CN103522965A

CN103522965A - 车辆润滑流控制

Info

Publication number: CN103522965A
Application number: CN201310276069.2A
Authority: CN
Inventors: J-J.F.萨; A.K.纳奎; S.W.麦格罗根; M.L.巴思; B.德米罗维克
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2033-07-03
Also published as: US9022165B2; CN103522965B; DE102013212027A1; US20140010668A1

Abstract

一种控制流体泵以供应润滑流体至混合动力车辆动力传动系中的多个需要流体的部件的方法，包括使用用于该相应的部件的确定的操作速度和扭矩为每一个相应的部件选择部件所需流速。一旦选择了各个部件所需流速，系统流速可被设定至多个部件所需流速的最大部件所需流速。流体泵可继而被指令为以该系统流速为多个需要流体的部件中的每一个供应流体。

Description

车辆润滑流控制

技术领域

本发明涉及用于调节至各种车辆系统的润滑流的系统和方法。

背景技术

在车辆系统动力传动系中，可存在需要持续的流体润滑以既降低内部摩擦又冷却工作部件的许多部件。传统地，这样的润滑流体由使用流体管道连接至各个部件的流体泵供应。流体泵传统地被联接至发动机，且配置为以由各种齿轮/带轮比指定的发动机速度的倍数泵送。在这样的机制中，流速倍数（即，齿轮/带轮比）必须被设定为使得全部部件都在车辆以其最严苛的条件操作且发动机处在其最低速时接收所需的流体流速。但是，在其他非极端环境中，这样的设定可能导致至各个部件的流体的过供应。此外，这样的机制不能方便地适用至混合动力油电动力传动系，在其中汽油发动机在特定的操作条件下中止。

发明内容

混合动力车辆动力传动系包括牵引马达、混合动力变速器、电流体泵、和流动控制器。混合动力变速器可包括诸如行星齿轮组的多个需要流体的部件。电流体泵可和流体储存器以及多个需要流体的部件中的每一个成流体连通。流体泵可配置成以可调节的系统流速供应流体至多个需要流体的部件中的每一个，以基于实时流需求优化流体流。流体泵还可和牵引马达成流体连通，且可配置为以系统流速供应流体至电马达。

流动控制器可电连接至流体泵，且配置为可控制地调制流体泵的操作速度，以调节系统流速。以该方式，流动控制器可确定每一个需要流体的部件的操作速度和扭矩，且使用该部件的确定的操作速度和扭矩为每一个相应的部件选择部件所需流速。流动控制器可继而将系统流速设定至最大的确定的部件所需流速，且可指令流体泵以系统流速供应流体至每一个需要流体的部件。

在一种构造中，流动控制器可包括多个2维查找表，且可使用该部件的确定的操作速度和扭矩从相应的查找表中的一个选择每一个部件所需流速。

流动控制器可被配置为通过使用联接至相应的部件的传感器感知速度和扭矩来确定每一个相应的部件的操作速度和扭矩。替换地，流动控制器可被配置为通过使用电马达的操作参数推导每一个相应的速度和扭矩来确定每一个相应的部件的操作速度和扭矩。

类似地，控制流体泵以供应润滑流体至混合动力车辆动力传动系中的多个需要流体的部件的方法可包括使用用于该相应的部件的确定的操作速度和扭矩为每一个相应的部件选择部件所需流速。一旦选择了各个部件所需流速，系统流速可继而被设定至多个部件所需流速的最大部件所需流速。流体泵可继而被指令为以系统流速为多个需要流体的部件中的每一个供应流体。

当结合附图时，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势从下文中用于实施本发明的最佳模式的详尽描述中是轻易地明显的。

附图说明

图1是包括用于提供润滑流体至多个部件的流体泵的混合动力电动车的示意图。

图2是用于输出优化的流体流动指令至图1中的流体泵的控制算法的示意图。

图3是用于根据流控制算法控制流体泵的方法的示意流程图。

具体实施方式

参见附图，其中相似的附图标记被用于表明各个视图中相似或相同的构件，图1示意地示出了车辆10。在一种构造中，车辆10可包括第一牵引马达12、第二牵引马达14、以及能量存储系统16（例如，电池16）。由此，车辆10可配置为混合动力电动车（HEV）、电池电动车（BEV）、或增程式电动车（EREV）。这样的车辆可使用牵引马达12、14中的一个或两者以适于在仅电（EV）模式中推动车辆的水平产生扭矩。

