变速器的齿轮(例如,任何齿轮,其可为也可不为中间轴齿轮)。
参考图30,示例性系统包括PTO设备3302,该PTO设备具有耦合致动器(例如,换档致动器1006、齿轮箱108、空转齿轮1004和/或行星齿轮组件),该耦合致动器被配置为在第一位置(例如,空档模式或睡眠模式)将共享负载110耦合到马达/发电机112,并且在第二位置(例如,巡航模式)将共享负载耦合到车辆的传动系;控制器3304,该控制器包括驾驶模式电路3306,该驾驶模式电路被构造成将当前车辆操作模式(例如,利用按键开关、网络信号、运行状态图的操作、车辆状况诸如车辆速度、功率或扭矩输出等)确定为睡眠模式或动力模式(例如,巡航、驾驶等)中的一者;以及共享负载操作模式电路3308,该共享负载操作模式电路被构造成响应于睡眠模式而将耦合致动器命令至第一位置,并且响应于动力模式而将耦合致动器命令至第二位置。
示例性系统包括耦合致动器,该耦合致动器还被配置为在第一位置使传动系与共享负载和马达/发电机解耦。示例性系统包括:其中耦合致动器还被配置为在第三位置将车辆的传动系耦合到马达/发电机;和/或其中驾驶模式电路3306还被构造成将当前车辆操作模式确定为蠕变模式,并且其中共享负载操作模式电路3308还被构造成响应于蠕变模式将耦合致动器命令至第三位置。示例性系统包括负载驱动轴1106,该负载驱动轴选择性地耦合到共享负载,其中马达/发电机在第一位置为负载驱动轴提供动力,并且其中传动系在第二位置为负载驱动轴提供动力;共享负载耦合致动器,该共享负载耦合致动器被构造成使共享负载与负载驱动轴选择性地解耦;并且其中共享负载操作模式电路3308还被构造成响应于蠕变模式而命令共享负载耦合致动器使共享负载与负载驱动轴解耦。示例性系统包括其中驾驶模式电路3306还被构造成将当前车辆操作模式确定为曲柄模式,并且其中共享负载操作模式电路3308还被构造成响应于曲柄模式而将耦合致动器命令至第三位置。示例性系统包括:其中耦合致动器还被配置为在第二位置将马达/发电机选择性地耦合到车辆的传动系;电力存储电路3310,该电力存储电路被构造成确定电功率存储系统(例如,电池组件116)的荷电状态,并且其中共享负载操作模式电路3308还被构造成响应于电功率存储系统的荷电状态而命令耦合致动器在第二位置将马达/发电机耦合到车辆的传动系;和/或耦合致动器还被配置为在第三位置将车辆的传动系耦合到马达/发电机,并且其中在第二位置处在马达/发电机与车辆的传动系之间的第一齿轮齿数比不同于在第三位置中在马达/发电机与车辆的传动系之间的第二齿轮齿数比(例如,马达/发电机与传动系之间的齿轮齿数比在巡航模式与蠕变模式之间不同)。
参考图31,示例性过程包括用于将当前车辆操作模式确定为睡眠模式或动力模式中的一者的操作3402;用于响应于动力模式而命令耦合致动器将共享负载耦合到车辆的传动系的操作3404;以及响应于睡眠模式而命令耦合致动器将共享负载耦合到马达/发电机的操作3406。
示例性过程还包括用于响应于睡眠模式而使车辆的传动系与共享负载和马达/发电机两者解耦的操作。示例性过程还包括用于将当前车辆操作模式确定为蠕变模式以及用于响应于蠕变模式而命令耦合致动器将马达/发电机耦合到传动系的操作。示例性过程还包括用于将当前车辆操作模式确定为曲柄模式以及用于响应于曲柄模式而命令耦合致动器将马达/发电机耦合到传动系的操作。示例性过程还包括用于响应于动力模式(例如,巡航模式、驾驶模式等)而将传动系选择性地耦合到马达/发电机的操作;用于确定电功率存储系统的荷电状态的操作,并且其中将传动系选择性地耦合到马达/发电机进一步响应于荷电状态。用于响应于荷电状态而将传动系选择性地耦合到马达/发电机的示例性和非限制性操作包括以下操作中的一者或多者:确定电功率存储系统(例如,电池组件)的荷电状态低于阈值;确定电池组件的荷电状态足够低,使得可存储车辆的估计量的再生活动;确定电池组件的荷电状态低于为在预先确定的时间量内提供足够的即将到来的睡眠模式操作而估计的量;和/或确定应当增加电池组件电荷电平以保护电池组件的健康状态。示例性过程还包括用于将当前车辆操作模式确定为曲柄模式或蠕变模式中的一者的操作、用于响应于曲柄模式或蠕变模式中的一者而命令耦合致动器将马达/发电机耦合到传动系的操作;和/或用于响应于动力模式而命令耦合致动器以第一齿轮齿数比将马达/发电机耦合到传动系,以及用于响应于曲柄模式或蠕变模式中的一者而以第二齿轮齿数比将马达/发电机耦合到传动系的操作,并且其中第一齿轮齿数比不同于第二齿轮齿数比。
再次参考图30,示例性系统包括PTO设备,该PTO设备具有耦合致动器,该耦合致动器被配置为在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机,在第二位置将共享负载耦合到车辆的传动系,并且在第三位置将马达/发电机耦合到车辆的传动系。该系统还包括控制器3304,该控制器包括:驾驶模式电路3306,该驾驶模式电路被构造成将当前车辆操作模式确定为睡眠模式、动力模式或蠕变模式中的一者;以及共享负载操作模式电路3308,该共享负载操作模式电路被构造成响应于睡眠模式而将耦合致动器命令至第一位置、响应于动力模式而将耦合致动器命令至第二位置、以及响应于蠕变模式而将耦合致动器命令至第三位置。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中控制器3304还包括倒退执行电路3312,该倒退执行电路被构造成确定倒档位置。用于确定倒档位置的操作包括:在数据链路上提供和/或接收消息以确认齿轮配置;接收指示是否存在倒档位置的变速器状态值;和/或接收指示允许可能导致车辆移动的蠕变操作的蠕变许可值。在贯穿本公开的某些实施方案中,可通过以下方式接收数据链路通信和/或其他消息:接收专用数据链路消息;接收非专用但提供所接收信息的指示的约定消息;从系统中可用的其他信息中确定消息的信息(例如,可利用正向前进的车辆速度来阻止倒退蠕变操作);与检测该值的传感器(例如,变速器齿轮位置传感器)通信;和/或接收所请求值的指示符(例如,在诸如控制器I/O位置的位置处检测到的电压、到MDC 114的硬连线输入或其他指示符)。示例性共享负载操作模式电路3308还被构造成响应于倒档位置而将耦合致动器命令至第三位置。示例性系统包括其中共享负载操作模式电路3308还被构造成响应于蠕变模式而提供马达/发电机方向命令值,并且其中马达/发电机响应于马达/发电机方向命令值。例如,在某些系统中,蠕变模式可允许PTO设备向车辆提供前进原动力或倒退原动力,并且可通过档位选择(例如,通过变速器请求倒档)和/或通过控制马达/发电机的旋转方向来执行方向选择。在某些实施方案中,蠕变操作可与其他保护操作结合,诸如将原动机与传动系解耦(例如,打开离合器108),以防止原动机倒退旋转。除此之外或另选地,可在齿轮箱108中设置倒档,例如用于将PTO设备耦合到传动系以用于蠕变模式(和/或用于曲柄模式,诸如其中正常耦合产生倒档)。示例性系统包括驾驶模式电路3306,该驾驶模式电路还被构造成将当前车辆操作模式确定为曲柄模式,并且其中共享负载操作模式电路3308还被构造成响应于曲柄模式而将耦合致动器命令至第三位置;其中共享负载操作模式电路3308还被构造成进一步响应于曲柄模式而提供马达/发电机方向命令值;和/或其中共享负载操作模式电路3308还被构造成响应于曲柄模式而将马达/发电机方向命令值提供为第一方向,并且响应于蠕变模式而将马达/发电机方向命令值提供为第二方向。示例性系统包括其中在第二位置处在马达/发电机与传动系之间的第一旋转耦合方向与在第三位置处在马达/发电机与传动系之间的第二旋转耦合方向相反。
参考图32,示例性过程包括用于将当前车辆操作模式确定为睡眠模式、动力模式或蠕变模式中的一者的操作3602;用于响应于睡眠模式而将耦合致动器命令至第一位置从而将共享负载与马达/发电机耦合的操作3604;用于响应于动力模式而将耦合致动器命令至第二位置从而将共享负载与车辆的传动系耦合的操作3606;以及用于响应于蠕变模式而将耦合致动器命令至第三位置从而将马达/发电机与车辆的传动系耦合的操作3608。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括用于确定倒档位置以及用于进一步响应于倒档位置而将耦合致动器命令至第三位置的操作;用于响应于变速器状态值而确定倒档位置的操作;用于响应于蠕变许可值而确定倒档位置的操作;用于响应于蠕变模式而提供马达/发电机方向命令值的操作;用于将当前车辆操作模式确定为曲柄模式以及响应于曲柄模式而将耦合致动器命令至第三位置的操作;和/或用于响应于蠕变模式而提供马达/发电机方向命令值作为第一方向以及响应于曲柄模式而将马达/发电机方向命令值作为第二方向的操作。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括用于确定倒档位置的操作;用于响应于以下两者之间的预先确定的相关性而将耦合致动器命令至第三位置的操作:曲柄模式或蠕变模式中的一者;和倒档位置。
示例性系统包括中间轴变速器,该中间轴变速器具有:输入轴,该输入轴耦合到原动机;输出轴,该输出轴耦合到动力传动系;以及中间轴,该中间轴以所选择的齿轮齿数比将扭矩从输入轴选择性地传递到输出轴。变速器还包括PTO齿轮,该PTO齿轮包括在中间轴上的所选择的齿轮处的变速器外壳入路(例如,侧入路,其提供到中间轴上的所选择的齿轮的耦合入路)。示例性系统还包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到中间轴上的所选择的齿轮;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载,该共享负载由所选择的齿轮或马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括滑动离合器,该滑动离合器被构造成在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机,并且在第二位置将共享负载耦合到所选择的齿轮。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括变速器的主轴,该主轴耦合到变速器的输出轴(例如,通过行星齿轮组件),并且其中中间轴通过主轴将扭矩传递到输出轴(例如,中间轴通过第一齿轮啮合从输入轴接收扭矩,并通过第二齿轮啮合将扭矩传递到主轴,从而将扭矩传递到输出轴)。示例性系统包括其中中间轴上的所选择的齿轮对应于输入轴的直接驱动齿轮(例如,在输入轴和主轴之间的锁定位置处的齿轮)。示例性系统包括其中变速器外壳入路包括8螺栓PTO接口。示例性系统包括其中PTO设备还包括空转齿轮,该空转齿轮接合所选择的齿轮。
示例性系统包括中间轴变速器,该中间轴变速器具有:输入轴,该输入轴耦合到原动机;输出轴,该输出轴耦合到动力传动系;以及中间轴,该中间轴以所选择的齿轮齿数比将扭矩从输入轴选择性地传递到输出轴;PTO入路,该PTO入路包括定位在中间轴处的后变速器外壳入路;PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到中间轴;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载,该共享负载由所选择的齿轮或马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括行星齿轮组件,该行星齿轮组件被构造成在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机,并且在第二位置将共享负载耦合到中间轴。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中PTO设备还包括花键轴,该花键轴接合中间轴。示例性系统包括插置在马达/发电机与行星齿轮组件之间的离合器,其中该离合器被构造成使行星齿轮组件与中间轴选择性地断开连接。示例性系统包括其中行星齿轮组件还被构造成在第二位置将马达/发电机进一步耦合到中间轴,和/或其中行星齿轮组件还被构造成在第三位置将马达/发电机耦合到中间轴,在第二位置提供马达/发电机与中间轴之间的第一齿轮齿数比,并且在第三位置提供马达/发电机与中间轴之间的第二齿轮齿数比。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载,所述共享负载由所述传动系或所述马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置(例如,空档模式或睡眠模式)以第一所选择的比率将共享负载耦合到马达/发电机,并且在第二位置(例如,巡航模式或驾驶模式)以第二所选择的比率将共享负载耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中耦合致动器还被构造成在第二位置以第三所选择的比率将马达/发电机耦合到传动系。示例性系统包括:其中耦合致动器还被构造成在第三位置(例如,蠕变模式或曲柄模式)以第四所选择的比率将马达/发电机耦合到传动系;负载驱动轴,该负载驱动轴选择性地耦合到共享负载,其中马达/发电机在第一位置为负载驱动轴提供动力,并且其中传动系在第二位置为负载驱动轴提供动力;其中耦合致动器还被构造成在第三位置使共享负载与负载传动轴解耦;和/或其中耦合致动器还被构造成在第一位置使负载驱动轴与传动系解耦。示例性系统包括其中马达/发电机还被构造成在第二位置对电功率存储系统充电。
参考图33,示例性过程包括:用于在第一操作模式下利用马达/发电机以及在第二操作模式下利用车辆的传动系为共享负载选择性地提供动力的操作3702,其中选择性地提供动力包括用于在第一操作模式下以第一所选择的比率将传动系耦合到共享负载以及以第二所选择的比率将传动系耦合到马达/发电机的操作3704;以及用于在第二操作模式下以第三所选择的比率将马达/发电机耦合到共享负载的操作3706。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括用于在第三操作模式下以第四所选择的比率利用马达/发电机为传动系选择性地提供动力的操作;其中第三操作模式包括蠕变模式,并且用于利用马达/发电机为传动系提供动力的操作向传动系提供原动力;用于在第四操作模式下以第五所选择的比率利用马达/发电机为传动系选择性地提供动力的操作;和/或其中第四操作模式包括曲柄模式(例如,在曲柄模式和蠕变模式之间提供马达/发电机与传动系之间的不同比率),并且其中利用马达/发电机为传动系提供动力的操作提供曲柄启动功率以起动耦合到传动系的原动机。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;功率流控制设备(例如,其包括MDC114、换档致动器1006、齿轮箱108、行星齿轮组件、空转齿轮1004、扭矩耦合器、一个或多个离合器和/或耦合致动器中的至少一者或多者),该功率流控制设备被构造成为与传动系或马达/发电机中的所选择的一者的共享负载提供动力;其中功率流控制设备还被构造成在马达/发电机与传动系之间选择性地传递功率;并且其中功率流控制设备还被构造成当马达/发电机为共享负载提供动力时,使马达/发电机和共享负载两者与传动系解耦。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中功率流控制设备还被构造成利用传动系为马达/发电机提供动力以对电功率存储系统充电。示例性系统包括:其中电功率存储系统的尺寸设定成在所选择的时间量内提供所选择的离线功率量;其中所选择的离线功率量包括由以下项组成的量中的至少一者:由共享负载汲取的功率量、操作车辆的气候控制系统的功率量、操作车辆的气候控制系统加上车辆生活空间附件的功率量、和/或操作车辆的附件的功率量;和/或其中所选择的时间量包括由30分钟、2小时、8小时、10小时、12小时和24小时组成的时间量中的至少一者。示例性系统包括设置在电功率存储系统与车辆的至少一个附件之间的功率电子器件(例如,逆变器、整流器和/或DC/DC转换器),其中功率电子器件被构造成将从电功率存储装置所提供的功率配置为针对至少一个附件的电功率格式(例如,电压电平、RMS电压、频率、相位和/或电流值);和/或其中至少一个附件中的每一个都包括标称12V DC(例如,11.5-12.5V、10.5-14V、9V-15V等)附件和标称110V AC(例如,110V、115V、120V、50Hz、60Hz等)附件中的一者。示例性系统包括其中功率流控制设备还被构造成当马达/发电机为传动系提供动力时,使马达/发电机与共享负载解耦;和/或其中功率流控制设备还被构造成当从传动系为马达/发电机提供动力时在马达/发电机与传动系之间提供第一齿轮齿数比,并且当利用马达/发电机为传动系提供动力时在马达/发电机与传动系之间提供第二齿轮齿数比。示例性系统包括其中功率流控制设备包括行星齿轮组件,该行星齿轮组件被构造成在共享负载、马达/发电机和传动系之间引导功率;其中行星齿轮组件还包括耦合到中间轴齿轮的从动齿轮;和/或其中功率流控制设备还包括插置在从动齿轮和中间轴齿轮之间的空转齿轮。
参考图34,示例性过程包括用于利用马达/发电机或车辆的传动系中的一者为共享负载选择性地提供动力的操作3802;用于将马达/发电机选择性地耦合到传动系以提供以下所选择的一项的操作3804:利用马达/发电机为传动系提供动力;或利用传动系为马达/发电机提供动力;以及用于响应于利用马达/发电机为共享负载提供动力而使马达/发电机与传动系解耦的操作3806。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括用于将马达/发电机耦合到传动系以对电功率存储系统充电的操作;以及用于响应于车辆的原动机关闭(例如,按键开关关闭、原动力请求为零、按键开关处于辅助位置、状态值指示原动机关闭和/或原动机的速度值指示关闭等)而利用马达/发电机或电功率存储系统中的至少一者为离线设备提供动力的操作;用于将来自电功率存储系统的电功率配置为针对离线设备的电功率格式的操作;其中共享负载包括用于车辆的气候控制设备,并且用于利用马达/发电机为共享负载选择性地提供动力的操作响应于车辆的原动机关闭。
