CN102963248A - 控制车辆中的油输送用于减速或油加温的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种车辆，所述车辆具有控制器，所述控制器实施控制至车辆的油输送的方法。该方法包括增加从泵流动至操作地连接至车辆车轮的传动装置或电动机/发电机的油流速和油压力中的至少一个，由此增加对电动机/发电机的转子或传动装置的旋转阻力，并使车辆车轮减慢，以及增加油温度以减少摩擦损耗。被控制的油输送响应于车辆运行状态，诸如表明在车辆车轮处的扭矩的期望增加或油温度处于预定温度之下的条件。

Description

控制车辆中的油输送用于减速或油加温的方法
技术领域
本发明涉及控制车辆中的油输送以用于使车辆减速或用于使油升温的方法，以及涉及具有实施该方法的控制器的车辆。
背景技术
电动车辆、增程式电动车辆和混合动力车辆的一个目标是以高效的方式利用能量。例如，当车辆减速时，并非在车辆制动器处通过摩擦耗散动能，而是车辆可以通过控制电动机/发动机运行为发电机操作以再生制动模式操作，以将一些动能转化为存储在能量存贮装置（诸如电池）中的电能。当电动机/发电机用作电动机来提供扭矩以推进车辆时，所存储的电能随后被使用。然而，在一些车辆运行状态下，通过再生制动的这样的能量转换时有限的。例如，当能量存储装置被完全充电或几乎完全充电时，其不能接受额外的电能，且至少一些旋转能量必须在制动器处被耗散。该状态可以存在于行驶开始时、当车辆几乎或完全充电时、或在增程下坡再生制动期间之后。
发明内容
一种具有操作地连接至车辆车轮的旋转部件的车辆，其设置有控制器，所述控制器实施控制油输送以通过摩擦阻力使车轮减慢的方法，所述摩擦阻力由作用于操作地连接至车轮的传动装置（gearing arrangement）和电动机/发电机的转子中的任一个或两者上的变速器油产生。替换地，被控制的油输送可以用于使油加温的目的，这降低摩擦损耗。在混合动力车辆或电动车辆中，该方法可以在能量存储装置的充电状态高且再生制动可能不可行时被实施。
具体地，在一个实施例中，车辆被设置为具有车轮和电动机/发电机，其操作地连接至车轮。旋转部件是电动机/发电机的转子。定子和转子设置为限定出在定子和转子之间的环形间隙。能量存储装置操作地连接至定子，用于提供动力至电动机/发电机，以导致电动机/发电机作为电动机工作，和用于从电动机/发电机接收动力，以导致电动机/发电机作为发电机工作。油泵操作地连接至电动机/发电机，并可操作为提供至电动机/发电机的油流动。电子控制器操作地连接至油泵、车轮、和能量存储装置，并配置为，在至少一个预定车辆运行状态下，增加被油泵提供至电动机/发电机的油压力和油流速中的至少一个，以增加转子上的由于环形间隙中的油造成的摩擦力，由此使车轮减慢。油可以替换地或另外地被提供至操作地连接至车轮的传动装置，以使车轮减慢。此外，油可以通过接触电动机/发电机和/或传动装置而被加热，这将降低摩擦损耗。
具体地，控制器实施控制在车辆中的油输送的方法。该方法包括增加从泵流动至操作地连接至车辆车轮的传动装置和电动机/发电机中的至少一个的油流速和油压力中的至少一个，由此增加对传动装置或电动机/发电机的转子的旋转阻力，以使车辆车轮减慢和/或增加油温度，以减少摩擦损耗。增加来自油泵的油流速或油压力响应于车辆运行状态，所述运行状态诸如表明车辆车轮处的扭矩的期望减少或表明低的油温度。车辆运行状态可以包括驾驶员操作的车辆制动装置（诸如制动踏板）的运行状态，和驾驶员操作的车辆加速装置（诸如加速器踏板）的运行状态，其表明期望的减速。车辆运行状态还可以包括能量存储装置的充电状态大于预定充电状态，能量存储装置的充电电力水平小于预定充电电力水平，变速器档位选择器定位在预定位置，例如表明车辆正在下坡道上的表示。在这些运行状态下，油输送被控制为使车辆减速和/或增加油温度。
由于油输送造成的增加的摩擦阻力直接转变为使车辆车轮减速的阻力，而不将任何额外能量送入能量存储装置。在混合动力或电动车辆中，这使得对于下一再生制动事件的能量存储装置的较低充电状态，和通过使充电电力水平保持较低，可以延长能量存储装置的寿命。摩擦制动踏板的温度也被保持为低于制动仅由制动器实现时的温度，因此可能延长制动踏板的寿命。同样，通过控制至电动机/发电机的油输送，电动机/发电机可以运行在可能更有效的不同的扭矩值下。变速器油被电动机/发电机加温，这降低了变速器旋转损耗。
