CN110936957A

CN110936957A - 用于具有高比率牵引驱动传动装置的电驱动动力系的打滑检测和减轻

Info

Publication number: CN110936957A
Application number: CN201910893487.3A
Authority: CN
Inventors: J·M·大卫; T·J·米勒
Original assignee: Dana Ltd
Current assignee: Dana Ltd
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2020-03-31
Anticipated expiration: 2039-09-20
Also published as: US11485346B2; US12017635B2; EP3627000A3; EP3627000A2; CN110936957B; US20210229653A1; US20200094808A1; US11021144B2; US20230014139A1

Abstract

公开了一种控制包括高比率牵引驱动传动装置以及第一马达－发电机和第二马达－发电机中的至少一个的无级变速电动传动系(CVED)的方法。该方法包括以下步骤：接收输出速度、确定运动学输出速度、以及基于输出速度与运动学输出速度的比较确定高比率牵引驱动传动装置的打滑状态。

Description

用于具有高比率牵引驱动传动装置的电驱动动力系的打滑检测和减轻

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2018年9月20日提交的美国临时专利申请第62/733,872号的权益，其全文以参见的方式完全纳入本文。

背景技术

很大程度上由于燃料的成本和对于内燃机车辆的温室气体排放政府规定，电动和混合电动车辆正越来越受欢迎和接受。混合动力车辆包括用于推动车辆的内燃机以及电动马达。

在当前用于消耗和储存电能的电动车桥设计中，来自组合的电动马达－发电机的旋转轴由齿轮系联接于车辆的从动轮。因此，马达－发电机单元的旋转轴与车轮一致地基于齿轮系的速度比旋转。实施电动机的动力系面临电动机与从动轮之间的大幅减速。在一些情况下，具有高旋转速度(例如高于30,000rpm(转/分))的电机被考虑用于各种动力系构造中。应当理解的是，为了实现高速电机，需要具有高传动比的传统齿轮传动结构，例如传动比在25-40范围内的那些齿轮传动结构。具有在所述范围内的传动比的传统齿轮传动装置制造起来极其昂贵并且在运行期间通常非常吵。

因此，可期望开发一种控制电动传动系的方法，该方法提高效率和精度，同时使其成本最小化。

发明内容

与本公开一致地且相符地，已经出人意料地发现了一种控制电动传动系的方法，该方法能提高效率和精度，同时使其成本最小化。

在一种实施例中，一种控制电动传动系的方法包括：提供一种牵引驱动传动装置，该牵引驱动传动装置包括环构件、具有多个牵引构件的行星架、以及太阳轮构件；以及基于环构件、行星架、多个牵引构件和太阳轮构件中的至少一个的速度与环构件、行星架、多个牵引构件和太阳轮构件中的至少一个的运动学速度(kinematic speed)的比较来确定牵引驱动传动装置的打滑状态。

作为某些实施例的各方面，牵引驱动传动装置可操作地联接于至少一个马达－发电机。

作为某些实施例的各方面，该方法还包括将至少一个马达－发电机从扭矩控制模式切换到速度控制模式，以便减轻打滑状态。

作为某些实施例的各方面，该方法还包括通过调整马达－发电机中的至少一个的速度来减轻牵引驱动传动装置的打滑状态。

作为某些实施例的各方面，该方法还包括一旦牵引驱动传动装置不再处于打滑状态就将至少一个马达－发电机从速度控制模式切换到扭矩控制模式。

在另一种实施例中，一种控制无级变速电动传动系的方法包括：提供第一电动发电机、第二电动发电机和高比率牵引驱动传动装置，该牵引驱动传动装置具有环构件、构造成支承多个牵引构件的行星架、以及太阳轮构件，其中，环构件、行星架和太阳轮构件中的一个可操作地联接于第一马达－发电机，其中，环构件、行星架和太阳轮构件中的一个传递旋转动力，并且其中，环构件、行星架和太阳轮构件中的一个可操作地联接于第二马达－发电机；测量行星架、环构件、太阳轮构件、第一马达－发电机和第二马达－发电机中的至少一个的速度；基于第一马达－发电机和第二马达－发电机中的至少一个的速度确定行星架、环构件、太阳轮构件，第一马达－发电机和第二马达－发电机中的至少一个的运动学速度；以及基于行星架、环构件、太阳轮构件、第一马达－发电机和第二马达－发电机中的至少一个的测量出的速度与行星架、环构件、太阳轮构件、第一马达－发电机和第二马达－发电机中的至少一个的运动学速度的比较来确定高比率牵引驱动传动装置的打滑状态。

