混合动力汽车耦合机构冷却润滑系统及其控制方法与流程

本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种混合动力汽车耦合机构冷却润滑系统及其控制方法。

背景技术：

随着石油资源的缺乏和人们环保意识的提高，以及越来越严格的环境保护法规的要求，迫切需要可节省能源和低排放甚至是零排放的绿色环保汽车产品。为此，世界各国政府以及各大汽车制造商都在加大力度开发各种不同类型的新能源汽车。与传统内燃机相比，混合动力汽车是指使用两种以上能量来源的车辆。

冷却润滑系统作为辅助系统之一，是整个系统的主要技术之一，同时也是整个系统稳定运行的关键。从现有市场上已投放的成熟混合动力车型来看，日本丰田公司的prius采用的双电机混联驱动系统，该系统要综合考虑动力传动性能指标，还要实现结构和功能上的集成，做到小型化、轻量化、智能化和模块化，该系统壳体内部采用润滑油润滑相关零部件和壳体上设置冷却水套通过冷却水循环进行整个系统冷却。中国的比亚迪f3dm采用的也是双电机驱动系统，该系统构型较prius系统较为简单，同时采用类似prius润滑冷却的方法对整个系统进行润滑和冷却。这种润滑冷却系统的壳体需要更为复杂的工艺及制造要求，导致生产效率降低，增加成本，同时也增加了整个系统的尺寸，因此，需要进一步改进。

目前有的冷却润滑系统采用电动泵作为动力源，从油底壳的出油口吸油并通过油管将冷却油输入动力耦合机构的壳体内部进行冷却润滑。采用电动泵作为动力源，其成本较高，且控制难度较大。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是如何降低现有混合动力汽车耦合机构冷却润滑系统的成本及控制难度。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种混合动力汽车耦合机构冷却润滑系统，所述耦合机构包括发电机、驱动电机和耦合机构控制器，所述发电机与发动机的输入轴同轴连接，所述发电机和发动机之间设有离合器，所述驱动电机的输出轴通过传动装置与所述离合器连接，所述耦合机构与所述离合器、发电机和驱动电机连接；所述冷却润滑系统包括设于所述耦合机构内部的内部冷却润滑系统；

所述内部冷却润滑系统包括：

第一机械泵，所述第一机械泵与发动机的输入轴连接，并随着发动机运转；

第二机械泵，所述第二机械泵与驱动电机的输出轴连接，并随着驱动电机运转；

第一冷却油通道，其与所述第一机械泵连接，用于将冷却油输送至发电机和离合器并对发电机和离合器进行冷却润滑；

第二冷却油通道，其与所述第二机械泵连接，用于将冷却油输送至驱动电机并对驱动电机进行冷却润滑。

作为优选方案，所述内部冷却润滑系统还包括液压模块，所述第一冷却油通道和第二冷却油通道集成于所述液压模块中，所述液压模块根据耦合机构的工作模式和耦合机构内部的温度来控制冷却油的走向及流量的大小。

作为优选方案，所述内部冷却润滑系统还包括设于所述耦合机构底部的供油机构，所述供油机构包括油底壳和吸滤器，所述吸滤器设于所述油底壳的出油口处，所述吸滤器与所述第一机械泵、第二机械泵连接。

作为优选方案，所述冷却润滑系统还包括设于所述耦合机构外部的外部冷却系统，所述外部冷却系统用于冷却冷却油并将冷却后的冷 却油输送至所述第一冷却油通道和第二冷却油通道。

作为优选方案，所述外部冷却系统包括油冷却器和第一开关；所述油冷却器通过第一管路与所述第一机械泵、第二机械泵连接，所述油冷却器通过第二管路与所述第一冷却油通道、第二冷却油通道连接；

