一种混合动力车用液压系统及控制方法

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一种混合动力车用液压系统及控制方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及强混合动力汽车动力总成构造技术领域，更具体的说，是涉及一种混合动力车用液压系统及控制方法。\n背景技术\n[0002] 随着混合动力汽车的普及，强混合动力汽车具有怠速启停、纯电动行驶、并联驱动、行进中启动发动机、制动能量回收等混合动力系统的所有功能，通过各种模式之间的切换可以改善车辆整车动力性和燃油经济性，即当汽车在爬行或低速行驶时，采用纯电动驱动而关闭发动机来减少油耗；当车辆纯电动运行状态转向加速或爬坡时，电机无法提供满足汽车加速或爬坡所需要的驱动力，需要启动发动机进行共同驱动。\n[0003] CVT（Continuously Variable Transmission，无级变速器），主要由带轮组、金属带、换挡离合器等组成，请参见附图1，为传统CVT结构示意图（含液力变矩器）。在传动过程中，通过节圆半径连续变化的主从动带轮在锥盘轴上的上下移动，使金属带沿两带轮构成的V型槽做径向滑动，实现传动比的连续变化。由于CVT传动比可以连续变化，因此在强混合动力轿车中搭载CVT可以根据驾驶员的意图实现发动机、电机与变速器三者之间最佳匹配，进一步提高强混合动力汽车的燃油经济性、动力性、操纵性及乘坐舒适性。\n[0004] 对于传统CVT汽车中设有起步装置，如起步离合器、液力变矩器。发动机飞轮通过中间机构（如液力变矩器泵轮）与CVT内部机械泵连接。在车辆起步过程初期，发动机怠速工作，可带动CVT内部机械泵为CVT液压系统提供工作液，用于满足在车辆起步过程中CVT带轮油缸工作的需要和CVT速比调节的需要。另外，由于传统CVT汽车中发动机与CVT直接相连，在车辆起步时，发动机已处于怠速状态，发动机可以驱动CVT内部机械泵，为CVT液压系统提供足够的工作液，用于满足在车辆起步过程中CVT带轮油缸工作的需要和CVT速比调节的需要。但是，为了实现车辆纯电动工况，需要在发送机和CVT之间增加机电耦合机构，请参阅附图2，为强混合动力CVT轿车传动系统主体结构原理图。混合动力系统由一个发动机、一个ISG电机、一个离合器和一个CVT构成，ISG电机转子与CVT内部机械泵相连，使ISG电机转子与机械泵形成刚性连接，ISG电机转子转动，则带动CVT内部机械泵工作。\n在强混合动力CVT轿车纯电动工况起步时，发动机转速为0，ISG电机转速由0开始逐渐上升。由此带来一个难题，强混合动力CVT轿车在纯电动起步初期，ISG电机转速较低，其转速不足以带动CVT内部机械泵输出足够工作液，用于满足在车辆起步过程中CVT带轮油缸工作的需要和CVT速比调节的需要，因此，强混合动力CVT轿车在纯电动工况下无法起步。\n[0005] 为了达到上述功能，通常的设计是要在系统中增加一个电动泵，当ISG电机转速由0开始，转速较低不足以带动CVT内部机械泵工作时，电动泵为CVT液压系统供压。目前市面上已有的电动泵不但价格昂贵、体积较大，而且，在工作性能上也有较大的问题，例如：\n电动泵的电机发热功率较大，导致电动泵的工作效率低，而且不能长时间连续工作，使用寿命较短。因此电动泵只能作为辅助动力泵，在短时间内工作。这样就导致液压系统需要两个泵，电动泵和机械泵，从而增加了液压系统的复杂性、成本，以及整车布置的难度。\n[0006] 因此，提供一种在纯电动工况下，使用CVT内部机械泵作为单一液压源，使发动机不工作，电机转速从0开始，电机无法带动CVT内部机械泵为CVT带轮油缸工作及CVT速比调节提供液压的情况下，解决混合动力CVT轿车无法起步的问题，是本领域技术人员亟待解决的问题。