CN113028040A - 一种电动车用自动变速器润滑流量控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车用自动变速器润滑流量控制装置及方法，装置包括油泵、信号采集器、润滑流量计算单元、流量控制器、高速开关阀、驱动电机、自动变速器、差速器、车轮及环境温度传感器；驱动电机连接自动变速器输入轴，自动变速器输出轴与差速器输入轴相连，差速器输出轴连接车轮；差速器外壳上设有环境温度传感器，驱动电机上设有转速传感器和转矩传感器；油泵进口连接油箱；油泵出口分别连接驱动电机和高速开关阀进油口，高速开关阀出油口与自动变速器的进油口相连。本发明结构简单，能够同时改善在不同行驶工况下的驱动电机和自动变速器的润滑散热流量分布，从而提高其整车的综合使用性能。

Description

一种电动车用自动变速器润滑流量控制装置及方法

技术领域

本发明涉及一种电动车用自动变速器润滑流量控制装置及方法。

背景技术

城市运行工况或者高速运行工况下，电动汽车频繁或者长时间运行，其传动系统的发热量会急剧上升，发热源主要来源于电机及其所用自动变速器。若该整车的工作温度不能得到较好的控制，并维持在最优的工作区间，将对其未来的整机可靠性及其关键零部件的耐久性造成损伤，影响其综合性能。像对于整车在高温的室外环境下，则需要整车的发热量能够尽快散去，使其温度尽可能降低。对于极低温度的室外环境，由于润滑油的润滑作用很差，则需要整车尽快升温，使整车回到正常工作的温度区间。因此，在设计其自动变速器的润滑流量大小时，如何从影响整车实际使用性能的各个因素进行考虑显得尤为重要。

目前，现有的自动变速器的润滑冷却流量仅从单独带走其自身的发热量的角度来考虑，均是依据其自身的功率损失值再设置相应的安全系数来制定的。电动汽车行驶工况复杂多变，润滑流量需要同时兼顾驱动电机及其自动变速器，若自动变速器的润滑流量未能得到有效的规划和控制，不仅会增加整车的能耗值，最终还会影响整车的使用性能，长时间工作下，整车的体验感就会急剧下降，严重时发生不可预期的安全隐患

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种提升复杂工况下的电动汽车的使用性能的自动变速器润滑流量控制装置及方法。

本发明采用的技术方案是：一种电动车用自动变速器润滑流量控制装置，包括油泵、信号采集器、润滑流量计算单元、流量控制器、高速开关阀、驱动电机、自动变速器、差速器、车轮及环境温度传感器；所述驱动电机连接自动变速器输入轴，自动变速器输出轴与差速器输入轴相连，差速器输出轴连接车轮；差速器外壳上设有环境温度传感器，驱动电机上设有转速传感器和转矩传感器；油泵进口连接油箱；油泵出口连接主进油管，主进油管连接两支进油管，两支进油管分别连接驱动电机和高速开关阀进油口，高速开关阀出油口与自动变速器的进油口相连，自动变速器出油口连回油箱，自动变速器的进油口、出油口处分别设有进液口温度传感器、出液口温度传感器；进液口温度传感器、出液口温度传感器、环境温度传感器、转速传感器和转矩传感器分别连接信号采集器，信号采集器连接润滑流量计算单元；润滑流量计算单元连接流量控制器；流量控制器连接高速开关阀的控制端。

上述的电动车用自动变速器润滑流量控制装置中，其特征是：自动变速器出油口连回油箱的管路上设有冷却器。

一种利用上述电动车用自动变速器润滑流量控制装置的电动车用自动变速器润滑流量控制方法，包括以下步骤：

1)车辆启动，润滑流量计算单元通过信号采集器检测环境温度值、自动变速器的进油口油液温度值、自动变速器的出油口油液温度值、驱动电机的转速值及驱动电机的转矩值，

2)润滑流量计算单元计算车速、自动变速器润滑流量初始值和总需求润滑流量初始值传输给流量控制器；

3)流量控制器按照自动变速器润滑流量初始值控制高速开关阀的开度，按照总需求润滑流量初始值控制油泵电机运转；

4)计算自动变速器润滑流量目标值，调整高速开关阀的开度。

上述的电动车用自动变速器润滑流量控制方法中，所述步骤2)中，车速v的计算公式如下：

v＝(60n×2πr)/(1000×i)

式中：n为驱动电机转速；r为车轮半径；i为自动变速器当前速比；

自动变速器润滑流量初始值Q₁的计算公式如下：

Q₁＝T_e×n×(1-μ₁)/[(9550cρ)×|T₁-T₂|]×K₁

式中：T_e为驱动电机转矩值；μ₁为自动变速器效率；c为润滑油的比热容；ρ为润滑油的密度；K₁为自动变速器安全系数，取1.2；T₁为自动变速器的进油口油液温度值；T₂为自动变速器的出油口油液温度值；

