CN103547840A - 用于变速器电动油泵的电动机辅助 - Google Patents

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Abstract

一种用于辅助混合电动动力传动系统中的变速器油泵在车辆启动期间快速产生变速器油压的方法。电动机最初用来提供瞬时扭矩来使油泵旋转，且快速产生变速器油压。在通过电动机提供初始辅助之后，油泵电动机为油泵提供动力，且保持混合动力传动系统内的油压。

Description

用于变速器电动油泵的电动机辅助
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年3月4日递交的序列号为61/449，136的美国临时申请的权益。
技术领域
本公开涉及一种用于辅助混合电动变速器中的变速器油泵的方法，尤其涉及一种用于辅助变速器油泵以在车辆启动期间快速产生变速器油压以在来自于操作者的起动信号之后快速实现电力推进的方法。
背景技术
当前的混合动力传动系统电动机提供了多重功能，包括发动机启动、电力推进、电能回收、和同步换挡策略。虽然车辆的内燃机完全关闭，但许多混合动力传动系统允许车辆运行。当内燃机关闭时，为了给使离合器和混合动力传动系统的运行必不可少的其它装置运行的液压油加压，典型地必须运行电动油泵。由于成本、包装、效率、和其它原因，电动油泵典型地是一种小的、低功率的泵。因此，当混合动力传动系统已经闲置了长时间段时，尤其是在寒冷的气候中，液压用油的粘性加上电动油泵的小尺寸，当从混合动力传动系统被启动时到液压达到变速器运行足够的压力时，可能导致几秒的延迟。在某些情况下，从给液压系统加压的指令到获得足够的压力时，可能花费超过2.25秒。在某些情况下，没有内燃机的辅助，仅仅电动油泵可能不能获得足够的油压。
发明内容
在一种方式中，本公开提供了一种运行混合动力传动系统的方法，所述混合动力传动系统包括电动机、与电动机连接的超越离合器、与超越离合器连接的油泵电动机、和与油泵电动机连接的油泵。该方法包括：启动电动机，使油泵旋转；和启动油泵电动机，使油泵旋转。该方法还包括在油泵旋转之后，使电动机停止作用。
在另一种方式中，本公开提供了一种运行混合动力传动系统的方法，所述混合动力传动系统包括发动机、与发动机连接的变速器输入轴、通过行星齿轮组与变速器输入轴连接的电动机、和与变速器输入轴连接的超越离合器。超越离合器与变速器输入轴连接，使得超越离合器可以关于变速器输入轴在第一方向上旋转，但被阻止关于变速器输入轴在相反的第二方向上旋转。该混合动力传动系统还包括具有与超越离合器连接的油泵电动机转子的油泵电动机、和具有与超越离合器连接的油泵推动器的油泵。该运行混合动力传动系统的方法还包括：为电动机提供动力，使油泵推动器旋转；一旦为电动机提供了动力，则为油泵电动机提供动力；和在为油泵电动机提供动力之后，利用超越离合器将电动机从油泵电动机转子和油泵推动器中断开连接。该运行混合动力传动系统的方法使油泵在所需的时间内获得所需的油压。
从详细的描述和所提供的权利要求中，本公开其它领域的实用性将变得显而易见。但应当理解，包括公开的实施方式和附图的详细描述事实上仅示例性的以说明为目的，而不限制本发明及其应用或使用的范围。因此，不脱离本发明的主旨的变型在本发明的范围之内。
附图说明
图1为根据本公开的原理的混合动力传动系统的侧视示意图；
图2为发动机、变速器输入轴、油泵电动机转子、油泵推动器、和电动机的示例性转速的曲线图；
图3为在使泵用电动机转速急剧上升和稳定期间的混合动力传动系统的杠杆图；
图4为在急剧下降和液压切换期间的混合动力传动系统的杠杆图。
具体实施方式
图1为根据本公开的原理的混合动力传动系统的侧视示意图。混合动力传动系统包括发动机1、行星齿轮组3、和电动机30。发动机1通过变速器输入轴2连接到行星齿轮组3的输入端。变速器输入轴2可以与发动机曲轴为同一个轴，或者是不同的轴。行星齿轮组3的输出端通过变速器轴4连接到电动机30。行星齿轮组3可以是行星齿轮组或混合动力传动系统的操作事项所需的任何其它类型的齿轮组。混合动力传动系统可以以任何所需的方式连接到车辆的驱动系统的其余部件。
