CN220668345U - 一种液压控制系统、混合动力系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种液压控制系统、混合动力系统及车辆，涉及车辆技术领域。本实用新型所述的液压控制系统，包括机械双泵、第一电机和第二电机，所述机械双泵包括润滑泵转子和离合器压力控制转子，所述润滑泵转子与所述第一电机连接，所述离合器压力控制转子与所述第二电机连接。本实用新型中，离合器压力控制和冷却润滑流量控制由不同电机独立驱动同一泵的不同转子旋转来实现，冷却流量可以根据电机冷却实际需求实时无级调整，实现了冷却流量的按需供给，既能够满足在高车速或大输出功率工况下的冷却流量需求，也不会使常用工况冷却流量过剩造成能量损耗，从而提高液压控制系统效率同时降低能耗。

Description

一种液压控制系统、混合动力系统及车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种液压控制系统、混合动力系统及车辆。

背景技术

液压控制系统是汽车自动变速器的重要子系统，由于其较高的能量密度和控制稳定性，因而被广泛地应用于各种自动变速器控制中。液压系统主要用于控制各离合器和制动器的结合、分离及传递扭矩的大小，同时给变速器各元件提供冷却润滑流量。

现有液压系统使用发动机和差速器驱动的机械泵给系统提供离合器压力控制油和冷却润滑油，泵的转速与发动机转速以及车速通过齿轮传动耦合，不能按需调整，在低车速下容易由于过流量出现溢流损失，在高车速或大输出功率工况下可能出现冷却流量不足问题。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是如何提高液压控制系统效率同时降低能耗。

为解决上述问题，本实用新型提供一种液压控制系统、混合动力系统及车辆。

第一方面，本实用新型提供一种液压控制系统，包括机械双泵、第一电机和第二电机，所述机械双泵包括润滑泵转子和离合器压力控制转子，所述润滑泵转子与所述第一电机连接，所述离合器压力控制转子与所述第二电机连接，所述第一电机用于驱动所述润滑泵转子，所述第二电机用于驱动所述离合器压力控制转子，所述润滑泵转子位于冷却润滑流道，所述离合器压力控制转子位于离合器压力流道，所述离合器压力流道的压力控制和所述冷却润滑流道的流量控制分别由所述第一电机和所述第二电机独立驱动同一机械双泵的所述润滑泵转子和所述离合器压力控制转子旋转来实现。

可选地，所述液压控制系统还包括节流孔，所述节流孔配合所述离合器压力控制转子在离合器腔内建立液压压力。

可选地，所述机械双泵包括第一腔和第二腔，所述第一腔和所述第二腔不连通，所述润滑泵转子位于所述第一腔，所述离合器压力控制转子位于所述第二腔，所述第二腔和所述离合器压力流道连通，所述节流孔设置在所述离合器压力流道的旁路上，所述节流孔连通所述离合器压力流道和液压油箱。

可选地，所述液压控制系统还包括蓄能器，所述蓄能器设置在所述离合器压力流道的旁路上，所述蓄能器用于释放内部液压油以推动离合器压盘。

可选地，所述液压控制系统还包括油冷器，所述油冷器与所述润滑泵转子所在的冷却润滑流道连通设置，所述冷却润滑流道用于与离合器齿轮、P1电机和P3电机的冷却润滑通道连通设置。

可选地，所述液压控制系统还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述离合器压力流道，所述压力传感器位于所述离合器与所述机械双泵之间，所述压力传感器用于监测所述离合器压力流道内的压力并反馈给变速器控制器，以使所述变速器控制器根据所述离合器压力流道内的压力调整所述第二电机的转速。

可选地，所述液压控制系统还包括吸滤器，所述吸滤器位于所述机械双泵和液压油箱之间，所述机械双泵和液压油箱通过所述吸滤器连通。

可选地，所述液压控制系统还包括壳体，所述机械双泵、所述第一电机和所述第二电机集成于所述壳体上。

第二方面，本实用新型提供一种混合动力系统，包括上述液压控制系统，所述混合动力系统还包括P1电机、P3电机、离合器、变速机构，所述变速机构通过所述离合器与发动机及P1电机连接，所述变速机构还与所述P3电机连接。

第三方面，本实用新型提供一种车辆，包括上述混合动力系统。

在本实用新型中，离合器压力控制和冷却润滑流量控制由不同电机(第一电机和第二电机)独立驱动同一泵的不同转子(润滑泵转子和离合器压力控制转子)旋转来实现，冷却流量可以根据电机冷却实际需求实时无级调整，实现了冷却流量的按需供给，既能够满足在高车速或大输出功率工况下的冷却流量需求，也不会使常用工况冷却流量过剩造成能量损耗，从而提高液压控制系统效率同时降低能耗。

