CN109538554A

CN109538554A - 汽车、液压系统及其控制方法

Info

Publication number: CN109538554A
Application number: CN201811382643.1A
Authority: CN
Inventors: 安颖; 高帅
Original assignee: Hunan University of Science and Technology
Current assignee: Hunan University of Science and Technology
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2019-03-29

Abstract

本发明提供汽车、液压系统及其控制方法，液压系统包括：油泵、系统压力控制阀、系统流量流向控制阀组和作动控制阀，液压系统的控制方法包括步骤：采集液压系统的输入信号；根据输入信号确定执行机构作动所需的压力和流量、液压系统的压力和流量，进而确定油泵的目标流量及其控制电流、系统压力控制阀的目标压力及其控制电流、系统流量流向控制阀组的目标压力及其控制电流、作动控制阀的目标压力及其控制电流。汽车包括上述液压系统或采用液压系统的控制方法对其液压系统进行控制，是一种传递特性好、传动控制精准、能耗低的汽车、液压系统及其控制方法。

Description

汽车、液压系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车动力传动领域，具体而言，涉及汽车、液压系统及其控制方法。

背景技术

液压系统是汽车的主要控制系统之一，以控制车辆机械传动系统的动作为主要功能，通过改变压强来控制作用力、通过改变液流的方向和大小来改变方向和速度，液压控制系统则要使得液压系统输出满足特定的性能要求。

汽车的金属带式无级变速器需要足够的夹紧力才能够传递扭矩，因此液压系统需要一直保持在较高压力状态，而在混合动力以及或者纯电动汽车上，由于往往设置有多路动力传动装置，因此金属带式无级变速器在必要的时候介入工作，而在非必要的时候则退出工作。金属带式无级变速器(简称CVT)在系统有变速需求的时候，CVT通过离合器的结合进入动力传递路线。 CVT电液控制系统的流量输入和压力等级有必要根据新系统的实际需求来调整，避免产生不必要的能量消耗。在CVT进入动力传递路线时，CVT的主动和从动油缸需要较高的压力夹紧金属带传递动力，同时需要进行快速的速比变换(速比变换意味着主动油缸或者从动油缸随时需要充油放油，流量需求较大)。在CVT不进入动力传递路线时CVT处于空载运行状态，需要以极低的液压力维持主动油缸和从动油缸充盈，并在极低的压力下实现速比的空载变换。

现有的液压系统由于对作动油路的压力控制不精准，使得液压系统所作动的离合器存在结合冲击较大、无级变速机构存在速比控制不精准等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种具有流量压力可控的动力元件、控制元件的液压系统、汽车以及根据液压系统的负载情况，实时计算各部件所需的油压、流量，并对压力机系统输入流量进行精准控制的液压系统的控制方法，是一种传递特性好、传动控制精准、能耗低的汽车、液压系统及其控制方法。

为此，本发明提供如下第一技术方案：

液压系统，包括机械泵、电动泵、系统流量流向控制阀组、离合控制阀、作动油路和低压油路；

所述机械泵的输入轴随车辆传动系统的一传动轴成比例地转动，所述电动泵的转速可调；

所述系统流量流向控制阀组用于控制所述机械泵和所述电动泵的流量流向所述作动油路或所述低压油路；

所述离合控制阀设于所述作动油路上，用于控制执行机构的动作。

作为对上述的液压系统的进一步可选的方案，所述系统流量流向控制阀组包括流量控制阀和油泵控制阀，所述油泵控制阀的进油口与所述电动泵的出油口连通，所述电动泵的出油口与所述作动油路或所述低压油路连通；

所述电动泵的出油口还与所述流量控制阀的阀芯的一个端面所处的空腔连通，所述机械泵的出油口可以通过所述流量控制阀与所述油泵控制阀的阀芯的一个端面所处的空腔连通；

所述电动泵和所述机械泵常态下为所述作动油路供油，所述机械泵的流量足够大并使得油泵控制阀阀芯两端的压差能够推动所述油泵控制阀的阀芯移动时，所述电动泵为所述低压油路供油。

作为对上述的液压系统的进一步可选的方案，所述液压系统还包括旁通阀和流量控制电磁阀，所述旁通阀的进油口与所述机械泵的出油口连通，所述旁通阀的出油口与所述作动油路连通，所述流量控制电磁阀的出油口与所述旁通阀的阀芯的一个端面处的空腔连通。