参考图35,示例性系统包括PTO设备3902,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机3904,该马达/发电机电耦合到电功率存储系统;控制器3906,该控制器包括:驾驶模式电路3908,该驾驶模式电路被构造成将当前车辆操作模式确定为原动力模式或充电模式中的一者;PTO耦合电路3910,该PTO耦合电路被构造成响应于原动力模式而提供原动力耦合命令,并且响应于充电模式而提供电荷耦合命令;并且其中PTO设备包括耦合致动器,该耦合致动器响应于原动力耦合命令将马达/发电机以第一齿轮齿数比耦合到车辆的传动系,并且响应于电荷耦合命令将马达/发电机以第二齿轮齿数比耦合到车辆的传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中原动力模式包括曲柄模式、蠕变模式或启动模式中的一者。示例性系统包括其中驾驶模式电路3908还被构造成响应于电功率存储系统的荷电状态而确定充电模式。示例性系统包括附件,并且其中耦合致动器将附件选择性地耦合到传动系或马达/发电机中的一者;和/或其中驾驶模式电路3908还被构造成将当前车辆操作模式确定为睡眠模式,其中PTO耦合电路3910还被构造成响应于睡眠模式而提供睡眠功率命令,并且其中耦合致动器进一步作出响应以响应于睡眠功率命令而将马达/发电机耦合到附件。示例性系统包括马达/发电机操作曲线电路3912,该马达/发电机操作曲线电路被构造成确定马达/发电机有效操作点,并且其中PTO耦合电路3910还被构造成响应于马达/发电机有效操作点而调整电荷耦合命令,并且其中耦合致动器进一步响应于经调整的电荷耦合命令以将马达/发电机以第一齿轮齿数比和第二齿轮齿数比中的所选择的一者耦合到车辆的传动系。
参考图36,示例性过程包括用于将当前车辆操作模式确定为原动力模式或充电模式中的一者的操作4002;用于响应于原动力模式而以第一齿轮齿数比将马达/发电机耦合到车辆的传动系的操作4004;以及用于响应于充电模式而以第二齿轮齿数比将马达/发电机耦合到车辆的传动系的操作4006。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括用于确定电耦合到马达/发电机的电功率存储系统的荷电状态以及进一步响应于电功率存储系统的荷电状态而将车辆操作模式确定为充电模式的操作;用于从传动系和马达/发电机中的所选择的一者为附件提供动力的操作;用于将车辆操作模式确定为睡眠模式以及响应于睡眠模式而选择马达/发电机来为附件提供动力的操作;用于响应于电功率存储系统的荷电状态而选择传动系和马达/发电机中的一者的操作;和/或用于确定马达/发电机有效操作点(例如,处于高效操作区域和/或处于改善效率的操作区域的马达/发电机的速度和/或扭矩输出;其中用于确定马达/发电机有效操作点的操作还可包括基于可用的齿轮齿数比选择来搜索可用操作点的空间)以及进一步响应于马达/发电机有效操作点而以第一齿轮齿数比和第二齿轮齿数比中的所选择的一者将马达/发电机耦合到车辆的传动系的操作。
参考图37,示例性系统包括PTO设备4104,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机4106,该马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载4102,该共享负载由传动系或马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成:在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机;在第二位置将共享负载和马达/发电机耦合到传动系;以及在第三位置将共享负载耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中耦合致动器包括行星齿轮组件,该行星齿轮组件包括具有三个位置的行星齿轮,其中行星齿轮的第一位置以第一齿轮齿数比将马达/发电机耦合到传动系,其中行星齿轮的第二位置以第二齿轮齿数比将马达/发电机耦合到传动系,并且其中第三位置使马达/发电机与传动系解耦;负载驱动轴,其中耦合致动器还包括离合器和第二行星齿轮中的至少一者,并且其中离合器和第二行星齿轮中的至少一者在第一位置将共享负载耦合到负载驱动轴,并且在第二位置将共享负载与负载驱动轴解耦;和/或第三行星齿轮,该第三行星齿轮将马达/发电机耦合到负载驱动轴。示例性系统包括控制器4108,该控制器包括系统效率描述电路4110,该系统效率描述电路被构造成确定选自由以下项组成的效率值中的至少一个效率值:传动系效率值、马达/发电机效率动力提供值和马达/发电机效率充电值;以及共享负载操作电路4112,该共享负载操作电路被构造成响应于至少一个效率值来命令耦合致动器;并且其中耦合致动器响应于该命令。示例性系统包括其中系统效率描述电路还被构造成确定电功率存储系统的荷电状态,并且其中共享负载操作电路还被构造成响应于荷电状态而命令耦合致动器。
参考图38,示例性过程包括:用于通过将耦合致动器操作到第一位置来利用马达/发电机为马达/发电机与车辆传动系之间的共享负载提供动力的操作4202;用于通过将耦合致动器操作到第二位置来为共享负载提供动力并从传动系对耦合到马达/发电机的电功率存储系统充电的操作4204;以及用于通过将耦合致动器操作到第三位置来利用传动系为共享负载提供动力而无需从车辆的传动系对电功率存储系统充电的操作4206。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括其中操作耦合致动器包括用于操作行星齿轮组件的致动器的操作;和/或操作耦合致动器包括用于在行星齿轮组件的共享负载和负载驱动轴之间操作离合器的操作。示例性过程还包括用于确定选自由以下项组成的效率值的至少一个效率值:传动系效率值(例如,考虑到总体滚动或负载有效效率、原动机、变速器、下游传动系部件、滚动摩擦和/或风阻;并且其中根据成本、时间和/或任务能力来确定效率)、马达/发电机效率动力提供值和马达/发电机效率充电值;以及响应于至少一个效率值而进一步操作耦合致动器的操作;和/或用于确定电功率存储系统的荷电状态以及响应于荷电状态而进一步操作耦合致动器的操作。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备包括位于车辆的附件负载驱动轴和传动系之间的扭矩耦合器;单向超速离合器,该单向超速离合器插置在扭矩耦合器与附件负载驱动轴之间;以及马达/发电机,该马达/发电机耦合到附件负载驱动轴。示例性单向超速离合器允许当传动系转动得比负载驱动轴快(在施加了齿轮齿数比之后)时从传动系到负载驱动轴进行扭矩传递,并且允许当传动系比负载驱动轴慢时滑动。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中扭矩耦合器包括选自由以下项组成的耦合器中的至少一个耦合器:链条;接合传动系侧上的中间轴齿轮和附件负载驱动轴侧上的从动齿轮的空转齿轮、和插置在传动系侧和附件负载驱动轴侧之间的副轴。
参考图39,示例性过程包括:用于操作PTO设备以利用传动系和马达/发电机中的一者为共享负载选择性地提供动力的操作4302;用于利用包括呈串联配置的多个电池单元组的电池组为马达/发电机提供动力的操作4304;用于确定电池组内的各个电池单元组的荷电状态的操作4306;以及用于均衡电池组内的各个电池单元组之间的荷电状态的操作4308。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括用于对电池组的较高充电的电池单元组进行电阻性放电的操作。示例性过程还包括用于将电池组的电池单元组与具有隔离变压器的反激转换器耦合的操作。示例性过程还包括:用于利用电池组的较高充电的电池单元组为可用负载提供动力的操作;用于通过功率电子器件处理来自电池组的较高充电的电池单元组的放电功率,以将放电功率配置为针对有用负载的电功率格式的操作。示例性过程还包括用于响应于电池组的较高充电的电池单元组与电池组的较低充电的电池单元组之间的荷电状态差值来选择放电操作的操作。示例性过程还包括用于执行维护操作以在维护18个月时替换电池组的至少一部分的操作;其中电池组包括八个标称12V电池单元组,包括用于耦合成四个串联电池的两个并联组的操作,并且其中维护操作包括替换两个并联电池组中的一个。示例性过程还包括用于执行维护操作以在维护24个月时替换电池组的至少一部分的操作;其中电池组包括八个标称12V电池组,这些电池组耦合成四个串联电池的两个并联组,并且其中维护操作包括替换两个并联电池组中的一个。
参考图40,示例性系统包括PTO设备4404,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;电功率存储系统4408,该电功率存储系统包括电池组,该电池组包括呈串联配置的多个电池单元组;马达/发电机4406,该马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载4402,该共享负载由传动系或马达/发电机中的一者选择性地提供动力;以及控制器4410,该控制器包括:电池状态描述电路4412,该电池状态描述电路被构造成确定多个电池单元组中的每一个的荷电状态;以及电池管理电路4414,该电池管理电路被构造成响应于多个电池单元组中的每一个之间的荷电状态而提供电荷均衡命令。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括电压传感器,该电压传感器耦合到多个电池单元组中的每一个,并且其中电池状态描述电路还被构造成响应于来自电压传感器中的每一个的电压值而确定多个电池单元组中的每一个的荷电状态;和/或温度传感器,该温度传感器耦合到多个电池单元组中的每一个,并且其中电池状态描述电路4412还被构造成响应于来自温度传感器中的每一个的温度值而确定多个电池单元组中的每一个的荷电状态。示例性系统包括其中电池管理电路4414还被构造成提供电荷均衡命令作为电阻性放电命令,该系统还包括用于多个电池单元组中的每一个的电阻性放电电路4416,其中电阻性放电电路响应于电阻性放电命令。示例性系统包括其中电池管理电路4414还被构造成提供电荷均衡命令作为有用的放电命令,该系统还包括有用的放电电路4418,该有用的放电电路被配置为响应于有用的放电命令而利用多个电池单元组中的较高充电的电池单元组为有用负载提供动力;其中可用的放电电路4418还包括功率电子器件,该功率电子器件被构造成将来自多个电池单元组中的较高充电的电池单元组的放电功率配置为针对可用负载的电功率格式;其中多个电池单元组中的每一个都包括标称12V铅酸电池;其中电池组包括串联耦合的多个电池单元组中的四个;其中电池管理电路4414还被构造成提供电荷均衡命令作为有用的放电命令,该系统还包括有用的放电电路4418,该有用的放电电路配置为响应于有用的放电命令而利用多个电池单元组中的较高充电的电池单元组为有用负载提供动力;其中可用负载包括车辆上的标称12V负载;其中可用的放电电路4418还包括功率电子器件,该功率电子器件被构造成将来自多个电池单元组中的较高充电的电池单元组的放电功率配置为针对可用负载的电功率格式;和/或其中可用负载包括车辆上的标称48V负载。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;电功率存储系统,该电功率存储系统包括电池组,该电池组包括呈串联配置的多个电池单元组;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载,该共享负载包括标称48V负载,其中该共享负载由传动系或马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机,并且在第二位置将共享负载耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中共享负载包括5kW平均负载设备。示例性系统包括其中共享负载包括10kW峰值负载设备;其中电池组包括八个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的两个并联组;其中电池单元组中的每一个都包括铅酸电池;其中铅酸电池中的每一个都包括吸收性玻璃垫电池;其中共享负载包括2.5kW平均负载设备;其中共享负载包括5kW峰值负载设备;其中电池组包括串联耦合的四个标称12V电池组;其中电池单元组中的每一个都包括铅酸电池;和/或其中铅酸电池中的每一个都包括吸收性玻璃垫电池。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,该马达/发电机电耦合到电功率存储系统,其中马达/发电机包括标称48V马达;标称12V电源,该标称12V电源电耦合到马达/发电机的场线圈;共享负载,所述共享负载由所述传动系或所述马达/发电机中的一者选择性地提供动力;其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机,并且在第二位置将共享负载耦合到传动系。
参考图41,示例性过程包括:用于利用标称12V电源对包括标称48V马达的马达/发电机的场线圈通电(例如,使用低电压电源对较高电压马达线圈通电)的操作4502;用于在第一操作模式下利用马达/发电机以及在第二操作模式下利用传动系为共享负载选择性地提供动力的操作4504;用于在第一操作模式下提供马达/发电机与共享负载之间的第一齿轮齿数比的操作4506;以及用于在第二操作模式下提供传动系与马达/发电机之间的第二齿轮齿数比的操作4508。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到变速器的中间轴,其中PTO设备耦合到中间轴,其中PTO与中间轴轴向对准;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载,该共享负载由中间轴或马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中马达/发电机耦合到第一轴,并且其中共享负载选择性地耦合到与第一轴同心的第二轴。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括:其中马达/发电机定位在变速器外壳与共享负载之间,并且其中第二轴为同心轴的内轴;和/或行星齿轮组件,该行星齿轮组件被配置为在由中间轴提供动力时向共享负载提供第一驱动比,并且在由马达/发电机提供动力时向共享负载提供第二驱动比。示例性系统包括其中马达/发电机选择性地耦合到第一轴。示例性系统包括行星齿轮组件,该行星齿轮组件被配置为当功率从中间轴传递到马达/发电机时在马达/发电机与中间轴之间提供第一比,并且当功率从马达/发电机传递到中间轴时在马达/发电机与中间轴之间提供第二比。
参考图30,示例性系统包括PTO设备3302,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;压缩机,该压缩机由传动系或马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置将压缩机耦合到马达/发电机,并且在第二位置将压缩机耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括控制器3304,该控制器3304包括驾驶模式电路3306,该驾驶模式电路被构造成将当前车辆操作模式确定为睡眠模式或动力模式中的一者;以及共享负载操作模式电路3308,该共享负载操作模式电路被构造成响应于睡眠模式而将耦合致动器命令至第一位置,并且响应于动力模式而将耦合致动器命令至第二位置。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;水泥混合器,该水泥混合器由传动系或马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置将水泥混合器耦合到马达/发电机,并且在第二位置将水泥混合器耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括:其中电功率存储系统的尺寸设定成在所选择的时间量内提供所选择的离线功率量;其中所选择的离线功率量包括由以下项组成的量中的至少一者:由水泥混合器汲取的功率量、操作车辆的气候控制系统的功率量、以及由水泥混合器和车辆的气候控制系统汲取的功率量;和/或其中所选择的时间量包括由以下项组成的时间量中的至少一者:30分钟、2小时、8小时、10小时、12小时、24小时、与工作计划表相关的时间量、以及与水泥混合器的预定操作时间相关的时间量。示例性系统包括:其中电功率存储系统包括电池组,该电池组包括串联配置的多个电池单元组;其中电池组包括八个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的两个并联组;其中电池组包括十二个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的三个并联组;和/或其中电池组包括十六个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的四个并联组。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;液压马达,该液压马达由传动系或马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置将液压马达耦合到马达/发电机,并且在第二位置将液压马达耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括:其中电功率存储系统的尺寸设定成在所选择的时间量内提供所选择的离线功率量;其中所选择的离线功率量包括由以下项组成的量中的至少一者:由液压马达汲取的功率量、操作车辆的气候控制系统的功率量、以及由液压马达和车辆的气候控制系统汲取的功率量;和/或其中所选择的时间量包括由以下项组成的时间量中的至少一者:30分钟、2小时、8小时、10小时、12小时、24小时、与工作计划表相关的时间量、以及与液压马达的预定操作时间相关的时间量。