附图说明

图1为本实用新型实施例的液压控制系统的示意图；

图2为本实用新型实施例的液压控制系统的集成安装示意图；

图3为本实用新型实施例的混合动力变速器原理示意图。

附图标记说明：

1-节流孔，2-蓄能器，3-油冷器，4-压力传感器，5-机械双泵，51-润滑泵转子，52-离合器压力控制转子，6-第二电机，7-吸滤器，8-第一电机，9-壳体。

具体实施方式

现有技术中，部分液压控制系统采用机械泵加电子泵供油的方案，通过电子泵的辅助供油可以较好地降低机械泵的排量，进而降低液压系统的溢流损失。但是，该方案使用发动机驱动的机械泵给系统冷却难以满足低速高功率工况的要求。

另一种是采用双联电子泵加大容量蓄能器供油的设计方案，典型的如大众DQ400e的系统，该系统采用双联电子泵，大排量泵给系统冷却润滑供油，小排量泵用于蓄能器充油，通过电机转速的精确控制可以很好实现系统油液的按需供应，高速巡航时由蓄能器供油可以避免泵的溢流损失。该方案由于蓄能器要预充油低温下系统初次启动响应慢，应用于单速混合动力变速器时，在离合器不结合的纯电和串联模式工况下，为了保证离合器可以随时结合，系统还要对蓄能器进行充油，由于蓄能器工作压力总要高于离合器最大工作压力，即使充蓄能器的泵排量很小也会带来较大的功率损失。冷却润滑泵和高压泵为同轴单电机驱动，转速不能解耦，当离合器不结合时，只有润滑冷却需求时，高压泵也得工作，造成额外的流量浪费；当高压泵给蓄能器充油时由于小电机功率限制还得降低冷却润滑泵的转速，这会间歇性的影响大冷却流量需求工况的冷却效果；单电机驱动双泵，小电机功率要求高，小电机控制器易发生过流、过热等问题。

第三种为采用双机械泵加电磁阀控制的方案，该方案在高速离合器结合工况下液压系统功耗高；在低车速大扭矩的工况下冷却流量低，难以满足大功率低速工况的要求；电磁阀控制对油液清洁度要求高，容易发生阀芯卡滞引起系统故障的问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种液压控制系统，包括机械双泵5、第一电机8和第二电机6，所述机械双泵5包括润滑泵转子51和离合器压力控制转子52，所述润滑泵转子51与所述第一电机8连接，所述离合器压力控制转子52与所述第二电机6连接，所述第一电机8用于驱动所述润滑泵转子51，所述第二电机6用于驱动所述离合器压力控制转子52，所述润滑泵转子51位于冷却润滑流道，所述离合器压力控制转子52位于离合器压力流道，所述离合器压力流道的压力控制和所述冷却润滑流道的流量控制分别由所述第一电机8和所述第二电机6独立驱动同一机械双泵5的所述润滑泵转子51和所述离合器压力控制转子52旋转来实现。

具体地，液压控制系统包括机械双泵5、第一电机8和第二电机6，第一电机8可称为冷却控制电机，第二电机6可称为离合器压力控制电机，第一电机8用于驱动润滑泵转子51(位于冷却润滑流道)，第二电机6用于驱动离合器压力控制转子52(位于离合器压力流道，也称离合器泵)，即在本实施例的液压系统中，离合器压力控制和冷却润滑流量控制由不同电机(第一电机8和第二电机6)独立驱动同一泵的不同转子(润滑泵转子51和离合器压力控制转子52)旋转来实现，冷却流量可以根据电机冷却实际需求实时无级调整，实现了冷却流量的按需供给，既能够满足在高车速或大输出功率工况下的冷却流量需求，也不会使常用工况冷却流量过剩造成能量损耗，从而提高液压控制系统效率同时降低能耗。

