CN113246855B - 轮内式传动装置的油监测系统及其方法 - Google Patents

轮内式传动装置的油监测系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种轮内式传动装置的油液监测系统和方法，其通过轮内式传动装置的驱动电机中安装的温度传感器、驱动电机的产生转矩等定期地监测油状态，并且通过车辆警示灯将油状态信息发送给驾驶员，从而对车辆进行安全管理。

Description

轮内式传动装置的油监测系统及其方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年2月10日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2020-0015591的韩国专利申请的优先权的权益，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本公开涉及一种轮内式传动装置的油监测系统及其方法，尤其涉及一种定期地或始终识别轮内式传动装置中的油状态的轮内式传动装置的油监测系统及其方法以对车辆进行安全管理，这通过由轮内式传动装置的驱动电机中安装的温度传感器、驱动电机的产生转矩等来定期地监测油状态，并且通过车辆警示灯将油状态信息发送给驾驶员来进行。
背景技术
当将齿轮应用于轮内式传动装置时，基本上使用油。
如果未正确管理和检查轮内式传动装置中的油，则在齿轮接触面上可能会应力集中，在该齿轮接触面上可能会增加摩擦，并且在齿轮设备的润滑中该齿轮接触面上的磨损可能会加速。此外，与正常状态的油相比，当异物混入油中时，机械部件会生锈。相应地，在诸如轴承的部件中可能发生影响机械强度特性的腐蚀。
因为常规的轮内式传动装置不具有检查内部油状态的功能，所以常规的轮内式传动装置要定期地更换和检查油，而不是根据油状态来更换油。此外，当由于驾驶和外部环境条件而导致油劣化时，诸如齿轮、轴承等的机械零件可能有缺陷或损坏，从而严重影响驾驶员的安全。
传统的轮内式传动装置配备有用于确定油的介电常数的特性的单独传感器。传统的轮内式传动装置测量电容、计算介电常数并预测油的劣化状态。
发明内容
本公开已经进行以解决现有技术中出现的上述问题，同时将现有技术实现的优点保持不变。
本公开的一个方面提供了一种轮内式传动装置的油监测系统和方法，其通过使用轮内式电机上安装的温度传感器来确定轮内式传动装置中的油的温度；确定由于轮内式电机产生的转矩而导致的齿面上的磨损量，以确定油中铁和铜成分的变化；并估计由于特性变化而引起的油状态信息；以达到通过轮内式传动装置的驱动电机中安装的温度传感器、驱动电机的产生转矩等定期地监测油状态，并通过车辆警示灯将油状态信息发送给驾驶员的目的。
本发明构思要解决的技术问题不限于上述问题，并且本公开所属领域的技术人员从以下描述中将清楚地理解本文中未提及的任何其他技术问题。
根据本公开的一个方面，通过识别轮内式传动装置中的油劣化来管理车辆的安全性的轮内式传动装置的油监测系统可以包括：温度传感器，其安装在轮内式传动装置的轮内式电机上并测量轮内式电机的温度；转矩传感器，其测量由轮内式电机产生的转矩；以及车辆控制器，其通过轮内式电机的温度估计轮内式传动装置中的油的温度，或通过使用由于轮内式电机的转矩产生而导致的齿轮磨损量来估计油的状态，并且在计算的油的劣化度不小于预定参考值时，将关于油的警示信息发送到显示器。
在一实施例中，轮内式传动装置的油监测系统还可以包括距离测量传感器，其测量车辆的行驶距离。当通过车辆的行驶距离计算出的油劣化度不小于预定参考值时，将关于油的警示信息传送到显示器。
在一实施例中，当由轮内式电机产生的转矩不小于最大转矩的50％时，车辆控制器可以确定车辆正在最大输出区间内行驶；并且当由轮内式电机产生的转矩小于最大转矩的50％时，车辆控制器可以确定车辆正在连续输出区间内行驶。
在一实施例中，在轮内式电机的温度变化在特定范围内的同时，属于所述特定范围的时间在时间范围内时，车辆控制器可以确定车辆正在连续输出区间内行驶；在轮内式电机的温度变化超出特定范围时，车辆控制器可以确定车辆正在最大输出区间内行驶。
在一实施例中，在估计轮内式传动装置中的油的温度之后，车辆控制器可以根据油的温度来估计介电常数；并且可根据油的温度分配权重，以计算油的劣化度。
在一实施例中，车辆控制器可以通过将权重分配给经由轮内式电机的转矩产生的齿轮磨损量来计算油的劣化度。
