CN107097628A - 混合动力总成及其液压控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种混合动力总成及其液压控制系统，其中液压控制系统包括主控制模块和辅助控制模块，主控制模块包括主油路以及设于主油路中的机械油泵，机械油泵由混动电机的转子带动而工作、并产生用于驱动变速离合器动作的第一油压；辅助控制模块包括辅助油路以及设置在辅助油路中的电子油泵，电子油泵产生用于驱动变速离合器动作的第二油压；电子油泵用于在第一油压小于变速离合器的所需油压时工作，否则停止。本发明的方案通过机械油泵、电子油泵对变速离合器进行联合控制，当混合动力车辆在刚启动或者低速行驶时，启动电子油泵工作以弥补在该工况下机械油泵油压不足的情况，从而改善在该工况下变速离合器的工作性能。

Description

混合动力总成及其液压控制系统
技术领域
本发明涉及混合动力车辆领域，具体涉及一种混合动力总成及其液压控制系统。
背景技术
混合动力车辆采用混动驱动技术，其动力源包括混动电机和发动机。所谓混动驱动技术，是指在传统发动机变速箱动力系统中增加驱动电机，来完成发动机和电机动力的混合输出。依据电机在传统动力系统的位置不同，可以划分为几种不同的混动驱动技术：(1)电机设置在发动机端时，称为P1式混动技术；(2)电机设置在发动机与变速箱之间时，称为P2式混动技术；(3)电机设置在变速箱的输出端时，称为P3式混动技术；(4)电机设置在驱动桥上时，称为P4混动技术。
以P2式混动技术为例，其对应的混动动力系统称为P2混合动力系统，其中由于电机在变速箱与发动机之间，为了完成动力在电机与发动机之间的切换，需要一个离合器来控制电机与发动机之间的结合与断开。在双离合器变速箱中，两个变速箱的变速离合器一般称为C1离合器与C2离合器，而常把P2混合动力系统中电机与发动机之间的离合器称为C0离合器，混合动力系统中的电机称为混动电机。具体地，发动机通过C0离合器与混动电机的转子相连，混动电机的转子与变速箱(例如DCT变速箱)的输入端机械连接。
当车辆以发动机模式运行时，C0离合器结合，混动电机不工作，发动机动力经离合器与混动电机的转子传递到变速箱，以驱动车辆。当车辆以纯电模式运行时，发动机不工作，C0离合器断开，混动电机工作，动力经过转子直接传递至变速箱进行车辆驱动。
变速箱中的变速离合器通过液压油泵驱动以实现接合或分离。其中变速箱的输入端与液压油泵的驱动端机械相连，当变速箱的输入端转动时带动机械油泵工作，进而产生油压控制变速离合器接合，机械油泵的转速与变速箱的输入端的转速成正比，当变速箱的输入端转速较低时，机械油泵的转速也较低，故所产生的油压较低。
混合动力车辆在刚启动或者低速行驶时(例如V＜10km/h)，此时变速箱的输入端的转速很低，将导致机械油泵产生的油压过低，以至于无法对变速离合器进行有效操作。
发明内容
本发明解决的问题是现有的混合动力车辆中，当车辆刚启动或低速行驶时，机械油泵产生的油压无法满足变速离合器的要求。
为解决上述问题，本发明提供一种混合动力总成的液压控制系统，用于控制变速箱中变速离合器的动作，所述混合动力总成的动力源包括混动电机，所述液压控制系统包括主控制模块，所述主控制模块包括：主油路，与所述变速离合器连通，用于向所述变速离合器供油、以驱动所述变速离合器动作；机械油泵，设于所述主油路中，用于产生第一油压，所述机械油泵由所述混动电机的转子带动而工作；所述液压控制系统还包括辅助控制模块，所述辅助控制模块包括：辅助油路，与所述变速离合器连通，用于向所述变速离合器供油、以驱动所述变速离合器动作；电子油泵，设于所述辅助油路中，用于产生第二油压；所述电子油泵用于在所述第一油压小于所述变速离合器的所需油压时工作，否则停止。
可选的，所述辅助控制模块还包括设于所述辅助油路中的单向阀，所述单向阀位于所述电子油泵和所述变速离合器之间，只允许液压油从所述电子油泵向所述变速器离合器单向流动。
可选的，所述辅助控制模块还包括压力过滤器，位于所述电子油泵和所述变速离合器之间。