作为某些实施例的各方面，该方法还包括基于环构件的速度与第一马达－发电机和第二马达－发电机中的至少一个的速度的比较来确定环打滑。

作为某些实施例的各方面，该方法还包括基于太阳轮构件的速度与第一马达－发电机和第二马达－发电机中的至少一个的速度的比较来确定太阳轮打滑。

作为某些实施例的各方面，该方法还包括基于环打滑来指令改变第一马达－发电机和第二马达－发电机中的至少一个的速度。

作为某些实施例的各方面，该方法还包括基于太阳轮打滑来指令改变第一马达－发电机和第二马达－发电机中的至少一个的速度。

作为某些实施例的各方面，该方法还包括基于打滑状态来指令改变第一马达－发电机与第二马达－发电机之间的功率比。

作为某些实施例的各方面，其中，指令改变功率比包括：调整第一马达－发电机和第二马达－发电机中的至少一个的速度。

在又一种实施例中，一种控制无级变速电动传动系的方法包括：提供马达－发电机和高比率牵引驱动传动装置，该牵引驱动传动装置包括太阳轮构件、构造成支承多个牵引构件的行星架、与牵引构件接触的环构件，其中，环构件、行星架和太阳轮构件中的至少一个可操作地联接于马达－发电机，其中，环构件、行星架和太阳轮构件中的至少一个传递旋转动力，并且其中，使环构件、行星架和太阳轮构件中的至少一个保持静止；测量无级变速电动传动系的输出速度；基于高比率牵引驱动传动装置的环－太阳轮的比率来确定无级变速电动传动系的运动学输出速度；以及基于输出速度与运动学输出速度的比较来确定高比率牵引驱动传动装置的打滑状态。

作为某些实施例的各方面，该方法还包括通过调整马达－发电机的速度来减轻高牵引驱动传动装置的打滑状态。

附图说明

附图作为说明书的一部分而并入本文。本文描述的附图示出了当前公开的主题的实施例，并且说明了本公开的所选原理和教导且没有示出其所有可能的实施方式。附图不旨在以任何方式限制本公开的范围。通过参照以下阐述了其中使用优选实施例的原则的说明性实施例的详细描述以及附图，将会获得对本公开的实施例的特征和优点更好的理解，其中：

图1是具有渐缩(锥形)滚子的简化高比率牵引驱动传动装置的剖视图；

图2是偏置式牵引滚子传动类型的高比率牵引驱动传动装置的实施例的剖视图；

图3是图2的偏置式牵引滚子传动装置的剖视平面图；

图4是渐缩行星牵引滚子传动型的高比率牵引驱动传动装置的实施例的剖视图；

图5是具有无级变速电动传动系的电动车桥的示意图；

图6是具有两个马达和高比率牵引驱动传动装置的无级变速电动传动系的又一种实施例的杆图；

图7是变量图，该变量图示出了对于上述实施例的代表性构造作为马达速度的函数的可能的车辆速度和车桥扭矩的范围；

图8是描绘用于具有两个马达和高比率牵引驱动传动装置的无级变速电动传动系的控制过程的流程图；

图9是表示具有两个马达和高比率牵引驱动传动装置的无级变速电动传动系的多个诊断状态的表格；

图10是描绘具有两个马达和高比率牵引驱动传动装置的无级变速电动传动系在打滑减轻期间的功率比和扭矩比相对于时间的图表；

图11是具有一个马达和高比率牵引驱动传动装置的无级变速电动传动系的杆图；

图12是具有一个马达和高比率牵引驱动传动装置的另一种无级变速电动传动系的杆图；以及

图13是描绘用于具有一个马达和高比率牵引驱动传动装置的无级变速电动传动系的控制过程的流程图。

具体实施方式

应理解的是，目前公开的主题可具有各种替代的方向和步骤序列，除非明确地指出相反。还应当理解的是，附图中所示和以下说明书中所描述的特定的设备、组件、系统和过程仅是本文所限定的创造性概念的示例性实施例。因而，与所公开的实施例相关的特定的尺寸、方向或其它物理特征不应被看作是限制，除非另有明确的声明。此外，优选实施例可包括若干新颖性特征，它们中没有单独的一个新颖性特征是对于所期望的属性负责的或对于实践所描述的实施例是必不可少的。

如在次所使用的，术语“操作地连接”、“操作地联接”、“操作地联结”、“可操作地连接”、“可操作地联接”、“可操作地联结”和类似的术语指的是元件之间的关系(机械的、联结的、联接的等)，由此，一个元件的运行导致第二元件的对应的、随后的或同时的运行或致动。注意，在使用所述的术语以描述本发明的实施例时，通常描述联结或联接各元件的特定的结构或机构。然而，除非另有说明，当使用所述术语中的一个术语时，该术语表示能够采取各种形式的实际联结或联接，其在某些情况下对相关技术领域中的普通技术人员将会是显而易见的。

应当注意的是，本文提到的“牵引力”并不排除主要的或排他性的动力传递模式是通过“摩擦”的应用。此处不试图在牵引驱动与摩擦驱动之间建立分类差异，通常这些将被理解为不同的动力传递方式。牵引驱动通常涉及通过在元件之间捕获的薄流体层中的剪切力在两个元件之间传递动力。在这些应用中使用的流体通常呈现出比常规矿物油更大的牵引系数。牵引系数(μ)表示在接触部件的界面处可获得的最大可用牵引力，并且是每单位接触力的最大可获得的驱动扭矩的比率。典型地，摩擦驱动通常涉及通过元件之间的摩擦力在两个元件之间传递动力。出于本公开的目的，应当理解的是，此处描述的传动装置能够基于运行期间存在的扭矩和速度条件在牵引应用和摩擦应用两者中运行。