本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。
附图说明
图1是车辆的示意性说明平面图；
图2是车辆的一部分的示意性横截面图，包括变速器、电动机/发电机和油泵；和
图3是控制图1和2的车辆中的油输送的方法的流程图。
具体实施方式
参考附图的图1和2，其中在几幅图中相同的附图标记指向相同的构件。车辆10具有动力传动系12，该动力传动系12具有变速器14。变速器14具有单个电动机/发电机16，所述电动机/发电机16从能量存储装置18接收电力并用于推进车辆车轮20。能量存储装置18可以是一个或多个电池。这样的车辆10称为电池电动车辆，因为它没有内燃发动机或其它原动力。车轮12可以根据管与图3描述的方法200被减速。由于方法200不限于电池电动车辆，所以方法200可以应用到具有以与车轮20成比例的速度旋转的电动机/发电机的其他类型车辆。例如，方法200可以用于类型是混合动力电动车辆的车辆，所述车辆具有一个或多个电动机/发电机，无论是否是插电式类型的、或是增程式电动车辆（其由电动机提供动力并具有内燃发动机，所述内燃发动机为发电机提供动力，以当能量存储装置的电量下降时继续允许使用电动机）。该方法200可以还用在非混合动力自动变速器上，所述非混合动力自动变速器具有如下所述的传动装置40，但不具有电动机/发电机。车辆10具有仅一对被电动机/发电机14推进的车轮20。在其他实施例中，另一对车轮22也可以由电动机/发电机14或由另外的电动机/发电机直接提供动力。车轮20在所示实施例中是后轮；但是，在另一实施例中，动力传动系12可以替换地操作地连接为用于推进车辆的前轮。
电动机/发电机16具有转子24和定子25。定子25固接至静态构件50（诸如变速器箱），其围绕转子24的外表面，使得环形间隙26被限定在定子25和转子24之间。当电力从能量存储装置18被提供至定子25时，转子24绕旋转轴线28旋转。电动机/发电机16根据此处所述的各种车辆的运行状态被电子控制器30控制。电动机/发电机16可以被控制为作为电动机工作以在车辆车轮20处增加扭矩，或被控制为作为发电机工作以将在车轮20处的扭矩转化为电能，存储在能量存储装置18中。
转子24通过传动装置（gearing arrangement）40和最终驱动机构54机械地连接到车辆车轮20。传动装置40是行星齿轮组，并可以如此称呼。特别地，转子轴32与转子24一起旋转，并连接为用于与行星齿轮组40的恒星齿轮42一起旋转。行星齿轮组40的承载构件46支撑行星齿轮47，所述行星齿轮47与行星齿轮组40的环形齿轮44和恒星齿轮42均啮合。环形齿轮44被固接至静态构件50。与承载构件46一起旋转的轴52通过最终驱动机构54（诸如差速机构）将扭矩传输至车辆车轮20，如由箭头56指示的。
电动机/发电机16和行星齿轮组40需要冷却和润滑。泵60与能量存储装置18连接，并从能量存储装置18接收电能，以将变速器油65提供至电动机/发电机16和行星齿轮组40。泵60称为辅助泵，这是由于它不由电动机/发电机16的旋转提供动力，从而它的速度和输出不由转子24的旋转确定。在其他实施例中，诸如非混合动力车辆，泵60可以是机械泵。将油从变速器14中的油槽（未示出）引导通过泵60。油65随后排回至油槽，形成冷却回路。
因为电动机/发电机16机械地连接至车轮20，转子24通常以与车轮20成比例的速度旋转，且转子24的减慢导致车轮20的减慢。在当期望车辆减速的情况下，电动机/发电机16可以被控制作为发电机工作，将转子24的一些扭矩转化为存储在定子中的电能。为了使车辆10减速而将动能转化为到被存储的电能可以被称为再生制动模式。但是，在一些车辆运行状态下，再生制动模式可能不可行。例如，如果能量存储装置18的充电状态处于预定充电状态之上，则额外的电能不能被存储在能量存储装置18中。
如图2中所示的，泵60具有出口62、64，所示出口62、64配置为将油引导至环状部（annulus）26中和行星齿轮组40处。油可以被引导穿过变速器箱50中的通道，穿过喷嘴，或以另外的方式被引导至环状部26处和行星齿轮组40处。环状部26较小，且被引导至环状部26中的油在转子24上产生阻力，并因此使车轮20减慢。被引导至行星齿轮组40处的油65也在行星齿轮组40上产生阻力，并有助于车轮20的减慢。通过控制来自泵60的油流动速率、或控制由泵60输送的油的压力、或控制这两者，车辆车轮20的减速可以被控制，且油65的温度也可以被控制。
