CN112780762B - 混合动力变速器的液压控制系统 - Google Patents

Abstract

一种混合动力变速器的液压控制系统，包括：电子泵、机械泵、离合器控制阀、精滤器、油冷器、控制器，以及补偿控制阀，电子泵的出油口与离合器控制阀连接以形成第一控制回路，第一控制回路的出油口用于离合器的压力腔；机械泵的出油口、精滤器和油冷器依序连接形成第一冷却润滑回路；机械泵的出油口连接液压管路以形成第二冷却润滑回路，第二冷却润滑回路用于连接离合器的平衡腔；电子泵的出油口与补偿控制阀连接，以形成第二控制回路，第二控制回路通过补偿控制阀连接所述精滤器，控制器用于获取所述机械泵的流量，并当流量小于系统请求的流量需求时，控制补偿控制阀通电，以通过电子泵对所述第一冷却润滑回路补偿流量。

Description

混合动力变速器的液压控制系统

技术领域

本发明涉及变速器控制技术领域，特别是涉及一种混合动力变速器的液压控制系统。

背景技术

随着混合动力动力系统产量不断增长，功能、重量、布置和成本等要求越来越高，集成纯电驱动、混合动力、发动机驱动、驻车充电等模式的专用混动变速器机械结构相对简单，发动机在特定的工作区高效工作，市场需求逐年攀升，成为当前新能源汽车技术研究，尤其是混合动力变速器动力总成技术研究的热点。

多挡位专用混动变速器液压控制系统主要包括离合器、驻车、换挡等压力控制和电机、离合器、齿轮和轴承等冷却润滑控制两大方面。现有的混动变速器液压控制系统一般采用双机械泵作为液压源，利用多种电磁阀和蓄能器实现离合器压力控制和电机、离合器冷却润滑控制的流量、压力分配，满足纯电驱动、发动机驱动、驻车充电、串并联驱动等模式的压力/流量功能需求，但在多挡位离合器压力控制、倒车爬坡等特殊工况时，无法做到有效的压力/流量的匹配控制。也有采用电子泵代替机械泵，作为离合器压力控制的液压源，实现离合器压力多挡位控制，但以机械泵为冷却润滑控制的液压源，无法解决倒车爬坡、低温冷启动和电机低车速发热量大等特殊工况的压力/流量的匹配控制问题。

因此，如何设计一种适用于多挡位专用混动变速器的液压控制系统，以满足专用混动变速器各工况模式的压力/流量需求，使变速器在使用过程中达到最佳效果，使车辆启动过程较为平顺，并提高驾驶舒适性，是专用混动变速器研究的一个重要课题。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种混合动力变速器的液压控制系统，以解决现有的多挡位专用混动变速器的液压控制系统，无法满足专用混动变速器各工况模式的压力/流量需求的问题。

一种混合动力变速器的液压控制系统，包括：电子泵、机械泵、离合器控制阀、精滤器、油冷器、控制器，以及与所述控制器连接的补偿控制阀，所述机械泵用于连接所述混合动力变速器的主检齿轮，其中，

所述电子泵的出油口与所述离合器控制阀连接以形成第一控制回路，所述第一控制回路的出油口用于连接所述混合动力变速器的离合器的压力腔，以通过所述离合器控制阀控制所述离合器的动作；

所述机械泵的出油口、所述精滤器和所述油冷器依序连接，以形成第一冷却润滑回路，所述第一冷却润滑回路的下游分设多个冷却润滑支路；

所述机械泵的出油口连接液压管路以形成第二冷却润滑回路，所述第二冷却润滑回路用于连接所述离合器的平衡腔，以为所述离合器提供冷却润滑流量；

所述电子泵的出油口与所述补偿控制阀连接，以形成第二控制回路，所述第二控制回路通过所述补偿控制阀连接所述精滤器，所述控制器用于获取所述机械泵的流量，并当所述流量小于系统请求的流量需求时，控制所述补偿控制阀通电，以通过所述第二控制回路对所述第一冷却润滑回路补偿流量。

进一步的，上述液压控制系统，其中，所述电子泵为电子双向泵，所述电子泵出油口连接压滤以形成第三控制回路，所述压滤的出油口用于连接所述混合动力变速器的油箱，以当所述第一控制回路的压力大于所述压滤的开启压力时，通过第三控制回路对所述第一控制回路进行泄压。

进一步的，上述液压控制系统，其中，所述机械泵的出油口连接第二单向阀，以形成第四控制回路，所述第四控制回路的进油口用于连接所述混合动力变速器的油箱，以当所述机械泵反转时，通过所述第四控制回路将所述油箱的油液传输至所述第一冷却润滑回路。

