CN102401123A - 检测失效摩擦元件的系统和方法 - Google Patents

Abstract

检测失效摩擦元件的系统和方法。系统包括摩擦元件，其包括驱动机构和被驱动机构。驱动机构和被驱动机构中的至少之一被配置为发生旋转。驱动单元被配置为向驱动机构和被驱动机构中的至少之一提供扭矩。控制处理器被配置基于滑动速度诊断摩擦元件失效，所述滑动速度为驱动机构和被驱动机构的旋转速度之间的差值。控制处理器进一步被配置为引发作为换挡过程的一部分的滑动状况，并当引发滑动状况之后推导出的滑动速度大致为零时，诊断摩擦元件失效。

Description

检测失效摩擦元件的系统和方法

本申请要求2010年9月15日提交的美国临时专利申请No.61/383,019的权益，其被以引用的方式全文合并于此。

技术领域

本发明涉及车辆的诊断系统。

背景技术

乘客用车和商用车使用多个摩擦元件，诸如离合器和制动装置组件，以在驱动机构和被驱动机构处于接合位置时，传递或阻止驱动机构相对于被驱动机构的旋转运动。即，在离合器组件中，驱动机构可将旋转运动传输至被驱动机构，而在制动装置组件中，被驱动机构可使驱动机构的旋转减速或停止。但当处在分离位置时，驱动机构和被驱动机构可自由地以不同速度旋转。控制模块产生且传递控制信号，以命令驱动机构和被驱动机构依次接合或分离。然而，不同的因素可使得摩擦元件卡在接合或分离位置，这可能极大地影响车辆的运行。这些引发摩擦元件失效的因素通常是难以检测的。

发明内容

一种系统包括摩擦元件，其包括驱动机构和被驱动机构。驱动机构和被驱动机构中的至少之一被配置为旋转。驱动单元被配置为向驱动机构和被驱动机构中的至少之一提供扭矩。控制处理器被配置为基于滑动速度诊断摩擦元件失效，所述滑动速度被定义为驱动机构和被驱动机构的旋转速度之间的差值。控制处理器进一步被配置为引发作为换挡(shift)过程的一部分的滑动状况，并当引发滑动状况之后推导出的滑动速度大致为零时，诊断摩擦元件失效。

另一种系统包括摩擦元件，其包括驱动机构和被驱动机构。驱动机构和被驱动机构中的至少之一被配置为发生旋转。驱动单元被配置为向驱动机构和被驱动机构中的至少之一提供扭矩。至少一个传感器被配置为直接或间接地测量驱动机构和被驱动机构中的至少之一的旋转速度。控制处理器被配置为确定期望滑动速度，从由传感器测量得的旋转速度推导滑动速度，将推导出的滑动速度和期望滑动速度进行比较，并基于推导出的滑动速度和期望滑动速度之间的差值诊断摩擦元件失效。

诊断系统包括至少一个速度传感器，其被配置为测量摩擦元件的驱动机构和被驱动机构中的至少之一的旋转速度。控制处理器被配置为基于推导出的滑动速度诊断摩擦元件失效，所述滑动速度被定义为驱动机构的旋转速度和被驱动机构的旋转速度之间的差值。控制处理器被进一步配置为引发作为换挡过程一部分的滑动状况，且当引发滑动状况后，如果推导出的滑动速度大致为零，诊断摩擦元件失效。

本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势在下文中结合附图对实施本发明的最佳模式进行的详尽描述中是非常明显的。

