一种混合动力汽车变速箱单元的冷却系统及冷却方法
【专利摘要】本发明提出一种混合动力汽车变速箱单元的冷却系统和冷却方法，通过在油冷温控阀单元中设置进油管、出油管和连通两者的回流管，并结合变速箱单元中的油温传感信息，动态控制各油管上阀门的开闭，使得在怠速工况下，来自变速箱单元中的油直接从油冷温控阀单元流回变速箱，不但缩短了变速箱油回流时间，而且有利于快速建立油压，使变速箱及其耦合机构较快的工作在适宜温度内，当发动机高速运行、变速箱高负荷时，油摩擦热量急剧增多，变速箱中的油经油冷温控阀全部流往油冷器，经油冷器将多余热量散发后回流至变速箱单元，实现了对变速箱油温的精确控制，本发明降低了摩擦损失、整车油耗和排放，延长了变速箱单元使用寿命、保证了换挡品质。
【专利说明】一种混合动力汽车变速箱单元的冷却系统及冷却方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及变速箱的冷却技术，尤其是涉及混合动力汽车变速箱单元的冷却系统 和冷却方法。
【背景技术】
[0002]目前传统汽车变速箱冷却技术多采用单一风冷或水冷，容易在怠速工况下，油温 被过度冷却，带来油温不能迅速达到变速箱的适宜温度，而带来动力的额外损耗，同时现有 的变速箱单一冷却技术无法实现精准的冷却控制，对高扭矩工况下，不能精确的控制冷却， 从而造成变速箱及其耦合机构效率低、性能提升不足等缺陷。对于混合动力汽车变速箱冷 却技术也一般沿用传统变速箱的单一冷却方式，无法满足混合动力汽车变速箱的精确冷却 要求，而且在节能减排方面，更需要新型的冷却系统应用于混合动力汽车的变速箱单元上。
【发明内容】
[0003] 本发明基于上述现有技术缺陷，创新的提出一种尤其适用于混合动力汽车变速箱 单元的冷却系统和冷却方法，通过在油冷温控阀单元中设置进油管、出油管和连通两者的 回流管，并结合变速箱单元中的油温传感信息，动态的控制各油管上阀门的开闭，使得在怠 速工况下，来自变速箱单元中的油直接从油冷温控阀单元流回变速箱，不但缩短了变速箱 油回流时间，而且有利于快速建立油压，使变速箱及其耦合机构较快的工作在适宜温度内， 而当发动机高速及电动模式高速运行、变速箱及其耦合机构高负荷时，油的摩擦热量急剧 增多，来自变速箱单元中的油经油冷温控阀单元全部流往油冷器，经油冷器将多余热量散 发到外界环境后回流至变速箱单元，实现了对变速箱油温的精确控制。通过本发明的方案 降低了摩擦损失，降低了整车油耗和排放，并延长变速箱单元的使用寿命、保证了换挡品 质，在混合动力汽车中具有广阔的市场前景。
[0004] 本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下： 一种变速箱单元的冷却系统，包括油冷温控阀单元2和油冷单元，所述变速箱单元通 过油管连接于油冷温控阀单元2,所述油冷温控阀单元2通过油管连接于油冷单元，所述油 冷温控阀单元2中设置有回流通路，当变速箱单元中的油温小于预设油温时，来自变速箱 单元中的油经油冷温控阀单元2直接回流至变速箱单元，当变速箱单元中的油温大于等于 预设油温时，来自变速箱单元中的油经油冷温控阀单元2流至油冷单元，由油冷单元进行 冷却后再经油冷温控阀单元2回流至变速箱单元。
[0005] 进一步的根据本发明所述的冷却系统，其中所述油冷温控阀单元2包括进油管5、 出油管6和回流管7,所述进油管5和出油管6之间通过回流管7连通，由进油管5、回流管 7和出油管6形成所述回流通路，所述进油管5的前端通过油管连接于变速箱单元的出油 口，所述进油管5的后端通过油管连接于油冷单元的进油口，所述出油管6的前端通过油管 连接于变速箱单元的进油口，所述出油管6的后端通过油管连接于油冷单元的出油口，当 变速箱单元中的油温小于预设油温时，来自变速箱单元中的油经所述进油管5、回流管7和 出油管6回流至变速箱单元，当变速箱单元中的油温大于等于预设油温时，来自变速箱单 元中的油经所述进油管5流至油冷单元，由油冷单元进行冷却后再经所述出油管6回流至 变速箱单元。