可选的，所述辅助控制模块还包括回油油路，所述回油油路的两端分别与所述电子油泵的输出端和所述油箱连通，所述回油油路中设有限压阀。
可选的，所述电子油泵配备有电机，并由所述电机驱动。
可选的，所述机械油泵用于在所述转子正转时随所述转子转动，并在所述转子反转时停止。
可选的，所述主控制模块还包括单向离合器，所述单向离合器用于将所述机械油泵与所述混动电机的转子连接。
可选的，所述变速箱为双离合变速箱，所述双离合变速箱的至少一个离合器配备有所述辅助控制模块。
可选的，所述双离合变速箱的两个离合器共用所述辅助控制模块。
可选的，所述辅助控制模块安装在变速箱壳体的油道上。
本发明还提供一种混合动力总成，其包括上述任一项所述的液压控制系统。
可选的，还包括发动机，所述发动机的输出端与所述混动电机的转子连接，并通过所述转子与变速箱的输入端连接。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明的液压控制系统在主控制模块的基础上增设辅助控制模块，通过主控制模块的机械油泵、辅助控制模块的电子油泵对变速离合器进行联合控制，当混合动力车辆在刚启动或者低速行驶时，启动电子油泵工作以弥补在该工况下机械油泵油压不足的情况，从而改善在该工况下变速离合器的工作性能。其中，辅助控制模块不需要采用传统的电磁阀，而是通过电子油泵控制的方式来产生用于驱动变速离合器动作的第二油压。
进一步地，本发明在机械油泵和混动电机之间设置单向离合器，使得液压控制系统在混动电机的正反转中都能正常工作：在车辆前进时，混动电机正向驱动以驱动车辆行驶，此时机械油泵正常工作；在车辆倒车时，混动电机反向驱动，此时机械油泵保持断开，解决了混动电机反向驱动时液压油倒流的问题，从而可以在混合动力车辆的变速箱中取消倒倒设置，以减小变速箱的尺寸，降低成本。
进一步地，辅助控制模块直接安装在变速箱壳体的油道中，减少液压油的沿途损失，同时减小辅助控制模块的功率和体积，以降低成本，提高竞争性。
附图说明
图1是本发明实施例的液压控制系统的结构简图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参照图1所示，本发明实施例提供一种混合动力总成的液压控制系统，该液压控制系统用于控制变速箱中变速离合器的动作。其中，变速箱可以是单离合变速箱，或者双离合变速箱。如图1，本实施例以DCT(湿式双离合变速箱)为例对液压控制系统进行说明，变速离合器包括第一离合器C1、第二离合器C2，其中第一离合器C1为偶数档离合器。
如图1中，混合动力总成具有动力源10，动力源10包括发动机E和混动电机M，发动机E的输出端与混动电机M的转子通过C0离合器11连接，并通过混动电机M的转子与变速箱的输入端连接。
液压控制系统包括与油箱20(如油底壳)连通的主控制模块100，主控制模块100包括主油路110以及设置在主油路110中的机械油泵101。油箱20中设有油温传感器21，油温传感器21通过线束与TCU(变速箱控制单元)连接，用于监控变速箱内的油温，并将油温信息传输至TCU，进而作为液压控制系统控制的参考量。
主油路110与作为变速离合器的第一离合器C1、第二离合器C2连通，用于向第一离合器C1、第二离合器C2提供液压油、以驱动其执行接合或分离的动作。具体地，主油路110分别与第一离合器C1、第二离合器C2的离合器执行器的工作腔(图中未示出)连通，向对应的工作腔供油。
机械油泵101用于抽取油箱20中的液压油，并产生第一油压。如图1，机械油泵101与混动电机M的转子机械连接，由混动电机M的转子带动而工作。
主控制模块100与现有的液压控制系统大致相同。如图1，主油路110与油箱20连通的一端设有吸滤器111，用于对从油箱20进入主油路110的液压油进行初级过滤。主油路110中在机械油泵101与变速离合器之间设有高压过滤器112，用于对液压油进行次级过滤。其中，经过次级过滤的液压油进入执行系统，执行系统包括离合器回路(包括第一离合器C1、第二离合器C2)、拨叉控制回路(图1中标号B所示)，本实施例中不涉及拨叉回路，因此对此不作阐述。