参照图1，在一些实施例中，高比率牵引驱动传动装置的特征在于，具有提供自由旋转牵引滚子接合的布置。在美国专利第8,152,677号中找到的高比率偏心行星牵引驱动传动装置、在美国专利第4,709,589号中找到的固定比率牵引驱动传动装置、在美国专利第4,483,216号中找到的具有弹性滚子或环的行星滚子传动装置、以及在美国专利第4,846,008和5,385,514号中找到的高比率行星传动装置是本文实施的牵引行星装置的说明性示例。

在一些实施例中，牵引驱动传动装置10包括变速器壳体11，该变速器壳体11设有具有座圈表面13的座圈环12。略锥形的太阳轮滚子14可通过凸轮结构16支承在输入轴15上。略锥形的行星滚子17可被支承以与输出轴18一起沿轨道运行。在某些实施例中，行星滚子17可与座圈12和太阳轮滚子14接合。凸轮结构16可构造成迫使在行星滚子17之间的太阳轮滚子14根据所传递的扭矩量来提供牵引表面接合力。如图所示，所有牵引表面的所有轴向切线在传动轴线上的单个点P处相交，使得为所有牵引表面提供真实的滚动状态。这导致变速器的高效运行和牵引表面的少量磨损。

同时参照图2和3，在一些实施例中，高比率牵引驱动传动装置20包括与牵引滚子22牵引接合的太阳轮滚子21。在一些实施例中，牵引滚子22可支承在不可旋转的行星架23中。牵引滚子22可与牵引环24牵引接合。牵引环24可位于牵引滚子22和太阳轮滚子21的径向外侧。在某些实施例中，环联接件25可联接于牵引环24并且构造成将旋转动力传递至高比率牵引驱动传动装置20或从高比率牵引驱动传动装置20传递旋转动力。在一些实施例中，当在图2的页面的平面中观察时，太阳轮滚子21的轴线可相对于牵引环22的旋转中心径向偏移。在一些实施例中，传动装置20可设有一组浮动牵引滚子26(在图3中标记为“26A”和“26B”)，这组浮动牵引滚子26联接于太阳轮滚子21。传动装置20还可设有一组反作用滚子27(在图3中标记为“27A”和“27B”)，这组反作用滚子27由支承轴承支承在行星架23中。在一些实施例中，牵引滚子22可由支承轴承支承在行星架23中。在其它实施例中，牵引滚子22可由太阳轮滚子21和反作用滚子27支承。在传动装置20的运行期间，反作用滚子27向浮动牵引滚子26提供扭矩相关的压力，该压力可传递至牵引环24和牵引滚子22，从而通过牵引接触传递扭矩。

现在参照图4，在某些实施例中，高比率牵引驱动传动装置30包括可旋转地支承在壳体33和壳体盖34中的同轴的输入轴31和输出轴32。

在一些实施例中，输入轴31具有安装在其上的太阳轮滚子35，该太阳轮滚子35形成第一行星牵引滚子36的中心滚子，第一行星牵引滚子36包括布置在太阳轮滚子35的径向外侧的静止的第一牵引环37。一组行星牵引滚子38可设置在第一牵引环37与太阳轮滚子35之间的空间中并且与它们两者运动传递地(motion-transmitting)接合。行星牵引滚子38能可旋转地支承在第一行星滚子行星架39上。

牵引驱动传动装置30包括用于每个行星牵引滚子38的支承轴40，该支承轴40在其自由端可由支承环41支承，并且行星牵引滚子38可由轴承42支承在支承轴41上。

在一些实施例中，行星牵引滚子38包括两个部段，即不同直径的第一部段38a和第二部段38b。第一部段38a可与第一牵引环37和太阳轮滚子35接合。第二部段38b可与第二牵引环43接合，第二牵引环43可安装成经由支承盘44与输出轴32一起旋转。

在一些实施例中，第二部段38b可联接于支承太阳轮滚子45，该支承太阳轮滚子45可以是中空的，使得输入轴31可穿过其延伸。

可提供各种轴向止推轴承以接纳变速器中的轴向力。然而，可注意到，行星牵引滚子38的支承轴40可相对于输入轴和输出轴的轴线以微小角度布置，并且行星牵引滚子38的牵引表面可以是略锥形的。静止的第一牵引环37和可旋转的第二牵引环44的牵引表面可以是对应的锥形，使得行星牵引滚子38可在组装传动装置时受迫进入由牵引环限定的锥形空间。

参照图5，在一些实施例中，电动车桥动力系100包括可操作地联接于差速器103的无级变速电动传动系102。

在一些实施例中，差速器103可以是实施为传递旋转动力的常见的差速齿轮组。差速器103能可操作地联接于车轮驱动车桥104，该车桥构造成驱动一组车辆车轮105(在图5中标记为“105A”和“105B”)。

