CN103448638B - 混合动力电动车辆中的电动机用油循环系统 - Google Patents

Abstract

本申请披露了一种具有内燃发动机作为动力源的混合动力电动车辆中的电动机用油循环系统。即使润滑油在低温下粘性增加，导致电动泵不能够使润滑油通过所述电动机循环，也能以高可靠性启动油循环。所述油循环系统包括：电动泵，其与所述电动机用的润滑油管道连通；机械泵，其与所述润滑油管道连通，利用所述发动机的驱动力进行运转；以及控制器，其用于控制所述电动泵的运转和所述机械泵的运转。在检测到源自润滑油的粘性的所述电动泵运转中的异常时，所述控制器使所述机械泵运转，以恢复所述电动泵。

Description

混合动力电动车辆中的电动机用油循环系统

技术领域

本发明涉及混合动力电动车辆中的电动机用油循环系统，更具体地说，涉及用于确保该电动机运转所需的油的充足供应的油循环系统。

背景技术

对于电动机而言，通常的做法是使用润滑油，以提供平滑的旋转驱动。通过使润滑油经由在电动机周围延伸的润滑油管道进行循环来将润滑油用作冷却油，电动机可利用冷却旋转驱动过程中产生的热而高效地运转。可将热交换器置于润滑油管道的中途，或者可使不同的冷却油循环。例如，JP-A2006-254616披露了使冷却油循环的冷却系统。在这种电动机用油循环系统中实现以下泵启动过程（pumpstart-upprocedure）：在电动油泵由于某些原因而无法启动冷却油循环的情况下，通过多于一次地重复启动操作来确实地启动电动油泵。

但是，JP-A2006-254616披露的电动机用油循环系统带来如下问题：其冷却功能只有电动油泵成功启动了才会起作用，因为在电动油泵的启动成功之前，无法使冷却油循环。如果将JP-A2006-254616披露的电动机用油循环系统应用于电动机用润滑油的循环，则可能由于对电动机的滑动部件的润滑油供应不足而润滑性变得不充分。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种混合动力电动车辆中的电动机用油循环系统，即使电动泵启动失败，该油循环系统也能够以高可靠性对电动机的滑动部件提供油循环。

因此，根据本发明的第一方面（1），提供一种润滑油循环系统，其用于混合动力电动车辆中电动机的润滑油的循环，所述混合动力电动车辆由作为动力源的电动机和内燃发动机提供动力，所述电动机由蓄电设备提供的电力驱动，所述润滑油循环系统包括：电动泵，其利用存储在所述蓄电设备中的电力进行运转，使所述润滑油在润滑油管道中循环，所述润滑油管道包括设置在所述电动机内的管道；电动机温度传感器，其用于检测所述电动机中润滑油温度；机械泵，其利用所述内燃发动机的驱动力进行运转，使所述润滑油在所述润滑油管道中循环；以及控制器，其用于当要求由所述电动机驱动所述混合动力电动车辆时，根据所述电动机温度传感器检测到的所述润滑油温度低于预定温度而检测为所述电动泵的运转发生异常，当检测到所述电动泵的运转发生异常时，利用所述内燃发动机的驱动力执行所述机械泵的启动操作，使所述电动机温度传感器重复检测所述润滑油温度，并且在所述电动机温度传感器检测到的所述润滑油温度高于所述预定温度的情况下执行所述电动泵的启动操作。

根据本发明的第二方面（2），所述机械泵具有可接收来自所述内燃发动机的热量的结构。

根据本发明的第三方面（3），在检测到所述电动泵的异常消除后，在所述机械泵的运转仅持续预定时间之后，所述控制器停止所述机械泵。

根据本发明的第四方面（4），在所述电动泵的运转开始后，所述控制器根据所述电动泵的转数调节所述机械泵的转数，从而使所述润滑油的流速保持在不超过预定流速。

根据本发明的第五方面（5），所述系统还包括所述润滑油管道中的油冷却器、用于绕过所述油冷却器的迂回管道、以及用于切换所述油冷却器和所述迂回管道的切换控制装置，并且当检测到所述电动泵的运转发生异常时，所述控制器执行切换控制，从而使所述润滑油绕过所述油冷却器使其从所述迂回管道通过。

根据本发明的第六方面（6），所述混合动力电动车辆可由所述内燃发动机和所述电动机的其中之一驱动，或者由所述内燃发动机和所述电动机两者驱动，并且当检测到所述电动泵发生异常时，所述控制器禁止单独使用电动机驱动该车辆，而使用所述内燃发动机驱动该车辆。