所述第一开关设于所述第一管路和第二管路上，用于检测冷却油的温度，并根据冷却油的温度来实现第一管路和第二管路的通断控制。

作为优选方案，所述内部冷却润滑系统还包括第三管路、第四管路和第五管路；

所述第四管路和第五管路并联后与所述第三管路、第一管路串联，所述第三管路的另一端为进油口，所述第一管路的另一端与所述油冷却器连接；

所述第一机械泵与所述第四管路连接，所述第二机械泵与所述第五管路连接。

作为优选方案，所述内部冷却润滑系统还包括第六管路，所述第六管路的一端与所述第四管路、第五管路的出油口连接，所述第六管路的另一端与所述离合器连接，用于为所述离合器的活塞的运动提供油压；

所述第六管路上设有第二开关，所述第二开关用于控制第六管路的通断和走向。

作为优选方案，所述第一管路上设有第三开关，所述第三开关用于控制第一管路的油压的大小；所述第三开关连接有将多余冷却油回流的回油管。

作为优选方案，所述第一机械泵通过第一齿轮副与所述发动机的输入轴连接。

作为优选方案，所述第二机械泵通过第二齿轮副与所述驱动电机的输出轴连接。

作为优选方案，所述耦合机构还包括差速器，所述驱动电机的输 出轴通过所述传动装置与所述差速器连接，所述传动装置包括中间轴、第三齿轮副和第四齿轮副，所述驱动电机的输出轴通过第三齿轮副与所述中间轴连接，所述中间轴通过第四齿轮副与所述差速器连接；

所述第二机械泵通过第二齿轮副与所述中间轴连接。

为了解决相同的技术问题，本发明还提供一种基于上述的混合动力汽车耦合机构冷却润滑系统的控制方法，其包括以下步骤：

接收耦合机构控制器发出的耦合机构的工作指令；

当耦合机构处于纯电动模式时，通过耦合机构控制器控制离合器分离，发动机和发电机停止工作，由此使得第一机械泵不工作，驱动电机驱动第二机械泵运转以对驱动电机进行冷却润滑；

当耦合机构处于增程模式，通过耦合机构控制器控制离合器分离，发动机和发电机驱动第一机械泵运转以对发电机进行冷却润滑，同时驱动电机驱动第二机械泵运转以对所述驱动电机进行冷却润滑；

当耦合机构处于混合动力模式时，通过耦合机构控制器控制离合器接合，发动机驱动第一机械泵运转以对发电机和离合器进行冷却润滑，同时驱动电机驱动第二机械泵运转以对所述驱动电机进行冷却润滑。

本发明所提供的一种冷却润滑系统集耦合机构及其控制方法，集冷却和润滑一体，其集成度高，可减小系统的空间尺寸和减轻系统部件的重量，且该系统采用机械泵作为冷却油润滑冷却的动力源，两个机械泵不需要单独控制，第一机械泵由发动机所驱动，第一机械泵的运转速度根据发动机的运转速度来调节，第二机械泵由驱动电机所驱动，第二机械泵的运转速度根据驱动电机的运转速度来调节，由此可避免使用电动油泵作动力源，节约了开发成本和降低了控制难度。

附图说明

图1是本发明实施例一混合动力汽车耦合机构冷却润滑系统的液压系统图；

图2是本发明实施例一的耦合机构的结构示意图；

图3是本发明实施例二混合动力汽车耦合机构冷却润滑系统的液压系统图；

图4是本发明混合动力耦合机构冷却润滑系统的控制方法的工作流程图。

其中：1、发动机；2、发动机的输入轴；3、第一机械泵主动齿轮；4、第一机械泵从动齿轮；5、第一机械泵的输入轴；6、第一机械泵；7、离合器；8、第一齿轮；9、发电机；10、第二齿轮；11、中间轴；12、第三齿轮；13、驱动电机；14、驱动电机的输出轴；15、第二机械泵主动齿轮；16、第二机械泵从动齿轮；17、第二机械泵的输入轴；18、第二机械泵；19、第四齿轮；20、第五齿轮；21、差速器；22、第一驱动半轴；23、第二驱动半轴；24、油底壳；25、吸滤器；26、第三管路；27、第四管路；28、第五管路；29、第六管路；30、油冷却器；31、第一管路；32、第二管路；33、第一开关；34、第二开关；35、第三开关；36、离合器的油腔；37、回油管；38、液压模块；39、第一冷却油通道的第一支路；40、第一冷却油通道的第二支路；41、第二冷却油通道；42、发电机喷油管；43、离合器喷油管；44、驱动电机喷油管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