附图说明

图1是被配置为诊断摩擦元件失效的示例性系统的示意图。

图2是可被图1中的系统执行的示例性过程的流程图。

图3是可被图1中的控制处理器执行以诊断摩擦元件失效的示例性过程的流程图。

图4是另一个可被图1中的控制处理器执行，以诊断摩擦元件失效的示例性过程的流程图

图5是此外的又一个可被图1中的控制处理器执行，以诊断摩擦元件失效的示例性过程的流程图。

具体实施方式

提供了一种示例性系统，其能够诊断诸如离合器或制动装置的摩擦元件是否在非预期的位置失效。系统包括具有驱动机构和被驱动机构的摩擦元件。驱动机构、被驱动机构、或两者，被配置为进行旋转。驱动单元被配置为向驱动机构和/或被驱动机构提供扭矩。控制处理器被配置为基于由驱动机构和被驱动机构之间的旋转速度的差值限定的滑动速度来诊断摩擦元件的失效。示例性地，控制处理器可引发作为分离摩擦元件的过程的一部分的滑动状况，这示例性地在换挡动作中。如果引发滑动状况后推导出的滑动速度大致为零，则控制处理器可将摩擦元件诊断为失效。控制处理器可将推导出的滑动速度和阈值进行比较，以确定摩擦元件是否分离，这示例性地在换挡动作中。可替换地，控制处理器可将推导出的滑动速度和期望的滑动速度进行比较，并基于推导出的滑动速度和期望的滑动速度之间的差值诊断摩擦元件失效。如此处所述，如果在分离过程发生后推导出的滑动速度大致为零，则控制处理器可诊断摩擦元件失效，此处一定程度的非零滑动速度被期望为已经产生。

此处公开的系统和方法可被用来检测由多种因素引发的摩擦元件的失效。示例性地，摩擦元件可被使用包括致动器(所述致动器诸如压力控制螺线管)的液压系统移入接合位置或分离位置。液压系统的问题，诸如致动器中的残片，可使得致动器保持打开，且将摩擦元件保持在接合位置。可替换地，驱动机构和被驱动机构可在高热量条件下被焊接在一起。此处公开的系统能够检测这些以及其他类型的摩擦元件的失效。

图1示出了示例性系统100，其能够诊断诸如离合器或制动装置的失效的摩擦元件105。系统100可采用很多不同的形式，且包括多种和/或可替换的构件和装置。尽管图中示出了示例性系统100，图中示出的示例性构件不旨在起限制作用。实际上，附加的或可替换的构件和/或方法可被采用。

系统100包括摩擦元件105、驱动单元110、液压系统115、多个速度传感器125、和控制处理器130。系统100可被使用在车辆中，所述车辆诸如乘客用车或商用车。此外，系统100可被使用在混合动力电动车辆中，其包括插入式混合动力电动车辆(PHEV)或增程型电动车(EREV)、燃气驱动车辆、电池电动车(BEV)、等等。

摩擦元件105可包括任何具有两个或更多可被选择性地接合和分离的机构的设备。示例性地，摩擦元件105可包括离合器或制动组件。在一个示例性方案中，摩擦元件105包括驱动机构135和被驱动机构140，其都被配置为在接合时以大致相同的速度旋转。驱动机构135和被驱动机构140两者可包括设置在轴上的盘。在离合器组件中，驱动机构135在接合时驱动被驱动机构140。即，驱动机构135和被驱动机构140两者被配置为关于其各自的轴旋转，且驱动机构135在接合时导致被驱动机构140以与其大致相同的速度旋转。但在制动装置组件中，被驱动机构140被固定(示例性地，不能相对于车辆旋转)，这导致驱动机构在驱动机构135和被驱动机构140接合时减速。因此，在制动组件中，驱动机构135在和被驱动机构140接合时将逐渐减速至停止(示例性地，旋转速度为零)。

驱动单元110可被用来将运动传输给摩擦元件105的一个或多个零件。示例性地，驱动单元110可包括扭矩致动器145，诸如电动机和/或发电机，以向驱动机构135提供扭矩，这使得驱动机构135旋转。可替换地，驱动单元110可包括另一个扭矩致动器145，其被配置为向被驱动机构140提供扭矩。使用这样的方式，驱动机构135和被驱动机构140可在将驱动机构135接合至被驱动机构140之前被以类似的速度旋转。

