CN115030967B - 一种四驱分动器执行系统以及针对该系统的初始位置自学习方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种四驱分动器执行系统以及针对该系统的初始位置自学习方法和装置,属于分动器执行系统技术领域,解决现有技术针对乘用车四驱分动器执行系统初始位置的判定准确度低的问题。本发明的系统包括:控制器、线束、执行电机、电机转子轴、蜗杆、推力轴承、压盘、离合器、回位弹簧、主动凸轮、钢球、固定凸轮和轴;所述控制器包括:电机控制模块、反馈电流采集模块、电机扭矩计算模块、电机转速计算模块和电机位置计算模块;所述电机扭矩计算模块用于根据所述驱动电流计算执行电机输出扭矩;所述电机转速计算模块用于计算执行电机转速;所述电机位置计算模块用于计算执行电机转子轴的角度位置。本发明适用于乘用车四驱分动器执行系统。
Description
技术领域
本申请涉及分动器执行系统技术领域,尤其涉及一种四驱分动器执行系统以及针对该系统的初始位置自学习方法和装置。
背景技术
乘用车四驱分动器系统多数采用电机执行,利用电机的位置控制方式,通过电机转动到不同的位置,经过蜗轮蜗杆的扭矩放大,进而压紧离合器,实现离合器传递扭矩的线性调控。分动器装配后执行机构运动的有效行程就已确定。随着分动器的使用,传动系统、离合器系统都将面临磨损,进而运动行程将会发生变化。为保证分动器传递扭矩的精确性,需要准确识别执行系统的位置,尤其是初始位置,后期用到的传扭位置、锁止位置均是以初始位置为基础推算而得。
以往在其他控制领域,有初始位置自学习的方法,是通过检测执行电机转速,结合外置位置传感器反馈两个信息判定初始位置,有时会出现误判的情况。即现有技术对于初始位置自学习的方法是通过检测电机转速,外置位置传感器反馈两个信息判定初始位置,会出现误判的情况,进而导致四驱分动器的不可靠性。
发明内容
本发明目的是为了解决现有技术针对乘用车四驱分动器执行系统初始位置的判定准确度低的问题,提供了一种四驱分动器执行系统以及针对该系统的初始位置自学习方法和装置。
本发明是通过以下技术方案实现的,本发明一方面,提供一种四驱分动器执行系统,所述系统包括:控制器、执行电机、电机转子轴、蜗杆、推力轴承、压盘、离合器、回位弹簧、主动凸轮、钢球、固定凸轮和动力输出轴;
所述控制器通过线束与所述执行电机连接,用于实现与所述执行电机之间的信号传递;所述电机转子轴与所述蜗杆通过矩形平键形式连接;
所述离合器、压盘、推力轴承、主动凸轮和固定凸轮依次固定在所述动力输出轴上;所述离合器和压盘之间沿周向均匀设置有多个回位弹簧;
所述主动凸轮外圈为一扇形蜗轮结构,与所述蜗杆连接;所述主动凸轮与所述固定凸轮相邻的侧表上设置有3个变深度球面凹槽,与所述3个变深度球面凹槽对应的固定凸轮的表面上设置有3组等深度球面凹槽,每组凹槽之间夹装一个钢球;当所述主动凸轮旋转时,变深度球面凹槽挤压所述钢球,反作用推动所述主动凸轮向推力轴承一侧轴向平移,压紧所述推力轴承,所述推力轴承克服所述回位弹簧的推力,压紧所述压盘,使得所述压盘挤压与其相邻的离合器摩擦副,所述离合器通过摩擦力实现扭矩传递;
所述主动凸轮外圈为一扇形蜗轮结构,与所述蜗杆连接;所述主动凸轮右侧加工3个变深度球面凹槽,所述固定凸轮对应地加工3组等深度球面凹槽,凹槽之间夹装所述钢球;当所述主动凸轮旋转时,变深度球面凹槽挤压所述钢球,反作用推动所述主动凸轮向左侧轴向平移;所述主动凸轮向左平移压紧所述推力轴承,所述推力轴承克服所述回位弹簧的推力,压紧所述压盘,所述压盘左移实现对所述离合器摩擦副的挤压,所述离合器通过摩擦力实现扭矩传递,所述磁环和所述感应元件设置于所述执行电机上,所述动力输出轴连接所述离合器的内圈;
所述控制器包括:电机控制模块、反馈电流采集模块、电机扭矩计算模块、电机转速计算模块和电机位置计算模块;其中,
所述电机控制模块用于向所述执行电机发送控制信号,驱动所述执行电机旋转,所述控制信号包括电机转速信号和电机扭矩信号;