现在参照图6，在一些实施例中，无级变速电动传动系(CVED)110能够可选地构造成在电动车桥动力系100中使用。在一些实施例中，CVED 110设有可操作地联接于高比率牵引驱动传动装置113的组合的第一马达－发电机111和组合的第二马达－发电机112。马达－发电机111、112是电机的类型。应当理解的是，马达－发电机111、112可以是独立且不同的马达和发电机。

在一些实施例中，高比率牵引驱动传动装置113包括环构件114，该环构件114与支承在行星架115中的多个牵引滚子接触，每个牵引滚子与太阳轮构件116接触。

在一些实施例中，行星架115可构造成将旋转动力传递出CVED 110。

在一些实施例中，第一马达－发电机111能够可操作地联接于环构件114。

在一些实施例中，第二马达－发电机112能够可操作地联接于太阳轮构件116。应当理解的是，高比率牵引驱动传动装置113可被描绘为杆图，以简化CVED 110中的部件之间的运动学关系，并且高比率牵引驱动传动装置113可如前所述地以各种物理形式构造。

在一些实施例中，CVED 110可设有多个下游齿轮，这些下游齿轮为从动轮提供扭矩倍增。

在一些实施例中，CVED 110可设有联接于行星架115的第一传动齿轮117。

在一些实施例中，第一传动齿轮117联接于第二传动齿轮118。第一传动齿轮117和第二传动齿轮118可以是同轴的行星齿轮组，或者可以是如图6所示的传动齿轮装置。

现在转向图7，示出了变量图的说明性示例，该变量图描绘了作为第一马达－发电机速度(x轴)和第二马达－发电机速度(y轴)的函数的可能的车辆速度和车桥扭矩的范围。在CVED 110的运行期间，第一马达－发电机111可连接于环构件114，并且可以是在扭矩控制模式中使用的低速高扭矩装置。第二电动发电机112可以是连接于太阳轮构件116并用于速度控制模式的高速低扭矩装置。可从行星架115获取CVED 110的输出。高比率牵引驱动传动装置113起到汇和行星齿轮(summing planetary)的作用，并且当车辆速度和功率要求在整个运行期间改变时，可控制每个马达－发电机111、112以在峰值效率区域中执行。

应当理解的是，可选择用于汇和行星齿轮113的环与太阳轮的比率“e₁”的选择，以考虑电动发电机111、112的不对称性质(在速度，扭矩或功率域中)。

现在转向图8，在一些实施例中，可在用于CVED 110的控制器中电子地实施控制过程200。出于描述目的，控制过程200将参考CVED 110作为说明性示例。

本领域技术人员将认识到，结合本文公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤，包括例如参考本文描述的传动控制系统，可实施为电子硬件、存储在计算机可读介质上并且可由处理器执行的软件、或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，以上已经在功能方面对各种说明性的部件、部块、模块、电路和步骤进行了总体描述。这种功能是否可以实施为硬件或软件取决于具体应用场合和强加于整个系统的设计约束。技术人员可针对每个具体应用场合以不同方式实施所描述的功能，但是这种实施决策不应被解释为导致脱离当前公开的主题的范围。

例如，结合本文公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可利用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)，现场可编程逻辑门阵列(FPGA)或设计成用于执行本文所述的功能的其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件部件或其任何组合来实施或执行。通用处理器可以是微处理器，但是替代地，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP内核、或任何其它这样的构造。与这些模块相关联的软件可存在于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域已知的任何其它合适形式的存储介质中。示例性存储介质可联接于处理器，使得处理器从存储介质读取信息并将信息写入存储介质。在替代方案中，存储介质可集成到处理器中。处理器和存储介质可存在于ASIC中。例如，在一些实施例中，控制器用于控制CVED 110处理器(未示出)。

在一些实施例中，CVED 110的控制器(未示出)可选地包括输入信号处理模块、传输控制模块和输出信号处理模块。输入信号处理模块可构造成从设置在车辆和/或传动系上的传感器接收多个电子信号。传感器可主要包括温度传感器、速度传感器、位置传感器。在一些实施例中，信号处理模块可包括各种子模块以执行诸如信号采集、信号仲裁之类的例程或用于信号处理的其它已知方法。输出信号处理模块可构造成与各种致动器和传感器电子地通信。

控制过程200在起始状态步骤201开始，并进行到步骤202，在步骤202中可接收多个信号。在一些实施例中，相对于其它用于处理的信号，这些信号主要包括对应于行星架115的行星架速度ω_carrier(ω_行星架)、例如对应于环构件114的环速度ω_ring(ω_环)，以及对应于太阳轮构件116的太阳轮速度ω_sun(ω_太阳轮)。在一些实施例中，相对于其它用于处理的信号，信号主要包括例如车轮速度信号、来自防抱死制动模块的车轮打滑状态信号、来自牵引力控制模块的车轮打滑状态信号、指示驾驶员需求载荷的信号。