混合动力汽车耦合机构冷却润滑系统的第一个实施例

如图1和图2所示，本发明实施例所提供的一种混合动力汽车耦合机构冷却润滑系统，其中，耦合机构包括发电机9、驱动电机13、差速器21和耦合机构控制器，发电机9与发动机的输入轴2同轴连接，发动机1和发电机9之间设有离合器7，驱动电机13通过传动 装置与离合器7以及差速器21连接，离合器7可实现驱动电机13与发动机1的接合或分离，发电机9、驱动电机13、差速器21和离合器7与耦合机构控制器连接，并受到耦合机构控制器控制；当接合离合器7时，驱动电机13、发动机1和发电机9同时工作，耦合机构处于混合动力模式；当分离离合器7时，发动机1和发电机9不工作，只有驱动电机13工作，耦合机构处于纯电动模式或增程模式。

传动装置包括第一齿轮8、第二齿轮10、第三齿轮12、第四齿轮19、第五齿轮20和中间轴11，其中，第一齿轮8设于发动机1的输出轴上，第一齿轮8与第二齿轮10相啮合，第三齿轮12设于驱动电机的输出轴14上，第三齿轮12与第二齿轮10相啮合，第二齿轮10和第四齿轮19分别设于中间轴11的两端，第四齿轮19与第五齿轮20相啮合，第五齿轮20与差速器21连接，差速器21与第一驱动半轴22连接，第五齿轮20设于第二驱动半轴23上，其中，第二齿轮10和第三齿轮12设为第三齿轮副，第四齿轮19和第五齿轮20设为第四齿轮副。

冷却润滑系统包括设于耦合机构内部的内部冷却润滑系统；该内部冷却润滑系统包括第一机械泵6、第二机械泵18、第一冷却油通道和第二冷却油通道41。其中，第一机械泵6与发动机的输入轴2连接，并随着发动机1运转；第二机械泵18与驱动电机的输出轴14连接，并随着驱动电机13运转；第一冷却油通道与第一机械泵6连接，该第一冷却油通道包括第一支路和第二支路，其中，第一冷却油通道的第一支路39用于将冷却油输送至发电机9以对发电机9进行润滑，第一冷却油通道的第二支路40用于将冷却油输送至离合器7并对离合器7进行冷却润滑，第二冷却油通道41主要是对发电机定子、发电机轴承、离合器摩擦片和离合器轴承以及相互连接的传动机构等部件进行冷却润滑；第二冷却油通道41与第二机械泵18连接，用于将冷却油输送至驱动电机13并对驱动电机13进行冷却润滑，主要是对 驱动电机定子、驱动电机齿轮副和驱动电机输出轴轴承等部件进行冷却润滑。其中，第一冷却油通道和第二冷却油通道41对发电机、离合器和驱动电机的冷却润滑方式可采用喷油、底油或甩油的方式来进行。

本实施例的冷却润滑系统集耦合机构的冷却和润滑为一体，其集成度高，可减小系统的空间尺寸和减轻系统部件的重量，且该系统采用机械泵作为冷却油润滑冷却的动力源，两个机械泵不需要单独控制，第一机械泵6由发动机1所驱动，第一机械泵6的运转速度根据发动机1的运转速度来调节，第二机械泵18由驱动电机13所驱动，第二机械泵18的运转速度根据驱动电机13的运转速度来调节，由此可避免使用电动油泵作动力源，节约了开发成本、降低了开发难度。

