CN102530512A - 皮带打滑检测诊断 - Google Patents

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Abstract

一种车辆，包括发动机、电机、皮带和控制器。发动机被配置为经由曲轴输出扭矩。电机被配置为经由输出轴施加扭矩至发动机和/或从其接收扭矩。皮带被可操作地布置在发动机的曲轴和电机的输出轴上。输出轴的旋转经由皮带被传递至曲轴。控制器被配置为通过将马达的速度与发动机的速度进行比较来识别打滑事件。控制器还被配置为对打滑事件的数量进行计数且如果打滑事件的数量在预定数量的驱动循环中超过打滑事件的预定数量则诊断皮带故障。

Description

皮带打滑检测诊断
技术领域
本发明涉及皮带打滑检测诊断。
背景技术
载客和商用车辆可在动力传动系统中使用各种皮带。例如，在混合动力车辆中，皮带可被用于在发动机和电机之间传递扭矩。皮带被用于除车辆以外的其他应用中，例如产品传送系统。
发明内容
一种车辆，包括发动机、电机、皮带和控制器。发动机具有曲轴且发动机被配置为经由曲轴输出扭矩。电机具有输出轴且被配置为施加扭矩至发动机，接收来自发动机的扭矩，或二者。皮带被可操作地布置在发动机的曲轴和电机的输出轴上。输出轴的旋转经由皮带被传递至曲轴。控制器被配置为通过将马达的速度与发动机的速度进行比较来识别皮带的打滑事件。控制器被配置为对打滑事件的数量进行计数，且如果打滑事件的数量在预定数量的驱动循环中超过打滑事件的预定数量则诊断皮带故障。
检测皮带故障的方法包括识别皮带的打滑事件、对打滑事件的数量计数、确定打滑事件的数量是否超过打滑事件的预定数量、和确定该数量的打滑事件是否发生在预定数量的操作周期中。该方法还包括如果打滑事件的数量等于或大于打滑事件的预定数量且如果该打滑事件发生在预定数量的操作周期中则诊断皮带故障。
另一车辆包括：发动机，其具有曲轴且被配置为经由曲轴输出扭矩；电机，其具有输出轴且被配置为施加扭矩至发动机、从发动机接收扭矩或二者；和皮带，其被可操作地布置在发动机的曲轴和电机的输出轴上。输出轴的旋转经由皮带被传递至曲轴。控制器被配置为，通过将电机的实际速度与发动机的有效速度进行比较来识别皮带的打滑事件、对打滑事件的数量进行计数、和如果打滑事件的数量在预定数量的驱动循环中超过打滑事件的预定数量则诊断皮带故障。附加地，控制器被配置为如果电机的实际速度显著地不同于发动机的有效速度则识别打滑事件，和在打滑事件过程中降低电机的实际速度直至电机的实际速度和发动机的有效速度基本上相同。控制器被配置为通过将发动机的实际速度乘以皮带轮比来确定发动机的有效速度。控制器还被配置为通过检测钥匙接通时间和通过确定在该钥匙接通时间和前一钥匙关闭时间之间是否过去了预定量的时间来对驱动循环的数量进行计数。而且，控制器被配置为对试图诊断皮带故障的数量进行计数，将试图诊断皮带故障的数量与驱动循环的数量进行比较，和基于试图诊断皮带故障的数量与驱动循环的数量的比确定执行率。
通过这里描述的实施例，诊断系统可在磨损、潮湿和破损的皮带之间诊断。
当结合附图时，从下面的用于执行如所附权利要求限定的本发明的一些最佳方式和其它实施例的具体描述可容易地明白本发明的上述特征和优点，以及其它特征和优点。
附图说明
图1是被配置为诊断磨损、潮湿和破损皮带的示例性车辆的示意图；
图2示出了诊断过程的示意性流程图，其可由图1的车辆实现；
图3示出了诊断过程的示意性流程图，其可由图1的车辆实现以识别打滑事件；
图4示出了可被图1的车辆使用以确定图2的诊断过程的执行率的示例性流程图；
图5示出了诊断过程的示意性流程图，其可被图1的车辆中使用以对驱动循环的数量进行计数。
具体实施方式