进一步的，上述液压控制系统，其中，所述第一冷却润滑回路上串联有第一单向阀，所述第一单向阀设置在所述机械泵和所述第二控制回路与所述第一冷却润滑回路的连接节点之间。

进一步的，上述液压控制系统，其中，所述第一控制回路上串联第一节流孔，所述第一节流口连接在所述电子泵和所述离合器控制阀之间，所述第二冷却润滑回路串联第二节流口。

进一步的，上述液压控制系统，还包括连接所述第一控制回路的压力传感器，所述压力传感器与所述控制器连接，所述控制器用于获取所述压力传感器检测的压力，并当所述压力小于系统请求压力时，发送控制信号至所述电子泵。

进一步的，上述液压控制系统，还包括阀体，所述阀体集成所述机械泵、所述第一单向阀、所述第二单向阀、所述压滤、所述补偿控制阀、所述离合器控制阀、所述第一节流口、所述第二节流口、所述压力传感器以及上述器件之间的管路；

且所述阀体设置于所述混合动力变速器内部，其外表面设置有与外部器件连接的多个油孔。

进一步的，上述液压控制系统，其中，所述多个油孔包括：

第一油孔，用于连接所述第一冷却润滑回路；

第二油孔，用于连接所述第二冷却润滑回路；

第三油孔，用于连接所述第一控制回路；

第四油孔，用于连接所述第二控制回路；

第五油孔，用于连接所述第三控制回路；

第六油孔，用于连接所述第四控制回路、所述油箱；

第七油孔，用于连接所述油箱。

进一步的，上述液压控制系统，其中，所述油冷器并联有第一旁通阀，所述第一旁通阀用于限定所述油冷器的压降。

进一步的，上述液压控制系统，其中，所述精滤器的内部并联有第二旁通阀，所述第二旁通阀用于限定所述精滤器的压降。

相比于现有技术，本发明的有益效果是：

本发明的液压控制系统由简单的器件组成，集成了第一控制回路、第一冷却润滑回路、第二冷却润滑回路和第二控制回路。该第一控制回路可快速可靠地实现了多挡位离合器压力/流量匹配控制，并通过第二冷却润滑回路对离合器进冷却润滑，该第一冷却润滑回路可对变速器的电机、齿轮和轴承提供冷却润滑流量。

并且，本发明提供了一种油液补偿方式，即通过第二控制回路，可以将电子泵多余的流量补偿至第一冷却润滑回路，以解决第一润滑回路中油液不足的问题。例如，在如下应用场景中可对第一润滑回路进行油液补偿：

在低车速时，机械泵的转速很低，所提供的流量很少通过该第二控制回路对第一润滑回路进行油液补偿；

在上坡不停launch等工况时，车速很低，机械泵无法满足大流量需求下，通过该第二控制回路对第一润滑回路进行油液补偿；

低温冷启动时，油液粘度大，系统机械效率很低，系统响应时间要求控制在3s内，为了满足发动机润滑需求，提供润滑的液压源启动扭矩较大，液压损耗较大，通过离合器压力控制的液压源(电子泵)进行补偿，可克服启动扭矩较大等问题，降低液压损耗；

驻车充电时，车速为零，机械泵无法提供冷却润滑流量，控制补偿控制阀和离合器控制阀，启动电子泵，通过第二控制回路，进行辅助冷却润滑，可满足驻车充电的冷却润滑流量需求；

倒车纯电行驶时，机械泵反转，可以短时间提供很少的流量，无法满足恶劣工况的冷却润滑流量需求，启动电子泵，通过第二控制回路，进行辅助冷却润滑，可满足驻倒车纯电的冷却润滑流量需求。

本发明中，整个液压控制系统主要通过一个电子泵、一个机械泵和两个电磁阀实现专用混动变速器不同工况模式压力/流量匹配的集成，并且整个系统较为简单，结构紧凑，并有利于降低成本。

