技术领域
[0001] 本
发明涉及/有关用于控制装备液压混合动力车辆的差速液压模组的一种方法和装置，该差速液压模组包括两个
液压马达，两个液压马达彼此独立工作来操作车辆同一车轴的
驱动轮，且因此可以实现替代
差速器的作用。
背景技术
[0002] 液压混合动力车辆与混合
电动车辆的不同之处在于其用液压功率源代替电功率源。在液压混合动力车辆中，用闭合液压回路替换或辅助传统/标准的变速箱。
[0003] 旋转功率/
能量源(通常是电
发动机)驱动一个或多个优选为高
精度可变马达容积式的容积/
活塞液压泵。
液压泵将机械能转换成液压能。该能量被储存在一个或多个高压
蓄能器中且随后被释放到一个或多个液压马达/马达中以推进车辆。
[0004] 液压混合动力传动有几种类型的架构，主要分为三组：
[0006] -被称为并联架构的架构，以及
[0007] -被称为衍生架构的架构，功率衍生采用一个或多个行星
齿轮组件。
[0008] 串联型传动完全代替传统/标准传动架构：其包括在热力发动机和
车轮之间的液压连接。
[0009] 对于并联型传动，液压系统通常连接在传统/标准车辆传动上，其作用在于优化初始系统。
[0010] 衍生型传动为混合架构，用于得到串联或并联的传动。
[0011] 用于这种传动的液压泵或马达(根据旋转方向和其用途)通常为具有活塞的
活塞泵，尤其是具有与转动泵筒共线的轴向活塞的泵。
[0012] 还可以使用的其它系列活塞泵为具有径向活塞的泵。还可以使用的其它系列活塞泵为具有径向活塞的泵。在活塞泵中，将液体隔离在体积可变腔室内，以被从抽吸区(低压力)传递到排放区(高压力)。这种类型的泵被称为
排量型的，这是因为泵在每一运行回合(转)传送一定体积的
流体：这每一运行回合(转)的体积称为排量。
[0013] 还已知的是，浮动缸型技术能够得到优于由传统/标准的泵技术实现的机械和液压产能。用此技术，能够设计出充当差速器的液压模组，也就是说，设计出这样一种模组，其包括整合在该模组中的两个液压马达，马达中的每一个独立于另一个马达驱动车辆同一车轴的至少一个驱动轮。在此情况下，通过调节不同的速度可以在同一车轴的两个驱动轮之间产生速度差，且甚至可以获得自动轨迹修正系统。
[0014] 在液压模组中两个这种马达的组合(每个用于同一车轴上的不同的驱动轮)使得能够代替传统/标准
变速器和差速器的齿圈以及其内部组件。液压模组的两个马达都从储存在蓄能器中或由泵提供的液压产生各自的
扭矩，且它们将此压力直接施加到同一车轴的驱动轮的轴上。
[0015] 然而，这种差速液压模组的每个马达的操纵需要特别精细的调节(调整)以完成所需的服务并确保不同的差速配置。
[0016] 因此，本发明要解决的问题是设计出一种用于精细调整(控制)具有两个相互独立的马达且每个马达驱动在车辆的右侧或左侧的一个或多个驱动轮的液压模组的方法和装置，其尤其是能够通过保证不同的差速配置，使得模组能够最优的运行。
发明内容
[0017] 为了实现此目的，根据本发明，提供了用于监测/控制装备混合动力
机动车辆的液压模组的一种方法。所述液压模组包括分别安置在右部分或左部分中的两个液压马达；每个液压马达至少包括一个
柱塞和一个缸体，这两个元件之一是浮动元件且一起连接到板，每个液压马达可选地连接到至少一个低压力或高压力液压回路，并将来自加压流体的能量转换成驱动扭矩形式的机械能，驱动扭矩被传输到与其相关联的至少一个驱动轮，所述方法基于由
传动系统的监测/控制传输的各自的参考(期望)扭矩
请求执行液压马达的扭矩控制(调整/精细调节)，其特征在于，所述扭矩控制对所述右部分和左部分独立执行，所述扭矩控制(调整/精细调节)是基于所述液压回路的高和低压力测量值的差、相应部分的
角度
位置和与所述部分相关联的驱动轮的速度。
[0018] 技术效果是基于影响扭矩的主要参数的测量值如液压系统的高和低压力差、右和左部分的角度位置以及与每一部分相关联的驱动轮的速度来获得具有左和右部分/部独立控制的差速液压模组的有效控制。这种液压模组不再需要马达输出中差速器的存在。