本实施例中，液压控制系统还包括辅助控制模块200，辅助控制模块200包括辅助油路210以及设置在辅助油路210中的电子油泵201，电子油泵201配备有电机205，并由电机205驱动。辅助控制模块200用于对变速离合器进行辅助供油，以保证变速离合器在工作时能够得到足够的油压。
辅助油路210与变速离合器连通，用于向变速离合器供油、以驱动变速离合器动作。电子油泵201设于辅助油路210中，用于产生第二油压，电子油泵201用于在第一油压小于变速离合器的所需油压时工作，否则停止。
其中需要注意的是，本实施例的辅助控制模块200通过电子油泵201产生的第二油压来控制变速离合器的工作，在整个辅助控制模块200中不需要设置任何电磁阀。
一般来说，当车辆刚启动或者在低速(例如V＜10Km/h)行驶时，机械油泵101产生的第一油压低于变速离合器所需的油压，此时启动电子油泵201工作，以补偿第一油压与变速离合器所需油压之间的差值。当车辆的行驶速度达到一定值，例如V＞10Km/h时，机械油泵101的转速足够高，产生的第一油压能够满足第一离合器C1的油压需求，此时电子油泵201不工作。
图1中，辅助油路210与第一离合器C1连通，用于向第一离合器C1供油以辅助控制第一离合器C1的动作，其中第一离合器C1作为起步离合器。在其他实施例中，辅助油路210也可以同时与第一离合器C1、第二离合器C2连通，以同时辅助控制两个离合器的动作；或者，第一离合器C1、第二离合器C2可以分别配备辅助控制模块200，并通过各自的辅助控制模块分别进行辅助供油。
本发明的液压控制系统在主控制模块100的基础上增设辅助控制模块200，通过主控制模块100的机械油泵101、辅助控制模块200的电子油泵201对变速离合器进行联合控制，当混合动力车辆在刚启动或者低速行驶时，启动电子油泵201工作以弥补在该工况下机械油泵101油压不足的情况，从而改善在该工况下变速离合器的工作性能。
其中，辅助控制模块200安装在变速箱壳体的油道上，一方面可以在保持现有DCT整体布局不动的基础上，对现有湿式DCT变速箱更改较小的情况下实现在刚启动和低速行驶时对变速离合器的动力支持。另一方面可以使得电子油泵201从油箱20中抽取的液压油以最短的路径进入第一离合器C1的离合器执行器的工作腔，以在最大程度上减少液压油的沿途损失，同时减小辅助控制模块的功率和体积，以降低成本，提高竞争性。
进一步地，辅助控制模块200还包括设于辅助油路210中的单向阀202，单向阀202位于电子油泵201和第一离合器C1之间，只允许液压油从电子油泵201向第一离合器C1单向流动，在液压油反向流动时关闭、以封闭辅助油路210。由此，当车辆的行驶速度达到一定值，第一离合器C1的动作由机械油泵101提供的第一油压驱动，电子油泵201不工作，那么单向阀202的设置可以避免液压油从主油路110进入电子油泵201。
辅助控制模块200还包括压力过滤器203，位于电子油泵201和第一离合器C1之间。液压油从电子油泵201流出后进入压力过滤器203，对进入变速离合器的液压油进行过滤，液压油流出压力过滤器203后然后进入第一离合器C1。
辅助控制模块200还包括回油油路211，回油油路211的两端分别与电子油泵201的输出端和油箱20连通，回油油路211中设有限压阀204。通过限压阀204的设定，可以确定第一离合器C1的最大压力。
进一步地，在本实施例中，机械油泵101用于在驱动电机M的转子正转时随转子转动，并在转子反转时停止。也就是说，机械油泵101单向工作，其只能将液压油从油箱20抽向主油路110，而不能将液压油从主油路110抽向油箱20。
具体地，主控制模块200还包括单向离合器102，单向离合器102用于将机械油泵102与混动电机M的转子连接。当转子正转时，机械油泵101与转子接合并随着转子一起转动，以将液压油从油箱20中抽出；当转子反转时，机械油泵101与转子分离，此时，机械油泵101不工作，第一油压为零，此时第一离合器C1所需的油压由电子油泵201产生的第二油压来提供。