根据上述的本发明的第一方面（1），当检测到因所述润滑油粘性的异常使所述电动泵的运转发生异常时，使用利用所述内燃发动机的驱动力进行运转的所述机械泵，以使所述润滑油循环通过所述混合动力电动车辆中的所述电动机。因此，通过避免由于油供应不足而导致的所述电动机的所述滑动部件的润滑不充分，可维持所述电动机的高效的旋转运转。

根据上述的第二方面（2），通过利用所述内燃发动机的热量，可加热通过所述机械泵循环的所述润滑油。因此，例如在存在源自由润滑油的低温导致的粘性异常的电动泵异常的情况下，可通过增加润滑油的温度来适当地调节粘性。

根据上述的本发明的第三方面（3），即使所述电动泵在异常消除时未恢复到它的稳定运转，所述电动泵也可以在所述机械泵维持运转预定的持续时间后，立即恢复到它的稳定状态。其结果是，可避免最差的情形和润滑油可以以高可靠性循环，所述最差的情形是：润滑油的循环仍然不充分，因为当在所述电动泵的异常消除后所述机械泵被停止时，所述电动泵没有达到它的稳定运转状态。

根据上述的本发明的第四方面（4），通过调节所述电动泵和机械泵的转数，可将润滑油的流速抑制为不超过预定流速。其结果是，可避免如下最差的情形：所述润滑油管道的耐久性由于润滑油的流速超过所述润滑油管道的耐压的设定水平而减少。此外，可避免如下最差的情形：如果所述润滑油用作冷却油，则热交换变得无效。

根据上述的本发明的第五方面（5），在出现源自润滑油粘性的所述电动泵的异常时，润滑油的管道可从所述油冷却器变为所述迂回管道。通过所述内燃发动机的热量，可在没有任何延迟的情况下消除这种异常，因为避免了如下最差的情形：当存在由过低的温度导致的粘性异常时，润滑油被所述油冷却器进一步冷却。

根据上述的本发明的第六方面（6），所述混合动力电动车辆不仅由所述电动机提供动力，而且还至少由所述内燃发动机提供动力。因此，通过所述内燃发动机的所述机械泵来使润滑油循环，所述电动机可运转来驱动该车辆，并且在所述电动泵恢复（异常消除）之前，仅所述内燃发动机驱动该车辆，从而可没有迟延地完成向仅所述电动机驱动该车辆的驱动模式的切换。

附图说明

图1是示出根据本发明的混合动力电动车辆中的电动机用油循环系统的一个实施方式的图，特别地，是示出该系统的整体结构的概要的系统配置图。

图2是示出控制配置的框图，图示出油循环控制策略。

图3是描述油循环控制策略的流程图。

图4是描述油循环控制策略中的恢复控制策略的子程序的流程图。

附图标记说明

10油循环系统，11润滑油管道，11a、11b分支管道，15电动泵，16机械泵，21油冷却器，22迂回管道，23切换控制装置，31控制器，35环境温度传感器，36、37电动机温度传感器，100混合动力电动车辆，105蓄电设备，106逆变器，111发动机，121、131电动机。

具体实施方式

参照附图，说明本发明的一个实施方式。图1至4描述示例性的混合动力电动车辆，其具有根据本发明的电动机用油循环系统的一个实施方式。

参考图1，该混合动力电动车辆现在为附图标记100，包括内燃发动机111、第一电动机或者第一电动发电机（第一MG）121、以及第二电动机或者第二电动发电机（第二MG）131作为动力源。混合动力电动车辆100是通过激活发动机111、第一MG121和第二MG131适当地将动力传递给驱动轴101来驱动的，每个驱动轴101经由变速器103耦合到主动轮102的组之一。发动机111配置为产生由于汽油燃烧而得到的以传递驱动扭矩使得驱动轴转动为目的的驱动力，可在低环境温度下产生任何期望水平的驱动力，同时进行供暖。第一和第二电动机121和131如车载电气元件那样，在接收到存储在蓄电设备105（电池）中的电力时运转，并且可使第一和第二电动机121和131中的一方或两方运转，以将可在减速和下坡行驶时产生的再生能量存储于蓄电设备105。第一和第二电动机121和131经由DC/AC逆变器106耦合到用于存储直流电力dc的具有负极线和正极线的蓄电设备105，因为它们以三相交流电力运转。

第一和第二电动机121和131组装到油循环系统10中，油循环系统10不仅可提供通过使润滑油沿着润滑油管道11循环通过转轴和其它滑动部件中的每一个来润滑转轴和其它滑动部件的优点，而且可提供通过将伴随所述转轴的旋转运动的热带出到外部并且通过热交换器将其冷却来获得冷却效果的优点。

