CN109927703B - 一种用于混合动力汽车的辅助油泵装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于混合动力汽车的辅助油泵装置，所述混合动力汽车包括发动机、分离离合器、电动机、变速器、逆变器、高压储能装置、辅助起动机、机械泵、液压压力传感器和直流电压转换器；所述辅助油泵装置用于在电动机失效或者不工作时，电动机与发动机间油压的建立，包括辅助油泵、辅助油泵控制器和混合动力控制单元。本发明的混合动力系统在车辆由于高压系统及电驱动系统故障的情况下，实现发动机跛行模式；在车辆起步时，应用辅助油泵相比于电动机启动带动机械泵减建压具有响应快及低功耗的特点；在车辆处于低温环境下时，显著降低低温首次启动分离离合器闭合失败的概率。

Description

一种用于混合动力汽车的辅助油泵装置及控制方法

技术领域

本发明涉及混合动力汽车控制领域，尤其涉及一种用于混合动力汽车的辅助油泵装置及控制方法。

背景技术

混合动力汽车能够根据需要使用不同动力源从而获得最佳整车经济性。混合动力汽车通常由两个动力源组成，即发动机和电动机。当驱动车辆行驶时，由两个动力源同时或者其中一个动力源单独提供驱动力。

针对于P2构型混合动力车辆，电动机与发动机之间的离合器油压是通过电动机转动带动机械油泵建立压力。此种机械结构决定了当车辆电动机停止情况下，电动机与发动机间的油压是无法建立的，针对于停车再次启动过程油压建立、电动机失效情况下油压建立以及停车工况下的油压快速响应等工况需要加入一种装置来实现保压功能。

部分国内专利提及了辅助油泵，但其作用主要是用于二次加压，与本发明提及的辅助油泵控制方法不同，国外有相应的辅助油泵控制方法，但从专利中可以看出，其控制方法主要是辅助油泵处于长时间工作保压，其对于辅助油泵的功率要求及整车的节能减排都是不利的。

发明内容

本发明目的是提供一种用于混合动力汽车的辅助油泵装置及控制方法，辅助油泵的控制输入主要是通过关注电动机工作状态、液压压力、环境温度、电动机故障状态以及档位等信息来控制辅助油泵转速命令，最终实现对于液压压力控制。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种用于混合动力汽车的辅助油泵装置，所述混合动力汽车包括发动机、分离离合器、电动机、变速器、逆变器、高压储能装置、辅助起动机、机械泵、液压压力传感器和直流电压转换器；

所述发动机和电动机通过分离离合器串联于动力总成系统中；所述分离离合器用于实现混动与纯电动模式的切换；所述高压储能装置用于为电动机提供电能；所述逆变器用于将直流电转换为交流电；所述变速器用于协调发动机或电动机的转速和车轮的实际行驶速度的变速装置,用于发挥发动机或电动机的最佳性能；所述辅助起动机用于驱动发动机飞轮旋转实现发动机的启动；所述机械泵与电动机机械连接，用于实现液压压力的建立；所述液压压力传感器用于实时监测车辆液压压力；所述直流电压转换器用于将高压电转化为14V低压电，供整车低压系统使用；

所述辅助油泵装置用于在电动机失效或者不工作时，电动机与发动机间油压的建立，包括辅助油泵、辅助油泵控制器和混合动力控制单元；

所述辅助油泵用于液压系统压力不足时，为分离离合器及变速箱提供液压压力；

所述辅助油泵控制器用于基于预定程序监控辅助油泵状态，包括辅助油泵工作电流、辅助油泵故障状态和辅助油泵工作转速；

所述混合动力控制单元用于通过预设的程序判断跛行模式、环境温度、行驶工况和实际主油路油压来实现对于辅助油泵的控制命令。

进一步，所述辅助油泵工作工况包括：停车(发动机与电动机停机)起步工况、高压储能装置故障工况、电动机故障工况以及环境温度低所导致的液压压力过低的工况。

进一步，所述发动机由发动机管理系统(EMS)进行控制；所述电动机由电机控制单元(MCU)进行控制；变速器由变速器控制单元(TCU)进行控制；高压储能装置由电池管理系统(BMS)进行控制；分离离合器和电动辅助油泵由混合动力控制单元进行控制。