[0006] 进一步的根据本发明所述的冷却系统，其中在所述进油管5上设置有第一阀门8， 在所述出油管6上设置有第二阀门9,在所述回流管7上设置有第三阀门10,当变速箱单元 中的油温小于预设油温时，打开所述第三阀门10,同时关闭所述第一阀门8和第二阀门9， 来自变速箱单元中的油经所述进油管5、回流管7和出油管6回流至变速箱单元，当变速箱 单元中的油温大于等于预设油温时，关闭所述第三阀门10,同时打开所述第一阀门8和第 二阀门9,来自变速箱单元中的油经所述进油管5流至油冷单元，由油冷单元进行冷却后再 经所述出油管6回流至变速箱单元。
[0007] 进一步的根据本发明所述的冷却系统，其中所述第一阀门8、第二阀门9和第三阀 门10均为温控阀门，所述变速箱单元中设置有油温监测传感器，所述第一阀门8、第二阀门 9和第三阀门10基于油温监测传感器的感测油温自动开闭，当油温监测传感器的感测油 温小于预设油温时，所述第三阀门10处于打开状态，所述第一阀门8和第二阀门9处于关 闭状态，当油温监测传感器的感测油温大于等于预设油温时，所述第三阀门10处于关闭状 态，所述第一阀门8和第二阀门9处于初开和/或全开状态。
[0008] 进一步的根据本发明所述的冷却系统，其中所述第一阀门8设置于进油管5的出 口端和回流管7连接位置之间，所述第二阀门9设置于出油管6的入口端和回流管7连接 位置之间。
[0009] 进一步的根据本发明所述的冷却系统，其中所述预设油温为70°C，第一阀门8和 第二阀门9的初开温度为70°C，全开温度为80°C。
[0010] 进一步的根据本发明所述的冷却系统，其中所述油冷单元包括油冷器4和冷却风 扇3,所述油冷温控阀单元2连接于所述油冷器4,所述冷却风扇3紧贴油冷器4外侧设置， 且所述冷却风扇3基于变速箱单元的油温而工作于无级控制模式。
[0011] 进一步的根据本发明所述的冷却系统，其中所述预设油温处于70±2°C内，所述变 速箱单元1包括变速箱和耦合机构，所述变速箱内部的油泵作为变速箱单元1中的油冷却 流动的动力源。
[0012] 一种基于本发明所述冷却系统进行的变速箱单元冷却方法，其中包括以下步骤： 步骤一、实时监测变速箱单元中的油温，当监测的油温小于预设油温时，执行步骤二， 当监测的油温大于等于预设油温时，执行步骤三； 步骤二、打开油冷温控阀单元中回流管上的第三阀门，关闭进油管上的第一阀门和出 油管上的第二阀门，来自变速箱单元中的油经所述进油管、回流管和出油管回流至变速箱 单元； 步骤三、关闭油冷温控阀单元中回流管上的第三阀门，打开进油管上的第一阀门和出 油管上的第二阀门，来自变速箱单元中的油经所述进油管流至油冷单元中的油冷器，由油 冷器进行冷却后再经所述出油管回流至变速箱单元。
[0013] 进一步的根据本发明所述的变速箱单元冷却方法，其中步骤三中进一步包括：先 控制所述第一阀门和第二阀门处于初开状态，当监测的油温超出所述预设油温预定范围 时，控制所述第一阀门和第二阀门处于全开状态，同时启动油冷单元中的冷却风扇工作于 无级控制模式。