油循环系统10配置为通过在润滑油管道11中的相对于润滑油流动的方向的、到所述电动机的中途的位置处设置电动泵15来使润滑油循环，并且具有油冷却器21，所述冷却器21具有设置于电动泵15下游的热交换器，如散热片。这使得油循环系统10能够通过降低伴随转轴的旋转运动的热的水平，确保第一和第二电动机121和131的高效运转，因为使润滑油作为冷却油来循环并且在油冷却器21中有效地冷却该润滑油。

此外，发动机111可在不向驱动轴101传递任何驱动力的情况下运转，从而第一和第二电动机121和131作为发电机进行运转，以对蓄电设备105充电。除了使冷却剂循环通过散热器来冷却发动机111的机械泵之外，还具备机械泵16作为维持使润滑油循环通过第一和第二电动机121和131的泵。

润滑油管道11在第一和第二电动机121和131的下游部分分叉，从而两个分叉的管道11a和11b分别与电动泵15和机械泵16连通。这些分叉的管道11a和11b中的每个可适当地设置有：切换控制装置或者迂回管道，其根据电动泵15和机械泵16的运转模式而打开或者关闭，以防止润滑油流过已停用的泵，但是在润滑油通道对已停用的泵没有带来任何问题的情况下，不要求提供这样的切换控制装置或者迂回管道。该润滑油管道11具有：迂回管道22，其布置为与油冷却器21并行；和切换控制装置23，其用于切换通过迂回管道22的润滑油通道和通过油冷却器21的润滑油通道。切换控制装置23由图2中示出的控制器31激活，以选择通过油冷却器21的通道或者通过迂回管道22的通道，使得润滑油循环通过所选择的通道。

参考图2，控制器31包括CPU、存储器和其它组件，并且执行预先存储的控制程序，从而将其建立为电子控制系统来进行将混合动力电动车辆100的多个单元作为整体的集成控制。控制器31基于来自车速传感器32、加速器踏板传感器33和制动传感器34的各种类型的传感器信息和预定的参数信息，进行逆变器106、发动机111、第一和第二电动机121和131等多组件的集成控制，来达成混合动力电动车辆100的行驶。

具体地，控制器31可建立为通过进行在EV（电动车辆）模式和HEV（混合动力电动车辆）模式之间的切换控制来达成对所谓并联型混合动力电动车辆的控制，在所述EV模式下，车辆仅由第一电动机121和/或第二电动机131提供动力，在所述HEV模式下，车辆通过使用发动机111以及第一和第二电动机121和131的组合提供动力。这意味着控制器31构成驱动控制器。此外，可提供车辆仅由发动机111提供动力的驱动模式。控制器31可建立为达成对所谓串联型混合动力电动车辆的控制，在所述串联型混合动力电动车辆中，发动机111的驱动力用于存储电力。此外，除了进行混合动力电动车辆100的集成控制之外，根据本实施方式的控制器31还具有环境温度传感器35、第一电动机温度传感器36和第二电动机温度传感器37，以用于泵的控制和异常状态的检测。它也具有用于检测机械泵16和电动泵15各自的转数（检测转数）的速度检测传感器，用于后述的在禁止以EV模式驾驶时使用发动机111和电动机121和131的目的。该控制器31用作电动泵控制模块31A、机械泵控制模块31B和电动泵恢复模块31C，基于各种类型的传感器信息，进行电动泵15的激活或者恢复的控制、以及逆变器106、发动机111（包括机械泵16）、第一电动机121和第二电动机131的控制。

具体而言，控制器31基于上述的控制程序，执行图3和4中所示的流程图所描述的控制例程（方法），从而即使在低温下也不失败地使电动泵15运转，例如，在寒冷区域中使利用第一和第二电动机121和131的运转的电动车辆(EV)驱动模式下的行驶尽早开始。

参考图3，在步骤S11，控制器31判断是否由于驾驶者的选择输入或者自动切换控制的选择命令而存在EV驱动的要求，并且如果存在EV驱动模式的要求（是），则该例程前进至步骤S12，而如果不确定存在该要求（否），则该例程前进至步骤S13。在步骤S12，判断电动泵15是否处于正常运转中，如果它处于正常运转（是）中，则关闭该例程，而如果它不处于正常运转中（否），则该例程前进至步骤S16，在S16中引发电动泵15的启动过程，然后前进至步骤S21。另外，在步骤S13，判断电动泵15是否处于运转中，并且如果它不处于运转中（否），则关闭该例程，而如果它处于运转中，则即使没有EV驱动的要求（否），该例程也前进至步骤S14，在S14中引发电动泵15的关闭过程，然后关闭该例程。