作为对上述的液压系统的进一步可选的方案，所述液压系统还包括系统压力控制阀，所述系统压力控制阀包括系统压力控制电磁阀和系统溢流阀；

所述机械泵和所述电动泵输出的油液流经所述系统溢流阀后流向所述作动油路，所述系统压力控制电磁阀的出油口与所述系统溢流阀的阀芯的一个端面处的空腔连通。

作为对上述的液压系统的进一步可选的方案，所述作动控制阀包括离合控制阀，所述执行机构包括离合器；

所述离合控制阀包括离合器电磁阀、离合器控制阀、离合器换向电磁阀和离合器换向阀，系统的油液通过所述离合器控制阀流向所述离合器换向阀后流向离合器，所述离合器电磁阀用于控制所述离合器控制阀开启的先导压力，所述离合器换向电磁阀用于控制所述离合器换向阀换向从而使得所述离合器控制阀的出油口与不同的离合器的进油口连通。

作为对上述的液压系统的进一步可选的方案，所述作动控制阀还包括变速控制阀，所述执行机构包括主动带轮油缸和从动带轮油缸；

所述变速控制阀包括主动电磁阀、主动阀、从动电磁阀和从动阀，所述执行机构包括主动带轮油缸和从动带轮油缸，系统的油液通过所述主动阀流向主动带轮油缸，所述主动电磁阀用于控制所述主动阀开启的先导压力，系统的油液通过所述从动阀流向从动带轮油缸，所述从动电磁阀用于控制所述从动阀开启的先导压力。

本发明提供如下第二技术方案：

液压系统的控制方法，应用于上述的液压系统，包括步骤：

采集液压系统的内部信号和外部信号；

根据外部信号确定执行机构作动所需的压力和流量、液压系统的压力和流量，进而确定油泵的目标流量及其控制电流、系统压力控制阀的目标压力及其控制电流、系统流量流向控制阀组的目标压力及其控制电流、作动控制阀的目标压力及其控制电流。

作为对上述的液压系统的控制方法的进一步可选的方案，液压系统的输入信号包括内部信号和外部信号；

内部信号包括系统进油压力、作动控制进油压力和温度信号，内部信号还包括每一电磁阀实际输出电流信号，内部信号为反馈信号，通过内部信号对系统的油泵和各个电磁阀进行控制；

液压系统的外部信号包括驾驶员操作信号、转速信号、故障信息，外部信号为控制信号。

作为对上述的液压系统的控制方法的进一步可选的方案，所述作动控制阀包括变速控制阀，所述执行机构为包括主动带轮油缸和从动带轮油缸变速机构；

根据变速机构的输入扭矩确定主动带轮油缸第一主动夹紧力和从动带轮的第一从动夹紧力，根据目标速比和速比变化率确定主动带轮油缸的第二主动夹紧力和从动带轮的第二从动夹紧力，取第一主动夹紧力和第二主动夹紧力中的大值为主动目标夹紧力，取第一从动夹紧力和第二从动夹紧力中的大值为从动目标夹紧力；

根据目标速比和目标速比变化率确定主动带轮油缸和从动带轮油缸的目标流量。

作为对上述的液压系统的控制方法的进一步可选的方案，所述作动控制阀包括离合控制阀，所述执行机构为离合器；

在充油阶段时，根据离合器发生冲击的时间，调整充油过程中的充油流量系数和放油过程中的放油流量系数标定数据表，进而调节离合器的充油压力；

在滑磨阶段时，根据目标充油时间确定离合器的流量。

作为对上述的液压系统的控制方法的进一步可选的方案，对于液压系统的油泵、以及各个电磁阀的控制采用闭环控制。

本发明提供如下第三技术方案：

汽车，包括上述的液压系统或采用上述的液压系统的控制方法对其液压系统进行控制。

本发明的实施例至少具有如下优点：

液压系统包括机械泵、电动泵、系统流量流向控制阀组、离合控制阀、作动油路和低压油路。通过系统流量流向控制阀组的设置能够使得油泵的流量在作动油路和低压油路之间合理的分配，在油泵供油大于作动油路作动需求时，通过系统流量流向控制阀组的分流，将一部分油液供给至低压油路中，使得液压系统能够适应于多种不同的油路油压的功能需求，同时减少了不必要的油泵损耗，即该液压系统能够根据系统油路中不同部分的需求，调整各油路的压力高低，并且能够调整进入不同部分的油路的流量，减少了能量损失，达到了节能的效果。同时该液压系统能够通过对动力元件和控制元件的压力、流量的精准控制，实现对执行机构作动所需的压力和流量的精准控制，进一步地减少了能量损失，达到了节能的效果。

液压系统的控制方法根据液压系统负载以及作动需求情况，实时计算各部件的所需油压、流量需求，并对压力及系统输入流量进行精确控制，在确保系统安全的前提下，降低液压系统能耗。