变速器输入轴2包括同轴地安装在其上的超越离合器5。超越离合器5允许在超越离合器5和变速器输入轴2之间的在第一旋转方向上的自由旋转运动，但不允许在超越离合器5和变速器输入轴2之间的在第二（即相反）旋转方向上的任何旋转。因此，超越离合器5可以在第一自由旋转方向上比变速器输入轴2旋转得快。超越离合器5可以是空程离合器、单向轴承、或允许在超越离合器5和变速器输入轴2之间的在第一方向上、但不在相反方向上旋转的任何其它装置。
混合动力传动系统还包括油泵电动机10和油泵20。油泵电动机10包括与超越离合器5联接的油泵电动机转子11和与混合动力传动系统的变速器壳6联接的油泵电动机定子12。油泵20包括与超越离合器5联接的油泵推动器21和与混合动力传动系统的变速器壳6联接的油泵壳22。油泵电动机转子11、油泵推动器21、和超越离合器5全部联接在一起，且围绕变速器输入轴2同步地旋转。当为油泵电动机10提供动力时，油泵电动机转子11、油泵推动器21、和超越离合器5全部旋转。油泵20与变速器液压系统（未示出）联接，这将在本技术中容易理解。
在随着发动机1的运转而车辆运行期间，发动机使变速器输入轴2旋转。当发动机1运行时，超越离合器5被接合从而与变速器输入轴2同步旋转。在随着发动机1的运转而运行期间，油泵电动机10被关闭。超越离合器5的旋转也使油泵电动机转子11和油泵推动器21旋转，从而产生油压以为混合动力传动系统内的离合器提供动力且允许动力传动系统运行。
当关闭运转中的发动机1时（即“发动机停止操作”），油泵电动机10被启动，从而使油泵电动机转子11和与油泵推动器21联接的超越离合器5旋转。当发动机1关闭时，发动机1和变速器输入轴2不旋转。与此同时，超越离合器5围绕着变速器输入轴2自由旋转。油泵电动机转子11的旋转也使油泵推动器21旋转，从而产生油压，且促进混合动力传动系统的运行。
在某些运转情况（包括冷启动和在零下条件下的启动）中，油泵电动机10不能够在所需的时间内向混合动力传动系统提供足够的油压。本公开的混合动力传动系统能够在车辆启动和其它需要的期间为油泵电动机10提供辅助功能。
图2为发动机1、变速器输入轴2、油泵电动机转子11、油泵推动器21、变速器轴4、和电动机30的示例性转速的曲线图。结合图2，在车辆启动（初始（t0至t1））期间，混合动力传动系统的部件都不旋转。在t1时，电动机30被启动，从而使电动机30和变速器轴4以第一转速（以每分钟的转数（RPM）计）旋转。均通过行星齿轮组3与电动机30连接的发动机1、变速器输入轴2、超越离合器5、油泵电动机转子11、油泵推动器21以第二转速（以RPM计）旋转。超越离合器5通过变速器输入轴2的旋转被接合。应当注意的是，尽管发动机1在图2的启动方法期间是旋转的，但发动机1从未被启动（无火花或无燃料）。在某些实施方式中，发动机1可以通过离合机构选择性地与变速器输入轴2断开连接，使得发动机1在启动程序期间不旋转。
在t1和t2（急剧上升）之间，由于电动机30施加的扭矩，电动机30、变速器轴4、发动机1、变速器输入轴2、超越离合器5、油泵电动机转子11、油泵推动器21的转速快速地增大。
在t2时，油泵电动机10被启动。从而，在t2和t3（使泵用电动机稳定）之间，油泵电动机10和电动机30提供扭矩，以为油泵推动器21提供动力。在此期间，油泵电动机10稳定，且产生了符合混合动力传动系统要求的油压。从而，混合动力传动系统现具有足够的油压以使混合动力传动系统的离合器能够使用，从而使车辆能够移动。在t3时，电动机30关闭，而油泵电动机10保持启动，以继续为油泵推动器21的旋转提供动力，从而为混合动力传动系统提供油压。在t3和t4（急剧下降）之间，电动机30、变速器轴4、发动机1和变速器输入轴2现均不被提供动力，转速快速地下降，直到在t4时，它们不再旋转。在t3和t5（液压切换）之间，不再具有电动机30辅助的油泵电动机10为混合动力传动系统提供油压，且在t5（稳定）时，达到稳态油压。在t5后，油泵电动机10稳定，且在没有电动机30的辅助下能够为混合动力传动系统提供足够且一致的油压。