\n发明内容\n[0007] 有鉴于此，本发明提供了一种混合动力车用液压系统及控制方法，以克服现有技术中由于在纯电动工况下，使用CVT内部机械泵作为单一液压源的情况下，使发动机不工作，电机转速从0开始，电机无法带动CVT内部机械泵为CVT带轮油缸工作及CVT速比调节提供液压的情况下，无法解决混合动力CVT轿车无法起步的问题。\n[0008] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：\n[0009] 一种混合动力车用液压系统，用于实现纯电动工况起步，该液压系统包括：\n[0010] 实现夹紧力控制和速比控制的CVT液压系统；\n[0011] 与所述CVT液压系统相连，进行外部液压控制的外部液压系统；\n[0012] 与所述外部液压系统电连接，检测所述外部液压系统状态并进行整车运行控制的整车控制器HCU；\n[0013] 与所述外部液压系统和所述整车控制器HCU电连接，通过所述整车控制器HCU控制的ISG电机。\n[0014] 其中，所述外部液压系统包括：\n[0015] 控制进油口和回油口封闭和开启的开关控制阀；\n[0016] 与所述开关控制阀相连，进行液压能的储存和释放的储能器；\n[0017] 与所述开关控制阀和所述储能器相连，并与所述整车控制器HCU电连接，检测所述储能器中液压油的压力值，将所述压力值转换压力信号发送给所述整车控制器HCU的压力传感器。\n[0018] 优选的，所述开关控制阀为电磁阀，所述开关控制阀的电磁线圈电路与所述整车控制器HCU的控制电路连接。\n[0019] 优选的，所述开关控制阀为电磁铁控制动作弹簧复位的二位二通阀。\n[0020] 其中，所述CVT液压系统包括：\n[0021] 与所述ISG电机的ISG电机转子相连，对液压油进行上下输送的CVT内部机械泵；\n[0022] 与所述CVT内部机械泵相连，对液压油进行单向输送的单向阀；\n[0023] 与所述单向阀相连，向所述外部液压系统提供液压油的CVT液压系统主油路；\n[0024] 与所述CVT内部机械泵和所述CVT液压系统主油路相连，用于循环盛放液压油的CVT油底壳。\n[0025] 其中，所述压力传感器的信号通过信号线路向所述整车控制器HCU传送。\n[0026] 优选的，所述CVT液压系统主油路所设的油泵为所述CVT内部机械泵，由所述ISG电机驱动控制。\n[0027] 本发明在上述公开的一种混合动力车用液压系统的基础上，还公开了一种混合动力车用液压控制方法，用于实现纯电动工况起步，该液压控制方法包括：\n[0028] 整车控制器HCU通过压力传感器检测储能器内的压力值；\n[0029] 判断所述压力值是否小于预设压力值；\n[0030] 当检测压力值小于所述预设压力值时，所述整车控制器HCU控制ISG电机工作，带动CVT内部机械泵工作，并控制开关控制阀通电，对所述储能器充压；\n[0031] 当检测压力值不小于所述预设压力值时，所述整车控制器HCU控制ISG电机停止工作，并控制所述开关控制阀复位；\n[0032] 当所述液压控制系统接收到所述整车控制器HCU发出的起步信号时，所述储能器储存的所述液压能释放，在所述ISG电机低转速状态下为所述CVT液压系统主油路提供工作压力。\n[0033] 经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种混合动力车用液压系统及控制方法，用于实现纯电动工况起步，该液压系统包括：实现夹紧力控制和速比控制的CVT液压系统；与所述CVT液压系统相连，进行外部液压控制的外部液压系统；与所述外部液压系统电连接，检测所述外部液压系统状态并进行整车运行控制的整车控制器HCU；\n与所述外部液压系统和所述整车控制器HCU电连接，通过所述整车控制器HCU控制的ISG电机。