根据本公开的一方面，通过识别轮内式传动装置中的油状态来管理车辆的安全性的轮内式传动装置的油监测方法可以包括：通过轮内式传动装置的轮内式电机上安装的温度传感器来测量轮内式电机的温度；通过轮内式电机上安装的转矩传感器来测量由轮内式电机产生的转矩；以及在通过轮内式电机的温度估计轮内式传动装置中的油的温度，或通过使用由于轮内式电机的转矩产生而导致的齿轮磨损量来估计油的状态之后，在计算的油的劣化度不小于预定参考值时，将关于油的警示信息发送到显示器。
在一实施例中，轮内式传动装置的油监测方法还可以包括：通过距离测量传感器测量车辆的行驶距离。警示信息的发送可以包括：当通过车辆的行驶距离计算的油的劣化度不小于预定参考值时，将关于油的警示信息传送到显示器。
在一实施例中，警示信息的发送可以包括：当由轮内式电机产生的转矩不小于最大转矩的50％时，确定车辆行驶处于最大输出区间内；以及当由轮内式电机产生的转矩小于最大转矩的50％时，确定车辆行驶处于连续输出区间内。
在一实施例中，警示信息的发送可以包括：在轮内式电机的温度变化在特定范围内的同时，属于所述特定范围内的时间在时间范围内时，确定车辆行驶处于连续输出区间内；以及在轮内式电机的温度变化超出特定范围时，确定车辆行驶处于最大输出区间内。
在一实施例中，警示信息的发送可以包括：在估计轮内式传动装置中的油的温度之后，根据油的温度来估计介电常数，以及根据油的温度分配权重，以油的劣化度。
在一实施例中，警示信息的发送可以包括：通过将权重分配给由于轮内式电机的转矩产生而导致的齿轮磨损量来计算油的劣化度。
附图说明
通过以下结合附图的详细说明，本公开的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显：
图1是示出了根据本公开实施例的轮内式传动装置的油监测系统的框图；
图2是示出了根据本公开实施例的在连续电机输出下的轮内式传动装置的油监测系统中的电机温度和油温度的视图；
图3是示出了根据本公开实施例的在最大电机输出下的轮内式传动装置的油监测系统中的电机温度和油温度的视图；
图4是示出了根据本公开实施例的在轮内式传动装置的油监测系统中根据车辆行驶距离的油成分分析结果的视图；以及
图5是示出了根据本公开实施例的轮内式传动装置的油监测方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。在附图中，将始终使用相同的附图标记来标示相同或等同的元件。另外，将排除对公知特征或功能的详细描述，以免不必要地使本公开的主旨不清楚。
在描述本公开的示例性实施例的元素时，本文可能使用术语第一、第二、A、B、(a)、(b)等。这些术语仅用于将一个元素与另一个元素区分开，而并不限制相应的元素，无论相应元素的性质、顺序或优先级如何。此外，除非另有定义，否则本文所使用的包括技术和科学术语在内的所有术语均应被解释为本公开所属领域中的惯例。将理解的是，除非在此明确地定义，否则本文中使用的术语应被解释为具有与其在本公开的上下文和相关技术中的含义相一致的含义，并且将不被解释为理想化或过度正式的意义。
在下文中，将参考图1至图5详细描述本公开的各种实施例。
图1是示出了根据本公开实施例的轮内式传动装置的油监测系统的框图。图2是示出了根据本公开实施例的在连续电机输出下的轮内式传动装置的油监测系统中的电机温度和油温度的视图。图3是示出了根据本公开实施例的在最大电机输出下的轮内式传动装置的油监测系统中的电机温度和油温度的视图。图4是示出了根据本公开实施例的在轮内式传动装置的油监测系统中根据车辆行驶距离的油成分分析结果的表。图5是示出了根据本公开实施例的轮内式传动装置的油监测方法的流程图。
参考图1，根据本公开实施例的轮内式传动装置的油监测系统，可以通过识别轮内式传动装置中的油劣化来管理车辆的安全性，并且可以包括温度传感器110、距离测量传感器130、转矩传感器150、轮内式电机170、显示器190和车辆控制器200。
在一实施例中，当将齿轮应用于到轮内式传动装置时，基本上使用油。
如果未正确管理和检查轮内式传动装置中的油，则在齿轮设备的润滑中，在齿轮接触面上可能会应力集中，在该齿轮接触面上可能会增加摩擦，并且在该齿轮接触面上的磨损可能会加速。
此外，与正常状态的油相比，当异物混入油中时，机械部件会生锈。相应地，在诸如轴承的部件中可能发生影响机械强度特性的腐蚀。
轮内式传动装置中的油可以起到润滑功能、冷却功能和清洁分散功能的作用。油的寿命或使用可能会因劣化而受到限制。