示例性系统包括:其中电功率存储系统包括电池组,该电池组包括串联配置的多个电池单元组;其中电池组包括八个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的两个并联组;其中电池组包括十二个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的三个并联组;和/或其中电池组包括十六个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的四个并联组。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载,该共享负载包括由传动系或马达/发电机中的一者选择性地提供动力的5kW标称负载;并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机,并且在第二位置将共享负载耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括:其中电功率存储系统包括电池组,该电池组包括串联配置的多个电池单元组;和/或其中电池组包括八个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的两个并联组。示例性系统包括其中PTO设备在变速器的中间轴处耦合到传动系。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,该马达/发电机电耦合到电功率存储系统,其中电功率存储系统包括电池组,该电池组包括呈串联配置的多个标称12V电池单元组;低电压功率入路,该低电压功率入路包括电池组的标称12V分接入路;共享负载,所述共享负载由所述传动系或所述马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机,并且在第二位置将共享负载耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括:起动器耦合件,该起动器耦合件位于电功率存储系统和电池组之间;和/或其中起动器耦合件包括标称12V电气耦合件或标称48V电气耦合件中的一者。示例性系统包括其中PTO设备被构造成将马达/发电机以所选择的齿轮齿数比耦合到传动系,并且将功率从马达/发电机传递到传动系;其中所选择的齿轮齿数比包括曲柄启动齿轮齿数比,该曲柄启动齿轮齿数比针对车辆的原动机进行配置以接受来自马达/发电机的曲柄启动功率;其中电池组包括八个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的两个并联组;其中标称12V分接入路来自两个并联组中的单个;和/或其中标称12V分接入路来自两个并联组中的两个。
示例性系统包括:PTO设备,该PTO设备选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,该马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载,该共享负载由传动系或马达/发电机选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机,并且在第二位置将共享负载耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中耦合致动器还在第二位置将传动系耦合到马达/发电机,其中耦合致动器包括双速齿轮箱,和/或其中耦合致动器在第一位置以第一齿轮齿数比将马达-发电机耦合到共享负载,并且在第二位置以第二齿轮齿数比将马达-发电机耦合到传动系。示例性系统包括其中耦合致动器在第二位置以第二齿轮齿数比将马达/发电机耦合到传动系,并且在第三位置以第三齿轮齿数比将马达/发电机耦合到传动系;其中耦合致动器还响应于传动系向马达/发电机提供了扭矩而将马达/发电机以第二齿轮齿数比耦合到传动系;和/或其中耦合致动器还响应于马达/发电机向传动系提供了扭矩而将马达/发电机以第三齿轮齿数比耦合到传动系。示例性系统包括其中耦合致动器还使马达/发电机在第一位置与传动系解耦。
示例性过程包括:用于在第一操作模式下利用马达/发电机以及在第二操作模式下利用传动系为共享负载选择性地提供动力的操作;用于在第一操作模式下提供马达/发电机与共享负载之间的第一齿轮齿数比的操作;以及用于在第二操作模式下提供传动系与马达/发电机之间的第二齿轮齿数比的操作。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括用于在第二操作模式下利用传动系为马达/发电机提供动力的操作以及用于在第二操作模式下利用马达/发电机对电功率存储系统充电的操作;用于在第一操作模式下利用电功率存储系统为马达/发电机提供动力的操作;用于在第三操作模式下利用马达/发电机为传动系提供动力的操作;和/或用于在第三操作模式下提供马达/发电机与传动系之间的第三齿轮齿数比的操作。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,该马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载,该共享负载由传动系或马达/发电机中的一者选择性地提供动力,并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器包括行星齿轮组件,该耦合致动器被构造成在行星齿轮组件的第一位置以第一齿轮齿数比将共享负载耦合到马达/发电机,并且在行星齿轮组件的第二位置以第二齿轮齿数比将共享负载耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中行星齿轮组件的第一位置包括使传动系与马达/发电机和共享负载两者解耦的空档位置。示例性系统包括其中共享负载选择性地旋转耦合到负载驱动轴,并且其中马达/发电机通过第二行星减速齿轮选择性地旋转耦合到负载驱动轴,和/或其中共享负载通过离合器和第三行星齿轮中的至少一者选择性地旋转耦合到负载驱动轴。示例性系统包括其中耦合致动器还被构造成在行星齿轮组件的第三位置以第三齿轮齿数比将传动系耦合到马达/发电机,其中行星齿轮组件的第二位置包括行星齿轮组件的环形齿轮接合行星齿轮组件的从动齿轮,其中行星齿轮组件的第一位置包括行星齿轮组件的自由轮转位置,其中行星齿轮组件的第三位置包括行星齿轮组件的第二环形齿轮与行星齿轮组件的固定齿轮接合,和/或其中环形齿轮包括内部环形齿轮,并且其中第二环形齿轮包括外部环形齿轮。
示例性过程包括:用于为车辆的传动系和马达/发电机之间的共享负载选择性地提供动力的操作、用于选择性地提供动力,包括将行星齿轮组件定位到使传动系与共享负载解耦的第一位置中,从而利用马达/发电机为共享负载提供动力的操作;以及用于将行星齿轮组件定位到将传动系耦合到共享负载的第二位置中,从而利用传动系为共享负载提供动力的操作。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括用于在行星齿轮组件的第二位置利用传动系为马达/发电机提供动力,从而利用马达/发电机对电功率存储系统充电的操作;用于利用马达/发电机为传动系选择性地提供动力的操作;用于为传动系选择性地提供动力的操作包括将行星齿轮组件定位到第二位置或第三位置中的一者中,从而将传动系耦合到马达/发电机,并且其中在第二位置在传动系与马达/发电机之间的齿轮齿数比不同于在第三位置在传动系与马达/发电机之间的齿轮齿数比;和/或用于在利用马达/发电机为传动系提供动力期间使共享负载与马达/发电机解耦的操作。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的变速器;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载,该共享负载由车辆的传动系或马达/发电机中的一者选择性地提供动力,其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置将传动系耦合到马达/发电机,并且在第二位置将传动系耦合到共享负载;并且其中PTO设备包括外壳,该外壳具有耦合到马达/发电机的第一接口和耦合到共享负载的第二接口,并且其中第一接口从第二接口移位至少90度。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中第一接口处于与第二接口相反的方向上。示例性系统包括设置在PTO设备中的负载驱动轴,其中负载驱动轴的第一端部朝向第一接口定位并且其中负载驱动轴的第二端部朝向第二接口定位。示例性系统包括其中第一接口或第二接口中的第一者朝向车辆的前部定位,并且其中第一接口或第二接口中的另一者朝向车辆的后部定位。示例性系统包括外壳,该外壳还包括耦合到变速器的第三接口,并且其中第三接口包括垂直于负载驱动轴的取向。示例性系统包括外壳,该外壳还包括T形。示例性系统包括外壳,该外壳还包括耦合到变速器的侧PTO接口的第三接口,和/或侧PTO接口包括8螺栓PTO接口。示例性系统包括:外壳,该外壳还包括耦合到变速器的第三接口,并且其中PTO设备还包括被构造成从传动系选择性地获取电力的传动系耦合设备;该传动系耦合设备包括空转齿轮,该空转齿轮接合变速器的中间轴齿轮;该传动系耦合设备包括链条,该链条接合变速器的中间轴齿轮;该传动系耦合设备包括花键轴,该花键轴接合变速器的中间轴;该传动系耦合设备包括副轴,该副轴接合变速器的齿轮;和/或该传动系耦合设备包括链条,该链条接合变速器的齿轮。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备具有耦合致动器,该耦合致动器被配置为在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机,并且在第二位置将共享负载耦合到车辆的传动系;控制器,该控制器包括驾驶模式电路,该驾驶模式电路被构造成将当前车辆操作模式确定为睡眠模式或动力模式中的一者;以及共享负载操作模式电路,该共享负载操作模式电路被构造成响应于睡眠模式而将耦合致动器命令至第一位置,并且响应于动力模式而将耦合致动器命令至第二位置。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括耦合致动器,该耦合致动器还被配置为在第一位置使传动系与共享负载和马达/发电机解耦。示例性系统包括:其中耦合致动器还被配置为在第三位置将车辆的传动系耦合到马达/发电机;和/或其中驾驶模式电路还被构造成将当前车辆操作模式确定为蠕变模式,并且其中共享负载操作模式电路还被构造成响应于蠕变模式而将耦合致动器命令至第三位置。示例性系统包括选择性地耦合到共享负载的负载驱动轴,其中马达/发电机在第一位置为负载驱动轴提供动力,并且其中传动系在第二位置为负载驱动轴提供动力;共享负载耦合致动器,该共享负载耦合致动器被构造成使共享负载与负载驱动轴选择性地解耦;并且其中共享负载操作模式电路还被构造成响应于蠕变模式命令共享负载耦合致动器使共享负载与负载驱动轴解耦。示例性系统包括其中驾驶模式电路还被构造成将当前车辆操作模式确定为曲柄模式,并且其中共享负载操作模式电路还被构造成响应于曲柄模式而将耦合致动器命令至第三位置。示例性系统包括:其中耦合致动器还被配置为在第二位置将马达/发电机选择性地耦合到车辆的传动系;电力存储电路,该电力存储电路被构造成确定电功率存储系统的荷电状态,并且其中共享负载操作模式电路还被构造成响应于电功率存储系统的荷电状态而命令耦合致动器在第二位置将马达/发电机耦合到车辆的传动系;和/或耦合致动器还被构造成在第三位置将车辆的传动系耦合到马达/发电机,并且其中在第二位置在马达/发电机与车辆的传动系之间的第一齿轮齿数比不同于在第三位置在马达/发电机与车辆的传动系之间的第二齿轮齿数比。
示例性过程包括:用于将当前车辆操作模式确定为睡眠模式或动力模式中的一者的操作;用于响应于动力模式而命令耦合致动器将共享负载耦合到车辆的传动系的操作;以及用于响应于睡眠模式而命令耦合致动器将共享负载耦合到马达/发电机的操作。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括用于响应于睡眠模式而使车辆的传动系与共享负载和马达/发电机两者解耦的操作。示例性过程还包括用于将当前车辆操作模式确定为蠕变模式以及响应于蠕变模式而命令耦合致动器将马达/发电机耦合到传动系的操作。示例性过程还包括用于将当前车辆操作模式确定为曲柄模式以及响应于曲柄模式而命令耦合致动器将马达/发电机耦合到传动系的操作。示例性过程还包括:用于响应于动力模式而将传动系选择性地耦合到马达/发电机的操作;用于确定电功率存储系统的荷电状态的操作,并且其中将传动系选择性地耦合到马达/发电机是进一步响应于荷电状态的;用于将当前车辆操作模式确定为曲柄模式或蠕变模式中的一者的操作、响应于曲柄模式或蠕变模式中的一者而命令耦合致动器将马达/发电机耦合到传动系的操作;和/或用于响应于动力模式而命令耦合致动器以第一齿轮齿数比将马达/发电机耦合到传动系,以及用于响应于曲柄模式或蠕变模式中的一者而以第二齿轮齿数比将马达/发电机耦合到传动系的操作,并且其中第一齿轮齿数比不同于第二齿轮齿数比。
一个示例包括PTO设备,该PTO设备具有耦合致动器,该耦合致动器被配置为在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机,在第二位置将共享负载耦合到车辆的传动系,并且在第三位置将马达/发电机耦合到车辆的传动系;控制器,该控制器包括驾驶模式电路,该驾驶模式电路被构造成将当前车辆操作模式确定为睡眠模式、动力模式或蠕变模式中的一者;以及共享负载操作模式电路,该共享负载操作模式电路被构造成响应于睡眠模式而将耦合致动器命令至第一位置、响应于动力模式而将耦合致动器命令至第二位置、以及响应于蠕变模式而将耦合致动器命令至第三位置。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中控制器还包括倒退执行电路,该倒退执行电路被构造成确定倒档位置,并且其中共享负载操作模式电路还被构造成响应于倒档位置而将耦合致动器命令至第三位置;其中倒退执行电路还被构造成响应于变速器状态值来确定倒档位置;和/或其中倒退执行电路还被构造成响应于蠕变许可值来确定倒档位置。示例性系统包括其中共享负载操作模式电路还被构造成响应于蠕变模式提供马达/发电机方向命令值,并且其中马达/发电机响应于马达/发电机方向命令值;其中驾驶模式电路还被构造成将当前车辆操作模式确定为曲柄模式,并且其中共享负载操作模式电路还被构造成响应于曲柄模式而将耦合致动器命令至第三位置;共享负载操作模式电路还被构造成进一步响应于曲柄模式而提供马达/发电机方向命令值;和/或其中共享负载操作模式电路还被构造成响应于曲柄模式而提供马达/发电机方向命令值作为第一方向,并且响应于蠕变模式而提供马达/发电机方向命令值作为第二方向。示例性系统包括其中在第二位置处在马达/发电机与传动系之间的第一旋转耦合方向与在第三位置处在马达/发电机与传动系之间的第二旋转耦合方向相反。
示例性过程包括用于将当前车辆操作模式确定为睡眠模式、动力模式或蠕变模式中的一者的操作;用于响应于睡眠模式而将耦合致动器命令至第一位置从而将共享负载与马达/发电机耦合的操作;用于响应于动力模式而将耦合致动器命令至第二位置从而将共享负载与车辆的传动系耦合的操作;以及用于响应于蠕变模式而将耦合致动器命令至第三位置从而将马达/发电机与车辆的传动系耦合的操作。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括用于确定倒档位置以及进一步响应于倒档位置而将耦合致动器命令至第三位置的操作;用于响应于变速器状态值而确定倒档位置的操作;用于响应于蠕变许可值而确定倒档位置的操作;用于响应于蠕变模式而提供马达/发电机方向命令值的操作;用于将当前车辆操作模式确定为曲柄模式以及响应于曲柄模式而将耦合致动器命令至第三位置的操作;和/或用于响应于蠕变模式而提供马达/发电机方向命令值作为第一方向以及响应于曲柄模式而将马达/发电机方向命令值作为第二方向的操作。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括用于确定倒档位置的操作;用于响应于以下两者之间的预先确定的相关性而将耦合致动器命令至第三位置的操作:曲柄模式或蠕变模式中的一者;和倒档位置。
示例性系统包括中间轴变速器,该中间轴变速器具有:输入轴,该输入轴耦合到原动机;输出轴,该输出轴耦合到动力传动系;以及中间轴,该中间轴以所选择的齿轮齿数比将扭矩从输入轴选择性地传递到输出轴;PTO齿轮,该PTO齿轮包括在中间轴上的所选择的齿轮处的变速器外壳入路;PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到中间轴上的所选择的齿轮;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载,该共享负载由所选择的齿轮或马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括滑动离合器,该滑动离合器被构造成在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机,并且在第二位置将共享负载耦合到所选择的齿轮。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括耦合到输出轴的主轴,并且其中中间轴通过主轴将扭矩传递到输出轴。示例性系统包括其中中间轴上的所选择的齿轮对应于输入轴的直接驱动齿轮。示例性系统包括其中变速器外壳入路包括8螺栓PTO接口。示例性系统包括其中PTO设备还包括空转齿轮,该空转齿轮接合所选择的齿轮。