通过外部液压系统作为纯电动工况起步初期外部补压装置，整个充、放压过程是由整车控制器HCU控制开关控制阀开启和封闭来完成对液压能的储存和释放，实现CVT液压系统所需要的工作压力，并且系统将ISG电机作为液压动力源，无其他附加动力系统，实现了以CVT内部机械泵作为单一液压源，使发动机不工作，电机转速从0开始，电机带动CVT内部机械泵为CVT带轮油缸工作及CVT速比调节提供液压的情况，使混合动力CVT轿车纯电动工况起步。\n附图说明\n[0034] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。\n[0035] 图1为传统CVT结构示意图（含液力变矩器）；\n[0036] 图2为强混合动力CVT轿车传动系统主体结构原理图；\n[0037] 图3为本发明实施例公开的一种混合动力车用液压系统结构示意图；\n[0038] 图4为本发明实施例公开的CVT液压系统结构示意图；\n[0039] 图5为本发明实施例公开的一种混合动力车用液压控制方法的流程图；\n[0040] 图6为本发明实施例公开的一种混合动力车用液压控制方法策略流程图。\n[0041] 1-液力变矩器、2-换挡离合器、3-金属传动带、4-带轮组、5-发动机、6-机电耦合机构、61-单向离合器、62-ISG电机、63-限力矩离合器、64-压紧/分离弹性元件、621-ISG电机转子、622-ISG电机定子、7-CVT液压系统、71-CVT内部机械泵、72-单向阀、73-CVT油底壳、74-CVT液压系统回路、8-整车控制器HCU、9-外部液压系统、91-开关控制阀、92-储能器、93-压力传感器、101-主动轮油缸、102-从动轮油缸、103-速比控制阀、104-夹紧力控制阀。\n具体实施方式\n[0042] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。\n[0043] 本申请公开了一种混合动力车用液压系统及控制方法，用于实现纯电动工况起步，该液压系统包括：实现夹紧力控制和速比控制的CVT液压系统；与CVT液压系统相连，进行外部液压控制的外部液压系统；与外部液压系统电连接，检测外部液压系统状态并进行整车运行控制的整车控制器HCU；与外部液压系统和HCU电连接，通过HCU控制的ISG电机。通过外部液压系统作为纯电动工况起步初期外部补压装置，整个充、放压过程是由HCU控制开关控制阀开启和封闭来完成对液压能的储存和释放，实现CVT液压系统所需要的工作压力，并且系统将ISG电机作为液压动力源，实现了使混合动力CVT轿车纯电动工况起步。\n[0044] 请参阅附图3，为本发明实施例公开的一种混合动力车用液压系统结构示意图。本发明实施例公开了一种混合动力车用液压系统，用于实现纯电动工况起步，该液压系统包括：实现夹紧力控制和速比控制的CVT液压系统7；与CVT液压系统7相连，进行外部液压控制的外部液压系统9；与外部液压系统9电连接，检测外部液压系统9状态并进行整车运行控制的整车控制器HCU8；与外部液压系统9和整车控制器HCU8电连接，通过整车控制器HCU8控制的ISG电机62。\n[0045] 上述ISG电机62的ISG电机转子621与CVT内部机械泵71相连，使ISG电机转子621与CVT内部机械泵71形成刚性连接，ISG电机转子621转动，则带动CVT内部机械泵71工作。\n[0046] 上述外部液压系统9包括：控制进油口和回油口封闭和开启的开关控制阀91；与开关控制阀91相连，进行液压能的储存和释放的储能器92；与开关控制阀91和储能器92相连，并与整车控制器HCU8电连接，检测储能器92中液压油的压力值，通过整车控制器HCU8控制的压力传感器93。