所述反馈电流采集模块用于采集电机驱动电流;
所述电机扭矩计算模块用于根据所述驱动电流计算执行电机输出扭矩,记为执行电机反馈扭矩TROQUEfb;
所述电机转速计算模块用于计算执行电机转子的转速,记为执行电机反馈转速SPEEDfb;
所述电机位置计算模块用于计算执行电机转子轴的角度位置。
进一步地,所述系统还包括磁环和感应元件;所述磁环和感应元件配合使用、用于根据电机转子的转动情况产生脉冲信号输出给控制器;
所述电机转速计算模块用于根据所述脉冲信号计算电机转子的转速;
所述电机位置计算模块,用于根据所述脉冲信号计算电机转子轴的角度位置。
进一步地,所述控制器还用于采集钥匙门开关信号和发动机运行状态信息。
第二方面,本发明提供一种基于如上文所述的四驱分动器执行系统的初始位置自学习方法,所述方法是由嵌入所述控制器内部的计算机软件实现的,所述方法包括:
步骤1、获取钥匙门开关信号和发动机运行状态信息,当检测到钥匙门和发动机均为启动状态时,执行步骤2;
步骤2、采集并判断执行电机故障信息,如无故障信息,设置执行电机控制模式为位置控制模式,目标值设置为Pmin,并发送控制信号给所述执行电机使其反向旋转,否则初始位置自学习失败,上报故障;
步骤3、根据所述执行电机转速,获取执行电机反馈转速SPEEDfb;
根据所述执行电机输出扭矩,获取执行电机反馈扭矩TROQUEfb;
开始记录执行电机动作时长,并设置预设时长,按周期判断所述执行电机动作时长是否大于所述预设时长,若大于,初始位置自学习失败,终止操作;
步骤4、根据分动器执行系统初始位置设置转速预设值SPEEDthreshold和扭矩预设值TORQUEthreshold,判断是否同时满足以下两个条件,若满足,执行步骤5;若不满足,返回步骤2,其中所述两个条件为:
SPEEDfb小于等于SPEEDthreshold;
TORQUEfb大于等于TORQUEthreshold;
步骤5、启动计时器累加功能,获取计时累加值TIMER,TIMER的初始值为0,每次执行增加数值1;
步骤6、设置计时预设值COUNTERthreshold,若TIMER大于等于COUNTERthreshold,判断所述执行电机运动至分动器执行系统初始位置,初始位置自学习成功,获取当前执行电机转子轴的角度位置,并将所述执行电机转子轴的角度位置记为四驱分动器执行系统的初始位置;
否则,返回执行步骤2。
进一步地,所述计时预设值COUNTERthreshol为数值5。
进一步地,所述周期为10毫秒。
第三方面,本发明提供一种基于如上文所述的四驱分动器执行系统的初始位置自学习装置,所述装置是由嵌入所述控制器内部的计算机软件实现的,所述装置包括:
启动状态模块,用于获取钥匙门开关信号和发动机运行状态信息,当检测到钥匙门和发动机均为启动状态时,执行目标值设置模块;
目标值设置模块,用于采集并判断执行电机故障信息,如无故障信息,设置执行电机控制模式为位置控制模式,目标值设置为Pmin,并发送控制信号给所述执行电机使其反向旋转,否则初始位置自学习失败,上报故障;
反馈计时模块,所述反馈计时模块包括转速和扭矩反馈模块和计时模块,所述转速和扭矩反馈模块用于根据所述执行电机转速,获取执行电机反馈转速SPEEDfb;
根据所述执行电机输出扭矩,获取执行电机反馈扭矩TROQUEfb;
所述计时模块用于记录执行电机动作时长,并设置预设时长,按周期判断所述执行电机动作时长是否大于所述预设时长,若大于,初始位置自学习失败,终止操作;
初始位置判断模块,用于根据分动器执行系统初始位置设置转速预设值SPEEDthreshold和扭矩预设值TORQUEthreshold,判断是否同时满足以下两个条件,若满足,执行所述计时累加值获取模块;若不满足,执行所述目标值设置模块,其中所述两个条件为:
SPEEDfb小于等于SPEEDthreshold;
TORQUEfb大于等于TORQUEthreshold;