在示例性实施方式中，最初利用电动机30来辅助油泵电动机10提供足够的油压的公开的混合动力传动系统在小于2秒内可以达到足够的油压。在一个示例性实施方式中，在小于1.5秒内可以获得足够的油压。在另一个示例性实施方式中，在小于1.25秒内可以获得足够的油压。在另一示例性实施方式中，在小于1秒内可以获得足够的油压。足够的油压可以在600kPa和1000kPa之间、可以小于600kPa或大于600kPa。在一个实施方式中，足够的油压可以是600kPa、700kPa、800kPa、900kPa或1000kPa。当使用现有技术的不具有电动机30辅助的油泵电动机10时，（如图2中虚线所示）直到t6才达到对于混合动力传动系统足够且一致的油压。现有技术的系统可能花费超过2.25秒以获得足够的油压。
如在图2中描述的混合动力传动系统的运行方法允许在混合动力传动系统内快速地给油加压。这使得采用混合动力传动系统的车辆在车辆启动之后，比仅仅依靠油泵电动机来提供扭矩而产生油压的车辆更加快速地被置于移动当中。在某些实施方式中，该方法或运行可以使采用混合动力传动系统的车辆几乎立即被驱动。在此类实施方式中，在t3后，将不使电动机30失去动力。而是，电动机30通过离合机构或其它装置与变速器输入轴2断开连接，使得电动机30旋转并使车辆移动而不需要变速器输入轴2或发动机旋转。在某些实施方式中，在启动电动机30之前、同时、或在之后的任何时间，油泵电动机10可以启动。
图3为在使泵电动机转速急剧上升和稳定期间的混合动力传动系统的杠杆图。如由杠杆L1所描述的，在使泵电动机转速急剧上升和稳定（图2中的t1至t3）期间，电动机30的旋转使发动机1和油泵推动器21旋转。如由杠杆L2所描述的，由电动机30向油泵推动器21施加的扭矩（T电动机）被由变速器壳施加的扭矩（T地面）衡消。在此期间，发动机1不被启动，且不提供任何扭矩。
图4为在急剧下降和液压切换期间的混合动力传动系统的杠杆图。如由杠杆L1所描述的，在急剧下降和液压切换（图2中的t3至t5）期间，油泵电动机10为油泵推动器21提供动力以在所需的RPM下旋转而不需要电动机30的辅助。发动机1和电动机30都不旋转。从变速器输入轴2的旋转中脱离的超越离合器5允许油泵电动机转子11和油泵推动器21关于变速器输入轴2自由地旋转。如由杠杆L2所描述的，由电动机30向油泵推动器21施加的扭矩（T电动机）被由变速器壳施加的扭矩（T地面）衡消。
因此，电动机30可以用来辅助油泵电动机10初始产生用于混合动力传动系统的油压。一旦获得了预定的油压，电动机30就与油泵电动机10断开连接，然后无辅助的油泵电动机10保持着用于混合动力传动系统的预定的油压。电动机30现可以用于推进或混合动力传动系统所需的任何其它功能。
所公开的用于油泵电动机的电动机辅助可以与任何混合动力传动系统使用，该混合动力传动系统包括但不限制于单电动机混合动力传动系统或双电动机混合动力传动系统。在双电动机混合动力传动系统，任何一个电动机或两个电动机相结合可以为油泵电动机提供辅助。

Claims (20)

1.一种运行混合动力传动系统的方法，所述混合动力传动系统包括：
电动机；
联接至所述电动机的超越离合器；
联接至所述超越离合器的油泵电动机；和
联接至所述油泵电动机的油泵，
所述方法包括：
启动所述电动机，以使所述油泵旋转；
启动所述油泵电动机，以使所述油泵旋转；和
在所述油泵旋转之后，使所述电动机停止作用。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，相比于所述电动机未被启动，启动所述电动机使所述油泵较快地获得所需的油压。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述电动机被停止作用之后，所述油泵电动机继续使所述油泵旋转。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述超越离合器联接到所述电动机，使得所述超越离合器能够相对于所述电动机在第一旋转方向上自由旋转，但在相反的第二旋转方向上与所述电动机一起同步旋转。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合动力传动系统还包括：