劣化可以通过油的氧化和异物的流入来确定。油的氧化速率可根据温度、催化剂、与空气接触的油的类型和添加剂的类型而变化。
当油被氧化时，可首先产生油溶性氧化合物。产生的物质可能是有机酸，并且可能最终产生不溶解油的枝状材料。
温度传感器110可以安装在轮内式传动装置的轮内式电机170上，以测量轮内式电机170的温度。距离测量传感器130可以测量车辆的行驶距离。转矩传感器150可以测量由轮内式电机170产生的转矩。
轮内式电机170可以设置在车辆的左轮和右轮上。轮内式电机170可以通过逆变器接收三相驱动电流，并且可以向左轮和右轮两者供电。轮内式电机170可以通过由车辆控制器200控制的轮内式电机驱动设备而被驱动。
车辆控制器200可通过定期地或始终识别轮内式传动装置中的油的状态来管理车辆的安全性。车辆控制器200可以通过使用温度传感器110、距离测量传感器130和转矩传感器150来定期地确定油的状态，并且可以通过包括在车辆中的显示器190向驾驶员传送关于油劣化的警示。
当车辆可以被启动(S101)并且轮内式传动装置运行(S102)时，车辆控制器200可以通过转矩传感器150识别由轮内式电机170产生的转矩(S103)。
此时，车辆控制器200可以将与轮内式电机170的最大转矩的50％所对应的转矩设置为参考转矩，并且可以将由轮内式电机170产生的转矩与参考转矩进行比较。当由轮内式电机170产生的转矩小于参考转矩时，车辆控制器200可以确定车辆正在连续输出区间内行驶。当由轮内式电机170产生的转矩不小于参考转矩时，车辆控制器200可以确定车辆正在最大输出区间内行驶。
在本文中，连续输出区间可以对应于车辆正在以均匀速度在平坦道路上行驶的区间。最大输出区间可以对应于需要瞬时高转矩的区间，例如山丘、倾斜的上坡道路等。
接下来，通过轮内式传动装置的轮内式电机170上安装的温度传感器110来测量轮内式电机170的温度(S104)；
此时，当轮内式电机170的温度变化在特定范围内并且当属于所述特定范围的时间在特定时间范围内时，车辆控制器200可以确定车辆正在连续输出区间内行驶。当轮内式电机170的温度变化超出特定范围时，车辆控制器200可以确定车辆正在最大输出区间内行驶。
例如，当轮内式电机170的温度变化在-3度和+3度之间的范围内并且属于-3度和+3度之间的范围的时间在-5秒和+5秒之间的时间范围内时，车辆控制器200可以确定车辆正在连续输出区间内行驶。当轮内式电机170的温度变化超出-3度和+3度之间的范围时，车辆控制器200可以确定车辆正在最大输出区间内行驶。
接下来，车辆控制器200可以识别轮内式电机170的转矩。当识别轮内式电机170的温度的结果显示确定车辆正在连续输出区间内行驶时，车辆控制器200可以估计油温度。
参考图2，可以通过在轮内式电机170中设置的温度传感器110来估计油温度(S105)。参考表1，车辆控制器200可以通过使用预定查找表，根据油温度来估计介电常数(S106)。接下来，车辆控制器200可以根据油温度分配权重(S107)。
[表1]
油温度 介电常数 介电常数权重
70 2.50 1
80 2.55 1.05XX
90 2.70 1.1XXX
100 2.95 1.2XXX
110 3.35 1.4XXX
120 4.05 1.7XXX
130 5.00 2.0000
在一实施例中，可以根据温度知道各种油的介电常数。当确定了应用至轮内式传动装置的油的规格时，可以根据该规格知道油的每个温度的介电常数。根据温度的油介电常数可以由用户测试，但是可以由制造商(供应商)提供。
介电常数测试数据可以通过使用二次函数的图来说明。可以应用用于确定轮内式传动装置中的油温度的逻辑(计算)。
以此方式，车辆控制器200估计油温度，根据油温度估计介电常数，根据油温度分配权重(S108)，并将通过分配权重得到的值与用于评估油劣化的程度的标准进行比较(S109)。
例如，当估计油温度为70度，根据油温度估计介电常数为2.50时，并且当通过分配权重1而得到的值不超过用于评估油劣化的程度的标准时，则可以确定油没有劣化。
另一方面，当估计油温度为130度，根据油温度估计介电常数为5.00时，并且当通过分配权重2而得到的值超过用于评估油劣化的程度的标准时，则可以确定油已经劣化。车辆控制器200可以将关于油降解的警示发送到车辆内部的显示器190，然后可以允许驾驶员更换油(S110)。