在本实施例中，第一机械泵6通过第一齿轮副与发动机的输入轴2连接，第二机械泵18通过第二齿轮副与驱动电机的输出轴14连接。其中，第一齿轮副包括相互啮合的第一机械泵主动齿轮3和第一机械泵从动齿轮4，第一机械泵主动齿轮3设于发动机的输入轴2上，第一机械泵从动齿轮4设于第一机械泵的输入轴5上，由此可通过第一齿轮副将发动机1的驱动力传递到第一机械泵6以驱动第一机械泵6运转；第二齿轮副包括相互啮合的第二机械泵主动齿轮15和第二机械泵从动齿轮16，第二机械泵主动齿轮15设于驱动电机的输出轴14上，第二机械泵从动齿轮16设于第二机械泵的输入轴17上，由此可通过第二齿轮副将驱动电机13的驱动力传递到第二机械泵18以驱动第二机械泵18运转。

可通过外部的供油机构为本实施例的内部润滑系统供油，也可以通过内部的供油机构供油，优选地，为了实现的内部冷却润滑系统的冷却油循环使用，本实施例的内部冷却润滑系统还包括设于耦合机构底部的供油机构，该供油机构用于为内部冷却润滑系统供油。本实施例的供油机构可为任意结构，可以是油箱、油槽结构，优选地，本实 施例的供油机构包括油底壳24和吸滤器25，吸滤器25设于油底壳24的出油口处，吸滤器25与第一机械泵6、第二机械泵18连接。

为了避免冷却油的温度过高而影响耦合机构的冷却润滑效果，优选地，本实施例的冷却润滑系统还包括设于耦合机构外部的外部冷却系统，该外部冷却系统用于冷却冷却油并将冷却后的冷却油输送至第一冷却油通道和第二冷却油通道41提供冷却油，以对驱动电机13、发电机9和离合器7进行冷却润滑，设置外部冷却系统可将冷却油冷却至耦合机构冷却润滑所需的温度，以确保冷却润滑效果。

外部冷却系统包括油冷却器30和第一开关33；油冷却器30通过第一管路31与第一机械泵6、第二机械泵18连接，油冷却器30将冷却油冷却，且油冷却器30通过第二管路32与第一冷却油通道以及第二冷却油通道41连接，可通过第二管路32将冷却后的冷却油输送至第一冷却油通道和第二冷却油通道41；第一开关33设于第一管路31和第二管路32上，用于检测冷却油的温度，并根据冷却油的温度来实现第一管路31和第二管路32的通断控制。第一开关33判断冷却油是否需要进行外部冷却，当冷却油的温度高于阈值时，第一开关33将打开使得第一管路31和第二管路32处于通路状态，冷却油先通过第一管路31流入油冷却器30进行冷却，并通过第二管路32流入第一冷却油通道和第二冷却油通道41，进入耦合机构的内部进行冷却润滑；当冷却油的温度低于阈值时，第一开关33关闭，冷却油在内部冷却润滑系统以及耦合机构的内部进行循环。

为了方便控制，第一开关33可为节温器旁通阀。本实施例设置第一开关33的目的是：如果工况复杂，电机的功率较高，则电机发热很大，只靠内部冷却液的循环达不到冷却效果。为此就有必要增加一个节温器旁通阀，设置一个阀值，当油温高于阀值就需要外部冷却后再将冷却液流回到油道中，冷却相关零部件。具体是，比如车速以120km/h运转，原来耦合机构油温25摄氏度，而电机温度120度， 经过几次循环，油液温度也达到100摄氏度，而电机温度还是120，则100摄氏度的冷却液就不能很好的对相关零部件进行冷却。这时就将冷却液流出到外部冷却至25摄氏度，再流回到耦合机构，这样就可以冷却相关零部件了。

本实施例的内部冷却润滑系统还包括第三管路26、第四管路27和第五管路28；第四管路27和第五管路28并联后与第三管路26、第一管路31串联，第三管路26的另一端与供油机构的吸滤器25连接，第一管路31的另一端为进油口，其连接油冷却器30；第一机械泵6与第四管路27连接，当启动发动机1时，第一机械泵6被驱动，并通过第四管路27将冷却油输送至第一管路31；第二机械泵18与第五管路28连接，当启动驱动电机13时，第二机械泵18被驱动，并通过第五管路28将冷却油输送至第一管路31。