计时累加值获取模块,用于启动计时器累加功能,获取计时累加值TIMER,TIMER的初始值为0,每次增加数值1;
初始位置自学习成功模块,用于设置计时预设值COUNTERthreshold,若TIMER大于等于COUNTERthreshold,判断所述执行电机运动至分动器执行系统初始位置,初始位置自学习成功,获取当前执行电机转子轴的角度位置,并将所述执行电机转子轴的角度位置记为四驱分动器执行系统的初始位置;
否则,执行所述目标值设置模块。
进一步地,所述计时预设值COUNTERthreshold为数值5。
进一步地,所述周期为10毫秒。
第四方面,本发明提供一种汽车,其包括如上文所述的四驱分动器执行系统。
本发明的有益效果:
本发明利用高精度执行电机特有的转速控制模式、位置控制模式、高精度位置反馈、扭矩反馈等信息,通过根据执行电机转速和扭矩同时满足初始位置的判断条件,来实现四驱分动器执行系统初始位置自学习,可以真实有效地检测出分动器执行系统初始位置,减少误判的情况;
其次,设置累加四驱分动器执行系统初始位置自学习成功次数,当四驱分动器执行系统初始位置自学习达到该成功次数后,判断四驱分动器执行系统初始位置自学习真正完成,避免因参数误差等其他误判因素而导致的四驱分动器执行系统初始位置自学习成功判断结果的不准确性问题,进而确保四驱分动器具有更优的可靠性;
最后,自学习过程中检测到执行电机有故障输出,则判断初始位置自学习失败,上报故障。自学习过程中记录执行电机运动的总时长TIMERmove,当TIMERmove大于等于TIMEall,表明规定时间内未检测到初始位置,判断初始位置自学习失败,上报故障。上报故障后,上位机禁用整车四驱功能,防止分动器错误使用,保证安全,还可以防止初始位置自学习陷入死循环状态,进而提高工作效率。
本发明适用于乘用车四驱分动器执行系统。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种四驱分动器执行系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
乘用车四驱系统多数利用直流无刷电机作为执行输入,通过执行电机的位置控制方式,电机转动到不同的位置,经过一定的减速增扭机构压紧离合器,实现离合器传递扭矩的线性调控。分动器装配后执行机构运动的有效行程就已确定,但随着分动器的使用,传动系统、离合器系统都将面临磨损,进而运动总行程将会发生变化。为保证分动器传递扭矩的精确性,需要准确识别执行系统的位置,尤其是初始位置,后期用到的传扭位置、锁止位置均是以初始位置为基础推算而得。
实施方式一、如图1所示,一种四驱分动器执行系统,所述系统包括:控制器1、执行电机5、电机转子轴6、蜗杆7、推力轴承8、压盘9、离合器10、回位弹簧11、主动凸轮12、钢球13、固定凸轮14和动力输出轴15;
所述控制器1通过线束2与所述执行电机5连接,用于实现与所述执行电机5之间的信号传递;所述电机转子轴6与所述蜗杆7通过矩形平键形式连接;
所述离合器10、压盘9、推力轴承8、主动凸轮12和固定凸轮14依次固定在动力输出轴15上;所述离合器10和压盘9之间沿周向均匀设置有多个回位弹簧11;
所述主动凸轮12外圈为一扇形蜗轮结构,与所述蜗杆7连接;所述主动凸轮12与所述固定凸轮14相邻的侧表上设置有3个变深度球面凹槽,与所述3个变深度球面凹槽对应的固定凸轮14的表面上设置有3组等深度球面凹槽,每组凹槽之间夹装一个钢球13;当所述主动凸轮12旋转时,变深度球面凹槽挤压所述钢球13,反作用推动所述主动凸轮12向推力轴承8一侧轴向平移,压紧所述推力轴承8,所述推力轴承8克服所述回位弹簧11的推力,压紧所述压盘9,使得所述压盘9挤压与其相邻的离合器10摩擦副,所述离合器10通过摩擦力实现扭矩传递;
所述控制器1包括:电机控制模块、反馈电流采集模块、电机扭矩计算模块、电机转速计算模块和电机位置计算模块;其中,
所述电机控制模块用于向所述执行电机5发送控制信号,驱动所述执行电机5旋转,所述控制信号包括电机转速信号和电机扭矩信号;