示例性系统包括中间轴变速器,该中间轴变速器具有:输入轴,该输入轴耦合到原动机;输出轴,该输出轴耦合到动力传动系;以及中间轴,该中间轴以所选择的齿轮齿数比将扭矩从输入轴选择性地传递到输出轴;PTO入路,该PTO入路包括定位在中间轴处的后变速器外壳入路;PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到中间轴;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载,该共享负载由所选择的齿轮或马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括行星齿轮组件,该行星齿轮组件被构造成在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机,并且在第二位置将共享负载耦合到中间轴。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中PTO设备还包括花键轴,该花键轴接合中间轴。示例性系统包括插置在马达/发电机与行星齿轮组件之间的离合器,其中该离合器被构造成使行星齿轮组件与中间轴选择性地断开连接。示例性系统包括其中行星齿轮组件还被构造成在第二位置将马达/发电机进一步耦合到中间轴,和/或其中行星齿轮组件还被构造成在第三位置将马达/发电机耦合到中间轴,在第二位置提供马达/发电机与中间轴之间的第一齿轮齿数比,并且在第三位置提供马达/发电机与中间轴之间的第二齿轮齿数比。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载,所述共享负载由所述传动系或所述马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置以第一所选择的比率将共享负载耦合到马达/发电机,并且在第二位置以第二所选择的比率将共享负载耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中耦合致动器还被构造成在第二位置以第三所选择的比率将马达/发电机耦合到传动系。示例性系统包括:其中耦合致动器还被构造成在第三位置以第四所选择的比率将马达/发电机耦合到传动系;负载驱动轴,该负载驱动轴选择性地耦合到共享负载,其中马达/发电机在第一位置为负载驱动轴提供动力,并且其中传动系在第二位置为负载驱动轴提供动力;其中耦合致动器还被构造成在第三位置使共享负载与负载传动轴解耦;和/或其中耦合致动器还被构造成在第一位置使负载驱动轴与传动系解耦。示例性系统包括其中马达/发电机还被构造成在第二位置对电功率存储系统充电。
示例性过程包括:用于在第一操作模式下利用马达/发电机以及在第二操作模式下利用车辆的传动系为共享负载选择性地提供动力的操作,其中选择性地提供动力包括用于在第一操作模式下以第一所选择的比率将传动系耦合到共享负载以及以第二所选择的比率将传动系耦合到马达/发电机的操作;以及用于在第二操作模式下以第三所选择的比率将马达/发电机耦合到共享负载的操作。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括用于在第三操作模式下以第四所选择的比率利用马达/发电机为传动系选择性地提供动力的操作;其中第三操作模式包括蠕变模式,并且用于利用马达/发电机为传动系提供动力的操作向传动系提供原动力;用于在第四操作模式下以第五所选择的比率利用马达/发电机为传动系选择性地提供动力的操作;和/或其中第四操作模式包括曲柄模式,并且用于利用马达/发电机为传动系提供动力的操作提供曲柄启动功率以起动耦合到传动系的原动机。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;功率流控制设备,该功率流控制设备被构造成利用传动系或马达/发电机中的所选择的一者为共享负载提供动力;其中功率流控制设备还被构造成在马达/发电机与传动系之间选择性地传递功率;并且其中功率流控制设备还被构造成当马达/发电机为共享负载提供动力时,使马达/发电机和共享负载两者与传动系解耦。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中功率流控制设备还被构造成利用传动系为马达/发电机提供动力以对电功率存储系统充电。示例性系统包括:其中电功率存储系统的尺寸设定成在所选择的时间量内提供所选择的离线功率量;其中所选择的离线功率量包括由以下项组成的量中的至少一者:由共享负载汲取的功率量、操作车辆的气候控制系统的功率量、操作车辆的气候控制系统加上车辆生活空间附件的功率量、以及操作车辆的附件的功率量;和/或其中所选择的时间量包括由30分钟、2小时、8小时、10小时、12小时和24小时组成的时间量中的至少一者。示例性系统包括设置在电功率存储系统与车辆的至少一个附件之间的功率电子器件,其中功率电子器件被构造成将从电功率存储装置所提供的功率配置为针对至少一个附件的电功率格式;和/或其中至少一个附件中的每一个都包括标称12V DC附件和标称110V AC附件中的一者。示例性系统包括其中功率流控制设备还被构造成当马达/发电机为传动系提供动力时使马达/发电机与共享负载解耦;和/或其中功率流控制设备还被构造成当从传动系为马达/发电机提供动力时在马达/发电机与传动系之间提供第一齿轮齿数比,并且当利用马达/发电机为传动系提供动力时在马达/发电机与传动系之间提供第二齿轮齿数比。示例性系统包括其中功率流控制设备包括行星齿轮组件,该行星齿轮组件被构造成在共享负载、马达/发电机和传动系之间引导功率;其中行星齿轮组件还包括耦合到中间轴齿轮的从动齿轮;和/或其中功率流控制设备还包括插置在从动齿轮和中间轴齿轮之间的空转齿轮。
示例性过程包括:用于利用马达/发电机或车辆的传动系中的一者为共享负载选择性地提供动力的操作;用于将马达/发电机选择性地耦合到传动系以提供以下所选择的一项的操作:利用马达/发电机为传动系提供动力;或利用传动系为马达/发电机提供动力;以及用于响应于利用马达/发电机为共享负载提供动力而使马达/发电机与传动系解耦的操作。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括用于将马达/发电机耦合到传动系以对电功率存储系统充电的操作;以及用于响应于车辆的原动机关闭而利用马达/发电机或电功率存储系统中的至少一者为离线设备提供动力的操作;用于将来自电功率存储系统的电功率配置为针对离线设备的电功率格式的操作;其中用于共享负载的操作包括用于车辆的气候控制设备,并且用于利用马达/发电机为共享负载选择性地提供动力的操作响应于车辆的原动机关闭。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;控制器,该控制器包括:驾驶模式电路,该驾驶模式电路被构造成将当前车辆操作模式确定为原动力模式或充电模式中的一者;PTO耦合电路,该PTO耦合电路被构造成响应于原动力模式而提供原动力耦合命令,并且响应于充电模式而提供电荷耦合命令;并且其中PTO设备包括耦合致动器,该耦合致动器响应于原动力耦合命令将马达/发电机以第一齿轮齿数比耦合到车辆的传动系,并且响应于电荷耦合命令将马达/发电机以第二齿轮齿数比耦合到车辆的传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中原动力模式包括曲柄模式、蠕变模式或启动模式中的一者。示例性系统包括其中驾驶模式电路还被构造成响应于电功率存储系统的荷电状态而确定充电模式。示例性系统包括附件,并且其中耦合致动器将附件选择性地耦合到传动系或马达/发电机中的一者;和/或其中驾驶模式电路还被构造成将当前车辆操作模式确定为睡眠模式,其中PTO耦合电路还被构造成响应于睡眠模式而提供睡眠功率命令,并且其中耦合致动器还响应于睡眠功率命令而将马达/发电机耦合到附件。示例性系统包括马达/发电机操作曲线电路,该马达/发电机操作曲线电路被构造成确定马达/发电机有效操作点,并且其中PTO耦合电路还被构造成响应于马达/发电机有效操作点而调整电荷耦合命令,并且其中耦合致动器还响应于经调整的电荷耦合命令,以将马达/发电机以第一齿轮齿数比和第二齿轮齿数比中的所选择的一者耦合到车辆的传动系。
示例性过程包括用于将当前车辆操作模式确定为原动力模式或充电模式中的一者的操作;用于响应于原动力模式而以第一齿轮齿数比将马达/发电机耦合到车辆的传动系的操作;以及用于响应于充电模式而以第二齿轮齿数比将马达/发电机耦合到车辆的传动系的操作。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括用于确定电耦合到马达/发电机的电功率存储系统的荷电状态以及进一步响应于电功率存储系统的荷电状态而将车辆操作模式确定为充电模式的操作;用于从传动系和马达/发电机中的所选择的一者为附件提供动力的操作;用于将车辆操作模式确定为睡眠模式以及响应于睡眠模式而选择马达/发电机来为附件提供动力的操作;用于响应于电功率存储系统的荷电状态而选择传动系和马达/发电机中的一者的操作;和/或用于确定马达/发电机有效操作点以及进一步响应于马达/发电机有效操作点而以第一齿轮齿数比和第二齿轮齿数比中的所选择的一者将马达/发电机耦合到车辆的传动系的操作。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载,所述共享负载由所述传动系或所述马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成:在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机;在第二位置将共享负载和马达/发电机耦合到传动系;以及在第三位置将共享负载耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中耦合致动器包括行星齿轮组件,该行星齿轮组件包括具有三个位置的行星齿轮,其中行星齿轮的第一位置以第一齿轮齿数比将马达/发电机耦合到传动系,其中行星齿轮的第二位置以第二齿轮齿数比将马达/发电机耦合到传动系,并且其中第三位置使马达/发电机与传动系解耦;负载驱动轴,其中耦合致动器还包括离合器和第二行星齿轮中的至少一者,并且其中离合器和第二行星齿轮中的至少一者在第一位置将共享负载耦合到负载驱动轴,并且在第二位置将共享负载与负载驱动轴解耦;和/或第三行星齿轮,该第三行星齿轮将马达/发电机耦合到负载驱动轴。示例性系统包括控制器,该控制器包括系统效率描述电路,该系统效率描述电路被构造成确定选自由以下项组成的效率值中的至少一个效率值:传动系效率值、马达/发电机效率动力提供值和马达/发电机效率充电值;以及共享负载操作电路,该共享负载操作电路被构造成响应于至少一个效率值来命令耦合致动器;并且其中耦合致动器响应于该命令。示例性系统包括其中系统效率描述电路还被构造成确定电功率存储系统的荷电状态,并且其中共享负载操作电路还被构造成响应于荷电状态而命令耦合致动器。
示例性过程包括:用于通过将耦合致动器操作到第一位置来为马达/发电机与车辆传动系之间的共享负载提供动力的操作;用于通过将耦合致动器操作到第二位置来为共享负载提供动力并从传动系对耦合到马达/发电机的电功率存储系统充电的操作;以及用于通过将耦合致动器操作到第三位置来利用传动系为共享负载提供动力而无需从车辆的传动系对电功率存储系统充电的操作。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括其中操作耦合致动器包括用于操作行星齿轮组件的致动器的操作;和/或操作耦合致动器包括用于在行星齿轮组件的共享负载和负载驱动轴之间操作离合器的操作。示例性过程还包括用于确定选自由以下项组成的效率值中的至少一个效率值的操作:传动系效率值、马达/发电机效率动力提供值和马达/发电机效率充电值;以及响应于至少一个效率值而进一步操作耦合致动器的操作;和/或用于确定电功率存储系统的荷电状态以及响应于荷电状态而进一步操作耦合致动器的操作。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备包括位于车辆的附件负载驱动轴和传动系之间的扭矩耦合器;单向超速离合器,该单向超速离合器插置在扭矩耦合器与附件负载驱动轴之间;以及马达/发电机,该马达/发电机耦合到附件负载驱动轴。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中扭矩耦合器包括选自由以下项组成的耦合器中的至少一个耦合器:链条;接合传动系侧上的中间轴齿轮和附件负载驱动轴侧上的从动齿轮的空转齿轮、和插置在传动系侧和附件负载驱动轴侧之间的副轴。
示例性过程包括:用于操作PTO设备以利用传动系和马达/发电机中的一者为共享负载选择性地提供动力的操作;用于利用包括呈串联配置的多个电池单元组的电池组为马达/发电机提供动力的操作;用于确定电池组内的各个电池单元组的荷电状态的操作;以及用于均衡电池组内的各个电池单元组之间的荷电状态的操作。
以下描述示例性过程的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性过程还包括用于对电池组的较高充电的电池单元组进行电阻性放电的操作。示例性过程还包括用于将电池组的电池单元组与具有隔离变压器的反激转换器耦合的操作。示例性过程还包括:用于利用电池组的较高充电的电池单元组为可用负载提供动力的操作;用于通过功率电子器件处理来自电池组的较高充电的电池单元组的放电功率,以将放电功率配置为针对有用负载的电功率格式的操作。示例性过程还包括用于响应于电池组的较高充电的电池单元组与电池组的较低充电的电池单元组之间的荷电状态差值来选择放电操作的操作。示例性过程还包括用于执行维护操作以在维护18个月时替换电池组的至少一部分的操作;其中电池组包括八个标称12V电池单元组,包括用于耦合成四个串联电池的两个并联组的操作,并且其中维护操作包括替换两个并联电池组中的一个。示例性过程还包括用于执行维护操作以在维护24个月时替换电池组的至少一部分的操作;其中电池组包括八个标称12V电池组,这些电池组耦合成四个串联电池的两个并联组,并且其中维护操作包括替换两个并联电池组中的一个。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;电功率存储系统,该电功率存储系统包括电池组,该电池组包括呈串联配置的多个电池单元组;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到所述电功率存储系统;共享负载,所述共享负载由所述传动系或所述马达/发电机中的一者选择性地提供动力;以及控制器,该控制器包括:电池状态描述电路,该电池状态描述电路被构造成确定多个电池单元组中的每一个的荷电状态;以及电池管理电路,该电池管理电路被构造成响应于多个电池单元组中的每一个之间的荷电状态而提供电荷均衡命令。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括电压传感器,该电压传感器耦合到多个电池单元组中的每一个,并且其中电池状态描述电路还被构造成响应于来自电压传感器中的每一个的电压值而确定多个电池单元组中的每一个的荷电状态;和/或温度传感器,该温度传感器耦合到多个电池单元组中的每一个,并且其中电池状态描述电路还被构造成响应于来自温度传感器中的每一个的温度值来确定多个电池单元组中的每一个的荷电状态。示例性系统包括其中电池管理电路还被构造成提供电荷均衡命令作为电阻性放电命令,该系统还包括用于多个电池单元组中的每一个的电阻性放电电路,其中电阻性放电电路响应于电阻性放电命令。示例性系统包括其中电池管理电路还被构造成提供电荷均衡命令作为有用的放电命令,该系统还包括有用的放电电路,该有用的放电电路被配置为响应于有用的放电命令而利用多个电池单元组中的较高充电的电池单元组为有用负载提供动力;其中可用的放电电路还包括功率电子器件,该功率电子器件被构造成将来自多个电池单元组中的较高充电的电池单元组的放电功率配置为针对可用负载的电功率格式;其中多个电池单元组中的每一个都包括标称12V铅酸电池;其中电池组包括串联耦合的多个电池单元组中的四个;其中电池管理电路还被构造成提供电荷均衡命令作为有用的放电命令,该系统还包括有用的放电电路,该有用的放电电路被配置为响应于有用的放电命令而利用多个电池单元组中的较高充电的电池单元组为有用负载提供动力;其中可用负载包括车辆上的标称12V负载;其中可用的放电电路还包括功率电子器件,该功率电子器件被构造成将来自多个电池单元组中的较高充电的电池单元组的放电功率配置为针对可用负载的电功率格式;和/或其中可用负载包括车辆上的标称48V负载。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;电功率存储系统,该电功率存储系统包括电池组,该电池组包括呈串联配置的多个电池单元组;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载,该共享负载包括标称48V负载,其中该共享负载由传动系或马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机,并且在第二位置将共享负载耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括其中共享负载包括5kW平均负载设备。示例性系统包括其中共享负载包括10kW峰值负载设备;其中电池组包括八个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的两个并联组;其中电池单元组中的每一个都包括铅酸电池;其中铅酸电池中的每一个都包括吸收性玻璃垫电池;其中共享负载包括2.5kW平均负载设备;其中共享负载包括5kW峰值负载设备;其中电池组包括串联耦合的四个标称12V电池组;其中电池单元组中的每一个都包括铅酸电池;和/或其中铅酸电池中的每一个都包括吸收性玻璃垫电池。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,该马达/发电机电耦合到电功率存储系统,其中马达/发电机包括标称48V马达;标称12V电源,该标称12V电源电耦合到马达/发电机的场线圈;共享负载,所述共享负载由所述传动系或所述马达/发电机中的一者选择性地提供动力;其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机,并且在第二位置将共享负载耦合到传动系。
