一种混合动力系统及其控制方法、车辆与流程

1.本发明涉及车辆混合动力技术领域，尤其涉及一种混合动力系统及其控制方法、车辆。


背景技术：

2.现有混合动力系统中，多采用流量泵、或流量泵结合机械泵来冷却混动系统的电机，并且需要设置多重控制结构和控制机制，例如先导阀控制，二级溢流控制等，冷却结构复杂，且控制方法复杂。


技术实现要素：

3.为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种结构和控制原理简单且成本较小的混合动力系统及其控制方法、车辆。
4.本发明公开了一种混合动力系统，发动机连接设置第一机械油泵，使得发动机运转则所述第一机械油泵运转；差速器连接设置第二机械油泵，使得与差速器所驱动的车轮运转则所述第二机械油泵运转；所述第二机械油泵远离所述差速器的一侧设有第一单向阀，还包括第二单向阀，所述第二单向阀的两侧分别连接所述第二机械油泵的两侧；所述第一单向阀、所述第二单向阀的油液流向为：从靠近所述差速器的一侧流向远离所述差速器一侧；从而使得：所述差速器正转时，所述第二机械油泵内的油液通过第一单向阀流向待冷却电机，所述差速器反转时，所述第二机械油泵内的油液通过第二单向阀流向待冷却电机；所述待冷却电机包括驱动电机和发电机；所述驱动电机和发电机分别设置电磁阀，对所述电磁阀通电或不通电，从而分别控制油液流向或不流向所述驱动电机、发电机；所述第一机械油泵、所述第二机械油泵待冷却电机之间设有换热器；还包括溢流阀，所述溢流阀与所述换热器并联。
5.优选的，所述驱动电机侧设置第一电磁阀，所述发电机侧设置第二电磁阀，所述第一电磁阀设置为常开，所述第二电磁阀设置为常闭。
6.优选的，齿轮变速箱设于所述换热器的进油侧。
7.优选的，所述第一机械油泵与所述发动机之间、所述第二机械油泵与所述差速器之间设有吸滤部件。
8.本发明还公开了一种车辆，包括上述的混合动力系统。
9.本发明还公开了一种混合动力系统的控制方法，基于上述的车辆，控制方法包括：根据车辆停车或是运行来确定差速器是否运行，从而控制是否运行所述第二机械油泵；根据车辆不同工况下的输出扭矩需求、电池电量来控制是否启动发动机，从而控制是否运行所述第一机械油泵；若发动机运行，则控制所述电磁阀以对发电机进行油液冷却；若所述驱动电机的温度高于第二预设温度，还控制所述电磁阀以对驱动电机进行油液冷却；当所述第一机械油泵与所述第二机械油泵同时运行、且发动机与差速器的总输出扭矩大于预设阈值时，和/或环境温度低于第一预设温度时，开启所述溢流阀。
10.优选的，当车辆为停车工况时，所述第二机械油泵不运行；当所述驱动电机的温度高于第二预设温度、或电池电量低于预设电量，则发动机启动，从而所述第一机械油泵运行，对所述发电机和/或所述驱动电机进行油液冷却。
11.优选的，当车辆为倒车工况时，所述第二机械油泵运行，冷却油液流经所述第二单向阀；当车辆运行扭矩大于第一预设扭矩，则发动机启动，从而所述第一机械油泵运行。
12.优选的，当车辆为低速运行工况时，所述第二机械油泵运行，冷却油液流经所述第一单向阀；当车辆运行扭矩大于第一预设扭矩、或电池电量低于预设电量，则发动机启动，从而所述第一机械油泵运行。
13.优选的，当车辆为高速运行工况时，所述第二机械油泵运行，冷却油液流经所述第一单向阀；当车辆运行扭矩大于第二预设扭矩、且所述电池电量低于预设电量，则发动机启动，从而所述第一机械油泵运行，且所述溢流阀运行；当车辆离合器接合，所述发动机、所述驱动电机同时运行，所述第一机械油泵、所述第二机械油泵同时运行，且所述溢流阀运行。
14.采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
15.1.本发明通过设置两个机械泵代替流量泵，且两机械泵分别连接发动机和差速器，从而，通过发动机的运行和车轮的运行直接带动机械泵运行，无需复杂控制结构和控制方法，而是通过简单的电磁阀的通电与否来控制是否对发电机和驱动电机进行冷却，控制简单，且成本低；
16.2.将齿轮变速箱设于换热器的进油侧，可以减小换热器的功率需求；