在一种构造中，第一和第二牵引马达12、14可通过可包括多个旋转齿轮、离合器、和或其他部件的变速器18成机械连通。变速器18可示例性地包括第一行星齿轮系统20、第二行星齿轮系统22、和第三行星齿轮系统24，其可单独地或组合地将变速器输入轴26和变速器输出轴28选择性地联接。在一种构造中，变速器输入轴26可选择性地和第一牵引马达12联接，且变速器输出轴28可选择性地和第二牵引马达14联接。在一种构造中，选择性联接可通过一个或多个摩擦离合器、扭矩转换器、或其他可和轴26、28一体的联接装置实现，以允许每一个马达在变速器控制模块的指令下传输/接收扭矩。

在一些设计中，内燃机30（图1中以阴影示出）可用于经由发动机输出轴32产生扭矩。来自发动机输出轴32的扭矩可用于直接推动车辆10（即，在HEV设计中）或为发电机34供能（即，在EREV设计中）。发电机34可以可对电池16充电的方式传输电力（箭头36）至电池16。离合器和阻尼组件38可被用于选择性地将发动机30连接至变速器18，或从其脱开。扭矩可最终从第一和/或第二牵引马达12、14和/或发动机30经由第二牵引马达14的输出部42（和/或变速器18，如果没有第二电机14的话）传输至一组驱动车轮40。

每一个牵引马达12、14可实现为多相永磁体/AC感应电机，其规格取决于车辆设计为从约60伏特至约300伏特或更多。每一个牵引马达12、14可经由功率逆变模块（PIM）44和高压总线条46电连接至电池16（应注意，出于简洁，已将图1中延伸至第二电牵引马达14的高压总线条的示意图示略去）。PIM44可总体地配置为根据需要而将DC功率转换成AC功率，以及相反。当牵引马达12活动地作为发电机运行时（例如通过在可再生制动事件中获取能量或在由内燃机30驱动时），电池16可使用来自第一牵引马达12的扭矩被选择性地再充电。在一些实施例中，诸如插入式混合动力车（PHEV）中，电池14可在车辆10闲置时经由离车电源（未示出）被再充电。

变速器18的各个行星齿轮组20、22、24，以及变速器18的其他摩擦离合器、轴承或其他旋转部件可在操作中需要流体润滑的活动流，以降低摩擦和移除产生的热量。以类似的方式，每一个牵引马达12、14(和/或内燃机30，如果有的话）也可在操作中需要持续的流体润滑和冷却。

电促动/电流体泵50可和变速器18和/或第一和第二牵引马达12、14中的每一个成流体连通，且可配置为提供所需的润滑流体52的持续流至各个装置中的每一个。润滑流体52可示例性地为基于石油或基于合成的机油、基于乙二醇的冷却剂、或一些其他合适的粘性、降低摩擦的流体。流体泵50还可和容纳润滑流体52的存储供应的流体储存器54成流体连通。流体泵50可由电马达56驱动，该电马达可由联接至主电池16的分立的DC-DC转换装置（未示出）或辅助电池58供能。

流动控制器70可电连接至流体泵50，且可配置为可控地调制电马达56的操作速度，以由此调节至变速器18和/或第一和第二牵引马达12、14（通称为“需要流体的部件72）中的每一个的润滑流体52的流。控制器70可被实现为一个或多个数字计算机或数据处理设备，其包括一个或多个微处理器或中央处理器单元（CPU）、只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、电可擦可编程只读存储器（EEPROM）、高速时钟、模数（A/D）电路、数模（D/A）电路、输入/输出（I/O）电路和/或信号调制以及缓冲电子元件。控制器50可部分地通过执行位于控制器中或以其他方式可由控制器方便地执行的算法74（即，“流动控制算法74”）来调节流体流动。

为了将能量保存在电池58中，希望流体泵50以满足需要流体的部件72的流体润滑/冷却需求的最低速度操作流体泵50。因此，在一种构造中，控制器70被配置为执行流控制算法74，以基于多个实时反馈信号76估计各个部件的实时润滑/冷却需求。在下文中参照图2和3描述算法74的执行。

