CN105270159B - 一种液压控制系统及混合动力汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压控制系统及混合动力汽车，所述液压控制系统包括选换档单元及离合单元，以及用于驱动所述选换档单元和所述离合单元的动力单元，其中，所述选换档单元包括选档装置和换档装置；所述离合单元包括与发动机连接的发动机离合装置及与电动机连接的电动机离合装置；所述动力单元包括储油槽及与所述储油槽连接的蓄能器，所述储油槽和所述蓄能器之间设置有油泵电机和油泵。本发明提供的液压控制系统及混合动力汽车结构简单紧凑，响应快，提高了液压缸及控制装置的精度和稳定性，而且能够实现车辆混合动力模式或纯电动模式等多种工作模式，还可以获得六档或者七档的变速箱控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制系统及汽车，尤其涉及一种液压控制系统及混合动力汽车。
背景技术
众所周知，汽车给人们生活带来非常多的便利，但是同时也带来了“能源消耗”及“环境污染”等多种问题。为了避免这样的问题，满足人类可持续发展的需要，电动汽车得到了愈来愈多的关注，电动汽车能量来源广泛，是理想的清洁能源汽车，能够有效地克服“能源消耗”及“环境污染”等多种问题。但是，目前的电动汽车的电池普遍存在性能低、价格贵、寿命短、充电时间长等问题，因此现有技术中的电动汽车难以满足常规的使用需要。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种液压控制系统及混合动力汽车，其能够实现车辆混合动力模式或纯电动模式。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种液压控制系统，包括选换档单元及离合单元，以及用于驱动所述选换档单元和所述离合单元的动力单元，其中，所述选换档单元包括选档装置和换档装置；所述离合单元包括与发动机连接的发动机离合装置及与电动机连接的电动机离合装置；所述动力单元包括储油槽及与所述储油槽连接的蓄能器，所述储油槽和所述蓄能器之间设置有油泵电机和油泵；
所述选档装置包括选档液压缸，所述选档液压缸包括缸体，所述缸体的内壁形成连通的第一腔体、第二腔体及第三腔体，其中，所述第三腔体的截面大于所述第二腔体的截面，所述第二腔体的截面大于所述第一腔体的截面，所述第一腔体、所述第二腔体及所述第三腔体上分别开设有油道；所述第一腔体内设置有第一活塞，所述第一活塞上连接有第一活塞杆，所述第一活塞杆在所述缸体内外可伸缩地滑动设置；所述第二腔体内设置有第二活塞杆，所述第二活塞杆与所述第二腔体的内壁之间设置有能够在所述第二腔体内自由滑动的环套；所述第三腔体内设置有能够在所述第三腔体内自由滑动的第二活塞；
所述选档装置还包括第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述第三电磁阀分别与所述第一腔体、所述第二腔体及所述第三腔体的油道连接，所述第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀分别用于控制对应油腔与高压油或油箱的连通，以实现选档液压缸的四个工作位置。
进一步地，所述第一电磁阀为两位三通开关电磁阀，所述第二电磁阀为两位三通开关电磁阀，所述第三电磁阀为两位四通开关电磁阀。
进一步地，所述换档装置包括换档液压缸及与所述换档液压缸连接的第四电磁阀和第五电磁阀。
进一步地，所述第四电磁阀和所述第五电磁阀均为两位三通比例电磁阀。
进一步地，所述发动机离合装置包括发动机离合装置作用缸，所述发动机离合装置作用缸上连接有第六电磁阀和第一位置传感器；所述电动机离合装置包括电动机离合装置作用缸，所述电动机离合装置作用缸上连接有第七电磁阀和第二位置传感器。
进一步地，所述第六电磁阀和所述第七电磁阀均为比例流量电磁阀。
进一步地，所述发动机离合装置作用缸上还连接有第一压力传感器，所述电动机离合装置作用缸上还连接有第二压力传感器。