进一步，当车辆处于停车状态(档位为P档或N档)时，车辆挂入D档或R档，此时辅助油泵短暂工作于高转速区，快速建立主油路压力，保证主油路压力快速建立以满足驾驶员由停车至起步的驾驶需求。

进一步，当高压储能装置失效时，整车处于传统车跛行模式，此时高压继电器断开，高压储能装置与高压系统分离，电动机无能力，发动机启动，与此同时辅助油泵建立液压压力使分离离合器贴合，发动机驱动车辆行驶且发动机保持运转直到整车关闭点火开关。

进一步，在传统车跛行模式中，电动机仅作为发电机使用，所发电能由直流电压转换器转化为14V低压电，供整车低压系统使用。

进一步，当电动机总成失效时，辅助油泵帮助分离离合器建压，保证分离离合器的贴合后，整车处于发动机跛行模式，发动机驱动车辆行驶且发动机保持运转直至整车关闭点火开关。

进一步，在发动机跛行模式下，发动机与电动机总成保持刚性连接，直流电压转换器将高压电转化为14V低压电，供整车低压系统使用。

进一步，当车辆处于低温环境下时，首次启动时，发动机启动会出现由于高压系统功率输出能力限制，导致离合器无法闭合，此时使能辅助油泵工作在由温度标定的转速下，保证主油路压力建立的情况下且满足辅助油泵的许用能力。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种用于混合动力汽车的辅助油泵控制方法，包括以下步骤：

S10、车辆高压上电；

S20、车辆判断油温是否低于控制器设定的温度下限；若油温低于控制器设定的温度下限时，控制辅助油泵转速工作在相应转速；否则，执行步骤S30；

S30、车辆判断整车是否处于相应的跛行模式；若整车处于电动机失效及高压储能系统失效的两种跛行模式，则控制辅助油泵工作；否则，执行步骤S40；

S40、判断车辆是否为停车工况，且电动机为停机状态；若是，则执行步骤S50；否则，执行步骤S60；

S50、检测车辆是否挂入D档；若车辆挂入D档，则控制辅助油泵工作；否则，执行步骤S40；

S60、流程结束。

进一步，步骤S20中，所述油温用于确定辅助油泵工作转速。

本发明具有如下有益效果：本发明的混合动力系统在车辆由于高压系统及电驱动系统故障的情况下，实现发动机跛行模式；在车辆起步时，应用辅助油泵相比于电动机启动带动机械泵减建压具有响应快及低功耗的特点；在车辆处于低温环境下时，显著降低低温首次启动分离离合器闭合失败的概率。

附图说明

图1为本发明的用于混合动力汽车的辅助油泵的装置示意图；

图2为本发明的用于混合动力汽车的辅助油泵的控制方法流程图；

图3为本发明的用于混合动力汽车的辅助油泵装置中车辆停止工况切换至行驶工况下辅助油泵工作时序图。

图中标记示意为：1-发动机；2-分离离合器；3-电动机；4-变速器；5-高压储能装置；6-逆变器；7-车轮；8-混合动力控制单元；9-辅助油泵；10-发动机管理系统；11-电机控制单元；12-变速器控制单元；13-电池管理系统；14-辅助油泵控制器。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例提供了一种用于混合动力汽车的辅助油泵装置，用于停车再次启动过程的油压建立、电动机失效情况下的油压建立以及停车工况下的油压快速响应。

如图1所示，一种用于混合动力汽车的辅助油泵装置，所述混合动力汽车包括发动机1、分离离合器2、电动机3、变速器4、高压储能装置5、逆变器6、辅助起动机、机械泵、液压压力传感器和直流电压转换器。