蓄能器92在纯电动工况起步初期可以迅速补充CVT液压系统回路74所需压力。保证了ISG电机62低转速时，CVT液压系统回路74可以正常工作。\n[0047] 上述压力传感器93的信号通过信号线路向所述的整车控制器HCU8传送。通过压力传感器93检测液压油的压力值。当达到设定压力值后，整车控制器HCU8控制开关控制阀91封闭，依靠蓄能器92存储液压能，实现保压。当液压油压力值一旦下降至最低限制值，整车控制器HCU8控制ISG电机62工作，从而带动CVT内部机械泵71工作，同时开关控制阀91开启，蓄能器92充压。所述液压系统回路74所设的油泵为所述CVT内部机械泵71，由所述ISG电机驱动。\n[0048] 上述CVT液压系统7包括：与ISG电机62的ISG电机转子621相连，对液压油进行上下输送的CVT内部机械泵71；与CVT内部机械泵71相连，对液压油进行单向输送的单向阀72；与单向阀72相连，向外部液压系统9提供液压油的CVT液压系统回路74；与CVT内部机械泵71和CVT液压系统回路74相连，用于循环盛放液压油的CVT油底壳73。液压油由CVT油底壳73通过CVT内部机械泵71，经过单向阀72提供给整个液压系统。\n[0049] 强混合动力CVT轿车纯电动工况起步过程由整车控制器HCU8发出指令进行控制，在起步过程中，首先应使蓄能器92存储油压；起步时，蓄能器92迅速放压；最后，车辆起步。\n[0050] 本发明是采用蓄能器92作为纯电动工况起步初期外部补压装置，整个充、放压过程是由整车控制器HCU 8控制开关控制阀91开启、封闭来完成。在外部液压系统9中设置有存储液压能的机构，可以将液压能存储到一定的压力，在起步时可以迅速提供CVT液压系统回路74所需压力。还设置有压力传感器93检测存储液压能的机构的压力，当压力达到设定值以后，开关控制阀93封闭；当压力不足时，开关控制阀93开启。\n[0051] 本发明采用的技术方案为：如图3所示，所提供的这种强混合动力CVT轿车纯电动工况起步外部液压系统，所述的外部液压系统设有一个开关控制阀91，将CVT液压系统主油路74与蓄能器92连通。\n[0052] 上述所述的CVT液压系统7主要用于实现夹紧力控制和速比控制。如图4所示，其工作过程为：机械泵出口的压力由夹紧力控制阀104调节，直接作用于从动轮油缸102，以控制对金属传动带3的张紧力；另一部分压力油经速比控制阀103的调节进入到主动轮油缸101，以控制CVT传动速比的变化。\n[0053] 优选的，在上述技术方案的基础上，所述的开关控制阀91可以为电磁阀，其电磁线圈的电路与所述整车控制器HCU 8的控制电路连接。\n[0054] 采用电磁阀的机构，使阀能与整车控制器HCU 8连接并接受其控制，实现必要的动作。其控制程序一般预先编制好，存储在整车控制器HCU 8中。\n[0055] 优选的，所述的开关控制阀91可以为电磁铁控制动作弹簧复位的二位二通阀。电磁铁不通电时，弹簧复位，进油口与回油口封闭，可实现系统压力保持；电磁铁通电时，弹簧压缩，进油口到回油口双向开启。\n[0056] 进一步地，本发明将CVT液压系统、强混合动力机电耦合液压系统集成在一起，节省布置空间，并且，本发明控制简单，易实现且液体可以重复使用，将ISG电机用做液压动力源，无其他附加动力系统。\n[0057] 本发明公开了一种混合动力车用液压系统，用于实现纯电动工况起步，该液压系统包括：实现夹紧力控制和速比控制的CVT液压系统；与所述CVT液压系统相连，进行外部液压控制的外部液压系统；与所述外部液压系统电连接，检测所述外部液压系统状态并进行整车运行控制的整车控制器HCU；与所述外部液压系统和所述整车控制器HCU电连接，通过所述整车控制器HCU控制的ISG电机。