液压系统115可被用来控制摩擦元件105的构件的接合和分离。示例性地，液压系统115可包括一个或多个致动器150，所述致动器诸如压力控制螺线管，以及一个或多个泵155。泵155可向致动器150提供流体压力，且致动器150可作为阀门。相应地，响应控制信号，致动器150可打开，并允许流体从泵155流至摩擦元件105。特别地，流体可流向驱动机构135，使得驱动机构135和被驱动机构140接合。可替换地，或额外地，流体可从泵155流向被驱动机构140，使得被驱动机构140和驱动机构135接合。致动器150也可阻止流体流至摩擦元件105。示例性地，响应控制信号或在控制信号不存在时，致动器150可闭合，以阻止流体从泵155流至摩擦元件105。没有流体压力时，驱动机构135和被驱动机构140可彼此分离。液压系统115可包括任何数量的致动器150和泵155，以控制摩擦元件105的位置。

液压系统115可被诸如控制处理器130的设备或任何其他电子设备控制。在一个示例性方案中，控制处理器130可包括任何被配置为将一个或多个命令信号传输至液压系统115的设备。命令信号标示了摩擦元件的预期位置。示例性地，如前所述，命令信号可使得致动器150打开，并允许流体从泵155流至驱动机构135、被驱动机构140、或两者。命令信号还可使得致动器150闭合，以阻止流体流动并分离摩擦元件105。如果摩擦元件105包括离合器组件或制动组件，控制处理器130可包括传动装置控制模块，或与传动装置控制模块通信。

速度传感器125可包括任何被配置为直接或间接测量驱动机构135和被驱动机构140的旋转速度。示例性地，一个速度传感器125可被可操作地设置在驱动机构135的轴上，而另一个速度传感器125可被可操作地设置在被驱动机构140的轴上。速度传感器125可各自被配置为输出代表了测量到的驱动机构135或被驱动机构140的旋转速度的测量速度信号。示例性地，速度传感器125可各自包括解码器或解算器(resolver)。将在下文中更详尽地描述，测量旋转速度之间的差值代表了滑动速度。可替换地，滑动速度可从由速度传感器125测量得的旋转速度推导。示例性地，系统100可包括齿轮箱(未示出)，其被设置在扭矩致动器145和摩擦元件105之间。在所述特定的方案中，滑动速度可从由速度传感器125测量的速度之间的比例推导。尽管如此，滑动速度还可以是驱动机构135和被驱动机构140之间的速度的差值。

控制处理器130可包括任何被配置为用来控制驱动单元110的运行的设备。即，控制处理器130可产生一个或多个扭矩信号，所述信号控制驱动机构135、被驱动机构140、或两者的旋转速度。因此，控制处理器130可被配置为将产生的扭矩信号传输至驱动单元110。示例性地，驱动单元110的扭矩致动器145可向摩擦元件105提供扭矩，所述扭矩使得驱动机构135、被驱动机构140、或两者以与控制处理器130产生的扭矩信号相关的速度旋转。这样的话，由控制处理器130产生的扭矩信号可命令扭矩致动器145以特定的速度旋转。

控制处理器130还可被配置为基于由速度传感器125测得的旋转速度诊断摩擦元件105失效。在一个特定的方案中，控制处理器130可被配置为从速度传感器125接收测量得的速度信号，并基于所述测量得的速度信号推导滑动速度。如上所述，滑动速度被定义为驱动机构135和被驱动机构140之间的旋转速度的差值。使用滑动速度，控制处理器130可被配置为确定摩擦元件105的位置。示例性地，大致为零的滑动速度表示驱动机构135和被驱动机构140以相同的速度旋转，这可表明摩擦元件105处在接合位置。可替换地，非零的滑动速度表示摩擦元件105处在分离位置，这是由于驱动机构135和被驱动机构140能够以不同的速度旋转。