汽车包括有液压系统或包括采用了该液压系统的控制方法的液压系统，执行机构可以为离合机构，或，离合机构和变速机构，是一种离合机构结合冲击小、变速机构速比变化精准的汽车。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例1提供的液压系统的液压原理示意图；

图2为图1的第一局部结构示意图；

图3为图1的第二局部结构示意图；

图4为图1的第三局部结构示意图；

图5示出了本发明实施例2提供的液压系统的控制方法的所应用的整车传动系统控制模块图；

图6示出了本发明实施例2提供的液压系统的控制方法的所应用的速比与工作半径的关系数据图表示意图；

图7示出了本发明实施例2提供的液压系统的控制方法的离合器控制阀的出油口的目标压力曲线示意图；

图8示出了本发明实施例2提供的液压系统的控制方法的主动电磁阀的目标电流的控制模块图；

图9示出了本发明实施例2提供的液压系统的控制方法的从动电磁阀的目标电流的控制模块图；

图10示出了本发明实施例2提供的液压系统的控制方法的压力控制电磁阀(图中示为系统电磁阀)的目标电流的控制模块图；

图11示出了本发明实施例2提供的液压系统的控制方法的离合器电磁阀的目标电流的控制模块图。

图标：1-机械泵；2-电动泵；3-油泵控制阀；4-流量控制阀；5-系统溢流阀；6-润滑回油阀； 7-润滑阀；8-先导控制油路供油阀；9-从动阀；10-主动阀；11-主动带轮油缸；12-从动带轮油缸； 13-离合器；14-离合器换向阀；15-离合器控制阀；16-压力控制电磁阀；17-从动电磁阀；18-主动电磁阀；19-离合器电磁阀；20-离合器换向阀；21-流量控制电磁阀；22-旁通阀；23-节流阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、 “连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

图1示出了本实施例提供的液压系统的液压原理示意图。图2至图4为图1的分割结构示意图，3个图可共同拼成图1，图中，每个阀上标注的X.X(数字.数字)对应于该阀的油口/阀口。

本实施例提供一种液压系统，包括油泵、系统压力控制阀、系统流量流向控制阀组、作动控制阀、作动油路和低压油路。

油泵作为系统的驱动元件，用于向系统泵给液压油，且其流量可调节。

系统压力控制阀、系统流量流向控制阀组和作动控制阀作为系统的控制元件，用于调节系统的油液的压力和流量的流向。

本实施例中，油泵包括共同为液压系统供油的机械泵1和电动泵2，机械泵1的输入轴随车辆传动系统的一传动轴成比例地转动，所述电动泵2的转速可调。机械泵1和电动泵2可以为定量泵，其排量与转速呈正比，电动泵2用于补偿系统所需的流量与机械泵1的流量的差值。

系统压力控制阀，其进油口与油泵的出油口连通用于控制系统的压力。系统流量流向控制阀组，其进油口与油泵的出油口连通用于控制系统的流量。作动控制阀，油泵输出的油液流经系统流量流向控制阀组或流经系统流量流向控制阀组和系统压力控制阀后流至作动控制阀的进油口，作用控制阀的出油口与执行机构连通。

执行机构可以为液压系统所具有的执行元件，也可以为液压系统所应用的对象上的机构。

本实施例中，液压系统应用于汽车上，作为汽车液压传动系统。当然，液压系统还可以用于其他的设备上，如挖掘机、装载机等工程机械上，收割机、装载机等农业机械上，轧钢机、高炉等冶金机械上，注塑机、硫化机等轻纺机械上以及挖泥船、打捞船等船舶上等。

系统压力控制阀包括系统压力控制电磁阀16和系统溢流阀5。系统压力控制电磁阀 16的进油口与油泵的出油口连通，系统压力控制电磁阀16的出油口与系统溢流阀5的阀芯的一个端面所处的空腔连通。油泵的出油口与系统溢流阀5的一个进油口连通并通过节流阀与另一个进油口连通，节流阀所处的进油口所设的空腔对应于系统溢流阀5的阀芯的一个端面，系统溢流阀5出油口与作动控制阀的进油口连通。

系统溢流阀5用于控制系统的压力，系统压力控制电磁阀16用于控制系统溢流阀5的先导压力。系统压力控制电磁阀16为电液比例阀，其压力随着电流的变化成比例地变化从而控制系统溢流阀5的先导压力，先导压力的变化则导致系统溢流阀溢流开启压力的变化，进而达到控制系统溢流阀5进口压力的作用。