在步骤S21，判断是否存在任何异常，例如，即使电动泵15的启动过程在步骤S16中完成了而电动泵15也启动失败的事件，并且如果不存在异常，而它处于正常运转中（否），则关闭该例程，而如果存在运转中的异常（是），则该例程前进至步骤S22。在步骤S22，如果通过第一和第二电动机温度传感器36和37检测出的装置温度（润滑油温度）Tm1和Tm2不低于运转极限温度TM（例如0℃），并且从而所述异常不是源自低温的异常（否），则该例程前进至步骤S23，而如果所述异常是源自低温的异常（是），则该例程前进至步骤S24。

在步骤S23，禁止EV驱动模式下的车辆运转，并且关闭该例程。在这种情况下，发动机111以及第一和第二电动机121和131用作动力源，并且它们的输出扭矩由未图示出的驱动单元来合成，以使驱动轴101旋转。这可避免当强制在EV驱动模式下使车辆运转时导致的对电动泵15的损伤。然后，控制器31检测机械泵16和电动泵15的转数，可使得电动泵15与机械泵16一起以根据润滑油的粘性而变化的速度进行运转。在这种情况下，机械泵16的转数和电动泵15的转数被调节为平衡，从而润滑油的流速不超过设定的范围，在该设定的范围内，电动机121和131被有效地润滑和冷却。毫无疑问，当在步骤S23禁止EV驱动模式下的车辆运转时，仅发动机111可作为动力源进行运转。

在步骤S24，执行后述的电动泵15的恢复控制过程，其后，该例程回到步骤S16，在S16中重复电动泵15的启动过程。在这种情况下，控制器31也是使用第一和第二电动机121和131与在后述的电动泵15的恢复控制过程中激活的发动机111一起作为动力源。

简而言之，控制器31在存在异常的情况下执行电动泵（步骤S24）的恢复控制过程，在该异常中，当第一和第二电动机121和131的装置温度Tm1和Tm2中的至少一个低于运转极限温度TM（步骤S11、S12、S16和S21）时，电动泵15因为润滑油不能够以维持在期望水平的粘性流动而运转失败。在电动泵15的恢复控制过程中，由发动机111以及第一和第二电动机121和131本身运转而产生的热量可使润滑油向期望的温度水平上升。如果当前的异常是源自润滑油的低温，则当电动泵15的启动过程在步骤S16再次执行时，不会再次发生、确认到异常（步骤S21和S22）。因此，在完成该恢复控制过程后立即能够使电动泵15以适当的速率来使润滑油循环，使得第一和第二电动机121和131正常地运转。

现在参考图4，在步骤S24的电动泵15的恢复控制过程中，控制器31在执行机械泵16或发动机111的启动过程（步骤S31）后，重复检查润滑油的加热（步骤S33），并且重置计时器n（n=0）。在这种情况下，控制器31执行切换控制装置23的切换控制，从而使润滑油绕过油冷却器21而从迂回管道22通过。这意味着，控制器31也用作管道切换模块，避免了循环润滑油的冷却，使得可通过有效地使润滑油的温度上升来适当地调节粘性。在步骤S33的润滑油的加热检查中，重复如下检查处理：由环境温度传感器35检测出的环境温度Tf低于运转极限温度TF（例如0℃），从而处于低温环境中，并且由第一和第二电动机温度传感器36和37检测出的装置温度Tm1和Tm2中的至少一个低于运转极限温度TM（例如0℃）。在步骤S33，在环境温度Tf大于或者等于运转极限温度TF，从而电动泵15处于运转温度范围内的情况下，或者在装置温度Tm1和Tm2均大于或者等于运转极限温度TM的情况下，判断为电动泵15处于它的恢复状态，并且准备运转。

在步骤S33判断为电动泵15处于恢复状态后，在步骤S34使n递增（n=n+1），然后，该例程立即回到步骤S33来重复相同的过程，直到计时器n达到预定的运转持续时间N（例如60秒）。在完成加热（步骤S35）时，在使得机械泵16继续运转预定的运转持续时间N后，在该例程回到图3中所示的步骤S16之前，在步骤S36执行机械泵16的停止过程。