控制处理器130还可被配置为将由滑动速度确定的位置和预期位置进行比较。示例性地，如上所述，大致为零的滑动速度可表示摩擦元件105处在接合位置。因此，控制处理器130可被配置为证实命令信号表示摩擦元件105应处在接合位置。类似地，如果控制处理器130确定滑动速度大致非零，控制处理器130可证实命令信号表示摩擦元件105应处在分离位置。

控制处理器130可被配置为若推导出的滑动速度表示摩擦元件105没有实施其被命令的动作(诸如，换挡动作)时，确定失效的摩擦元件105。

示例性地，一个诊断失效的摩擦元件105的方法是确定摩擦元件105是否实施了被命令的动作。特别地，控制处理器130可命令摩擦元件105分离，这是换挡过程的一部分。这样的话，换挡过程包括由控制处理器130发出的、引发滑动状况的命令。控制处理器130还可监测摩擦元件105如何响应分离的命令。示例性地，控制处理器130把在分离命令后推导出的滑动速度和阈值进行比较。控制处理器130可基于相对阈值的推导出的滑动速度来诊断摩擦元件105失效。

示例性地，为了引发滑动，控制处理器130可被配置为产生一个或多个扭矩信号，所述信号将引导驱动机构135和被驱动机构140以不同的速度旋转。如果摩擦元件105已在此接合位置失效，滑动速度将保持为大致为零。因此，控制处理器130可被配置为当引发了滑动状况之后滑动速度保持为大致为零时，诊断摩擦元件105失效。但是，如果推导出的滑动速度在引发了滑动状况后大致为非零的值，则控制处理器130可被配置为确定摩擦元件105工作正常。

与将推导出的滑动速度和阈值比较不同，控制处理器130可另将滑动速度和期望滑动速度进行比较。如上所述，控制处理器130被配置为产生扭矩信号，经由驱动单元110使得驱动机构135、被驱动机构140、或两者，以特定的速度旋转。控制处理器130可被配置为基于和扭矩信号相关的速度来确定期望滑动速度。即，控制处理器130可确定期望滑动速度为和扭矩信号相关的速度之间的差值。如果期望滑动速度大致和实际滑动速度(即，由驱动机构135和被驱动机构140的测量得的旋转速度推导出的滑动速度)相同，则控制处理器130可确定摩擦元件105工作正常。然而，如果期望滑动速度大致和实际滑动速度不同，控制处理器130可被配置为诊断摩擦元件105失效。

如果控制处理器130确定摩擦元件105的失效存在，则控制处理器130可被进一步配置为采取救济措施。救济措施的类型可由摩擦元件105的失效的类型确定。示例性地，如果控制处理器130确定摩擦元件105的失效是由于处在接合位置的离合器组件的失效造成的，则救济措施可包括将摩擦元件105当做轴，而不是离合器进行处理，这是从限制可用的传动状态的角度出发，直至摩擦元件105的失效被纠正。另一种救济措施可示例性地包括照明，车辆仪表盘上的指示灯亮起，以建议所有者尽快对车辆进行维修。理所应当地，控制处理器130可在诊断摩擦元件105失效后采取附加的、或可替代的救济措施。

总体地，计算系统和/或设备，诸如控制处理器130，可采用多种计算器操作系统中的任意一种，且总体地包括计算机可执行指令，其中所述指令可被一个或多个示例性地、以上所列出的计算设备执行。计算机可执行指令可从计算机程序被编译或解释出，使用了多种常用的编程语言和/或技术来生成所述的程序，这包括但不限于，且可被单独使用或组合使用：Java^TM，C，C++，Visual Basic，Java Script，Perl，等。总体地，处理器(诸如，微处理器)从存储器、计算机可读取介质等接收指令，并执行所述指令，并由此实施一个或多个过程，这包括一个或多个此处描述的过程。这样的指令和其他数据可使用多种常见的计算机可读取介质存储和传输。

