用于环保车辆的油温升高系统和方法

文档序号:1808844 发布日期:2021-11-09 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 用于环保车辆的油温升高系统和方法 (Oil temperature raising system and method for environmentally friendly vehicle ) 是由 金镇湖 李载勋 韩大雄 任廷彬 于 2020-10-23 设计创作,主要内容包括:一种用于环保车辆的油温升高系统和方法,所述系统包括油温检测器和控制器,所述油温检测器配置为检测通过电动油泵流向电机和变速器的油的温度,所述控制器配置为接收油温检测器的检测信号,并且当油温小于预定参考温度时向电机施加用于升温的电流。通过施加至电机的电流使电机的温度升高,使得油温通过电机的热量而升高。(An oil temperature increasing system and method for an eco-friendly vehicle, the system including an oil temperature detector configured to detect a temperature of oil flowing to a motor and a transmission through an electric oil pump, and a controller configured to receive a detection signal of the oil temperature detector and apply a current for increasing temperature to the motor when the oil temperature is less than a predetermined reference temperature. The temperature of the motor is increased by the current applied to the motor, so that the oil temperature is increased by the heat of the motor.)

用于环保车辆的油温升高系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于环保车辆的油温升高系统和方法。更具体地,本发明涉及一种用于环保车辆的冷却油温度升高系统和方法,其能够在低温环境中向电机施加用于升温的电流以升高电机的温度,同时能够升高流过电机的油循环通道的油的温度,从而使油的粘度保持恒定。

背景技术

混合动力车辆、电动车辆、氢燃料电池车辆等装备有电机作为驱动源。这些车辆被称为环保车辆或电驱动车辆。

通常地,配备有汽油发动机或柴油发动机的内燃机车辆设置有机械油泵,所述机械油泵利用在车辆行驶时始终被驱动的发动机的驱动力而操作。然而,混合动力车辆的动力传动系中包括的发动机并不总是被驱动的,并且电动车辆和燃料电池车辆不具有发动机,因此诸如混合动力车辆、电动车辆和燃料电池车辆的环保车辆配备有电动油泵。

参考图1,混合动力车辆的动力传动系包括发动机10和电机12、发动机离合器11、变速器13、混合式起动机发电机(HSG)14、逆变器15和高压电池16,所述发动机10和电机12串联设置,所述发动机离合器11设置在发动机10和电机12之间以传递或中断发动机的动力,所述变速器13将电机或电机与发动机两者的动力转换并输出至驱动车轮,所述混合式起动机发电机(HSG)14是一种连接至发动机的曲轴皮带轮以产生用于起动发动机并使电池充电的电机,所述逆变器15控制电机12的充电/放电和HSG 14的发电,所述高压电池16经由逆变器15连接至电机12和HSG 14以进行充电和放电。

此外,电动油泵(EOP)20安装在覆盖变速器13的变速器壳体的预定位置处从而在油泵控制单元(OPU)21的控制下被驱动。电动油泵20不仅适用于使用电机作为驱动源的电动车辆和燃料电池车辆,还适用于混合动力车辆。

在此,尽管图中未显示,在电机12和变速器13中形成有冷却油循环路径。

因此,当通过操作电动油泵20使得用于冷却和润滑的油沿着电机12和变速器13的油循环路径流动时,电机12和变速器13被冷却。

作为参考,通过操作电动油泵20而循环的油除了施加用于换挡的控制液压之外,还可以用于冷却电机和变速器并且润滑变速器。

通过操作电动油泵20而循环的油的粘度在极低温环境(例如-40℃)下升高。为了使粘度升高的油循环,需要进一步提高电动油泵的输出。

为了使粘度升高的油在极低温环境(例如-40℃)下循环,需要额外提高电动油泵的输出。然而,由于安装在车辆上的电动油泵根据升/分钟(LPM)标准规格而具有固定的输出,因此在提高用于使高粘度油循环的输出方面存在限制。

此外,作为使高粘度油容易循环的方法,可以将电动油泵替换成具有提高的输出容量的规格。然而,其问题在于,由于电动油泵的尺寸增大,可包装组装性可能会变差,并且成本可能会大大升高。