17.3.通过将溢流阀与换热器并联，一方面在机械泵大流量工作的情况下，对冷却回路进行泄压；另一方面，在温度较低导致换热器的换热流量很小的时候，冷却油液可以直接经溢流阀流通而不经过换热器，保证系统的充分的冷却流量。
附图说明
18.图1为本发明提供的混合动力系统的结构示意图；
19.图2为本发明提供的停车第一工况的冷却流向示意图；
20.图3为本发明提供的停车第二工况的冷却流向示意图；
21.图4为本发明提供的停车第三工况的冷却流向示意图；
22.图5为本发明提供的倒车第一工况的冷却流向示意图；
23.图6为本发明提供的倒车第二工况的冷却流向示意图；
24.图7为本发明提供的低速第一工况的冷却流向示意图；
25.图8为本发明提供的低速第二工况的冷却流向示意图；
26.图9为本发明提供的低速第三工况的冷却流向示意图；
27.图10为本发明提供的中高速第一工况的冷却流向示意图；
28.图11为本发明提供的中高速第二工况的冷却流向示意图；
29.图12为本发明提供的中高速第三工况的冷却流向示意图。
具体实施方式
30.以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
31.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及
附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
32.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
33.应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
36.在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
37.参见附图1，本发明公开了一种混合动力系统，设置两个机械油泵，用于代替现有技术的电子流量泵，具体的，发动机连接设置第一机械油泵，使得发动机运转则第一机械油泵运转；差速器连接设置第二机械油泵，使得与差速器所驱动的车轮运转则第二机械油泵运转。
38.进一步的，为了使得机械油泵能够适应各个工况(尤其是倒车工况)，第二机械油泵远离差速器的一侧设有第一单向阀，防止油液回流。还包括第二单向阀，第二单向阀的两侧分别连接第二机械油泵的两侧。第一单向阀、第二单向阀的油液流向为：从靠近差速器的一侧流向远离差速器一侧，从而使得：差速器正转时，第二机械油泵内的油液通过第一单向阀流向待冷却电机，而在差速器反转时(倒车工况)，第二机械油泵内的油液通过第二单向阀流向待冷却电机。
39.这里的待冷却电机包括但不限于驱动电机和发电机。本发明中，即指代驱动电机和发电机，驱动电机和发电机分别设置电磁阀，对电磁阀通电或不通电，从而可以分别控制油液流向或不流向驱动电机、发电机。
40.在第一机械油泵、第二机械油泵待冷却电机之间设有换热器，以对冷却油液进行换热冷却。进一步的，本发明将齿轮变速箱设于换热器的进油侧，可以减小换热器的功率需
求。
41.本发明还设置有溢流阀，溢流阀与换热器并联，一方面在机械泵大流量工作的情况下，对冷却回路进行泄压；另一方面，在温度较低导致换热器的换热流量很小的时候，冷却油液可以直接经溢流阀流通而不经过换热器，保证系统的充分的冷却流量。
42.由于驱动电机运行可以向电池取电，从而在电池电量较多的情况下，车辆的运行可以不依赖发动机(混动系统的纯电模式)，故驱动电机的运行时候可以视为多过发动机，从而，一种优选的，本发明将驱动电机侧设置第一电磁阀，发动机侧设置第二电磁阀，第一电磁阀设置为常开，第二电磁阀设置为常闭，可以减少对电磁阀的开关控制。
43.较佳的，第一机械油泵与发动机之间、第二机械油泵与差速器之间设有吸滤部件，用于对冷却油液进行冷却。
44.本发明还公开了一种车辆，包括上述的混合动力系统，无需电子流量泵的复杂控制结构和控制方法，通过设置两个机械泵即可实现对发电机和驱动电机进行冷却，控制简单，且成本低，且液压系统结构简单，无压滤，稳压阀，先导阀等复杂元器件，液压系统整体流阻更低。