控制器30接收表明车轮运行状态的输入，所示车辆运行状态随后根据被存储的算法而被考虑，以判断通过根据图3的方法200对去往电动机/发电机的油进行控制而造成的车辆减速是否应被实施。具体说，控制器30接收电信号形式的输入，所述电信号表明各种车辆运行状态。如图1中所示，控制器30接收多个输入70、72、74，所述输入70、72、74表明期望的车辆减速或表明低于预定温度的油温度。输入70是车辆制动装置（诸如制动踏板80）的运行状态的输入。制动踏板80操作地连接至车辆车轮20处的制动器82。输入70可以是制动踏板80的位置的指示，即当期望车辆减速时所述制动踏板被踏下。输入72是车辆加速装置（诸如加速器踏板84）的运行状态的输入。输入72可以是加速器踏板84的位置的指示，当期望车辆减速时，所述加速器踏板被完全释放。在车辆10中，加速仅由电动机/发电机16提供。在其他实施例中，加速可以由发动机或其他原动力提供，且加速器踏板会操作地连接至发动机或其它原动力。
控制器30还接收输入74，所述输入74表明变速档位选择器86的位置。在所示的车辆10中，没有被接合而在不同档位之间切换的离合器。因此，档位选择器86的位置被提供至控制器30，所述控制器30随后控制电动机/发电机16，以提供与被选择的档位一致的输出扭矩。可以选择低速档位，例如，当车辆10正下坡行驶时。
控制器30还考虑关于能量存储装置18的运行状态的信息。特别地，控制器30从能量存储装置18接收输入76，所述输入76表明能量存储装置的充电状态。如在此处使用的，能量存储装置18的“充电状态”是留在能量存储装置中的可用容量，被表示为额定容量的百分比。充电状态可以被电压、电流、温度和其他因素影响。可选地，控制器还从能量存储装置18接收另一输入77，所述输入77表明能量存储装置18的充电电力。控制器在判断在当前运行状态下车辆减速是否可以通过将电动机/发电机16作为电动机运行中考虑输入76、77。
控制器30所考虑的另一车辆运行状态是电动机/发电机16中的油的温度。控制器30接收输入78，所述输入78表明由泵60提供的油的温度。当油65接触电动机/发电机16和行星齿轮组40时，所述油65被加温。因为由油65产生的旋转损耗随着油65的温度增加而减少，根据方法200的油65的利用可以减少传动损耗。
参考图3，方法200开始于框202，其中控制器30判断车辆减速是否被期望。即，控制器30基于输入70和72判断对车轮20处的负车轮扭矩的请求是否被表明了。如果输入70表明制动踏板80被踏下，或如果输入72表明加速器踏板84的位置已经被完全或部分地释放（通过将这些与输入70、71的之前指示进行比较），控制器30可以判断车辆10的加速是否被期望。
如果判断了期望进行车辆减速，则在该方法200下，控制器30随后考虑其他运行状态以判断通过对来自泵60的油流进行控制而进行的减速是否被批准。在框204中，控制器30判断能量存储装置18的充电状态是否大于预定充电状态。控制器30使用表明能量存储装置18的充电状态的输入76，并将其与预定值比较，以进行框204的判断。如果能量存储装置18的充电状态大于预定充电状态，则车辆10的通过再生制动进行的减速可能是不可行的，这是由于能量存储装置18可能不具有从电动机/发电机16接收电力所需的备用容量。因此，方法200继续至框206。但是，如果能量存储装置18的充电状态不大于预定充电状态，则再生制动可以是实现减速的优选方法，且方法200返回至框202，直到对车辆减速的后续期望做出判断。