液压系统还包括油泵控制阀3、流量控制阀4、润滑阀7和润滑回油阀6。机械泵1 的出油口与流量控制阀4的进油口连通，流量控制阀4的出油口与油泵控制阀3的阀芯的一个端面所处的空腔连通，流量控制阀4的阀芯的一个端面所处的空腔与电动泵2的出油口连通，电动泵2的出油口通过单向阀与油泵控制阀3的进油口连通，油泵控制阀3的一个出油口通过单向阀与系统溢流阀5的进油口连通，且该出油口通过节流阀23 与油泵控制阀3的阀芯的一个端面所处的空腔连通，另一个出油口分别与润滑阀7的进油口和润滑回油阀6的进油口连通、以及冷却润滑油路相连。润滑阀7的出油口与系统溢流阀5的出油口、离合器控制阀15的进油口连通，且润滑阀7的出油口通过节流阀 23与润滑阀7的阀芯的一个端面所处的空腔连通。润滑回油阀6的出油口与油箱连通。

润滑回油阀6、润滑阀7所处的油路为低压油路，用于对液压系统及相关部件进行冷却、润滑。

液压系统包括旁通阀22和流量控制电磁阀21。旁通阀22的进油口与油泵的出油口连通，旁通阀22的出油口与系统溢流阀5的进油口后连通。旁通阀22的出油口与作动油路连通，流量控制电磁阀21的出油口与旁通阀22的阀芯的一个端面处的空腔连通。流量控制电磁阀21用于控制旁通阀22的开启的先导压力，旁通阀22用于控制机械泵1 的油液流向。

旁通阀22为机械阀，其阀芯的移动随着先导压力的变化而变化，流量控制电磁阀21为电液比例阀，其阀芯的移动与输入的电流成比例地变化。

上述，液压系统的油液由机械泵1和电机泵2共同供给。

在变速机构不变速的时候或者离合器非充油状态下，机械泵1的流量由于维持系统压力和补充泄露损失，在该状态下机械泵1的流量是否充足是通过油泵控制阀3两端的压差来实现判定的。如果机械泵1的流量充足，则流经节流阀23的流量将作用在油泵控制阀3的阀口3.5，并与阀口3.1产生足够大的压差，推动油泵控制阀阀芯右向移动，从而阀口3.3与3.4导通。电动泵2的流量流向低压油路，不去补充机械泵1的流量。

在变速机构变速的时候或者离合器充油状态下，机械泵1的流量将大量用于主动油缸、从动油缸或者离合器油缸，在该状态下如果继续通过油泵控制阀3阀芯两端的压差来判断流量是否充足是不合适的，因为即使压差足够大，也无法说明机械泵1提供的流量充足。因此，此时流量控制电磁阀21动作，将旁通阀22打开，使得流量不通过节流阀23，因此就不产生足够的压差，也就导致电动泵1的流量可以经过油泵控制阀3补充到机械泵1的出口。

另外，旁通阀22使得机械泵1的油液切换流向，不通过节流阀23，直接通过旁通阀22流向高压油路，进而使得电动泵2的流量全部供给至作动油路上。流量控制电磁阀21用于控制旁通阀22的阀芯的端面的压力，也就是控制旁通阀22的开度。

流量控制电磁阀21的开启条件为，当作动油路的流量需求大于机械泵1的流量时，且机械泵1的流量能够使得油泵控制阀3的两端产生足够的压差从而推动油泵控制阀3 的阀芯右移时，流量控制电磁阀21开启并调高出口压力，通过控制电磁阀的出口压力，调节旁通阀22的开度，从而使得机械泵1的流量不流经节流阀23直接流向作动油路。

油泵控制阀3、流量控制阀4、流量控制电磁阀21和旁通阀22共同组成了系统流量流向控制阀组，主要依据系统的作动需求以及机械泵1的流量来控制控制电动泵2的油液的流向和流量，通过机械泵1、电动泵2、油泵控制阀3、流量控制阀4、流量控制电磁阀21和旁通阀22的共同作用，实现机械泵1、电动泵2的流量与系统所需的流量进行自适应式的匹配。

本实施例的液压系统其所作动的执行机构为汽车的离合器13和变速机构或其所作动的执行机构用于驱动汽车的离合器13和变速机构动作，作动控制阀包括变速控制阀和离合控制阀。在另一实施例中，液压系统所作动的执行机构为汽车的离合器13，作动控制阀包括离合控制阀。

本实施例中，变速控制阀包括主动电磁阀18、主动阀10、从动电磁阀17和从动阀9。执行机构包括变速机构，变速机构包括主动带轮油缸11和从动带轮油缸12。系统的油液通过主动阀10流向主动带轮油缸11，主动电磁阀18用于控制主动阀10开启的先导压力，系统的油液通过从动阀9流向从动带轮油缸12，从动电磁阀17用于控制从动阀9开启的先导压力。