所述反馈电流采集模块用于采集电机驱动电流;
所述电机扭矩计算模块用于根据所述驱动电流计算执行电机5输出扭矩,记为执行电机反馈扭矩TROQUEfb;
所述电机转速计算模块用于计算执行电机5转速,记为执行电机反馈转速SPEEDfb;
所述电机位置计算模块用于计算执行电机5转子轴的角度位置。
其中,需要说明的是,
1、控制器1通过线束2给执行电机5发控制信号,驱动电机旋转;控制器1内部具有电流采集模块,能够采集电机驱动电流,通过反馈的驱动电流计算电机输出扭矩;
2、控制器1通过线束2采集电机运行状态的各种参数,还用于根据传感器采集信息并计算得到电机转速及位移;
3、控制器1内部有电机控制模块,使驱动电机具备转速控制模式、位置控制模式,以CAN信号形式接收上位机控制模式指令,同步发送电机转速信号、电机扭矩信号;
4、主动凸轮12外圈为一扇形蜗轮结构,与蜗杆7连接,构成一组蜗轮蜗杆减速机构;
本实施方式中的系统应用在乘用车四驱分动器执行系统,乘用车四驱系统多数利用直流无刷电机作为执行输入,通过执行电机的位置控制方式,电机转动到不同的位置,经过一定的减速增扭机构压紧离合器,实现离合器传递扭矩的线性调控。分动器装配后执行机构运动的有效行程就已确定,但随着分动器的使用,传动系统、离合器系统都将面临磨损,进而运动总行程将会发生变化。为保证分动器传递扭矩的精确性,需要准确识别执行系统的位置,尤其是初始位置,后期用到的传扭位置、锁止位置均是以初始位置为基础推算而得。以往在其他控制领域,有初始位置自学习的系统,是通过检测执行电机转速,结合外置位置传感器反馈两个信息判定初始位置,有时会出现误判的情况。
本实施方式的系统可以通过控制器1,高精度地获取执行电机5特有的转速控制模式、位置控制模式、高精度位置反馈、扭矩反馈等信息,真实有效地检测出分动器执行系统初始位置,确保四驱分动器具有更优的可靠性。
实施方式二,本实施方式是对实施方式一所述的一种四驱分动器执行系统的进一步限定,本实施方式中,对所述系统,做了进一步限定,具体包括:
所述系统还包括磁环3和感应元件4;所述磁环3和感应元件4配合使用、用于根据电机转子的转动情况产生脉冲信号输出给控制器1;
所述电机转速计算模块用于根据所述脉冲信号计算电机转子的转速;
所述电机位置计算模块,用于根据所述脉冲信号计算电机转子轴的角度位置。
本实施方式中,所述磁环3和所述感应元件4可以设置于所述执行电机5上,利用磁环3和感应元件4产生的脉冲信号可以准确地获取执行电机5的转速和转子轴的角度位置,进而可以真实有效地检测出分动器执行系统初始位置,减少误判的情况。
实施方式三,本实施方式是对实施方式一所述的一种四驱分动器执行系统的进一步限定,本实施方式中,对所述控制器1,做了进一步限定,
具体包括:
所述控制器1还用于采集钥匙门开关信号和发动机运行状态信息。
本实施方式所述的四驱分动器执行系统应用于汽车中时,控制器1与汽车总线连接,通过所述汽车总线能够采集集钥匙门开关信号和发动机运行状态信息。
实施方式四,本实施方式是针对实施方式一所述的一种四驱分动器执行系统的初始位置自学习方法,所述方法是由嵌入所述控制器1内部的计算机软件实现的,所述方法包括:
步骤1、获取钥匙门开关信号和发动机运行状态信息,当检测到钥匙门和发动机均为启动状态时,执行步骤2;
步骤2、采集并判断执行电机5故障信息,如无故障信息,设置执行电机控制模式为位置控制模式,目标值设置为Pmin,并发送控制信号给所述执行电机5使其反向旋转,否则初始位置自学习失败,上报故障;
步骤3、根据所述执行电机5转速,获取执行电机反馈转速SPEEDfb;
根据所述执行电机5输出扭矩,获取执行电机反馈扭矩TROQUEfb;
开始记录执行电机动作时长,并设置预设时长,按周期判断所述执行电机动作时长是否大于所述预设时长,若大于,初始位置自学习失败,终止操作;