所述发动机1和电动机3通过分离离合器2串联于动力总成系统中；所述分离离合器2用于实现混动与纯电动模式的切换；所述高压储能装置5用于为电动机3提供电能；所述逆变器6用于将直流电转换为交流电；所述变速器4用于协调发动机1或电动机3的转速和车轮的实际行驶速度,用于发挥发动机1或电动机3的最佳性能；所述辅助起动机用于驱动发动机飞轮旋转实现发动机1的启动；所述机械泵与电动机3机械连接，用于实现液压压力的建立；所述液压压力传感器用于实时监测车辆液压压力；所述直流电压转换器用于将高压电转化为14V低压电，供整车低压系统使用。

本发明的混合动力汽车包括两个动力源，发动机1为第一动力源，电动机3为第二动力源，其中发动机1与电动机3通过分离离合器2串联于动力总成系统中，分离离合器2用于实现混动与纯电动模式的切换。具体地，分离离合器2分开时，高压储能装置5通过逆变器6为电动机3提供电能，电动机3输出的扭矩通过变速器4传递给车轮7，进而驱动车辆行驶；分离离合器接合时，发动机和电动机可以同时或单独输出扭矩，驱动车辆行驶。分离离合器2配置为湿式常开离合器，其工作压力是通过液压压力来建立的，正常情况下的液压压力是通过电动机3带动机械泵运转产生，因此硬件结构上决定了当电动机3由于经济性、故障情况或环境等因素无法转动时，液压压力无法建立。

因此，在混合动力汽车中，当电动机3失效时，电动机3与发动机1之间的液压压力无法建立，此时需要通过辅助油泵装置来建立足够压力。

具体地，所述辅助油泵装置用于在电动机3失效或者不工作时，电动机3与发动机1间油压的建立，包括辅助油泵9、辅助油泵控制器14和混合动力控制单元8。

所述辅助油泵9用于液压系统压力不足时，为分离离合器2及变速器4提供液压压力。

在本发明中，所述辅助油泵9工作工况包括：停车(发动机与电动机停机)起步工况、高压储能装置5故障工况、电动机3故障工况以及环境温度低所导致的液压压力过低的工况。

所述辅助油泵控制器14用于基于预定程序监控辅助油泵状态，包括辅助油泵工作电流、辅助油泵故障状态和辅助油泵工作转速。

所述混合动力控制单元用于通过预设的程序判断跛行模式、环境温度、行驶工况和实际主油路油压来实现对于辅助油泵的控制命令。

在本发明中，发动机1、电动机3、变速器4、高压储能装置5和分离离合器2均由专有的控制单元进行监控和调节。具体地，发动机1由发动机管理系统10进行控制；电动机3由电机控制单元11进行控制；变速器4由变速器控制单元12进行控制；高压储能装置5由电池管理系统13进行控制；分离离合器2和电动辅助油泵由混合动力控制单元8进行控制。

本发明的用于混合动力汽车的辅助油泵装置，当车辆处于停车状态(档位为P档或N档)时，车辆挂入D档或R档，此时辅助油泵9短暂工作于高转速区，快速建立主油路压力，保证主油路压力快速建立以满足驾驶员由停车至起步的驾驶需求，应用辅助油泵相比于电动机启动带动机械泵建压具有响应快及低功耗的特点。

当高压储能装置失效时，整车处于传统车跛行模式，此时高压继电器断开，高压储能装置5与高压系统分离，电动机33无能力，发动机1启动，与此同时辅助油泵建立液压压力使分离离合器2贴合，发动机1与电动机3总成保持刚性连接，发动机1驱动车辆行驶且发动机1保持运转直到整车关闭点火开关，电动机3仅作为发电机使用，所发电能由直流电压转换器转化为14V低压电，供整车低压系统使用。

当电动机3总成失效时，辅助油泵帮助分离离合器2建压，保证分离离合器2的贴合后，整车处于发动机跛行模式，发动机1驱动车辆行驶且发动机1保持运转直至整车关闭点火开关，在此期间，发动机1与电动机3总成保持刚性连接，直流电压转换器将高压电转化为14V低压电，供整车低压系统使用。

当车辆处于低温环境下时，由于高压系统部件具有低温下性能衰减的特点，此时首次启动，发动机1启动会出现由于高压系统功率输出能力限制，导致分离离合器2无法闭合。此时使能辅助油泵9工作在由温度标定的转速下，保证主油路压力建立的情况下且满足辅助油泵9的许用能力，此方法将显著降低低温首次启动分离离合器3闭合失败的概率。