45.本发明还公开了一种混合动力系统的控制方法，基于上述的车辆，控制方法包括：根据车辆停车或是运行来确定差速器是否运行，从而控制是否运行第二机械油泵；根据车辆不同工况下的输出扭矩需求、电池电量来控制是否启动发动机，从而控制是否运行第一机械油泵；若发动机运行，则控制电磁阀以对发电机进行油液冷却；若驱动电机的温度高于第二预设温度，还控制电磁阀以对驱动电机进行油液冷却；当第一机械油泵与第二机械油泵同时运行、且发动机与差速器的总输出扭矩大于预设阈值时，和/或环境温度低于第一预设温度时，开启溢流阀。
46.1)当车辆为停车工况时，车轮不动，故差速器不运行，从而第二机械油泵不运行。此时若是电池电量较高，且驱动电机的温度不高，则车辆的驱动电机和发电机都不需要冷却，故第一机械油泵和第二机械油泵都不运行(发动机无需运行)。而当驱动电机的温度高于第二预设温度(即代表驱动电机需要冷却)、或电池电量低于预设电量(发动机需要启动以带动发电机运行以对电池进行充电)，则发动机启动，从而第一机械油泵运行，对发电机和/或驱动电机进行油液冷却，即若驱动电机的温度过高，则同时对发电机和驱动电机进行冷却，若驱动电机温度不高，而仅电池电量不足，则仅对发电机进行冷却。
47.参见附图2，车辆停车时，电池电量较低，虽然此时驱动电机的温度不高，不需要冷却，但由于电池电量较低需要进行充电，故发动机还是启动以带动发电机运行以为电池充电。此时离合器断开，驱动电机不运行(零扭矩、零转速)，发电机运行；(发动机侧的)第一机械泵运行、(差速器侧的)第二机械泵不运行，系统流量小，溢流阀关闭。由于无需对驱动电机进行冷却，故常开的(与驱动电机连接的)第一电磁阀通电使其关闭，而常闭的(与发电机连接的)第二电磁阀通电使其打开，以对发电机进行冷却。
48.当然，若车辆停车时，电池电量较低，驱动电机的温度也较高需要冷却，则还是开启发动机，与上不同的是，此时需要对第一电磁阀不同电，从而冷却驱动电机。
49.参见附图3，车辆停车时，电池电量较高，而驱动电机的温度较高，需要冷却，由于此时为停车工况，驱动电机不会运行，故只能运行发动机，从而运行第一机械油泵，以对驱动电机进行冷却。此时离合器断开，驱动电机不运行(零扭矩、零转速)，发电机运行；(发动
机侧的)第一机械泵运行、(差速器侧的)第二机械泵不运行，系统流量小，溢流阀关闭。对常开的(与驱动电机连接的)第一电磁阀不通电使得冷却油流向驱动电机对其进行冷却，而常闭的(与发电机连接的)第二电磁阀通电使其打开，以对发电机进行冷却。
50.参见附图4，车辆停车时，电池电量较高，且驱动电机的温度不高，此时不需要冷却，也不需要对电池进行充电，故发动机不运行。此时离合器断开，驱动电机不运行(零扭矩、零转速)，发电机不运行；(发动机侧的)第一机械泵不运行、(差速器侧的)第二机械泵不运行，溢流阀关闭。第一电磁阀、第二电磁阀都不通电。
51.2)当车辆为倒车工况时，第二机械油泵运行，并且冷却油液流经第二单向阀，以对驱动电机进行冷却。此时若是车辆运行扭矩较大，则同时需要启动发动机。
52.参见附图5，车辆倒车时，车辆所需扭矩较小，此时电池电量较高，(实际上，对于倒车工况不用专门考虑电池的电量，因为车辆的倒车通常仅为一个短暂的过程，电池的电量对该过程起不到决定性作用)，则仅通过开启的第二机械泵对驱动电机进行冷却即可。此时离合器断开，发动机不运行，驱动电机运行(小扭矩、负转速)，发电机不运行；(发动机侧的)第一机械泵不运行、(差速器侧的)第二机械泵运行，溢流阀关闭。对常开的(与驱动电机连接的)第一电磁阀不通电使得冷却油流向驱动电机对其进行冷却，而常闭的(与发电机连接的)第二电磁阀也不通电使其保持关闭。
53.参见附图6，车辆倒车时，车辆所需扭矩较大，此时电池电量较高(实际上，对于倒车工况不用专门考虑电池的电量，因为车辆的倒车通常仅为一个短暂的过程，电池的电量对该过程起不到决定性作用)，则需要启动发动机来实现大扭矩。此时离合器断开，发动机运行，驱动电机运行(大扭矩、负转速)，发电机运行；(发动机侧的)第一机械泵运行、(差速器侧的)第二机械泵运行，溢流阀关闭。对常开的(与驱动电机连接的)第一电磁阀不通电使得冷却油流向驱动电机对其进行冷却，而常闭的(与发电机连接的)第二电磁阀通电使其打开以对发电机进行冷却。