[0019] 在两个液压马达的流率和压力方面，操纵(驾驶)分别可以接受不同差速配置如：
[0020] -自由差速器，如大多数的机械式差速器，
[0021] -以可变和可控阻塞率来限制滑动的差速器，
[0024] -四轮驱动车辆的ESP功能。
[0025] 有利地，基于由所述传动系统的控制传输的获知所述液压模组的参考位置的请求，对所述液压模组右部分和左部分都执行获知参考位置的步骤，传输表明获知是否在进行中的获知指示符。
[0026] 有利地，当所述液压模组装配有变排量马达，两个部分/部共用液压回路时，分别在所述右部分或左部分连接到所述浮动元件的所述板是独立的和倾斜的，且具有能够被相应
致动器调节的角度位置，对于液压模组的每个部分，且根据每个被检测部分的板的角度位置的测量值，通过考虑在获知步骤过程中确定的板的参考角度位置作为参考位置，执行计算正常化/标准化角度位置的步骤，接着所述计算步骤的是计算液压模组的每个部/部分的流率的步骤，根据的是所述正常化/标准化角度位置的计算和所述部分的角度速率的计算，所述部分的角度速率的计算是根据相关联的轮的速度的测量值，在计算用于调整所述部分/部的板的角度的流率和在确定所述板的致动器的参考控制的同时获得流率值。
[0027] 有利地，每个部分的板的角度的调整(控制)是根据所述部分的板的标准化角度位置和参考角度做出的，所述参考角度是在根据所述部分的参考液压流率和液压流率的估计值来控制(调整)液压流率的同时计算的，所述参考液压流率是根据所述部分的角度速率、计算自所述液压流率的压力差和所述部分的参考扭矩来计算的，所述计算受限于表明激活的所述部分的扭矩调整的开/关指示符。
[0028] 有利地，流率控制和板的角度控制中的至少一个控制(调整)是根据PID、级联控制或状态/状况反馈控制做出的。
[0029] 有利地，所述液压回路的压力差是基于每个压力
传感器测得的液压回路的高和低压力差来计算的。
[0030] 有利地，所述开/关指示符是在激活所述部分的控制的步骤过程中根据所述部分的状态/状况、所述参考位置的获知指示符和包括
电池电压的所述车辆的其它各种工作参数来确定的。
[0031] 本发明还涉及用于控制包括于混合机动车辆的液压模组以实施这种方法的一种装置，所述液压模组装备有变排量马达，所述液压模组的左部分和右部分共用液压回路；所述板分别与所述液压模组的右部分或左部分上的每个马达的缸体和柱塞中的一个元件连接且是独立的和倾斜的，并具有能够由相应致动器调整的角度位置，其特征在于，所述装置包括用于液压模组的每个部分的通过传输和接收与传动系统的控制连接的控制单元，所述装置包括用于所述液压模组每个部分的角度
位置传感器、用于每个部分的至少一个驱动轮的速度传感器以及在液压模组的液压回路中的高和低
压力传感器，传感器提供由所述液压模组的每个部分的控制单元记录的各角度位置值、至少一个驱动轮的速度以及高和低压力差，所述装置包括用于液压模组的每个部分的板致动器的控制单元，从而控制液压模组传输到驱动轮的驱动扭矩。
[0032] 有利地，用于所述液压模组的每个部分的所述控制单元包括用于管理所述液压模组的每个部分的板的角度位置的单元、用于估计所述液压模组的每个部分的流率的单元、用于计算所述液压回路的高和低压力差的单元、用于管理激活每个部分的扭矩调整的状况的单元、用于控制每个部分的扭矩的单元和诊断单元。
[0033] 最后，本发明涉及一种液压混合动力车辆，至少包括一个液压模组，其特征在于，所述液压模组根据这种方法控制或包括这种控制装置。
附图说明
[0034] 在阅读了作为非限制性范例给出的以下具体描述和附图后，本发明的其它特征和优点会变得明显，其中：
[0035] 图1示出了可以按照本发明的方法控制的差速液压模组的纵向视图，[0036] 图2是根据本发明的差速液压模组的控制装置的控制单元的示意图，[0037] 图3是根据本发明的控制装置的各种单元的示意图。这个是具有左和右两个马达的液压模组的右部分。
具体实施方式
[0038] 参照图1，可以根据本发明的方法和控制装置调整的紧凑型差速液压模组11的
