CN103847491A

CN103847491A - 车辆流体调节阀诊断系统

Info

Publication number: CN103847491A
Application number: CN201310628094.2A
Authority: CN
Inventors: K.P.霍尔; J.M.米勒; V.泽尔科拜德; K.E.马利根
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: CN103847491B; DE102013223531B4; US8810418B2; US20140145850A1; DE102013223531A1

Abstract

一种混合动力车辆动力传动系，包括与牵引电动机功率流连通的混合动力变速器、流体泵和电连接到流体泵的流动控制器。流体泵配置为响应于来自流动控制器的命令以可调整的流体流量供应流体到混合动力变速器和牵引电动机。流动控制器电连接到流体泵且配置为可控地调整流体泵的运转速度，以调整流体流量。如果流体泵的期望的速度变化率和实际的速度变化率之间的差超过阈值，则流动控制器可以限制供应到牵引电动机的总电功率量。

Description

车辆流体调节阀诊断系统

技术领域

本发明涉及用于通过分析泵载荷响应而识别卡住的润滑调节器螺线管阀的系统和方法。

背景技术

在车辆动力传动系中，可存在许多部件，其要求连续的流体润滑，以减少内部摩擦和冷却工作部件。如果流体转向阀卡住或不能选择性地让流体流动转向到一个或多个需要流体的部件，则缺乏润滑的部件会有增加的过热风险。在这种情况下，可采取预防测量以避免造成热或磨损带来的损坏，但是必须可获得有助于卡住状态的早期检测的系统。

发明内容

一种混合动力车辆动力传动系，包括与牵引电动机功率流连通的混合动力变速器、流体泵和流动控制器。流体泵可以与流体贮存器以及变速器和牵引电动机流体连通，且可以配置为以可调整的流体流量向混合动力变速器和牵引电动机供应流体。

流动控制器可以电连接到流体泵且配置为可控地调整流体泵的运转速度，以调节流体流量。流动控制器可被进一步配置为:提供速度命令到流体泵，该速度命令大于泵的运转速度;监测泵的响应于提供的速度命令的速度变化率;确定监测的变化率与期望的变化率之间的差;且将该差与阈值比较。

如果实际的变化率和期望的变化率之间的差超过阈值，则控制器可以配置为极限供应到牵引电动机的总电功率量。替换地或另外，控制器可以配置为如果差超过阈值，则提供指示，该指示表示无响应的调节器。

在一种构造中，流动控制器配置为接收流体泵的运转电压和运转电流的指令。流动控制器可以配置为使用该指令监测泵的实际的速度变化率。

流动控制器可以配置为通过从查找表选择一值，确定流体泵的期望的变化率。该查找表可以存储在流动控制器中，且可以表达作为当前泵速度、命令的泵速度和流体温度的函数的期望变化率。

同样，提供一种用于确定可选择性地促动的流体调节阀响应性的方法，所述流体调节阀与可变速度流体泵连通，该方法包括:提供速度命令到流体泵，该速度命令大于泵的运转速度;监测泵的响应于提供的速度命令的速度变化率;确定监测的变化率与期望的变化率之间的差;将该差与阈值比较;和如果该差超过阈值，则提供指示。

在结合附图时，上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点将从下面对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述容易地理解。

附图说明

图1是混合动力电动车的示意图，该混合动力电动车包括用于将润滑流体供应到多个部件的流体泵。

图2是在第一位置中的可选择性地促动的流体调节阀的示意图。

图3是在第二位置中的可选择性地促动的流体调节阀的示意图。

图4是运转的调节阀的流体泵速度期望变化率的示意性曲线图，显示为当前泵速度和命令的泵速度变化的函数。

图5是非运转的调节阀的流体泵速度期望变化率的示意性曲线图，显示为当前泵速度和命令的泵速度变化的函数。

图6是确定可选择性促动的流体调节阀的响应性的方法的示意性流程图。

具体实施方式

参见附图，其中相同的附图标记用于表示各个附图中相似或相同的部件，图1示意性地示出了车辆10。在一种构造中，车辆10可以包括第一牵引电动机12、第二牵引电动机14和能量存储系统16(例如电池16)。从而车辆10可以配置为是混合动力电动车(HEV)、电池电动车(BEV)、或增程式电动车(EREV)。这样的车辆可在纯电动(EV)模式下以适用于推进车辆的水平使用牵引电动机12、14中之一或两者产生扭矩。

在一种构造中，第一和第二牵引电动机12、14可以通过变速器18机械联接。变速器18可以包括一个或多个扭矩传递装置20，例如齿轮、离合器、和/或制动器，其可以选择性地（单独或组合地）将变速器输入轴22与变速器输出轴24连接。在一种构造中，变速器输入轴22可以选择性地连接第一牵引电动机12，且变速器输出轴24可以选择性地连接第二牵引电动机14。

