CN105424356B - 用于确定带寿命的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于确定带寿命的方法。一种用于估计在带传动系统的至少两个旋转构件之间传递转矩的带的寿命终结的控制模块实施的方法包括监测带寿命周期期间的多个带参数并且基于所述多个带参数确定带的瞬时损坏系数。基于瞬时损坏系数估计带的寿命终结。
Description
技术领域
本发明涉及估计用于在带传动系统的两个旋转构件之间传递转矩的动力传递带的寿命终结。
背景技术
本部分中的陈述仅提供与本发明有关的背景信息。因此，这样的陈述不意图构成对现有技术的承认。
当车辆停止时，动力系系统可以利用自动停止策略来关停发动机，以便由于发动机当停止时不运转且被供油来维持怠速，从而改善燃料经济性和排放。当期望车辆运动时，能够自动地起动发动机以便向驱动轮提供运动转矩。例如，发动机可以在车辆处于停车灯时停止，并且一旦车辆操作者释放制动踏板则自动起动。在发动机起动事件期间，利用例如电动起动机马达等电机开动动力系系统的发动机。例如能够利用由惰轮带轮和带张紧器引导的蛇形带等动力传递带，将发动机的曲柄轴可旋转地联接到电机以用于在其间传递转矩。因此，电机也可以用作交流发电机，从而利用来自发动机的转矩用于为车辆的电子应用提供动力。而且，可以利用经由动力传递带从发动机和/或电机提供的转矩给附件部件提供动力。附件部件能够包括但不限于动力转向泵装置、水泵装置和空调压缩机装置。也可以利用一个或更多个附加带从发动机的曲柄轴向附件部件直接传动离开。
已知的是指定在两个或更多个旋转构件之间传递转矩的动力传递带的使用寿命，其中当使用寿命已经期满时，要求车辆车主更换或维修带。在发生预定车辆状况时，可以确定使用寿命期满，例如寿命终结。预定状况能够包括但不限于从带寿命开始起经过了预定数量的带旋转、车辆行驶了预定距离或者预定发动机运转时间。例如，在车辆达到了75,000英里时，可能达到带的寿命终结。大体而言，针对在典型环境条件期间且在车辆的通常行驶条件下运转的通常带指定使用寿命。已知极端环境条件（例如热或冷的环境温度）和极端行驶条件（例如车辆行驶的高速和大转矩使用区域）会缩短带的使用寿命。虽然指定使用寿命作为保护通常驾驶员免于经历受损带的安全防护，但是在这些极端环境条件和/或极端行驶条件期间运转的车辆中采用的带可能在达到与所指定使用寿命相关联的预定条件之前经历带的实际寿命终结。
发明内容
一种用于估计在带传动系统的至少两个旋转构件之间传递转矩的带的寿命终结的控制模块实施的方法包括监测带寿命周期期间的多个带参数并且基于所述多个带参数确定带的瞬时损坏系数。基于瞬时损坏系数估计带的寿命终结。
1. 一种用于估计在带传动系统的至少两个旋转构件之间传递转矩的带的寿命终结的控制模块实施的方法，包括：
在控制模块中监测在所述带的寿命周期期间的多个带参数；
基于所述多个带参数确定所述带的瞬时损坏系数；以及
基于所述瞬时损坏系数估计所述带的寿命终结。
2. 根据方案1所述的方法，其中监测所述多个带参数包括：
监测所述带的旋转速度；
监测所述带的载荷数据；以及
监测所述带的温度。
3. 根据方案1所述的方法，其中所述瞬时损坏系数指示包括所述带处的肋剪切量值的故障状况。
4. 根据方案1所述的方法，其中所述瞬时损坏系数指示包括所述带处的边缘核芯伸出量值的故障状况。
5. 根据方案1所述的方法，其中所述瞬时损坏系数指示包括所述带处的肋开裂量值的故障状况。
6. 根据方案1所述的方法，其中所述瞬时损坏系数包括指示下述故障状况中的至少两个的组合的累积值，包括：
所述带处的肋剪切的量值；
所述带处的边缘核芯伸出的量值；
所述带处的肋开裂的量值。
7. 根据方案1所述的方法，其中确定所述瞬间损坏系数包括：
基于在瞬时工作周期范围期间监测到的多个带参数确定所述带的使用寿命，所述使用寿命指示自所述带的寿命开始起的剩余工作周期数量，其中在所述带的寿命开始时，所述带具有足够的能力用于在所述带传动系统的所述至少两个旋转构件之间传递转矩；
监测对应于所述瞬时工作周期范围的已经过工作周期数量，其中在所述瞬时工作周期范围确定所述带的使用寿命；以及
基于所述已经过工作周期数量与所述使用寿命的比例来确定所述瞬时损坏系数。
8. 根据方案7所述的方法，其中每个工作周期对应于以下参数中的一个，包括：所述带的转数、所述车辆行驶的距离和发动机运转时间。
9. 根据方案1所述的方法，其中基于所述瞬时损坏系数估计所述带的寿命终结包括：
将所述带的寿命周期期间的瞬时损坏系数积分；
从对应于所述带的开始寿命的值减去积分得到的瞬时损坏系数以确定瞬时带寿命指标；
将所述瞬时带寿命指标与预定寿命阈值进行比较；
当所述瞬时带寿命指标不大于所述预定寿命阈值时，估计所述带的寿命终结。
10. 根据方案1所述的方法，其中基于所述瞬时损坏系数估计所述带的寿命终结包括：
将所述带的寿命周期期间的瞬时损坏系数积分；
将积分得到的瞬时损坏系数与指示所述带的寿命终结的预定损坏系数进行比较；以及
当积分得到的瞬时损坏系数至少是所述预定损坏系数时，估计所述带的寿命终结。
11. 根据方案1所述的方法，其中基于所述瞬时损坏系数估计所述带的寿命终结包括：
使用所述瞬时损坏系数从所述带的寿命开始起消耗瞬时带寿命指标；
将所述瞬时带寿命指标与预定寿命阈值进行比较；以及
当所述瞬时带寿命指标不大于所述预定寿命阈值时，估计所述带的寿命终结。
12. 根据方案1所述的方法，还包括：
当估计所述带的寿命终结时，生成指示需要更换或维修所述带的警告。
13. 一种用于估计在混合动力系系统的至少发动机和电机之间传递转矩的带的寿命终结之前的总剩余寿命的控制模块实施的方法，包括：
在控制模块中监测在所述带的寿命周期期间的多个带参数，所述多个带参数包括：
所述带的旋转速度；
所述带的载荷数据；以及
所述带的温度；
基于监测到的多个带参数确定所述带的多个瞬时损坏子系数；以及
基于所述多个瞬时损坏子系数估计所述带的寿命终结之前剩下的所述总剩余寿命。
14. 根据方案13所述的方法，其中所述带的旋转速度通过以下步骤确定，包括：
获得存储在所述控制模块的数据库中的支撑所述带的行进的多个带轮中的每个带轮的半径；
获得存储在所述数据库中的所述带的长度；
监测发动机速度；以及
基于每个带轮的半径、所述带的长度和所述发动机速度来确定所述带的旋转速度。
15. 根据方案13所述的方法，其中所述带的载荷数据通过以下步骤确定，包括：
监测所述混合动力系系统的转矩要求；
基于监测到的转矩要求获得用于所述带的多个张力跨距中的每个的存储在所述控制模块的数据库中的相应张力量值，每个张力跨距包括开始于在支撑带运动的多个带轮中的对应主要带轮和所述带之间的最后一个接触点的末端并结束于在沿带行进方向的所述多个带轮中的对应相邻主要带轮和所述带之间的第一个接触点的末端的相应距离；以及
确定所述载荷数据指示与具有最大张力量值的所述带的张力跨距对应的最大带张力。
16. 根据方案13所述的方法，其中所述带的载荷数据通过以下步骤确定，包括：
响应于所述电机的输出转矩确定所述带处的对应剪切应力；以及
确定所述带的载荷数据指示响应于所述电机的输出转矩的所述带处的对应剪切应力。
17. 根据方案13所述的方法，其中所述多个瞬间损坏子系数包括：
指示包括所述带处的肋剪切量值的第一故障状况的第一瞬时损坏子系数；
指示包括所述带处的边缘核芯伸出量值的第二故障状况的第二瞬时损坏子系数；以及
指示包括所述带处的肋开裂量值的第三故障状况的第三瞬时损坏子系数。
18. 根据方案17所述的方法，其中基于所述多个带参数确定所述多个瞬时损坏子系数包括：
针对所述第一瞬时损坏子系数、第二瞬时损坏子系数和第三瞬时损坏子系数中的每个：
基于在瞬时工作周期范围期间监测到的多个带参数确定所述带的对应使用寿命，所述使用寿命指示自所述带的寿命开始起的剩余工作周期数量，其中在所述带的寿命开始时，所述带具有足够的能力用于在所述带传动系统的所述至少两个旋转部件之间传递转矩；