步骤4、根据分动器执行系统初始位置设置转速预设值SPEEDthreshold和扭矩预设值TORQUEthreshold,判断是否同时满足以下两个条件,若满足,执行步骤5;若不满足,返回步骤2,其中所述两个条件为:
SPEEDfb小于等于SPEEDthreshold;
TORQUEfb大于等于TORQUEthreshold;
步骤5、启动计时器累加功能,获取计时累加值TIMER,TIMER的初始值为0,每次执行增加数值1;
步骤6、设置计时预设值COUNTERthreshold,若TIMER大于等于COUNTERthreshold,判断所述执行电机5运动至分动器执行系统初始位置,初始位置自学习成功,获取当前执行电机5转子轴的角度位置,并将所述执行电机5转子轴的角度位置记为四驱分动器执行系统的初始位置;
否则,返回执行步骤2。
需要说明的,
1.监测执行电机反馈转速SPEEDfb、监测执行电机反馈扭矩TROQUEfb,当SPEEDfb小于等于SPEEDthreshold,表明执行电机有降速趋势,TROQUEfb会逐渐增大,当TORQUEfb大于等于TORQUEthreshold,表明电机负荷增大到一定程度。两个条件都满足时,启动计时器累加功能,当计时器TIMER大于等于COUNTERthreshold,判断执行电机运动至分动器执行系统物理极限位置即初始位置,初始位置自学习成功。执行电机反馈的位置信号记录为本次运行周期的机械初始位置;
2.自学习过程中检测到执行电机有故障输出,则判断初始位置自学习失败,上报故障。自学习过程中记录执行电机运动的总时长TIMERmove,当TIMERmove大于等于TIMEall,表明规定时间内未检测到初始位置,判断初始位置自学习失败,上报故障。
3.按周期判断所述执行电机动作时长是否大于所述预设时长中,该周期为预先设定的判断周期,为固定的时间长度,每个周期判断一次执行电机动作时长是否大于所述预设时长。
本实施方式中,利用高精度执行电机特有的转速控制模式、位置控制模式、高精度位置反馈、扭矩反馈等信息,通过根据执行电机转速和扭矩同时满足初始位置的判断条件,来实现四驱分动器执行系统初始位置自学习,可以真实有效地检测出分动器执行系统初始位置,减少误判的情况;
其次,设置累加四驱分动器执行系统初始位置自学习成功次数,当四驱分动器执行系统初始位置自学习达到该成功次数后,判断四驱分动器执行系统初始位置自学习真正完成,避免因参数误差等其他误判因素而导致的四驱分动器执行系统初始位置自学习成功判断结果的不准确性问题,通过转速、扭矩、时间三个条件同时满足才确认自学习成功,能够降低误判率,提高准确性,进而确保四驱分动器具有更优的可靠性;
最后,自学习过程中检测到执行电机有故障输出,则判断初始位置自学习失败,上报故障。自学习过程中记录执行电机运动的总时长TIMERmove,当TIMERmove大于等于TIMEall,表明规定时间内未检测到初始位置,判断初始位置自学习失败,上报故障。上报故障后,上位机禁用整车四驱功能,防止分动器错误使用,保证安全,还可以防止初始位置自学习陷入死循环状态,进而提高工作效率。
实施方式五,本实施方式是对实施方式三所述的一种四驱分动器执行系统的初始位置自学习方法的进一步限定,本实施方式中,对所述计时预设值COUNTERthreshol,做了进一步限定,具体包括:
所述计时预设值COUNTERthreshol为数值5。
本实施方式中设置的预设值COUNTERthreshol可以满足分动器执行系统初始位置自学习的精确度,还可以避免不必要的操作程序和计算量。
实施方式六,本实施方式是对实施方式三所述的一种四驱分动器执行系统的初始位置自学习方法的进一步限定,本实施方式中,对所述周期,做了进一步限定,
具体包括:
所述周期为10毫秒。
本实施方式,可以实时地根据执行四驱分动器执行系统的初始位置自学习操作的时长,判断是否出现故障,如果出现故障,便可以舍去后续的不必要的操作,进行故障检查,可以提高四驱分动器执行系统的初始位置自学习的工作效率。