控制过程进行到步骤203，在步骤203中可确定运动学行星架速度ω_{carrier_k}(ω_{行星架_运动学})。在所示的实施例中，当可假设可能没有车轮在地面上打滑时，运动学行星架速度ω_{carrier_k}与车辆速度具有固定的运动学关系。然而，应当理解的是，根据高比率牵引驱动传动装置113的哪个部件可驱动地连接到第一马达－发电机111，哪个部件可驱动地连接到第二马达－发电机112，以及哪个部件是输出，当可以假设可能没有车轮在地面上打滑时，与车辆速度固定的运动学关系可以具有输出(即环构件114或太阳轮构件116)而不是如下文所述的行星架115。

假定第二马达－发电机112的速度ω_MG2(ω_{马达－发电机2})和第一马达－发电机111的速度ω_MG1(ω_{马达－发电机1})可彼此独立，并且测量值和目标值是已知的，则可以获得CVED 110的打滑诊断。例如，马达－发电机111可处于具有指令目标速度的速度控制模式，指令目标速度用于与来自传感器的测量出的速度进行比较，同时马达－发电机112可以处于扭矩控制模式。然而，一旦CVED 110的输出速度可以是已知的，并且已经确定车轮打滑可能不积极，并且假设电动发电机111具有已知的目标速度，则马达－发电机112的目标速度可以通过行星的运动学关系计算出来，以与来自传感器的测量出的速度进行比较。应当理解的是，马达－发电机111、112可彼此替换，更具体地，马达－发电机112可处于具有指令目标速度的速度控制模式，指令目标速度用于与来自传感器的测量出的速度进行比较，同时马达－发电机111可处于扭矩控制模式。还应当理解的是，可在控制过程200中采用任何类型的速度传感器。在一些实施例中，目标值可基于系统或操作者需求。进一步地，用以确定打滑牵引界面的故障隔离也是可能的。

步骤203实施行星速度约束以确定以下表示的运动学行星架速度ω_{carrier_k}，其中e₁可以是高比率牵引驱动传动装置113的环－太阳轮的比率：

ω_{carrier_k}*(e₁+1)＝ω_MG2+ω_MG1*

作为非限制性示例，基于相应的马达－发电机111、112中的至少一个的测量出的速度ω_MG1、ω_MG2来计算运动学行星架速度ω_{carrier_k}。

在一些实施例中，控制过程200进行到第一评估步骤204，在步骤204中可将在步骤202中接收的相应的马达－发电机111、112中的至少一个的测量出的行星架速度ω_carrier与在步骤203中确定的运动学行星架速度ω_{carrier_k}进行比较。如果第一评估步骤204返回了指示相应的马达－发电机111、112中的至少一个的测量出的行星架速度ω_carrier可能基本上等于运动学行星架速度ω_{carrier_k}的“真”结果，则控制过程200返回到步骤202。应当理解的是，CVED 110仅当在流体界面处可能产生剪切力时传递扭矩。剪切力可能仅在接触面上出现打滑速度时存在。因此，CVED 110可不断地经历CVED 110的运行所需的可测量的打滑量，并且相应的马达－发电机111、112中的至少一个的测量出的行星架速度ω_carrier可能不完全等于运动学行星架速度ω_{carrier_k}。因此，可在步骤204中将阈值公差应用于速度比较，使得仅当在步骤202中接收的测量出的行星架速度ω_carrier与在步骤203中确定的运动学行星架速度ω_{carrier_k}相比超过阈值容限时，才发生指示检测到打滑的“假”结果。在一些实施例中，阈值公差可以是可校准的。在某些实施例中，阈值公差根据牵引驱动扭矩载荷和牵引驱动输入速度来计算或确定，并因此在查找表中实施。

如果第一评估步骤204返回了指示测量出的行星架速度ω_carrier可能基本上不等于运动学行星架速度ω_{carrier_k}并且超过公差阈值的“假”结果，则控制过程200进行到步骤205，在步骤205中对应于检测到的打滑状态的信号可被传输至控制系统的其它模块，例如，比如马达控制模块、牵引力控制模块、防抱死制动控制模块等。

在一些实施例中，控制过程200并行地、即基本上同时地进行到第二评估步骤206和第三评估步骤207。第二评估步骤206将测量出的环速度ω_ring与第一马达—发电机111的速度ω_MG1进行比较。第三评估步骤207将测量出的太阳轮速度ω_sun与第二马达—发电机112的速度ω_MG2进行比较。来自第二评估步骤206和第三评估步骤207的结果可被传达至功能步骤208，在功能步骤208中可执行故障隔离诊断。在一些实施例中，功能步骤208对第二评估步骤206和第三评估步骤207的结果进行比较。

如果第二评估步骤206将指示环构件114的速度ω_ring可能基本上等于第一马达—发电机111的速度ω_MG1的“真”结果传达给功能步骤208，并且第三评估步骤207将指示太阳轮构件116的速度ω_sun可能基本上等于第二马达—发电机112的速度ω_MG2的“真”结果传达给功能步骤208，则功能步骤208会返回作为检测到齿轮损坏的信号209的“真”结果。检测到齿轮损坏的信号209指示了检测到的打滑状态205的来源可能是例如第一传动齿轮117的故障或损坏。