监测对应于所述瞬时工作周期范围的已经过工作周期数量，其中在所述瞬时工作周期范围确定所述带的对应使用寿命；以及
基于所述已经过工作周期数量与所述对应使用寿命的比例来确定对应瞬时损坏子系数。
19. 根据方案18所述的方法，还包括：
针对所述第一瞬时损坏子系数、第二瞬时损坏子系数和第三瞬时损坏子系数中的每个：
使用所述对应瞬时损坏子系数从所述带的寿命开始起消耗瞬时带寿命指标；
计数在所述混合动力系系统的正在进行的运转期间的工作周期总数量；
将所述工作周期总数量与所述瞬时带寿命指标相乘；以及
基于所述相乘估计相应于所述对应瞬时损坏子系数的寿命终结之前的工作周期的对应剩余数量。
20. 根据方案13所述的方法，其中基于所述多个瞬时损坏子系数估计所述带的寿命终结之前剩下的所述总剩余寿命包括：
将所述多个瞬时损坏子系数中的每个求和以确定瞬时损坏系数；
使用所确定的瞬时损坏系数从所述带的寿命开始起消耗瞬时带寿命指标；
计数在所述混合动力系系统的正在进行的运转期间的工作周期总数量；
将所述工作周期总数量与所述瞬时带寿命指标相乘；以及
基于所述相乘估计寿命终结之前的工作周期的总剩余数量。
附图说明
参考附图，现在将通过示例方式描述一个或更多个实施例，在附图中：
图1示出了根据本发明的包括内燃发动机、电机和构造成向传动系传递转矩的变速器装置的混合动力系系统；
图2示出了根据本发明的图1的混合动力系系统100的带传动系统的非限制示例性构造；
图3示出了根据本发明的经受肋开裂的示例性动力传递带465的一段的非限制性示例；
图4示出了根据本发明的经受肋剪切的动力传递带565的一段的非限制性示例；
图5示出了根据本发明的经受边缘核芯伸出的动力传递带665的一段的非限制性示例；
图6示出了根据本发明的基于带的载荷数据的对应于示例性动力传递带的使用寿命的实验测试数据的非限制示例性图表700；
图7示出了根据本发明的示例性动力传递带的建模耐久性相对于环境温度的非限制示例性图表800；
图8示出了根据本发明的建模两个不同带温度下的示例性动力传递带相对于带的使用寿命的非限制示例性图表900；并且
图9示出了根据本发明的用于估计在图1的混合动力系100的带传动系统的至少两个旋转构件之间传递转矩的带的寿命终结的示例性流程图1000。
具体实施方式
现在参考附图，其中图示是仅为了示出某些示例性实施例的目的，并不为了对其进行限制的目的，图1示出了包括内燃发动机10、电机20和构造成向传动系42传递转矩的变速器装置40的示例性混合动力系系统100，其中该传动系42包括一个或更多个驱动轮。电机20能够是多相电动马达/发电机装置，其经由电力逆变器26电连接到高压能量存储装置（ESD）25。电力逆变器26可以与电机20结合为一体，并且当电机20作为马达工作时，该电力逆变器26工作以将由ESD 25提供的直流电流转变成给电机20提供动力所需的交流电流。当电机20作为发电机工作时，电力逆变器26将来自电机20的交流电流转变成用于存储在ESD25内的直流电流。
发动机10包括延伸超过发动机10的每个端部的曲柄轴12。曲柄轴12的第一端被机械联接器22可旋转地联接到电机20，该机械联接器22包括带传动系统，其中带65与连接成和电机20的轴21一起旋转的带轮62和张紧器以及连接成和曲柄轴12的第一端一起旋转的带轮64和张紧器接合。关心的特定发动机运转条件可以包括在发动机起动事件期间操作电机20来旋转且开动发动机10，所述发动机起动事件包括在正在进行的动力传动系运转期间的点火开关接通的发动机起动事件和发动机自动起动事件。当在本文中使用时，术语“点火开关接通的发动机起动事件”指的是在发动机已经停止且在较长时间没有被供给燃料之后发动机第一次起动。例如，点火开关接通的发动机起动事件可以通过车辆操作者将点火开关插入到点火装置中且将点火开关转动到点火开关开动位置来启动，或者通过车辆操作者在接近点火装置时激活开动按钮来电子启动。当在本文中使用时，术语“发动机自动起动事件”指的是在特定行驶条件（例如当车辆在停止灯处停止且制动踏板被踩下时）下发动机已经通过电子控制器被暂时停止且不被供给燃料之后发动机起动。在图示实施例中，混合动力系系统100设置成带-交流发电机-起动机（BAS）构造。
曲柄轴12的第二端可旋转地联接到变矩器30，该变矩器30可旋转地联接到变速器40的变速器输入构件38。变矩器30可以是任意适当的变矩器装置，并且优选地包括叶轮32和对应涡轮34。变矩器30可以包括锁定叶轮32和涡轮34的旋转的可控变矩器离合器。
变速器40包括多个啮合地接合的齿轮元件，其通过激活一个或更多个转矩传递装置而在多个固定齿轮比之间选择性地工作。在一个实施例中，所述一个或更多个转矩传递装置包括液压离合器装置。固定齿轮比允许转矩从输入构件38向传动系42流动来推进车辆。将理解的是，传动系42操作地连接到一对后车轮或前车轮。
控制模块50包括处理装置。控制模块50还包括一个或更多个存储器单元，其中每个均与用于存储信息的一个或更多个数据库相关联。在控制模块50的处理装置中，经由信号160（以下称为“环境温度160”）监测环境温度，监测ESD温度信号127（以下称为“ESD温度127”），并且经由信号110（以下称为“发动机温度110”）监测发动机温度。将意识到，本发明不限于任意一种用于分别获得环境温度160、ESD 温度127和发动机温度110的方法。例如，能够从位于接近动力传动系100的位置的温度传感器60获得环境温度。ESD温度127指的是基于ESD 25内的多个单元的测量和/或计算温度的ESD 25的内部温度。在一个实施例中，所监测的发动机温度110能够基于作为环境温度160的函数测量发动机10的冷却剂温度。在另一实施例中，所监测的发动机温度110能够基于测量发动机10的表面温度。能够进一步在控制模块50的处理装置处监测来自界面模块80的操作者输入180。操作者输入180能够包括响应于对制动踏板或加速踏板的操作者输入的操作者转矩请求。操作者输入180还能够包括基于对PRNDL杆的使用者输入的变速器40的选定档位状态。进一步在控制模块50的处理装置处经由信号113监测发动机10的曲柄轴12的旋转速度（以下称为“曲柄轴速度113”）。在图示实施例中，曲柄轴速度113通过构造成监测曲柄轴12的旋转速度（RPM）的传感器13获得，但是本文的实施例不限于任意一种用于获得曲柄轴速度113的方法。
控制模块、模块、控制部、控制器、控制单元、处理器、处理装置以及类似的术语表示以下部件中的一个或多个的任意一种或者各种组合：专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理装置、执行一个或多个软件或固件程序或者例行程序的中央处理器(优选微处理器)及相关联的内存和存储器(只读存储器、可编程只读存储器、随机存取存储器、硬盘驱动器等)、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、适当的信号调节及缓冲电路、以及提供所述功能的其它部件。软件、固件、程序、指令、例行程序、代码、算法以及类似的术语表示包括校准和查找表在内的任何指令集。控制模块具有一组控制例行程序，通过执行这组例行程序来提供期望的功能。例行程序例如由中央处理器（例如处理装置）执行，并且可操作来监测来自感测装置和其它联网控制模块的输入，并执行控制和诊断例行程序而控制致动器的操作。在正在进行的发动机和车辆运行期间，可以以定期间隔(例如每3.125、6.25、12.5、25和100毫秒)来执行例行程序。替代地，可以响应于事件的发生来执行例行程序。