车辆设置有诊断系统，其能在磨损、潮湿和破损的皮带之间诊断，这降低了与错误地将潮湿的皮带诊断为磨损或破损相关的保修成本。这里披露的诊断系统还可被用在其他应用中，例如皮带驱动传送器系统。使用这里披露的诊断系统可导致更少的传送器线路关闭，且由此减少了由于关闭导致的收入损失。
图1示出了用于车辆100中的诊断系统。车辆100可采取许多不同形式且包括多个和/或替换的部件和设备。虽然示例性车辆被示出于附图中，但是这些附图中示出的部件不意图为限制性的。实际上，附加的或替换的部件和/或应用可被使用。
车辆100包括发动机105、电机110、皮带115、变速器120、离合器组件125和控制器130。车辆100可为任意载客或商用汽车。而且，诊断系统可被用于混合动力车辆，其包括插入式混合电动车辆(PHEV)或增程式电动车辆(EREV)，燃气动力车辆、电池电动车辆(BEV)等。
发动机105可包括配置为通过从燃料转化能量而产生扭矩的任意设备。例如，发动机105可为内燃发动机，其配置为通过燃烧燃料和空气混合物来产生扭矩。其它类型的发动机105可包括外燃发动机(例如斯特林发动机)、氢动力发动机、水力发动机、蒸汽发动机等。发动机105可被配置为经由曲轴135提供扭矩。发动机105的运行可受到发动机控制单元140的控制。
电机110可包括配置为从电能产生扭矩的任意设备。例如，电机110可接收来自电源(未示出)的电能，所述电源诸如电池、燃料电池等。电机110可经由输出轴145提供扭矩。在一个示例性方案中，电机110还可用作发电机。例如，电机110可被配置为在扭矩被提供至电机110的输出轴时给电源充电。而且，电机110可被配置为提供牵引扭矩至车辆100的驱动系统(未示出)。电机110的运行可受到电机控制单元150的控制。
皮带115可包括配置为在电机110和发动机105之间传输扭矩的任意设备。尽管未示出，皮带张紧器可被用于在操作过程中张紧皮带115，例如当从发动机105接收扭矩和/或提供扭矩至发动机105时。在一个可能的实施中，皮带115可被可操作地布置在发动机105的曲轴135和电机110的输出轴145上。通过皮带115，曲轴135的旋转可导致电机110的输出轴145旋转，反之亦然。由此，发动机105可被用于旋转电机110，以例如导致电机110产生电能，所述电能可被电源储存。此外，皮带115可允许电机110提供扭矩至发动机105，例如用于以曲轴转动发动机105。皮带115可具有各种特征，例如高摩擦系数，其可导致皮带115与曲轴135和输出轴145一起旋转。当适当地操作时(例如皮带115不磨损、潮湿或破损)，皮带115可导致曲轴135和电机110的输出轴145以成比例的速度旋转。即，可存在皮带轮比，其限定发动机105和电机110的速度之间的比例关系。在一个可能的方案中，发动机105或曲轴135的速度可被乘以皮带轮比。如这里使用的，发动机105或曲轴135的实际速度与皮带轮比的积可被称为发动机105或曲轴135的“有效速度”。非打滑状态中，发动机105和/或曲轴135的有效速度可基本上与电机110和/或输出轴145的实际速度相同。如果磨损或潮湿，皮带115可打滑，其可允许曲轴135和电机110的输出轴145以不同的速度旋转(例如在曲轴135的速度乘以皮带轮比后)，因为不是所有的扭矩都经由皮带115在发动机105和电机110之间传递。如果破损，皮带可能不能在发动机105和电机110之间传递任意扭矩。