在一些设计中，内燃发动机30，如图1以虚线所示的，可以用于经由发动机输出轴32产生扭矩。来自发动机输出轴32的扭矩可用于直接推进车辆10（即在HEV设计中）或驱动发电机34（即在EREV设计中）。发电机34可以可施电池16充电的方式向电池16输送电力(箭头36)。离合器和缓冲组件38可以用于选择性地将发动机30与变速器18连接/断开。扭矩可以最终从第一和/或第二牵引电动机12、14、和/或发动机30经由第二牵引电动机14(和/或变速器18，如果第二电动机14省略的话)的输出端42传递到驱动车轮组40。

每一个牵引电动机12、14可以实施为流体冷却的多相永磁体/AC感应电机，其具有转子和定子，且额定为大约60伏特到大约300伏特或更多。每一个牵引电动机12、14可以经由功率逆变模块(PIM)44和高压母排46(应注意，为了清楚，延伸到第二牵引电动机14的高压母排的示意图从图1省略）电连接到电池16。PIM44通常可以根据需要配置为用于将DC功率转换为AC功率或逆向转换。在牵引电动机12主动运行为发电机时，例如通过在再生制动事件期间获取能量，或在被内燃发动机30驱动时，电池16可以选择性地使用来自第一牵引电动机12的扭矩而被充电。在一些实施例中，例如插电式HEV(PHEV)，在车辆10不工作时，电池16可经由离车电源（未示出)充电。

运转期间，电动机12、14和变速器18的各种扭矩传递装置20可要求主动的流体流动润滑，以减少摩擦和除去产生的热量。该流动可以通过与变速器18和/或第一和第二牵引电动机12、14每一个流体连通的电促动/电动流体泵50提供。因为每一个部件由于运转情况而具有不同的流体需要，所以可选择性地促动的调节阀52可以配置为调整从唯一的泵50到各个装置12、14、20的流动。

润滑流体54可以例如是基于石油或基于合成物的发动机油、基于乙二醇的冷却剂或一些其他合适的减少摩擦的粘滞流体。在该系统中，润滑流体54可以经过配置为获取存储的热能的一个或多个热交换器（未示出)。同样，在与泵50的流体贮存器56中可以保持润滑流体储备供给。流体贮存器56可以进一步用作热膨胀腔室，以允许在所有运转温度下完全填充流体回路。

流体泵50可以通过电动机58驱动，电动机58可以通过备用电池60供电或通过与主电池16连接的单独的DC-DC转换器装置（未示出)供电。流动控制器70(“控制器70”)可以电连接到流体泵50，且可以配置为可控地调整电动机58的运转速度，以由此调整润滑流体54在流体回路中的流动(即到变速器18和/或第一和第二牵引电动机12、14每一个的流动)。例如，流动控制器70可以向电动机58提供速度控制信号72，以命令期望的泵速度。在一个实施例中，电动机58可以是扭矩控制的电动机，其中供应到电动机的电流可以以闭环方式被调整，以实现速度控制信号72所命令的速度。

控制器70可以类似地被配置为经由阀控制信号74以电子方式调整调节阀52的流体转向行为。以这种方式，控制器70可以选择性地将可变量的流动从泵50例如转向到牵引电动机12,14。最后，控制器70可以监测由电动机58获取的电压和/或电流(经由反馈信号76)，以估计经过该系统的液压流体54的流动和泵50的实际运行情况。在其他实施例中，反馈信号76可以直接代表泵的速度，例如通过角度编码器输出。以这种方式，控制器70可以感测和/或得知泵电动机的实时速度和扭矩。

控制器70可以实施为一个或多个数字计算机或数据处理装置，其具有一个或多个微控制器或中央处理单元(CPU)、只读存储器（ROM）、随机访问存储器（RAM）、电可编程只读存储器(EEPROM)、高速时钟、模拟-数字（A/D）电路、数字-模拟（D/A）电路、输入/输出（I/O）电路和/或信号调制和缓冲电子器件。控制器70可以部分地通过执行算法78(即“流动控制算法78”)调节流体流动，所述算法78存在于控制器中或易于通过控制器执行。

图2和3示意性地显示了包括可选择性地促动的调节阀52的流体回路100的实施例，所述调节阀52配置为将流体流动102从流体泵50转向到第一电动机12、第二电动机14和变速器18的一个或多个扭矩传递装置20。可选择性地促动的调节阀52例如可以是螺线管促动阀，其包括配置为选择性地在静止螺线管线圈106中平移的电枢104。电枢104经由螺线管106的运动可以机械地转变为流体转向梭108沿阀轴线110在第一位置112(图2所示)和第二位置114(图3所示)之间的相应运动。这种运动可以直接对阀控制信号74的施加做出响应。