示例性过程包括:用于利用标称12V电源对包括标称48V马达的马达/发电机的场线圈通电的操作;用于在第一操作模式下利用马达/发电机马达以及在第二操作模式下利用传动系为共享负载选择性地提供动力的操作;用于在第一操作模式下提供马达/发电机与共享负载之间的第一齿轮齿数比的操作;以及用于在第二操作模式下提供传动系与马达/发电机之间的第二齿轮齿数比的操作。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到变速器的中间轴,其中PTO设备耦合到中间轴,其中PTO与中间轴轴向对准;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载,该共享负载由中间轴或马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中马达/发电机耦合到第一轴,并且其中共享负载选择性地耦合到与第一轴同心的第二轴。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括:其中马达/发电机定位在变速器外壳与共享负载之间,并且其中第二轴为同心轴的内轴;和/或行星齿轮组件,该行星齿轮组件被配置为在由中间轴提供动力时向共享负载提供第一驱动比,并且在由马达/发电机提供动力时向共享负载提供第二驱动比。示例性系统包括其中马达/发电机选择性地耦合到第一轴。示例性系统包括行星齿轮组件,该行星齿轮组件被配置为当功率从中间轴传递到马达/发电机时在马达/发电机与中间轴之间提供第一比,并且当功率从马达/发电机传递到中间轴时在马达/发电机与中间轴之间提供第二比。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;压缩机,该压缩机由传动系或马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置将压缩机耦合到马达/发电机,并且在第二位置将压缩机耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括控制器,该控制器包括:驾驶模式电路,该驾驶模式电路被构造成将当前车辆操作模式确定为睡眠模式或动力模式中的一者;以及共享负载操作模式电路,该共享负载操作模式电路被构造成响应于睡眠模式而将耦合致动器命令至第一位置,并且响应于动力模式而将耦合致动器命令至第二位置。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;水泥混合器,该水泥混合器由传动系或马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置将水泥混合器耦合到马达/发电机,并且在第二位置将水泥混合器耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括:其中电功率存储系统的尺寸设定成在所选择的时间量内提供所选择的离线功率量;其中所选择的离线功率量包括由以下项组成的量中的至少一者:由水泥混合器汲取的功率量、操作车辆的气候控制系统的功率量、以及由水泥混合器和车辆的气候控制系统汲取的功率量;和/或其中所选择的时间量包括由以下项组成的时间量中的至少一者:30分钟、2小时、8小时、10小时、12小时、24小时、与工作计划表相关的时间量、以及与水泥混合器的预定操作时间相关的时间量。示例性系统包括:其中电功率存储系统包括电池组,该电池组包括串联配置的多个电池单元组;其中电池组包括八个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的两个并联组;其中电池组包括十二个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的三个并联组;和/或其中电池组包括十六个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的四个并联组。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;液压马达,该液压马达由传动系或马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置将液压马达耦合到马达/发电机,并且在第二位置将液压马达耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括:其中电功率存储系统的尺寸设定成在所选择的时间量内提供所选择的离线功率量;其中所选择的离线功率量包括由以下项组成的量中的至少一者:由液压马达汲取的功率量、操作车辆的气候控制系统的功率量、以及由液压马达和车辆的气候控制系统汲取的功率量;和/或其中所选择的时间量包括由以下项组成的时间量中的至少一者:30分钟、2小时、8小时、10小时、12小时、24小时、与工作计划表相关的时间量、以及与液压马达的预定操作时间相关的时间量。示例性系统包括:其中电功率存储系统包括电池组,该电池组包括串联配置的多个电池单元组;其中电池组包括八个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的两个并联组;其中电池组包括十二个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的三个并联组;和/或其中电池组包括十六个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的四个并联组。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,所述马达/发电机电耦合到电功率存储系统;共享负载,该共享负载包括由传动系或马达/发电机中的一者选择性地提供动力的5kW标称负载;并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机,并且在第二位置将共享负载耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括:其中电功率存储系统包括电池组,该电池组包括串联配置的多个电池单元组;和/或其中电池组包括八个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的两个并联组。示例性系统包括其中PTO设备在变速器的中间轴处耦合到传动系。
示例性系统包括PTO设备,该PTO设备被构造成选择性地耦合到车辆的传动系;马达/发电机,该马达/发电机电耦合到电功率存储系统,其中电功率存储系统包括电池组,该电池组包括呈串联配置的多个标称12V电池单元组;低电压功率入路,该低电压功率入路包括电池组的标称12V分接入路;共享负载,所述共享负载由所述传动系或所述马达/发电机中的一者选择性地提供动力;并且其中PTO设备还包括耦合致动器,该耦合致动器被构造成在第一位置将共享负载耦合到马达/发电机,并且在第二位置将共享负载耦合到传动系。
以下描述示例性系统的某些另外的方面,这些方面的任一个或多个可存在于某些实施方案中。示例性系统包括:起动器耦合件,该起动器耦合件位于电功率存储系统和电池组之间;和/或其中起动器耦合件包括标称12V电气耦合件或标称48V电气耦合件中的一者。示例性系统包括其中PTO设备被构造成将马达/发电机以所选择的齿轮齿数比耦合到传动系,并且将功率从马达/发电机传递到传动系;其中所选择的齿轮齿数比包括曲柄启动齿轮齿数比,该曲柄启动齿轮齿数比针对车辆的原动机进行配置以接受来自马达/发电机的曲柄启动功率;其中电池组包括八个标称12V电池单元组,这些电池单元组耦合成四个串联电池的两个并联组;其中标称12V分接入路来自两个并联组中的单个;和/或其中标称12V分接入路来自两个并联组中的两个。
下文描述了符合本公开的其他方面的示例性PTO设备的某些另外的实施方案。示例性实施方案的任何一个或多个特征可包括在贯穿本公开中的示例中。在某些实施方案中,可阐述某些实施方案的某些有益效果或挑战,这些有益效果或挑战可与某些实施方案相关,并且当考虑具有本文公开内容的有益效果的特定应用时,这些有益效果或挑战是本领域的技术人员的考虑因素。
免换挡PTO设计
参考图42,描绘了PTO设备的示例性剖面图,其是描绘该PTO设备的某些方面的一个另选实施方案,这些方面被应用于以简化部件来提供基本功能。图42的示例性PTO设备包括以下中的至少一者或多者:与空转齿轮4604在相同的轴线上并且耦合从动齿轮4606的PTO中间轴齿轮4602、马达/发电机4610和负载4612。马达/发电机4610和负载4612可经由主轴4614耦合。单向离合器4616可位于主轴4614和从动齿轮4606之间。
图42所示的实施方案可在包括巡航模式、滑行模式和睡眠模式的至少三种模式下操作。模式的选择部分地基于扭矩源和单向离合器的状态。在图42的设计中,换挡器功能被单向离合器4616替换。通过从变速器向空转齿轮4604提供扭矩来启用巡航和滑行模式,该空转齿轮继而驱动PTO中间轴齿轮4602,该PTO中间轴齿轮驱动从动齿轮4606。耦合主轴4614和从动齿轮4606的单向离合器4616可被配置为在扭矩施加到从动齿轮4606时锁定并使扭矩传递到主轴4614。单向离合器4616在巡航和滑行期间锁定,从而保持主轴4614以相同的速率移动。主轴上的扭矩可用于驱动马达/发电机4610和/或负载4612。巡航和滑行模式可在车辆的巡航或移动期间激活。
通过从马达/发电机4610向主轴4614提供扭矩来启用睡眠模式。通过使马达/发电机4610前进超出单向离合器4616来启用睡眠模式。耦合主轴4614和从动齿轮4606的单向离合器4616可被配置为能够在向主轴4614施加扭矩时解锁。当单向离合器解锁时,主轴4614可在不引起从动齿轮4606旋转的情况下旋转。在睡眠模式中,当车辆未运动时,马达/发电机4610可向负载4612提供扭矩,而不将扭矩传递到空转齿轮4604。
可以看出,图42所示的实施方案提供了简化的设计。示例性实施方案提供了仅具有支持共享负载的基本功能的低成本系统。图42的PTO设备提供了所有模式下的最小震颤、生产和集成成本的降低、设计复杂性的降低以及PTO设备的重量和体积的减小。可减少某些选项,例如,不存在马达断开、不存在空档操作、以及不存在曲柄模式操作或蠕变模式操作。睡眠模式仅在一个方向上操作(例如,不能通过马达向电池组传输功率)。图42的PTO设备不使用行星齿轮组、换挡器或相关的致动器。图42的设计可使用可机械处理的任何尺寸的马达。
双齿轮免换挡PTO设计
参考图43,描绘了PTO设备的示例性剖面图,其是描绘该PTO设备的某些方面的另选实施方案,这些方面应用于增加的功能但具有降低的部件复杂性。图43的示例性PTO设备包括以下中的至少一者或多者:与空转齿轮4704在相同的轴线上的第一PTO中间轴齿轮4706和第二PTO中间轴齿轮4708。第一PTO中间轴齿轮4706可以耦合到第一从动齿轮4720。第二PTO中间轴齿轮4708可以耦合到第二从动齿轮4718。第一PTO中间轴齿轮4706和第二PTO中间轴齿轮4708可以是不同的尺寸。第一从动齿轮4720和第二从动齿轮4718可具有不同的尺寸。第一从动齿轮4720可经由第一单向离合器4726耦合到负载轴4716。第二从动齿轮4718可经由第二单向离合器4724耦合到马达轴4714。负载轴4716和马达轴4714可经由第三单向离合器4722耦合。负载轴4716可耦合到负载4712,并且马达轴4714可耦合到马达/发电机4710。
图43所示的实施方案可在包括巡航模式、滑行模式和睡眠模式的至少三种模式下操作。马达/发电机4710和负载4712可在巡航或滑行模式中以不同速度移动并且在睡眠模式期间以相同速度移动。模式的选择部分地基于扭矩源和三个单向离合器的状态。在图43的设计中,换挡器功能被三个单向离合器替换。通过从变速器向空转齿轮4704提供扭矩来启用巡航和滑行模式,该空转齿轮继而驱动驱动第一从动齿轮4720的第一PTO中间轴齿轮4706和驱动第二从动齿轮4718的第二PTO中间轴齿轮4708。第一单向离合器4726和第二单向离合器4724可被配置为在扭矩施加到第一从动齿轮4720和第二从动齿轮4718时锁定,并使扭矩传递到负载轴4716和马达轴4714。第三单向离合器可被配置为在该模式期间解锁,使得负载轴4716和马达轴4714可基于第一从动齿轮4720和第二从动齿轮4718的相对尺寸以不同的速度旋转。负载轴4716和马达轴4714可分别以不同的旋转速度驱动负载4712和马达/发电机4710。巡航和滑行模式可在车辆的巡航或移动期间激活。
通过从马达/发电机4710向马达轴4714提供扭矩来启用睡眠模式。通过使马达/发电机4710前进超出第一单向离合器4726和第二单向离合器4724来启用睡眠模式。当驱动马达/发电机时,第三单向离合器可被配置为锁定,从而将扭矩从马达轴4714传递到负载轴4716。第一单向离合器4726和第二单向离合器4724可被配置为在扭矩施加到马达轴4714时解锁。当第一单向离合器和第二单向离合器解锁,并且第三单向离合器锁定时,马达轴4714和负载轴4716可旋转而不引起第一从动齿轮4720和第二从动齿轮4718的旋转。在睡眠模式中,当车辆未移动时,马达/发电机4710可向负载4712提供扭矩,而不将扭矩传递到空转齿轮4704。
可以看出,图43所示的实施方案提供了简化的设计。示例性实施方案去除了PTO设备的额外功能,仅保留对于某些应用可能重要的所选功能。图43的实施方案相对于图42的实施方案增加了额外的自由度,从而允许改善或优化与负载和马达/发电机两者的齿轮齿数比。示例性实施方案消除了行星齿轮组、换挡器和相关的致动器,并且没有曲柄模式或蠕变模式。该架构可使用可机械处理的任何尺寸的马达。图43的实施方案的某些考虑因素包括:消除行星齿轮组、换挡器及相关致动器、以及曲柄模式和蠕变模式。与中间轴/传动系啮合的齿轮可具有减小的宽度。该实施方案包括三个单向离合器、两个输出齿轮和额外的PTO中间轴齿轮。马达轴和负载轴是独立的,而不是PTO设备内的单个轴。该设计提供了所有模式下的最小震颤、生产和集成成本的降低、马达和共享负载(例如,HVAC压缩机)的效率的单独改善、以及体积和重量的减小。可减少某些选项,例如,不存在马达断开或空档操作,以及不存在曲柄模式或蠕变模式。根据操作速度、离合器类型等,多个单向离合器可在系统上产生额外的阻力。
免换挡三离合PTO设计
参考图44,描绘了PTO设备的示例性剖面图,其是描绘该PTO设备的某些方面的另选实施方案,这些方面应用于效率提升。图44的示例性PTO设备包括以下中的至少一者或多者:与空转齿轮4804在相同的轴线上并且耦合从动齿轮4806的PTO中间轴齿轮4802、马达/发电机4810、负载4812和行星齿轮组。行星齿轮组包括环形齿轮4808、与作为从动齿轮4806的一部分的齿轮架连接的行星齿轮4816、安装在主轴4814上的太阳齿轮4818。示例性PTO设备还包括三个不同位置中的单向离合器。第一单向离合器4820位于主轴4814与太阳齿轮4818之间。第二单向离合器4822位于外壳和环形齿轮4808之间。第三单向离合器4824位于行星4824齿轮和齿轮架/从动齿轮4806之间。可为行星齿轮组中的每个行星齿轮提供独立的单向离合器。单向离合器可被配置为在不同方向上锁定。第一单向离合器4820和第三单向离合器4824可被配置为沿一方向锁定,并且第二单向离合器4822可被配置为沿相反方向锁定。
图44所示的实施方案可在包括曲柄模式/蠕变模式、睡眠模式、和巡航模式/滑行模式的至少三种模式下操作。模式的选择部分地基于扭矩源和三个单向离合器的状态。通过从马达/发电机4810提供扭矩,从而使第一单向离合器4820和第三单向离合器4824锁定,并且使第二单向离合器4822保持解锁,可启用曲柄模式/蠕变模式。曲柄模式/蠕变模式可在启动操作期间或当来自马达/发电机4810的电力用于将扭矩传递到变速器以驱动车辆时被启用。在该模式中,来自马达/发电机4810的扭矩被提供给耦合到PTO设备的变速器或传动系。通过从变速器向空转齿轮4804提供扭矩,从而使第一单向离合器4820和第二单向离合器4822锁定,并且使第三单向离合器4824保持解锁,可启用巡航模式/滑行模式。巡航模式/滑行模式可在巡航和/或滑行期间启用。在驾驶期间,可启用巡航模式/滑行模式以向马达/发电机4810提供扭矩,从而为车辆和附件以及电力负载4812生成例如电力。通过在不导致第一单向离合器4820保持解锁的方向上提供来自马达/发电机4810的扭矩,从而不将扭矩传递到太阳齿轮4818并且不影响第二离合器4822和第三离合器4824,可启用睡眠模式。在睡眠模式中,马达/发电机4810可向负载4812提供扭矩,而不将扭矩传递到车辆的变速器。
可以看出,图44所示的实施方案提供了简化的设计。该架构可使用可机械处理的任何尺寸的马达。图44的实施方案的某些考虑因素包括消除换挡器和相关致动器。与中间轴/传动系啮合的齿轮可具有减小的宽度。该实施方案包括三个单向离合器。PTO设备的设计提供了在所有模式下的最小震颤、生产和集成成本的降低以及体积和重量的减小。可减少某些选项,例如,不存在马达断开或空档操作。根据操作速度、离合器类型等,多个单向离合器可在系统上产生额外的阻力。
第一三位置简单模块化PTO设计