变速器120可包括配置为传输扭矩至车辆100的车轮180的任意设备。例如，变速器120可包括输入轴155、输出轴160和齿轮箱165。输入轴155可包括配置为接收由发动机105的曲轴135产生的扭矩的任意设备。输出轴145可包括配置为从变速器120输出扭矩至车辆100的车轮180的任意设备。齿轮箱165可包括配置为把从输入轴155提供的扭矩转换为提供至输出轴145的扭矩的任意设备。例如，齿轮箱165可包括具有不同的齿轮比的多个挡位，其被配置为导致输入轴155和输出轴145以不同的速度旋转。因此，齿轮箱165可把发动机105和/或电机110的速度转换为提供至车辆100的车轮180的旋转速度。在一个可能的方案中，车辆100的驾驶员可使用车辆100的乘员舱中的换挡器(未示出)在各个挡位中选择。变速器120的附加操作可受到变速器控制单元185的控制。
离合器组件125可包括配置为从发动机105传输扭矩至变速器120的任意液压或电促动设备。例如，离合器组件125可被可操作地布置在曲轴135和输入轴155上。在一个可能的应用中，离合器组件125可包括驱动机构170和从动机构175。驱动机构170可被可操作地布置在曲轴135上。从动机构175可被可操作地布置在变速器120的输入轴155上。当驱动机构170和从动机构175被接合时，曲轴135和输入轴155可以基本上相同的速度旋转。当脱离接合时，曲轴135和输入轴155可自由地以不同速度旋转。驱动机构170和从动机构175可被配置为经由摩擦接合。
替换地，车辆100可包括扭矩变换器(未示出)，以代替离合器组件125。扭矩变换器可包括叶轮、涡轮和定子。叶轮可被可操作地连接至曲轴135且可被配置为引导流体至涡轮。涡轮可被可操作地布置在输入轴155上。涡轮可被配置为在接收到来自叶轮的流体时旋转。定子可被用于将流体从涡轮引导返回至叶轮。
控制器130可包括配置为识别电机110和发动机105之间的打滑的任意设备。例如，打滑可由变得磨损、潮湿或破损的皮带所导致。即，当磨损或潮湿时，皮带115可能不能在发动机105和电机110之间传递那么多扭矩。当破损时，皮带115可能不能在发动机105和电机110之间传递任何扭矩。这样，在一个可能的应用中，控制器130可被配置为将发动机105和电机110的速度彼此比较，和如果发动机105和电机110的速度显著不同时识别打滑事件。响应于检测打滑事件，控制器130可被配置为通过例如降低电机110的扭矩来降低电机110的速度，直至发动机105的有效速度(例如被皮带轮比调整的实际发动机速度)和电机110的实际速度基本上相同。
控制器130可进一步被配置为执行诊断程序，以诊断皮带故障。控制器130可对打滑事件的数量进行计数，且如果打滑事件的数量在预定数量的驱动循环中超过打滑事件的预定数量则诊断皮带故障。控制器130可被配置为至少部分地基于钥匙接通事件(例如驾驶员转动钥匙至“on”位置)来识别驱动循环。而且，控制器130可要求在驱动循环之间经过预定量的时间。例如，控制器130可被配置为检测钥匙接通事件，确定钥匙接通事件是否发生在前一钥匙关闭事件(例如驾驶员转动钥匙至“off”位置)至少预定量的时间之后。在一个可能的方案中，控制器130可被配置为确定皮带115是否暴露于湿气(例如，雨、水坑、高湿度等)。而且，预定量的时间可至少部分地基于用于使皮带在曝露于湿气后干燥的时间量。
在操作中，控制器130可被配置为检测多个(例如超过一个)驱动循环，包括第一驱动循环和第二驱动循环。控制器130可被进一步配置为对发生在第一驱动循环中的打滑事件的数量进行计数，和将该数量与打滑事件的第一预定数量进行比较。如果第一驱动循环中的打滑事件的数量超过打滑事件的第一预定数量，控制器130可被配置为指示一软故障状况。在该软故障状况中，驾驶员在驾驶状况方面可能不会察觉任何不同。随后，如果第二驱动循环(其可为第一驱动循环后接着的下一驾驶周期)中的打滑事件的数量超过打滑事件的第二预定数量，控制器130可被配置为诊断皮带故障。在诊断出皮带故障时，控制器130可导致车辆仪表板(未示出)的指示器发光，例如健康指示器中的皮带状况亮起，并警告驾驶员车辆100需要立即维护。控制器130也可采取其它补救措施。