调节阀52可以进一步包括返回弹簧116，其配置为例如在电流被去除(或施加)到螺线管线圈106时将梭108复位到第一位置112。阀52可以类似地依赖于一个或多个背压流118来平衡梭108上的压力，且允许螺线管有效地使梭118运动。在另一构造中，梭108可以完全地在各种流体压力的影响下运动。

如图2和3所示的，在梭108位于第一位置112中时，流体54可以流动到扭矩传递装置20，且分别流动到第一和第二电动机12、14的转子和定子。相反地，在梭108位于第二位置114时，流体可以仅流动到扭矩传递装置20和第一和第二电动机的转子，但是，心轴会阻碍流体到第一和第二电动机12、14的定子的流动。

在一些运转条件下，不管通过返回弹簧116施加的反作用力如何，可能使梭108保持在第二位置114中(图3所示)。如果梭108以这种方式变得无响应，则不管是否施加控制信号74，可以阻止流体通过第一和第二电动机12、14的定子。在需要足够的流体流动来润滑和/或冷却电动机12、14的情况下，发生卡住阀会造成增加的磨损、不准确的热控制和/或热损坏。而且，在温度传感器不存在于电动机12、14上的情况下，热控制/管理完全是基于流体的假定热容量和流体回路100中流体的假定流量。如果系统停止正常运行，则这些推论式温度估计可能是不正确的。

因此，在一种构造下，控制器70可以配置为通过检查泵50对命令的流量/速度的响应特点而确定梭108是否卡住。例如，控制器70可以针对给定速度命令而监测泵50的速度变化率。该变化率主要取决于以前的泵速度、新的命令速度和对泵50施加的任何系统背压。在阀卡住时，对泵施加的背压会快速增加而没有泵速度的相似增加。系统中这种意外的改变将随后影响电动机控制方案，且随后可检测速度控制误差。替换地，在扭矩控制的电动机中，为了实现期望的速度命令，在给定当前运转条件下，控制器70可能期望一定量的扭矩(电流获取)以使泵加速。如果运转条件与期望的相反(例如在阀卡住的情况下)，则所需的扭矩(电流获取)与期望实现理想的速度响应的明显不同。通过将实际的扭矩(电流)与期望的扭矩(电流)比较，控制器可以诊断阀故障。

图4示出了用于运行的阀的期望速度变化响应率122的曲线图120，其是以前的速度设定点124和泵上的流体背压126的函数。如所理解的，可以通过在泵电动机上施加的扭矩而推断背压。该曲线图120示出了泵对输入信号有非常高的响应时的运转参数范围。图5随后示出了类似于曲线图120的第二曲线图130，其可以表示存在卡住的阀的情况下的响应率。如上所述，因为阀防止流体流动达到电动机12、14，所以泵50不会快速地对改变的速度命令做出反应。与图4的曲线图相比时，在更高的速度设定点/压力范围(通常在132处)下，会有更显著的差异。从而在这些运转条件132下或附近的测试可以提供系统的运行/运转状态的最真实情况。

图4和5针对一个具体运转温度进行了显示。本文所述的诊断方法可以在流体温度在理想运转温度附近(例如在理想运转温度公差内)时证明最大信噪比。以这种方式，流体的粘性可以对泵的响应有最小影响。同样，期望的是在车辆动力传动系在稳态模式下运转时执行该分析。(例如在没有换挡或加速发生时)。造成最大泵响应差的泵速度、温度和暂态行为量通常可以称为“理想测试条件”。

在一种构造中，理想测试条件通常可以在车辆在稳态条件下驱动时获得，其中液压流体在稳定运转温度公差范围内(即车辆处于其稳态运行温度或附近)。理想测试条件可能取决于车辆，且对于每一个具体车辆构造在数量上有变化。

尽管图4和5相对于泵速度的变化率做出了显示，但是可以相对于泵扭矩/电流获取做出相似的分析/比较。如上所述，对于给定运转条件，控制器可以估计实现请求的泵速度响应所需的电流。这种估计通常称为前馈控制。在使用闭环控制技术的情况下，实际所得的泵速度可被反馈到控制器，以被用在误差剔除控制策略中。通过将闭环电流供应与纯粹的前馈电流供应进行比较，控制器70可以推断流体回路100的运转状态(即通过将实际响应与期望的响应比较)。

控制器70可以将期望响应122的曲线图120作为查找表存储在与控制器70相关联的存储器中。如果预定的运转标准满足(即车辆运转在132处的运转条件下或附近)，则控制器70可以启动流动控制算法，以针对命令的速度或扭矩增加而监测泵响应。如果监测的响应和期望的响应之间的差可以忽略或低于预定阈值，则阀52可以被诊断为在完全运转。但是如果监测的响应和期望的响应之间的差超过预定阈值，则控制器70可以指示阀被卡住。