进一步地，内部冷却润滑系统还包括第六管路29，该第六管路29的一端与第一管路31连接，该第六管路29的另一端与离合器的油腔36连接，用于为离合器的活塞的运动提供油压；第六管路29上设有第二开关34，第二开关34用于控制第六管路29的通断和走向，当需要离合器7接合时，第二开关34控制第六管路29接通，冷却油通过第六管路29提供油压，控制离合器7接合；当不需要接合离合器7时，第二开关34控制第六管路29断开，则冷却油无法输入到离合器的油腔36当中，由此可控制离合器7分离。

第一管路31上设有第三开关35，该第三开关35用于控制第一管路31的油压的大小。此外，第三开关35通过回油管37与供油机构的油底壳24连接，当油压过大时，可通过回油管37将多余的冷却油回流到供油机构的油底壳24中。

内部冷却润滑装置还包括液压模块38，液压模块38根据耦合机构的工作模式和耦合机构内部温度情况来控制冷却油的走向及流量的大小。具体地，将以上所述的第二开关34、第三开关35、第一冷 却油通道、第二冷却油通道41和第六管路29集成于液压模块38中，该液压模块38可通过耦合机构控制器进行控制，根据整个冷却润滑装置的工况、耦合机构内部的温度情况，来控制第二开关34和第三开关35，进而控制冷却油的走向及流量大小。其中，第二开关34和第三开关35可为电磁阀。

进一步地，内部冷却润滑系统还包括发电机喷油管42、离合器喷油管43和驱动电机喷油管44，发电机喷油管42与第一冷却油通道的第一支路39，用于对发电机9进行喷油冷却润滑，离合器喷油管43与第一冷却油通道的第二支路40连接，用于对离合器7进行冷却润滑，驱动电机喷油管44与第二冷却油通道41连接，用于对驱动电机进行喷油冷却润滑。

本实施例通过液压模块38来分配冷却油的流量及流速，再通过喷油管喷油和齿轮搅油或其它方式来对耦合机构的相关零部件进行冷却，不需要在耦合机构的壳体上设置很多复杂的管道，降低了壳体的加工难度；如果不采用液压模块38和喷油管，会使壳体增加很多油道，使得结构变得很复杂，由此会增加加工成本。

混合动力汽车耦合机构冷却润滑系统的第二个实施例

如图3所示，本实施例所提供的混合动力汽车耦合机构冷却润滑系统，其与实施例一的区别仅在于，其中，第一机械泵6还是通过第一齿轮副与发动机的输入轴2连接，而本实施例的第二机械泵18通过第二齿轮副与中间轴11连接，具体地，第二齿轮副包括相互啮合的第二机械泵主动齿轮15和第二机械泵从动齿轮16，中间轴11与第二齿轮10连接的一端向第二机械泵18的方向延伸一段距离并与第二机械泵从动齿轮16连接，而第二机械泵主动齿轮15设于第二机械泵的输入轴17上，由此也可以实现通过驱动电机13的运转带动第二机械泵18运转的功能。本实施例的其它结构与实施例一相同。

本发明还提供一种混合动力汽车耦合机构冷却润滑系统的控制方法，其用于对冷却润滑系统的工作模式进行切换，其中，冷却润滑系统包括两种工作模式。

表一冷却润滑系统的两种工作模式对比表

如图4所示，本实施例的控制方法包括以下步骤：

s1、接收整车控制器发出的耦合机构的工作指令；

s2、当耦合机构处于纯电动模式时，耦合机构控制器控制离合器7分离，发动机1和发电机9停止工作，由此使得第一机械泵6不工作，驱动电机13驱动第二机械泵18运转以对驱动电机13进行冷却润滑；

s3、当耦合机构处于增程模式，耦合机构控制器控制离合器7分离，发动机和发电机驱动第一机械泵6运转以对发电机9进行冷却润滑，同时驱动电机13驱动第二机械泵18运转以对驱动电机进行冷却润滑；

s4、当耦合机构处于增程模式或混合动力模式时，耦合机构控制器控制离合器7接合，发动机1驱动第一机械泵6运转以对发电机9和离合器7进行冷却润滑，同时驱动电机13驱动第二机械泵18运转以对驱动电机13进行冷却润滑。

