干油槽系统加温策略的制作方法

本公开涉及一种用于加温机动车辆推进系统组件中的干油槽系统中的流体的策略，例如驱动单元或变速器组件。

背景技术：

驱动单元可包括用于实施车辆内的全轮驱动功能的齿轮组件。驱动单元可为电驱动单元，其包括电动机和主电动泵，主电动泵用于将驱动单元流体供给至电动机、齿轮组件和其它驱动单元部件。

车辆变速器或驱动装置内的油或流体的流动以润滑其中所含的移动部件并在需要时致动诸如离合器的各种子系统的方式进行控制。变速器或驱动单元组件通常包括油槽容积，其配置为存储这种流体以及以及向驱动单元或变速器内的各种部件和子系统提供期望量的流体。在一些车辆中，除了其它优点，期望实施干油槽系统，以便为驱动单元或变速器部件提供更好且更直接的润滑，以及降低重心。

尽管实施用于将驱动单元流体泵送至驱动单元或变速器组件的小型低压主电动泵可能是有利的，但是在较低温度下，流体变得更粘稠，并且如果流体的环境温度足够冷，在这种低温下，低压泵可能无法在粘性流体内操作。

技术实现要素：

由此，本公开提供了在电驱动单元或变速器中的干油槽流体加温策略，电驱动单元或变速器通过使用电动机搅动流体来加温流体，使得流体足够热以由主泵泵送。

在与本文公开的其它形式组合或分离的一种形式中，提供了用于机动车辆的驱动单元。驱动单元包括配置为生成扭矩的电动机，电动机包含配置为相对于定子旋转的转子。壳体围绕电动机。主泵配置为将驱动单元流体泵送到壳体中。主油槽配置为收集泵送到壳体中的驱动单元流体。扫气泵配置为将驱动单元流体的至少一部分从主油槽泵送到辅助储存器中，辅助储存器配置为保持由扫气泵泵送的驱动单元流体。控制系统配置为在机动车辆处于静止状态并且驱动单元流体以至少预定填充水平设置在主油槽内时，以加温模式操作电动机。电动机配置为在加温模式下加热设置在主油槽内的驱动单元流体。控制系统配置为在驱动单元流体已由电动机以加温模式加热之后，操作扫气泵，以将驱动单元流体泵送到辅助储存器中。

在可与本文公开的其它形式组合或分离的另一种形式中，本公开包括一种加温驱动单元中的驱动单元流体的方法，驱动单元具有主泵、扫气泵和用于为机动车辆的车轴供电的电动机。该方法包括将带有驱动单元流体的驱动单元的主油槽填充到至少预定填充水平的步骤。在加温模式下，该方法包括在车辆处于静止状态并且电动机至少部分地设置在主油槽内的驱动单元流体中时，操作电动机以加热主油槽内的驱动单元流体的步骤。该方法进一步包括在驱动单元流体已由电动机以加温模式加热之后，操作扫气泵以将驱动单元流体从主油槽泵送到辅助储存器中。

在与本文公开的其它形式组合或分离的又一种形式中，提供了一种控制系统，其配置为加温驱动单元中的驱动单元流体，驱动单元具有主泵、扫气泵和用于为机动车辆的车轴供电的电动机。控制系统包含配置为执行以下指令的指令集：在机动车辆处于静止状态并且电动机至少部分地设置在主油槽内的驱动单元流体中时，以加温模式操作电动机以加热设置在主油槽内的驱动单元流体；以及在驱动单元流体已由电动机以加温模式加热之后，操作扫气泵，以将驱动单元流体从主油槽泵送到辅助储存器中。