如上所述，在缺乏到电动机12、14的流体流动时，电动机可能处于过热的风险。响应于“卡住”的评估，控制器70可以向电动机控制器和/或PIM44提供指令，以使电动机12、14运转在基本上减小的容量下(即限制可以提供到电动机的最大功率量)。以这种方式，过热和/或永久的损坏的风险可以极大地减小。

图6示出了监测流动控制阀的方法150，所述流动控制阀配置为分别供应润滑流体到车辆变速器18的每一个扭矩传递装置20，且供应到车辆的电动机。方法150可以实施为通过控制器70执行或进行的算法78。在控制器70确定了开始程序的合适时间时，方法150可以在步骤152处开始。如上所述，这样的时间可被选择为车辆被充分地加热且运转在预定速度/扭矩范围中的一致的速度/扭矩时。在步骤154处，控制器70可以通过速度控制信号72命令泵50执行速度增加。紧接其后，在步骤156中，控制器70可以监测器泵速度或扭矩的实际变化率。这种监测可例如通过与泵相关联的速度传感器/编码器执行，或通过对由泵获取的电压和电流的电监测执行(经由反馈信号76)。

在步骤158中，控制器70可以从存储在存储器中的查找表选择泵速度或扭矩的期望变化率。该泵速度或扭矩的期望变化率例如可以使用在这些一定的已知驱动条件期间的以前的泵速度或扭矩、命令的速度和温度来选择。在步骤160中，控制器70可以计算实际的泵响应和期望泵响应之间的差，且在步骤162中将其与阈值比较。如果差低于阈值，则控制器70可以指示阀可能正常运转(步骤164)。但是，如果差高于阈值，则控制器70可以提供指令到电动机控制器和/或PIM44，以使牵引电动机以基本上减小的功率容量运转(步骤166)。以这种方式，更少的电流可被供应到电动机，这会内在地减少由于电阻和/或机械摩擦产生的热量的量。如果差超过阈值，则控制器70也可以被配置为在步骤168中提供指示，该指示表示无响应的调节阀。以这种方式，控制器70例如可以在与控制器70相关的车载诊断(OBD)日志中记录卡住状态。使用该日志，训练有素的服务技术员可以快速诊断状态和找出原因。

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。目的是包含在上面的描述中和显示在附图中的所有内容应被理解为仅是示例性的而不是限制性的。

Claims

1.一种混合动力车辆动力传动系，包括:

混合动力变速器，与牵引电动机功率流连通;

流体泵，与流体贮存器以及变速器和牵引电动机流体连通，流体泵配置为以可调整的流体流量向混合动力变速器和牵引电动机供应流体;和

流动控制器，电连接到流体泵且配置为可控地调整流体泵的运转速度，以调整流体流量，其中流动控制器配置为:

提供速度命令到流体泵，速度命令大于泵的运转速度;

监测泵的响应于提供的速度命令的速度变化率;

确定监测的变化率与期望变化率之间的差;

将该差与阈值比较;和

如果该差超过阈值，则限制供应到牵引电动机的电功率量。

2.如权利要求1所述的混合动力车辆动力传动系，其中流动控制器配置为接收流体泵的运转电压和运转电流的指令;并且

其中流动控制器配置为使用接收的运转电压和运转电流的指令监测泵的速度变化率。

3.如权利要求1所述的混合动力车辆动力传动系，其中流动控制器包括查找表，该查找表表达作为当前泵速度、命令的泵速度和流体温度的函数的期望变化率。

4.如权利要求1所述的混合动力车辆动力传动系，其中流动控制器配置为在差超过阈值时提供指示;并且

其中该指示表示无响应的调节阀。

5.如权利要求4所述的混合动力车辆动力传动系，其中指示包括存储在电子诊断日志中的诊断代码。

6.一种用于确定可选择性地促动的流体调节阀的响应性的方法，所述流体调节阀与可变速度流体泵连通，该方法包括:

提供速度命令到流体泵，该速度命令大于泵的运转速度;

监测泵的响应于提供的速度命令的速度变化率;

确定监测的变化率与期望的变化率之间的差;

将该差与阈值比较;

如果该差超过阈值则提供指示;和

其中该指示表示无响应的调节阀。

7.如权利要求6所述的方法，其中流体泵通过流体调节阀与牵引电动机选择性流体连通;和

该方法进一步包括，如果差超过阈值，则限制供应到牵引电动机的总电功率量。

8.如权利要求6所述的方法，其中指示包括存储在电子诊断日志中的诊断代码。

9.如权利要求6所述的方法，其中监测泵的速度变化率包括:

感测流体泵的运转电压和运转电流;和

使用感测的运转电压和运转电流确定泵的速度变化率。

10.如权利要求6所述的方法，其中确定监测的变化率与期望的变化率之间的差包括确定流体泵速度的期望的变化率。