实施方式七,本实施方式是针对实施方式一所述的一种四驱分动器执行系统的初始位置自学习装置,所述装置是由嵌入所述控制器1内部的计算机软件实现的,所述装置包括:
启动状态模块,用于获取钥匙门开关信号和发动机运行状态信息,当检测到钥匙门和发动机均为启动状态时,执行目标值设置模块;
目标值设置模块,用于采集并判断执行电机5故障信息,如无故障信息,设置执行电机控制模式为位置控制模式,目标值设置为Pmin,并发送控制信号给所述执行电机5使其反向旋转,否则初始位置自学习失败,上报故障;
反馈计时模块,所述反馈计时模块包括转速和扭矩反馈模块和计时模块,所述转速和扭矩反馈模块用于根据所述执行电机5转速,获取执行电机反馈转速SPEEDfb;
根据所述执行电机5输出扭矩,获取执行电机反馈扭矩TROQUEfb;
所述计时模块用于记录执行电机动作时长,并设置预设时长,按周期判断所述执行电机动作时长是否大于所述预设时长,若大于,初始位置自学习失败,终止操作;
初始位置判断模块,用于根据分动器执行系统初始位置设置转速预设值SPEEDthreshold和扭矩预设值TORQUEthreshold,判断是否同时满足以下两个条件,若满足,执行所述计时累加值获取模块;若不满足,执行所述目标值设置模块,其中所述两个条件为:
SPEEDfb小于等于SPEEDthreshold;
TORQUEfb大于等于TORQUEthreshold;
计时累加值获取模块,用于启动计时器累加功能,获取计时累加值TIMER,TIMER的初始值为0,每次增加数值1;
初始位置自学习成功模块,用于设置计时预设值COUNTERthreshold,若TIMER大于等于COUNTERthreshold,判断所述执行电机5运动至分动器执行系统初始位置,初始位置自学习成功,获取当前执行电机5转子轴的角度位置,并将所述执行电机5转子轴的角度位置记为四驱分动器执行系统的初始位置;
否则,执行所述目标值设置模块。
本实施方式中,利用高精度执行电机特有的转速控制模式、位置控制模式、高精度位置反馈、扭矩反馈等信息,通过根据执行电机转速和扭矩同时满足初始位置的判断条件,来实现四驱分动器执行系统初始位置自学习,可以真实有效地检测出分动器执行系统初始位置,减少误判的情况;
其次,设置累加四驱分动器执行系统初始位置自学习成功次数,当四驱分动器执行系统初始位置自学习达到该成功次数后,判断四驱分动器执行系统初始位置自学习真正完成,避免因参数误差等其他误判因素而导致的四驱分动器执行系统初始位置自学习成功判断结果的不准确性问题,通过转速、扭矩、时间三个条件同时满足才确认自学习成功,能够降低误判率,提高准确性,进而确保四驱分动器具有更优的可靠性;
最后,自学习过程中检测到执行电机有故障输出,则判断初始位置自学习失败,上报故障。自学习过程中记录执行电机运动的总时长TIMERmove,当TIMERmove大于等于TIMEall,表明规定时间内未检测到初始位置,判断初始位置自学习失败,上报故障。上报故障后,上位机禁用整车四驱功能,防止分动器错误使用,保证安全,还可以防止初始位置自学习陷入死循环状态,进而提高工作效率。
实施方式八,本实施方式是对实施方式六所述的一种四驱分动器执行系统的初始位置自学习装置的进一步限定,本实施方式中,对所述计时预设值COUNTERthreshol,做了进一步限定,具体包括:
所述计时预设值COUNTERthreshol为数值5。
本实施方式中设置的预设值COUNTERthreshol可以满足分动器执行系统初始位置自学习的精确度,还可以避免不必要的操作程序和计算量。
实施方式九,本实施方式是对实施方式六所述的一种四驱分动器执行系统的初始位置自学习装置的进一步限定,本实施方式中,,对所述周期,做了进一步限定,具体包括:
所述周期为10毫秒。
本实施方式,可以实时地根据执行四驱分动器执行系统的初始位置自学习操作的时长,判断是否出现故障,如果出现故障,便可以舍去后续的不必要的操作,进行故障检查,可以提高四驱分动器执行系统的初始位置自学习的工作效率。
