流体泵速度控制的制作方法
【专利摘要】一种系统，包括池、具有稳态速度的泵、从流体泵接收流体的流体部件和控制器。控制器检测系统的浸泡条件，该条件中泵的负载低，因为流体运动到被空出的流体通道。通过将校准的过速值增加到稳态速度，泵的稳态速度被临时性地增大，持续校准的时段。在经过了校准的时段之后，控制器将泵速度降低到稳态速度。一种方法包括检测浸泡条件，以及当检测到浸泡条件时，经由控制器通过将校准的过速值增加到稳态速度而临时性增大稳态速度达到校准的时段。一种控制系统包括处理器和具有实施该方法的存储介质，其中浸泡条件的检测经由流体温度的测量而提供。
【专利说明】流体泵速度控制
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及流体泵的速度控制。
【背景技术】
[0002]流体泵被用在液压系统中，以令流体在压力下循环到各种液压部件。例如，传统车辆通常使用由发动机驱动的流体泵，以使传动流体循环到各种离合器、冷却器系统和动力传动系内其他的使用点。流体的供应源保持在位于动力传动系较低点处的池中。泵从所述池抽吸流体，并令流体运动穿过车辆液压系统的各种路径。在发动机开始令这样的流体运动到系统中需要该流体的地方之后，由发动机驱动的泵快速地自旋加快。
[0003]在混合电动或电池电动动力传动系中，由发动机驱动的泵可以伴有电驱动的泵，或被电驱动的泵所替代。混合电动动力传动系可以使用电泵，以增大由发动机驱动的泵的功能性，例如在发动机关闭期间。其他混合电动动力传动系以及电池电动动力传动系可以完全去除由发动机驱动的泵。相对于由发动机驱动的泵产生的扭矩水平来说，电泵被认为是扭矩被限制的，这主要是泵能够接收的电流的物理限制造成的结果。
【发明内容】
[0004]这里公开了一种液压系统，其包括电或其他扭矩限制的泵。这样的泵可能是流量或压力受其输入扭矩容量限制的，从而在特定条件下系统性能不足。在电泵的情况中，将液压流体设置于冷的温度下会由于增大的粘性而增大泵负载，由此限制泵的稳态流量/压力输出。在液压系统的运行过去之后，泵被关闭。在已知为“浸泡(soak)时期”的时间间隔内，位于阀体、各种流体通道以及液压系统的其他装置中的流体排放到系统的最低点处，即液池。因此在浸泡时期已经过去之后，系统因此基本上没有流体。
[0005]当液压系统重启时，令流体从池运动并回到所需的使用点的能力通常由流体的粘性曲线确定，所述粘性曲线反之在考虑泵扭矩限制的同时取决于流体的温度。因此，使用者可能注意到在例如装配有电泵的车辆的冷启动期间有不可接受的延迟的启动周期，因为在浸泡时期期间所有被排空的流体必须在恢复正常操作之前被放回原位。
[0006]这里公开的控制方法利用了低泵负荷条件，该低泵负荷条件存在于被排空的液压系统的流体通道以高流速被再填充时，并导致低压力。该方法通过以取决于温度的方式在浸泡时期之后增大泵的速度而减小重启延迟。这包括命令有时间限制的过速值，该过速值临时性地将泵的速度推动超出其稳态操作速度。这里所使用的术语“过速”表示比正常操作、稳态条件下通常可能的速度更高的速度。
[0007]特别地，这里公开了一种系统，其包括液池、容积式流体泵、与流体泵流体连通的部件、和控制器。流体部件接收通过泵而循环的流体。控制器检测浸泡条件，例如通过测量池中的流体的温度，或经由计时器，临时性地增大泵的稳态速度。这通过将校准的过速值增加到稳态速度达到校准的时段而实现，所述校准的时段可以与填充任何排空的流体通道所要求的时间一致。在校准的时段已经过去之后，控制器随后将流体泵的速度降低到稳态速度，以便重新启动正常的操作。
[0008]还公开了一种方法，其包括使用控制器检测浸泡条件，并经由控制器，通过将校准的过速值增加到稳态速度达到校准的时段而临时性地增大流体泵的稳态速度。该方法还包括，在已经过校准时段之后，将流体泵的速度降低回到稳态速度。
[0009]另外，用于控制流体泵的控制系统包括与流体泵连通的处理器、和其上记录有用于控制流体泵的速度的查找表和指令的实体非瞬时性存储介质。处理器配置为执行来自存储介质的指令，以接收测得的流体温度，确定流体泵的稳态速度，和从查找表提取校准的过速值和与测得的流体温度相对应的校准的时段。处理器随后通过将校准的过速值增加到稳态速度而临时性地增大流体泵的稳态速度，达到校准的时段，直到测得的流体温度超过温度阈值，和/或直到计时器到时间。在已经过校准时段之后，处理器还将流体泵的速度降低到稳态速度。