同时，参考图3，车辆控制器200可以识别轮内式电机170的转矩。当识别轮内式电机170的温度的结果显示确定车辆正在最大输出区间内行驶时，车辆控制器200可以识别由距离测量传感器130测量的车辆的行驶距离(S111)。
因此，当车辆的行驶距离足够到使油已经劣化的程度时，车辆控制器200可以确定需要更换油(S112)。
例如，参考等式1，当用于确定油劣化的Max的值不小于0.5时，可以确定油已经劣化。因此，当车辆的行驶距离不小于8000km时，通过等式1，Max的值变为0.5。
[等式1]
Max＝0.0000625*距离
例如，当车辆的行驶距离不小于8000km时，油的劣化度变为0.5，则可以确定油已经劣化。车辆控制器200可以将关于油降解的警示发送到车辆内部的显示器190，然后可以允许驾驶员更换油(S113)。
同时，当车辆的行驶距离小于8000km时，车辆控制器200可以识别轮内式电机170的转矩和运行时间，并且可以根据转矩分配齿轮磨损量的权重(S114)。
参考表2，可以通过使用预定查找表来识别轮内式电机170的转矩。接下来，可以根据转矩分配齿轮磨损量的权重。
[表2]
电机转矩 权重
10kW的连续输出参考值 1
11 1.1XXX
12 1.2XXX
13 1.8XXX
22 1.9XXX
23kW的最大输出参考值 2
以这种方式，车辆控制器200可以将通过为转矩分配权重而得到的值与用于评估油劣化的程度的标准进行比较。
例如，当车辆的行驶距离小于8000km，并且当通过为10kW的连续输出值分配权重1或通过为23kW的最大输出值分配权重2而得到的值超过评估油劣化的程度的标准时，则可以确定油已经劣化。车辆控制器200可以将关于油降解的警示发送到车辆内部的显示器190，然后可以允许驾驶员更换油。
此外，车辆控制器200可以通过使用由轮内式电机170产生的转矩来识别齿轮齿面上的磨损量，并且可以确定油中铁(Fe)和铜(Cu)成分的变化。齿轮的磨损量根据车辆的行驶距离的增加而增加，因此油中的金属成分可能增加。相应地，当轮内式传动装置在运行时，由于制动转矩导致的齿轮的磨损量增加，油中的Fe和Cu的浓度可能会增加。
参考图4，可以根据车辆的行驶距离知道轮内式传动装置中的油成分。可以看出，Fe和Cu成分的含量随着使用时间(即，运行时间)的增加而增加。
如上所述，根据轮内式传动装置的油监测系统和方法，可以通过使用轮内式电机上安装的温度传感器来确定轮内式传动装置中的油的温度；可以确定由于轮内式电机产生的转矩而导致的齿面上的磨损量，以确定油中铁和铜成分的变化；并可以估计由于特性变化而引起的油状态信息；以达到通过轮内式传动装置的驱动电机中安装的温度传感器、驱动电机的产生转矩等定期地监测油状态，并通过车辆警示灯将油状态信息发送给驾驶员的目的。
上文中，尽管已经参考示例性实施例和附图描述了本公开，但是本公开不限于此，本公开所属领域的技术人员可以在不脱离技术方案要求保护的本公开的精神和范围的前提下，进行各种修改和改变。
因此，仅是出于示例性目的并非旨在限制本公开的技术精神而提供本公开实施例。本公开的保护范围应由技术方案来解释，并且其所有等同形式应被解释为包括在本公开的范围内。
本技术可以通过使用轮内式电机上安装的温度传感器来确定轮内式传动装置中的油的温度；可以确定由于轮内式电机产生的转矩而导致的齿面上的磨损量，以确定油中铁和铜成分的变化；并可以估计由于特性变化而引起的油状态信息；以达到通过轮内式传动装置的驱动电机中安装的温度传感器、驱动电机的产生转矩等定期地监测油状态，并通过车辆警示灯将油状态信息发送给驾驶员的目的。因此，可以通过定期地或始终确定轮内式传动装置中的油状态来安全地管理车辆。
此外，通过说明书直接或间接理解的各种效果可以被提供。
上文中，尽管已经参考示例性实施例和附图描述了本公开，但是本公开不限于此，本公开所属领域的技术人员可以在不脱离技术方案书要求保护的本公开的精神和范围的前提下，进行各种修改和改变。

Claims (14)

1.一种轮内式传动装置的油监测系统，其通过识别所述轮内式传动装置中的油劣化来管理车辆的安全性，所述系统包括：
转矩传感器，其被配置为测量由轮内式电机产生的转矩；以及
车辆控制器，其被配置为：
通过使用由于所述轮内式电机的转矩产生而导致的齿轮磨损量来估计油的状态；并且
在计算的油的劣化度不小于预定参考值时，将关于油的警示信息发送到显示器。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括：
距离测量传感器，其被配置为测量所述车辆的行驶距离，