其中，泵转子和电机可以通过联轴器连接在一起，联轴器允许泵转子和电机在传递动力的同时允许一定程度的轴向、径向或角向位移，以适应机械装置的变化和振动。

其中，离合器压力控制转子52除了能够控制离合器压力外，还能够实现平稳的换挡操作，以及调整液力变矩器的滑动和锁定状态，从而优化动力传递效率和燃油经济性。

可选地，所述液压控制系统还包括节流孔1，所述节流孔1配合所述离合器压力控制转子52在离合器腔内建立液压压力。

具体地，结合图1所示，液压控制系统还包括节流孔1，节流孔1用于配合离合器压力控制转子52在离合器腔内建立液压压力，通过节流孔1的节流作用，液体在离合器腔内逐渐积累压力，从而使离合器能够逐渐接触并传递动力。节流孔直径(毫米级)远大于电磁阀和溢流阀的阀芯、阀孔配合间隙(微米级)，大大降低了液压系统对油液清洁度的要求，从而能够降低系统故障率和生产成本。

其中，节流孔1的工作原理可以描述为：

(1)起始状态：开始时，离合器腔内和液压系统中的压力基本相等。这时，离合器还没有开始接触或传递动力。

(2)节流孔作用：节流孔1连接到离合器腔，允许液体缓慢流入或流出。由于节流孔1的存在，液体的流动受到限制，导致流速降低。

(3)流体流动：由于节流孔1的限制，液体开始从液压系统进入离合器腔，但流动速度减慢。这会导致一侧的液体压力增加，因为液体不能迅速流出。

(4)节流效应：随着液体在节流孔1处流动，其速度会增加，但由于限制，在通过节流孔1时会产生压力下降。

(5)压力增加：由于节流效应，离合器腔中的液体压力开始逐渐升高。因为液体进入离合器腔的速度受到限制，而流出的速度相对较快。

(6)离合器接触：随着离合器腔内液压压力的增加，离合器开始接触并传递动力。当离合器完全接触时，液压压力在离合器腔内建立，并在其工作过程中保持稳定。

可选地，所述机械双泵包括第一腔和第二腔，所述第一腔和所述第二腔不连通，所述润滑泵转子51位于所述第一腔，所述离合器压力控制转子52位于所述第二腔，所述第二腔和所述离合器压力流道连通，所述节流孔1设置在所述离合器压力流道的旁路上，所述节流孔连通所述离合器压力流道和液压油箱。

具体地，机械双泵包括第一腔和第二腔，两腔不连通，润滑泵转子51位于第一腔，离合器压力控制转子52位于第二腔(与离合器压力流道连通)，节流孔1设置在离合器压力流道的旁路上，一端连通离合器压力流道，另一端连通液压油箱(可以通过回油流道)，从而在离合器压力流道和液压系统中其他部分之间建立液压通道，并控制液体流动的速度和压力。

其中，离合器压力控制转子52和离合器(CO，Clutch Operation，离合器操作，可以用于表示离合器)通过离合器腔油道(用来传递液压能量和控制离合器操作的通道或管道系统)连接，离合器与发动机输入轴(ICE Input)连接，节流孔1设置在旁路上，设置旁路节流孔可以用于控制流体的流动、压力分配和系统性能，具体包括：

(1)流量控制：通过在旁路设置节流孔，可以精确地控制流体的流量。

(2)压力平衡：设置旁路节流孔可以帮助实现液压系统内的压力平衡。当一个部分的流体流入或流出速度受到限制时，压力差异可能会导致不均衡。通过旁路节流孔，可以确保在系统的不同部分之间维持更稳定的压力分布。

(3)调节响应速度：将节流孔设置在旁路可以影响液压系统的响应速度。通过调整节流孔的大小或数量，可以控制流体的流动速度，从而影响系统的响应时间。

(4)流体分配：在一些多路液压系统中，设置旁路节流孔可以实现对不同部件的流体分配。通过控制旁路流量，可以调整不同部件之间的液压压力，以满足系统要求。

可选地，所述液压控制系统还包括蓄能器2，所述蓄能器2设置在所述离合器压力流道的旁路上，所述蓄能器2用于释放内部液压油以推动离合器压盘。

具体地，结合图1所示，液压控制系统还包括蓄能器2(例如弹簧蓄能器)，蓄能器2设置在离合器压力流道的旁路上，其作用主要是为了改善离合器的性能和操作平稳性(通过液压力来辅助离合器的操作)；蓄能器是一种能够储存压缩气体或液体的装置，在液压系统中，通常使用液压蓄能器，蓄能器包含一个封闭的容器，内部装有压缩空气或氮气，并且容器内部填充了液体(通常是液压油)，蓄能器2的具体作用包括：

(1)减震和振动控制：蓄能器可以吸收液压冲击和振动(通常不需要控制器主动控制蓄能器的工作过程，可通过被动方式实现，即在驾驶员踏下离合器踏板时，可以通过释放蓄能器中的液压能量，提供额外的助力，使离合器操作更轻松、更平滑)，从而减少离合器传动过程中的突然冲击和振动，有助于提高驾驶的舒适性和离合器的寿命。