进一步地，所述动力单元还包括单向阀，所述单向阀设置在所述蓄能器和所述油泵电机之间，所述油泵电机和所述储油槽之间设置有吸滤装置，所述单向阀和所述储能器之间设置有压滤装置。
本发明还提供了一种混合动力汽车，所述混合动力汽车包括上述用于控制混合动力汽车变速箱的液压控制系统。
本发明提供的液压控制系统及混合动力汽车结构简单紧凑，响应快，提高了液压缸及控制装置的精度和稳定性，而且能够实现车辆混合动力模式或纯电动模式等多种工作模式，还可以获得六档或者七档的变速箱控制。
附图说明
图1是本发明一种优选的液压控制系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个优选实施例进行详细描述。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1所示，本发明提供了一种液压控制系统，所述液压控制系统用于控制混合动力汽车的变速箱，所述液压控制系统包括选换档单元1及离合单元2，以及用于驱动所述选换档单元1和所述离合单元2的动力单元3，其中，所述选换档单元1包括选档装置4和换档装置5；所述离合单元2包括与发动机连接的发动机离合装置6及与电动机连接的电动机离合装置7；所述动力单元3包括储油槽31及与所述储油槽31连接的蓄能器32，所述储油槽31和所述蓄能器32之间设置有油泵电机33和油泵35。
本发明通过对发动机离合装置6的结合/分离状态控制，实现对发动机动力的引入和退出；通过对电动机离合装置7的结合/分离控制，实现对电动机(例如，集成发电-起动电动机)的动力引入和退出。发动机离合装置6和电动机离合装置7同时处于结合状态时，实现双动力对车辆的并联模式驱动；发动机离合装置6处于分离状态，电动机离合装置7处于结合状态时，可实现电动机驱动车辆的纯电动模式。
为了获得实现六档或七档的车辆混动模式或纯电动模式，所述选档装置4包括选档液压缸41，所述选档液压缸包括缸体，所述缸体的内壁形成连通的第一腔体、第二腔体及第三腔体，其中，所述第三腔体的截面大于所述第二腔体的截面，所述第二腔体的截面大于所述第一腔体的截面，上述腔体的截面面积自所述第三腔体向所述第一腔体依次变小，具体如图1所示，所述第三腔体和所述第二腔体的连接处收缩形成一个台阶，所述第二腔体和所述第一腔体的连接处收缩形成另一个台阶，即所述第一腔体、所述第二腔体及所述第三腔体形成阶梯状的缸体内壁。
本发明在所述第一腔体、所述第二腔体及所述第三腔体上分别开设有油道；所述油道设置的具体位置可以是本领域技术人员所公知的，便于为活塞及活塞杆运动提供动力的任何位置，例如图1所示，所述第一腔体的油道设置在所述第一腔体的前端，所述第二腔体分别在其前端和末端各设置一个油道，所述第三腔体分别在其前端和末端各设置一个油道。
如图1所示，本发明还在所述第一腔体内设置有第一活塞，所述第一活塞上连接有第一活塞杆，如图1所示，所述第一活塞杆能够在所述缸体内外自由伸缩；所述第二腔体内设置有第二活塞杆，所述第一活塞杆和所述第二活塞杆分别设置在所述第一活塞的两侧端面上，即所述第一活塞杆和所述第二活塞杆均为所述第一活塞的一部分，优选地，所述第一活塞杆、所述第二活塞杆与所述第一活塞一体成型。所述第二活塞杆与所述第二腔体的内壁之间设置有能够在所述第二腔体内自由滑动的环套；所述第三腔体内设置有能够在所述第三腔体内自由滑动的第二活塞。
作为本发明的一种优选方案，所述第二腔体上设置有用于限制所述环套滑动位置的卡簧，所述卡簧通过限制所述环套滑动位置来避免所述环套堵塞所述第二腔体的油道，具体地，如图1所示，所述第二腔体的油道靠近述卡簧设置，所述第二腔体的油道位于所述卡簧沿着所述环套滑动方向的后方，所述环套在所述卡簧及所述第一腔体的端部限制空间内自由滑动，从而避免所述环套在所述第二腔体中运动过程中遮档或者堵塞所述第二腔体的油道。
作为本发明的一种优选方案，所述第二活塞包括滑动塞及设置在所述滑动塞上的凸台，所述凸台设置在所述滑动塞背向所述第二腔体的一侧，用于避免所述滑动塞堵塞所述第三腔体的油道。具体如图1所示，所述凸台的长度大于或者等于所述第三腔体末端油道的左侧边缘与所述第三腔体内端面的距离，并且所述凸台的截面小于所述滑动塞的截面，因此，当第二活塞滑动过程中，所述凸台抵接在所述第三腔体的内端面上，所述滑动塞受所述凸台的限位作用而不能滑动至所述第三腔体的内端面，在所述滑动塞、所述凸台及所述第三腔体内端面之间形成了一个空间，将所述油道开设在该空间内，既可有效地避免滑动塞遮档或者堵塞所述第三腔体的油道。