附图说明

图1为本发明实施例中的混合动力变速器的液压控制系统的结构示意图。

主要元件符号说明：1-油箱；2-油温传感器；3-电子泵；4-压滤；5-补偿控制阀；6-第一节流口；7-离合器控制阀；8-离合器；9-压力传感器；10-第二节流口；11-发电机喷淋系统；12-第一旁通阀；13-驱动电机喷淋系统；14-油冷器；15-精滤器；16-第一单向阀；17-第二单向阀；18-机械泵；19-主检齿轮；20-吸滤；100-阀体。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供该实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，为本发明实施例中的混合动力变速器的液压控制系统，包括电子泵3、机械泵18、离合器控制阀7、油冷器14、精滤器15、控制器(图未示)，以及与控制器连接的补偿控制阀5。该电子泵和该机械泵分别与该混合变速器的油箱连接，用于驱动油液传输。具体实施时，该电子泵和该机械泵通过吸滤20连接该油箱，即吸滤20的进油口与油箱连接，电子泵3的进油口和机械泵18的进油口分别与吸滤20的出油口连接。

该电子泵3的出油口与离合器控制阀7连接以形成第一控制回路，该第一控制回路的出油口用于连接混合动力变速器的离合器8的压力腔。即实际应用时，该离合器控制阀7的出油口与离合器8的压力腔连接，以通过离合器控制阀7控制离合器的动作，满足离合器压力/流量功能需求。

进一步的，第一控制回路上还连接有压力传感器9，该压力传感器9的进油口与离合器控制阀7的出油口相并接。该压力传感器9与控制器电性连接，控制器用于获取压力传感器9检测的压力，并当压力小于系统请求压力时，发送控制信号至电子泵，以对电子泵进行PWM控制。

进一步的，该第一控制回路上串联第一节流孔6，该第一节流口6的大小根据离合器8的压力/流量设置。该第一节流口6的进油口与电子泵3的出油口连接，该第一节流口6的出油口与离合器控制阀的进油口连接。

该机械泵18用于连接混合动力变速器的主检齿轮19，具体实施时，机械泵18通过惰轮，以一定的速比和主检齿轮19啮合。该机械泵18的出油口、精滤器15和油冷器14依序连接，以形成第一冷却润滑回路，该第一冷却润滑回路的下游分设多个冷却润滑支路。具体实施时，该冷却润滑支路设置两个分别连接发电机喷淋系统11和驱动电机喷淋系统13，通过喷淋系统为电机、齿轮和轴承提供冷却润滑流量。该喷淋系统中的各个端口的节流口的大小，可根据需要进行设计。

精滤器15出油口与油冷器14的进油口相连接，油冷器14出油口与发电机喷淋系统11和驱动电机喷淋系统13的进油口相连接，发电机喷淋系统11和驱动电机喷淋系统13具有若干个端口且每个端口均为节流口设计。

进一步的，油冷器14并联有第一旁通阀12，当油冷器14压降大于第一旁通阀12开启压力时，油液直接经改第一旁通阀12进入电机的喷淋系统。通过该第一旁通阀12的设置，可以限定油冷器14的压降，以确保液压控制系统正常工作。第一旁通阀12的进油口和油冷器的14进油口相连接，第一旁通阀12的出油口和油冷器14的出油口相连接。

进一步的，该精滤器15内部并联第二旁通阀，基于精滤器15压降，调定该第二旁通阀开启压力，可以限定精滤器15的压降，以确保液压控制系统正常工作。

该电子泵3的出油口与补偿控制阀5的进油口连接，以形成第二控制回路，该第二控制回路通过补偿控制阀5连接精滤器15的进油口。该控制器用于获取机械泵的油液流量，并当该油液流量小于系统请求的流量需求时，控制补偿控制阀5通电，以通过电子泵3对第一冷却润滑回路补偿流量。

进一步的，为防止第二控制回路的补偿流量倒流到机械泵18，该第一冷却润滑回路上设置有第一单向阀16，该补偿控制阀5的出油口与第一单向阀16的出油口并接。该机械泵18的出油口与第一单向阀16的进油口连接，该第一单向阀16的出油口与精滤器15的进油口相连接。

该机械泵18的出油口连接液压管路以形成第二冷却润滑回路，该第二冷却润滑回路用于连接离合器8的平衡腔，以为该离合器8提供冷却润滑流量。

进一步的，该第二冷却润滑回路上串联有第二节流口10，该第二节流口10可根据离合器8冷却润滑流量实际需求进行设计。该机械泵18的出油口与该第二节流口10的进油口连接，该第二节流口10的出油口与离合器8的平衡腔连接。

当离合器工作时，油液通过吸滤20后进入电子泵3，电子泵3泵出油液，通过第一节流口6，进入离合器控制阀7，此时离合器控制阀7在控制器的PWM信号控制下，处于通电状态即处于左位(此时，补偿控制阀5不通电，处于右位)，进入离合器8压力腔，建立压力，推动离合器活塞压紧摩擦副，传递扭矩，压力传感器9监测第一控制回路的系统压力，当压力达到控制器发出的请求压力，控制器反馈信号至电子泵3电机。需要指出的是，专用混动变速箱无法直接进行内燃机启动，因此，此时机械泵18是处于工作状态，离合器8工作过程中所需的冷却润滑由机械泵18通过第二冷却润滑油路实现。