[0014] 通过本发明的技术方案至少能够达到以下技术效果： 本发明所述冷却方案可以在各种工况下实现对变速箱油温的精确控制，具体在怠速工 况下利用油冷温控阀单元的短路径回流保证了变速箱及其耦合机构工作在适宜温度内，完 全避免了油温被过度冷却而带来动力的额外损耗，同时能够更加快速的建立油压，提高了 变速箱冷却效果；同时在发动机高速及电动模式高速运行、变速箱及其耦合机构高负荷时， 油的摩擦热量急剧增多，此时利用油冷温控阀单元和油冷器对变速箱油进行冷却，以将油 温精确控制在变速箱及其耦合机构理想的工作范围，这种冷却控制方案保证了变速箱的长 期稳定运行。
[0015] 本发明通过在油冷温控阀单元中设置基于变速箱油温传感信号而自动控制开闭 的温控阀门，能够实时的根据变速箱的工况进行油温的自动精确控制，保证了冷却质量和 效率，降低了变速箱单元的摩擦损失，同时有效降低了整车油耗与排放，延长了变速箱单元 的使用寿命，使得变速箱能够长期稳定运行在最佳状态，提高了换挡品质，在各类汽车尤其 是混合动力汽车中具有广阔的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 附图1为本发明的基本技术原理示意图； 附图2为本发明所述变速箱单元冷却系统的整体结构示意图； 附图3为本发明所述冷却系统工作于小循环冷却模式下的油回流示意图； 附图4为本发明所述冷却系统工作于大循环冷却模式下的油回流示意图。
[0017] 附图各附图标记的含义如下： 1-变速箱单元、2-油冷温控阀单元、3-冷却风扇、4-油冷器、5-进油管、6-出油管、 7_回流管、8-第一阀门、9-第二阀门、10-第三阀门。
【具体实施方式】
[0018] 以下结合附图对本发明的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更 加清楚的理解本发明，但并不因此限制本发明的保护范围。
[0019] 首先结合附图1说明本发明的基本工作原理，如附图1所示的，本发明所述的变速 箱单元冷却系统整体包括变速箱单元1、油冷温控阀单元2、油冷器4和冷却风扇3,所述的 变速箱单元1的进出油路连接于油冷温控阀单元2,来自变速箱单元的油流入至油冷温控 阀单元2内，油冷温控阀单元2内部具有回流通路，同时油冷温控阀单元2与油冷器4通过 管路连接，油冷器4由冷却风扇3单独冷却，通过油冷却4能够将油温进行较大幅度的降 低。这样当发动机处于怠速工况、电动模式低速运行或变速箱单元处于低负荷运行时，变速 箱单元中油的摩擦热量较少，在这种情况下仅需对来自变速箱单元中的油进行适度冷却即 可，来自变速箱单元中的油进入油冷温控阀单元2中后，直接在油冷温控阀单元内部回流 回变速箱单元，如附图1中的虚线所示，该工作模式称为小循环冷却模式，经过油冷温控阀 单元2后足以将变速箱单元中的油冷却至适宜的工作温度，并能够防止油温的过度冷却， 而且在这种小循环冷却模式下，缩短了变速箱单元的油流通时间，有利于快速建立油压，提 高了变速箱工作效率。当发动机处于高速运转、电动模式高速运行或变速箱单元处于高负 荷时，变速箱单元中油的摩擦热量急剧增多，这种情况下油冷温控阀单元打开进出油路上 的阀门并关闭内部回流阀门，来自变速箱单元中的油经油冷温控阀单元2全部流往油冷器 4,通过油冷却4将多余热量散发到外界环境中，变速箱油经油冷器循环冷却后回流至变速 箱单元，如附图1中的实线所示，其中冷却风扇3工作于无级控制模式，保证油冷器4能够 将变速箱单元的油冷却至适温度，这种工作模式称为大循环冷却模式，在大循环工作模式 中，通过控制冷却风扇的转速即可保证变速箱单元工作在适宜温度内，实现了对变速箱单 元的精准冷却控制。本发明进一步创新的对其中的各切换阀门采用基于油温传感信号控 制的温控阀，如基于变速箱单元的油温感测值选择冷却系统是工作于小循环冷却模式还是 工作于大循环冷却模式，同时基于油温感测值控制冷却风扇的转速以控制油冷却的冷却能 力，实现了对变速箱单元的自动精确冷却控制。