一旦估计了流体需求，控制器50可指令流体泵40以选定的速度操作。示例性地可使用累加地组合的开环前馈扭矩项和闭环/反馈速度控制扭矩项来提供流体泵40的自动速度控制。如本领域中周知的，且如此处使用的，控制属术语“前馈”和“反馈”指的是在受控的变量和用于监测和控制特定的变量的控制系统之间的关系。闭环反馈控制涉及测量受控的变量、将其和经校准的设定点进行比较、确定误差的方向和大小、以及响应于该误差调节该设定点。前馈控制尝试响应于在扰动可以任意可察觉的程度影响系统性能之前响应于任意系统扰动调节设定点（一个或多个）。因此使用前馈控制提前需要对可能的扰动的准确预测，而反馈控制在这些扰动发生时响应。

图2示出了由流动控制算法74实现的流动控制策略90的示意图，而图3示意地示出了根据流动控制算法74控制流体泵50的方法120。由图2和3示意地示出的流动控制算法74考虑到每一个相应的需要流体的部件72的旋转速度和扭矩，以达到优化的流体流速/泵速。以该方式，可基于部件的功率参数为每一个相应的部件选定希望的流速。最终指令的泵流速可继而为各个部件的最大流速。以该方式，可满足由单个流体泵50流体地润滑的全部部件的润滑需求，而使得过量的泵送损耗最小化。

特别的参照图2，需要流体的部件72中的一些示意地示出为流动控制策略90的需求驱动器。特别地，这些部件可包括第一牵引马达12、第二牵引马达14、输入轴26（即，输入轴离合器26）、输出轴28（即，输出轴离合器28）、第一行星齿轮系统20、第二行星齿轮系统22、和第三行星齿轮系统24。每一个部件可具有相应的速度92a和扭矩92b，其可由控制器70使用以确定该相应的部件的需要的流体流速94a-94g。

在当前系统中，假定以特定的速度和扭矩操作部件，其将通过摩擦或电阻产生可确定的量的热量。在一种构造中，可确定每一个相应的部件的需要的流体流速94a-94g，使得当以指定的速度92a和扭矩92b操作部件时，跨/通过该部件的流体流将产生不超出预定的量的温度上升。示例性地，在一种构造中，可选定一流速，其导致在给定的操作条件下流体中不超出20摄氏度的温度上升。在一种构造中，可使用已知的热动力学模拟技术以及部件的动态效率确定所需流速。在另一种构造中，可使用实验测试技术确定所需流速。

为了操作中的快速引用，需要的流体流速94a-94g可存储在控制器70中作为相应的2维查找表96a-96g，其输出作为输入速度92a和扭矩92b值的函数的相应的流体流速（例如，流速94a-94g)。在车辆操作中，控制器70可通过从相应的2维操作表96a-96g中选择每一个流速而为每一个部件确定所需流速94a-94g。

一旦为每一个相应的部件确定了需要的流体流速94a-94g,则控制器70可使用最大值判别器98从各个部件所需流速94a-94g中选定最大所需流速。最大值判别器98可输出且继而提供最大系统流速100（从各个部件所需流速94a-94g中选定）至流体泵50，以指令希望的速度。

在一种构造中，可使用联接至相应的部件的传感器感知相应的速度92a和扭矩92b参数中的每一个。在另一种构造中，可从发动机控制软件中已知的各个值推断或推导出相应的速度92a和扭矩92b的每一个。示例性地，马达扭矩和速度可在软件中已知，且可部分地基于由PIM44供应至第一和第二牵引马达12、14的电流。变速器18的输入轴26和输出轴28的扭矩和速度可基于通过变速器输入离合器和变速器输出离合器中的每个传输的扭矩载荷（即，锁定的离合器扭矩）。这样的扭矩载荷可为离合器的扭矩传输容量以及在离合器板之间的施加压力、以及由马达12、14以及车辆10的惯性施加在离合器上的载荷的函数。类似地，通过行星齿轮组传输的扭矩可为齿轮组构造（包括齿轮比）以及输入和输出载荷的函数。在一种构造中，通过每一个行星齿轮组传输的扭矩可为环扭矩（即，通过环齿轮的扭矩）。