控制器130可进一步被配置为确定上述诊断程序的执行率。例如，控制器130可被配置为对试图诊断皮带故障的数量进行计数，和将试图的数量与驱动循环的数量进行比较。控制器130可被配置为将试图的数量与驱动循环的数量的比识别为执行率。
控制器130可被实施为一个或多个电子设备。而且，发动机控制单元140、电机控制单元150、变速器控制单元185、或这三个的组合可执行控制器130的各个功能。替换地，控制器130可代替发动机控制单元140、电机控制单元150、和变速器控制单元185中的一个或多个。
通常，计算系统和/或设备，例如控制器130、发动机控制单元140、电机控制单元150、变速器控制单元185等，可使用多个计算机操作系统中的任意个，且通常包括计算机可执行指令，其中该指令可被一个或多个计算设备(例如上述的那些)所执行。计算机可执行指令可由利用各熟知的编程语言和/或技术(包括但不限于Java，C，C++，Visual Basic，Java Script，Perl等中的一个或其组合)建立的计算机程序汇编或翻译。通常，处理器(例如微处理器)，例如从储存器、计算机可读介质等，接收指令，且执行这些指令，由此进行一个或多个过程，包括这里所述的一个或多个过程。这些指令和其他数据可被利用大量已知的计算机可读介质储存和传输。
计算机可读介质(也称为处理器可读介质)包括任意非暂时(例如有形的)介质，其参与提供数据(例如指令)，该数据可被计算机(例如通过计算机的处理器)读取。这种介质可采取许多形式，包括但不限于非挥发性介质和挥发性介质。非挥发性介质可包括，例如光学或磁性盘和其他永久储存器。挥发性介质可包括，例如动态随机访问储存器(DRAM)，其通常构成主储存器。这种指令可被一个或多个传输介质传输，包括同轴电缆、铜线和光纤，包括电线(其包括联接到计算机的处理器的系统总线)。计算机可读介质的通常形式包括，例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任意其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任意其他光学介质、穿孔卡、纸带、任意其他物流介质(具有孔的样式)、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、任意其他储存芯片或盒、或计算机可从其读取的其他介质。
图2示出了示例过程200的示意性流程图，其可由图1的车辆100实现。例如，控制器130可使用过程200来检测车辆100中的皮带故障。该过程200仅是可被控制器130使用的过程200的示例。
在块205处，控制器130可识别打滑事件。例如，控制器130可将电机110的实际速度与发动机105的有效速度(例如发动机105的实际速度与皮带轮比的积)进行比较，且如果发动机105的有效速度和电机110的实际速度实质不同则识别打滑事件。识别打滑事件的一个可能的过程300在下面参考图3更详细地进行描述。
在块210处，控制器130可经由电机控制单元150命令电机110的扭矩降低直至电机速度基本上与发动机110的有效速度相同(例如电机110和发动机105之间的打滑基本上为零)。
在块215处，控制器130可对打滑事件的数量进行计数。例如，控制器130可将控制器130命令降低的电机扭矩(如在块210处所指)的每个情况作为打滑事件进行计数。
在判定块220处，控制器130可确定打滑事件的数量是否超过打滑事件的预定数量。在一个可能应用中，控制器130可把在块215处计数的打滑事件的数量与打滑事件的预定数量进行比较。如果打滑事件的数量达到或超过打滑事件的预定数量，过程200可在块225处继续。如果否，过程200可返回块205。