如果第二评估步骤206将指示环构件114的速度ω_ring可能基本上不等于第一马达—发电机111的速度ω_MG1的“假”结果传达给功能步骤208，并且第三评估步骤207将指示太阳轮构件116的速度ω_sun可能基本上不等于第二马达—发电机112的速度ω_MG2的“假”结果传达给功能步骤208，则功能步骤208会返回作为不确定打滑信号210的“真”结果。不确定打滑信号210指示了检测到的打滑状态205的来源可能在高比率牵引驱动传动装置113内；然而，故障隔离例程可能无法确定哪个牵引部件和/或界面可能正在打滑。

如果第二评估步骤206将指示环构件114的速度ω_ring可能基本上不等于第一马达—发电机111的速度ω_MG1的“假”结果传达给功能步骤208，并且第三评估步骤207将指示太阳轮构件116的速度ω_sun可能基本上等于第二马达—发电机112的速度ω_MG2的“真”结果传达给功能步骤208，则功能步骤208会返回作为检测到环打滑的信号211的“真”结果。检测到环打滑的信号211指示了检测到的打滑状态205的来源可能在环构件114与支承在行星架115中的牵引滚子22之间。

如果第二评估步骤206将指示环构件114的速度ω_ring可能基本上等于第一马达—发电机111的速度ω_MG1的“真”结果传达给功能步骤208，并且第三评估步骤207将指示太阳轮构件116的速度ω_sun可能基本上不等于第二马达—发电机112的速度ω_MG2的“假”结果传达给功能步骤208，则功能步骤208会返回作为检测到太阳轮打滑的信号212的“真”结果。检测到太阳轮打滑的信号212指示了检测到的打滑状态205的来源可能在太阳轮构件116与支承在行星架115中的牵引滚子22之间。

在一些实施例中，控制过程200将信号从功能步骤208传达至步骤213，在步骤213中可将指令发送至CVED 110以减轻检测到的打滑状态205。例如，可以参考图10来描述发送至CVED 110的指令。

应当理解的是，在控制过程200中实施的评估步骤可构造成将测量出的速度ω_carrier、ω_ring、ω_sun与可校准的公差阈值进行比较，该可校准的公差阈值考虑了部件之间的已知允许的打滑。

现在参照图9，表格215总结了对应于控制过程200的诊断打滑状态。如果来自传感器的行星架速度ω_carrier或经由车轮速度和环—太阳轮的比率计算出的行星架速度与通过马达—发电机111、112中的至少一个的速度ω_MG1、ω_MG2的运动学关系计算的运动学行星架速度ω_{carrier_k}不一致，那么牵引驱动可能处于打滑状态。

然后，对打滑的接触部分/界面的故障隔离需要额外的传感器来对另一部件的速度(即，环构件114的速度ω_ring或太阳轮构件116的速度ω_sun)与可能正在驱动该节点的电动发电机111、112中的至少一个的相应速度ω_MG1、ω_MG2行比较。

ω_ring≠ω_MG1ORω_sun≠ω_MG2

最后，利用所有部件上的传感器，可以检测到两个接触部分可能打滑的不确定打滑状态。

ω_sun≠ω_MG2ANDω_ring≠ω_MG1

现在参照图10，在一些实施例中，可通过改变第一马达—发电机111与第二马达—发电机112之间的功率比来实现产生用于减轻打滑的指令。扭矩比可以是恒定的并且基本上等于e₁；然而，改变马达—发电机111、112中的一个的速度设定点改变了高比率牵引传动装置113的接触部件之间的功率比。因为打滑可能是通过每个接触部分的功率的强函数，所以可以使用功率比的改变来减轻打滑。如果马达—发电机111、112两者都可低于它们各自的基本速度并因此低于峰值功率输出，则通过改变马达—发电机111、112之间的功率比并同时仍然满足当前输出功率需求，可以减轻打滑。如果确定打滑的部件联接于马达—发电机111、112中处于扭矩控制模式的一个，那么马达—发电机111、112中的那一个随后可以从扭矩控制模式切换到速度控制模式，以调整打滑部件的速度并减轻打滑状态。这是通过以下方式来实现的：改变马达—发电机111、112中联接于打滑部件并且在速度控制模式中的一个的速度指令目标，使得马达—发电机111中的那一个的相应速度ω_MG1、ω_MG2并因此通过打滑接触部分的功率可减少。因此，可增加非打滑接触部分所承载的功率。一旦马达—发电机111、112两者都可高于它们各自的基本速度或对于额定扭矩的运行速度，功率比就可以是恒定的并且减轻打滑需要减小驱动器的输出功率。在步骤208中确定的损坏的齿轮状态要求通过禁用马达将CVED 110的输出功率减小到零。

图10描绘了用于指令打滑减轻的功率比220和扭矩比221与时间222的关系。用于减轻打滑的指令可取决于两个马达—发电机111、112的运行点。如果马达—发电机111、112两者都可低于基本速度，则可以改变马达—发电机111、112之间的功率比以减轻打滑并且仍然满足行驶循环功率需求。例如，功率比可从点223调整到恒定值224。以对应于恒定值224的功率比运行不会导致打滑。如果马达—发电机111、112可高于基本速度，则必须降低打滑接触部分处的功率需求并且可能不满足操作者的功率需求。类似地，如果可确定存在不确定打滑状态，则必须减少总功率需求。