参考图45,描绘了PTO设备的示例性剖面图,其是描绘该PTO设备的某些方面的另选实施方案,这些方面应用于效率提升。图45的示例性PTO设备包括以下中的至少一者或多者:与空转齿轮4904在相同的轴线上并且耦合从动齿轮4928的PTO中间轴齿轮4902、马达/发电机4910、负载4912和行星齿轮组。行星齿轮组包括环形齿轮4920、与齿轮架4930连接的行星齿轮4922、以及围绕主轴4914安装的太阳齿轮4918。环形齿轮4920可通过例如将该环形齿轮连接到外壳4932而接地,使得其不相对于外壳4932旋转。示例性PTO设备还包括两个单向离合器。第一单向离合器4908将从动齿轮4928连接到主轴4914。第二单向离合器4916将齿轮架4930连接到从动齿轮4928。示例性PTO还包括可由换挡器4924致动的三向爪式离合器4926。三向爪式离合器4926可被配置在三个位置中。在第一位置,爪式离合器4926可将主轴4914连接到马达轴4906。在第二位置,爪式离合器4926可将主轴4914连接到太阳齿轮4918和马达轴4906。在第三位置,爪式离合器4926可使主轴4914与马达轴4906断开连接,从而允许两个轴独立地旋转。
图45所示的实施方案可在包括曲柄模式/蠕变模式、睡眠模式、具有马达的巡航模式/滑行模式、以及不具有马达的巡航模式/滑行模式的至少四种模式下操作。模式的选择部分地基于扭矩源、单向离合器的状态和爪式离合器的位置。通过将爪式离合器4926配置为将主轴4914连接到太阳齿轮4918和马达轴4906,可启用曲柄模式/蠕变模式。马达/发电机可向马达轴4906提供扭矩,从而使第二单向离合器4916锁定并且使第一单向离合器4908保持解锁。曲柄模式/蠕变模式可在启动操作期间或当来自马达/发电机4910的电力用于将扭矩传递到变速器或传动系以驱动车辆时被启用。在该模式下,将来自马达/发电机4910的扭矩提供给耦合到PTO设备的变速器。通过将爪式离合器4926配置为将主轴4914耦合到马达轴4906,可启用睡眠模式。马达/发电机4910可被配置为向马达轴4906提供扭矩,从而使扭矩被传递到主轴4914和负载4912。在该模式下,第一单向离合器4908保持解锁,并且第二单向离合器4916停止。在睡眠模式中,马达/发电机4910可向负载4912提供扭矩,而不将扭矩传递到车辆的变速器。
通过将爪式离合器4926配置为将主轴4914耦合到马达轴4906并且向空转齿轮4904提供扭矩从而使第一单向离合器4908被锁定并且第二单向离合器4916不被锁定,可启用具有马达的巡航模式/滑行模式。巡航模式/滑行模式可在车辆的巡航和/或滑行期间启用,例如以对与马达/发电机相关联的电池组再充电。在驾驶期间,可启用该模式以向马达/发电机4910和电力负载4912提供扭矩。通过将爪式离合器4926配置为使主轴4914与马达轴4906的耦合脱离,并且通过向空转齿轮4904提供扭矩从而使第一单向离合器4908锁定并且使第二单向离合器4916不被锁定,可启用不具有马达的巡航模式/滑行模式。巡航模式/滑行模式可在车辆的巡航操作和/或滑行操作期间(例如当电池组的再充电不可用或不需要时)启用,并且以限制由于马达/发电机的转动而造成的损耗。在驾驶期间,可启用该模式以仅向电力负载4912提供扭矩。
可以看出图45所示的实施方案提供了简化的设计、一些模块化,从而允许特定系统根据特定系统的需要具有增加或减少的功能。示例性实施方案为马达/发电机提供损耗降低和过速保护,并且在某些实施方案中能够提供多种操作模式。示例性实施方案能够支持高扭矩马达,从而允许降低齿轮减速。
图45的实施方案的某些考虑因素包括消除一个行星齿轮组、从环形齿轮移除的换挡器和相关致动器、以及能够具有减小的宽度的PTO中间轴接合齿轮。该实施方案还包括额外的PTO中间轴齿轮、添加到齿轮架和主齿轮中的每一者的单向离合器,以及用于爪式离合器的换挡器。此外,该实施方案包括额外的主齿轮以及单独的马达轴和主轴。在某些实施方案中,与其他设计相比,该设计具有减少的行星齿轮组数,这可包括降低的制造成本、操作成本和/或改善的可靠性中的一者或多者。该设计提供利用直接驱动的睡眠模式。该设计可具有减小的重量和体积;在曲柄模式/蠕变模式期间为过速提供支持;提供可提高效率和/或降低损耗的马达断开,并且提供对多个选项(包括所有基本操作模式)的支持。在某些实施方案中,示例性设计提供了快速旋转的主齿轮(这可能是不期望的),提供了某些封装挑战,提供了对单向离合器的紧密配合,提供了对单向离合器的额外阻力,并且相对于其他实施方案可能具有润滑方面的挑战。
第二三位置简单模块化PTO设计
参考图46,描绘了PTO设备的示例性剖面图,其是描绘该PTO设备的某些方面的另选实施方案,这些方面应用于效率提升。图46的示例性PTO设备包括以下中的至少一者或多者:与空转齿轮5004在相同的轴线上并且耦合从动齿轮5028的PTO中间轴齿轮5002、马达/发电机5010、负载5012和行星齿轮组。行星齿轮组包括环形齿轮5020、与齿轮架5030连接的行星齿轮5022、安装在马达轴5006上的太阳齿轮5018。齿轮架5030可连接至外壳5032,因此其不相对于外壳5032旋转。示例性PTO设备还包括两个单向离合器。第一单向离合器5008将从动齿轮5028连接到主轴5014。第二单向离合器5016将太阳齿轮5018连接到马达轴5006。示例性PTO还包括可由换挡器5024致动的三向爪式离合器5026。三向爪式离合器5026可被配置在三个位置中。在第一位置,爪式离合器5026可将主轴5014连接到环形齿轮5020和从动齿轮5028。在第二位置,爪式离合器5026可将主轴5014连接到马达轴5006。在第三位置,爪式离合器5026将主轴5014连接到从动齿轮5028。
图46所示的实施方案可在包括曲柄模式/蠕变模式、睡眠模式、具有马达的巡航模式/滑行模式、以及不具有马达的巡航模式/滑行模式的至少四种模式下操作。模式的选择部分地基于扭矩源、单向离合器的状态和爪式离合器的位置。通过将爪式离合器5026配置为将主轴5014连接到环形齿轮5020和从动齿轮5028,可启用曲柄模式/蠕变模式。马达/发电机可向马达轴5006提供扭矩,从而使第二单向离合器5016锁定并且使第一单向离合器5008保持静止。曲柄模式/蠕变模式可在启动操作期间或当来自马达/发电机5010的电力用于将扭矩传递到变速器以驱动车辆时被启用。在该模式中,将来自马达/发电机5010的扭矩提供给耦合到PTO设备的变速器。
通过将爪式离合器5026配置为将主轴5014耦合到马达轴5006可启用睡眠模式。马达/发电机5010可被配置为向马达轴5006提供扭矩,从而使扭矩被传递到主轴5014和负载5012。在该模式下,第一单向离合器5008和第二单向离合器保持不被锁定。在睡眠模式中,马达/发电机5010可向负载5012提供扭矩,而不将扭矩传递到车辆的变速器。
通过将爪式离合器5026配置为将主轴5014耦合到马达轴5006并且向空转齿轮5004提供扭矩从而使第一单向离合器5008被锁定并且第二单向离合器5016不被锁定,可启用具有马达的巡航模式/滑行模式。巡航模式/最多模式可在巡航和/或滑行期间启用。在驾驶期间,可启用该模式以向马达/发电机5010和电力负载5012提供扭矩。通过将爪式离合器5026配置为将主轴5014与从动齿轮5028耦合并且通过向空转齿轮5004提供扭矩从而使第一单向离合器5008被锁定并且第二单向离合器5016不被锁定,可启用不具有马达的巡航模式/滑行模式。巡航模式/最多模式可在巡航和/或滑行期间启用。在驾驶期间,可启用该模式以仅向电力负载5012提供扭矩。
可以看出图46所示的实施方案提供了简化的设计、一些模块化,从而允许特定系统根据特定系统的需要具有增加或减少的功能。示例性实施方案为马达/发电机提供损耗降低和过速保护,并且在某些实施方案中能够提供多种操作模式。示例性实施方案能够支撑高扭矩马达,从而允许降低齿轮减速。
图46中的实施方案的某些考虑因素包括消除一个行星齿轮组、从设计中移除的换挡器和相关致动器、以及能够具有减小的宽度的PTO中间轴接合齿轮。该实施方案还包括额外的PTO中间轴齿轮、添加到太阳齿轮和主齿轮中的每一者的单向离合器,以及用于爪式离合器的换挡器。此外,该实施方案包括额外的主齿轮以及独立的马达轴和压缩机轴。在某些实施方案中,该设计具有减少的行星齿轮组数,这可包括降低的制造成本、操作成本和/或改善的可靠性中的一者或多者;提供利用直接驱动的睡眠模式;具有减小的重量和体积;在曲柄模式/蠕变模式期间为过速提供支持;提供可提高效率和/或降低损耗的马达断开,并且提供对多个选项(包括所有基本操作模式)的支持。在某些实施方案中,示例性设计提供了快速旋转的主齿轮(这可能是不期望的),提供了某些封装挑战,提供了对单向离合器的紧密配合,提供了对单向离合器的额外阻力,相对于其他实施方案可具有润滑方面挑战,和/或可在曲柄模式/蠕变模式操作(如果存在)期间经历来自反映惯性的挑战。
三位置同步模式PTO设计
参考图47,描绘了PTO设备的示例性剖面图,其是描绘该PTO设备的某些方面的另选实施方案,这些方面应用于效率提升。图47的示例性PTO设备包括以下中的至少一者或多者:与空转齿轮5104在相同的轴线上并且耦合从动齿轮5128的PTO中间轴齿轮5102、马达/发电机5110、负载5112和行星齿轮组。行星齿轮组包括环形齿轮5120、与齿轮架5130连接的行星齿轮5122、安装在马达轴5106上的太阳齿轮5118。齿轮架5130可连接到外壳5132,因此其不相对于外壳5132旋转。示例性PTO设备还包括两个单向离合器。第一单向离合器5108将主轴5114连接到马达轴5106。第二单向离合器5116将太阳齿轮5118连接到马达轴5106。示例性PTO还包括可由换挡器5124致动的三向爪式离合器5126。三向爪式离合器5126可被配置在三个位置中。在第一位置,爪式离合器5126可将从动齿轮5128连接到环形齿轮5120。在第二位置,爪式离合器5126可将从动齿轮5128连接到主轴5114。在第三位置,爪式离合器5126将从动齿轮5128连接到马达轴5106和主轴5114。
图47所示的实施方案可在包括曲柄模式/蠕变模式、睡眠模式、具有马达的巡航模式/滑行模式、不具有马达的巡航模式/滑行模式、以及同步模式的至少五种模式下操作。模式的选择部分地基于扭矩源、单向离合器的状态和爪式离合器的位置。
通过将爪式离合器5126配置为将从动齿轮5128连接到环形齿轮5120,可启用曲柄模式/蠕变模式。马达/发电机5110可向马达轴5106提供扭矩,从而使第二单向离合器5116锁定并且使第一单向离合器5108保持不被锁定。曲柄模式/蠕变模式可在启动操作期间或当来自马达/发电机5110的电力用于将扭矩传递到变速器以驱动车辆时被启用。在该模式中,将来自马达/发电机5110的扭矩提供给耦合到PTO设备的变速器。
通过将爪式离合器5126配置为将从动齿轮5128耦合到环形齿轮5120可启用睡眠模式。马达/发电机5110可被配置为向马达轴5106提供扭矩,从而使扭矩被传递到主轴5114和负载5112。在该模式下,第一单向离合器5108可被锁定,并且第二单向离合器5116保持不被锁定。在睡眠模式中,马达/发电机5110可向负载5112提供扭矩,而不将扭矩传递到车辆的变速器。通过将爪式离合器5126配置为将从动齿轮5128耦合到主轴5114并且通过向空转齿轮5104提供扭矩从而使第一单向离合器5108锁定并且使第二单向离合器5116不被锁定,可启用具有马达的巡航模式/滑行模式。巡航模式/最多模式可在巡航和/或滑行期间启用。在驾驶期间,可启用具有马达的巡航模式/滑行模式以向马达/发电机5110和电力负载5112提供扭矩。通过将爪式离合器5126配置为耦合从动齿轮5128、主轴5114和马达轴5106并且通过向空转齿轮5104提供扭矩从而使第一单向离合器5108不移动并且使第二单向离合器5116不被锁定,可启用不具有马达的巡航模式/滑行模式。巡航模式/滑行模式可在巡航和/或滑行期间启用。在驾驶期间,可启用不具有马达的巡航模式/滑行模式以仅向电力负载5112提供扭矩。
图47的实施方案提供了PTO设备中模式操作的附加能力,包括同步模式。同步模式包括其中马达在动力操作或到另一个PTO设备的PTO操作期间将功率放回到传动系中的操作(例如,其中PTO设备在第一位置处可操作地耦合到传动系,并且其中另一个PTO设备在第二位置处耦合到传动系)。同步模式操作允许PTO设备在不干扰传动系的操作的情况下将功率与传动系接合,和/或改善操作(诸如改善变速器的换档操作)。同步模式的操作包括将变速器中间轴的速度调节到目标速度、增加变速器中间轴的速度和/或降低变速器中间轴的速度。马达/发电机向中间轴提供扭矩的能力允许速度与目标速度匹配(例如,匹配发动机或原动机的速度,匹配输入轴的速度,和/或匹配也耦接到变速器的另一个PTO设备(未示出)的速度)和/或速度匹配操作的减少,以提供更平顺的换挡和/或增加的换挡成功率。在某些实施方案中,马达/发电机和/或PTO设备由变速器控制器或车辆控制器控制。在某些实施方案中,马达/发电机和/或PTO设备由与马达/发电机和/或PTO设备相关联的本地控制器控制,该本地控制器响应于由变速器控制器和/或车辆控制器提供的命令(例如,换挡状态值、车辆操作条件、目标速度和/或目标速度轨迹)。
图47中的实施方案的某些考虑因素包括消除行星齿轮组中的一个行星齿轮组,从环形齿轮和相关联的致动器移除换挡器,以及支撑与宽度减小的PTO中间轴啮合的齿轮。示例性设计包括额外的PTO中间轴齿轮、添加到太阳齿轮/马达轴的单向离合器、爪式离合器换挡器、与主轴分开的马达轴。在某些实施方案中,该设计具有减少的行星齿轮组数,这可包括降低的制造成本、操作成本和/或改善的可靠性中的一者或多者;提供利用直接驱动的睡眠模式;具有减小的重量和体积;在曲柄模式/蠕变模式期间为过速提供支持;提供可提高效率和/或降低损耗的马达断开,并且提供对多个选项(包括所有基本操作模式)的支持。在某些实施方案中,示例性设计提供了快速旋转主齿轮(这可能是不期望的)、冷却或受同步模式操作影响的其他共享负载操作,提供了对单向离合器的紧密配合,提供了对单向离合器的额外阻力,相对于其他实施方案可具有润滑方面挑战,和/或可在曲柄模式/蠕变模式操作(如果存在)期间经历来自反映惯性的挑战。示例性实施方案能够支撑高扭矩马达,从而允许降低齿轮减速。
四位置接地环PTO设计
参考图48,描绘了PTO设备的示例性剖面图,其是描绘该PTO设备的某些方面的另选实施方案,这些方面应用于效率提升。图48的示例性PTO设备包括以下中的至少一者或多者:与空转齿轮5204在相同的轴线上并且耦合从动齿轮5228的PTO中间轴齿轮5202、马达/发电机5210、负载5212和行星齿轮组。行星齿轮组包括环形齿轮5220、与齿轮架5230连接的行星齿轮5222、安装在主轴5214上的太阳齿轮5218。环形齿轮5220可连接到外壳5232,因此其不相对于外壳5232旋转。
示例性PTO还包括可由换挡器5224致动的四向爪式离合器5226。四向爪式离合器5226可被配置在四个位置中。在第一位置,爪式离合器5226可将主轴5214连接到马达轴5206和太阳齿轮5218。在第二位置,爪式离合器5226可将主轴5214连接到马达轴5206。在第三位置,爪式离合器5226可将主轴5214连接到马达轴5206和齿轮架/从动齿轮5228。在第四位置,爪式离合器5226可将主轴5214连接到齿轮架/从动齿轮5228。
图48所示的实施方案可在包括曲柄模式/蠕变模式、睡眠模式、以及具有马达的巡航模式/滑行模式、以及不具有马达的巡航模式/滑行模式的至少四种模式下操作。模式的选择部分地基于扭矩源和爪式离合器的位置。通过将爪式离合器5226配置为将主轴5214连接到马达轴5206和太阳齿轮5218,可启用曲柄模式/蠕变模式。马达/发电机5210可向马达轴5206提供扭矩。曲柄模式/蠕变模式可在启动操作期间或当来自马达/发电机5210的电力用于将扭矩传递到变速器以驱动车辆时被启用。在该模式中,将来自马达/发电机5210的扭矩提供给耦合到PTO设备的变速器。
通过将爪式离合器5226配置为将主轴5214耦合到马达轴5206可启用睡眠模式。马达/发电机5210可被配置为向马达轴5206提供扭矩,从而使扭矩被传递到主轴5214和负载5212。在睡眠模式中,马达/发电机5210可向负载5212提供扭矩,而不将扭矩传递到车辆的变速器。通过将爪式离合器5226配置为将主轴5214耦合到马达轴5206和齿轮架/从动齿轮5228,可启用具有马达的巡航模式/滑行模式。巡航模式/最多模式可在巡航和/或滑行期间启用。在驾驶期间,可启用具有马达的巡航模式/滑行模式以向马达/发电机5210和电力负载5212提供扭矩。通过将爪式离合器5226配置为将主轴5214耦合到齿轮架/从动齿轮5228,可启用不具有马达的巡航模式/滑行模式。在驾驶期间,可启用不具有马达的巡航模式/滑行模式以仅向电力负载5212提供扭矩。
图48的实施方案在睡眠模式操作中提供了对油料震颤损耗的降低,这可减少电池消耗并延长可用于睡眠模式操作的时间。另外,该实施方案提供了一种马达空档操作。
图48中的实施方案的某些考虑因素包括消除一个行星齿轮组,从环形齿轮和相关联的致动器移除换挡器,以及支撑与宽度减小的PTO中间轴啮合的齿轮。该示例性设计包括四位置爪式离合器(例如,与用于某些其他设计的3位置爪式离合器相比)、额外的PTO中间轴齿轮、始终接地到外壳的环、利用爪式离合器的换档操作、以及马达轴和独立的主轴。在某些实施方案中,该设计提供了减少的行星齿轮组数、使用直接驱动的睡眠模式操作、PTO设备的重量和体积的减小、以及在某些操作条件下来自马达去耦合的损耗的降低。在某些实施方案中,四位置接地环PTO设备在巡航模式操作期间经历增加的震颤损失、具有高旋转速度的过桥齿轮、可用于行星齿轮的空间的减小,并且在某些实施方案中可能带来封装挑战。
具有环上单向离合器的四位置接地环PTO设计
参考图49,描绘了PTO设备的示例性剖面图,其是描绘该PTO设备的某些方面的另选实施方案,这些方面应用于效率提升。图49的示例性PTO设备包括以下中的至少一者或多者:与空转齿轮5304在相同的轴线上并且耦合从动齿轮5328的PTO中间轴齿轮5302、马达/发电机5310、负载5312和行星齿轮组。行星齿轮组包括环形齿轮5320、与齿轮架5330连接的行星齿轮5322、安装在主轴5314上的太阳齿轮5318。示例性PTO设备还包括将环形齿轮5320连接到外壳5332的单向离合器5308。示例性PTO还包括可由换挡器5324致动的四向爪式离合器5326。四向爪式离合器5326可被配置在四个位置中。在第一位置,爪式离合器5326可将主轴5314连接到马达轴5306和太阳齿轮5318。在第二位置,爪式离合器5326可将主轴5314连接到马达轴5306。在第三位置,爪式离合器5326可将主轴5314连接到马达轴5306和齿轮架/从动齿轮5328。在第四位置,爪式离合器5326可将主轴5314连接到齿轮架/从动齿轮5328。