可提供进一步的附加特征，包括但不限于以下内容：其中，电动机的定子配置为当转子移动通过驱动单元流体时加热驱动单元流体；驱动单元进一步包含联接至电动机以向机动车辆的车轴供电的行星齿轮变速器；其中，主泵是电动泵；其中，主泵是12伏直流电动泵；驱动单元进一步包含限定将辅助储存器流体连接至主油槽的泄漏通道的结构；泄漏通道配置为允许驱动单元流体从辅助储存器排出到主油槽直到至少预定填充水平；其中，控制系统配置为在机动车辆的关闭时间点使主泵将驱动单元流体泵送到主油槽中直到预定填充水平，关闭时间是机动车辆关闭的时间；控制系统配置为确定是否在以加温模式操作电动机之前关闭主泵和扫气泵；控制系统配置为，如果控制系统确定主泵和扫气泵中的至少一个没有被关闭，在以加温模式操作电动机之前使主泵和扫气泵关闭；其中，主泵配置为在驱动单元的正常操作模式期间将驱动单元流体泵送到电动机和行星齿轮变速器上；扫气泵配置为以正常操作模式将驱动单元流体从主油槽泵出到辅助储存器中；该方法进一步包含通过泄漏通道将驱动单元流体从辅助储存器泄漏到主油槽中，直到主油槽由驱动单元流体填充到至少预定填充水平；该方法进一步包含在机动车辆的关闭时间点经由主泵将驱动单元流体泵送到主油槽中直到预定填充水平，关闭时间是机动车辆关闭的时间；该方法包含确定在以加温模式操作电动机之前主泵和扫气泵是否正在运行，以及如果在以加温模式操作电动机之前主泵和扫气泵中的至少一个正在运行，关断主泵和扫气泵中的至少一个，直到主泵和扫气泵都被关断；该方法进一步包含在驱动单元的正常操作模式期间将驱动单元流体经由主泵泵送到电动机和连接至电动机的行星齿轮变速器上，以及以正常操作模式经由扫气泵将驱动单元流体从主油槽泵出到辅助储存器中；并且控制系统进一步配置为用驱动单元流体将主油槽填充到至少预定填充水平。

根据本公开的许多方面的以下详细描述，本公开的上述特征和优点以及其它特征和优点在结合附图和所附权利要求时将变得显而易见。

附图说明

附图仅用于说明，并不旨在限制本公开或所附权利要求的范围。

图1是根据本公开的原理的包括具有电动机的驱动单元的机动车辆系统的示意性平面图；

图2是根据本公开的原理的包括驱动单元、示于图1中的机动车辆系统的示意图；

图3是根据本公开的原理、示于图1和图2的驱动单元的一个实例的示意性端部横截面图；

图4是根据本公开的原理、示于图1-3的驱动单元的示意性端部横截面图，以虚线示出了填充至预定填充线的驱动单元流体；

图5是根据本公开的原理、在以加温模式操作期间示出的图1-4的驱动单元的示意图；

图6是根据本公开的原理、在以正常操作模式操作期间示出的图1-5的驱动单元的示意图；

图7A根据本公开的原理、图1和图2的驱动单元的另一变型的示意性端部横截面图，以虚线示出了填充至预定填充线的驱动单元流体；

图7B是根据本公开的原理、加温模式下的图7A的驱动单元的示意性端部横截面图；

图7C是根据本公开的原理、正常操作模式下的图7A和图7B的驱动单元的示意性端部横截面图；以及

图8是示例对驱动单元流体进行加温的方法的框图，驱动单元具有主泵、扫气泵和用于为机动车辆的车轴供电的电动机。

具体实施方式

参照附图，其中，相同的附图标记对应于所有附图中的相同或类似的部件，机动车辆被图示并且一般标示为10。机动车辆10可为任何类型的车辆，例如汽车、卡车、厢式车、运动型多用途车等。

机动车辆10包括主发动机12(举例来说，其可为内燃机、电动发动机或混合发动机)。主发动机12与变速器14和最终驱动单元16互连。变速器14可为具有行星齿轮、中间轴变速器、无级变速器或无限变速式无级变速器的有级变速器。变速器14的扭矩通过最终驱动单元16传送到第一组驱动轮18，驱动轮18可为前轮或后轮。最终驱动单元16通常包括通过车轴20将扭矩传递到驱动轮18的差速器。