图3示出了控制流体泵50的方法120，以供应润滑流体52至多个需要流体的部件72。方法120通过在步骤122处为多个部件72中的每一个确定扭矩和速度而开始。这可包括直接地感知每一个部件的扭矩和速度，或从来自机械地联接至特定部件的部件的命令或感知的速度/扭矩间接地推测速度和/或扭矩。

一旦确定了各个速度和扭矩，则可为每一个部件选定(步骤124）需要的流体流速（例如，流速94a-94g),使得流体（在其流过部件时）中的温度上升大致等于预定的值。这可包括使用每一个部件的分析模型估计在各个操作参数处的部件的熵和/或效率。替换地，这可基于实验测试数据，或用于监测温度的嵌入热传感器。使用为每一个部件确定的速度和扭矩变量，控制器70可从存储在车辆上的查找表为每一个部件选定所需流速。

在步骤126中，多个所需流体流速94a-94g的每一个可馈送入最大值判定器98中，其中可选定多个所需流体流速94a-94g的最大流速100，且输出其至流体泵50。在步骤128中，流体泵50可被以闭环的方式控制，以实现希望的流体流速。

在一种构造中，从相应的查找表96a-96g输出的流速可为数字流速，或可为流速系数。流速系数可将来自流体泵50的流动态地缩放至更小的值。这样的流速系数可示例性地表达为最大流体流动的百分比。以该方式，输出至流体泵50的最大流速100可示例性地为可将泵速度降低至恰当的水平的负载循环。

尽管已经对用于实施本发明的最佳模式进行了详尽的描述，对本发明所涉及的领域熟悉的技术人员将辨识出在所附的权利要求内用于实施本发明的各种可替换设计和实施例。应将包含在上述描述或在附图中示出的全部内容理解为仅作说明目的，而非限制性的。

Claims

1.一种混合动力车辆动力传动系，其包括：

混合动力变速器，其包括多个需要流体的部件；

流体泵，其和流体储存器以及所述多个需要流体的部件中的每一个成流体连通，该流体泵被配置为以可调节的系统流速供应流体至所述多个需要流体的部件中的每一个；和

流动控制器，其电连接至流体泵，且配置为可控制地调制流体泵的操作速度，以调节系统流速；和

其中该流动控制器还被配置为：

为所述多个需要流体的部件中的每一个相应的部件确定操作速度和扭矩；

使用该部件的确定的操作速度和扭矩为所述多个需要流体的部件中的每一个相应的部件选定部件所需流速；

将系统流速设定至所述多个部件所需流速中的最大部件所需流速；和

指令流体泵以系统流速为多个需要流体的部件中的每一个供应流体。

2.如权利要求1所述的动力传动系，其中所述流动控制器包括多个二维查找表；和

其中所述流动控制器被配置为使用为该部件确定的操作速度和扭矩从所述多个二维查找表中的相应查找表选择每一个部件所需流速。

3.如权利要求1所述的动力传动系，其中所述流动控制器被配置为通过使用联接至相应的部件的传感器感知速度和扭矩来确定每一个相应的部件的操作速度和扭矩。

4.如权利要求1所述的动力传动系，其中所述流动控制器被配置为通过使用联接的电牵引马达的操作参数推导每一个相应的速度和扭矩来确定每一个相应的部件的操作速度和扭矩。

5.如权利要求1所述的动力传动系，其中所述多个需要流体的部件包括第一行星齿轮系统、第二行星齿轮系统、和第三行星齿轮系统。

6.如权利要求5所述的动力传动系，其中所述第一、第二和第三行星齿轮系统中的每一个的相应的操作扭矩是环扭矩。

7.如权利要求1所述的动力传动系，其中所述流体泵包括电马达。

8.如权利要求1所述的动力传动系，其中所述流体泵还与电牵引马达成流体连通，且其中所述流体泵被配置为以系统流速供应流体至所述电牵引马达。

9.一种控制流体泵以系统流速供应润滑流体至混合动力车辆动力传动系中的多个需要流体的部件的方法，该方法包括：

流体泵可继而被指令为以系统流速为多个需要流体的部件中的每一个供应流体。

10.如权利要求9所述的方法，其中选择部件所需流速包括使用该部件的确定的操作速度和扭矩从二维查找表中选择部件所需流速。