发动机10能够在行驶周期期间执行自动停止和自动起动事件。例如，当车辆停止并且操作者踩下制动踏板时，发动机10能够停止并且不被供给燃料（即燃料切断事件）。类似地，当车辆在超过阈值的下坡路上行驶时，发动机10可以被停止且不被供给燃料。当当前状况变成需要发动机运行且被供给燃料时，能够执行自动起动事件来起动发动机10。例如，一旦在车辆停止时操作者释放制动踏板，则自动起动事件能够发生。将意识到，自动起动事件不限于任意特定类型的自动起动事件，而能够包括不是由于操作者输入180导致的非驾驶员引起的自动起动事件。通过从电机20经由联接器装置22的带65接收转矩来旋转发动机10的曲柄轴12，从而起动发动机10。
在图示实施例中，带65构造成在分别与电机20和发动机10相关联的两个旋转构件（例如带轮62和64）之间传递转矩。但是参考图2的非限制示例性带传动系统在下文更详细地描述，这里的实施例可以还包括带65，带65利用由曲柄轴12和/或马达轴21提供的转矩，在图1的混合动力系系统100的一个或更多个附件部件之间额外地传递转矩。因此，带65能够构造成在多于两个的旋转构件之间传递转矩。而且，实施例可以还包括一个或更多个附加带，其直接传递走发动机10的曲柄轴12的转矩来驱动一个或更多个附件部件。
这里的示例性实施例进一步涉及在控制模块50的处理装置处监测多个带参数。所述多个带参数包括带的旋转速度、带的载荷数据以及带的温度。每个带参数均包括在带65的寿命周期期间在控制模块50的处理装置处获得和监测到的对应瞬时值。基于多个被监测带参数，在控制模块50的处理装置处可以确定带65的瞬时损坏系数，并且用来确定带寿命指标。当在本文中使用时，术语“带寿命指标”指的是指示带65剩余运转寿命的值。当带寿命指标表明没有剩余运转寿命时，例如当带已经达到寿命终结时，要求更换或者维修带65。因此，当带寿命指标到达预定寿命阈值时，在控制模块50的处理装置处可以估计带65的寿命终结。而且，能够使用带寿命指标在控制模块50的处理装置处，估计在带寿命终结之前的带经过的转数、车辆行驶的距离和/或经过的运转时间。
在示例性实施例中，可以不直接监测带的转数，而是可以基于发动机回转和带旋转之间的关系在控制模块50的处理装置处确定。发动机回转可以由曲柄传感器监测。能够通过将带长度与发动机曲柄的周长进行比较来确定带旋转与发动机曲柄旋转的比率。然后通过应用所确定的比率，可以将发动机回转转换成带旋转。替代地，可以直接监测带转数。
在示例性实施例中，带的温度（以下称为“带温度”）能够指示当带运行时估计的带温度。例如，可以分别基于监测到的发动机温度113和环境温度160在控制模块的处理装置处估计带温度。将意识到，这里的实施例不限于任意一种用于估计带温度的方法，并且能够基于环境温度、电机的输出转矩、带传动系统的一个或更多个附件部件的输出转矩、曲柄轴速度113、发动机温度110、限制进入发动机的空气流动的节气门位置、发动机室内温度、带轮/惰轮温度、散热器排放温度和车辆速度的任意组合。在另一示例性实施例中，带温度指示经由信号167在控制模块50的处理装置处获得的当带正在运行时的实际带温度。例如，能够使用位于接近动力传动系100的位置的可选温度感测装置67来测量带65的温度，并且将信号167传输到控制模块50。在非限制性示例中，可选温度感测装置67包括红外线传感器，其构造成将红外光束投影到带65的表面上，这生成与带65的表面上的辐射成比例的电信号，该电信号被转换成实际带温度。在另一非限制性示例中，可选温度感测装置67包括热成像装置，其构造成捕捉带的图像并由此测量温度。将理解的是，本发明不限于带温度指示估计带温度或者实际带温度中的任一者。一些实施例可以包括实际带温度和估计带温度两者的平均或其他组合以获得更可靠的带温度。
能够基于曲柄轴速度113、支撑带的运动的所有带轮的半径、带类型和带长度，在控制模块50的处理装置处获得并监测带的旋转速度（可互换地称为“带速度”）。带轮半径、带类型和带长度能够存储在与控制模块50的存储器单元相关联的数据库中并且由处理装置检索。支撑带的运动的带轮的半径能够改变以实现期望机械优势。应该理解的是，沿带轮的圆周支撑带的运动。在图示实施例中，带轮62和64均包括相应的半径并支撑带65沿着对应圆周的运动，从而允许跨越带轮62和64传递机械动力、转矩和速度。参考图2的非限制带传动系统构造更详细地描述，可以利用一个或更多个附加带轮来支撑带65，从而利用由发动机12和/或电机20提供的转矩驱动一个或更多个附件部件。可以额外地利用惰轮来支撑带65的运动。带65的长度和支撑带65的运动的所有带轮的半径可以存储在控制模块50的数据库中。
在一些实施例中，带的载荷数据能够指示带的张力（以下称为“带张力”）。在另一些实施例中，带的载荷数据能够指示带处的剪切应力。能够在控制模块50的处理装置处获得并监测带张力和带处的剪切应力。在载荷数据指示带张力的实施例中，带张力能够包括静态张力和动态张力两者。当在本文中使用时，术语“静态张力”指的是等同于在沿带行进方向支撑带65的相邻带轮之间的带的应力的载荷。在每对相邻带轮之间的静态张力可以利用一个或更多个张紧器，基于期望运转带速度、带特性、带长度和支撑带的带轮的半径而是可调节的。在一些实施例中，可以期望将相邻带轮之间的静态张力调节为在高载荷期间不导致带从带轮的圆周滑落的最小张力量值。当在本文中使用时，术语“动态张力”指的是基于由附接到支撑带的旋转带轮中的对应带轮的一个或更多个旋转构件所提供的转矩施加在带上的向心载荷。例如，当在起动事件期间传递来自电机20的转矩用于旋转且开动发动机10时，可旋转地联接到电机20的轴21的带轮62在带65上施加增加的载荷。同样，当传递来自发动机10的转矩用于驱动空调压缩机装置时，利用发动机10驱动附件部件（例如空调压缩机装置）将在带65上施加增加的载荷。带65上的这些动态增加的载荷增加带张力。因此将意识到，带的张力既是“静态的”也是“动态的”，因为在图1的示例性混合动力系系统100的部件之间传递的转矩在动力系系统100的正在进行的运转期间是持续变化的。
图2示出了根据本发明的图1的混合动力系系统100的带传动系统的非限制示例性构造。非限制示例性实施例中的带传动系统200在图1的混合动力系系统100的提供和/或消耗转矩的部件之间传递转矩。这些提供和/或消耗转矩的部件包括发动机10、电机20和一个或更多个附件部件。图示实施例中的带构造是蛇形带。因此，动力传递带65将通常是多楔类型。然而，本发明可以包括任意带类型，或者可以包括带条、绳索或者线带来代替带。
虽然在图2的带传动系统200的非限制示例性构造中描绘了特定几何设置中的特定部件，但是将意识到，根据应用，本发明可以应用于大量部件和几何设置及其组合，包括蛇形带和非蛇形带构造两者。另外，一些带传动系统可以包括两个或者更多动力传递带。而且，本发明同样适用于针对任意类型交通工具的常规动力传动系中采用的示例性带传动系统以及在静止系统中采用的带传动系统，所述静止系统在例如但不限于建筑和发电厂等行业中使用。
在图2的图示非限制性实施例中，带传动系统200包括曲柄轴带轮201、空调（AC）带轮202、电机带轮203、后侧惰轮204和205。动力传递带65的运动（沿第一方向和相反的第二方向两者）沿带轮201-205的圆周被支撑。可以想到采用附加的附件部件（例如但不限于水泵装置和对应带轮）的示例性带传动系统。可以想到采用机械和/或液压弹簧张紧带轮的示例性带传动系统。在一个实施例中，发动机10当接通且旋转时可以经由曲柄轴带轮201提供转矩，该转矩经由AC带轮202被AC压缩机装置消耗。在再生阶段期间，发动机可以额外经由曲柄轴带轮201提供转矩并经由电机带轮203提供至电机20。在另一实施例中，当发动机切断且未被供给燃料时，电机20可以经由电机带轮203提供转矩，该转矩经由AC带轮202被AC压缩机装置消耗。电机20可以额外经由电机带轮203提供转矩并经由曲柄轴带轮201提供至发动机10以用于起动发动机。