在本发明的实施例中，整车需要进入发动机跛行或者传统车跛行模式时，混合动力控制单元8通过发动机1转速以及其他相关信息判断发动机1是否运行，如发动机1未运行，需要首先起动发动机1。混合动力控制单元8控制辅助起动机启动发动机1，辅助油泵9在液压压力不足时为分离离合器2提供压力，通过接合分离离合器2使得发动机1转速与电动机3转速同步，完成起动过程控制，其中接合分离离合器2时的压力控制是逐渐增大的，当发动机1转速与电动机3转速差小于某较小阀值(转速同步)，分离离合器2压力将不再继续增加，之后发动机1与电动机3保持刚性连接且保持运转，此时辅助油泵9可以停止运转，电动机3转动带动机械泵运转来建立液压压力。

实施例2

本实施例提供了一种用于混合动力车辆的辅助油泵控制方法，可以通过关注电动机工作、液压压力、环境温度、电动机故障状态以及挡位等信息来控制辅助油泵转速命令，最终实现对于液压压力的控制。

如图2所示，一种用于混合动力汽车的辅助油泵控制方法，包括以下步骤：

S10、车辆高压上电；

S20、车辆判断油温是否低于控制器设定的温度下限；若油温低于控制器设定的温度下限时，控制辅助油泵转速工作在相应转速；否则，执行步骤S30；

在本发明的实施例中，车辆需要判断车辆的油温是否低于控制器设定的温度下限(如0℃)，如果油温低于此温度下限值时，高压系统功率能力受限车辆首次启动发动机启动且液压压力由辅助油泵建立，为了保证辅助油泵寿命需要根据具体油温确定辅助油泵工作转速，如当环境温度为-20℃时，辅助油泵工作转速为1000rpm；当环境温度为-10℃时，辅助油泵工作转速为1500rpm；当环境温度为0℃时，辅助油泵工作转速为2000rpm。

S30、车辆判断整车是否处于相应的跛行模式；若整车处于电动机失效及高压储能系统失效的两种跛行模式，则控制辅助油泵工作；否则，执行步骤S40；

在本发明的实施例中，当温度高于此预设温度限值时，车辆需要判断整车是否处于相应的跛行模式，跛行模式的判断需要整车控制器根据发动机上报数据，电动机上报数据，高压储能装置上传数据等整车各总成状态进行逻辑判断跛行模式，针对其中的电动机失效及高压储能系统故障两种跛行模式定义需要辅助油泵工作建立液压压力。

S40、判断车辆是否为停车工况，且电动机为停机状态；若是，则执行步骤S50；否则，执行步骤S60；

在本发明的实施例中，当车辆工作状态正常，需要判断车辆是否为停车工况，且电动机为停机状态，当车辆挂入D档时，需要辅助油泵工作快速建立液压压力，保证车辆挂挡及分离离合器闭合所需要的工作压力。

具体地，当车辆处于N/P档，且车速为Okm/h时，车辆处于停车工况。

S50、检测车辆是否挂入D档；若车辆挂入D档，则控制辅助油泵工作；否则，执行步骤S40；

S60、流程结束。

图3为车辆停止工况切换至行驶工况下辅助油泵工作时序图。当车辆处于停车状态(车辆档位为P档或N档)时，当驾驶员挂入D档或R档，辅助油泵工作在高转速区(如2000rpm)，当驾驶员一段时间(如3s)为松开制动踏板，辅助油泵将工作在经济转速下(如1500rpm)且满足离合器结合压力下限值(如2.3bar)，当驾驶员松开制动踏板，变速箱离合器结合，车辆开始前进时，辅助油泵停止工作。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

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精神和范围。

Claims (7)

1.一种用于混合动力汽车的辅助油泵装置，其特征在于，所述混合动力汽车包括发动机、分离离合器、电动机、变速器、逆变器、高压储能装置、辅助起动机、机械泵、液压压力传感器和直流电压转换器；