图49所示的实施方案可在包括曲柄模式/蠕变模式、睡眠模式、具有马达的巡航模式/滑行模式、以及不具有马达的巡航模式/滑行模式的至少四种模式下操作。模式的选择部分地基于扭矩源、单向离合器的状态和爪式离合器的位置。
通过将爪式离合器5326配置为将主轴5314连接到马达轴5306和太阳齿轮5318,可启用曲柄模式/蠕变模式。当通过马达向马达轴5306施加扭矩时,单向离合器5308可被配置为将环形齿轮5320锁定到外壳5332。曲柄模式/蠕变模式可在启动操作期间或当来自马达/发电机5310的电力用于将扭矩传递到变速器以驱动车辆时被启用。在该模式中,将来自马达/发电机5310的扭矩提供给耦合到PTO设备的变速器。
通过将爪式离合器5326配置为将主轴5314耦合到马达轴5306可启用睡眠模式。马达/发电机5310可被配置为向马达轴5306提供扭矩,从而使扭矩被传递到主轴5314和负载5312。在睡眠模式中,马达/发电机5310可向负载5312提供扭矩,而不将扭矩传递到车辆的变速器。在该模式下,单向离合器5308未被锁定。通过将爪式离合器5326配置为将主轴5314耦合到马达轴5306和齿轮架/从动齿轮5328,可启用具有马达的巡航模式/滑行模式。在该模式下,单向离合器5308未被锁定。巡航模式/最多模式可在巡航和/或滑行期间启用。在驾驶期间,可启用具有马达的巡航模式/滑行模式以向马达/发电机5310和电力负载5312提供扭矩。通过将爪式离合器5326配置为将主轴5314耦合到齿轮架/从动齿轮5328,可启用不具有马达的巡航模式/滑行模式。在驾驶期间,可启用不具有马达的巡航模式/滑行模式以仅向电力负载5312提供扭矩。在该模式下,单向离合器5308未被锁定。
图49的实施方案提供了在巡航模式下震颤损耗的减少(例如,相对于四位置接地环PTO设计),以及在曲柄模式/蠕变模式操作期间对过速事件的一些保护。另外,该实施方案提供了一种马达空档操作。该示例性设计支持使用较高扭矩的马达,从而降低齿轮减速。在曲柄模式/蠕变模式操作期间,环形齿轮接地(根据单向离合器的操作),并且在巡航模式操作中,不迫使环沿任何特定方向移动。
图49中的实施方案的某些考虑因素包括消除一个行星齿轮组,从环形齿轮和相关联的致动器移除换挡器,以及支撑与宽度减小的PTO中间轴啮合的齿轮。该示例性设计包括四位置爪式离合器(例如,与用于某些其他设计的3位置爪式离合器相比)、额外的PTO中间轴齿轮、将环连接到外壳的单向离合器、利用爪式离合器的换档操作、马达轴和独立的主轴,以及在巡航模式和滑行模式操作期间从马达到共享负载的直接驱动操作。在某些实施方案中,该设计提供了减少的行星齿轮组数、使用直接驱动的睡眠模式操作、PTO设备的重量和体积的减小、曲柄模式/蠕变模式操作期间的过速保护、巡航模式操作期间的震颤损耗的降低、以及在某些操作条件下来自马达去耦合的损耗的降低。在某些实施方案中,该设计经历具有高旋转速度的过桥齿轮、可用于行星齿轮的空间的减小、与单向离合器相关联的一些阻力,并且在某些实施方案中可能带来封装挑战。在某些实施方案中,该设计包括可操作地耦合到行星齿轮组的速度传感器。
四位置软震颤巡航PTO设计
参考图50,描绘了PTO设备的示例性剖面图,其是描绘该PTO设备的某些方面的另选实施方案,这些方面应用于效率提升。图50的示例性PTO设备包括以下中的至少一者或多者:与空转齿轮5404在相同的轴线上并且耦合从动齿轮5428的PTO中间轴齿轮5402、马达/发电机5410、负载5412和行星齿轮组。行星齿轮组包括环形齿轮5420、与齿轮架5430连接的行星齿轮5422、安装在主轴5414上的太阳齿轮5418。示例性PTO还包括可由换挡器5424致动的四向爪式离合器5426。四向爪式离合器5426可被配置在四个位置中。在第一位置,爪式离合器5426可将主轴5414连接到马达轴5406和太阳齿轮5418,并且还可将环形齿轮5420连接到外壳5432。在第二位置,爪式离合器5426可将主轴5414连接到马达轴5406。在第三位置,爪式离合器5426可将主轴5414连接到马达轴5406和齿轮架/从动齿轮5428。在第四位置,爪式离合器5426可将主轴5414连接到齿轮架/从动齿轮5428。
图50所示的实施方案可在包括曲柄模式/蠕变模式、睡眠模式、具有马达的巡航模式/滑行模式、以及不具有马达的巡航模式/滑行模式的至少四种模式下操作。模式的选择部分地基于爪式离合器的位置。通过将爪式离合器5426配置为将主轴5414连接到马达轴5406以及太阳齿轮5418,并且将环形齿轮5420进一步连接到外壳5432,可启用曲柄模式/蠕变模式。曲柄模式/蠕变模式可在启动操作期间或当来自马达/发电机5410的电力用于将扭矩传递到变速器以驱动车辆时被启用。在该模式中,将来自马达/发电机5410的扭矩提供给耦合到PTO设备的变速器。
通过将爪式离合器5426配置为将主轴5314耦合到马达轴5406可启用睡眠模式。马达/发电机5410可被配置为向马达轴5406提供扭矩,从而使扭矩被传递到主轴5414和负载5412。在睡眠模式中,马达/发电机5410可向负载5412提供扭矩,而不将扭矩传递到车辆的变速器。通过将爪式离合器5426配置为将主轴5414耦合到马达轴5406和齿轮架/从动齿轮5428,可启用具有马达的巡航模式/滑行模式。巡航模式/最多模式可在车辆的巡航和/或滑行期间启用。在驾驶期间,可启用该模式以向马达/发电机5410和电力负载5412提供扭矩。通过将爪式离合器5426配置为将主轴5414耦合到齿轮架/从动齿轮5428,可启用不具有马达的巡航模式/滑行模式。在驾驶期间,可启用该模式以向电力负载5412而非马达/发电机5410提供扭矩。
图50的实施方案减少了由于睡眠模式中由于油料震颤而导致的损耗。另外,通过在曲柄模式/蠕变模式期间而非在巡航模式/滑行模式期间提供环形齿轮的接地,该设计提供了马达空档操作以及在巡航模式下的最小震颤。该示例性设计支持使用较高扭矩的马达,从而降低齿轮减速。环形齿轮仅在曲柄模式/蠕变模式操作期间接地(耦合到外壳)。
图50中的实施方案的某些考虑因素包括消除一个行星齿轮组,从环形齿轮和相关联的致动器移除换挡器,以及支撑与宽度减小的PTO中间轴啮合的齿轮。该示例性设计包括四位置爪式离合器(例如,与用于某些其他设计的3位置爪式离合器相比)、额外的PTO中间轴齿轮、始终接地到外壳的环、利用爪式离合器的换档操作、以及马达轴和独立的主轴。在某些实施方案中,该设计提供了减少的行星齿轮组数、使用直接驱动的睡眠模式操作、PTO设备的重量和体积的减小、巡航模式操作期间的震颤损耗的降低、以及在某些操作条件下来自马达去耦合的损耗的降低。在某些实施方案中,该设计经历具有高旋转速度的过桥齿轮、在巡航模式操作期间的一些震颤损耗、可用于行星齿轮的空间的减小、与接地换挡器相关联的一些风险,并且在某些实施方案中可带来封装挑战。
具有马达轴太阳齿轮的五位置PTO设计
参考图51,描绘了PTO设备的示例性剖面图,其是描绘该PTO设备的某些方面的另选实施方案,这些方面应用于效率提升。图51的示例性PTO设备包括以下中的至少一者或多者:与空转齿轮5504在相同的轴线上并且耦合从动齿轮5528的PTO中间轴齿轮5502、马达/发电机5510、负载5512和行星齿轮组。行星齿轮组包括环形齿轮5520、与齿轮架5530连接的行星齿轮5522、安装在马达轴5506上的太阳齿轮。太阳齿轮可以是马达轴5506的一部分,并且不能独立于马达轴5506旋转。环形齿轮5520连接到外壳5532并且不能相对于外壳5532旋转。
示例性PTO还包括可由换挡器5524致动的五向爪式离合器5526。五向爪式离合器5526可被配置在五个位置中。在第一位置,爪式离合器5526可将主轴5514连接到齿轮架5530和从动齿轮5528。在第二位置,爪式离合器5526可将主轴5514连接到齿轮架5530。在第三位置,爪式离合器5526可将主轴5514连接到马达轴5506。在第四位置,爪式离合器5526可将主轴5514连接到马达轴5506和从动齿轮5428。在第五位置,爪式离合器5526可将主轴5514连接到从动齿轮5528。在换挡器的转变期间可获得附加位置。
图51所示的实施方案可在包括曲柄模式/蠕变模式、睡眠模式、具有马达的巡航模式/滑行模式、不具有马达的巡航模式/滑行模式、以及电动PTO(ePTO)模式的至少五种模式下操作。模式的选择部分地基于爪式离合器的位置。通过将爪式离合器5526配置为将主轴5514连接到齿轮架5530,可启用曲柄模式/蠕变模式。曲柄模式/蠕变模式可在启动操作期间或当来自马达/发电机5510的电力用于将扭矩传递到变速器以驱动车辆时被启用。在该模式中,将来自马达/发电机5510的扭矩提供给耦合到PTO设备的变速器。
通过将爪式离合器5526配置为将主轴5514耦合到马达轴5506可启用睡眠模式。马达/发电机5510可被配置为向马达轴5506提供扭矩,从而使扭矩被传递到主轴5514和负载5512。在睡眠模式中,马达/发电机5510可向负载5512提供扭矩,而不将扭矩传递到车辆的变速器(或传动系)。通过将爪式离合器5526配置为将主轴5514耦合到马达轴5506和从动齿轮5528,可启用具有马达的巡航模式/滑行模式。巡航模式/滑行模式可在巡航和/或滑行期间启用。在驾驶期间,可启用该模式以向马达/发电机5510和电力负载5512提供扭矩。通过将爪式离合器5526配置为将主轴5514耦合到从动齿轮5528,可启用不具有马达的巡航模式/滑行模式。该模式可在巡航和/或滑行期间启用。在驾驶期间,模式可被启用以向电力负载5512而非马达/发电机5510提供扭矩。通过将爪式离合器5526配置为将主轴5514耦合到齿轮架5530,可启用曲柄模式和ePTO模式。ePTO模式与睡眠模式类似地操作,但具有高扭矩和低速。图51的实施方案包括可在半模式定位的爪式离合器5526,其中爪式离合器5526定位在ePTO模式和睡眠模式之间,使得主轴5514不耦合到从动齿轮5528或马达轴5506。半模式位置可例如在模式转变期间使用。
图51的实施方案提供了具有太阳齿轮的马达轴,并且能够实现额外的PTO模式(电动PTO模式),该模式类似于睡眠模式操作,但具有高扭矩和低速。这种额外的模式可将较高的马达功率转换为用于行业应用中的负载的有用功。五和五点五位置PTO设备为高扭矩-低速应用提供电动无空转解决方案。该架构的实施方案采用能够产生更大扭矩的较高功率的马达,因此齿轮减速不需要太大。
图51中的实施方案的某些考虑因素包括消除一个行星齿轮组,从环形齿轮和相关联的致动器移除换挡器,以及支撑与宽度减小的PTO中间轴啮合的齿轮。示例性设计包括五(或五个半)位置爪式离合器(例如,与用于某些其他设计的3位置爪式离合器相比)、额外的PTO中间轴齿轮、利用爪式离合器的换档操作、额外的电动PTO模式以及马达轴和独立的主轴。在某些实施方案中,该设计提供了减少的行星齿轮组数、附加功能和灵活性、以及在某些操作条件下来自马达去耦合的损耗的降低。在某些实施方案中,该设计可经历具有高旋转速度的主齿轮、操作期间的一些震颤损失、与多个致动器位置要求相关联的一些风险,并且在某些实施方案中可带来封装挑战。
五位置双爪式离合器布置PTO设计
参考图52,描绘了PTO设备的示例性剖面图,其是描绘该PTO设备的某些方面的另选实施方案,这些方面应用于效率提升。图52的示例性PTO设备包括以下中的至少一者或多者:与空转齿轮5604在相同的轴线上并且耦合从动齿轮5628的PTO中间轴齿轮5602、马达/发电机5610、负载5612和复合行星齿轮组。复合行星齿轮组包括环形齿轮5620、与齿轮架5630连接的行星齿轮5622、安装在马达轴5606上的太阳齿轮。齿轮架5630可连接到外壳5632并且不能相对于外壳5632旋转。
示例性PTO还包括可由换挡器5624致动的两个爪式离合器。第一爪式离合器5626可被配置到四个位置中。在第一位置,第一爪式离合器5626可将主轴5614连接到环形齿轮5620和从动齿轮5628。在第二位置,第一爪式离合器5626可将主轴5614连接到环形齿轮5620。在第三位置,第一爪式离合器5626可将主轴5614连接到从动齿轮5628。在第四位置,第一爪式离合器5626可被配置为不提供连接。第二爪式离合器5634可被配置到三个位置中。在第一位置,第二爪式离合器5634可将马达轴5606连接到太阳齿轮5618。在第二位置,第二爪式离合器5634可将主轴5614连接到马达轴5606。在第三位置,第二爪式离合器5634可被配置为不提供连接。
图52所示的实施方案可在包括曲柄模式/蠕变模式、睡眠模式、具有马达的巡航模式/滑行模式、不具有马达的巡航模式/滑行模式、以及ePTO模式的至少五种模式下操作。模式的选择部分地基于两个爪式离合器的位置。通过将第一爪式离合器5626配置为将主轴5614连接到从动齿轮5628和环形齿轮5620以及将第二爪式离合器5634配置为将马达轴5606连接到太阳齿轮5618,可启用曲柄模式/蠕变模式。曲柄模式/蠕变模式可在启动操作期间或当来自马达/发电机5610的电力用于将扭矩传递到变速器以驱动车辆时被启用。在该模式中,将来自马达/发电机5610的扭矩提供给耦合到PTO设备的变速器。通过将第一爪式离合器5626配置为耦合去耦合元件并且将第二爪式离合器5634配置为将马达轴5606耦合到太阳齿轮5618,可启用睡眠模式。在该模式中,马达/发电机5610可被配置为向马达轴5606提供扭矩,从而使扭矩被传递到主轴5614和负载5612。在睡眠模式中,马达/发电机5610可向负载5612提供扭矩,而不将扭矩传递到车辆的变速器。通过将第一爪式离合器5626配置为将元件去耦合并且将第二爪式离合器5634配置为连接主轴5614和马达轴5606,可启用具有马达的巡航模式/滑行模式。巡航模式/最多模式可在巡航和/或滑行期间启用。在驾驶期间,可启用该模式以向马达/发电机5610和电力负载5612提供扭矩。
通过将第一爪式离合器5626配置为将主轴5614耦合到从动齿轮5628并且将第二爪式离合器5634配置为将元件去耦合,可启用不具有马达的巡航模式/滑行模式。巡航模式/滑行模式可在巡航和/或滑行期间启用,例如以向电力负载5612而非马达/发电机5610提供扭矩。通过将第一爪式离合器5626配置为将主轴5614耦合到环形齿轮5620并且将第二爪式离合器5634配置为将马达轴5606连接到太阳齿轮5618,可启用ePTO模式。ePTO模式与睡眠模式类似地操作,但具有高扭矩和低速。除了用于在其他模式之间转换的半模式位置之外,具有复合行星设计的双爪式离合器布置还包括每个模式的一个位置。
图52的实施方案能够实现额外的PTO模式(电动PTO模式),该模式与睡眠模式类似地操作,但具有高扭矩和低速。这种额外的模式可将较高的马达功率转换为行业应用中的有用功。具有复合行星设计的五点五位置双爪式离合器布置为高扭矩-低速应用提供了电动无空转解决方案,同时通过不使用单向离合器减少了系统中的损耗。在某些实施方案中,该架构采用能够产生更大扭矩的较高功率的马达,因此齿轮减速不需要太大。
图52中的实施方案的某些考虑因素包括消除一个行星齿轮组,从环形齿轮和相关联的致动器移除换挡器,以及支撑与宽度减小的PTO中间轴啮合的齿轮。示例性设计包括五(以及一半)位置爪式离合器(例如,与用于某些其他设计的3位置爪式离合器相比)、额外的PTO中间轴齿轮、使用两个爪式离合器的换档操作、额外的电动PTO模式、马达轴和独立的主轴以及复合行星齿轮组。在某些实施方案中,该设计提供了减少的行星齿轮组数、附加功能和灵活性、利用直接驱动的睡眠模式操作、设备中的所有机械耦合、以及在某些操作条件下来自马达去耦合的损耗的降低。在某些实施方案中,该设计经历具有高旋转速度的主齿轮、高机械复杂性、与多个部件的公差叠加相关联的一些风险、与多个致动器位置要求相关联的一些风险、以及可能不平顺的换档事件的一些可能性。
具有单向离合太阳齿轮的五位置PTO设计
参考图53,描绘了PTO设备的示例性剖面图,其是描绘该PTO设备的某些方面的另选实施方案,这些方面应用于效率提升。图53的示例性PTO设备包括以下中的至少一者或多者:与空转齿轮5704在相同的轴线上并且耦合从动齿轮5728的PTO中间轴齿轮5702、马达/发电机5710、负载5712和行星齿轮组。行星齿轮组包括环形齿轮5720、与齿轮架5730连接的行星齿轮5722和太阳齿轮5718。齿轮架5730可连接到外壳5732或其他元件以防止齿轮架5730的旋转。示例性PTO设备还包括将太阳齿轮5718连接到马达轴5706的单向离合器5734。示例性PTO还包括可由换挡器5724致动的五向爪式离合器5726。五向爪式离合器5726可被配置到五个位置中。在第一位置,爪式离合器5726可将主轴5714连接到环形齿轮5720和从动齿轮5728。在第二位置,爪式离合器5726可将主轴5714连接到环形齿轮5720。在第三位置,爪式离合器5726可将主轴5714连接到马达轴5706。在第四位置,爪式离合器5726可将主轴5714连接到马达轴5706和从动齿轮5728。在第五位置,爪式离合器5726可将主轴5714连接到从动齿轮5728。
图53所示的实施方案可在包括曲柄模式/蠕变模式、睡眠模式、具有马达的巡航模式/滑行模式、不具有马达的巡航模式/滑行模式、以及ePTO模式的至少五种模式下操作。模式的选择部分地基于爪式离合器的位置。
通过将爪式离合器5726配置为将主轴5714连接到环形齿轮5720和从动齿轮5728,可启用曲柄模式/蠕变模式。曲柄模式/蠕变模式可在启动操作期间或当来自马达/发电机5710的电力用于将扭矩传递到变速器以驱动车辆时被启用。在该模式中,将来自马达/发电机5710的扭矩提供给耦合到PTO设备的变速器。在该模式期间,单向离合器5734被锁定。