在块225处，控制器130可对运行周期的数量进行计数。例如，控制器130可确定将每个钥匙接通事件作为一个运行周期。替换地，控制器130可被配置为要求在驱动循环之间过去预定量的时间。例如，如果在钥匙接通事件和前一钥匙关闭事件之间已经过去了预定量的时间，控制器130仅可将钥匙接通事件作为新的驱动循环进行计数。对驱动循环的数量进行计数的一个示例性过程500在图5中示出。当用于检测传送带中的打滑时，控制器130可对启动事件进行计数，该启动事件可包括其中传送器皮带被启动的任意情况。
在判定块230处，控制器130可确定在块225处计数的运行周期的数量是否超过运行周期的预定数量。例如，控制器130可要求在诊断皮带故障前在至少两个驱动循环内识别到打滑。这样，例如，如果皮带打滑是由于诊断皮带故障前皮带115潮湿所导致的，控制器130可提供足够的时间供皮带115干燥。如果驱动循环的数量达到或超过驱动循环的预定数量，过程200可在块235处继续。如果否，过程200可在块205处继续。
在块235处，控制器130可诊断皮带故障且采取补救措施，例如点亮车辆仪表板或传送器带控制器上的指示器灯光以警告驾驶员或传送器带操作者需要维护。
图3示出了示例性过程300，其可被例如控制器130用于识别打滑事件。
在块305处，控制器130可接收发动机速度。例如，控制器130可从可操作地布置在发动机105或曲轴135上或附近的速度传感器(未示出)接收实际发动机速度，或基于发动机105的命令速度导出发动机速度。控制器130可将实际发动机速度乘以皮带轮比以确定有效发动机速度。
在块310处，控制器130可从例如可操作地布置在电机110上或附近的速度传感器(未示出)接收电机速度。替换地，控制器130可从电机110的命令扭矩导出电机速度。
在判定块315处，控制器130可确定电机110的实际速度是否基本上等于发动机105的有效速度。例如，控制器130可将发动机105的有效速度与电机110的实际速度进行比较。如果发动机105正在提供扭矩给电机110，控制器130可估计电机110的速度应基本上等于命令的发动机速度与皮带轮比之积。但是，如果电机110正在提供扭矩给发动机105，控制器130可估计发动机105的有效速度应基本上等于命令的电机速度。如果发动机105的有效速度和电机110的实际速度被确定为基本上相等(例如表示皮带115中几乎没有打滑)，过程300可在块320处继续。如果发动机105和电机110的速度被确定为实质不同，过程300可在块325处继续。
在块325处，控制器130可确定没有打滑且在块305处继续该过程300。如下更详细所述，控制器130可将过程300的该部分作为诊断皮带故障的尝试进行计数。因此，控制器130可进一步步增试图诊断皮带故障的数量(如图4所示)。
在块325处，控制器130可确定发生打滑事件。接着该确定之后，过程300可继续过程200的块210，如图2此前所示。而且，控制器130可将过程300的该部分作为诊断皮带故障的尝试进行计数且步增试图诊断皮带故障的数量，如图4所示。
图4示出了诊断过程400的示意性流程图，其用于确定图1的诊断过程的执行率。
在块405处，控制器130可对诊断皮带故障的尝试的数量进行计数。例如，控制器130可将确定电机110的速度是否基本上等于发动机105的有效速度(如图3的块315)的每个情况作为一个诊断皮带故障的尝试进行计数。替换地，控制器130可基于在块315处的确定的结果来步增诊断皮带故障的尝试的数量(例如在块320或325处)。
在块410处，控制器130可使用下面关于图5讨论的过程500来接收驱动循环的数量或对其计数。当然，控制器130可使用不同于这里披露的其它过程来对驱动循环的数量进行计数。