实施方式十,本实施方式提供了一种汽车,所述汽车包括实施方式一、实施方式二或实施方式三所述的四驱分动器执行系统。
应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种四驱分动器执行系统,其特征在于,所述系统包括:控制器(1)、执行电机(5)、电机转子轴(6)、蜗杆(7)、推力轴承(8)、压盘(9)、离合器(10)、回位弹簧(11)、主动凸轮(12)、钢球(13)、固定凸轮(14)和动力输出轴(15);
所述控制器(1)通过线束(2)与所述执行电机(5)连接,用于实现与所述执行电机(5)之间的信号传递;所述电机转子轴(6)与所述蜗杆(7)通过矩形平键形式连接;
所述离合器(10)、压盘(9)、推力轴承(8)、主动凸轮(12)和固定凸轮(14)依次固定在所述动力输出轴(15)上;所述离合器(10)和压盘(9)之间沿周向均匀设置有多个回位弹簧(11);
所述主动凸轮(12)外圈为一扇形蜗轮结构,与所述蜗杆(7)连接;所述主动凸轮(12)与所述固定凸轮(14)相邻的侧表上设置有3个变深度球面凹槽,与所述3个变深度球面凹槽对应的固定凸轮(14)的表面上设置有3组等深度球面凹槽,每组凹槽之间夹装一个钢球(13);当所述主动凸轮(12)旋转时,变深度球面凹槽挤压所述钢球(13),反作用推动所述主动凸轮(12)向推力轴承(8)一侧轴向平移,压紧所述推力轴承(8),所述推力轴承(8)克服所述回位弹簧(11)的推力,压紧所述压盘(9),使得所述压盘(9)挤压与其相邻的离合器(10)摩擦副,所述离合器(10)通过摩擦力实现扭矩传递;
所述主动凸轮(12)外圈为一扇形蜗轮结构,与所述蜗杆(7)连接;所述主动凸轮(12)右侧加工3个变深度球面凹槽,所述固定凸轮(14)对应地加工3组等深度球面凹槽,凹槽之间夹装所述钢球(13);当所述主动凸轮(12)旋转时,变深度球面凹槽挤压所述钢球(13),反作用推动所述主动凸轮(12)向左侧轴向平移;所述主动凸轮(12)向左平移压紧所述推力轴承(8),所述推力轴承(8)克服所述回位弹簧(11)的推力,压紧所述压盘(9),所述压盘(9)左移实现对所述离合器(10)摩擦副的挤压,所述离合器(10)通过摩擦力实现扭矩传递,磁环(3)和感应元件(4)设置于所述执行电机(5)上,所述动力输出轴(15)连接所述离合器(10)的内圈;
所述控制器(1)包括:电机控制模块、反馈电流采集模块、电机扭矩计算模块、电机转速计算模块和电机位置计算模块;其中,
所述电机控制模块用于向所述执行电机(5)发送控制信号,驱动所述执行电机(5)旋转,所述控制信号包括电机转速信号和电机扭矩信号;
所述反馈电流采集模块用于采集电机驱动电流;
所述电机扭矩计算模块用于根据所述驱动电流计算执行电机(5)输出扭矩,记为执行电机反馈扭矩TROQUEfb;
所述电机转速计算模块用于计算执行电机(5)转子的转速,记为执行电机反馈转速SPEEDfb;
所述电机位置计算模块用于计算执行电机(5)转子轴的角度位置。
2.根据权利要求1所述的一种四驱分动器执行系统,其特征在于,所述系统还包括磁环(3)和感应元件(4);所述磁环(3)和感应元件(4)配合使用、用于根据电机转子的转动情况产生脉冲信号输出给控制器(1);
所述电机转速计算模块用于根据所述脉冲信号计算电机转子的转速;
所述电机位置计算模块,用于根据所述脉冲信号计算电机转子轴的角度位置。
3.根据权利要求1或2所述的一种四驱分动器执行系统,其特征在于,所述控制器(1)还用于采集钥匙门开关信号和发动机运行状态信息。
4.一种基于权利要求1所述的四驱分动器执行系统的初始位置自学习方法,其特征在于,所述方法是由嵌入所述控制器(1)内部的计算机软件实现的,所述方法包括:
步骤1、获取钥匙门开关信号和发动机运行状态信息,当检测到钥匙门和发动机均为启动状态时,执行步骤2;
步骤2、采集并判断执行电机(5)故障信息,如无故障信息,设置执行电机控制模式为位置控制模式,目标值设置为Pmin,并发送控制信号给所述执行电机(5)使其反向旋转,否则初始位置自学习失败,上报故障;