其中，所述车辆控制器被配置为：
当通过所述车辆的行驶距离计算的油的劣化度不小于预定参考值时，将关于油的警示信息传送到所述显示器。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述车辆控制器被配置为：
当由所述轮内式电机产生的转矩不小于最大转矩的50％时，确定所述车辆正在最大输出区间内行驶；并且
当由所述轮内式电机产生的转矩小于最大转矩的50％时，确定所述车辆正在连续输出区间内行驶。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括：
温度传感器，其安装在所述轮内式传动装置的轮内式电机上，并被配置为测量所述轮内式电机的温度，
其中，所述车辆控制器被配置为：
通过所述轮内式电机的温度估计所述轮内式传动装置中的油的温度，或通过使用由于所述轮内式电机的转矩产生而导致的齿轮磨损量来估计油的状态。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述车辆控制器被配置为：
在所述轮内式电机的温度变化在特定范围内的同时，属于所述特定范围的时间保持在特定时间期间时，确定所述车辆正在连续输出区间内行驶；并且
在所述轮内式电机的温度变化超出所述特定范围时，确定所述车辆正在最大输出区间内行驶。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述车辆控制器被配置为：
在估计所述轮内式传动装置中的油的温度之后，根据油的温度来估计介电常数；并且
根据油的温度分配权重，以计算油的劣化度。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述车辆控制器被配置为：
通过将权重分配给由于所述轮内式电机的转矩产生的齿轮磨损量来计算油的劣化度。
8.一种轮内式传动装置的油监测方法，其通过识别所述轮内式传动装置中的油状态来管理车辆的安全性，所述方法包括：
通过轮内式电机上安装的转矩传感器来测量由所述轮内式电机产生的转矩；以及
在通过使用由于所述轮内式电机的转矩产生而导致的齿轮磨损量来估计油的状态之后，当计算的油的劣化度不小于预定参考值时，将关于油的警示信息发送到显示器。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
通过距离测量传感器测量所述车辆的行驶距离，
其中，所述警示信息的发送包括：
当通过所述车辆的行驶距离计算的油的劣化度不小于预定参考值时，将关于油的警示信息传送到所述显示器。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述警示信息的发送包括：
当由所述轮内式电机产生的转矩不小于最大转矩的50％时，确定所述车辆行驶处于最大输出区间内；以及
当由所述轮内式电机产生的转矩小于最大转矩的50％时，确定所述车辆行驶处于连续输出区间内。
11.根据权利要求8所述的方法，还包括：
通过所述轮内式传动装置的轮内式电机上安装的温度传感器来测量所述轮内式电机的温度；
其中，所述警示信息的发送包括：
在通过所述轮内式电机的温度估计所述轮内式传动装置中的油的温度，或通过使用由于所述轮内式电机的转矩产生而导致的齿轮磨损量来估计油的状态之后，当计算的油的劣化度不小于预定参考值时，将关于油的警示信息发送到显示器。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述警示信息的发送包括：
在所述轮内式电机的温度变化在特定范围内的同时，属于所述特定范围的时间保持在特定时间期间时，确定所述车辆行驶处于连续输出区间内；以及
在所述轮内式电机的温度变化超出所述特定范围时，确定所述车辆行驶处于最大输出区间内。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述警示信息的发送包括：
在估计所述轮内式传动装置中的油的温度之后，根据油的温度来估计介电常数；以及
根据油的温度分配权重，以计算油的劣化度。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，所述警示信息的发送包括：
通过将权重分配给由于所述轮内式电机的转矩产生而导致的齿轮磨损量来计算油的劣化度。
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