上述内容仅仅旨在帮助理解本发明的

背景技术

,而不表示本发明落入本领域技术人员公知的现有技术的范围内。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题而做出本发明,本发明的目的是提供一种用于环保车辆的油温升高系统和方法,其中,当油温小于预定参考温度时,向电机施加用于升温的电流,从而使电机的温度升高,同时使流过电机的油循环通道的油的温度升高,因此维持油的粘度,从而可以容易地通过电动油泵使油循环。

为了实现本发明的目的,根据本发明的一方面,一种用于环保车辆的油温升高系统包括:油温检测器和控制器,所述油温检测器配置为检测通过电动油泵流向电机和变速器的油的温度,所述控制器配置为接收油温检测器的检测信号,并且当油温小于预定参考温度时向电机施加用于升温的电流;其中,可以通过施加至电机的所述电流使电机的温度升高,使得油温可以通过电机的热量而升高。

控制器可以配置为当车辆的挡位为P挡时向电机施加d轴电流作为用于升温的电流。

当向电机施加用于升温的d轴电流时,控制器可以在预定时间段内以预定梯度施加电流以达到最大d轴电流值。

当车辆的挡位为D挡时,控制器可以配置为向电机施加用于升温的电流并且选择在用于驱动电机的电流映射图的等扭矩线上最大地施加电流的工作点。

在向电机施加用于升温的电流之后,当检测出油温等于或大于预定参考温度时,控制器可以停止向电机施加用于升温的电流。

根据本发明的另一方面,一种用于环保车辆的油温升高方法包括:通过油温检测器检测通过电动油泵流向电机和变速器的油的温度;当接收到油温检测器的检测信号并且油温小于预定参考温度时,通过控制器向电机施加用于升温的电流;其中当通过向电机施加所述电流而使电机的温度上升时,通过电机的热量使油的温度上升。

当车辆的挡位为P挡时,控制器可以向电机施加d轴电流作为用于升温的电流。

当向电机施加用于升温的d轴电流时,可以在预定时间段内以预定梯度施加电流以达到最大d轴电流值。

当车辆的挡位为D挡时,控制器可以将电机的工作点改变成在用于驱动电机的电流映射图的等扭矩线上最大地施加电流的工作点。

在油温升高之后,当检测到油温等于或大于预定参考温度时,控制器可以停止向电机施加用于升温的电流。

通过上述目的,本发明提供以下效果。

首先,当在低温环境条件下停车或行驶时,向电机施加用于升温的电流以升高电机的温度,并且由温度升高引起的电机的热量被传递至流过电机的油循环通道的油,从而防止油的粘度在低温环境中升高,同时保持了油的粘度,从而可以容易地通过电动油泵使油循环。

其次,执行控制操作使得仅向电机施加用于升温的电流,而无需将电动油泵替换成具有升高的输出容量的规格,从而实现成本降低,并且可以使用现有的电动油泵而无需进行特殊修改,从而优化了每种车辆类型的可包装组装性。

附图说明

通过下文结合附图所呈现的详细描述将会更为清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征,以及其它优点,在这些附图中:

图1是显示混合动力车辆的动力传动系的一个示例的动力传递示意图;

图2是显示根据本发明示例性实施方案的用于环保车辆的油温升高系统的控制框图;

图3是显示根据本发明示例性实施方案的用于环保车辆的油温升高方法的流程图;

图4是显示当根据本发明示例性实施方案的环保车辆停车时向电机施加用于升温的电流从而升高油温的方法的曲线图;

图5是显示当根据本发明示例性实施方案的环保车辆行驶时向电机施加用于升温的电流从而升高油温的方法的曲线图;和

图6是显示当根据本发明示例性实施方案的环保车辆停车时油温升高测试的测试例结果的曲线图。

具体实施方式

在下文中,将参考附图详细描述本发明的示例性实施方案。

正如上文参考图1所描述的,在混合动力车辆的动力传动系的组件之中,在油泵控制单元21的控制下驱动的电动油泵20安装在覆盖变速器13的变速器壳体的预定位置处,并且在电机12和变速器13中形成有用于冷却的油循环路径。

从而,当通过操作电动油泵20使用于冷却和润滑的油沿着电机12和变速器13的油循环路径流动时,电机12和变速器13被冷却。

然而,在温度小于预定参考温度的低温环境中,通过操作电动油泵20而循环的油的粘度升高。为了使粘度升高的油循环,需要进一步提高电动油泵的输出。然而,由于电动油的输出泵根据升/分钟(LPM)标准规格而具有固定的输出,因此在提高用于使高粘度油循环的输出方面存在限制。