[0010]本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是车辆的示意图，该车辆具有流体泵和如前所述地控制该流体泵的速度的控制器。
[0012]图2是用于图1中示出的流体泵的变化的泵速度(纵轴)对于时间(横轴)的曲线图。
[0013]图3是可用于控制图1的流体泵的示例性查找表。
[0014]图4是描述了用于控制图1中所示的流体泵的速度的示例方法的流程图。
【具体实施方式】
[0015]参考附图，相同的附图标记在若干幅视图中表示相同或相似的部件，从图1开始，示例性车辆10包括有扭矩限制的流体泵12。这里所使用的术语“有扭矩限制”意思是，相对于通过发动机驱动的流体泵产生的扭矩水平来说，其最大输出扭矩的水平相对低。对比地，由发动机驱动的流体泵可以具有大于IOONm的额定扭矩，而这里使用的流体泵12可以小于该值的10%。
[0016]在图1中所示的示例性实施例中，流体泵12可配置为电动泵。在这种设计中，扭矩被限制主要是由于流体泵12能够安全地接收和处理的电流量的物理限制。例如，内部泵电动机(未示出)的定子和转子的各种线圈象所有电机一样是有电流限制的，由此扩展地，是有扭矩限制的。在其他实施例中，流体泵12可以是离轴泵，其经由链和链齿轮或其他减速齿轮组驱动，其中在这种实施例中，机械联动件直接限制可被离轴传递的输出扭矩。
[0017]尽管在以下全部说明性实施例中都描述了图1的车辆10，但是本领域技术人员将意识到，本泵速度控制方案可被用于任何暴露到极冷温度的、使用了类似于有扭矩限制的流体泵12的液压系统中。在冬季月份常停放在街道或车道上达到长时间(特别是过夜)的车辆由此是本控制方式可能对其有益的液压系统的典型代表。
[0018]图1中所示的流体泵12与控制器40 (例如混合动力控制器)连通。如下文参考图2-4所解释的，控制器40经由速度控制信号(箭头Np)在控制器局域网(CAN)总线或其他适当的通信通道上的传送而控制流体泵12的旋转速度。控制器40还执行实施泵速度控制方法100的指令，以临时性地将流体泵12的速度提升为明显超过稳态泵速度。方法100仅响应于确定的基于温度的激活条件而被执行，其中通过流体泵12循环的流体14的一部分的测得的温度(箭头TF)由热电偶或其他适当的温度传感器19测量，所述热电偶或其他适当的温度传感器19相对于车辆10的液池16定位。
[0019]车辆10可包括内燃发动机11，其选择性地经由输入缓冲组件23连接到驱动系。尽管为了图示的简单而未示出，但是车辆10可包括发动机驱动的主泵，或其可以放弃这种装置的使用。车辆10包括变速器34，该变速器具有离合器(未示出)和至少一个电机，例如电动机/发电机单元(MGU)20。在其他实施例中，MGU20可从变速器34分开，如图所示。在其他实施例中，流体泵12在管路压力(箭头1\)下将流体14传递到变速器34，并可能地到达MGU20，例如用于润滑和冷却MGU20的线圈。
[0020]仍参考图1，流体泵12和可充电DC电源18 (例如多电芯DC电池组)经由DC总线13被电连接到功率逆变模块(PIM) 22。继电器或接触器(未示出)可与DC总线13联合使用，以根据需要选择性地将DC电源18从PM22断开。PM22还可在AC总线15上电连接到MGU20。变速器34可包括输出构件25，其将输出扭矩(箭头To)传递到车辆10的驱动轴(一个或多个)28，并最终传递到一组驱动轮30。
[0021]图1的控制器40执行来自有形、非暂时性存储介质42的指令或代码，该指令或代码实施图4的方法100的各种步骤。方法100的执行允许控制器40的处理器44保持需要的管路压力(箭头匕)。当流体泵12被控制器40所命令运行时，流体泵12从池16抽吸一些流体14。当车辆10已经长时间运行时，流体14变热。流体14填充形成车辆10中的液压系统的各种流体通道和装置，并由此流体泵12的稳态速度足以确保管路压力(箭头1\)向变速器34(例如向为了曲柄转动和启动发动机11和/或从静止启动车辆10所必须的任何离合器)的快速传递。