在上述实施例的基础上，本实施例的第二活塞上还优选地连接有能够伸入所述第二腔体的端头，所述端头与所述第二腔体的内壁间隙配合。在该实施例的基础上，为了保证所述第二活塞能够在缸体内自由滑动又不脱离缸体的限制，本实施例的端头的长度C5优选地满足下述关系式：C5>L3-C3，其中，L3为第三腔体的长度，C3为第二活塞的长度。
为了保证第一活塞杆能够在所述第一腔体内滑动，而不脱出缸体，所述第一活塞的长度C1优选地满足下述关系式：C1≥(L2-C2-C5)+(L3-C3)，其中，L2为所述第二腔体的长度，C2为所述第二活塞杆的长度，C5为所述端头的长度，L3为所述第三腔体的长度，C3为所述第二活塞的长度。
同样地，为了避免所述环套在所述第二腔体12中滑动过程中脱离缸体，所述环套的长度C4优选地满足下述关系式：C4≥L1-C1，其中，L1为所述第一腔体的长度，C1为所述第一活塞的长度。
为了保证所述环套能够在所述卡簧及第一腔体的阻档限制作用下自由滑动，并且能够具有足够的长度来推动所述第二活塞在所述第三腔体内滑动，所述环套紧贴于所述第一腔体一侧时，所述卡簧距离所述环套的距离L4满足下述关系式：L4≥(L2-C2-C5)+(L3-C3)，其中，L2为所述第二腔体的长度，C2为所述第二活塞杆的长度，C5为所述端头的长度，L3为所述第三腔体的长度，C3为所述第二活塞的长度。
本领域技术人员应该理解的是，本发明通过设置不同的活塞及腔体长度可以实现不同间距位置的控制。但是，上述关于活塞及腔体的不同长度限制仅是本发明的一种优选方案，本领域技术人员还可以根据不同的位置间距需要来调整活塞及腔体的长度，此处不再赘述，
作为本发明的一种优选方案，本实施例的第二活塞杆的截面面积S5满足下述关系式：S5<S1-S4，其中，S1为所述第一腔体的截面面积，S4为所述第一活塞杆的截面面积。
在上述实施例的基础上，所述第二腔体的截面面积S2优选地满足下述关系式：S2>S1-S4，其中，S1为所述第一腔体的截面面积，S4为所述第一活塞杆的截面面积。
本实施例的第二活塞的截面面积S3优选地满足下述关系式：S3>S1-S4,其中，S1为所述第一腔体的截面面积，S4为所述第一活塞杆的截面面积。
本实施例的选档装置4还包括第一电磁阀42、第二电磁阀43和第三电磁阀44，所述第一电磁阀42、所述第二电磁阀43和所述第三电磁阀44分别与所述第一腔体、所述第二腔体及所述第三腔体的油道连接，所述第一电磁阀42、第二电磁阀43和第三电磁阀44分别用于控制对应油腔与高压油或油箱的连通，以实现选档液压缸的四个工作位置。
在上述实施例的基础上，所述第一电磁阀42优选地为两位三通开关电磁阀，所述第二电磁阀43优选地为两位三通开关电磁阀，所述第三电磁阀44优选地为两位四通开关电磁阀。
本发明提供的选档装置作用缸能够实现四个位置的控制，从而与换档装置结合实现了六档或者七档前进档和倒档间的组合控制，所述选档装置作用缸所获得的四个位置如下所述：
如图1所示，当第一电磁阀42和第三电磁44阀失电，第二电磁阀43得电时，所述第一腔体与油箱连通、所述第二腔体和所述第三腔体与高压油连通，所述第一活塞在高压油的压力推动下带动所述第一活塞杆伸出缸体(向左侧移动)，当所述第一活塞移动至所述第一腔体的端部时，所述第一活塞受到缸体内壁的限位，停止运动，从而实现了第一位置的控制。