通过将爪式离合器5726配置为将主轴5714连接到环形齿轮5720,可启用ePTO模式。ePTO模式可被启用以为辅助设备提供动力,例如耦合到中间轴的另一个PTO设备,从而将马达/发电机扭矩耦合到中间轴,并且允许马达/发电机5710为辅助设备提供动力。在图53的示例中,曲柄模式/蠕变模式和ePTO模式以不同的齿轮齿数比将马达/发电机5710耦合到传动系。图53的实施方案能够实现与睡眠模式类似地操作的ePTO模式,其中传动系统和马达/发电机5710可选择性地为作为共享负载的辅助PTO设备提供动力。相对于共享负载5712的动力提供,图53的实施方案支持以高扭矩和低速为辅助ePTO设备提供动力。ePTO模式可将较高的马达/发电机5710功率转换为用于行业应用中的负载的有用功。
通过将爪式离合器5726配置为将主轴5714耦合到马达轴5706,可启用睡眠模式。马达/发电机5710可被配置为向马达轴5706提供扭矩,从而使扭矩被传递到主轴5714和负载5712。在睡眠模式中,马达/发电机5710可向负载5712提供扭矩,而不将扭矩传递到车辆的变速器。在睡眠模式期间,单向离合器5734被锁定。
通过将爪式离合器5726配置为将主轴5714耦合到马达轴5706和从动齿轮5728,可启用具有马达的巡航模式/滑行模式。具有马达的巡航模式/滑行模式可在巡航和/或滑行期间启用。在驾驶期间,可启用巡航模式/滑行模式以向马达/发电机5710和电力负载5712提供扭矩(例如,以对相关联的电池组再充电)。
通过将爪式离合器5726配置为将主轴5714耦合到从动齿轮5728(而非马达轴5706),可启用不具有马达的巡航模式/滑行模式。不具有马达的巡航模式/滑行模式可在巡航和/或滑行期间启用。在驾驶期间,可启用不具有马达的巡航模式/滑行模式以向电力负载5712而非马达/发电机5710提供扭矩(例如,以减少与转动马达/发电机5710相关联的损耗)。
五和五点五位置PTO设备为高扭矩-低速应用提供电动无空转解决方案(例如,为辅助PTO设备提供动力)。在某些实施方案中,该架构采用能够产生更大扭矩的较高功率的马达,因此齿轮减速不需要太大。
图53中的实施方案的某些考虑因素包括消除一个行星齿轮组,从环形齿轮和相关联的致动器移除换挡器,支撑与宽度减小的PTO中间轴啮合的齿轮,以及存在辅助PTO设备或支撑辅助PTO设备的需求。该示例性设计包括五位置爪式离合器(例如,与用于某些其他设计的3位置爪式离合器相比)、额外的PTO中间轴齿轮、使用爪式离合器的换档操作、额外的电动PTO模式、马达轴和独立的主轴,以及将马达轴耦合到太阳齿轮的单向离合器。在某些实施方案中,该设计提供了减少的行星齿轮组数、附加功能和灵活性、利用直接驱动的睡眠模式操作、设备中的所有机械耦合、在某些操作条件下来自马达去耦合的损耗的降低、以及曲柄操作期间的过速保护。在某些实施方案中,该设计经历具有高旋转速度的主齿轮、与单向离合器相关联的一些阻力、将单向离合器装配到可用空间中的一些挑战、以及与多个致动器位置要求相关联的一些风险。
在某些实施方案中,以下部件中的一者或多者可用于本公开的某些实施方案中。
图54示出了回弹换挡器的实施方案。回弹换挡器可允许PTO设备在曲柄模式/蠕变模式下从接地移除环形齿轮,并且可有助于防止马达/发电机在曲柄模式/蠕变模式下过速并损坏自身。在一个实施方案中,马达在曲柄模式/蠕变模式下移动换挡器并压缩弹簧。当马达开始移动时,环形齿轮将被扭矩锁定,并且马达将移动回到空档,同时换挡器保持不变。在马达过速运动之前,马达可施加扭矩,使得环形齿轮上存在零扭矩,并且弹簧将换挡器推出曲柄模式/蠕变模式。
图55示出了包括环形齿轮和作为螺旋花键的接地花键的部件的示例性实施方案。该添加将在曲柄模式/蠕变模式期间为马达提供过速保护。当扭矩反转并且当发动机启动时,螺旋花键将环形齿轮推出,从而使马达与传动系分离。
图56示出了包括电动牙嵌式离合器(EMC)的示例性实施方案,该电动牙嵌式离合器被构造为选择性地附接PTO设备的两个部分。电动牙嵌式离合器可用于附接PTO中间轴齿轮,这允许整个PTO在任何时候从变速器上断开,这将是真正空档的最有效的马达断开。
本文所述的编程方法和/或指令可部分地或完全地通过在一个或多个处理器上执行计算机可读介质上的计算机指令、程序代码和/或指令的机器来部署。除非上下文另有明确指示,否则本文所用的“处理器”与复数“多个处理器”同义,并且这两个术语可互换使用。处理器可以是服务器、客户端、网络基础设施、移动计算平台、固定计算平台或其他计算平台的一部分。处理器可以是能够执行程序指令、代码、二进制指令等的任何类型的计算或处理设备。处理器可以是或包括信号处理器、数字处理器、嵌入式处理器、微处理器或可直接或间接促进存储在其上的程序代码或程序指令的执行的任何变体,诸如协处理器(数学协处理器、图形协处理器、通信协处理器等)等。此外,处理器可允许执行多个程序、线程和代码。线程可同时执行以增强处理器的性能并促进应用程序的同时操作。作为实施方式,本文所述的方法、程序代码、程序指令等可在一个或多个线程中实现。线程可产生可具有与其相关联的分配优先级的其他线程;处理器可基于优先级或基于程序代码中提供的指令的任何其他顺序来执行这些线程。处理器可包括存储如本文及其他地方所述的方法、代码、指令和程序的存储器。处理器可通过接口访问存储介质,该接口可存储如本文及其他地方所述的方法、代码和指令。与处理器相关联的用于存储能够由计算或处理设备执行的方法、程序、代码、程序指令或其他类型的指令的存储介质可包括但不限于CD-ROM、DVD、存储器、硬盘、闪存驱动器、RAM、ROM、高速缓存等中的一者或多者。
处理器可包括可提高多处理器的速度和性能的一个或多个核。在实施方案中,该过程可以是结合两个或更多个独立内核(称为管芯)的双核处理器、四核处理器、其他芯片级多处理器等。
本文所述的方法和系统可部分地或全部地通过在服务器、客户端、防火墙、网关、集线器、路由器或其他此类计算机和/或联网硬件上执行计算机可读指令的机器来部署。计算机可读指令可与服务器相关联,该服务器可包括文件服务器、打印服务器、域服务器、互联网服务器、内联网服务器和其他变体,诸如辅助服务器、主机服务器、分布式服务器等。服务器可包括存储器、处理器、计算机可读介质、存储介质、端口(物理端口和虚拟端口)、通信设备和能够通过有线或无线介质访问其他服务器、客户端、机器和设备的接口等中的一者或多者。如本文和其他地方所述的方法、程序或代码可由服务器执行。此外,执行如本申请中所述的方法所需的其他设备可被视为与服务器相关联的基础设施的一部分。
服务器可向其他设备提供接口,其他设备包括但不限于客户端、其他服务器、打印机、数据库服务器、打印服务器、文件服务器、通信服务器、分布式服务器等。另外,这种耦合和/或连接可有利于跨网络远程执行程序。这些设备中的一些或全部的联网可有利于在一个或多个位置处并行处理程序或方法而不偏离范围。此外,通过接口附接到服务器的任何设备可包括能够存储方法、程序、代码和/或指令的至少一个存储介质。中央储存库可提供要在不同设备上执行的程序指令。在该实施方式中,远程储存库可充当用于程序代码、指令和程序的存储介质。
计算机可读指令可与客户端相关联,该客户端可包括文件客户端、打印客户端、域客户端、互联网客户端、内联网客户端以及其他变型,诸如辅助客户端、主机客户端、分布式客户端等。客户端可包括存储器、处理器、计算机可读介质、存储介质、端口(物理的和虚拟的)、通信设备和能够通过有线或无线介质访问其他客户端、服务器、机器和设备的接口等中的一者或多者。如本文及其他地方所述的方法、程序或代码可由客户端执行。此外,执行如本申请中所述的方法所需的其他设备可被视为与客户端相关联的基础设施的一部分。
客户端可向其他设备提供接口,其他设备包括但不限于服务器、其他客户端、打印机、数据库服务器、打印服务器、文件服务器、通信服务器、分布式服务器等。另外,这种耦合和/或连接可有利于跨网络远程执行程序。这些设备中的一些或全部的联网可有利于在一个或多个位置处并行处理程序或方法而不偏离范围。此外,通过接口附接到客户端的任何设备可包括能够存储方法、程序、应用程序、代码和/或指令的至少一个存储介质。中央储存库可提供要在不同设备上执行的程序指令。在该实施方式中,远程储存库可充当用于程序代码、指令和程序的存储介质。
可以部分地或全部地通过网络基础设施部署本文所述的方法和系统。网络基础设施可包括元件,诸如计算设备、服务器、路由器、集线器、防火墙、客户端、个人计算机、通信设备、路由设备以及本领域已知的其他有源和无源设备、模块和/或部件。除了其他部件之外,与网络基础设施相关联的计算和/或非计算设备可包括存储介质,诸如闪存存储器、缓冲器、堆栈、RAM、ROM等。本文和其他地方所述的方法、程序代码、指令和/或程序可由网络基础设施元件中的一者或多者执行。
本文及其他地方所述的方法、程序代码和指令可在具有多个小区的蜂窝网络上实现。蜂窝网络可以是频分多址(FDMA)网络或码分多址(CDMA)网络。蜂窝网络可包括移动设备、小区站点、基站、中继器、天线、塔等。小区网络可以是GSM、GPRS、3G、4G、LTE、EVDO、网状网络或其他网络类型。
本文及其他地方所述的方法、程序、代码和指令可在移动设备上或通过移动设备来实现。移动设备可包括导航设备、车辆远程网络访问设备、手机、移动电话、移动个人数字助理、膝上型电脑、掌上电脑、上网本、寻呼机、电子书阅读器、音乐播放器等。除了其他部件之外,这些设备可包括存储介质,诸如闪存存储器、缓冲器、RAM、ROM和一个或多个计算设备。与移动设备相关联的计算设备可被启用以执行存储在其上的程序代码、方法和指令。另选地,移动设备可被配置为与其他设备协作地执行指令。移动设备可与通过接口连接到服务器并被配置为执行程序代码的基站通信。移动设备可在对等网络、网状网络或其他通信网络上通信。程序代码可存储在与服务器相关联的存储介质上并由嵌入服务器内的计算设备执行。基站可包括计算设备和存储介质。存储设备可存储由与基站相关联的计算设备执行的程序代码和指令。
计算机指令、程序代码和/或指令可存储在机器可读介质上和/或在其上访问计算机指令、程序代码和/或指令,该机器可读介质可包括:计算机部件、设备和记录介质,该记录介质在一定时间间隔内保留用于计算的数字数据;被称为随机存取存储器(RAM)的半导体存储装置;海量存储装置,其通常用于更永久的存储,诸如光盘、磁存储装置如硬盘、磁带、筒、卡和其他类型的形式;处理器寄存器、高速缓存存储器、易失性存储器、非易失性存储器;光学存储装置,诸如CD、DVD;可移除介质,诸如闪存存储器(例如,U盘或U盾)、软盘、磁带、纸带、穿孔卡片、独立RAM盘、Zip驱动器、可移除海量存储装置、脱机存储装置等;其他计算机存储器,诸如动态存储器、静态存储器、读/写存储装置、可变存储装置、只读存储器、随机存取存储器、顺序存取存储器、位置可寻址存储器、文件可寻址存储器、内容可寻址存储器、附网存储装置、存储区域网、条形码、磁墨水等。
本文描述的方法和系统可以将物理物品和/或无形物品从一种状态转换为另一种状态。本文描述的方法和系统还可以将表示物理物品和/或无形物品的数据从一种状态转换为另一种状态。
本文(包括在过程描述、方法、流程图和框图中)描述和描绘的元素暗示元素之间的逻辑边界。然而,在某些实施方案中,本文所述的任何操作可全部或部分地划分、全部或部分地组合、全部或部分地重新排序和/或省略某些操作。因此,除非特定应用要求,或明确陈述或以其他方式从上下文清楚,否则不应将对各个步骤的顺序的描绘和/或描述理解为要求这些步骤的特定执行顺序。本文所述的操作可由能够访问存储在计算机可读介质上的计算机可执行指令的计算设备来实现,其中执行指令的计算设备由此执行本文所述的操作的一个或多个方面。除此之外或另选地,本文所述的操作可由被配置为执行本文所述的操作的一个或多个方面的硬件布置、逻辑电路和/或电气设备来执行。某些计算设备的示例可包括但不限于定位在车辆、发动机、变速器和/或PTO设备系统上或与车辆、发动机、变速器和/或PTO设备系统相关联的一个或多个控制器、个人数字助理、膝上型电脑、个人计算机、移动电话、其他手持式计算设备、有线或无线通信设备、换能器、芯片、计算器、卫星、平板电脑、电子书、小配件、电子设备、具有人工智能的设备、联网设备、服务器、路由器等。因此,虽然前述附图和描述阐述了所公开的系统的功能方面,但是除非明确地陈述或者从上下文来看是清楚的,否则本文的描述不限于用于实现本文所述的操作、过程或方法的计算机指令、硬件设备、逻辑电路等的特定布置。
上述方法和/或过程及其步骤可在用于特定应用的硬件、存储在计算机可读介质上的指令或它们的任何组合中实现。硬件可包括通用计算机、专用计算设备或特定计算设备、逻辑电路、被配置为执行所述操作的硬件布置、任何类型的传感器和/或任何类型的致动器。可在一个或多个微处理器、微控制器、嵌入式微控制器、可编程数字信号处理器、或其他可编程设备、以及内部存储器和/或外部存储器中实现在计算设备上执行的过程的各方面。这些过程还可以或替代地体现在专用集成电路、可编程门阵列、可编程阵列逻辑、或可以被配置为处理电子信号的任何其他设备或设备组合中。还应当理解,一个或多个过程可被实现为能够在机器可读介质上执行的计算机可执行代码。
因此,在一个方面,上述每种方法及其组合可以体现在计算机可执行代码中,该计算机可执行代码在一个或多个计算设备上执行时,执行这些方法的步骤。在另一个方面,该方法可以体现在执行这些方法的步骤的系统中,并且可以以多种方式跨设备分布,或者所有功能均可以集成到专用的独立设备或其他硬件中。在另一个方面,用于执行与上述过程相关联的步骤的装置可以包括上述硬件和/或计算机可读指令中的任一者。所有此类排列和组合都旨在落入本公开的范围内。
虽然已结合详细示出和描述的某些示例性实施方案公开了本文所述的方法和系统,但对其进行的各种修改和改进对于本领域的技术人员而言可变得显而易见。因此,本文所述的方法和系统的实质和范围不受前述示例的限制,而是应当在法律允许的最广义上理解。
已出于说明和描述的目的提供了这些示例的上述描述。并非意图是详尽的或限制本公开。特定示例的各个元件或特征通常不限于该特定示例,而是在适用的情况下是可互换的并且可用于所选示例中,即使未具体示出或描述也是如此。其可也按许多方式进行改变。此类变型形式不应被视为脱离了本公开,并且所有此类修改形式都旨在被包括在本公开的范围内。本文引用的所有文献均通过引用方式并入。
Claims (20)
1.一种系统,包括:
外壳;
主轴;
马达轴;
从动齿轮,所述从动齿轮围绕所述主轴定位;
行星齿轮组件,所述行星齿轮组件具有环形齿轮、耦合到齿轮架的多个行星齿轮和围绕所述主轴定位的太阳齿轮,其中所述环形齿轮接地并且不相对于所述外壳旋转;
第一单向离合器,所述第一单向离合器将所述从动齿轮连接到所述主轴;
第二单向离合器,所述第二单向离合器将所述齿轮架连接到所述从动齿轮;和
离合器,所述离合器被配置为由换挡器激活,其中所述离合器选择性地连接所述太阳齿轮、所述马达轴的第一端部和所述主轴的第一端部。
2.根据权利要求1所述的系统,其中所述离合器为爪式离合器。
3.根据权利要求2所述的系统,其中所述爪式离合器为三向爪式离合器,并且所述爪式离合器被配置为在第一位置处将所述主轴的所述第一端部耦合到所述马达轴的所述第一端部。
4.根据权利要求3所述的系统,其中所述爪式离合器被配置为在第二位置处将所述主轴耦合到所述太阳齿轮并且耦合到所述马达轴的所述第一端部。
5.根据权利要求4所述的系统,其中所述爪式离合器被配置为在第三位置处将所述马达轴的所述第一端部与所述主轴的所述第一端部去耦合。
6.根据权利要求5所述的系统,其中当所述爪式离合器处于所述第二位置并且扭矩施加到所述马达轴的第二端部时,所述第一单向离合器被取向成处于解锁构型。
7.根据权利要求6所述的系统,其中当所述爪式离合器处于所述第二位置并且扭矩施加到所述马达轴的第二端部时,所述第二单向离合器被取向成处于锁定构型。
8.根据权利要求5所述的系统,其中当所述爪式离合器处于所述第一位置并且扭矩施加到所述马达轴的第二端部时,所述第一单向离合器被取向成处于解锁构型。
9.根据权利要求5所述的系统,其中当所述爪式离合器处于所述第一位置并且扭矩施加到所述从动齿轮时,所述第一单向离合器被取向成处于锁定构型。
10.根据权利要求9所述的系统,其中当所述爪式离合器处于所述第一位置并且扭矩施加到所述从动齿轮时,所述第二单向离合器被取向成处于解锁构型。
11.根据权利要求5所述的系统,其中当所述爪式离合器处于所述第三位置并且扭矩施加到所述从动齿轮时,所述第一单向离合器被取向成处于锁定构型。
12.根据权利要求11所述的系统,其中当所述爪式离合器处于所述第三位置并且扭矩施加到所述从动齿轮时,所述第二单向离合器被取向成处于解锁构型。
13.根据权利要求1所述的系统,还包括耦合到所述马达轴的第二端部的马达/发电机。
14.根据权利要求1所述的系统,还包括耦合到所述主轴的第二端部的负载。
15.根据权利要求14所述的系统,其中所述负载是压缩机。
16.根据权利要求8所述的系统,还包括:马达/发电机,所述马达/发电机耦合到所述马达轴的第二端部;负载,所述负载耦合到所述主轴的第二端部,并且其中所述马达/发电机被配置为当所述爪式离合器处于所述第一位置并且扭矩施加到所述马达轴的所述第二端部时将扭矩传递到所述负载。
17.根据权利要求7所述的系统,还包括:马达/发电机,所述马达/发电机耦合到所述马达轴的第二端部,并且其中当所述爪式离合器处于所述第二位置并且扭矩被施加到所述马达轴的所述第二端部时,所述马达/发电机将扭矩传递到所述从动齿轮。
18.根据权利要求10所述的系统,还包括:马达/发电机,所述马达/发电机耦合到所述马达轴的第二端部;负载,所述负载耦合到所述主轴的第二端部,并且其中当所述爪式离合器处于所述第一位置并且扭矩施加到所述从动齿轮时,所述马达/发电机和所述负载接收扭矩。
19.根据权利要求12所述的系统,还包括:马达/发电机,所述马达/发电机耦合到所述马达轴的第二端部;负载,所述负载耦合到所述主轴的第二端部,并且其中当所述爪式离合器处于所述第三位置并且扭矩施加到所述从动齿轮时,所述负载接收扭矩并且所述马达/发电机不接收扭矩。
20.根据权利要求1所述的系统,其中所述第一单向离合器和所述第二单向离合器为超速离合器。
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