通过变速器轴与行星齿轮组联接的所述电动机；
与变速器输入轴联接的所述行星齿轮组；和
与所述超越离合器联接的所述变速器输入轴。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述超越离合器联接到所述电动机，使得所述超越离合器能够相对于所述电动机在第一旋转方向上自由旋转，但在相反的第二旋转方向上与所述电动机一起同步旋转。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括与所述变速器输入轴联接的发动机，其中，所述发动机未被启动。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述变速器输入轴选择性地联接到所述发动机。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述电动机被停止作用之后，所述电动机使所述行星齿轮组中的齿轮旋转。
10.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法使所述油泵在期望的时间内获得期望的油压。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述期望的油压为至少约600kPa，所述期望的时间为小于约1.25秒。
12.一种运行混合动力传动系统的方法，所述混合动力传动系统包括：
发动机；
与所述发动机联接的变速器输入轴；
通过行星齿轮组与所述变速器输入轴联接的电动机；
与所述变速器输入轴联接的超越离合器，其中，所述超越离合器联接到所述变速器输入轴，使得所述超越离合器能够相对于所述变速器输入轴在第一方向上旋转，但被阻止相对于所述变速器输入轴在相反的第二方向上旋转；
油泵电动机，所述油泵电动机具有与所述超越离合器联接的油泵电动机转子；和
油泵，所述油泵具有与所述超越离合器联接的油泵推动器，
所述方法包括：
为所述电动机提供动力，以使所述油泵推动器旋转；
一旦已为所述电动机提供了动力，则为所述油泵电动机提供动力；和
在为所述油泵电动机提供动力之后，利用所述超越离合器将所述电动机与所述油泵电动机转子和所述油泵推动器断开连接，其中，所述方法使所述油泵在期望的时间内获得期望的油压。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在将所述电动机与所述油泵电动机转子和所述油泵推动器断开连接之后，所述油泵电动机继续使所述油泵推动器旋转。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述变速器输入轴为所述发动机的曲轴。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述发动机未被启动。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，在将所述电动机与所述油泵电动机转子和所述油泵推动器断开连接之后，所述电动机使所述行星齿轮组中的齿轮旋转。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述期望的油压为至少约600kPa，所述期望的时间为小于约1.25秒。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述期望的油压为至少约600kPa，所述期望的时间为小于约2秒。
19.根据权利要求12所述的方法，其中，所述变速器输入轴选择性地联接到所述发动机。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述期望的油压为至少约800kPa，所述期望的时间为小于约1.5秒。
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