在框206中，控制器30判断能量存储装置18的充电水平是否大于预定的充电电力水平。控制器30使用表明能量存储装置18的充电电力水平的输入77，并将其与充电电力水平的预定值比较，以进行框206的判断。如果能量存储装置18的充电电力水平大于预定充电电力水平，则车辆10的通过再生制动进行的减速可能是不可行的，这是由于能量存储装置18可能不具有从电动机/发电机16接收电力所需的备用容量。因此，方法200继续至框208。但是，如果能量存储装置18的充电电力水平不大于预定充电电力水平，则再生制动可以是实现减速的优选方法，且方法200返回至框202，直到表明对车辆减速期望的后续输入被控制器30接收。用作用于与基于输入77的充电水平进行比较的基础的充电水平的预定值可以随着能量存储装置18的温度而改变，其也可以是至控制器30的输入。例如，如果能量存储装置18的温度低，则会期望对能量存储装置加温，这可以通过将电能从作为发电机工作的电动机/发电机16引导至能量存储装置而实现，诸如在再生制动期间。在该情形下，框206中使用的作为用于与由输入77表明的充电水平进行比较的基础的预定充电水平可能降低，使得在这些低温下再生制动（且因此能量存储装置18的加温）比通过从泵60引导的油进行减速更有利。相反地，如果能量存储装置18的温度高，可期望通过来自泵60的油65的控制而不是通过再生制动来实现减速，甚至当能量存储装置18的充电状态在两个温度下是相同的也是如此，使得能量存储装置的温度不进一步增加。
如果如上在框202、204和206中进行了肯定的判断，则在框208中，控制器30发送控制信号80，所述控制型号导致泵60增加它的去往电动机/发电机16的油流速，或输送至电动机/发电机16的油的压力。控制信号80可以是被泵60接收的电信号，以增加泵速度，因此增加流速，或可以是被螺线管或其他类型的阀接收的电信号，所述螺线管或其他类型的阀控制泵60的出口孔，因此增加泵流。通过增加的压力或流速，油将导致转子24上和行星齿轮组40上的增加的阻力，因此是车轮20减慢。
除了在框204和206中所考虑的那些，其他车辆运行状态也可以在方法200中被考虑。例如，在框210中，在期望的车辆减速的判断在框202中被判断之后，控制器30基于输入74进行关于车辆的驾驶员是否已经在档位选择器机构86上选择了低档位的判断。如果已经选择了低档位，则这可以表明，例如，车辆10正处于增程下坡。如果根据框210的判断表明没有选择低档位，则方法200返回到框202，直到控制器30接收到表明期望车辆减速的后续输入。如果根据在框210中做出的判断表明已经选择了低档位，则方法200可以直接行进至框208，导致泵60增加它的去往电动机/发电机10的油流速，或输送至电动机/发电机16和/或行星齿轮组40的油的压力。流速和压力可以不同于在框204和206之后在框208中所命令的流速和压力。例如，如果控制器30已经判断出已经选择了低档位，则可以命令由于来自泵60的油流动造成的至少一些减速，而不论能量存储装置的充电状态和充电电力。由于来自泵60的油流速或压力造成的减速可以是除通过控制电动机/发电机16作为发电机工作以提供再生制动而实现的任何减速之外的减速。
替换地，在框210中做出了对驾驶员选择的低档位的肯定判断之后，方法200可以替代地行动至框204，如虚线所指示的，以相比于预定充电状态而判断能量存储装置18的充电状态。由于已经为车辆10选择了低档位，所以用作对能量存储装置18的充电状态进行比较的基础的预定充电状态的数值可以不同于当齿轮选择机构86还未被布置在低档位中时用在框202中的预定充电状态的数值。例如，预定充电状态可以是比框202被考虑而车辆10未处于驾驶员选择的低档位中时更高的数值。该更高的值可以被选择，这是因为电动机/发电机16可以被控制为当车辆被布置在低档位中时将再生制动提供至更大的程度。因此，对于由于油流速和压力造成的减速的需要可以仅在能量存储装置18的较高充电状态下被触发。
在框204之后，如果由输入76表明的充电状态大于预定充电状态，则方法200可以随后行进至框206，但用作与框206中的输入77进行比较的基础的预定充电电力水平的数值可以小于用在框206中的充电电力水平的数值值（当控制器30还未接收表明车辆10处于驾驶员选择的低档位中的输入74时）。如果由输入77表明的充电电力水平小于预定充电电力水平，则方法200行进至框208，以命令从泵60流动至电动机/发电机16以使车辆10减速的油的流速或压力增加。当车辆已经被布置在驾驶员选择的低档位中时和当车辆10还未被布置在驾驶员选择的低档位中时相比，流速或压力的数值可以不同于在框208中被命令的数值。例如，如果在框210中进行的驾驶员选择的低档位的判断是肯定的，则可以提供更大的流速或更大的压力，产生由对来自泵60的油进行而控制提供的、比车辆未被布置在驾驶员选择的低档位时更大的减速。