步骤3、根据所述执行电机(5)转速,获取执行电机反馈转速SPEEDfb;
根据所述执行电机(5)输出扭矩,获取执行电机反馈扭矩TROQUEfb;
开始记录执行电机动作时长,并设置预设时长,按周期判断所述执行电机动作时长是否大于所述预设时长,若大于,初始位置自学习失败,终止操作;
步骤4、根据分动器执行系统初始位置设置转速预设值SPEEDthreshold和扭矩预设值TORQUEthreshold,判断是否同时满足以下两个条件,若满足,执行步骤5;若不满足,返回步骤2,其中所述两个条件为:
SPEEDfb小于等于SPEEDthreshold;
TORQUEfb大于等于TORQUEthreshold;
步骤5、启动计时器累加功能,获取计时累加值TIMER,TIMER的初始值为0,每次执行增加数值1;
步骤6、设置计时预设值COUNTERthreshold,若TIMER大于等于COUNTERthreshold,判断所述执行电机(5)运动至分动器执行系统初始位置,初始位置自学习成功,获取当前执行电机(5)转子轴的角度位置,并将所述执行电机(5)转子轴的角度位置记为四驱分动器执行系统的初始位置;
否则,返回执行步骤2。
5.根据权利要求4所述的一种初始位置自学习方法,其特征在于,所述计时预设值COUNTERthreshol为数值5。
6.根据权利要求4所述的一种初始位置自学习方法,其特征在于,所述周期为10毫秒。
7.一种基于权利要求1所述的四驱分动器执行系统的初始位置自学习装置,其特征在于,所述装置是由嵌入所述控制器(1)内部的计算机软件实现的,所述装置包括:
启动状态模块,用于获取钥匙门开关信号和发动机运行状态信息,当检测到钥匙门和发动机均为启动状态时,执行目标值设置模块;
目标值设置模块,用于采集并判断执行电机(5)故障信息,如无故障信息,设置执行电机控制模式为位置控制模式,目标值设置为Pmin,并发送控制信号给所述执行电机(5)使其反向旋转,否则初始位置自学习失败,上报故障;
反馈计时模块,所述反馈计时模块包括转速和扭矩反馈模块和计时模块,所述转速和扭矩反馈模块用于根据所述执行电机(5)转速,获取执行电机反馈转速SPEEDfb;
根据所述执行电机(5)输出扭矩,获取执行电机反馈扭矩TROQUEfb;
所述计时模块用于记录执行电机动作时长,并设置预设时长,按周期判断所述执行电机动作时长是否大于所述预设时长,若大于,初始位置自学习失败,终止操作;
初始位置判断模块,用于根据分动器执行系统初始位置设置转速预设值SPEEDthreshold和扭矩预设值TORQUEthreshold,判断是否同时满足以下两个条件,若满足,执行所述计时累加值获取模块;若不满足,执行所述目标值设置模块,其中所述两个条件为:
SPEEDfb小于等于SPEEDthreshold;
TORQUEfb大于等于TORQUEthreshold;
计时累加值获取模块,用于启动计时器累加功能,获取计时累加值TIMER,TIMER的初始值为0,每次增加数值1;
初始位置自学习成功模块,用于设置计时预设值COUNTERthreshold,若TIMER大于等于COUNTERthreshold,判断所述执行电机(5)运动至分动器执行系统初始位置,初始位置自学习成功,获取当前执行电机(5)转子轴的角度位置,并将所述执行电机(5)转子轴的角度位置记为四驱分动器执行系统的初始位置;
否则,执行所述目标值设置模块。
8.根据权利要求7所述的初始位置自学习装置,其特征在于,所述计时预设值COUNTERthreshold为数值5。
9.根据权利要求7所述的一种初始位置自学习装置,其特征在于,所述周期为10毫秒。
10.一种汽车,其特征在于,其包括权利要求1、2或3所述的四驱分动器执行系统。
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