其中，主动电磁阀18和从动电磁阀17可以为电液比例阀，其阀芯的移动与输入的电流成比例地变化。主动阀10和从动阀9为机械阀，其阀芯随着输入的油液移动。

主动电磁阀18的进油口与油泵的出油口连通，主动电磁阀18的出油口与主动阀10的阀芯的一个端面所处的空腔连通，主动电磁阀18的出油口的压力与主动阀10的阀芯端面所受到的压力相等(排除沿程压力损失)，进而作为主动阀10的阀芯开启的先导压力，从而控制主动阀10的开度。主动阀10的进油口与油泵的出油口连通，主动阀10 的出油口与主动带轮油缸11连通，主动阀10的进油口和出油口可以通过主动阀10的阀芯移动实现连通。

从动电磁阀17的设置与主动电磁阀18的设置类似，从动阀9的设置与主动阀10 的设置类似，在此不赘述。

离合器控制阀15包括离合器电磁阀19、离合器控制阀15、离合器13换向电磁阀 20和离合器换向阀14。执行机构包括两个离合器13或执行机构作动两个离合器13分别结合。系统的油液通过离合器控制阀15流向离合器换向阀14后流向离合器13，离合器电磁阀19用于控制离合器控制阀15开启的先导压力，离合器换向电磁阀20用于控制离合器换向阀14换向从而使得离合器控制阀15的出油口与不同的离合器13的进油口连通。

其中，离合器电磁阀19为电液比例阀，离合器控制阀15和离合器换向阀14为机械阀，离合器换向电磁阀为电磁开关阀，用于切换油路实现不同油路之间的连通/导通。

离合器电磁阀19的进油口与油泵的输出口连通，离合器电磁阀19的出油口与离合器控制阀15的阀芯的一个端面所处的空腔连通。离合器控制阀15的进油口与油泵的出油口连通，离合器控制阀15的出油口与离合器换向阀14的进油口连通，离合器换向阀 14上设有两个分别与两个离合器13连通的出油口，离合器换向阀14的两端所处的两个空腔分别与离合器换向电磁阀20的两个出油口连通，通过离合器换向电磁阀20的进油口与不同的出油口的连通，可以作动离合器换向阀14的阀芯移动，使得离合器换向阀 14的进油口与不同的出油口连通，实现换向。

上述，压力控制电磁阀16、流量控制电磁阀21、主动电磁阀18、从动电磁阀17、离合器电磁阀19和离合器电磁换向阀20用于控制其所对应的机械阀的阀芯移动的先导压力，或开启压力，或开闭，这些控制阀所处的油路为先导控制油路。

液压系统还包括先导控制油路供油阀8，油泵的出油口流入至先导控制油路供油阀 8的进油口，先导控制油路供油阀8的出油口分别与压力控制电磁阀16、流量控制电磁阀21、主动电磁阀18、从动电磁阀17、离合器电磁阀19和离合器换向电磁阀20的出油口连通，且先导控制油路供油阀8的出油口通过一节流阀与先导控制油路供油阀8的阀芯的一端所处的空腔连通。

实施例2

液压系统的控制方法，应用于实施例1中的液压系统，包括步骤：采集液压系统的输入信号；根据输入信号确定执行机构作动所需的压力和流量、液压系统的压力和流量，进而确定油泵的目标流量及其控制电流、系统压力控制阀的目标压力及其控制电流、系统流量流向控制阀组的目标压力及其控制电流、作动控制阀的目标压力及其控制电流。

上述，液压系统的控制方法是一种电液控制系统的压力控制及流量匹配的方法，根据液压系统的负载(被采集后以输入信号体现)情况，实时计算各部件的流量、压力需求，并通过控制电控泵的转速和/或电磁阀的开度对压力即系统输入的流量进行精确的控制，在确保液压系统能够有效地传动的前提下，还能够对执行机构的作动形成精准的压力、流量控制，一方面使得执行机构的动作更加精准，另一方面减少了液压系统不必要的流量、压力的消耗，降低了能耗。

本实施例中，液压系统为图1所示的液压系统，其作动控制阀所控制的执行机构包括主动带轮油缸11、从动带轮油缸12和两个离合器13。该液压系统的电控部件包括流量可控的电动泵2，启闭/开度可控的电磁阀，分别是压力控制电磁阀16、流量控制电磁阀21、主动电磁阀18、从动电磁阀17、离合器电磁阀19和离合器13换向电磁阀。压力控制电磁阀16、流量控制电磁阀21、主动电磁阀18、从动电磁阀17和离合器电磁阀19为电液比例阀，其阀口开度随着电流成比例的变化，连续可调。