如图1所示，当所述第一电磁阀42和第二电磁阀43得电，第三电磁阀44失电时，所述第一腔体、第二腔体和第三腔体均与高压油连通，此时，所述第一腔体、第二腔体和第三腔体内均承受高压且压力相等，所述第一活塞在所述第一腔体内的压力作用面为环形区域(所述环形区域的面积为第一腔体的截面面积S1与所述第一活塞杆的截面面积S4之差，即S1-S4)，当所述环形区域的面积大于第二活塞杆的截面面积S5时，所述第一活塞的两侧形成作用力差，所述第一活塞及所述第二活塞杆向右侧运动，因此所述第一活塞杆在所述第一活塞的带动下开始回缩，直至缩回至所述第一活塞与所述环套抵接时，由于所述环套截面面积(S2-S5)与所述第二活塞杆的截面面积之和大于所述第一活塞杆在所述第一腔体内作用的环形面积(S1-S4)，所述第一活塞无法继续推动所述环套及第二活塞杆继续向右侧滑动，并且所述环套被限位在所述第一腔体和第二腔体的台阶处，因此，所述第一活塞杆停止运动，进而实现第二位置的控制。
如图1所示，当第一电磁阀42得电，第二电磁阀43及第三电磁阀44失电时，所述第二腔体与油箱连通，所述第一腔体和所述第三腔体与高压油连通，所述第二活塞在所述第三腔体内高压油作用下朝向所述第二腔体方向移动，并限位在所述第二腔体和所述第三腔体之间的台阶处；所述第一活塞在所述第一腔体内高压油的作用下开始回缩，当缩回至与所述第二活塞抵接时，由于所述第一活塞的环形压力作用面的面积(S1-S4)小于所述第二活塞杆的压力作用面的面积S3，所述第一活塞杆停止运动，进而实现第三位置的控制。
如图1所示，当第一电磁阀42和第三电磁阀44得电，第二电磁阀43失电时，所述第一腔体与高压油连通，所述第二腔体和所述第三腔体与油箱连通，所述第一活塞及所述第一活塞杆在第一腔体内高压油的作用下开始回缩(朝向右侧移动)，所述第一活塞进一步地推动所述环套和所述第二活塞杆朝向右侧移动，当所述第二活塞杆抵接在所述第二活塞上，所述第二活塞朝向右侧移动，直至被所述第三腔体的内壁限位，此时，所述第一活塞杆停止运动，进而实现第四位置的控制。
本发明提供的选档装置4结构简单紧凑，响应快，易于操作，并且所述选档位置4能够对位置调整进行精确而稳定的控制，大大地降低了对传感器的要求，从而有助于降低生产成本。
作为本发明的一种优选方案，所述换档装置5包括换档液压缸51及与所述换档液压缸51连接的第四电磁阀52和第五电磁阀53。更优选地，所述第四电磁阀52和所述第五电磁阀53均为两位三通比例电磁阀。本领域技术人员应该理解的是，将换档装置5与选档装置4进行有机组合，能够实现六档或七档前进档和倒档间的组合控制，所述换档装置5和选档装置4的组合方式可以采用本领域技术人员所公知的任何选换档机械结构的组合方式，此处不再赘述。
本发明的发动机离合装置6优选地包括发动机离合装置作用缸61，所述发动机离合装置作用缸61上优选地连接有第六电磁阀62和第一位置传感器63；所述电动机离合装置7优选地包括电动机离合装置作用缸71，所述电动机离合装置作用缸71上优选地连接有第七电磁阀72和第二位置传感器73。本实施例的第六电磁阀62和第七电磁阀72优选地为比例流量电磁阀，使用时，通过第六电磁阀62控制发动机与发动机离合装置作用缸61的结合/分离状态，通过第七电磁阀72控制电动机与电动机离合装置作用缸71的结合/分离状态，从而实现不同动力源间的引入和退出。此外，发动机离合装置作用缸61与发动机之间的结合/分离状态通过第一位置传感器63进行反馈确认，电动机离合装置作用缸71与发动机的结合/分离状态通过第二位置传感器73进行反馈确认。
为了保证发动机离合装置作用缸61及电动机离合装置作用缸71内的压力处于安全范围内，所述发动机离合装置作用缸61上还优选地连接有第一压力传感器64，所述电动机离合装置作用缸71上还连接有第二压力传感器74，所述第一压力传感器64及第二压力传感器74可以采用本领域技术人员所公知的任何适合的压力传感器，此处不再赘述。
作为本发明的一种优选方案，所述动力单元3还包括单向阀34，所述单向阀34优选地设置在所述蓄能器32和所述油泵电机33之间，从而避免油路的内的油体产生逆流而折返回储油槽31内。进一步地，所述单向阀34和所述储能器32之间优选地设置有压滤装置，所述油泵电机33和所述储油槽31之间优选地设置有吸滤装置，从而对储油槽31内的油体进行除杂，避免杂质堵塞下游设备而影响其正常使用，本实施例采用本领域技术人员所公知的任何的压滤装置和吸滤装置，此处不再赘述。