由于液压模块38是通过耦合机构控制器来进行控制，且第二开关34、第三开关35、第一冷却油通道、第二冷却油通道41和第六管 路29集成于液压模块38中，因此，在本实施例的控制方法中，第二开关34和第三开关35均受到耦合机构控制器的控制。

具体地，如上述表一所示，以下需要说明的是，第二阈值大于第一阈值，当汽车电池电量大于第二阈值时，耦合机构控制器控制第三开关35开启，使得第五管路28断开，离合器7分离，此时耦合机构出于纯电动模式，发动机1与发电机9不工作，发电机9和离合器7均不需要冷却润滑，第一机械泵6不需要工作，只有驱动电机13工作，只需要冷却驱动电机13，驱动电机13驱动第二机械泵18运转并通过第二冷却油通道41对驱动电机13进行冷却润滑。

当汽车电池电量小于第一阈值和第二阈值时，耦合机构控制器耦合机构控制器控制第三开关35开启，使得第五管路28断开，离合器7分离，此时耦合机构处于增程模式，发动机1启动带动发电机9发电但不参与驱动，发动机1驱动第一机械泵6工作并通过第一冷却油通道的第一支路39对发电机9进行冷却润滑，同时驱动电机13驱动机械泵18运转以对驱动电机13进行冷却润滑。

当汽车电池电量大于第一阈值且小于第二阈值时，通过耦合机构控制器控制第三开关35关闭，接通第五管路28，使得离合器7接合，此时耦合机构处于混合动力模式，发动机1、发电机9参与驱动，发动机1驱动第一机械泵6工作并通过第一冷却油通道的第一支路39和第一冷却油通道的第二支路40对发电机9和离合器7进行冷却润滑，同时，驱动电机13驱动第二机械泵18工作以对所述驱动电机13进行冷却润滑。

本实施例的控制方法还包括步骤：获取冷却油的温度；当冷却油的温度高于阈值时，冷却油经外部冷却系统冷却后再流入耦合机构的内部；当冷却油的温度低于阈值时，冷却油在耦合机构的内部循环。具体地，通过第一开关33来判断冷却油的温度，当冷却油的温度高于阈值时，第一开关33将打开使得第一管路31和第二管路32处于 通路状态，冷却油通过第一管路31流入油冷却器30进行冷却，并通过第二管路32流入第一冷却油通道和第二冷却油通道41，并进入耦合机构的内部进行冷却润滑；当冷却油的温度低于阈值时，第一开关33关闭，冷却油在耦合机构的内部进行循环。

本实施例的控制方法还包括步骤：判断冷却油的油压大小；

当冷却油的的油压高于预设值时，控制第二开关打开，将第一管路31中多余的冷却油通过回油管37回流至供油系统；

当冷却油的油压低于预设值时，控制第二开关打开，将冷却油全部通过第一冷却油通道和第二冷却油通道41输送至耦合机构的内部以对耦合机构的内部结构进行冷却循环，不需要冷却油的回流。

综上，本发明所提供的一种混合动力汽车耦合机构冷却润滑系统和控制方法，具有以下优点：

1、不需要电动泵及油泵控制器，而机械泵比电动泵便宜，可以节约开发资金；

2、两个机械泵工作与否，不需要单独控制。当纯电动模式时，第二机械泵18会随驱动电机的输出轴14运转，当耦合机构为混合驱动模式或增程模式时，两个机械泵会分别随驱动电机的输出轴14以及发电机的输入轴运转。

3、两个机械泵的转速不需要单独控制，机械泵的运转速度根据驱动电机13的运转速度以及发动机1的运转速度自行调节。当驱动电机13或发动机1运转速度较快时，机械泵也可获得较快的转速，也能满足所需的较大的冷却润滑流量，反之，当驱动电机13或发动机1运转速度较慢时，机械泵也可获得较慢的转速，也能满足所需的较小的冷却润滑流量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以 做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。