实施例包括框体16，在框体16中安置有分别在左侧和右侧相对彼此安装的第一液压马达14和第二液压马达15。液压马达包括两个部分/部，右和左相对于连接平面9是对称的。
[0039] 两个马达中的一个15由另一个14通过
滚针轴承(或滚柱)2旋转地自由
支撑。左侧14和右侧15的液压马达都将来自加压流体的能量转换成驱动扭矩形式的机械能，驱动扭矩形式的机械能被传输到与马达14、15相关联的至少一个驱动轮。驱动轮未示出。
[0040] 该模组包括相对安装的两个框体4，每个框体具有端罩；每个端罩限定左侧第一液压马达14和右侧第二液压马达15中的每一个的板，板定中心于差速器的旋
转轴线XX’。板沿一平面彼此平行地延伸，该平面垂直于液压马达
旋转轴线XX’通过的平面。
[0041] 有轴向联接机构1(包括滚柱、轴承或滚针挡
块)安置在相互面对的端罩的
正面侧部(侧部)之间并与其相
接触。
[0042] 轴向挡块适于与左和右两个液压马达都配合，从而向联接到车轮的
输出轴分配扭矩。彼此相面对的两个端罩表面分别限定轴向挡块的滚柱的滚动表面(平面)。
[0043] 液压马达的各子组件分别包括一系列左活塞6和右活塞7，活塞的第一端被固定到板，且活塞的第二端被滑动地接纳在由支撑板17支撑的浮动缸组件中。也可能的是每个液压马达14、15至少包括一个活塞和一个缸体，这两个元件中的一个(因而不必是活塞)是浮动元件且连接到板。
[0044] 作为差速器的液压模组的两种类型的实施例是可能的。第一种，缸体是变排量的，且是由分别与右或左部分的马达的所有活塞或所有缸体相关联的板的倾斜角度决定了排量。因而给每个板提供板致动器。该致动器可以是任何类型，例如电气的、电磁的、
气动的或电动气动的。因而两个马达共用液压回路。
[0045] 在第二实施例中，缸体是固定排量的。在此第二实施例中，给右和左部分的液压马达提供不同液压回路。
[0046] 浮动缸8具有分别接收活塞第二端的特定(设定)数量的衬套。衬套的底部具有开口(孔)，开口提供通过支撑板与端口(
阀)板的连通，用于在液压马达的抽吸模式(低压力)或在排放模式(高压力)下通过流体。
[0047] 浮动缸的轴向支撑板18被安置在汽缸的开口侧上。支撑板设置有与汽缸衬套的开口相对的开口。泵筒和端口(阀)板被
镀/压靠到壁上，该壁相对
板面倾斜出非零的设定角度(值为15°到22°)。
[0048] 每个液压马达轴具有第一肩台，第一肩台限定第一圆柱轴，第一圆柱轴上安装有轴承5，能够支撑液压马达轴在液压模组11的
外壳中旋转。
[0049] 形成各个半外壳以具有回转/旋转范围，相邻于第一半外壳，接收等速球型接头(球型接头的固定中心13为球型、三
脚架型或其它类型的)，或者甚至滑动、支撑和旋转驱动端口(阀)板、支撑板和浮动缸。
[0050] 在此阶段，具有传统差速器的功能，也就是说在同一车轴的两个轮轴之间有自由扭矩传送。可呈现两种情形：
[0051] -两个轮轴以相同速度旋转。因此旋转力在每个车轮上相等地分布，[0052] -两个轮轴不以相同速度旋转，这是转弯(弯曲)的情况，那么在两个液压马达之间有差速旋转。
[0053] 因此，用两个液压马达14、15代替传统/标准变速箱和差速器的齿圈和其内部组件，液压马达通过储存于蓄能器中或由一个或多个泵提供的液压产生扭矩，并将扭矩直接应用于同一车轴上的轮轴。
[0054] 整个组件优选地是完全对称的。右侧马达14与左侧马达15相同，除了外壳4。
[0055] 对于变排量马达，通过使板的方向反置，可以在
制动过程中回收能量。实际上，液压马达成为泵并补给
高压蓄能器。
[0056] 在液压模组中左侧马达和右侧马达的这种组合使得发动机盖(
发动机罩)下和机动车辆的
底板下能够增加容积，同时有利地消除差速器的使用。
[0057] 参照图2，由于液压模组的马达被相互独立地控制，液压模组的控制装置由两个独立部分组成：
[0058] -液压模组右部分控制单元41，
[0059] -液压模组左部分控制单元42。