计算机可读取介质(也被称作处理器可读取介质)包括任何非临时性(诸如，有形)介质，所述介质参与了提供可被计算机读取(诸如，被计算机的处理器)的数据(诸如，指令)。这样的介质可采用多种形式，这包括但不限于，非易失性介质和易失性介质。非易失性介质示例性地包括，光盘或磁盘以及其他持久性存储器。易失性介质可示例性地包括动态随机存取存储器(DRAM)，其通常构成主存储器。这样的指令可被一个或多个传输介质传输，所述介质包括同轴电缆、铜线和光纤、包括其中包含耦连至计算机存储器的系统总线的线路。计算机可读取介质的常见形式示例性地包括，软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、穿孔卡、纸带、任何其他带有孔图案的物理介质、RAM、PROM、EPROM、闪存式EEPROM、任何其他存储芯片或卡式磁带、或任何计算机可读取的介质。

图2示出了可被图1中示出的系统100执行的过程200的示例性流程图。

在区块205，示例性地，摩擦元件105的驱动机构135的旋转速度被测量。示例性地，速度传感器125可被可操作地设置在驱动机构135上或附近，以直接或间接地测量驱动机构135的旋转速度。速度传感器125因此可以测量驱动机构135的盘或轴的旋转速度。此外，速度传感器125可产生测量得的速度信号，该信号代表了由速度传感器125测量得的旋转速度。

在区块210，示例性地，摩擦元件105的被驱动机构140的旋转速度被测量。如果摩擦元件105包括离合器组件，速度传感器125可被可操作地设置在被驱动机构140之上或附近，以测量被驱动机构140的旋转速度。可替换地，如果摩擦元件105包括制动组件，被驱动机构140的旋转速度可被假设为一直为零。

在区块215，系统100基于驱动机构135的和被驱动机构140的测量得的旋转速度之间的差值来推导滑动速度。在一个示例性方案中，控制处理器130可推导滑动速度。

在区块220，系统基于推导出的滑动速度诊断滑动元件105失效。控制处理器130可使用任何以下在讨论图3-5时涉及的示例性技术来诊断摩擦元件105失效。

图3是可被控制处理器130用来诊断摩擦元件105失效的示例性过程300的流程图。

在区块305，从控制处理器130接收到预期位置。示例性地，控制处理器130可被配置为产生代表了预期位置的命令信号，并将所述命令信号传输至液压系统115，特别地，传输至液压系统115内的致动器150。在正常运行时，液压系统115使得摩擦元件105移入预期位置。

在区块310，系统100基于滑动速度确定摩擦元件105的实际位置。如上所述，控制处理器130在滑动速度大致为零时可确定摩擦元件105处在接合位置，而在滑动速度大致为非零的值时可确定摩擦元件105处在分离位置。

在区块315，系统100将摩擦元件105的预期位置和摩擦元件105的实际位置进行比较，以确定预期位置和实际位置是否相同。如果控制处理器130确定预期位置和实际位置相同，控制处理器130可确定没有摩擦元件105的失效存在，如区块320所示。然而，如果控制处理器130确定预期位置和实际位置不同，则控制处理器130可确定摩擦元件105失效的存在，并采取救济措施，如区块325所示。

图4是可被控制处理器130用来诊断摩擦元件105失效的另一个示例性过程400的流程图。

在区块405，系统100引发滑动状况。示例性地，控制处理器130可产生一个或多个扭矩信号，以尝试使得驱动机构135和被驱动机构140以不同的速度旋转，这将造成非零值的滑动速度。引发的滑动状况可为换挡过程的一部分。

在区块410，系统100在引发滑动之后，推导滑动速度。在一个示例性方案中，速度传感器125可测量驱动机构135和被驱动机构140的旋转速度，并将代表测量得的速度的测量速度信号传输至控制处理器130。控制处理器130可基于测量得的旋转速度之间的差值来确定实际滑动速度。

在决定区块415，系统100在换挡过程中的滑动状况被引发后确定滑动速度是否为零。如果滑动速度为非零的值，控制处理器130可确定摩擦元件105工作正常，如区块420所示。然而，如果控制处理器130确定滑动速度大致为零，则控制处理器130可诊断摩擦元件105失效，并采取救济措施，如区块425所示。