[0022]控制器40可配置为一个或多个数字计算机，每一个除了处理器44之外还具有存储介质42，例如只读存储器(ROM)、闪存、或其他磁性或光学存储介质、任何需要的量的瞬时性存储器(比如随机访问存储器(RAM)和电可擦除可编程只读存储器(EEPR0M))。控制器40还可以包括高速时钟、模拟数字(A/D)电路、数字模拟(D/A)电路、和输入/输出电路和装置(I/O)、以及适当的信号调制和缓冲电路。
[0023]查找表46也经由图1中所示的控制器40的存储介质42记录。响应于流体14的低阈值温度，处理器44选择性地从查找表46读取或以其他方式提取过速值和校准的时段，所述低阈值温度使用从温度传感器19测量的温度TF被确定。被命令的泵速度(箭头NP)可以是稳态速度，或临时性地是稳态速度加上校准的过速值。
[0024]参考图2，时间曲线图50描述了用于图1中所示的流体泵12的稳态速度(曲线52)、校准的过速值(曲线54)、和校准的时段tD的示例。时间曲线图50图示了一低温应用，例如测得的流体温度(TF)达到-40°C。这样的温度可以改变流体14的粘性，导致流体14变浓稠且难以循环。在车辆10关闭后达到长时间时浸泡(soak)过程发生，其中流体14从变速器34缓慢地排出，并进入池16。在极端温度中，当车辆10再次启动时，管路压力(箭头PL)可能传播得很慢。即，在重新启动时，流体泵12主要对液压系统内的空气做功，所述空气对流体泵12的任何驱动元件的旋转几乎不提供抵抗。同时，流体14是高粘性的。在这种情况下，达到足够的管路压力(箭头I\)之前可能出现不可接受的长时延迟。通过图1的控制器40对方法100的执行目的在于减小这种延迟，并由此提高总体驾驶体验。
[0025]在检测到表示图1中所示变速器34的完整浸泡时期的激活条件(比如通过测量流体温度TF，或在其他实施例中在发动机/电动机关闭事件之后设定计时器)之后，控制器40确定被命令的泵速度(箭头NP)，其是校准的过速值(曲线54)和稳态速度(曲线52)的函数。在应用提高的速度达到校准的时段(tD)之后，控制器40回到稳态速度(曲线52)。说明性地，下文中流体温度测量变化被描述为一致。然而，本领域技术人员将意识到，不论如何检测该浸泡条件都可以使用本过速方式，而不超出本发明的预期范围。
[0026]图3中显示了查找表46的非限制性示例。具体的过速值No可通过控制器40从查找表46提取。测得的流体温度Tf显示为三个可能的值，即_10°C、-25°C、和_40°C。针对这些不同的示例性温度值的过速No分别为5-10RPM、30-40RPM和50-100RPM。在该实施例中的校准的时段tD在-10°C时范围为大约1-5秒，在-25°C为大约10-15秒，在-40°C为大约20-30秒。这里，校准的时段tD可以通过控制器40确定为测得的流体温度Te的线性函数，即从例如-10°C时的1-5秒线性下降到-40°C时的20-30秒。占据查找表46的实际值可能不同，而不脱离本发明的预期范围。如本领域技术人员将理解的，实际值可以被以一方式确定，该方式取决于流体14的粘性分布、流体泵12的设计(包括其稳态速度)以及流体14穿过其运动的流体通道的几何形状。
[0027]参考图4，方法100的示例开始于步骤102，其中控制器40检测激活条件。步骤102可以要求例如检测车辆10的钥匙启动事件。方法100随后行进至步骤104。
[0028]在步骤104，控制器40从温度传感器19接收测得的流体温度(箭头TF)。一旦流体温度(箭头Tf)被记录在存储介质42中，则方法100进行至步骤106。
[0029]在步骤106，处理器44参考所记录的查找表46，并提取针对图3的过速值No和校准时段tD的相应值，并进行至步骤108。
[0030]在步骤108，图1的控制器40接下来计算被命令的泵速度(箭头NP)，其是流体泵12的过速值No和稳态速度的函数，例如通过将过速值No增加到稳态泵速，并随后以这个提高的速度应用被命令的泵速度(箭头Np)达到校准的时段tD。控制器40可以启动计时器，作为步骤108的一部分。