除了在框204、206和210中所考虑的那些，还有其他车辆运行状态可以还在方法200中被考虑。例如，在框212中，控制器30基于输入78进行关于被引导至电动机/发电机16和行星齿轮组40的油的温度是否低于预定温度水平的判断。变速器14中的旋转损耗随着油温度的增加而增加。如果油的更大流速或油的更大压力被引导至环状部26并朝向行星齿轮组40被引导，则油的温度通过油循环流动和接触电动机/发电机16和行星齿轮组40而增加。因此，如果根据在框212中判断油温度处于预定温度之下，则方法200可以直接行进至框208，使得泵60增加其输送至电动机/发电机16和/或行星齿轮组40的油的压力或油的流速。但是，流速和压力可以不同于在框204和206之后或在框210之后、在框208中所命令的流速和压力。替换地，如果进行了能量存储装置18的充电状态和能量存储装置18的充电水平处于预定值（所述预定值可以不同于方法200在框212之后未行进至框204和206时用于这些判断的预定值）之上的肯定判断，方法200可以行进至框204和206，且随后仅行进至208。
尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种车辆，包括：
车轮；
旋转部件；
电动机/发电机，操作地连接至车轮；其中，电动机/发电机具有定子和转子，所述定子和转子设置为限定出在定子和转子之间的环形间隙；
油泵，操作地连接至旋转部件，并可操作为提供流至旋转部件的油；和
电子控制器，操作地连接至油泵和车轮，并配置为，在至少一个预定车辆运行状态下，增加被油泵提供至电动机/发电机的油压力和油流速中的至少一个，以增加旋转部件上的摩擦力，由此使车轮减慢或使油的温度增加。
2.如权利要求1所述的车辆，还包括：
轴，可与转子一起旋转；
其中，旋转部件是传动装置，所述传动装置操作地连接轴与车轮。
3.如权利要求1所述的车辆，其中，旋转部件是操作地连接至车轮的电动机/发电机的转子；其中，电动机/发电机具有定子，且所述定子和转子设置为限定出在定子和转子之间的环形间隙；且其中，油的流动被引导至环形间隙。
4.一种控制车辆中的油输送的方法，包括：
增加从油泵流动至操作地连接至车辆车轮的传动装置和电动机/发电机中至少一个的油流速和油压力中的至少一个，由此增加对传动装置和电动机/发电机中的所述至少一个的旋转的至少一种阻力，以使车辆车轮减慢或增加油温度，以减少摩擦损耗；其中，所述增加响应于至少一个车辆运行状态。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述至少一个车辆运行状态包括驾驶员操作的车辆制动装置的运行状态和驾驶员操作的车辆加速装置的运行状态。
6.如权利要求4所述的方法，其中，车辆包括能量存储装置，该能量存储装置操作地连接至电动机/发电机的定子，用于提供动力至电动机/发电机，以导致电动机/发电机作为电动机工作，和用于从电动机/发电机接收动力，以导致电动机/发电机作为发电机工作；且
其中，所述至少一个车辆运行状态包括大于预定充电状态的能量存储装置的充电状态。
7.如权利要求4所述的方法，其中，车辆包括能量存储装置，该能量存储装置操作地连接至电动机/发电机的定子，用于提供动力至电动机/发电机，以导致电动机/发电机作为电动机工作，和用于从电动机/发电机接收动力，以导致电动机/发电机作为发电机工作；且
其中，所述至少一个车辆运行状态包括大于预定充电电力水平的能量存储装置的充电电力水平。
8.如权利要求4所述的方法，其中，所述至少一个车辆运行状态包括定位在预定位置的变速器档位选择器。
9.如权利要求4所述的方法，其中，所述至少一个车辆运行状态包括小于预定温度的油的温度。
10.一种使车辆减速的方法，所述车辆具有车轮，所述车轮被来自电动机/发电机的扭矩推进，该方法包括：
接收表明车辆车轮的期望减速的车辆运行状态的输入；
判断操作地连接至电动机/发电机的能量存储装置的充电状态是否大于预定充电状态；
判断变速器档位选择器是否定位在预定位置；
判断通过被能量存储装置提供动力的辅助油泵引导至电动机/发电机的油温度是否小于预定温度；和
如果能量存储装置的充电状态大于预定充电状态、或变速器档位选择器定位在预定位置、或被辅助油泵引导至电动机/发电机的油温度小于预定温度，则增加从辅助油泵流动至电动机/发电机的油流速或油压力中的至少一个。
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