举例来说，车辆10还包括用于全轮驱动(AWD)应用的电驱动单元22。驱动单元22包括联接至次级变速器26的电力牵引电机24。次级变速器26连接至另一个最终驱动单元28，最终驱动单元28通常包括通过第二组车轴30将扭矩传递到第二组驱动轮32的差速器。因此，当选择AWD应用时或当另外期望驱动第二组车轮32时，电动机24生成最终施加到第二组车轮32的扭矩。电动机24可与12伏车辆电池34互连，并且也可互连至用于混合车辆或电动车辆中的高压电池36，例如360伏混合电池。两个电池34、36可通过功率逆变器(未示出)连接至电动机24。举例来说，发动机12、变速器14和驱动单元22可由控制系统38控制，控制系统38可包括一个或多个控制器(未详细示出)。

现在参照图2，图示了车辆系统10的动力系的示意图，车辆系统10包括发动机12、变速器14和驱动单元22。在该实例中，驱动单元22是双轴电驱动。驱动单元22包括向次级变速器26提供驱动扭矩的电动机24。次级变速器26可包括向传动齿轮机构27提供驱动扭矩的行星齿轮组件42，传动齿轮机构27向最终驱动单元28提供驱动扭矩。最终驱动单元28可包括通过左半轴30和右半轴30向第二组驱动轮32提供驱动扭矩的差速器29。

电动机24可包括转子48和定子50。转子48可围绕第一轴线X1相对于定子50旋转。电动机输出轴25可以连接至转子48。行星齿轮组件42可包括驱动地连接至电动机输出轴25的太阳齿轮41。由行星架44支撑的多个行星齿轮43与太阳齿轮41啮合。环形齿轮45与每个行星齿轮43啮合。制动器46可连接至环形齿轮45。单向离合器47允许环形齿轮45在电驱动期间被完全制动，以允许使用较小盘式制动器46。行星架44也连接至传动齿轮机构27的第一传动齿轮49。第一传动齿轮49与可绕第二轴线X2旋转的第二传动齿轮51啮合。第二传动齿轮51驱动地连接至向左半轴30和右半轴30提供驱动扭矩的差速器29。

驱动单元22将行星齿轮组件42用作初级减速器，并将传动齿轮机构27用作双轴次级减速器。该布置实现了仅具有两个车轴的高电动机车轴比，而不使车轴通过电动机24，从而允许电动机24及其轴承的尺寸最小化。传动齿轮机构27轴向地定位在电动机24和行星齿轮组件42之间，在该实例中，传动齿轮机构27是中心差速器29的中心。

应当理解，可以使用替代的差速器机构，包括行星齿轮差速器。此外，可以提供替代的制动器布置，包括爪式制动器、可选择的单向离合器制动器或其它类型的制动机构。

驱动单元22可以用于包括内燃机12A和电动发电机12B的混合电动车辆，电动发电机12B经由变速器14、初级最终驱动单元16和车轴20驱动初级驱动轮18。动力系60可以任选地包括协助驱动驱动轮64的电动发电机72。应当理解，动力系60可以具有各种布置。行星齿轮组件14的环形齿轮36上的断开制动器38允许电驱动装置10在动力系60以高速驱动车辆2时与驱动轮20断开连接。

现在参照图3，图示了沿图2的线3-3截取的驱动单元22的横截面图。驱动单元22包括壳体40，壳体40具有在壳体40内形成主油槽52的底部51。电动机24和次级变速器26设置在壳体40内。主油槽52配置为收集泵送到壳体40中的驱动单元流体。驱动单元流体可施加至电动机24和次级变速器26，例如，以润滑电动机24和次级变速器26的部件。轴线A表示用于以流体加温模式操作驱动单元22的预定填充水平，这将在下面进一步详细说明。然而在正常操作条件下，主油槽是“干油槽”，其中含有极低水平的流体，因为当驱动单元流体积聚在主油槽52内时，流体被泵送到辅助储存器中。