[0020] 以下结合附图2至附图4进一步详细描述本发明的技术方案。首先本发明所述 变速箱单元冷却系统的整体结构如附图2所示,包括变速箱单元1、油冷温控阀单元2和油 冷单元，其中所述变速箱单元1包括变速箱、稱合机构等，来自变速箱单元的油即包括来自 变速箱自身及其耦合机构中的油；所述的油冷温控阀单元2包括进油管5、出油管6和回流 管7,所述的进油管5和出油管6之间通过回流管7连通，在所述进油管5上设置有第一阀 门8,在所述出油管6上设置有第二阀门9,在所述回流管7上设置有第三阀门10 ;所述第 一阀门8和第二阀门9设置于回流管7和油冷器4之间的管路部分上，具体的所述第一阀 门8设置于进油管5的出口端和回流管7连接位置之间，所述第二阀门9设置于出油管6 的入口端和回流管7连接位置之间，如附图2所示。所述油冷单元包括油冷器4和冷却风 扇3,所述油冷器布置在整车前舱，可与其它散热器共同使用一个冷却风扇，亦可单独设置 冷却风扇，所述冷却风扇紧贴油冷却外侧设置，用于加速油冷器的散热，将油冷却交换来的 热量及时散发到环境中。所述进油管5的前端通过油管连接于变速箱单元的出油口，所述 进油管5的后端通过油管连接于油冷器4的进油口，所述出油管6的前端通过油管连接于 变速箱单元的进油口，所述出油管6的后端通过油管连接于油冷器4的出油口。变速箱内 部的油泵作为变速箱油流动的动力源，来自变速箱单元的油可经由油冷温控阀单元流至油 冷器，同时经由油冷温控阀单元循环回流。所述的第一阀门8、第二阀门9和第三阀门10优 选的为温控阀门，基于变速箱单元的感测油温自动开闭，所述的温控阀门是利用液体受热 膨胀及液体不可压缩的原理实现自动开闭调节，优选的为石蜡结构，通过感温热胀冷缩来 实现阀体的开闭。进一步的设置所述第一阀门8和第二阀门9的初开温度为70°C，全开温 度为80°C(这种阀门初开及全开温度可根据冷却需要进行调节)。所述第三阀门10与第一 阀门8和第二阀门9处于相反的工作状态，当第一阀门和第二阀门处于打开状态时，第三阀 门关闭，当第一阀门和第二阀门处于关闭状态时，第三阀门打开，优选的亦可将第三阀门与 第一阀门、第二阀门一样一同基于油温进行控制，具体的在所述变速箱单元设置有其内部 油温的监测传感器，所述传感器同时连接于第一阀门、第二阀门、第三阀门和冷却风扇，所 述阀门均为温控阀门，并基于传感器监测的油温信息进行自动开闭，优选的当监测的变速 箱单元内的油温小于70°C时，所述第三阀门10处于打开状态，同时所述第一阀门8和第二 阀门9处于关闭状态，当监测的变速箱单元内的油温处于70°C以上时，所述第三阀门10处 于关闭状态，同时所述第一阀门8和第二阀门9处于初开状态，当监测的变速箱单元内的油 温处于80°C以上时，所述第一阀门8和第二阀门9处于全开状态，一般情况下变速箱及其 耦合机构的出油温度不高于90°C，短时极限温度为105°C。所述冷却风扇可基于传感器监 测的油温信息进行无极转速控制。通过所述第一、第二和第三阀门确定变速箱单元内的油 是否流往油冷器进行冷却还是经油冷温控阀进行回流，通过冷却风扇进一步精准控制冷却 量。所述的油冷温控阀单元通过支架固定在变速箱上。