54.3)当车辆为低速运行工况时，第二机械油泵运行，冷却油液流经第一单向阀，以对驱动电机进行冷却。此时若是车辆运行扭矩较大、或电池电量低于预设电量，则发动机启动，从而第一机械油泵运行。
55.参见附图7，车辆低速运行，此时电池电量较高，车辆可以采用纯电模式且小扭矩运行。此时离合器断开，发动机不运行，驱动电机运行(小扭矩、正转速)，发电机不运行；(发动机侧的)第一机械泵不运行、(差速器侧的)第二机械泵运行，溢流阀关闭。对常开的(与驱动电机连接的)第一电磁阀不通电使其保持打开从而使得冷却油流向驱动电机对其进行冷却，而常闭的(与发电机连接的)第二电磁阀也不通电使其保持关闭。
56.参见附图8，车辆低速运行，此时电池电量较低，需要启动发动机带动发电机发电以对电池进行充电。此时离合器断开，发动机运行，驱动电机运行(小扭矩、正转速)，发电机运行；(发动机侧的)第一机械泵运行、(差速器侧的)第二机械泵运行，溢流阀关闭。对常开的(与驱动电机连接的)第一电磁阀不通电使其保持打开从而使得冷却油流向驱动电机对其进行冷却，而常闭的(与发电机连接的)第二电磁阀通电使其打开，以对发电机进行冷却。
57.参见附图9，车辆低速运行，但所需扭矩较大(例如爬长坡)，则需要发动机启动来实现该大扭矩。此时离合器断开，发动机运行，驱动电机运行(大扭矩、正转速)，发电机运行；(发动机侧的)第一机械泵运行、(差速器侧的)第二机械泵运行，溢流阀关闭。对常开的
(与驱动电机连接的)第一电磁阀不通电使其保持打开从而使得冷却油流向驱动电机对其进行冷却，而常闭的(与发电机连接的)第二电磁阀通电使其打开从而对发电机液进行冷却。
58.4)当车辆为高速运行工况时，第二机械油泵运行，冷却油液流经第一单向阀；当车辆运行扭矩大于第二预设扭矩、且电池电量低于预设电量，则发动机启动，从而第一机械油泵运行，且溢流阀运行；当车辆离合器接合，发动机、驱动电机同时运行，第一机械油泵、第二机械油泵同时运行，且溢流阀运行。
59.参见附图10，车辆中高速运行，离合器接合，发动机、发电机、驱动电机同时运行。此时离合器结合，发动机运行，驱动电机运行(大扭矩、正转速)，发电机运行；(发动机侧的)第一机械泵运行、(差速器侧的)第二机械泵运行，溢流打开进行泄压。对常开的(与驱动电机连接的)第一电磁阀不通电使其保持打开从而使得冷却油流向驱动电机对其进行冷却，而常闭的(与发电机连接的)第二电磁阀通电使其打开从而对发电机液进行冷却。
60.参见附图11，车辆中高速运行，此时发动机启动带动发电机发电，该电量直接用于驱动驱动电机，若有多余电量则给电池充电。此时离合器不结合，发动机运行，驱动电机运行(大扭矩、正转速)，发电机运行；(发动机侧的)第一机械泵运行、(差速器侧的)第二机械泵运行，溢流打开进行泄压。对常开的(与驱动电机连接的)第一电磁阀不通电使其保持打开从而使得冷却油流向驱动电机对其进行冷却，而常闭的(与发电机连接的)第二电磁阀通电使其打开从而对发电机液进行冷却。
61.参见附图12，车辆中高速运行，此时电池电量充足，车辆可以进行纯电模式。此时离合器不结合，发动机不运行，驱动电机运行(中扭矩、正转速)，发电机不运行；(发动机侧的)第一机械泵不运行、(差速器侧的)第二机械泵运行，溢流关闭。对常开的(与驱动电机连接的)第一电磁阀不通电使其保持打开从而使得冷却油流向驱动电机对其进行冷却，而常闭的(与发电机连接的)第二电磁阀不通电使保持关闭。