例如，参照图4并且继续参照图3，驱动单元22可包括主泵54，主泵54可操作以将驱动单元流体泵送到驱动单元22的壳体40中，以润滑驱动单元部件24、26。在一些实例中，主泵54可连接至通向特定部件的一系列管(未示出)，主泵54向特定部件输送驱动单元流体，以确保驱动单元流体到达驱动单元22内的期望部件。

驱动单元22还包括扫气泵56，扫气泵56可操作以将驱动单元流体从主油槽52泵送到辅助储存器58中。扫气泵56配置为在正常操作期间将大部分驱动单元流体泵出主油槽52，使得主油槽52基本上是干油槽。辅助储存器58配置为将由扫气泵56泵送的驱动单元流体保持在辅助储存器58中。辅助储存器58可将驱动单元流体保持到主泵54附近的辅助储存器58的顶部60处的水平。然而，在图4中，示出了加温模式下的驱动单元22，其中，驱动单元流体的主要部分设置在主油槽52中。侧盖61可任选地可拆卸地安装至驱动单元壳体40，使得侧盖61和驱动单元壳体40协作以限定具有预定辅助容积的辅助储存器58。在图4中，示意性地图示了主泵54和扫气泵56，并且应当理解，这些泵可以任何合适的方式配置。

在一些变型中，驱动单元22可包括限定泄漏通道64的结构62，泄漏通道64将辅助储存器58流体地连接至主油槽52。泄漏通道64配置为允许驱动单元流体从辅助储存器58排出到主油槽52，指导至少预定填充水平A。

控制系统38配置为以加温模式和正常操作模式操作驱动单元22。如果驱动单元流体太冷而不能被主泵54成功泵送，则加温模式用于加热驱动单元流体。主泵54可以设置为低功率、小型12VDC电动泵，其不足以泵送随着温度降低而增加粘度的驱动单元流体。因此，例如当温度低于0摄氏度时，可使用加温模式。

参照图5，在加温模式下，驱动单元流体66在主油槽52中设置在至少预定填充线A处。举例来说，驱动单元流体66可通过泄漏通道64添加至主油槽52。在加温模式下，控制系统38在保持车辆10处于静止状态的同时操作电动机24。在加温模式下，电动机24的转子48搅动并剪切设置在主油槽52中的驱动单元流体66，使得驱动单元流体66由定子50加热。在驱动单元流体66被加热之后，控制系统38操作扫气泵56以将驱动单元流体66泵送到辅助储存器58中。举例来说，控制系统38可通过测量驱动单元66的温度或者在电动机24搅动并加热驱动单元流体66的同时仅仅等待预定的时间量通过，来确定驱动单元流体66被充分地加热。

控制系统38配置为确定是否在以加温模式操作电动机24之前关闭主泵54和扫气泵56。如果控制系统38确定主泵54或扫气泵56中的任一个或两个都在运行，则控制系统38配置为在以加温模式操作电动机24之前使主泵54和扫气泵56被关闭(或关断)。扫气泵56配置为将驱动单元流体66从主油槽52移除，但是在加温模式下，期望驱动单元流体66保留在主油槽52中，使得驱动单元流体66可以由电动机24加热。

现在参照图6，在驱动单元22的正常操作模式下，驱动单元流体66足够热，使得其拥有足够低的粘度水平，以允许主泵54在驱动单元22的正常操作期间将驱动单元流体66泵送到驱动单元22中。因此，在正常操作模式下，主泵54配置为从辅助储存器58抽取驱动单元流体66并在压力下将驱动单元流体66泵送到电动机24和行星齿轮变速器26以及驱动单元22的任何其它所需零件上。在正常操作模式中，扫气泵56配置为将驱动单元流体66从主油槽52泵出到辅助储存器58中。因此，扫气泵56收集从主油槽52抽出的驱动单元流体66，使得主油槽52中仅含有极低水平的驱动单元流体66，并且基本上是干油槽。因此，在正常操作模式下，设置在主油槽52中的极少驱动单元流体66可能不会接触电动机24，使得电动机24不能安置在驱动单元流体66的槽中。