(2)减少离合冲击：在离合器过程中，蓄能器可以充当缓冲装置，使离合器的连接和分离更加平稳，减少因突然压力变化而引起的离合冲击。

(3)稳定液压压力：蓄能器可以在系统中稳定液压压力，防止压力波动和峰值压力的出现，有助于保持离合器操作的稳定性和一致性。

(4)提供额外液压能量：蓄能器可以在需要时提供额外的液压能量，用于帮助离合器的连接或分离，在某些情况下，如快速换挡或急停时，可以提供额外的能量支持。

可选地，所述液压控制系统还包括油冷器3，所述油冷器3与所述润滑泵转子51所在的冷却润滑流道连通设置，所述冷却润滑流道用于与离合器齿轮、P1电机和P3电机的冷却润滑通道连通设置。

具体地，结合图1所示，液压控制系统还包括油冷器3，油冷器3与润滑泵转子51连接；其中，油冷器是用于冷却液压油的热交换器，其主要作用是降低液压油的温度，以保持变速器系统的正常运行和延长液压油的寿命。高温会导致液压油的粘度降低、氧化和降解，从而影响系统性能和可靠性。油冷器通过将热量从液压油传递到冷却介质(通常是冷却水或空气)来降低液压油的温度(通常不需要控制器主动控制油冷器的工作过程，通常通过被动方式实现，即当热液压油流经热交换表面时，与外部冷却介质(通常是空气或水)进行热交换，从而降低液压油的温度，确保液压系统在正常运行温度范围内工作)。

其中，在图1中，离合器齿轮(Clutch Gear)、P1电机和P3电机的冷却润滑通道与油冷器3对应的冷却润滑流道连通。

可选地，所述液压控制系统还包括压力传感器4，所述压力传感器4设置在所述离合器压力流道，所述压力传感器4位于所述离合器与所述机械双泵5之间，所述压力传感器4用于监测所述离合器压力流道内的压力并反馈给变速器控制器，以使所述变速器控制器根据所述离合器压力流道内的压力调整所述第二电机6的转速。

具体地，结合图1所示，液压控制系统还包括压力传感器4，压力传感器4设置在离合器压力流道处，通过离合器压力流道与机械双泵5连通，位于离合器与机械双泵5之间，压力传感器4用于监测离合器压力流道内的压力并反馈给变速器控制器，变速器控制器根据离合器压力流道内的压力调整第二电机6的转速。

可选地，所述液压控制系统还包括吸滤器7，所述吸滤器7位于所述机械双泵5和液压油箱之间，所述机械双泵5和液压油箱通过所述吸滤器7连通。

具体地，结合图1所示，液压控制系统还包括吸滤器7，吸滤器7位于机械双泵5和液压油箱之间，机械双泵5和液压油箱通过吸滤器7连通；吸滤器是变速器系统中的过滤装置，其主要作用是过滤液压油，阻止固体颗粒、杂质和污染物进入变速器内部(不需要控制器主动控制吸滤器的工作过程，通常通过被动方式实现)。吸滤器通常位于液压油的吸入口，防止不洁净的油进入系统并影响液压元件的工作。当油从外部供应源(如油箱)进入液压系统时，通过吸滤器进行过滤，去除油中的颗粒、污染物和杂质。过滤后的干净油会继续流入液压系统的管道、阀门、液压泵等组件，以供应液压能量，并在系统中传递液压压力。

可选地，所述液压控制系统还包括壳体9，所述机械双泵5、所述第一电机8和所述第二电机6集成于所述壳体9上。

具体地，结合图2所示，液压控制系统还包括壳体9，润滑泵转子51和离合器压力控制转子52共用泵壳体(泵壳内集成润滑泵转子51和离合器压力控制转子52，但仍然是两个独立的泵单元)，通过泵壳体上的法兰口(接口或接合部分)与各自驱动电机(第一电机8和第二电机6)集成于壳体9上；节流孔1、压力传感器4、吸滤器7都集成安装于泵壳体上，整体设计简洁，占用空间小，降低整个变速器的重量。

本实用新型另一实施例提供一种混合动力系统，包括上述液压控制系统，所述混合动力系统还包括P1电机、P3电机、离合器、变速机构，所述变速机构通过所述离合器与发动机及P1电机连接，所述变速机构还与所述P3电机连接。