动力传递带65被划分成多个跨距261-265，每个均具有相应张力量值（N）。第一跨距261包括开始于曲柄轴带轮201和动力传递带65之间的最后一个接触点处的末端并结束于AC带轮202和动力传递带65之间的第一个接触点处的末端的距离。
第二跨距262包括开始于AC带轮202和动力传递带65之间的最后一个接触点处的末端并结束于后侧惰轮204和动力传递带65之间的第一个接触点处的末端的距离。
第三跨距263包括开始于后侧惰轮204和动力传递带65之间的最后一个接触点处的末端并结束于电机带轮203和动力传递带65之间的第一个接触点处的末端的距离。
第四跨距264包括开始于电机带轮203和动力传递带65之间的最后一个接触点处的末端并结束于后侧惰轮205和动力传递带65之间的第一个接触点处的末端的距离。
最后，第五跨距265包括开始于后侧惰轮205和动力传递带65之间的最后一个接触点并结束于曲柄轴带轮201和动力传递带65之间的第一个接触点处的末端的距离。每个跨距261-265的张力量值可以存储在控制模块50的数据库中，并且由控制模块50的处理装置获得和监测。
能够基于跨距261-265为动力传递带65确定多个张力跨距，每个张力跨距均具有相应的张力量值（N）。每个张力跨距沿带行进方向处在彼此相邻的一对对应主要带轮之间。当在本文中使用时，术语“主要带轮”仅指对应于提供和消耗转矩中的至少一者的部件的带轮。在图示实施例中，曲柄轴带轮201、AC带轮202和电机带轮203是主要带轮。主要带轮绝不包括惰轮或张紧带轮。因此，每个张力跨距包括介于沿带行进方向彼此相邻的每对对应主要带轮之间的相应跨距261-265。因此，在控制模块50的处理装置处，能够基于介于沿带行进方向彼此相邻的每对对应主要带轮之间的多个跨距中的每个的相应张力量值的总和，来获得和确定每个张力跨距的相应张力量值。
在图2的所示实施例中，存在均具有相应张力量值的三个张力跨距。第一张力跨距包括在曲柄轴带轮201和AC带轮202之间的第一跨距261的张力量值，其中沿带行进方向彼此相邻的一对对应主要带轮包括曲柄轴带轮201和AC带轮202。第二张力跨距包括基于分别介于AC带轮202和电机带轮203之间的第二跨距262和第三跨距263中的每个的张力量值的总和的张力量值，其中沿带行进方向彼此相邻的一对对应主要带轮包括AC带轮202和电机带轮203。第三张力跨距包括基于介于电机带轮203和曲柄轴带轮201之间的第四跨距264和第五跨距265的张力总和的张力量值，其中沿带行进方向彼此相邻的一对对应主要带轮包括电机带轮203和曲柄轴带轮201。
在带的载荷数据指示带张力的实施例中，带张力对应于基于动力传递带65的具有最大张力量值的张力跨距在控制模块50的处理装置处所确定的最大带张力。大体而言且与混合动力系系统的运转模式无关，如果假定允许每个带轮201-205自由地旋转，则每个跨距上的张力将处于静态张力。在图示实施例中，动力传递带65上的静态张力可以通过弹簧张紧带轮205的定位来调节。然而，对于混合动力系系统100的部件的转矩要求的变化和动力传递带65的旋转速度的变化能够使得带65的每个跨距上的静态张力变成包括动态张力，这是因为由混合动力系系统的部件所提供或消耗的转矩的变更以及动力传递带65的旋转速度的变化。能够通过动力传动系的运转模式的瞬变和/或操作者转矩请求的瞬变和/或动力传动系的附件部件的运转的瞬变，来引起带65的转矩和旋转速度的变更。当在本文中使用时，术语“动力传动系的运转模式”可以指的是再生模式、电动车辆模式、连续可变模式、固定档位模式、马达辅助模式、滑行模式和发动机起动模式。在图示实施例中，在混合动力系系统的运转期间，第一、第二和第三张力跨距的每个的张力量值是动态的，并且因此连续地变更。
图1的带传动系统22的基本设计考虑包括（1）由沿带65的纵向方向延伸的肋的数量表示的带宽度、和与预期要由混合动力系系统100的部件所供应和消耗的转矩相关的带类型选择；和（2）静态张力选择，以减小缩短带的使用寿命的应力且同时不导致带的滑移发生。进而，带类型和宽度选择影响带的使用寿命。另外，在这两个基本设计考虑之间也存在相互影响。
通常，基于典型环境条件和典型车辆行驶条件为带传动系统的动力传递带指定使用寿命。当在本文中使用时，术语“使用寿命”指的是带自带具有足够的运转能力从而在带传动系统的部件之间传递转矩的寿命开始起的工作周期范围。例如，带在寿命开始时具有100%的运转能力。术语“使用寿命”和“运转寿命”在此将互换地使用。当所指定的使用寿命已经期满时，要求车辆操作者维修或更换带。例如，带在使用寿命终结（以下称“寿命终结”）时具有0%的运转能力或者低于不再足以传递转矩的某阈值运转能力的运转能力。因此将意识到，使用寿命对应于带从寿命开始直到带寿命终结的工作周期数量。通常，在车辆达到预定车辆状况时发生带寿命终结的带寿命周期期间，所指定的使用寿命保持不变，预定状况能够包括但不限于自带寿命开始起经过了预定数量的带绕转、车辆行驶了预定距离或者预定发动机运转时间。如上所述，对于预期在典型环境条件和典型行驶条件下运转的典型带指定带的该使用寿命。当在本文中使用时，术语“典型环境条件”指的是使用带的大多数车辆预期将暴露于的环境温度和湿度的范围。当在本文中使用时，术语“典型行驶条件”指的是使用带的大多数车辆驾驶员在日常行驶期间预期将呈现的车辆速度和转矩/载荷分布。然而，已知带暴露于极端环境条件（例如热或冷的环境温度）和极端行驶条件（例如车辆行驶的高速和大转矩使用区域）会缩短带的使用寿命。如果带暴露于这些极端环境条件和/或极端行驶条件，则带的故障状况会导致带的寿命终结发生在指定使用寿命期满之前，指定使用寿命期满在达到预定车辆状况时断定。带的故障状况可以包括但不限于肋开裂、肋剪切和边缘核芯伸出。这些故障状况的量值能够表示为带传动系统正在进行运转期间的瞬时损坏系数。
图3示出了根据本发明的经受肋开裂的示例性动力传递带465的一段的非限制性示例。动力传递带465包括沿带465的水平-纵向方向延伸的多个肋470。多个肋465作为带轮接合表面工作。在图示实施例中，其中一个肋470经受由特征425指示的肋开裂。当一个或更多个肋470经受肋开裂时，存在带的故障状况，并且带465可以立即或者在不久的将来需要更换。在一些实施例中，来自于围绕大转矩处的带轮弯曲的带的应力导致开裂。
图4示出了根据本发明的经受肋剪切的动力传递带565的一段的非限制性示例。动力传递带565包括沿带565的水平-纵向方向延伸的多个肋570。在图示实施例中，其中一个肋570经受由区域480指示的肋剪切。当一个或更多个肋570经受肋剪切时，存在带的故障状况，并且带565可以立即或者在不久的将来需要更换。
图5示出了根据本发明的经受边缘核芯伸出的动力传递带665的一段的非限制性示例。在图示实施例中，由虚线框580指示的区域指示出沿着动力传递带665的其中一个周缘的边缘核芯伸出。当已经发生边缘核芯伸出时，存在带665的故障状况，其中带665立即或者在不久的将来需要更换。
在此关于上述多个带参数和给定时间的环境和车辆状况之间的关联绘制了示例性实施例。例如，指示高速和大转矩值的车辆状况与带的增加的旋转速度、在带上施加的增加载荷以及带的增加温度相关。而且，指示高温的环境条件导致带温度增加，并且可能进一步影响施加在带上的载荷。通过测试和建模实验地确定，能够基于一个或更多个带参数来评估描述对带使用寿命的影响的关系。在下文更详细地描述的图6-图8的非限制示例性图表示出了测试和/建模数据的非限制示例性图表，其基于一个或更多个带参数描绘了对带使用寿命的影响。已经知道多个带参数如何瞬态影响使用寿命使得能够准确地估计带的寿命终结，而不需要依赖于当仅知道被指定的或其它的静态使用寿命时达到其中一种预定车辆状况。