在另一个变型中，代替或者除了包括泄漏通道64之外，驱动单元流体66可在驱动单元流体66冷却之前由主泵54添加至主油槽52。例如，当车辆关闭时(例如钥匙关闭)，可在关闭时间点关闭扫气泵56，但是可允许主泵54运行以将主油槽52填充到至少预定水平A。然后，当驱动单元流体66冷却到温度阈值以下时，驱动单元流体66已经位于主油槽52中，并且可以在加温模式下由电动机24加温，然后通过扫气泵56泵送到辅助储存器中。

图7A-7C示意性地示出了驱动单元22系统的三个阶段。在图7A中，在车辆关闭时间点或任何其它期望时间，主油槽52由驱动单元流体66填充。在图7B中，当车辆10启动并且驱动单元流体66太冷而不能由主泵54泵送时，选择加温模式，并且使用电动机24来搅动位于主油槽52内的驱动单元流体66，以加热驱动单元流体66。参照图7C，在驱动单元流体66已经由电动机24加热之后，驱动单元22进入正常操作模式，并且驱动单元流体66由扫气泵56保持在辅助储存器中，扫气泵56连续地将驱动单元流体66从主油槽52泵出并且泵送到辅助储存器58中。如上所述，在正常操作模式下，驱动单元流体66通过主泵54连续地泵送到驱动单元壳体40中，并通过扫气泵56从主油槽52移除。

现在参照图8，框图示出了在具有主泵、扫气泵和用于为机动车辆的车轴供电的电动机的驱动单元中加温驱动单元流体的方法100。举例来说，方法100可包含上述驱动单元22的元件和功能。

方法100包括将驱动单元的主油槽用驱动单元流体填充到至少预定填充水平的步骤102。在加温模式下，方法100包括步骤104，在步骤104中，在机动车辆处于静止状态并且电动机至少部分地设置在主油槽内的驱动单元流体中时，操作电动机以加热主油槽内的驱动单元流体。进一步，在加温模式下，方法100包括步骤106，在步骤106中，在驱动单元流体已由电动机加热之后，操作扫气泵，以将驱动单元流体从主油槽泵送到辅助储存器中。

方法100可包括任何期望的附加元件和步骤，例如上面关于图1-7C描述的那些。例如，方法100可包括将主泵作为电动操作泵提供。方法100可包括通过泄漏通道将驱动单元流体从辅助储存器泄漏到主油槽中，直到主油槽由驱动单元流体填充到至少预定填充水平。方法100可另外地或替代地包括在机动车辆的关闭时间点经由主泵将驱动单元流体泵送到主油槽中直到预定填充水平，关闭时间是机动车辆关闭的时间。

此外，方法100可包括确定在以加温模式操作电动机之前主泵和扫气泵是否正在运行，并且如果在以加温模式操作电动机之前主泵和扫气泵中的一个或两个正在运行，方法100可包括关断主泵和/或扫气泵，直到主泵和扫气泵都被关断。方法100还可在正常操作模式下操作，其包括经由主泵将驱动单元流体泵送到电动机和连接至电动机的行星齿轮变速器上，以及经由扫气泵将驱动单元流体从主油槽泵出到辅助储存器中。

控制系统38优选地包括至少一个控制器，但是可包括多个控制器装置，其中，每个控制器可与监测和控制单个系统相关联。这可包括用于控制发动机12的发动机控制模块(ECM)、用于控制变速器14的变速器控制器(TCM)以及用于控制驱动单元22的一个或多个其它控制器。

