变速器流体预热系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于加热变速器流体的系统和方法，更具体地讲，涉及利用功率电感器预热变速器流体。
【背景技术】
[0002]如在此使用的术语“电动车辆”包括具有用于车辆推进的电机的车辆，诸如电池电动车辆(BEV)、混合动力电动车辆(HEV)以及插电式混合动力电动车辆(PHEV)。BEV包括电机，其中，用于电机的能源是可从外部电网再充电的电池。在BEV中，电池是用于车辆推进的能量源。HEV包括内燃发动机和一个或更多个电机，其中，用于发动机的能源是燃料，用于电机的能源是电池。在HEV中，发动机是用于车辆推进的主要能量源，电池为车辆推进提供补充能量(电池缓存燃料能量并以电力的形式回收动能)C3PHEV就像HEV，但是PHEV具有可从外部电网再充电的更大容量的电池。在PHEV中，电池是用于车辆推进的主要能量源，直到电池耗尽到低能级，此时PHEV像HEV—样操作以推进车辆。
[0003]电动车辆包括连接在电池和电机之间的电压转换器(DC-DC转换器)。具有AC电机的电动车辆还包括连接在DC-DC转换器和每个电机之间的逆变器。电压转换器增加(升高)或减小(降低)电势以促进扭矩容量优化。DC-DC转换器包括电感器(或电抗器)组件、开关和二极管。典型的电感器组件包括缠绕磁芯的电感线圈。当电流流经线圈时电感器组件产生热量。
[0004]电动车辆还包括变速器或变速驱动桥。所述变速器包括用于润滑齿轮和执行其它传输功能的变速器流体(诸如油)。当变速器在期望的温度范围内操作时，变速器更高效地执行。通过减少使变速器达到期望的温度范围所用的时间来提高车辆燃料效率。
【发明内容】
[0005]根据一个实施例，车辆包括变速器，所述变速器具有通过油润滑的齿轮。可变电压转换器(VVC)包括电感器，所述电感器被布置为使得油接触所述电感器。车辆还包括至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为操作所述VVC以输出期望的功率。所述控制器响应于油的温度小于阈值，在保持所述期望的功率的同时，改变所述VVC的电压和电流，以通过电感器增加热输出。
[0006]根据另一实施例，一种车辆包括具有通过油润滑的齿轮的变速器以及牵引电池。可变电压转换器(VVC)电连接到所述电池并包括电感器，电感器被布置为使得油接触所述电感器。车辆还包括至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为接收指示油的温度的信号，并且如果油的温度小于阈值，则反转电池电流的极性，以通过电感器增加热输出。
[0007]根据本发明的一个实施例，所述控制器进一步被配置为:如果油温小于阈值并且已经发生踩下事件、释放事件或端电压事件，则反转电池电流的极性。
[0008]根据本发明的一个实施例，所述控制器进一步被配置为:如果油温小于阈值并且已经发生踩下事件或释放事件，则反转电池电流的极性。
[0009]根据本发明的一个实施例，所述控制器进一步被配置为:对于踩下事件以第一转换速率反转电池的极性，对于释放事件以第二转换速率反转电池的极性。
[0010]根据本发明的一个实施例，第一转换速率大于第二转换速率。
[0011]根据本发明的一个实施例，电感器被安装在变速器内。
[0012]根据本发明的一个实施例，变速器还包括用于将油直接地喷射在电感器上的喷嘴。
[0013]根据又一实施例，公开一种对混合动力车辆的变速器进行加热的方法。所述车辆包括可变电压转换器(VVC)，所述VVC具有与变速器油接触的电感器。所述方法包括:操作所述VVC以输出期望的功率，并且响应于油的温度小于阈值，在保持所述期望的功率的同时，改变所述VVC的电压和电流，以通过电感器增加热输出。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述电感器被安装在变速器内。
[0015]根据本公开的一个实施例，还包括通过使变速器内的齿轮旋转而使油飞溅到电感器上。
[0016]根据本发明的一个实施例，还包括利用喷嘴将油直接地喷射在电感器上。
[0017]根据本发明的一个实施例，还包括:如果油的温度小于阈值，则在保持期望的功率的同时，增大电压并按比例减小电流，以通过电感器增加热输出。