[0060] 这两个控制单元41和42相类似，但它们每一个都单独且独立地与传动系统的控制45以及诊断管理器71
接口，在图2中诊断管理器71置于两个单元41和42之间。
[0061] 在下文中，仅会详细描述液压模组右控制单元41。然而，对于该右单元41所做的说明对于左控制单元42也成立，这两个单元41和42对于它们的输入和输出对称。
[0062] 因此，在图2中，左控制单元42到传动系统的控制单元45的输入和输出并没有做标记，除了液压模组在左单元42输入中的左部分参考扭矩32，但这些输入和输出与右控制单元41的那些类似。
[0063] 对于传动系统的控制45，右控制单元41的输入是输入(进入)：
[0064] -用于获知液压模组右部分的参考位置的应用30，
[0065] -液压模组右部分的参考扭矩31。
[0066] 对于传动系统的控制45，右控制单元41的输出是输出(离开)：
[0067] -获知液压模组右部分的参考位置21的结果，
[0068] -液压模组右部分的标准化角度位置22，
[0069] -液压模组右部分的估计的
角速度/速率23，
[0070] -液压模组右部分的估计的流率24，
[0071] -根据液压回路计算的压力差25，
[0072] -液压模组右部分的状态/状况。
[0073] 对于诊断管理器71，右控制单元41的输入和输出分别是：
[0074] -对于输入：激活液压模组右部分的控制的授权39，
[0075] -对于输出：液压模组右部分的故障指示符36。
[0076] 对于液压模组右部分的致动器的控制单元43，右控制单元41还具有输出，用于传输液压模组右部分的致动器的参考控制35。致动器43有利地用于控制/调整板的角度位置，以改变缸体排量。
[0077] 右控制单元41还具有由各传感器测得的值的输入：
[0078] -来自液压模组右部分的角度位置传感器46的电压51，
[0079] -来自连接到液压模组右部分马达的右轮速度传感器49的电压52，[0080] -由液压回路的压力传感器48测得的高和低压力值53。
[0081] 对于左控制单元42，来自左部分角度位置传感器47的电压54和来自左轮速度传感器50的电压55可以与右部分的电压不同，而在液压回路中测得的高和低压力53在右部分和在左部分可以是相同的。在差速液压模组具有右部分和左部分共用的液压回路时是这种情况。
[0082] 分别传输右电压51和左电压54的右和左角度位置传感器46、47、分别传输右电压52和左电压55的右和左驱动轮速度传感器49、50、传输压力值53的低和高压力传感器48都在图2的上部示出。这些角度位置传感器、马达速度传感器和液压回路压力传感器可以是任何类型。例如，
电阻的或霍尔效应等。
[0083] 因此，根据本发明差速液压模组的两个实施例，传输到驱动轮的扭矩的控制对于右和左部分独立地进行。该控制是基于液压回路的高和低压力差53、各部分的角度位置51、54以及与右或左部分相关联的驱动轮速度52、55。右控制单元41或左控制单元42发送参考控制到具有相应单元的模组右部分或左部分的致动器43或44。
[0084] 有利地，如将要参照图3进一步详细描述的，基于由传动系统的控制45传输的获知液压模组参考位置的请求，对液压模组每个右部分和左部分都执行获知参考位置的步骤，传输表明获知是否在进行中的获知指示符。
[0085] 参照图3可见，液压模组右部分的控制单元(图2中标记为41)包括六个主要单元。第一单元是用于管理液压模组右部分的角度位置的单元60。第二单元是用于估计液压模组右部分的流率的单元63。
[0086] 第三单元是用于计算液压回路低压力和高压力差的单元66。第四单元是用于管理激活液压模组右部分扭矩控制的状况的单元29。第五单元是用于液压模组右部分扭矩控制的单元67，且第六单元是诊断单元26。
[0087] 以下将详细描述图3和根据前述模组的第一实施例的差速液压模组的控制装置。在本实施例中，是右或左部分的板的倾斜角度决定了马达排量，致动器作用在每个右或左板上。右或左部分的角度位置在此情况下是右或左部分的板的角度位置。