具体地，混动变速器在串联模式工作，发动机发电工况下，离合器泵不工作，降低能耗。混动变速器在发动机直驱模式下，离合器控制泵只提供满足离合器控制压力需求的流量即可，避免了发动机驱动离合器控制泵方案中，发动机转速变化造成的过多溢流损失，提高了系统效率，降低了液压系统能耗；结合图3所示，变速器的工作原理包括：

(1)混合动力变速器工作在纯电/串联模式时，车辆由P3电机驱动，P1电机处于停机或者发电模式。第二电机6(离合器控制电机)不工作，电机的冷却润滑流量由第一电机8(冷却润滑控制电机)驱动机械双泵5的冷却润滑泵转子旋转提供，其流量与车速无关，通过调整第一电机8转速可以实时满足P3、P1电机工作时冷却润滑流量需求。

(2)当车辆满足混合动力变速器进入发动机直驱模式条件时，变速器控制器发出离合器结合信号，通过调整驱动电机的转速先高后低变化，满足大流量充油、离合器压力快速响应的需求。当离合器完成结合，混动变速器进入发动机直驱模式后，离合器控制压力通过离合器压力传感器反馈给电机控制器，通过实时调整电机的转速变化，满足驱动系统对离合器压力的需求。

(3)当车辆要求系统退出发动机直驱模式时，系统控制离合器控制第二电机6(离合器控制电机)反转使机械双泵5的离合器压力控制泵转子反转，离合器腔的压力快速降低，以满足离合器快速脱开的要求。通过实际检测离合器腔的压力来闭环控制电机的反转转速，进而控制使离合器的脱开速度，避免因脱开过快使离合器腔产生负压损坏离合器活塞密封。

本实用新型另一实施例提供一种车辆，包括上述混合动力系统。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种液压控制系统，其特征在于，包括机械双泵(5)、第一电机(8)和第二电机(6)，所述机械双泵(5)包括润滑泵转子(51)和离合器压力控制转子(52)，所述润滑泵转子(51)与所述第一电机(8)连接，所述离合器压力控制转子(52)与所述第二电机(6)连接，所述第一电机(8)用于驱动所述润滑泵转子(51)，所述第二电机(6)用于驱动所述离合器压力控制转子(52)，所述润滑泵转子(51)位于冷却润滑流道，所述离合器压力控制转子(52)位于离合器压力流道，所述离合器压力流道的压力控制和所述冷却润滑流道的流量控制分别由所述第一电机(8)和所述第二电机(6)独立驱动同一机械双泵(5)的所述润滑泵转子(51)和所述离合器压力控制转子(52)旋转来实现。

2.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，还包括节流孔(1)，所述节流孔(1)配合所述离合器压力控制转子(52)在离合器腔内建立液压压力。

3.根据权利要求2所述的液压控制系统，其特征在于，所述机械双泵包括第一腔和第二腔，所述第一腔和所述第二腔不连通，所述润滑泵转子(51)位于所述第一腔，所述离合器压力控制转子(52)位于所述第二腔，所述第二腔和所述离合器压力流道连通，所述节流孔(1)设置在所述离合器压力流道的旁路上，所述节流孔(1)连通所述离合器压力流道和液压油箱。

4.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，还包括蓄能器(2)，所述蓄能器(2)设置在所述离合器压力流道的旁路上，所述蓄能器(2)用于释放内部液压油以推动离合器压盘。

5.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，还包括油冷器(3)，所述油冷器(3)与所述润滑泵转子(51)连接，所述油冷器(3)还用于与离合器齿轮、P1电机和P3电机连接。

6.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，还包括压力传感器(4)，所述压力传感器(4)设置在离合器腔油道处，所述压力传感器(4)通过所述离合器腔油道与所述机械双泵(5)连接，所述压力传感器(4)用于监测离合器腔压力并反馈给变速器控制器，以使所述变速器控制器根据所述离合器腔压力调整所述第二电机(6)的转速。

7.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，还包括吸滤器(7)，所述吸滤器(7)位于所述机械双泵(5)和液压油箱之间，所述机械双泵(5)和液压油箱通过所述吸滤器(7)连通。

8.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，还包括壳体(9)，所述机械双泵(5)、所述第一电机(8)和所述第二电机(6)集成于所述壳体(9)上。

9.一种混合动力系统，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的液压控制系统，所述混合动力系统还包括P1电机、P3电机、离合器、变速机构，所述变速机构通过所述离合器与发动机及P1电机连接，所述变速机构还与所述P3电机连接。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求9所述的混合动力系统。