液压系统的控制方法具体包括步骤：

S101：采集液压系统的内部信号和外部信号。

其中，内部信号包括系统进油压力、作动控制(变速控制、离合控制)进油压力和温度信号，温度信号包括油液温度和其他部件的局部温度，内部信号还包括每一电磁阀实际输出电流信号，内部信号为反馈信号。液压系统的外部信号包括驾驶员操作信号、转速信号、故障信号，外部信号为控制系统进行分析计算所需的信息。

采集所需内部、外部信号或者采用数据通讯的方式获得所需内部、外部信号。

图5中虚线线框部分为TCU(Transmission Control Unit，简称TCU)控制器内部控制算法。

通过采集输入信号，包括内部信号和外部信号，通过控制器的内部控制算法，得到对液压系统的各电磁阀的目标电流和电动泵2的目标转速，进而对硬件传动系统进行控制，也就是对变速、离合器13进行控制，同时控制器所采集的内部信号来自液压系统和硬件传动系统，作为反馈信号，形成对内部信号的闭环控制。

液压系统的控制方法还包括：

S102：根据输入信号计算液压系统控制所需输入量。

1.变速机构油压、流量需求

a.从动带轮油缸12压力

算法

因素一：转矩传递所需最小从动带轮夹紧力。

式中：

T_in——金属带变速机构的输入扭矩；

R_sec——从动带轮工作节圆半径；

A_sec——从动油缸面积；

μ——金属带与带轮表面摩擦系数；

Cosβ——带轮表面倾斜角度；

τ——夹紧力安全系数；

因素二：为达到目标速比变化率所需从动带轮夹紧力。

如果根据目标速比计算后的结果表明，目标P_pri-i低于P_pri-s，则不能通过降低主动夹紧力的方式来改变速比，而是要以P_pri-s为主动带轮目标夹紧力通过计算确定为达到目标速比所需的从动带轮夹紧力(提升了从动带轮夹紧力就等效于提升了与之平衡的主动带轮夹紧力)，即提升才能确保扭矩传递能力。根据公式1.3，可计算根据查表K_p-s可得与之平衡的F_sec-i的目标值，并随之得到P_sec-i。

因此P_sec＝max(P_sec-i，P_sec-s)

b.主动带轮油缸11压力P_pri

算法

因素一：转矩传递所需最小主动带轮夹紧力。

式中：

T_in——金属带变速机构的输入扭矩；

R_p——主动带轮工作节圆半径；

A_pri——主动油缸面积；

μ——金属带与带轮表面摩擦系数；

Cosβ——带轮表面倾斜角度；

τ——夹紧力安全系数；

因素二：为达到目标速比变化率所需主动带轮夹紧力。

式中：

K_i——速比影响系数，与速比唯一相关(需标定)；

n_pri——主动轮转速；

F_pri——主动油缸目标夹紧力；

——使速比稳定在i时的主动带轮夹紧力(根据P_sec和K_p-s计算得到)。

最终P_pri＝max(P_pri-s，P_pri-i)

c.从动带轮油缸12流量需求Q_sec，主动带轮油缸11流量需求Q_pri

算法

流量需求的大小与速比变化率直接相关，根据带轮的结构参数和几何关系，可以计算得到速比与金属带节圆半径R_pri和R_sec之间的关联关系，由于计算复杂，本控制系统采用数据查表得方式。数据的图表形式如图6所示。

得到R_pri和R_sec以后，即可通过R_sec＝X_sec/tan(β)和R_pri＝X_pri/tan(β)，计算得到带轮轴向位移和轴向位移的加速度，从而得到流量Q_pri和Q_sec。

2.离合器13油压、流量需求

a.离合器13油压需求

离合器13的结合采用自学习控制方法。以一个离合器13的控制为例进行说明：

离合器13的前后转速分别为：ω₁和ω₂，快速、平稳是离合器13的控制目标。

快速：加快离合器13油缸的充油速度、减少离合器13滑磨时间，减少离合器的磨损和发热。

平稳：无扭矩冲击，以和为控制目标，使得转速的二次微分不超过设定值δ。

如图7所示，充油阶段：该阶段的控制目标是无过度充油和不足充油。

过度充油：为加快充油速度，充油过程中离合器控制阀15的出油口15.3的油压较高，如果在离合器13充满油后该出油口15.3的油压依然保持较高状态，则会导致离合器13结合冲击(或者)。