同时,应用于混合动力车辆或电动车辆的驱动电机主要使用内置永磁同步电机(IPMSM),所述内置永磁同步电机构造成将永磁体嵌入转子中。

在内置永磁同步电机的情况下,转子的旋转扭矩是通过由施加至定子线圈的三相电流产生的旋转磁场与转子芯的永磁体的磁场之间的相互作用而产生的。

在此,产生的热量与施加至定子线圈的电流的平方成正比。

考虑到将电动油泵的输出提高至使高粘度油循环的水平存在限制的问题以及由施加至定子线圈的电流产生热量的问题,本发明的目的是:当车辆在低温环境条件下停车和行驶时,通过向电机施加用于升温的电流来升高电机的温度,并将由温度升高引起的电机的热量传递至流过电机的油循环通道的油,从而防止油在低温环境中粘度升高,同时保持了油的粘度,从而容易通过电动油泵使油循环。

参考图2,根据本发明示例性实施方案的油温升高系统包括:油温检测器30和控制器40,所述油温检测器30检测通过电动油泵20循环至电机12和变速器13的油的温度,所述控制器40接收油温检测器30的检测信号并且当油温小于预定参考温度时向电机12施加用于升温的电流。

油温检测器30可以包括油温传感器,所述油温传感器检测从电动油泵20排出并供给至电机12和变速器13的油的温度。

如图2所示,控制器40可以由单个集成控制器或包括混合控制器42和电机控制器43的多个控制器组成,所述混合控制器42是用于接收油温检测器30的检测信号和变速器控制器41的当前挡位信号的最高控制器,从而对电机12的电流发出命令,所述电机控制器43根据混合控制器42的电流命令控制电机12的电流。

具体地,控制器40配置为接收油温检测器30的检测信号和变速器控制器41的当前挡位信号,并且当油温小于预定参考温度时向电机12施加用于升温的电流,并且在P挡(当停车时)和前进(D)挡(在行驶时)以不同方式施加用于升温的电流。

控制器40可以配置为接收油温检测器30的检测信号,从而当油温小于预定参考温度时向电机12施加用于升温的电流,并且配置为接收变速器控制器41的当前挡位信号,从而当车辆的挡位为P挡时向电机12施加d轴电流作为用于升温的电流。

此时,如果在车辆停车时(车辆通过P挡齿轮而停车)向电机12施加d轴电流Id,由于q轴电流Iq为零,则电机12的驱动扭矩T根据以下方程1描述的扭矩方程变成零。

[方程1]

在以上方程1中,ψmIq表示由场磁通量造成的扭矩,(Ld-Lq)IdIq表示由磁阻造成的扭矩。

从而,当车辆在P挡停车时,仅向电机12施加d轴电流Id,同时q轴电流Iq为零。因此,在不产生导致电机12旋转的电机12的驱动扭矩的状态下,电机12的温度容易上升。

换言之,在电机12不因施加至电机12的d轴电流(即施加至定子线圈的d轴电流)而旋转的状态下,产生热量,使得电机12的温度上升。

随后,当由于电机12的温度升高引起的电机12的热量传递至流过电机12的油循环通道12-1的油时,油温上升,从而防止油的粘度在低温环境下升高,同时保持了油的粘度,从而容易通过电动油泵使油循环。

电机12的驱动扭矩可能由于诸如电机12的旋转变压器角度的误差而产生。然而,由于驻车齿轮在P挡可以承受的扭矩的大小被设计成电机的最大扭矩的三倍或更多倍,因此在驻车(P)挡停车时,即使向电机施加d轴电流Id,也可以防止驻车齿轮的损坏和车辆的移动。

在P挡下,由于驻车齿轮的齿之间存在间隙,可能由于电机瞬时扭矩的产生而发生冲击,如图4所示,当向电机施加用于升温的d轴电流时,控制器40在预定时间段内以预定梯度施加电流从而达到最大d轴电流值,从而容易防止由于电机瞬时扭矩的产生而造成的冲击现象。

控制器40可以配置为接收油温检测器30的检测信号,从而在油温小于预定参考温度时向电机12施加用于升温的电流,并且接收变速器控制器41的当前挡位信号,从而当车辆的挡位为D挡时,选择在用于驱动电机的电流映射图的相等扭矩线上最大地施加电流的工作点。