总需求润滑流量初始值Q₂的计算公式如下：

Q₂＝Q₁+F×v×(1-μ₂)×K₂

式中，F为车辆行驶阻力之和，包含加速、滚动、空气及坡道阻力；μ₂为驱动电机效率；K₂为驱动电机安全系数，取1.1。

上述的电动车用自动变速器润滑流量控制方法中，所述步骤4)中，当环境温度大于临界阈值且车速小于低速阈值时，自动变速器润滑流量目标值Q₃的计算公式如下：

式中，v₀为低速阈值；v为车速；

当环境温度大于临界阈值且车速大于低速阈值时，自动变速器润滑流量目标值Q₃的计算公式如下：

当环境温度小于临界阈值且车速小于低速阈值时，自动变速器润滑流量目标值Q₃的计算公式如下：

Q₃＝Q₁+Q₁×K₃×|T-T₀|；

式中，K₃为温度调节系数，常数；T为环境温度检测值；T₀为临界阈值；

当环境温度小于临界阈值且车速大于低速阈值时，自动变速器润滑流量目标值Q₃的计算公式如下：

Q₃＝Q₁；

当自动变速器润滑流量目标值Q₃大于自动变速器润滑流量初始值Q₁，流量控制器控制增大控制高速开关阀的开度；当自动变速器润滑流量目标值Q₃小于自动变速器润滑流量初始值Q₁，流量控制器控制减小控制高速开关阀的开度。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过检测环境温度值、自动变速器的进油口油液温度值、自动变速器的出油口油液温度值、驱动电机的转速值及驱动电机的转矩值，计算自动变速器的润滑流量调整值，同时改善在不同行驶工况下的驱动电机和自动变速器的润滑散热流量分布，从而提高其整车的综合使用性能。本发明结构简单，可以为延长复杂工况下的电动汽车的可靠耐久性提供助力。

附图说明

图1为本发明的电动车用自动变速器润滑流量控制装置的结构示意图。

图2为本发明的电动车用自动变速器润滑流量控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的电动车用自动变速器润滑流量控制装置，包括油泵电机14、油泵15、信号采集器11、润滑流量计算单元12、流量控制器13、油箱17、高速开关阀16、驱动电机1、自动变速器2、差速器3、车轮4、进液口温度传感器8、出液口温度传感器7、冷却器6、转速传感器9、转矩传感器10及环境温度传感器5。所述驱动电机1上设有转速传感器9和转矩传感器10；驱动电机1连接自动变速器2的输入轴，自动变速器2的输出轴与差速器3的输入轴相连，差速器3的输出轴连接车轮4，差速器3外壳上设有环境温度传感器5；油泵电机14与油泵15相连，油泵15的进口的油箱17，油泵15的出口连接主进油管，主进油管连接两支进油管，两支进油管分别连接驱动电机1和高速开关阀16的进油口，高速开关阀16出油口与自动变速器2的进油口相连，自动变速器2的出油口连回油箱17，自动变速器2的进油口、出油口处分别设有进液口温度传感器8、出液口温度传感器7；进液口温度传感器8、出液口温度传感器7、环境温度传感器5、转速传感器9和转矩传感器10分别连接信号采集器11，信号采集器11连接润滑流量计算单元12；润滑流量计算单元12连接流量控制器13；流量控制器13连接油泵电机14和高速开关阀16的控制端。

信号采集器11接收来自进液口温度传感器8、出液口温度传感器7、转速传感器9、转矩传感器10及环境温度传感器5的信号值，将其发送至润滑流量计算单元12；润滑流量计算单元12计算自动变速器润滑流量实际值和总需求润滑流量初始值，并发送给流量控制器13；流量控制器13接收控制指令后，来控制油泵电机14的运转和高速开关阀16的开度。

如图2所示，本发明的电动车用自动变速器润滑流量控制方法，包括以下步骤：

1)车辆启动，润滑流量计算单元通过信号采集器检测环境温度值、自动变速器的进油口油液温度值、自动变速器的出油口油液温度值、驱动电机的转速值及驱动电机的转矩值。

2)润滑流量计算单元计算车速、自动变速器润滑流量初始值和总需求润滑流量初始值传输给流量控制器。

车速v的计算公式如下：

v＝(60n×2πr)/(1000×i)

式中，n为驱动电机转速；r为车轮半径；i为自动变速器当前速比。

自动变速器润滑流量初始值Q₁的计算公式如下：

Q₁＝T_e×n×(1-μ₁)/[(9550cρ)×|T₁-T₂|]×K₁

式中，T_e为驱动电机扭矩；μ₁为自动变速器效率；c为润滑油的比热容；ρ为润滑油的密度；K₁为自动变速器安全系数，取1.2；T₁为自动变速器进液口油温；T₂为自动变速器进液口油温。