[0018]根据本发明的一个实施例，还包括:接收指示变速器轴转速的信号，其中，操作响应于所述轴转速大于阈值转速而开始。
【附图说明】
[0019]图1是车辆的示意图。
[0020]图2是图1的可变电压转换器(VVC)的电路图。
[0021]图3是示出变速器油的粘度与温度的关系的曲线图。
[0022]图4是变速器和具有电感器组件的VVC的主视图，并示出了用于支撑变速器内电感器组件的结构。
[0023]图5是电力电子器件壳体的示意图。
[0024]图6是根据一个或更多个实施例的包括支撑结构的电感器组件的放大的前部透视图。
[0025]图7是沿剖面线7-7截取图6的电感器组件的截面图。
[0026]图8是图6的电感器组件的分解视图。
[0027]图9是根据一个实施例的用于增加变速器油的温度的流程图。
[0028]图10是示出对于不同操作模式的VVC的电压、电流输出的表格。
[0029]图11是根据另一实施例的用于增加变速器油的温度的流程图。
[0030]图12是根据又一实施例的用于增加变速器油的温度的流程图。
[0031]图13是示出在假设的车辆驱动周期期间电感器的操作的曲线图。
【具体实施方式】
[0032]在此描述本公开的实施例。然而，将理解的是，公开的实施例仅为示例，其他实施例可采用各种和替代的形式。附图不一定按比例绘制;可夸大或最小化特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅为教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，可将参照任一附图示出并描述的各种特征与在一个或更多个其他附图中示出的特征相结合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可期望用于特定应用或实施方式。
[0033]参照图1，描述了插电式混合动力电动车辆(PHEV)16中的变速器12，所述PHEV 16是由电机18在内燃发动机20的协助下推进并可连接到外部电网的电动车辆。电机18可以是图1中描述为“马达”18的AC电动马达。电机18接收电能并提供用于车辆推进的驱动扭矩。电机18还用作发电机，以通过再生制动将机械能转换成电能。
[0034]变速器12可具有功率分流结构。变速器12包括第一电机18和第二电机24。第二电机24可以是图1中描述为“发电机”的AC电动马达。与第一电机18类似，第二电机24接收电能并提供输出扭矩。第二电机24还用作发电机，以将机械能转换成电能并优化通过变速器12的功率流。
[0035]变速器12包括行星齿轮单元26，所述行星齿轮单元26包括中心齿轮28、行星架30和环形齿轮32。中心齿轮28连接到第二电机24的输出轴以接收发电机扭矩。行星架30连接到发动机20的输出轴以接收发动机扭矩。行星齿轮单元26将发电机扭矩和发动机扭矩组合，并提供围绕环形齿轮32的组合的输出扭矩。行星齿轮单元26用作没有任何固定的或者“阶梯”传动比的无极变速器。
[0036]变速器12还可包括单向离合器(0.W.C)和发电机制动器33。所述0.W.C结合到发动机20的输出轴，从而只允许所述输出轴以一个方向旋转。所述0.W.C防止变速器12后驱动(back-driving)发动机20。发电机制动器33结合到第二电机24的输出轴。发电机制动器33可被激活为“制动”或防止第二电机24和中心齿轮28的输出轴旋转。或者，可取消所述0.W.C和发电机制动器33，并由用于发动机20和第二电机24的控制策略来替代。
[0037]变速器12包括具有中间齿轮的副轴，所述中间齿轮包括第一齿轮34、第二齿轮36和第三齿轮38。行星输出齿轮40连接到环形齿轮32。行星输出齿轮40与第一齿轮34啮合，以在行星齿轮单元26和所述副轴之间传递扭矩。输出齿轮42连接到第一电机18的输出轴。输出轴42与第二齿轮36啮合，以在第一电机18和所述副轴之间传递扭矩。变速器输出齿轮44连接到驱动轴46。驱动轴46通过差速器50结合到一对从动轮48。变速器输出齿轮44与第三齿轮38啮合，以在变速器12和从动轮48之间传递扭矩。变速器还包括热交换器或自动变速器流体冷却器49，以冷却变速器流体。
[0038]车辆16包括能量储存装置，诸如用于储存电能的电池52。电