图5是可被控制处理器130用来诊断摩擦元件105失效的又一个示例性过程500的流程图。

在区块505，产生至少一个扭矩信号。在一个示例性方案中，控制处理器130可产生一个或多个扭矩信号，并将所述扭矩信号传输至驱动单元110。

在区块510，由扭矩信号确定期望滑动速度。如上所述，每一个扭矩信号都和旋转速度关联。因此，控制处理器130可由一个或多个产生的扭矩信号确定期望滑动速度。

在决定区块515，系统100确定推导出的滑动速度是否和期望滑动速度不同。如果不是，控制处理器130可确定摩擦元件105工作正常，如区块520所示。然而，如果推导出的滑动速度和期望滑动速度大致不同，则控制处理器130可确定摩擦元件105失效，并采取相应的救济措施，如区块525所示。

尽管对实施本发明的最佳模式进行了详尽的描述，对本领域涉及的技术领域熟悉的人员将能认出落在所附的权利要求范围内的、实施本发明的众多可替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种系统，包括：

摩擦元件，其包括驱动机构和被驱动机构，其中所述驱动机构和被驱动机构中的至少之一被配置为发生旋转；

驱动单元，其被配置为向所述驱动机构和被驱动机构中的至少之一提供扭矩；和

控制处理器，其被配置为基于滑动速度诊断摩擦元件失效，所述滑动速度被定义为所述驱动机构和所述被驱动机构的旋转速度之间的差值，其中所述控制处理器进一步被配置为引发作为换挡过程的一部分的滑动状况，并当引发所述滑动状况之后推导出的所述滑动速度大致为零时，诊断所述摩擦元件失效。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制处理器被配置为推导所述滑动速度，并在所述推导出的滑动速度大致为零时确定所述驱动机构和所述被驱动机构接合。

3.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制处理器被配置为将至少一个扭矩信号传输至所述驱动单元，以使得所述驱动机构以与所述被驱动机构不同的速度旋转，以引发所述滑动状况。

4.如权利要求1所述的系统，还包括第一传感器以及第二传感器，该第一传感器被配置为测量所述驱动机构的旋转速度，该第二传感器被配置为测量所述被驱动机构的旋转速度。

5.如权利要求1所述的系统，其中，所述驱动单元包括第一扭矩致动器以及第二扭矩致动器，该第一扭矩致动器被配置为向所述驱动机构提供扭矩，该第二扭矩致动器被配置为向所述被驱动机构提供扭矩。

6.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制处理器被配置为确定所述驱动机构相对于所述被驱动机构的预期位置，并产生代表该预期位置的指令信号。

7.如权利要求6所述的系统，还包括被可操作地连接至所述摩擦元件且与所述控制处理器通信的液压系统，其中所述液压系统被配置为接收所述指令信号，并使得所述驱动机构基于所述指令信号实现和所述被驱动机构的接合以及脱离中的至少一个。

8.一种诊断系统，包括：

至少一个速度传感器，其被配置为测量摩擦元件的驱动机构和被驱动机构中的至少之一的旋转速度；和

控制处理器，其被配置为基于推导出的滑动速度诊断摩擦元件失效，所述滑动速度被定义为所述驱动机构的旋转速度和所述被驱动机构的旋转速度之间的差值，且其中所述控制处理器进一步被配置为引发作为换挡过程的一部分的滑动状况，并当引发所述滑动状况之后所述推导出的滑动速度大致为零时，诊断所述摩擦元件失效。

9.如权利要求8所述的诊断系统，其中，所述控制处理器被配置为当所述推导出的滑动速度大致为零时确定所述驱动机构和所述被驱动机构接合。

10.如权利要求8所述的系统，其中，所述控制处理器被配置为将至少一个扭矩信号传输至驱动单元，以使得摩擦元件的一部分以与该摩擦元件的另一部分不相同的速度旋转，以引发所述滑动状况。

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