在传统车辆中，需要在变速箱中设置倒挡结构以实现车辆的倒挡运行。对于混合动力车辆来说，由于作为动力源的混动电机M本身具有正向驱动和反向驱动的功能，那么理论上可以由混动电机M反向驱动来实现倒挡。但是在实际中，由于混动电机M的转子与机械油泵101连接，如果混动电机M反向驱动，将带动机械油泵101反向转动，并使得液压油从主油路110流向油箱20，导致液压油倒流，这是不允许的。本实施例在机械油泵101和混动电机M之间设置单向离合器102，在车辆前进时，混动电机M正向驱动以驱动车辆行驶，此时机械油泵101正常工作；在车辆倒车时，混动电机M反向驱动，此时机械油泵101保持断开，解决了混动电机M反向驱动时液压油倒流的问题，从而可以在混合动力车辆的DCT中取消倒倒设置，以减小DCT的尺寸，降低成本。
与现有液压控制系统相同地，如图1，主控制模块100中，主油路110在高压过滤器112与各个变速离合器之间还设有离合器控制组件120，离合器控制组件120包括离合器电磁阀121、压力传感器122、油压减震器123以及离合器过滤器124。离合器电磁阀121可以是比例压力电磁阀，用于对进入变速离合器进行压力的控制与调节，压力传感器122用于实时监控变速离合器中离合器执行器的工作腔内的工作压力。油压减振器123用于对主油路110中的压力脉动进行吸收与控制。离合器过滤器124可以是过滤网，且分别设于离合器电磁阀121的入口侧和出口侧，过滤流经离合器电磁阀121的液压油，以对主油路110中的液压油进行第三级过滤。
主控制模块100中，经机械油泵101从油箱20中抽出的液压油除了通过高压过滤器112进入执行机构外，还通过主油路安全阀131与主油路阀132相连。主油路阀132与变速离合器之间设有第一控制油路160，用于辅助控制通过主油路110进入离合器的工作腔的油压。其中，第一控制油路160中可以设有过滤器，如标号161所示。
主油路阀132由主油路先导VBS电磁阀133所控制，主油路先导VBS电磁阀133用于控制主油路110的油压压力：当主油路先导VBS电磁阀133为低电流时，主油路110的油压压力为高压，当主油路先导VBS电磁阀133为高电流时，主油路110的油压压力为低压。
主油路110内的液压油经过主油路阀132后，分为两条油路：主回油油路111、离合器润滑油路112。其中，离合器润滑油路112由离合器润滑流量阀141控制。离合器润滑流量阀141与变速离合器之间设有第二控制油路170，用于控制进入变速离合器的润滑油的油量。第二控制油路170中设有冷却回路减震器171和VBS先导阀172以及过滤器(如标号173所示)。
另外，主油路110内的液压油经过主油路阀132后，还可以连接另外一条与离合器润滑油路112并联的油路，称为同步器润滑油路113，同步器润滑油路113中设有油冷器151，液压油经过油冷器151后，流向同步器主动润滑装置的喷油管152。
下面介绍液压控制系统的工作模式。
启动及低速行驶模式：车辆进入纯电驱动模式，此时发动机E不参与工作，C0离合器11打开，混动电机M从静止开始启动，此时单向连接器102正向工作，带动机械泵101转速从0开始工作，此时由于机械油泵101转速较低，需要电子油泵201工作，为第一离合器C1提供油压。电机205带动电子油泵201工作，液压油从油箱20吸出，依次经过压力过滤器203和单向阀202后进入第一离合器C1的工作腔，驱动第一离合器C1接合，从而使混动电机M的动力经第一离合器C1进入变速箱内的传动系统，驱动车辆起步。
此时，混动电机M通过转速调节对车辆的起步性能进行控制。
在此过程中，对离合器电磁阀121进行控制，通过压力传感器122进行压力反馈调节，使变速离合器的压力达到目标值，保持第一离合器C1接合。当变速箱的输入转速不断提高，机械油泵101的转速相应提高并超过设定值时，电子油泵201关闭，液压油经机械油泵101、高压过滤器112以及离合器电磁阀121进入第一离合器C1。此时单向阀202反向工作，辅助油路210处于反向截止状态，以防止液压油在电子油泵201处泄露。