所述发动机和电动机通过分离离合器串联于动力总成系统中；所述分离离合器用于实现混动与纯电动模式的切换；所述高压储能装置用于为电动机提供电能；所述逆变器用于将直流电转换为交流电；所述变速器用于协调发动机或电动机的转速和车轮的实际行驶速度；所述辅助起动机用于驱动发动机飞轮旋转实现发动机的启动；所述机械泵与电动机机械连接，用于实现液压压力的建立；所述液压压力传感器用于实时监测车辆液压压力；所述直流电压转换器用于将高压电转化为14V低压电；

所述辅助油泵装置用于在电动机失效或者不工作时，电动机与发动机间油压的建立，包括辅助油泵、辅助油泵控制器和混合动力控制单元；

所述辅助油泵用于液压系统压力不足时，为分离离合器及变速箱提供液压压力；

所述辅助油泵控制器用于基于预定程序监控辅助油泵状态，包括辅助油泵工作电流、辅助油泵故障状态和辅助油泵工作转速；

所述混合动力控制单元用于通过预设的程序判断跛行模式、环境温度、行驶工况和实际主油路油压来实现对于辅助油泵的控制命令；

其中，当车辆处于停车状态时，车辆挂入D档或R档，此时辅助油泵短暂工作于高转速区，快速建立主油路压力，保证主油路压力快速建立以满足驾驶员由停车至起步的驾驶需求；

当高压储能装置失效时，整车处于传统车跛行模式，此时高压继电器断开，高压储能装置与高压系统分离，电动机无能力，发动机启动，与此同时辅助油泵建立液压压力使分离离合器贴合，发动机驱动车辆行驶且发动机保持运转直到整车关闭点火开关；

当电动机总成失效时，辅助油泵帮助分离离合器建压，保证分离离合器的贴合后，整车处于发动机跛行模式，发动机驱动车辆行驶且发动机保持运转直至整车关闭点火开关；

当车辆处于低温环境下时，首次启动时，发动机启动会出现由于高压系统功率输出能力限制，导致离合器无法闭合，此时使能辅助油泵工作在由温度标定的转速下，保证主油路压力建立的情况下且满足辅助油泵的许用能力。

2.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的辅助油泵装置，其特征在于，所述辅助油泵工作工况包括：停车起步工况、高压储能装置故障工况、电动机故障工况以及环境温度低所导致的液压压力过低的工况。

3.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的辅助油泵装置，其特征在于，所述发动机由发动机管理系统进行控制；所述电动机由电动机控制单元进行控制；变速器由变速器控制单元进行控制；高压储能装置由电池管理系统进行控制；分离离合器和电动辅助油泵由混合动力控制单元进行控制。

4.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的辅助油泵装置，其特征在于，在传统车跛行模式中，电动机仅作为发电机使用，所发电能由直流电压转换器转化为14V低压电，供整车低压系统使用。

5.根据权利要求1所述的用于混合动力汽车的辅助油泵装置，其特征在于，在发动机跛行模式下，发动机与电动机总成保持刚性连接，直流电压转换器将高压电转化为14V低压电，供整车低压系统使用。

6.一种用于混合动力汽车的辅助油泵控制方法，包括权利要求1-5之一所述的用于混合动力汽车的辅助油泵装置，其特征在于，包括以下步骤：

S10、车辆高压上电；

S20、车辆判断油温是否低于控制器设定的温度下限；若油温低于控制器设定的温度下限时，控制辅助油泵转速工作在相应转速；否则，执行步骤S30；

S30、车辆判断整车是否处于相应的跛行模式；若整车处于电动机失效及高压储能系统失效的两种跛行模式，则控制辅助油泵工作；否则，执行步骤S40；

S40、判断车辆是否为停车工况，且电动机为停机状态；若是，则执行步骤S50；否则，执行步骤S60；

S50、检测车辆是否挂入D档；若车辆挂入D档，则控制辅助油泵工作；否则，执行步骤S40；

S60、流程结束。

7.根据权利要求6所述的用于混合动力汽车的辅助油泵控制方法，其特征在于，步骤S20中，所述油温用于确定辅助油泵工作转速。

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