进一步的，该电子泵3为电子双向泵，该电子泵3的出油口连接压滤4以形成第三控制回路。该压滤4的进油口与电子泵3的出油口相并接，压滤4的出油口与油箱相连接。当第一控制回路的压力大于压滤的开启压力时，通过该第三控制回路对第一控制回路进行泄压。

当第一控制回路的压力急剧升高，且大于系统设定的压力阈值时，压滤4的单向阀打开，开始执行卸荷，以稳定系统压力，降低液压损耗；或者电子泵3反转，系统快速卸荷时，回吸的油液部分通过压滤4的滤网回到油箱1；或者，在离合器降挡工况(如3挡降1挡，5挡降2挡，或突然制动等)时，部分油液通过压滤4的滤网进入第一控制回路，进行流量补偿。通过压滤4的设置，可限定第一控制回路的系统压力，使得系统压力始终稍高于离合器压力，实现稳压、快速卸荷和反转补偿的作用，降低液压损耗。

当离合器8不工作时，离合器8需要快速脱开，此时电子泵3反转，快速回吸离合器压力腔的油液，实现快速卸荷。

具体的，该第一冷却润滑回路工作原理为：

油液通过吸滤20后，进入机械泵18吸油腔，由机械泵18泵出后，进入第一单向阀16，再通过精滤器15、油冷器14，进入喷淋系统，为电机、齿轮、轴承等提供冷却润滑流量。在低温油液粘度过大或者精滤器里的过滤网表面杂质过多时时，压降(即精滤器和油冷器两端的压力差)大于精滤器15内部的第二旁通阀和油冷器14并接的第一旁通阀12的开启压力，精滤器15内部旁通回路和油冷器14并接的旁通回路打开，油液经过第一单向阀16后，经精滤器15内部的第二旁通阀和油冷器14并接的第一旁通阀12进入电机喷淋系统11，13。

本实施例中通过精滤器内的第二旁通阀和油冷器并接的第一旁通阀的设置，可限定精滤器和油冷器的压降，以确保专用混动变速箱液压控制系统正常工作，提高液压控制系统的安全可靠性；当系统未达到开启压力时，油液通过第一冷却润滑回路，可快速匹配变速器冷却润滑的工况模式需求，同时精滤器可以进一步保证进入电机喷淋系统油品的清洁度，防止电机因杂质吸附而发生绝缘等故障，油冷器可以保证进入电机喷淋系统的油温控制在电机高效工作的温度范围，以提高对电机的冷却润滑效果。

机械泵18的油液流量和主检齿轮的转速和油液粘度有关。机械泵18的油液流量和主检齿轮的转速成正比，主检齿轮低转速时，或驻车时没有转速时，或倒车时机械泵反转无法支持长时间流量供给且倒车转速也很低时，机械泵18转速很低，因此机械泵18的流量较低。并且，低温冷启动时油液粘度非常大，接近固体，需要很大的启动扭矩才能搅动油，而这个时候机械泵18转速也很低。这些情况下，控制器可根据机械泵18的转速估测流量，当机械泵18的油液流量无法满足要求时，控制器发出信号(CAN或PWM信号)控制补偿控制阀5导通。补偿控制阀5导通，处于左位，电子泵3将通过吸滤20的油液泵出，进入补偿控制阀5，再进入第一冷却润滑回路，作为辅助润滑，实现特殊工况下的压力/流量补偿。

该机械泵18的出油口连接有第二单向阀17，以形成第四控制回路。该第二单向阀17的出油口与机械泵18的出油口相连接，第二单向阀17的进油口与变速器的油箱1相连接，以当机械泵18反转时，通过第四控制回路将油箱的油液传输至第一冷却润滑回路，并且通过调定第二单向阀的开启压力以实现反转流量补偿。

进一步的，该压力控制系统还包括阀体100，阀体100集成机械泵18、第一单向阀16、第二单向阀17、压滤4、补偿控制阀5、离合器控制阀7、第一节流口6、第二节流口10、压力传感器9以及上述器件之间的管路。该阀体100设置于专用混合动力变速器内部，即整个液压控制系统位于变速箱内部，与外部无外接油管连接，可以大幅减少变速箱油泄露的风险，提高了整个液压控制系统的安全性、可靠性以及稳定性。该阀体100外表面设置有与外部器件连接的多个油孔，该多个油孔包括：