应当理解的是，控制过程200可以是连续的，因此，控制过程200的步骤202至213可根据需要重复多次。

现在参照图11，在一些实施例中，无级变速电动传动系(CVED)250包括马达－发电机251和高比率牵引驱动传动装置252。

在一些实施例中，高比率牵引驱动传动装置252可以是图1-4中提供的示例之一。

在一些实施例中，高比率牵引驱动传动装置252包括环构件253，该环构件253与支承在行星架254中的多个牵引滚子接触，每个牵引滚子与太阳轮构件255接触。

在一些实施例中，马达－发电机251能够可操作地联接于太阳轮构件255。

在一些实施例中，行星架254可以是接地构件并且是不可旋转的。

在一些实施例中，环构件253可构造成将旋转动力传递出CVED 250。

现在参照图12，在一些实施例中，无级变速电动传动系(CVED)300包括马达－发电机301和高比率牵引驱动传动装置302。

在一些实施例中，高比率牵引驱动传动装置302可以是图1-4中提供的示例之一。

在一些实施例中，高比率牵引驱动传动装置302包括环构件303，该环构件303与支承在行星架304中的多个牵引滚子接触，每个牵引滚子与太阳轮构件305接触。

在一些实施例中，马达－发电机301能够可操作地联接于太阳轮构件305。

在一些实施例中，环构件303可以是接地构件并且是不可旋转的。

在一些实施例中，行星架304可构造成将旋转动力传递出CVED 300。

现在参照图13，在一些实施例中，控制过程350可在具有单个电动发电机(例如CVED 250或CVED 300)的无级变速电动传动系的运行期间实施。为了简化描述的目的，将仅参考CVED 250来描述控制过程350。然而，应当理解的是，在CVED 300的运行期间控制过程350的实施基本上类似于在下文描述的在CVED 250的运行期间控制过程350的实施。

在一些实施例中，控制过程350在起始状态351开始并且进行到步骤352，在步骤352中可接收诸如CVED 250的输出速度ω_output(ω_输出)之类的多个信号。控制过程350进行到步骤353，在步骤353中可基于高比率牵引驱动传动装置252的环-太阳轮的比率来确定运动学输出速度ω_{output_k}(ω_{输出_运动学})。

控制过程350进行到评估步骤354，在步骤354中可将测量出的输出速度____与在步骤353中确定的运动学输出速度ω_{output_k}进行比较。如果评估步骤354返回了指示测量出的输出速度ω_{output_k}可能基本上等于运动学输出速度ω_{output_k}的“真”结果，则控制过程350返回至步骤352。如果评估步骤354返回了指示测量出的输出速度ω_{output_k}可能基本上不等于运动学输出速度ω_{output_k}的“假”结果，则控制过程200进行到步骤355，在步骤355中可形成检测到打滑状态的信号355并将该信号传达给用于CVED 250的控制系统中的其它模块。例如，其它模块可包括马达控制模块、牵引力控制模块或防抱死制动控制模块等。应当理解的是，CVED 250仅当在流体界面处可能产生剪切力时传递扭矩。剪切力可能仅在接触面上出现打滑速度时存在。因此，CVED 250可不断地经历CVED 250的运行所需的可测量的打滑量，并且马达-发电机251的测量出的输出速度ω_{output_k}可能不完全等于运动学输出速度ω_{output_k}。因此，可在步骤354中将阈值公差应用于速度比较，使得仅当在步骤352中接收的测量出的输出速度ω_{output_k}与在步骤353中确定的运动学输出速度ω_{output_k}相比超过阈值公差时，才发生指示检测到打滑的“假”结果。在某些实施例中，阈值公差可以是可校准的。在某些实施例中，阈值公差根据牵引驱动扭矩载荷和牵引驱动输入速度来计算或确定，并因此在查找表中实施。

控制过程350进行到步骤356，在步骤356中可发送指令以减轻打滑状态。在一些实施例中，用于减轻打滑的指令可以是对马达-发电机251的扭矩指令。在图11和12的单个马达实施例中的减轻打滑要求在打滑期间减小CVED 250、300的输出功率。

在一些实施例中，用于减轻打滑的指令可以是对马达－发电机251、301的功率指令，该指令可基于马达－发电机251、301的扭矩控制模式或速度控制模式来调整。例如，在CVED 250、300的打滑状态期间，电动发电机251、301可以从扭矩控制模式切换到速度控制模式，以便调整马达－发电机251、301的速度并减轻打滑状态。可设定速度指令目标，使得马达－发电机251、301可被指令为用于非打滑状态的正确的运动学速度。一旦CVED 250、300能够不再处于打滑状态，马达－发电机251、301就可以切换回扭矩控制模式。