电流映射图是控制器中包含的映射数据,用于控制电机的电流(扭矩)。

作为参考,如图5所示,可以形成电流映射图使得在电流极限范围(通过图5中的电流极限圆显示)内存在多条等扭矩线T1、T2、...Tmax,并且沿着每条等扭矩线存在多个工作点,在这些工作点施加至电机的电流是变化的。

图5中的每安培最大扭矩(MTPA)显示了具有每单位电流的最大扭矩大小的曲线。

因此,当油温小于预定参考温度并且车辆的挡位为D挡时,控制器40将电机的工作点改变成在用于驱动电机的电流映射图的等扭矩线上最大地施加电流的工作点。

例如,当控制器在车辆行驶期间控制电机的扭矩时,可以利用沿着MTPA曲线存在的工作点(产生最小电流和最大扭矩的工作点)来控制扭矩。然而,如图5的箭头所示,工作点改变成等扭矩线上可最大地施加电流的工作点,即,q轴电流可减小但d轴电流可增至最大的工作点。

从而,当油温小于预定参考温度并且车辆的挡位为D挡时,控制器40将电机的工作点改变成在用于驱动电机的电流映射图的等扭矩线上最大地施加电流的工作点,使得可以向电机12进一步施加用于升温的电流。此外,由于电机温度升高引起的电机的热量传递至流过电机的油循环通道12-1的油,使得在车辆行驶的同时油温可以迅速升高。从而,可以防止油的粘度在低温环境中升高,并且同时保持油的粘度,从而可以容易地通过电动油泵使油循环。

在此,将依次描述根据本发明的用于环保车辆的油温升高方法。

图3是显示根据本发明示例性实施方案的用于环保车辆的油温升高方法的流程图。

首先,油温检测器30检测通过电动油泵循环至电机12和变速器13的油的温度,然后将油温发送至控制器40。

随后,在步骤S101中,控制器40检查油温是否小于预定参考温度k。

基于检查结果,当油温小于预定参考温度时,在步骤S102和S103中,接收变速器控制器41的当前挡位信号,从而识别当前挡位。

当在步骤102中识别出当前挡位为P挡时,控制器40向电机12施加d轴电流Id作为用于升温的电流。更具体地,在步骤S104中,控制器在预定时间段内以预定梯度施加电流从而达到最大d轴电流值。

这样,当车辆在P挡停车时,仅向电机12施加d轴电流Id,同时q轴电流Iq为零,从而不产生导致电机旋转的电机的驱动扭矩。

从而,在电机不因施加至电机12的d轴电流(即施加至定子线圈的d轴电流)而旋转的状态下,产生热量,使得电机的温度上升。

随后,当由于电机12的温度升高引起的电机的热量传递至流过电机12的油循环通道12-1的油时,油温上升,从而防止油的粘度在低温环境下升高,同时保持了油的粘度,从而容易地通过电动油泵使油循环。

参考显示本发明的测试例的图6,可以看出,当在P挡向电机12施加d轴电流280A时,电机温度从29℃升高至66℃并且油温从28℃升高至45℃。这表明在低温环境中仅通过向电机12施加d轴电流即可造成油温上升。

另一方面,当在步骤S103中识别出车辆的当前挡位为D挡时,在步骤S105中,控制器40将电机12的工作点改变成在用于驱动电机12的电流映射图的等扭矩线上最大地施加电流的工作点。

这样,控制器40将电机12的工作点改变成在用于驱动电机12的电流映射图的等扭矩线上最大地施加电流的工作点,从而可以向电机12进一步施加用于升温的电流。此外,由于电机温度升高引起的电机的热量传递至流过电机的油循环通道12-1的油,使得在车辆行驶的同时油温迅速升高。从而,可以防止油的粘度在低温环境中升高,同时保持了油的粘度,从而可以容易地通过电动油泵使油循环。

在升高油温的步骤之后,在步骤S106中,将油温与参考温度k进行比较。在此,当在预定时间段内检测到的油温等于或大于预定参考温度时,在步骤S107中,控制器执行控制操作以停止向电机施加用于升温的电流的步骤。

尽管参考图中显示的具体实施方案描述本发明,本领域技术人员显然理解可以对本发明进行各种方式的改变和修改,而不会偏离由权利要求书所描述的本发明的范围。

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