图6示出了根据本发明的基于带的载荷数据的对应于示例性动力传递带的使用寿命的实验测试数据的非限制示例性图表700。在图示实施例中，示例性动力传递带代表图1的动力系系统的动力传递带65，其具有由预定数量的肋表示的宽度、和与预期由带传动系统的一个或更多个部件所提供和消耗的转矩相关的类型选择。然而，将意识到动力传递带能够包括在两个或更多个旋转部件之间传递转矩的带传动系统的任意动力传递带。动力传递带还包括预定静态张力水平，该水平选择成减小缩短带使用寿命的应力且同时不导致发生带滑移。水平X轴表示从原点处的零增加的载荷数据（N/mm-肋），并且竖直Y轴表示从原点处的零增加的使用寿命（成比例的带转数）。在图示实施例中，对应于使用寿命的工作周期数量由带转数表示，但是工作周期可以相似地由发动机运转时间或车辆行驶距离表示。将意识到，寿命终结发生于从带处于100%能力时的寿命开始起已经经过了对应于使用寿命的工作周期数之后。将进一步意识到，图表700没有考虑带温度对使用寿命的影响。在下文参考图8和图9描述带温度对带使用寿命的影响。
特征点（例如三角）701指示由边缘核芯伸出导致的使用寿命值和指示最大带张力（N）的对应载荷数据。基于肋的预定数量和带的类型选择关于剪切应力（N/mm-肋）来表述最大带张力。如上文参考图2的带传动系统200的非限制示例性构造所描述的那样，最大带张力基于具有最大张力量值的动力传递带的张力跨距。如上所述，带张力指的是“静态张力”和“动态张力”（其进一步依赖于带的旋转速度）两者。在一个实施例中，最大带张力能够与带处的边缘核芯伸出的瞬时量值相关。线711代表特征点701的对数刻度。如下文参考图9的示例性流程图1000更详细地描述的那样，能够使用对数刻度711来生成用于确定通过最大带张力标准化的由边缘核芯伸出导致的使用寿命的等式（即，等式9）。代表由肋开裂导致的使用寿命的附加对数刻度可以被类似地示出。
特征点（例如正方形）702指示由肋剪切导致的使用寿命值和指示带处的剪切应力量值（N/mm-肋）的对应载荷数据。在一些实施例中，能够基于带传动系统的一个或更多个部件的输出转矩确定带处的剪切应力量值。在非限制示例中，带处的剪切应力是基于电机20的输出转矩的。带处的剪切应力能够与带处的肋剪切的瞬时量值相关。线712代表特征点702的对数刻度。如下文参考图9的示例性流程图1000更详细地描述的那样，能够使用对数刻度712来生成用于确定通过监测的带处的剪切应力标准化的由肋剪切导致的使用寿命的等式（即，等式6）。
图7示出了根据本发明的示例性动力传递带的建模耐久性相对于环境温度的非限制示例性图表800。在图示实施例中，动力传递带代表图1的动力系系统100的动力传递带65，其具有由预定数量的肋表示的宽度、和与预期由带传动系统的一个或更多个部件所提供和消耗的转矩相关的类型选择。然而将意识到，动力传递带能够包括在两个或更多个旋转部件之间传递转矩的带传动系统的任意动力传递带。水平X轴表示从原点处的零起增加的环境温度的刻度单位，并且竖直Y轴表示从原点处的零开始的带的耐久性（发动机运转时间的刻度单位）。当在本文中使用时，术语“带的耐久性”指示针对给定环境温度的带的使用寿命。在测试期间获得的多个特征点801中的每个均指示对应环境温度时的带的相应耐久性。分布线802代表与多个特征点801匹配的对数刻度。分布线802指示出环境温度每增加一个单位则带的耐久性减少一半。因此，针对环境温度的每个刻度单位增加，指示使用寿命的带的耐久性具有半衰期。例如，6个刻度单位的环境温度包括发动机运转时间小时的大约10个刻度单位的带耐久性，而8个刻度单位的环境温度包括发动机运转时间的5个刻度单位的带耐久性。将理解的是，图表800中表示的发动机运转时间和环境温度的刻度单位能够指示用于代表选定带的半衰期的环境温度和发动机运转时间的各种值。例如，带的半衰期可以根据带的性质而针对环境温度的每10、15、20、25或30℃增加而产生。
建模的带的耐久性相对于环境温度的非限制示例性图表800对于确定带温度对动力传递带的使用寿命所具有的影响是有用的。例如，带温度响应于环境温度的变化。除了环境温度，带温度也可以响应以下任意一者的变化：电机的输出转矩、附件驱动系统的一个或更多个附件部件的输出转矩、曲柄轴速度113、发动机温度110、限制进入发动机的空气流动的节气门位置和车辆速度。
图8示出了根据本发明的建模两个不同带温度下的动力传递带相对于带的使用寿命的非限制示例性图表900。在图示实施例中，带对应于图1的动力系系统100的动力传递带65。水平X轴表示从原点处的一（1）增加的使用寿命（例如发动机运转时间的刻度单位），并且竖直Y轴表示从原点处的零增加的累积分布函数（%）。虽然对应于使用寿命的工作周期数量在图示实施例中由发动机运转时间的刻度单位表示，但是其他实施例可以类似地由指示带转数或车辆行驶距离的工作周期表示。分布线902对应于具有120℃带温度的带的使用寿命，并且分布线904对应于具有100℃带温度的带的使用寿命。将理解的是，作为非限制性带温度选择120℃和100℃的带温度。水平虚线950表示期望累积分布函数。在非限制性示例中，期望累积分布函数等于65%。分布线902指示针对在期望累积分布函数950处具有120℃的带温度的带的发动机运转时间的大约4个刻度单位的使用寿命。分布线904指示针对在期望累积分布函数950处具有100℃的带温度的带的发动机运转时间的大约8.9个刻度单位的使用寿命。因此，图表900示出了类似于以上参考图7的非限制示例性图表800所描述的针对环境温度的每个刻度单位增加的带的耐久性减小，针对每20℃的带温度的增加，带的使用寿命减少。
图9示出了根据本发明的用于估计在图1的混合动力系100的带传动系统的至少两个旋转构件之间传递转矩的带的寿命终结的示例性流程图1000。然而将意识到的是，示例性流程图1000能够等同地应用于在任意类型的交通工具、农场设备和固定式发动机中采用的其他带传动系统。而且，示例性流程图1000不限于估计“带”的寿命终结，而是可以等同地应用于估计用于在至少两个旋转构件之间传递转矩的任意材料的线带或带条的寿命终结。
示例性流程图1000能够在图1的控制模块50内实施并且由控制模块50的处理装置执行。能够参考图2的非限制示例性带传动系统200描述流程图1000。提供表1作为图解，其中标示数字的方框和对应的功能如下所述。
提供表1作为图解，其中标示数字的方框和对应的功能如下所述。
表1
| 方框 | 方框内容 |
| 1002 | 监测多个带参数。 |
| 1004 | 基于带的载荷数据获得对应于带使用寿命的实验测试数据。 |
| 1006 | 获得对应于带使用寿命相对于带温度的实验建模数据 |
| 1008 | 基于监测到的多个带参数、所获得的实验测试数据和所获得的实验建模数据来确定瞬时损坏系数。 |
| 1010 | 确定是否已经估计了带的寿命终结。 |
| 1012 | 当估计到带的寿命终结时，生成指示需要更换或维修带的警告。 |
在方框1002处监测多个带参数中的每个。在图1的控制模块50的处理装置处获得和监测带参数。带参数可以包括带的旋转速度、带的载荷数据以及带温度。处理装置进一步监测多个动力系参数和带传动系统参数以获得所述多个带参数。在一个实施例中，所述多个动力系参数和所述多个带传动系统参数可以存储在控制模块50的数据库内并且由处理装置检索。多个动力系选自由以下构成的组：曲柄轴速度、动力传递带的每个跨距的张力量值、发动机运转时间和动力系系统的部件的输出转矩。例如并且参考图2的非限制示例性带传动系统200，具有输出转矩的带传动系统的部件包括发动机10（曲柄轴带轮201）、A/C压缩机装置（A/C带轮202）和电机20（电机带轮203）。带传动系统参数选自由以下构成的组：带的长度、带类型、肋的数量和支撑带运动的带传动系统的带轮的半径。