倒档模式：车辆纯电驱动，此时发动机E不工作，C0离合器11打开，混动电机M反向驱动，带动变速箱的输入端反转实现车辆倒档。此时单向离合器102分离，机械油泵101不工作。此时电子油泵201工作，以向第一离合器C1提供第二油压。
其他正常行驶模式(例如V＞10Km/h)：此时机械油泵101的转速较高，产生的第一油压足够高，能够满足第一离合器C1的油压需求，此时电子油泵201关闭，液压控制系统的控制方式与现有的DCT相同，在此不赘述。
本发明实施例还提供一种混合动力总成，其包括上述中任一项的液压控制系统。如前所述，混合动力总成的发动机E的输出端与混动电机M的转子连接，并通过转子与变速箱的输入端连接。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种混合动力总成的液压控制系统，用于控制变速箱中变速离合器的动作，所述混合动力总成的动力源包括混动电机，所述液压控制系统包括主控制模块，所述主控制模块包括：
主油路，与所述变速离合器连通，用于向所述变速离合器供油、以驱动所述变速离合器动作；
机械油泵，设于所述主油路中，用于产生第一油压，所述机械油泵由所述混动电机的转子带动而工作；
其特征在于，所述液压控制系统还包括辅助控制模块，所述辅助控制模块包括：
辅助油路，与所述变速离合器连通，用于向所述变速离合器供油、以驱动所述变速离合器动作；
电子油泵，设于所述辅助油路中，用于产生第二油压；
所述电子油泵用于在所述第一油压小于所述变速离合器的所需油压时工作，否则停止。
2.如权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述辅助控制模块还包括设于所述辅助油路中的单向阀，所述单向阀位于所述电子油泵和所述变速离合器之间，只允许液压油从所述电子油泵向所述变速器离合器单向流动。
3.如权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述辅助控制模块还包括压力过滤器，位于所述电子油泵和所述变速离合器之间。
4.如权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述辅助控制模块还包括回油油路，所述回油油路的两端分别与所述电子油泵的输出端和所述油箱连通，所述回油油路中设有限压阀。
5.如权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述电子油泵配备有电机，并由所述电机驱动。
6.如权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述机械油泵用于在所述转子正转时随所述转子转动，并在所述转子反转时停止。
7.如权利要求6所述的液压控制系统，其特征在于，所述主控制模块还包括单向离合器，所述单向离合器用于将所述机械油泵与所述混动电机的转子连接。
8.如权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述变速箱为双离合变速箱，所述双离合变速箱的至少一个离合器配备有所述辅助控制模块。
9.如权利要求8所述的液压控制系统，其特征在于，所述双离合变速箱的两个离合器共用所述辅助控制模块。
10.如权利要求1-9中任一项所述的液压控制系统，其特征在于，所述辅助控制模块安装在变速箱壳体的油道上。
11.一种混合动力总成，其特征在于，包括权利要求1-10中任一项所述的液压控制系统。
12.如权利要求11所述的混合动力总成，其特征在于，还包括发动机，所述发动机的输出端与所述混动电机的转子连接，并通过所述转子与变速箱的输入端连接。
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