总需求润滑流量目标初始值Q₂的计算公式如下：

Q₂＝Q₁+F×v×(1-μ₂)×K₂

式中，F为车辆行驶阻力之和，包含加速、滚动、空气及坡道阻力；μ₂为驱动电机效率；K₂为驱动电机安全系数，取1.1。

3)流量控制器按照自动变速器润滑流量初始值控制高速开关阀的开度，按照总需求润滑流量初始值控制油泵电机运转。

4)计算自动变速器润滑流量目标值，调整高速开关阀的开度。

当环境温度大于临界阈值且车速小于低速阈值时，自动变速器润滑流量目标值Q₃的计算公式如下：

式中，v₀为低速阈值；v为车速；

当环境温度大于临界阈值且车速大于低速阈值时，自动变速器润滑流量目标值Q₃的计算公式如下：

当环境温度小于临界阈值且车速小于低速阈值时，自动变速器润滑流量目标值Q₃的计算公式如下：

Q₃＝Q₁+Q₁×K₃×|T-T₀|；

式中，K₃为温度调节系数，常数；T为环境温度检测值；T₀为临界阈值；

当环境温度小于临界阈值且车速大于低速阈值时，自动变速器润滑流量目标值Q₃的计算公式如下：

Q₃＝Q₁；

当自动变速器润滑流量目标值Q₃大于自动变速器润滑流量初始值Q₁，流量控制器控制增大控制高速开关阀的开度；当自动变速器润滑流量目标值Q₃小于自动变速器润滑流量初始值Q₁，流量控制器控制减小控制高速开关阀的开度。

Claims (5)

1.一种电动车用自动变速器润滑流量控制装置，其特征是：包括油泵、信号采集器、润滑流量计算单元、流量控制器、高速开关阀、驱动电机、自动变速器、差速器、车轮及环境温度传感器；所述驱动电机连接自动变速器输入轴，自动变速器输出轴与差速器输入轴相连，差速器输出轴连接车轮；差速器外壳上设有环境温度传感器，驱动电机上设有转速传感器和转矩传感器；油泵进口连接油箱；油泵出口连接主进油管，主进油管连接两支进油管，两支进油管分别连接驱动电机和高速开关阀进油口，高速开关阀出油口与自动变速器的进油口相连，自动变速器出油口连回油箱，自动变速器的进油口、出油口处分别设有进液口温度传感器、出液口温度传感器；进液口温度传感器、出液口温度传感器、环境温度传感器、转速传感器和转矩传感器分别连接信号采集器，信号采集器连接润滑流量计算单元；润滑流量计算单元连接流量控制器；流量控制器连接高速开关阀的控制端。

2.根据权利要求1所述的电动车用自动变速器润滑流量控制装置，其特征是：自动变速器出油口连回油箱的管路上设有冷却器。

3.一种利用权利要求1或2所述电动车用自动变速器润滑流量控制装置的电动车用自动变速器润滑流量控制方法，包括以下步骤：

1)车辆启动，润滑流量计算单元通过信号采集器检测环境温度值、自动变速器的进油口油液温度值、自动变速器的出油口油液温度值、驱动电机的转速值及驱动电机的转矩值，

2)润滑流量计算单元计算车速、自动变速器润滑流量初始值和总需求润滑流量初始值传输给流量控制器；

3)流量控制器按照自动变速器润滑流量初始值控制高速开关阀的开度，按照总需求润滑流量初始值控制油泵电机运转；

4)计算自动变速器润滑流量目标值，调整高速开关阀的开度。

4.根据权利要求3所述的电动车用自动变速器润滑流量控制方法，所述步骤2)中，车速v的计算公式如下：

v＝(60n×2πr)/(1000×i)

式中：n为驱动电机转速；r为车轮半径；i为自动变速器当前速比；

自动变速器润滑流量初始值Q₁的计算公式如下：

Q₁＝T_e×n×(1-μ₁)/[(9550cρ)×|T₁-T₂|]×K₁

式中：T_e为驱动电机转矩值；μ₁为自动变速器效率；c为润滑油的比热容；ρ为润滑油的密度；K₁为自动变速器安全系数，取1.2；T₁为自动变速器的进油口油液温度值；T₂为自动变速器的出油口油液温度值；

总需求润滑流量初始值Q₂的计算公式如下：

Q₂＝Q₁+F×v×(1-μ₂)×K₂

式中，F为车辆行驶阻力之和，包含加速、滚动、空气及坡道阻力；μ₂为驱动电机效率；K₂为驱动电机安全系数，取1.1。

5.根据权利要求4所述的电动车用自动变速器润滑流量控制方法，所述步骤4)中，当环境温度大于临界阈值且车速小于低速阈值时，自动变速器润滑流量目标值Q₃的计算公式如下：

式中，v₀为低速阈值；v为车速；

当环境温度大于临界阈值且车速大于低速阈值时，自动变速器润滑流量目标值Q₃的计算公式如下：

当环境温度小于临界阈值且车速小于低速阈值时，自动变速器润滑流量目标值Q₃的计算公式如下：

Q₃＝Q₁+Q₁×K₃×|T-T₀|；

式中，K₃为温度调节系数，常数；T为环境温度检测值；T₀为临界阈值；

当环境温度小于临界阈值且车速大于低速阈值时，自动变速器润滑流量目标值Q₃的计算公式如下：

Q₃＝Q₁；

当自动变速器润滑流量目标值Q₃大于自动变速器润滑流量初始值Q₁，流量控制器控制增大控制高速开关阀的开度；当自动变速器润滑流量目标值Q₃小于自动变速器润滑流量初始值Q₁，流量控制器控制减小控制高速开关阀的开度。

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