应当理解的是，控制过程350可以是连续的，因此，控制过程350的步骤352至353可根据需要重复多次。

还应当注意的是，上述描述已提出了特定部件或子组件的尺寸。可规定所提及的尺寸或尺寸的范围，以使得尽可能好地遵循某些法律要求、比如最佳模式。然而，本文中所描述的实施例的范围可仅仅由各权利要求的语言确定，并且因此除了任何一项权利要求提出了具体的尺寸或其范围作为权利要求的特征以外，任何所提到的尺寸都不可考虑为对于发明实施例的限制。

虽然本文中已示出并描述了优选实施例，但是对本领域技术人员将会显而易见的是，这些实施例可仅作为示例提供。在不脱离本发明的情况下，本领域的技术人员目前将会想到许多改型、改变及替换。应当理解的是，在实践本发明公开的主题时可采用本文所述实施例的各种替代方案。所附权利要求旨在限定优选实施例的范围，并藉此涵盖这些权利要求及其等同变换的范围之内的方法和结构。

Claims

1.一种控制电动传动系的方法，所述方法包括：

提供一种牵引驱动传动装置，所述牵引驱动传动装置所述包括环构件、具有多个牵引构件的行星架、以及太阳轮构件；以及

基于所述环构件、所述行星架、所述多个牵引构件和所述太阳轮构件中的至少一个的速度与所述环构件、所述行星架、多个牵引构件和所述太阳轮构件中的至少一个的运动学速度的比较来确定所述牵引驱动传动装置的打滑状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述牵引驱动传动装置可操作地联接于至少一个马达－发电机。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括将所述至少一个马达－发电机从扭矩控制模式切换到速度控制模式，以便减轻所述打滑状态。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括通过调整所述至少一个马达－发电机的速度来减轻所述牵引驱动传动装置的所述打滑状态。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括一旦所述牵引驱动传动装置不再处于所述打滑状态，就将所述至少一个马达－发电机从所述速度控制模式切换到所述扭矩控制模式。

6.一种控制无级变速电动传动系的方法，所述方法包括：

提供第一马达－发电机、第二马达－发电机和高比率牵引驱动传动装置，所述牵引驱动传动装置具有环构件、构造成支承多个牵引构件的行星架、以及太阳轮构件，其中，所述环构件、所述行星架和所述太阳轮构件中的一个可操作地联接于所述第一马达－发电机，其中，所述环构件、所述行星架和所述太阳轮构件中的一个传递旋转动力，并且其中，所述环构件、所述行星架和所述太阳轮构件中的一个可操作地联接于所述第二马达－发电机；

测量所述行星架、所述环构件、所述太阳轮构件、所述第一马达－发电机和所述第二马达－发电机中的至少一个的速度；

基于所述第一马达－发电机和所述第二马达－发电机中的至少一个的所述速度来确定所述行星架、所述环构件、所述太阳轮构件，所述第一马达－发电机和所述第二马达－发电机中的至少一个的运动学速度；以及

基于所述行星架、所述环构件、所述太阳轮构件、所述第一马达－发电机和所述第二马达－发电机中的至少一个的所述测量出的速度与所述行星架、所述环构件、所述太阳轮构件、所述第一马达－发电机和所述第二马达－发电机中的至少一个的所述运动学速度的比较来确定所述高比率牵引驱动传动装置的打滑状态。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括基于所述环构件的所述速度与所述第一马达－发电机和所述第二马达－发电机中的至少一个的所述速度的比较来确定环打滑。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括基于所述太阳轮构件的所述速度与所述第一马达－发电机和所述第二马达－发电机中的至少一个的所述速度的比较来确定太阳轮打滑。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括基于所述环打滑来指令改变所述第一马达－发电机和所述第二马达－发电机中的至少一个的所述速度。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括基于所述太阳轮打滑来指令改变所述第一马达－发电机和所述第二马达－发电机中的至少一个的所述速度。

11.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括基于所述打滑状态来指令改变所述第一马达－发电机与所述第二马达－发电机之间的功率比。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，指令改变所述功率比包括：调整所述第一马达－发电机和所述第二马达－发电机中的至少一个的所述速度。

13.一种控制无级变速电动传动系的方法，所述方法包括：

提供马达－发电机和高比率牵引驱动传动装置，所述牵引驱动传动装置包括太阳轮构件、构造成支承多个牵引构件的行星架、以及与所述牵引构件接触的环构件，其中，所述环构件、所述行星架和所述太阳轮构件中的至少一个可操作地联接于所述马达－发电机，其中，所述环构件、所述行星架和所述太阳轮构件中的至少一个传递旋转动力，并且其中，使所述环构件、所述行星架和所述太阳轮构件中的至少一个保持静止；

测量所述无级变速电动传动系的输出速度；

基于所述高比率牵引驱动传动装置的环－太阳轮的比率来确定所述无级变速电动传动系的运动学输出速度；以及

基于所述输出速度与所述运动学输出速度的比较来确定所述高比率牵引驱动传动装置的打滑状态。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括通过调整所述马达－发电机的速度来减轻所述高牵引驱动传动装置的所述打滑状态。