[0031]在步骤110，在步骤108的计数器运行的同时，控制器40可以参考查找表46，并重复步骤108，由此基于测得的温度(箭头Tf)连续地调节泵的过速值。当计数器在校准的时段tD上已经完成了计数时，方法100进行至步骤112。
[0032]在步骤112处，控制器40将命令的泵速(箭头Np)降低到用于车辆10的操作时段的稳态速度。在正常操作期间，不希望流体14的温度返回至零下的水平。因此，控制器40可以继续使用稳态速度控制图1的流体泵12，直到测得的流体温度(箭头Tf)降到低于查找表46的阈值。
[0033]使用如上所述的方法100，可以在延迟中获得近似成比例的降低，所述延迟常发生在填充极端寒冷的气候条件中的液压系统时。在一些情况中，可以应用大约等于流体泵12的稳态速度的过速值，例如稳态值的大约65%至125%。例如，大约150RPM的稳态速度可以通过增加100-150RPM的过速值而被临时性地提高，以将足够的液力增压所需要的等待时间减半。因此，在采用了这里所述类型的扭矩限制流体泵的车辆中，本发明的受控的应用可以实现在寒冷气候变速器浸泡之后的车辆启动次数的提高。
[0034]尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。
【权利要求】
1.一种系统，包括: 液池； 流体泵，具有校准的稳态速度，其中流体泵从液池抽吸流体，并令流体在压力下循环； 部件，其接收通过流体泵循环的流体；和 控制器，具有处理器和有形、非瞬时性存储介质，其上记录有用于控制流体泵的速度的指令； 其中，控制器配置为: 检测部件的浸泡条件； 计算流体泵的速度，该速度为校准的稳态速度和校准的过速值的函数，和 仅当检测到浸泡条件时命令来自流体泵的计算的速度持续校准的时段。
2.如权利要求1所述的系统，其中控制器进一步配置为，在经过校准的时段后，将流体泵的速度降低到校准的稳态速度。
3.如权利要求1所述的系统，其还包括温度传感器，该温度传感器关于液池布置且配置为测量液池中的流体的温度，其中所述控制器配置为使用测`得的温度检测浸泡条件，且其中所述校准的时段由控制器确定，该校准的时段是测得的流体温度的线性函数。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述部件是车辆变速器，且其中流体泵是变速器泵。
5.如权利要求1所述的系统，其中校准的过速值大约等于校准的稳态速度。
6.一种方法，其包括: 检测变速器的浸泡条件； 计算流体泵的泵速度，该泵速度为浸泡条件期间流体泵的稳态速度和校准的过速值的函数； 当检测到浸泡条件时临时性增大流体泵的稳态速度达到校准的时段；和 在经过校准时段之后，将流体泵的速度降低到稳态速度。
7.如权利要求6所述的方法，还包括: 使用温度传感器测量流体池中的流体的温度；和 通过经由控制器对比测得的流体温度与阈值温度，检测浸泡条件。
8.如权利要求6所述的方法，还包括: 将通过不同的流体温度索引的校准的过速值和校准的时段记录在查找表中，所述查找表可由控制器访问。
9.如权利要求6所述的方法，其中校准的过速值大约等于所述稳态速度。
10.一种用于控制流体泵的系统，该系统包括: 处理器，与流体泵连通；和 有形、非暂时性存储介质，其与处理器连通，并在其上记录有流体泵的稳态速度、查找表和用于控制流体泵的速度的指令； 其中所述处理器配置为执行来自存储介质的指令，以由此: 接收测得的流体温度，该测得的流体温度描述经由流体泵循环的流体供应源的温度； 从存储介质读取流体泵的稳态速度； 从查找表提取校准的过速值和对应于测得的流体温度的校准的时段；和 通过将校准的过速值增加到稳态速度而临时性地增大流体泵的稳态速度，达到校准的时段 ，直到测得的流体温度超过温度阈值。
【文档编号】F16H61/30GK103727227SQ201310481603
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月15日 优先权日:2012年10月15日
【发明者】J.J.凯尼格, T.S.约翰切克, R.E.莱因 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司