[0021] 下面描述基于本发明所述变速箱单元冷却系统对变速箱单元进行冷却的方法进 行说明： 首先按照上述结构将变速箱单元通过油管连接于油冷温控阀单元和油冷单元，然后监 测变速箱单元中的油温，当油温小于预设标准温度时，控制油冷温控阀单元中的回流管7 上的第三阀门10处于打开状态，同时进油管5上的第一阀门8和出油管6上的第二阀门 9处于关闭状态，冷却系统工作于小循环冷却模式，来自变速箱单元1中的油经进油管5进 入油冷温控阀单元中后直接经油冷温控阀单元中的回流管7和出油管6回流至变速箱单 元1中，如附图3所示，不但防止了油温的过度冷却，而且缩短了变速箱单元的油流通时间， 有利于快速建立油压，提高了变速箱工作效率。所述的预设标准温度为发动机处于怠速工 况、电动模式低速运行或变速箱及其耦合机构处于低负荷运行时，摩擦热量较少情况下的 油温，可通过传感器实测，优选的所述预设标准温度为70°C。亦可直接基于发动机的运行工 况来确定来控制上述阀门的开闭，选择小循环冷却模式，如当通过发动机转速监测到发动 机处于低速、怠速工况时，控制第三阀门10打开、第一阀门8和第二阀门9关闭，总之只要 变速箱单元处于低负荷运行时，则泵送输出的油直接经油冷温控阀单元而回流。当传感监 测的油温处于预设标准温度以上时，意味着发动机处于高速运转、电动模式高速运行或变 速箱单元处于高负荷时,变速箱单元中油的摩擦热量急剧增多,此时控制油冷温控阀单元 中的回流管7上的第三阀门10处于关闭状态，同时进油管5上的第一阀门8和出油管6上 的第二阀门9处于打开状态，冷却系统工作于大循环冷却模式，如附图4所示，来自变速箱 单元中的油经油冷温控阀单元2全部流往油冷器4,通过油冷却4将多余热量散发到外界环 境中，变速箱油经油冷器循环冷却后再回流至变速箱单元，从而将变速箱单元的油冷却至 适宜温度，为进一步提高对这种大循环冷却模式下的冷却控制精度，本发明创新的对第一 阀门8和第二阀门9设置初开和全开温度，优选的所述初开温度为70°C，全开温度为80摄 氏度，同时对冷却风扇3采取无级控制模式，无级控制策略设置为：
【权利要求】
1. 一种变速箱单元的冷却系统，其特征在于，包括油冷温控阀单元（2)和油冷单元，所 述变速箱单元通过油管连接于油冷温控阀单元（2)，所述油冷温控阀单元（2)通过油管连 接于油冷单元，所述油冷温控阀单元（2)中设置有回流通路，当变速箱单元中的油温小于预 设油温时，来自变速箱单元中的油经油冷温控阀单元（2)直接回流至变速箱单元，当变速箱 单元中的油温大于等于预设油温时，来自变速箱单元中的油经油冷温控阀单元（2)流至油 冷单元，由油冷单元进行冷却后再经油冷温控阀单元（2)回流至变速箱单元。
2. 根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述油冷温控阀单元（2)包括进油管 (5)、出油管（6)和回流管（7)，所述进油管（5)和出油管（6)之间通过回流管（7)连通，由进 油管（5)、回流管（7)和出油管（6)形成所述回流通路，所述进油管（5)的前端通过油管连接 于变速箱单元的出油口，所述进油管（5)的后端通过油管连接于油冷单元的进油口，所述出 油管（6)的前端通过油管连接于变速箱单元的进油口，所述出油管（6)的后端通过油管连 接于油冷单元的出油口，当变速箱单元中的油温小于预设油温时，来自变速箱单元中的油 经所述进油管（5)、回流管（7)和出油管（6)回流至变速箱单元，当变速箱单元中的油温大 于等于预设油温时，来自变速箱单元中的油经所述进油管（5)流至油冷单元，由油冷单元进 行冷却后再经所述出油管（6)回流至变速箱单元。
3. 根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，在所述进油管（5)上设置有第一阀门 (8)，在所述出油管（6)上设置有第二阀门（9)，在所述回流管（7)上设置有第三阀门（10)， 当变速箱单元中的油温小于预设油温时，打开所述第三阀门（10)，同时关闭所述第一阀门 (8)和第二阀门（9)，来自变速箱单元中的油经所述进油管（5)、回流管（7)和出油管（6)回 流至变速箱单元，当变速箱单元中的油温大于等于预设油温时，关闭所述第三阀门（10)，同 时打开所述第一阀门（8)和第二阀门（9)，来自变速箱单元中的油经所述进油管（5)流至油 冷单元，由油冷单元进行冷却后再经所述出油管（6)回流至变速箱单元。