通过外部液压系统作为纯电动工况起步初期外部补压装置，整个充、放压过程是由整车控制器HCU控制开关控制阀开启和封闭来完成对液压能的储存和释放，实现CVT液压系统所需要的工作压力，并且系统将ISG电机作为液压动力源，无其他附加动力系统，实现了以CVT内部机械泵作为单一液压源，使发动机不工作，电机转速从0开始，电机带动CVT内部机械泵为CVT带轮油缸工作及CVT速比调节提供液压的情况，使混合动力CVT轿车纯电动工况起步。\n[0058] 在上述本发明公开的实施例的基础上，为了实现与上述技术方案相同的目的，本发明还提供了以上所述强混合动力CVT轿车纯电动工况起步的控制方法，请参阅附图5，为本发明实施例公开的一种混合动力车用液压控制方法的流程图，具体技术方案步骤包括：\n[0059] 步骤501：整车控制器HCU通过压力传感器检测储能器内的压力值。\n[0060] 步骤502：判断所述压力值是否小于预设压力值。\n[0061] 步骤503：当检测压力值小于所述预设压力值时，所述整车控制器HCU控制ISG电机工作，带动CVT内部机械泵工作，并控制开关控制阀通电，对所述储能器充压。\n[0062] 步骤504：当检测压力值不小于所述预设压力值时，所述整车控制器HCU控制ISG电机停止工作，并控制所述开关控制阀复位。\n[0063] 步骤505：当所述液压控制系统接收到所述整车控制器HCU发出的起步信号时，所述储能器储存的所述液压能释放，在所述ISG电机低转速状态下为所述CVT液压系统主油路提供工作压力。\n[0064] 本发明公开的一种混合动力车用液压控制方法，通过外部液压系统作为纯电动工况起步初期外部补压装置，整个充、放压过程是由HCU控制开关控制阀开启和封闭来完成对液压能的储存和释放，实现CVT液压系统所需要的工作压力，并且系统将ISG电机作为液压动力源，实现了使混合动力CVT轿车纯电动工况起步。\n[0065] 进一步，请参阅附图6，具体的工作流程及液压传递实现路径为：车辆起步前，车钥匙位于on挡整车上电，整车控制器HCU 8判断SOC>设定值（SOC为动力电池电量），车辆进入纯电动工况起步。整车控制器HCU8通过压力传感器93检测蓄能器92的压力值。当压力值小于预设定值A（如3MPa）时，整车控制器HCU8控制ISG电机62工作，从而带动CVT内部机械泵71工作，同时整车控制器HCU8控制开关控制阀91通电，使其处于弹簧压缩状态，进、回油口开启，蓄能器92充压；当压力值等于设定值A（如3MPa）时，整车控制器HCU8控制开关控制阀91断电，使其处于弹簧复位状态，进、回油口封闭，蓄能器92储存液压能。\n整车控制器HCU8控制ISG电机62停止工作，等待车辆起步信号。液压传递路径是这样实现的：液压从CVT油底壳73通过CVT内部机械泵71、单向阀72、开关控制阀91进入蓄能器\n92中。\n[0066] 车辆起步时，车钥匙位于start挡，挡位处于D挡（前进挡）或R挡（倒车挡），整车控制器HCU8控制开关控制阀91通电，使其处于弹簧压缩状态，进、回油口开启，蓄能器92迅速释放液压，作为主油源与CVT内部机械泵71共同为CVT液压系统回路74提供液压，用于CVT离合器接合、带轮夹紧、系统润滑冷却等；然后松手刹、松刹车踏板，踩加速踏板，ISG电机62开始工作，车辆起步。液压传递路径是这样实现的：其中一路液压从蓄能器92通过开关控制阀91进入CVT液压系统回路74；另一路液压从CVT油底壳73通过CVT内部机械泵71、单向阀72进入CVT液压系统回路74。\n[0067] 当车辆在行驶过程中有短暂停止时，ISG电机62停止工作，CVT内部机械泵71不工作，蓄能器92储存液压能。