在一些实施例中，参数能够从动力系和带传动系统参数中选择，以检测可能影响所述多个带参数中的一个或更多个且因此影响带的使用寿命的一个或更多个状况的存在。在一个实施例中，能够基于动力系和带传动系统参数中的一个或更多个来检测带滑移状况的存在。在此，沿支撑带运动的带轮行进的滑移带的存在能够导致带性质（例如但不限于带摩擦系数和肋厚度）改变。因此，能够在检测到的滑移量值与其对带的温度和热性能以及带的载荷数据的影响之间进行关联。在另一个实施例中，能够基于动力系和带传动系统参数中的一个或更多个检测拉伸带状况的存在。例如，能够估计带长度的增加，其中拉伸或增加的带长度能够用于关联对带的旋转速度的影响。而且，带长度增加超出预定量值能够指示摩擦不足从而导致带在来自动力系系统的一个或更多个部件（例如电机20）的大输出转矩下滑移。在另一个实施例中，能够基于动力系参数中的一个或更多个检测快速瞬变带转矩状况的存在。例如，当带转矩在较短时间段期间且以较大量值在负方向和正方向的转矩之间快速地交替时，能够进行关联来确定对带载荷数据的影响。将进一步意识到，虽然一个或更多个上述状况的存在影响带参数并影响带寿命，但是能够对这些状况进行进一步分析以诊断例如故障的张紧器等带传动系统内的故障、以及对带传动系统的寿命的整体影响，以便能够警告车辆操作者并且能够采取补救措施。
当在本文中使用时，术语带的“载荷数据”能够指对应于最大带张力和带处的剪切应力量值的带张力。最大带张力最终由控制模块50的处理装置使用来确定指示带处的边缘核芯伸出的量值的瞬时损坏系数（或者子系数）。如上文参考图2的带传动系统200的非限制示例性构造所描述的那样，最大带张力是基于具有最大张力量值的动力传递带65的张力跨距的。带处的剪切应力量值是基于带传动系统的一个或更多个部件的输出转矩的。在一个实施例中，带处的剪切应力是基于电机20的输出转矩的。在另一个实施例中，带处的剪切应力是基于A/C压缩机装置的输出转矩的。在甚至又一个实施例中，带处的剪切应力量值是基于电机20和A/C压缩机装置的总和的。带处的剪切应力量值最终由控制模块50的处理装置使用来确定指示带65处的肋剪切量值的瞬时损坏系数（或者子系数）。
参考方框1004，获得基于带的载荷数据的对应于带使用寿命的实验测试数据。实验测试数据可以存储在控制模块50的数据库中并且由处理装置检索。方框1004的实验测试数据能够包括在上文参考图6的非限制示例性图表描述的非限制实验测试数据。
参考方框1006，获得基于带温度的对应于带使用寿命的实验建模数据。实验建模数据可以存储在控制模块50的数据库中并且由处理装置检索。方框1006的实验建模数据能够包括在上文参考图7和图8的非限制示例性图表描述的非限制实验建模数据。
方框1008基于方框702处监测到的多个带参数、从方框704处获得的测试数据和从方框706处获得的建模数据，来确定带的瞬时损坏系数。在一个实施例中，瞬时损坏系数指示带处的肋剪切量值。在另一个实施例中，瞬时损坏系数指示带处的边缘核芯伸出量值。在甚至又一个实施例中，瞬时损坏系数指示带处的肋开裂量值。而且，实施例可以附加地或者替代地涉及包括指示至少两个瞬时损坏子系数的组合的累积值的瞬时损坏系数，其中每个子系数均指示带处的肋剪切量值、边缘核芯伸出量值和肋开裂量值中的对应一个。虽然讨论了指示肋剪切、边缘核芯伸出和肋开裂的瞬时损坏系数，但是将意识到本发明可以包括其他实施例，包括指示影响带的使用寿命的带的其他故障状况的瞬时损坏系数。
仍然参考方框1008，基于在瞬时工作周期范围期间监测到的多个带参数确定带的使用寿命。如上所述，使用寿命指示带自带具有足够的能力从而在带传动系统的旋转部件之间传递转矩的寿命开始起的剩余工作周期数量。控制模块50的处理装置进一步监测已经过的工作周期数量，其对应于确定带的使用寿命的瞬时工作周期范围。其后，能够基于已经过的工作周期数量与使用寿命的比例来确定瞬时损坏系数。因此，瞬时损坏系数指示由确定了带的使用寿命的瞬时工作周期范围标准化的带的使用寿命。
当瞬时损坏系数（或者子系数）指示带处的肋剪切量值时，能够确定由指示带处的剪切应力量值的载荷数据标准化的带的使用寿命。如上文参考方框1002所描述的那样，带处的剪切应力量值是基于带传动系统的一个或更多个部件的输出转矩的。带处的剪切应力的量值τ基于带传动系统的部件的总输出转矩并且能够根据以下关系式表达：
[1]
其中：FApplied是由带传动器的部件施加到带上的力，并且
AMGU是带与电机带轮接触的面积。
带与电机带轮接触的面积（AMGU）根据以下关系式计算：
[2]
其中SMGU是电机带轮与带接触的部分的周长，并且
NRibs是带所具有的肋的数量。
FApplied如下计算：
[3]
其中：TTotal是由带传动系统的部件施加到带上的输出转矩的总和，并且
RMGU是电机带轮的半径。
根据以下关系式，基于由带传动系统的部件施加到带上的总输出转矩来计算TTotal：
[4]
其中TMGU是部件之一的输出转矩，
TMom是由电机带轮的动量引起的输出转矩。
根据以下关系式计算TMom：
[5]
其中I是电机带轮的惯量，并且
α是电机带轮的角减速度。
在一个实施例中，等式1被用于确定响应于电机20的输出转矩的带处的剪切应力的量值，其中输出转矩T对应于图1的示例性混合动力系100的电机20的输出转矩。当电机正在向带传动系统20的一个或更多个部件提供转矩时，输出转矩能够包括正整数，并且当电机正在消耗转矩用于给ESD 25充电时，输出转矩能够包括负整数。本发明不限于响应于电机20的输出转矩的带处的剪切应力的量值，而是可以包括响应于来自带传动系统的能够提供和消耗转矩中的至少之一的任意一个或更多个部件的输出转矩的带处的剪切应力的量值。
一旦使用等式1-5确定了带处的剪切应力的量值，就能够利用源自方框1004的实验测试数据的表达通过剪切应力量值来标准化使用寿命。例如，用于由剪切应力量值标准化使用寿命的表达能够从由肋剪切导致的使用寿命值的非限制性对数刻度712和对应的带处的剪切应力量值获得，如以上参考图6的示例性非限制图表700描述的那样。在基于一组实验测试数据（该测试数据描述带失效前的运行长度）的非限制性示例中，能够根据以下关系式确定由带处的剪切应力量值标准化的带的使用寿命ULτ：
[6]
其中τ是带处的剪切应力量值，并且
通过带失效前的运行长度的该组实验测试数据的回归分析来确定常数a和b。
将理解的是，回归分析的类型取决于该组实验测试数据。本领域技术人员将熟悉用于将数据组最佳地匹配到等式中以用于确定使用寿命的回归工具。等式的具体形式可以基于具体应用而不同。将进一步理解的是，由等式[6]计算的使用寿命ULτ对应于由肋剪切导致的带使用寿命，并且仅通过带处的剪切应力量值来标准化而无需考虑带温度。而且，将意识到的是，使用寿命仅对应于响应于带传动系统的部件之一的输出转矩的剪切应力量值。能够相似地计算与响应于带传动系统的其他部件的输出转矩的剪切应力量值对应的另外的使用寿命值。如在下文更详细地描述的那样，在最终确定指示带65处的肋剪切量值的瞬时损坏系数（或子系数）之前，能够使用温度系数由带温度进一步标准化使用寿命。
当瞬时损坏系数（或者子系数）指示带处的边缘核芯伸出量值时，控制模块50的处理装置确定由指示带的最大带张力（N）的载荷数据标准化的带使用寿命。最大带张力计算是基于从带传动系统施加到带上的静态张力和动态张力两者的。最大带张力（TBeltMax）能够根据以下关系式来确定：
[7]
其中NRibs是带所具有的肋的数量，并且
FTotal是由带传动器的部件施加到带上的总力（静态的和动态的），并且能够如下表达：
[8]
其中FStatic是被施加到带上的静态力；
TMGU是电机带轮的输出转矩，
TMom是由电机带轮的动量引起的输出转矩，并且
RMGU是电机带轮的半径。
能够利用源自方框1004的实验测试数据的表达由最大带张力来标准化使用寿命。例如，该表达能够通过由边缘核芯伸出导致的使用寿命值的非限制性对数刻度711和对应的最大带张力值来获得，如以上参考图6的示例性非限制图表700所描述的那样。在基于一组可能实验测试数据（该测试数据描述带失效前的运行长度）的非限制性示例中，能够根据以下关系式表达由带处的最大带张力标准化的带的使用寿命ULMaxT：