这使得控制器31能够在不因为由发动机111的启动引发的机械泵16的运转而强制使电动泵15运转的情况下，使第一和第二电动机121和131运转。因此，润滑油在接收发动机111以及第一和第二电动机121和131的运转过程中产生的热量时会有温度的上升，使得可调节到这种允许润滑油流过电动泵15的适当粘性。此外，第一和第二电动机121和131可以平滑地运转，并由于充分的加热使得足够量的润滑油循环，而不会进入到由在电动泵16恰好进入运转极限温度范围的极限后立即关闭机械泵引发的不稳定的单循环。

以这种方式，根据本实施方式，在电动泵15由于润滑油在低温下的高粘性而断开（异常停止）的情况下，可以通过使用发动机111的机械泵16强制使润滑油循环通过第一和第二电动机121和131。因此，该润滑油由于其被循环而可以使用来自发动机111的热量来加热其本身，并且可以通过避免不充分的润滑而使润滑油的粘性复原为适当的粘性水平，所述不充分的润滑在其它情况下可能由于在如第一和第二电动机121和131的转轴这样的滑动部件处的油不足而发生。因此，在对电动泵15没有任何损伤的情况下，润滑油快速恢复到适当的粘性水平，从而仅电动泵15就可使润滑油循环，使得该车辆可以在没有任何延迟的情况下在EV驱动模式下运转。

本发明并不仅限于附图及说明书中所给出的示例性实施方式，还包括能够产生与本发明目的等同效果的所有实施方式。此外，本发明并不限于每一权利要求所确定的特征的组合，还包括全部公开的特征中的特定特征的任意希望的组合。

所附权利要求具体指出了被认为是新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能引用“一”要素或者“第一”要素、或其等价物。这些权利要求应该理解为包括一个或多个这种要素的结合，既不要求也不排除两个或者更多这种要素。所披露的特征、功能、要素和/或性质的其它组合和子组合的权利要求，可通过修改现有的权利要求或者通过在本申请或者相关申请中提出新的权利要求来提出。这种权利要求，无论宽于、窄于、等于或者不同于原始权利要求的范围，都被视为包含在本公开的主题内。

Claims (7)

1.一种润滑油循环系统，其用于混合动力电动车辆中电动机的润滑油的循环，所述混合动力电动车辆由作为动力源的电动机和内燃发动机提供动力，所述电动机由蓄电设备提供的电力驱动，所述润滑油循环系统包括：

电动泵，其利用存储在所述蓄电设备中的电力进行运转，使所述润滑油在润滑油管道中循环，所述润滑油管道包括设置在所述电动机内的管道；

电动机温度传感器，其用于检测所述电动机中润滑油温度；

机械泵，其利用所述内燃发动机的驱动力进行运转，使所述润滑油在所述润滑油管道中循环；

以及控制器，其用于当要求由所述电动机驱动所述混合动力电动车辆时，根据所述电动机温度传感器检测到的所述润滑油温度低于预定温度而检测为所述电动泵的运转发生异常，当根据所述电动机温度传感器检测到的所述润滑油温度低于预定温度而检测到所述电动泵的运转发生异常时，利用所述内燃发动机的驱动力执行所述机械泵的启动操作，使所述电动机温度传感器重复检测所述润滑油温度，并且在所述电动机温度传感器检测到的所述润滑油温度高于所述预定温度的情况下执行所述电动泵的启动操作。

2.根据权利要求1的油循环系统，其中，所述机械泵具有可接收来自所述内燃发动机的热量的结构。

3.根据权利要求1的油循环系统，其中，在检测到所述电动泵的异常消除后，在所述机械泵的运转仅持续预定时间之后，所述控制器停止所述机械泵。

4.根据权利要求1的油循环系统，其中，在所述电动泵的运转开始后，所述控制器根据所述电动泵的转数调节所述机械泵的转数，从而使所述润滑油的流速保持在不超过预定流速。

5.根据权利要求1的油循环系统，还包括：所述润滑油管道中的油冷却器；用于绕过所述油冷却器的迂回管道；以及用于切换所述油冷却器和所述迂回管道的切换控制装置，

其中，当检测到所述电动泵的运转发生异常时，所述控制器执行切换控制，从而使所述润滑油绕过所述油冷却器使其从所述迂回管道通过。

6.根据权利要求1的油循环系统，其中，所述混合动力电动车辆可由所述内燃发动机和所述电动机的其中之一驱动，或者由所述内燃发动机和所述电动机两者驱动，并且

当检测到所述电动泵发生异常时，所述控制器禁止单独使用电动机驱动该车辆，而使用所述内燃发动机驱动该车辆。

7.根据权利要求1的油循环系统，其中，所述电动泵与所述润滑油管道连通，并且所述机械泵与所述润滑油管道连通，并且所述机械泵可驱动地连接于所述内燃发动机。