车辆需要重新起步时，松手刹、松刹车踏板，踩加速踏板，ISG电机62重新开始工作，同时整车控制器HCU8控制开关控制阀91通电，使其处于弹簧压缩状态，进、回油口开启，蓄能器92迅速释放液压，作为主油源与CVT内部机械泵71共同为CVT液压系统回路74提供液压，用于CVT离合器接合、带轮夹紧、系统润滑冷却等，车辆起步。液压传递路径是这样实现的：其中一路液压从蓄能器92通过开关控制阀91进入CVT液压系统回路74；另一路液压从CVT内部机械泵71，通过单向阀72进入CVT液压系统回路\n74。\n[0068] 车辆起步后，ISG电机62正常工作，带动CVT内部机械泵71从CVT油底壳73泵出液压油，既为CVT液压系统回路74供压又为蓄能器92充压。整车控制器HCU8通过压力传感器93检测蓄能器92压力，当压力小于设定值A（如3MPa）时，整车控制器HCU8控制开关控制阀91通电，处于弹簧压缩状态，进、回油口开启，蓄能器92充压；当压力值等于设定值A（如3MPa）时，整车控制器HCU8控制开关控制阀91断电，处于弹簧复位状态，进、回油口封闭，蓄能器92储存液压能。液压传递路径是这样实现的：液压从CVT油底壳73经过CVT内部机械泵71、单向阀72，然后分成两路，其中一路通过开关控制阀91进入蓄能器92中，另一路直接进入CVT液压系统回路74中。\n[0069] 车辆在行驶过程中，整车控制器HCU8会不断的通过压力传感器93检测蓄能器92压力是否达到设定值A（如3MPa）。若等于A（如3MPa），则整车控制器HCU8控制开关控制阀\n91断电，处于弹簧复位状态，进、回油口封闭，蓄能器92无需充压。若小于B（如2.5MPa），则整车控制器HCU8控制开关控制阀91通电，处于弹簧压缩状态，进、回油口开启，ISG电机\n62带动CVT内部机械泵71的同时，为蓄能器92充压，直到压力传感器93检测到压力值为A（如3MPa），则整车控制器HCU8控制开关控制阀91断电，处于弹簧复位状态，进、回油口封闭，蓄能器92存储液压能。液压传递路径是这样实现的：其中一路液压从CVT油底壳73通过CVT内部机械泵71、单向阀72、开关控制阀91进入蓄能器92中；另一路液压从CVT油底壳73通过CVT内部机械泵71、单向阀72进入CVT液压系统回路74中。\n[0070] 综上所述：本发明公开了一种混合动力车用液压系统及控制方法，用于实现纯电动工况起步，该液压系统包括：实现夹紧力控制和速比控制的CVT液压系统；与所述CVT液压系统相连，进行外部液压控制的外部液压系统；与所述外部液压系统电连接，检测所述外部液压系统状态并进行整车运行控制的整车控制器HCU；与所述外部液压系统和所述整车控制器HCU电连接，通过所述整车控制器HCU控制的ISG电机。通过外部液压系统作为纯电动工况起步初期外部补压装置，整个充、放压过程是由整车控制器HCU控制开关控制阀开启和封闭来完成对液压能的储存和释放，实现CVT液压系统所需要的工作压力，并且系统将ISG电机作为液压动力源，无其他附加动力系统，实现了以CVT内部机械泵作为单一液压源，使发动机不工作，电机转速从0开始，电机带动CVT内部机械泵为CVT带轮油缸工作及CVT速比调节提供液压的情况，使混合动力CVT轿车纯电动工况起步。\n[0071] 另外，本发明同样适用于搭载AT、DCT等在车辆起步时，需要提前建立液压系统压力的混合动力车辆纯电动起步工况。\n[0072] 本说明书中各个实施例采用递进的系统描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。\n[0073] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。\n对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。