[9]
其中MaxT是最大带张力（N），并且
通过带失效前的运行长度的该组实验测试数据的回归分析来确定常数a和b。
将理解的是，回归分析的类型取决于该组实验测试数据。本领域技术人员将熟悉用于将数据组最佳地匹配到等式中以用于确定使用寿命的回归工具。等式的具体形式可以基于具体应用而不同。将进一步理解的是，通过等式[9]计算的使用寿命ULMaxT对应于由边缘核芯伸出导致的带使用寿命，并且仅通过最大带张力来标准化而无需考虑带温度。如在下文更详细地描述的那样，在最终确定指示带65处的边缘核芯伸出量值的瞬时损坏系数（或子系数）之前，能够使用温度系数由带温度进一步标准化使用寿命。
除了带的载荷数据之外，使用上述温度系数由带温度能够将使用等式6和9分别确定的每个使用寿命ULτ和ULMaxT进一步标准化。温度系数是利用源自从方框706的实验建模数据获得的对应于带使用寿命相对于带温度的关系的表达式来计算的，如上文分别参考图7和图8的非限制示例性图表800和900所描述的那样。温度系数TF能够如下表达。
[10]
其中Tb是带温度，
kT是半衰期系数，并且
h是半衰期常数。
将意识到半衰期系数kT指的是带的耐久性减小一半时的温度增加。半衰期系数kT能够从图7的非限制性实验建模数据获得，图7描绘了针对环境温度的每个刻度单位的增加，使用寿命具有半衰期。将显而易见的是，瞬时损坏系数是基于使用温度系数和监测到的带的载荷数据来标准化带使用寿命。因此，等式[10]的温度系数能够乘以等式[6]的结果，以确定由带处的剪切应力量值和带温度标准化的肋剪切所导致的带使用寿命ULτ。类似地，等式[10]的温度系数能够乘以等式[9]的结果，以确定由最大带张力和带温度标准化的归因于边缘核芯伸出所导致的带使用寿命ULMaxT。
当瞬时损坏系数（或者子系数）指示带处的肋开裂量值时，控制模块50的处理装置确定由带的旋转速度和带温度标准化的带使用寿命。能够利用与从带寿命开始（此时带不指示肋开裂）起的预期剩余工作周期数量的关联，由带的旋转速度标准化使用寿命。增加带的旋转速度会增加工作周期数量，并且导致在较短时间段内发生带处的肋开裂量值。因此，能够将由肋开裂导致的使用寿命值与带的旋转速度相关。其后，等式[10]的温度系数能够乘以由肋开裂导致的使用寿命值和带的旋转速度之间的关联的结果。
而且在方框1008，必须监测对应于确定使用寿命的工作周期瞬时范围的已经过的工作周期数量。例如，瞬时工作周期范围指的是获得用于确定使用寿命的数据的工作周期范围。其后，能够基于已经过工作周期数量与对应使用寿命的比例，来确定指示肋剪切量值、边缘核芯伸出量值、肋开裂量值和带处的故障状况的任意其他量值的任意组合的瞬时损坏系数。
参考判定方框1010，确定是否已经发生带的寿命终结。控制模块50的处理装置能够基于瞬时损坏系数来估计带的寿命终结。在一个实施例中，当瞬时损坏系数包括指示至少两种上述故障状况的组合的累积值时，寿命终结对应于带的总寿命终结，其中组合中的每个故障状况均包括对应的瞬时损坏子系数值。在另一实施例中，能够估计由每个瞬时损坏子系数导致的寿命终结。因此，这里的实施例能够包括以任意方式判断瞬时损坏系数或瞬时损坏子系数来估计带的寿命终结。
在一个实施例中，基于瞬时损坏系数估计带的寿命终结包括将带寿命周期期间的瞬时损坏系数积分。其后，能够通过从对应于带寿命开始的值减去积分得到的瞬时损坏系数来确定瞬时带寿命指标。当在本文中使用时，术语“瞬时带寿命指标”指的是指示带的瞬时剩余寿命的值。将瞬时带寿命指标与预定寿命阈值进行比较，并且当瞬时带寿命指标不大于预定寿命阈值时，估计带的寿命终结。
在另一个实施例中，基于瞬时损坏系数估计带的寿命终结包括将带寿命周期期间的瞬时损坏系数积分，并且将积分得到的瞬时损坏系数与预定损坏系数进行比较。当在本文中使用时，术语“预定损坏系数”指的是指示带寿命终结的值。预定损坏系数能够通过建模或者测试而实验地确定。当积分得到的瞬时损坏系数至少是预定损坏系数时，估计带的寿命终结。
在甚至又一个实施例中，基于瞬时损坏系数估计带的寿命终结包括使用瞬时损坏系数从带寿命开始起消耗瞬时带寿命指标。在该实施例中，不将瞬时损坏系数在带寿命周期期间积分，而是每次确定瞬时损坏系数并将瞬时损坏系数从其减去时，使瞬时带寿命指标减小对应量值。将理解的是，寿命开始时的瞬时带寿命指标表明带具有100%的能力来传递转矩。一旦瞬时带寿命指标不大于预定寿命阈值，就能够估计带的寿命终结。例如，预定寿命阈值能够包括指示0%的带能力的值或者指示带能力不足以传递转矩的一些其他的值。
仍然参考判定方框1010，“0”表明还没有估计到寿命终结，并且流程图1000返回到方框1008。“1”表明已经估计到寿命终结，并且流程图1000前进到方框1012。
在方框1012，当已经估计到带的寿命终结时，控制模块50的处理装置生成指示需要更换和/或维修带的警告。所生成的警告能够显示在车辆的仪表板上，以使驾驶员知道带已经到达寿命终结。将意识到，这里描述的用于基于带的瞬时损坏系数估计寿命终结的实施例允许当实际发生带的故障状况时诊断带的故障状况，而不是依赖于仅针对在典型环境条件和典型行驶条件下运转的带所指定的带的预定使用寿命或者其它静态使用寿命。
在一个实施例中，当判定方框1010是“0”从而表明还没有估计到寿命终结时，处理装置可以基于瞬时损坏系数或多个瞬时损坏子系数来估计寿命终结之前的带的总剩余寿命。例如，可以在处理装置处将瞬时损坏子系数求和以确定瞬时损坏系数，并且可以使用瞬时损坏系数从寿命开始起消耗上述瞬时带寿命指标。处理装置可以进一步计数在混合动力系的带传动系统的正在进行的运转期间的工作周期的总数量。当在本文中使用时，术语“正在进行的运转期间的工作周期的总数量”指的是以类似于计数车辆行驶距离的里程表的方式计数由带传动系统完成的每个工作周期。在工作周期包括车辆行驶的距离的实施例中，可以从车辆的里程表由处理装置获得正在进行的运转期间的工作周期的总数量。处理装置然后可以基于将已经过的工作周期的总数量乘以瞬时带寿命指标，来估计寿命终结之前的工作周期的总剩余数量。类似地，处理装置还可以估计相应于每个对应瞬时损坏子系数的寿命终结之前的工作周期的对应剩余数量。可以利用处理装置对这些寿命终结之前的工作周期的对应剩余数量中的每个进行分析，以确定带的故障状况中的哪个最快地消耗寿命，以便能够采取恰当的补救措施。
虽然上面参考图9的示例性流程图1000描述的实施例涉及估计带的寿命终结，不过将理解的是，能够进一步利用确定在带传动系统的正在进行的运转期间的瞬时损坏系数，来诊断混合动力系系统内的故障。在一个非限制性示例中，以比预期速率更快的速率增加的瞬时损坏系数可能是由于带传动系统内的故障张紧器。在这种情况下，能够对车辆进行维修以便诊断张紧器是否发生故障，并且如果张紧器发生故障，则能够采取补救措施来修理/更换故障的张紧器以便维护带的使用寿命。在另一个非限制性示例中，以比预期速率更快的速率增加的瞬时损坏系数可能是由于带传动系统内的松弛的带轮。如果在维修车辆之后诊断出松弛的带轮，则能够采取补救措施来紧固带轮，以便不会由于松弛的带轮而进一步缩短带的使用寿命。在另一非限制性示例中，能够基于带的旋转速度的扰动检测到后侧碰撞状况。
实施例能够还包括基于混合动力系的运转模式将瞬时损坏系数积分。能够在控制模块50的处理装置处确定与混合动力系的每种运转模式对应的积分得到的瞬时损坏系数，并且将其存储在数据库内。能够将混合动力系系统的对应运转模式的每个积分得到的瞬时损坏系数与对应于混合动力系系统的其他运转模式的其他积分得到的瞬时损坏系数进行比较。这样的比较有助于确定混合动力系系统100的每种运转模式如何影响动力传递带的使用寿命。例如，能够采取补救措施，包括限制以已知如果带接近寿命终结则对带的使用寿命具有最大影响的给定运转模式的运转。