在块415处，控制器130可将诊断皮带故障的尝试的数量与驱动循环的数量进行比较。例如，控制器130可至少部分地基于诊断皮带故障的尝试的数量和驱动循环的数量的比来确定执行率。
图5示出了可被控制器130使用的对驱动循环的数量进行计数的示例性过程500。
在块505处，控制器130可检测钥匙接通事件。例如，钥匙接通事件可包括指示驾驶员试图将车辆100打火的意图的任意事件。由此，钥匙接通事件可包括驾驶员转动钥匙至“on”位置。
在判定块510处，控制器130可确定在钥匙接通事件和前一钥匙关闭事件之间已经过去了预定量的时间。钥匙关闭事件可包括指示驾驶员将车辆100熄火的意图的任意事件(例如通过将钥匙转动至“off”位置)。控制器130可确定钥匙关闭事件的时刻和将钥匙关闭事件的时刻与钥匙接通事件的时刻进行比较，以确定已经过去的时间量。替换地，控制器130可使用计数器来确定预定量的时间是否已经过去。在一个可能的应用中，紧随钥匙关闭事件，控制器130可设定标记，其指示预定量的时间还没有过去。但是，在预定量的时间已经过去后，控制器130可清除前一标记或设定另一标记以指示预定量的时间已经过去，其可允许控制器130停止计时。如果在钥匙接通事件和前一钥匙关闭事件之间已经过去预定量的时间，过程500可在块515处继续，在那里控制器130可步增驱动循环的数量。如果否，过程500可在块520处继续，在那里控制器130可保持驱动循环的前一数量，因为没有过去足够的时间来保证是新的驱动循环。
虽然用于执行本发明的最佳方式已经被详细描述，与本发明相关的本领域技术人员可以认识到在所附的权利要求的范围内的执行本发明的各种替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种车辆，包括：
发动机，具有曲轴且被配置为经由曲轴输出扭矩；
电机，具有输出轴且被配置为施加扭矩至发动机和从发动机接收扭矩中的至少之一；
皮带，可操作地布置在发动机的曲轴或电机的输出轴上，其中输出轴的旋转经由皮带被传递至曲轴；和
控制器，其被配置为，通过将电机的速度与发动机的速度进行比较来识别皮带的打滑事件，且其中该控制器被配置为对打滑事件的数量进行计数且如果打滑事件的数量在预定数量的驱动循环上超过打滑事件的预定数量则诊断皮带故障。
2.如权利要求1所述的车辆，其中驱动循环的预定数量大于一。
3.如权利要求1所述的车辆，其中驱动循环的预定数量是基于预定量的时间。
4.如权利要求3所述的车辆，其中控制器被配置为确定皮带是否暴露于湿气，且其中预定量的时间是基于供皮带干燥的时间量。
5.如权利要求1所述的车辆，其中控制器被配置为在打滑事件过程中降低电机的速度。
6.如权利要求1所述的车辆，其中控制器被配置为确定电机的实际速度和发动机的有效速度，且其中控制器被配置为如果电机的实际速度实质上不同于发动机的有效速度则识别打滑事件。
7.如权利要求6所述的车辆，其中控制器被配置为降低电机的扭矩直至电机的实际速度与发动机的有效速度基本上相同。
8.如权利要求1所述的车辆，其中预定量的驱动循环包括第一驱动循环和第二驱动循环，且其中打滑事件的预定数量包括第一驱动循环中的打滑事件的第一预定数量和第二驱动循环中的打滑事件的第二预定数量。
9.如权利要求8所述的车辆，其中控制器被配置为如果在第一驱动循环中打滑事件的数量超过打滑事件的第一数量则指示软故障状况。
10.如权利要求9所述的车辆，其中控制器被配置为如果在第二驱动循环中打滑事件的数量超过打滑事件的第二数量则诊断为皮带故障。
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