[0088] 第一单元或用于管理角度位置的单元60包括用于获知液压模组右部分的参考位置(在第一实施例中有利地为板的参考角度位置)的子单元61。该子单元61使得能够在图2标记为45的传动系统的控制发送获知请求30后，在组装厂、售后市场和车辆寿命周期期间获知液压模组右部分的参考位置。该右部分参考位置在第一实施例中优选是板的参考角度位置。
[0089] 在获知的过程中，表示液压模组右部分参考位置的获知的获知指示符20或布尔当前为1。在获知结束时，该获知指示符20返回到0。
[0090] 用于管理角度位置(优选为板的角度位置)的单元60还包括用于计算液压模组右部分的角度位置的子单元62。该子单元62使得由右部分的角度位置传感器(优选为板的角度位置传感器)提供的电压51能够变成标准化角度位置22，该传感器在图2中标记为46。用于获知液压模组右部分参考位置的子单元61记录下从右部分的参考位置(优选为板的参考位置)获知的值21。该子单元是用于管理角度位置的单元60的一部分。
[0091] 用于估计液压模组右部分的流率的单元63包括用于计算液压模组右部分的角速度(速率)的子单元64。该计算子单元64使得由与液压模组右部分相关联的右轮的速度传感器提供的电压52能够变成液压模组右部分的估计的角速度23，该传感器在图2中标记为49。
[0092] 第二单元或用于估计右部分流率的单元63还包括用于计算液压模组右部分流率的子单元65。该用于计算流率的子单元65使得能够通过使用右部分估计的角速度23计算液压模组右部分估计的流率24，和右马达的马达排量。该右马达的马达排量是通过考虑液压模组右部分的某种已知物理特性和右部分的标准化角度位置22(优选为其板的标准化角度位置)来计算。
[0093] 该第三单元或用于计算液压回路低和高压力差的单元66通过使用测得的液压回路的高和低压力值53使得能够计算液压回路的压力差25。
[0094] 第四单元或用于管理激活右部分扭矩控制的状况的单元29包括两个子单元，它们是：
[0095] -用于检测液压模组右部分的状态/状况的子单元27，通过利用表示液压模组右部分的参考位置的获知在进行中的获知指示符20，该子单元27发送液压模组右部分的状态/状况指示符37，两个位置分别是在获知过程中或可得。
[0096] -用于激活液压模组右部分控制的状况的子单元28，该子单元28基于液压模组右部分的状态指示符37、电池电压56和激活液压模组右部分控制的授权39，产生(做出)液压模组右部分扭矩控制的开/关指示符38。用于激活控制的授权39源
自诊断管理器，该诊断管理器在图2中标记为71。
[0097] 用于液压模组右部分扭矩控制的第五单元67包括用于计算液压模组右部分参考流率的子单元77。该子单元77使得能够计算出根据液压模组右部分计算的参考流率33。
[0098] 该计算的做出是基于来自传动系统的控制(在图2中标记为45)的液压模组右部分的参考扭矩31、来自用于计算液压回路高和低压力差的单元66的液压回路计算所得压力差25，以及来自用于计算液压模组右部分角速度的子单元64的右部分估计的角速度23。
[0099] 用于控制右部分扭矩的单元67还包括用于控制液压模组右部分流率的子单元78。该子单元78使得能够控制液压模组右部分的流率。计算出液压模组右部分的计算所得参考流率33和液压模组右部分估计的流率24之间的流率误差。
[0100] 该流率误差以三种形式(比例、积分、微分)构成
控制器的输入。这种类型的控制器，例如已知的PID控制器，通常对这种类型的控制足够了。它例如可以产生(做出)液压模组右部分的板的参考角度34。这并不是限制性的，可替代地，其可以用于其它形式的位置控制，比如级联控制、状态/状况反馈控制等等。
[0101] 用于控制右部分扭矩的单元67还包括用于控制液压模组右部分的板的角度的子单元19。然后计算液压模组右部分的板的参考角度34和液压模组右部分的板的标准化角度位置22之间的板的角度误差。这个右板的角度误差构成PID控制器的输入，如前面用于计算流率误差所述。该控制器产生(做出)液压模组右部分的板的致动器的参考控制35。