4. 根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，所述第一阀门（8)、第二阀门（9)和第 三阀门（10)均为温控阀门，所述变速箱单元中设置有油温监测传感器，所述第一阀门（8)、 第二阀门（9)和第三阀门（10)基于油温监测传感器的感测油温自动开闭，当油温监测传感 器的感测油温小于预设油温时，所述第三阀门（10)处于打开状态，所述第一阀门（8)和第 二阀门（9)处于关闭状态，当油温监测传感器的感测油温大于等于预设油温时，所述第三阀 门（10)处于关闭状态，所述第一阀门（8)和第二阀门（9)处于初开和/或全开状态。
5. 根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，所述第一阀门（8)设置于进油管（5) 的出口端和回流管（7)连接位置之间，所述第二阀门（9)设置于出油管（6)的入口端和回流 管（7)连接位置之间。
6. 根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，所述预设油温为70°C，第一阀门（8) 和第二阀门（9)的初开温度为70°C，全开温度为80°C。
7. 根据权利要求1-6任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述油冷单元包括油冷器 (4)和冷却风扇（3)，所述油冷温控阀单元（2)连接于所述油冷器（4)，所述冷却风扇（3)紧 贴油冷器（4)外侧设置，且所述冷却风扇（3)基于变速箱单元的油温而工作于无级控制模 式。
8. 根据权利要求1-5任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述预设油温处于70±2°C 内，所述变速箱单元（1)包括变速箱和耦合机构，所述变速箱内部的油泵作为变速箱单元 (1)中的油冷却流动的动力源。
9. 基于权利要求1-8任一项所述的冷却系统进行的变速箱单元冷却方法，其特征在 于，包括以下步骤： 步骤一、实时监测变速箱单元中的油温，当监测的油温小于预设油温时，执行步骤二， 当监测的油温大于等于预设油温时，执行步骤三； 步骤二、打开油冷温控阀单元中回流管上的第三阀门，关闭进油管上的第一阀门和出 油管上的第二阀门，来自变速箱单元中的油经所述进油管、回流管和出油管回流至变速箱 单元； 步骤三、关闭油冷温控阀单元中回流管上的第三阀门，打开进油管上的第一阀门和出 油管上的第二阀门，来自变速箱单元中的油经所述进油管流至油冷单元中的油冷器，由油 冷器进行冷却后再经所述出油管回流至变速箱单元。
10. 根据权利要求9所述的变速箱单元冷却方法，步骤三中进一步包括：先控制所述 第一阀门和第二阀门处于初开状态，当监测的油温超出所述预设油温预定范围时，控制所 述第一阀门和第二阀门处于全开状态，同时启动油冷单元中的冷却风扇工作于无级控制模 式。
【文档编号】F16H57/04GK104279306SQ201410531852
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月11日 优先权日:2014年10月11日
【发明者】周定华, 程静, 赵夕长, 马连功, 赵子明 申请人:奇瑞汽车股份有限公司