第一油孔，用于连接第一冷却润滑回路；

第二油孔，用于连接第二冷却润滑回路；

第三油孔，用于连接所述第一控制回路；

第四油孔，用于连接第二控制回路；

第五油孔，用于连接第三控制回路；

第六油孔，用于连接第四控制回路、所述油箱；

第七油孔，用于连接吸滤的出油口。

进一步的，该混合动力变速器的油箱1连接一油温传感器2，该油温传感器用于监测油箱的油温，并反馈给控制器。

为了控制系统中各油路的正常工作，串联在第一控制回路上的离合器控制阀7的出油口油液的压力控制为0.5bar-12bar，该第一冷却润滑回路压力控制为0-4bar，该精滤器15内的第二旁通阀开启压力为1.02bar，该油冷器14并接的第二旁通阀12开启压力为1.2bar。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种混合动力变速器的液压控制系统，其特征在于，包括：电子泵、机械泵、离合器控制阀、精滤器、油冷器、控制器，以及与所述控制器连接的补偿控制阀，所述机械泵用于连接所述混合动力变速器的主检齿轮，其中，

所述电子泵的出油口与所述离合器控制阀连接以形成第一控制回路，所述第一控制回路的出油口用于连接所述混合动力变速器的离合器的压力腔，以通过所述离合器控制阀控制所述离合器的动作；

所述机械泵的出油口、所述精滤器和所述油冷器依序连接，以形成第一冷却润滑回路，所述第一冷却润滑回路的下游分设多个冷却润滑支路；

所述机械泵的出油口连接液压管路以形成第二冷却润滑回路，所述第二冷却润滑回路用于连接所述离合器的平衡腔，以为所述离合器提供冷却润滑流量；

所述电子泵的出油口与所述补偿控制阀连接，以形成第二控制回路，所述第二控制回路通过所述补偿控制阀连接所述精滤器的进油口，所述控制器用于获取所述机械泵的流量，并当所述流量小于系统请求的流量需求时，控制所述补偿控制阀通电，以通过所述第二控制回路对所述第一冷却润滑回路补偿流量；

所述机械泵的出油口连接第二单向阀，以形成第四控制回路，所述第四控制回路的进油口用于连接所述混合动力变速器的油箱，以当所述机械泵反转时，通过所述第四控制回路将所述油箱的油液传输至所述第一冷却润滑回路；

所述第一冷却润滑回路上串联有第一单向阀，所述第一单向阀设置在所述机械泵和所述第二控制回路与所述第一冷却润滑回路的连接节点之间；

所述油冷器并联有第一旁通阀，所述第一旁通阀用于限定所述油冷器的压降。

2.如权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述电子泵为电子双向泵，所述电子泵出油口连接压滤以形成第三控制回路，所述压滤的出油口用于连接所述混合动力变速器的油箱，以当所述第一控制回路的压力大于所述压滤的开启压力时，通过第三控制回路对所述第一控制回路进行泄压。

3.如权利要求2所述的液压控制系统，其特征在于，所述第一控制回路上串联第一节流口，所述第一节流口连接在所述电子泵和所述离合器控制阀之间，所述第二冷却润滑回路串联第二节流口。

4.如权利要求3所述的液压控制系统，其特征在于，还包括连接所述第一控制回路的压力传感器，所述压力传感器与所述控制器连接，所述控制器用于获取所述压力传感器检测的压力，并当所述压力小于控制器请求压力时，发送控制信号至所述电子泵。

5.如权利要求4所述的液压控制系统，其特征在于，还包括阀体，所述阀体集成所述机械泵、所述第一单向阀、所述第二单向阀、所述压滤、所述补偿控制阀、所述离合器控制阀、所述第一节流口、所述第二节流口、所述压力传感器以及上述器件之间的管路；

且所述阀体设置于所述混合动力变速器内部，其外表面设置有与外部器件连接的多个油孔。

6.如权利要求5所述的液压控制系统，其特征在于，所述多个油孔包括：

第一油孔，用于连接所述第一冷却润滑回路；

第二油孔，用于连接所述第二冷却润滑回路；

第三油孔，用于连接所述第一控制回路；

第四油孔，用于连接所述第二控制回路；

第五油孔，用于连接所述第三控制回路；

第六油孔，用于连接所述第四控制回路、所述油箱；

第七油孔，用于连接所述油箱。

7.如权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述精滤器的内部并联有第二旁通阀，所述第二旁通阀用于限定所述精滤器的压降。