[0102] 在本发明第二实施例的情况下，其中对右和左部分的每个液压马达有独立(不同)液压回路，是每个回路中的流率被用于控制参考扭矩，产生(做出)参考流率，作为参考控制35。
[0103] 第六单元或诊断单元26使得能够通过故障指示符36通知诊断管理器(在图2中标记为71)关于液压模组的故障。在可能的故障中，可能包括(列举)而不限于获知的液压模组右部分的参考位置(优选为板的角度位置)的过度偏移。
[0104] 液压模组右部分的控制单元(在图2中标记为41)的工作阶段主要概括为两种情况：
[0105] -当车辆运行(行驶)时，控制传输到液压模组右部分的右驱动轮的扭矩，以及[0106] -获知液压模组右部分的参考位置。
[0107] 根据本发明的控制的方法的操作如下并会参考图2和图3进行描述。以下，将主要针对液压模组右部分，但所做的说明对左部分也成立。
[0108] 在扭矩控制传输到驱动轮的情况下，传动系统的控制45通过束(流)31发送参考扭矩到液压模组右部分，到液压模组右部分的控制41或左部分的控制42。
[0109] 在此部分，液压模组右部分的控制单元41通过用于管理激活液压模组右部分的扭矩的状况的单元29确保激活扭矩控制的所有条件都满足。激活条件是：
[0110] -合格的液压模组右部分的状态/状况，根据右部分的状态指示符37是可获得的，[0111] -车辆的一个或多个工作参数，包括电池的非临界电压，根据参考
信号56，[0112] -由诊断管理器71给出的用于激活液压模组右部分的控制的授权39。
[0113] 如果这些条件都满足，右部分的控制单元41通过液压模组右部分的扭矩控制的开/关指示符38激活液压模组右部分的扭矩控制单元67的工作。
[0114] 扭矩控制单元67随后根据传动系统的控制45发送的参考扭矩31，通过做出(产生)被发送到液压模组右部分的致动器控制单元43的液压模组右部分的致动器参考控制35，负责执行所需的扭矩。
[0115] 在获知液压模组参考位置的情况下，传动系统的控制45将获知液压模组右部分参考位置(优选为其板的参考角度位置)的请求30发送到该右部分的控制单元41。
[0116] 该请求由液压模组右部分的参考位置的获知子单元61执行，获知的结果通过包含液压模组右部分的参考位置的获知结果的束(流)21通信到用于计算液压模组右部分角度位置的子单元62。
[0117] 在获知过程中，液压模组右部分的参考位置20的获知指示符指示出，参考位置的获知在进行中且液压模组右部分的状态/状况37有资格处在获知过程。
[0118] 两种情况会发生：
[0119] -与驱动轮相关联的两输出轴以相同的速度旋转。旋转力因而相等地分布到每个轮上。在这种情况下，由传动系统的控制装置45发送的液压模组的右和左部分的参考扭矩31和32是相等的。
[0120] -与驱动轮相关联的两个输出轴不以相同速度旋转，这是在转弯中的情况。那么在两个液压马达之间就有差速旋转。在这种情况下，传动系统的控制45根据该差速旋转调整分别发送到液压模组的右部分的控制单元41和左部分的控制单元42的液压模组的右和左部分的参考扭矩31和32。在这种情况下，这些参考扭矩31和32是不同的。
[0121] 因而液压模组的右部分的控制单元41和左部分的控制单元42有独立性。这种独立性使得能够实现上述不同的差速配置。
[0122] 用于控制差速液压模组的这种方法和这种装置使得液压模组在以下方面能够达到预期的表现：
[0123] -通过控制液压模组右和左部分上的扭矩控制车轮的扭矩，
[0124] -在获知液压模组右和左部分的参考位置的阶段过程中控制扭矩，[0125] -通过避免轮子不期望的扭矩跳动来满足安全性，
[0126] -得到客户认可和达到噪声标准，
[0127] -液压模组右和左部分之间的控制装置的独立性。
[0128] 本发明丝毫不限于上文仅以范例给出并描述和解释的实施例。