本发明还提供了一种混合动力汽车，所述混合动力汽车包括上述液压控制系统，所述液压控制系统与混合动力汽车变速箱连接并用于控制混合动力汽车变速箱的档位，此外，本发明还通过发动机离合装置61与发动机的结合/分离，通过电动机离合装置71与电动机的结合/分离，来获得纯电动模式，混合动力模式以及不同工作模式下的档位组合。
综上所述，本发明提供的液压控制系统及混合动力汽车结构简单紧凑，响应快，有助于提高液压缸及控制装置的精度和稳定性，而且能够实现车辆混合动力模式或纯电动模式等多种工作模式，还可以获得六档或者七档的变速箱控制。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种液压控制系统，其特征在于，包括选换档单元及离合单元，以及用于驱动所述选换档单元和所述离合单元的动力单元，其中，所述选换档单元包括选档装置和换档装置；所述离合单元包括与发动机连接的发动机离合装置及与电动机连接的电动机离合装置；所述动力单元包括储油槽及与所述储油槽连接的蓄能器，所述储油槽和所述蓄能器之间设置有油泵电机和油泵；
所述选档装置包括选档液压缸，所述选档液压缸包括缸体，所述缸体的内壁形成连通的第一腔体、第二腔体及第三腔体，其中，所述第三腔体的截面大于所述第二腔体的截面，所述第二腔体的截面大于所述第一腔体的截面，所述第一腔体、所述第二腔体及所述第三腔体上分别开设有油道；所述第一腔体内设置有第一活塞，所述第一活塞上连接有第一活塞杆，所述第一活塞杆在所述缸体内外可伸缩地滑动设置；所述第二腔体内设置有第二活塞杆，所述第一活塞杆和所述第二活塞杆分别设置在所述第一活塞的两侧端面上，所述第二活塞杆与所述第二腔体的内壁之间设置有能够在所述第二腔体内自由滑动的环套；所述第三腔体内设置有能够在所述第三腔体内自由滑动的第二活塞，所述第二活塞与所述第二活塞杆相对独立设置；
所述选档装置还包括第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述第三电磁阀分别与所述第一腔体、所述第二腔体及所述第三腔体的油道连接，所述第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀分别用于控制对应油腔与高压油或油箱的连通，以实现选档液压缸的四个工作位置。
2.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述第一电磁阀为两位三通开关电磁阀，所述第二电磁阀为两位三通开关电磁阀，所述第三电磁阀为两位四通开关电磁阀。
3.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述换档装置包括换档液压缸及与所述换档液压缸连接的第四电磁阀和第五电磁阀。
4.根据权利要求3所述的液压控制系统，其特征在于，所述第四电磁阀和所述第五电磁阀均为两位三通比例电磁阀。
5.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述发动机离合装置包括发动机离合装置作用缸，所述发动机离合装置作用缸上连接有第六电磁阀和第一位置传感器；所述电动机离合装置包括电动机离合装置作用缸，所述电动机离合装置作用缸上连接有第七电磁阀和第二位置传感器。
6.根据权利要求5所述的液压控制系统，其特征在于，所述第六电磁阀和所述第七电磁阀均为比例流量电磁阀。
7.根据权利要求5所述的液压控制系统，其特征在于，所述发动机离合装置作用缸上还连接有第一压力传感器，所述电动机离合装置作用缸上还连接有第二压力传感器。
8.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述动力单元还包括单向阀，所述单向阀设置在所述蓄能器和所述油泵电机之间，所述油泵电机和所述储油槽之间设置有吸滤装置，所述单向阀和所述蓄能器之间设置有压滤装置。
9.一种混合动力汽车，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的用于控制混合动力汽车变速箱的液压控制系统。
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