本发明已经描述了某些优选实施例及其变更。在阅读并理解说明书时，可以想到进一步的变更和变型。因此，本发明不试图被限制于公开为用于实施本发明所设想的最佳方式的具体实施例，而是本发明将包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。
Claims (18)
1.一种用于估计在带传动系统的至少两个旋转构件之间传递转矩的带的寿命终结的控制模块实施的方法，包括：
在控制模块中监测在所述带的寿命周期期间的多个带参数；
基于所述多个带参数确定所述带的瞬时损坏系数；以及
基于所述瞬时损坏系数估计所述带的寿命终结，
其中所述瞬时损坏系数指示包括所述带处的肋剪切量值的故障状况。
2.根据权利要求1所述的方法，其中监测所述多个带参数包括：
监测所述带的旋转速度；
监测所述带的载荷数据；以及
监测所述带的温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述瞬时损坏系数指示包括所述带处的边缘核芯伸出量值的故障状况。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述瞬时损坏系数指示包括所述带处的肋开裂量值的故障状况。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述瞬时损坏系数包括指示下述故障状况中的至少两个的组合的累积值，包括：
所述带处的肋剪切的量值；
所述带处的边缘核芯伸出的量值；
所述带处的肋开裂的量值。
6.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述瞬时损坏系数包括：
基于在瞬时工作周期范围期间监测到的多个带参数确定所述带的使用寿命，所述使用寿命指示自所述带的寿命开始起的剩余工作周期数量，其中在所述带的寿命开始时，所述带具有足够的能力用于在所述带传动系统的所述至少两个旋转构件之间传递转矩；
监测对应于所述瞬时工作周期范围的已经过工作周期数量，其中在所述瞬时工作周期范围确定所述带的使用寿命；以及
基于所述已经过工作周期数量与所述使用寿命的比例来确定所述瞬时损坏系数。
7.根据权利要求6所述的方法，其中每个工作周期对应于以下参数中的一个，包括：所述带的转数、车辆行驶的距离和发动机运转时间。
8.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述瞬时损坏系数估计所述带的寿命终结包括：
将所述带的寿命周期期间的瞬时损坏系数积分；
从对应于所述带的开始寿命的值减去积分得到的瞬时损坏系数以确定瞬时带寿命指标；
将所述瞬时带寿命指标与预定寿命阈值进行比较；
当所述瞬时带寿命指标不大于所述预定寿命阈值时，估计所述带的寿命终结。
9.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述瞬时损坏系数估计所述带的寿命终结包括：
将所述带的寿命周期期间的瞬时损坏系数积分；
将积分得到的瞬时损坏系数与指示所述带的寿命终结的预定损坏系数进行比较；以及
当积分得到的瞬时损坏系数至少是所述预定损坏系数时，估计所述带的寿命终结。
10.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述瞬时损坏系数估计所述带的寿命终结包括：
使用所述瞬时损坏系数从所述带的寿命开始起消耗瞬时带寿命指标；
将所述瞬时带寿命指标与预定寿命阈值进行比较；以及
当所述瞬时带寿命指标不大于所述预定寿命阈值时，估计所述带的寿命终结。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括：
当估计所述带的寿命终结时，生成指示需要更换或维修所述带的警告。
12.一种用于估计在混合动力系系统的至少发动机和电机之间传递转矩的带的寿命终结之前的总剩余寿命的控制模块实施的方法，包括：
在控制模块中监测在所述带的寿命周期期间的多个带参数，所述多个带参数包括：
所述带的旋转速度；
所述带的载荷数据；以及
所述带的温度；
基于监测到的多个带参数确定所述带的多个瞬时损坏子系数；以及
基于所述多个瞬时损坏子系数估计所述带的寿命终结之前剩下的所述总剩余寿命，
其中所述带的旋转速度通过以下步骤确定，包括：
获得存储在所述控制模块的数据库中的支撑所述带的行进的多个带轮中的每个带轮的半径；
获得存储在所述数据库中的所述带的长度；
监测发动机速度；以及
基于每个带轮的半径、所述带的长度和所述发动机速度来确定所述带的旋转速度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述带的载荷数据通过以下步骤确定，包括：
监测所述混合动力系系统的转矩要求；
基于监测到的转矩要求获得用于所述带的多个张力跨距中的每个的存储在所述控制模块的数据库中的相应张力量值，每个张力跨距包括开始于在支撑带运动的多个带轮中的对应主要带轮和所述带之间的最后一个接触点的末端并结束于在沿带行进方向的所述多个带轮中的对应相邻主要带轮和所述带之间的第一个接触点的末端的相应距离；以及
确定所述载荷数据指示与具有最大张力量值的所述带的张力跨距对应的最大带张力。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述带的载荷数据通过以下步骤确定，包括：
响应于所述电机的输出转矩确定所述带处的对应剪切应力；以及
确定所述带的载荷数据指示响应于所述电机的输出转矩的所述带处的对应剪切应力。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述多个瞬间损坏子系数包括：
指示包括所述带处的肋剪切量值的第一故障状况的第一瞬时损坏子系数；
指示包括所述带处的边缘核芯伸出量值的第二故障状况的第二瞬时损坏子系数；以及
指示包括所述带处的肋开裂量值的第三故障状况的第三瞬时损坏子系数。
16.根据权利要求15所述的方法，其中基于所述多个带参数确定所述多个瞬时损坏子系数包括：
针对所述第一瞬时损坏子系数、第二瞬时损坏子系数和第三瞬时损坏子系数中的每个：
基于在瞬时工作周期范围期间监测到的多个带参数确定所述带的对应使用寿命，所述使用寿命指示自所述带的寿命开始起的剩余工作周期数量，其中在所述带的寿命开始时，所述带具有足够的能力用于在所述带传动系统的所述至少两个旋转部件之间传递转矩；
监测对应于所述瞬时工作周期范围的已经过工作周期数量，其中在所述瞬时工作周期范围确定所述带的对应使用寿命；以及
基于所述已经过工作周期数量与所述对应使用寿命的比例来确定对应瞬时损坏子系数。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
针对所述第一瞬时损坏子系数、第二瞬时损坏子系数和第三瞬时损坏子系数中的每个：
使用所述对应瞬时损坏子系数从所述带的寿命开始起消耗瞬时带寿命指标；
计数在所述混合动力系系统的正在进行的运转期间的工作周期总数量；
将所述工作周期总数量与所述瞬时带寿命指标相乘；以及
基于所述相乘估计相应于所述对应瞬时损坏子系数的寿命终结之前的工作周期的对应剩余数量。
18.根据权利要求12所述的方法，其中基于所述多个瞬时损坏子系数估计所述带的寿命终结之前剩下的所述总剩余寿命包括：
将所述多个瞬时损坏子系数中的每个求和以确定瞬时损坏系数；
使用所确定的瞬时损坏系数从所述带的寿命开始起消耗瞬时带寿命指标；
计数在所述混合动力系系统的正在进行的运转期间的工作周期总数量；
将所述工作周期总数量与所述瞬时带寿命指标相乘；以及
基于所述相乘估计寿命终结之前的工作周期的总剩余数量。
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