不足充油：充油时间不够或者充油压力不足，导致在充油结束时刻油箱尚未充满，则在后续滑磨阶段结束需要提升出油口15.3的油压后，离合器13继续充油，并在充满的时刻出现离合器13结合冲击(或者)。

根据转速ω₁和ω₂的变化，记录下冲击时刻t_冲击。

式中：

V_Cl——离合器13容积；

t_dis——上一次离合器13泄油到结合时刻所历经的时间；

C_dis(F_温度)——放油过程中的放油流量系数；

C_k(F_温度)——充油过程中的充油流量系数；

t_冲击——冲击发生的时刻，可以等效为充满油的时刻。

因此，根据几次充油过度发生的冲击时刻的参数，可以调整C_k(F_温度)，C_dis(F_温度) 参数数据表，通过对冲击现象的学习，调整充油压力P_15.2。

滑磨阶段：该阶段的控制目标是平稳、快速，匀速提升压力。最大压力根据离合器13所需传递的扭矩计算。

(P_15.2)＝T_in/C_cl

式中：C_cl——是与离合器13摩擦系数、集合参数相关的一个整体标定参数。

b.离合器13流量需求

离合器13流量所需根据目标充油时间确定：

3.冷却润滑流量及泄露流量需求

根据电机的扭矩、转速数据，电机数据表得到电机效率Y_motor，根据电机效率数据可以计算电机的发热量，以此确定散热系统需要的散热流量，计算方法如下：

电机散热量：

式中：

W_motor——电机发热量；

T_motor——电机输出扭矩；

n_motor——电机输出转速；

Y_motor——电机效率。

a.散热流量需求：

式中：ρ——油液密度；C_m——油液的比热；ΔF——允许的最大油液温升。

b.其它部件冷却润滑流量需求Q_other

多部件润滑需求，无法在计算中准确给定，对传动系统在不同工况下进行标定，并根据标定数据查表确认。

在液压系统所需输入量确定的前提下。

还包括步骤S103：计算并确定液压系统各环节油压。

在关键油路压力、流量确定的前提下，可以计算出电磁阀的目标输入电流。

控制方法还包括步骤S104：根据目标压力，计算对应地电磁阀的目标输入电流

1.主动电磁阀18：用于控制主动阀10的先导压力，用于调节主动阀10的出口10.3压力。

如图8所示，对于电磁阀的电流控制，采用了理论计算与闭环控制相结合的方式。

a：首先根据系统压力、目标流量以及主动阀10目标出口压力，计算得到阀口阻尼R。

Δp＝R|Q|Q

式中：R——阀口阻尼；Δp阀口压力损失Q——目标流量。

b：阀口阻尼与阀口面积、油液系数相关，可计算得到阀芯位移。

式中：α_d——液阻流量系数(需标定，标定后为一组与温度相关的系数)；A_valve——阀口面积；ρ——油液密度。

c：根据力平衡条件计算需要作用的先导压力。

m_阀芯a_阀芯＝F_先导压力-F_弹簧力-F_摩擦力-F_液动力

式中：m_阀芯——阀芯质量；a_阀芯——阀芯加速度；F_先导压力——作用在阀芯上的先导压力；F_弹簧力——作用在阀芯上的弹簧力；F_摩擦力——作用挂在阀芯上的摩擦力；F_液动力—— 作用在阀芯上的液动力。

d：反馈控制环节，比较目标主动阀10出口压力与实际主动阀10出口压力的之差，设计一个控制。以先导压力目标值、油温、控制器输出为输入，结合电磁阀特性数据，计算得到目标输出电流。

2.从动阀9的出口压力：用于控制从动阀9的先导压力，用于调节从动阀9的出口9.3压力。

如图9所示，a：首先根据系统压力、目标流量以及主动阀10目标出口压力，计算得到阀口阻尼R。

Δp＝R|Q|Q

式中：R——阀口阻尼；Δp阀口压力损失Q——目标流量。

c：根据力平衡条件计算需要作用的先导压力。

m_阀芯a_阀芯＝F_先导压力-F_弹簧力-F_摩擦力-F_液动力

d：反馈控制环节，比较目标从动阀9出口压力与实际从动阀9出口压力的之差，设计一个控制。以先导压力目标值、油温、控制器输出为输入，结合电磁阀特性数据，计算得到目标输出电流。