控制系统38优选地包括至少一个处理器和至少一个存储器装置(或任何非瞬时、有形的计算机可读存储介质)，其上记录有用于执行用于控制驱动单元22的零件的指令集的指令，驱动单元22的零件包括电动机24、主泵54和扫气泵56。存储器装置可以存储控制器可执行指令集，并且处理器可以执行存储在存储器中的控制器可执行指令集。

术语控制器、控制模块、模块、控制、控制单元、处理器和类似术语是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元之中的任一个或各种组合，例如微处理器以及存储器和存储装置(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等)形式的相关联非瞬时存储器部件。非瞬时存储器部件可能能够以一个或多个软件或固件程序或例程、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、信号调节和缓冲电路以及可以由一个或多个处理器访问以提供所述功能的其它部件的形式来存储机器可读指令。

输入/输出电路和装置包括模拟/数字转换器和监测传感器输入的相关装置，这些输入以预设采样频率或响应于触发事件进行监控。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似术语可以表示包括校准和查找表的任何控制器可执行指令集。每个控制器执行控制例程以提供期望功能，包括监测来自传感装置和其它网络控制器的输入以及执行控制和诊断指令以控制致动器的操作。在正在进行的操作期间，例程可以规则的时间间隔执行，例如每100微秒。替代地，可以响应于触发事件的发生来执行例程。

控制器之间的通信以及控制器、致动器和/或传感器之间的通信可使用直接有线链路、网络通信总线链路、无线链路或任何其它合适的通信链路来实现。通信包括以任何适当形式交换数据信号，包括例如经由导电介质的电信号、经由空气的电磁信号、经由光波导的光信号等。

数据信号可包括表示传感器输入的信号、表示致动器命令的信号和控制器之间的通信信号。术语‘模型’是指基于处理器的代码或处理器可执行代码以及模拟装置或物理过程的物理存在的相关联校准。如本文所使用的，术语‘动态的’和‘动态地’描述了实时执行的步骤或过程，其特征在于监测或以其它方式确定参数的状态，并且在执行例程期间或在执行例程的迭代之间定期地或周期性地更新参数的状态。

控制系统38可配置为执行方法100的每个步骤。因此，关于图1-7C的整个描述可通过控制系统38来应用，以实现图8所示的方法100。此外，控制系统38可为或可包括控制器，控制器包括配置为执行方法100的步骤的多个控制逻辑。

控制系统38的控制器可包括计算机可读介质(也称为处理器可读介质)，其包括参与提供可由计算机读取(例如，由计算机的处理器读取)的数据(例如指令)的任何非瞬时(例如有形)介质。这种介质可采取许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。例如，非易失性介质可包括光盘或磁盘以及其它持久存储器。例如，易失性介质可包括可构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。这种指令可由一个或多个传输介质传输，包括同轴电缆、铜线和光纤，包括包含联接至计算机处理器的系统总线的导线。例如，计算机可读介质的一些形式包括软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、穿孔卡、纸带、带有穿孔图案的任何其它物理介质、闪速EEPROM、任何其它存储器芯片或存储盒、或任何其它计算机可读介质。

本文描述的查找表、数据库，数据储存库或其它数据存储可包括用于存储、访问和检索各种数据的各种机构，包括分层数据库、文件系统中的文件集、专用格式的应用数据库、关系数据库管理系统(RDBMS)等。每个这种数据存储可包括在采用诸如上述之一的计算机操作系统的计算装置中，并且可以各种方式中的任何一种或者多种经由网络来访问。文件系统可从计算机操作系统访问，并且可包括以各种格式存储的文件。除了用于创建、存储、编辑和执行诸如上述PL/SQL语言的存储过程的语言之外，RDBMS还可采用结构化查询语言(SQL)。

详细描述和附图或图示是对本公开的许多方面的支持和描述。虽然已经详细描述了某些方面，但是存在用于实践如所附权利要求中限定的本发明的各种替代方面。