62.应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种混合动力系统，其特征在于，发动机连接设置第一机械油泵，使得发动机运转则所述第一机械油泵运转；差速器连接设置第二机械油泵，使得与差速器所驱动的车轮运转则所述第二机械油泵运转；所述第二机械油泵远离所述差速器的一侧设有第一单向阀，还包括第二单向阀，所述第二单向阀的两侧分别连接所述第二机械油泵的两侧；所述第一单向阀、所述第二单向阀的油液流向为：从靠近所述差速器的一侧流向远离所述差速器一侧；从而使得：所述差速器正转时，所述第二机械油泵内的油液通过第一单向阀流向待冷却电机，所述差速器反转时，所述第二机械油泵内的油液通过第二单向阀流向待冷却电机；所述待冷却电机包括驱动电机和发电机；所述驱动电机和发电机分别设置电磁阀，对所述电磁阀通电或不通电，从而分别控制油液流向或不流向所述驱动电机、发电机；所述第一机械油泵、所述第二机械油泵待冷却电机之间设有换热器；还包括溢流阀，所述溢流阀与所述换热器并联。2.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述驱动电机侧设置第一电磁阀，所述发电机侧设置第二电磁阀，所述第一电磁阀设置为常开，所述第二电磁阀设置为常闭。3.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，齿轮变速箱设于所述换热器的进油侧。4.根据权利要求1所述的混合动力系统，其特征在于，所述第一机械油泵与所述发动机之间、所述第二机械油泵与所述差速器之间设有吸滤部件。5.一种车辆，其特征在于，包括上述权利要求1-4任一所述的混合动力系统。6.一种混合动力系统的控制方法，其特征在于，基于上述权利要求5所述的车辆，控制方法包括：根据车辆停车或是运行来确定差速器是否运行，从而控制是否运行所述第二机械油泵；根据车辆不同工况下的输出扭矩需求、电池电量来控制是否启动发动机，从而控制是否运行所述第一机械油泵；若发动机运行，则控制所述电磁阀以对发电机进行油液冷却；若所述驱动电机的温度高于第二预设温度，还控制所述电磁阀以对驱动电机进行油液冷却；当所述第一机械油泵与所述第二机械油泵同时运行、且发动机与差速器的总输出扭矩大于预设阈值时，和/或环境温度低于第一预设温度时，开启所述溢流阀。7.根据权利要求6所述的混合动力系统的控制方法，其特征在于，当车辆为停车工况时，所述第二机械油泵不运行；当所述驱动电机的温度高于第二预设温度、或电池电量低于预设电量，则发动机启动，从而所述第一机械油泵运行，对所述发电机和/或所述驱动电机进行油液冷却。8.根据权利要求6所述的混合动力系统的控制方法，其特征在于，当车辆为倒车工况时，所述第二机械油泵运行，冷却油液流经所述第二单向阀；当车辆运行扭矩大于第一预设扭矩，则发动机启动，从而所述第一机械油泵运行。
9.根据权利要求6所述的混合动力系统的控制方法，其特征在于，当车辆为低速运行工况时，所述第二机械油泵运行，冷却油液流经所述第一单向阀；当车辆运行扭矩大于第一预设扭矩、或电池电量低于预设电量，则发动机启动，从而所述第一机械油泵运行。10.根据权利要求6所述的混合动力系统的控制方法，其特征在于，当车辆为高速运行工况时，所述第二机械油泵运行，冷却油液流经所述第一单向阀；当车辆运行扭矩大于第二预设扭矩、且所述电池电量低于预设电量，则发动机启动，从而所述第一机械油泵运行，且所述溢流阀运行；当车辆离合器接合，所述发动机、所述驱动电机同时运行，所述第一机械油泵、所述第二机械油泵同时运行，且所述溢流阀运行。

技术总结
本发明提供了一种混合动力系统，发动机连接设置第一机械油泵，使得发动机运转则第一机械油泵运转；差速器连接设置第二机械油泵，使得与差速器所驱动的车轮运转则第二机械油泵运转。第二机械油泵远离差速器的一侧设有第一单向阀，第二单向阀的两侧分别连接第二机械油泵的两侧，第一单向阀、第二单向阀的油液流向为：从靠近差速器的一侧流向远离差速器一侧；从而使得：差速器正转时，第二机械油泵内的油液通过第一单向阀流向待冷却电机，差速器反转时，第二机械油泵内的油液通过第二单向阀流向待冷却电机，本发明无需复杂控制结构和控制方法，而是通过简单的电磁阀的通电与否来控制是否对发电机和驱动电机进行冷却，控制简单，且成本低。成本低。成本低。


技术研发人员：张蒂
受保护的技术使用者：臻驱科技（上海）有限公司
技术研发日：2023.06.19
技术公布日：2023/8/14