3.系统溢流阀5目标进口油压力：溢流阀以其入口压力为控制目标，用以控制系统压力。

目标系统压力

P_5.5＞max(P_sec，P_pri)+ΔP为达到该目标，对于电磁阀的控制思路如图10所示。

4.润滑阀7的入口压力：该阀为机械阀，无需电子控制。

5.润滑回油阀6的入口压力：该阀为机械阀，无需电子控制。

6.离合器控制阀15出口压力：此阀是由离合器电磁阀19所控制的先导式减压阀。

目标压力P15.2明确以后，根据如图11所示的方法获得目标输出电流。

7.流量控制电磁阀21的出口压力：该电磁阀为电磁开关阀，在作动系统流量需求较大时候使用。

在控制系统判断流量需求较大时，且满足作动系统流量需求高于Q_p1(机械泵1的流量)，Q_p1＞Q_Δ(Q_Δ是使得油泵控制阀3两端产生足够压差并推动阀芯右侧移动的流量值)。控制系统将输出使其出口21.3压力提升的目标电流，从而使得旁通阀22开启。

8.电动泵2目标转速：机械泵1的转速是随传动系统状态变化，电动泵2用于根据流量需求，实时补充流量。

Q_Total＝Q_leak+Q_pri+Q_sec+Q_cL+Q_motor+Q_other

由于机械泵1的流量是不受控的，所以对于电动泵2的流量需求是：Q_motor＝Q_Total-Q_P1

因此，根据Q_motor，结合电动泵2的容积效率标定数据Y_pump2，可以得到n_motor，进而得到电动泵2的控制电流。

实施例3

本实施例提供一种汽车包括实施例1的液压系统，通过该液压系统的传动驱动汽车的离合器13的接合以及变速机构变速。

另一实施例还提供一种汽车采用实施例2的液压系统的控制方法，通过该控制方法能够精准的控制汽车的离合器13的接合以及变速机构变速。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.液压系统，其特征在于，包括机械泵、电动泵、系统流量流向控制阀组、作动控制阀、作动油路和低压油路；

所述作动控制阀设于所述作动油路上，用于控制执行机构的动作。

2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述系统流量流向控制阀组包括流量控制阀和油泵控制阀，所述油泵控制阀的进油口与所述电动泵的出油口连通，所述电动泵的出油口与所述作动油路或所述低压油路连通；

所述电动泵的出油口与所述油泵控制阀的阀芯的两个端面所处的空腔连通，且与其中的一个端面所处的空腔通过节流阀连通；

所述机械泵的出油口可以通过所述流量控制阀与所述油泵控制阀的阀芯的一个端面所处的空腔连通；

所述电动泵和所述机械泵常态下为所述作动油路供油，所述机械泵的流量足够并使得油泵控制阀左右两端面的压差能够推动所述油泵控制阀的阀芯移动时，所述电动泵为所述低压油路供油。

3.根据权利要求2所述的液压系统，其特征在于，所述系统流量流向控制阀组还包括旁通阀和流量控制电磁阀，所述旁通阀的进油口与所述机械泵的出油口连通，所述旁通阀的出油口与所述作动油路连通，所述流量控制电磁阀的出油口与所述旁通阀的阀芯的一个端面处的空腔连通。

4.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统还包括系统压力控制阀，所述系统压力控制阀包括系统压力控制电磁阀和系统溢流阀；

5.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述作动控制阀包括离合控制阀，所述执行机构包括离合器；

6.根据权利要求5所述的液压系统，其特征在于，所述作动控制阀还包括变速控制阀，所述执行机构包括主动带轮油缸和从动带轮油缸；

7.液压系统的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-6中任一项所述的液压系统，包括步骤：

采集液压系统的输入信号；

根据输入信号确定执行机构作动所需的压力和流量、液压系统的压力和流量，进而确定油泵的目标流量及其控制电流、系统压力控制阀的目标压力及其控制电流、系统流量流向控制阀组的目标压力及其控制电流、作动控制阀的目标压力及其控制电流。

8.根据权利要求7所述的液压系统的控制方法，其特征在于，液压系统的输入信号包括内部信号和外部信号；

9.根据权利要求7所述的液压系统的控制方法，其特征在于，所述作动控制阀包括离合控制阀和变速控制阀，所述执行机构为包括主动带轮油缸和从动带轮油缸变速机构；

根据变速机构的输入扭矩确定主动带轮油缸第一主动夹紧力和从动带轮的第一从动夹紧力，根据目标速比及目标速比变化率确定主动带轮油缸的第二主动夹紧力和从动带轮的第二从动夹紧力，取第一主动夹紧力和第二主动夹紧力中的大值为主动目标夹紧力，取第一从动夹紧力和第二从动夹紧力中的大值为从动目标夹紧力；

根据目标速比及目标速比变化率确定主动带轮油缸和从动带轮油缸的目标流量。

10.汽车，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的液压系统或采用如权利要求7-9中任一项所述的液压系统的控制方法对其液压系统进行控制。