本发明专利技术提供了一种包括传动系统断开装置的无传感器离合器状态反馈方法。为了接合该无传感器断开装置，马达组件和该无传感器断开装置的相应速度被同步为彼此相差一定速度增量阈值，控制系统促进该马达组件和该无传感器断开装置的该接合，并且该控制系统通过该马达组件的马达速度响应(例如，是否检测到负载的存在)来确定该接合的成功。在)来确定该接合的成功。在)来确定该接合的成功。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无传感器传动系统断开装置的控制算法和侵入性状态检测诊断
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求提交于2021年9月12日的美国临时专利申请序列号63/243,161的优先权，其全部内容据此全文以引用方式明确地并入本文。
[0003]引言
[0004]断开装置诸如离合器被用来联接和分离车辆传动系统部件。例如，在具有多个马达的电动车辆中，一个或多个马达和传动系统部件可以使用断开装置来与车轮分离，以减少由于旋转机械部件之间的非保守力(例如，摩擦力)引起的能量损失。通过在适当的车辆条件期间分离部件，可以增加范围和效率，而不影响车辆性能。举例来说，断开装置可以将马达联接到其对应的车轮以使后车轴在高扭矩需求场景中可用和/或在更注重范围/效率的驱动模式下将它们分离以减少机械部件中的能量损失。
[0005]在一些实施方案中，为了使用断开装置(例如，双向可控机械二极管(CMD)离合器)机械地联接部件，凹槽板上的支柱必须延伸出并接合到凹口板上的凹口中。在一些实施方案中，凹口板连接到齿轮箱输出轴，而凹槽板连接到半轴(例如，传动系统)和车轮。由车辆动力学模块(例如，电子控制单元)控制的线性转换器可用于致动断开装置。
[0006]若要在不损坏这些部件的情况下锁定离合器板(例如，凹槽板和凹口板)，它们的速度应彼此接近(例如，小于20RPM的差值)。断开装置的特定增量阈值可以取决于断开装置的类型和断开装置的规格。此外，期望快速使得能够在任何车辆速度下动态致动断开装置并且还能防止驾驶员的不适感(例如，车辆机构中的颠簸)。<br/>[0007]一些断开装置不含有用于离合器状态反馈的任何传感器。如果将扭矩施加到处于部分接合状态的断开装置，则断开装置可能会损坏。例如，如果支柱仅部分地与凹口接合(例如，其搁置在凹口开口上而不是位于凹口的底部)，则它可以机械地使凹口开口变形。另外，部分接合的断开装置可以在高扭矩条件下滑动，这可能导致扭矩的不对称递送(例如，在车辆中使用双马达以独立地驱动车辆的左车轮和右车轮)。因此，期望检测断开状态以防止损坏断开装置和/或确保适当的扭矩递送。
技术实现思路
[0008]根据本公开的一些实施方案，控制逻辑部件用于在接合之前控制断开装置部件的速度以促进断开装置的快速接合和成功接合。例如，控制逻辑部件可以用于在致动断开装置(例如，经由线性转换器)之前快速将马达同步到对应的车轮速度(例如，彼此相差一定数量的RPM)。在一些实施方案中，控制逻辑部件可以通过将速度差值与诊断阈值进行比较来确定在统计学上显著的时间窗口中马达和车轮速度的同步时间(例如，实现速度增量)。应当理解，诊断阈值可以表示最大允许稳态误差。在一些实施方案中，应用诊断阈值可以包括实施基于马达速度中的误差大小来向上计数或向下计数的计数器。
[0009]在一些实施方案中，在车辆上实施闭环速度控制器以控制马达速度以使得在致动断开装置以进入锁定状态之前内侧离合器和外侧离合器的速度是匹配的。在一些实施方案
中，车辆的前轮和/或后轮由单独的马达独立地控制并且单独的断开装置用于将马达联接并分离到其相应的车轮。例如，两个后马达可以同时与它们相应的车轮联接并分离。车辆动力学模块可以用于确定后马达的联接时间和分离时间并且针对每个马达实施闭环速度控制器以控制其速度。由于内侧部件(例如，转子、齿轮箱)的高扭转刚度，可以基于反馈信号采样率和内侧部件的凭经验确定的集总惯性来校准控制器增益以实现期望的响应特性。例如，可以校准速度控制器以在控制器接收到用于接合断开装置的命令后小于200ms内将内侧离合器和外侧离合器的速度匹配为相差20RPM。这使得能够在任何车辆速度下快速动态致动断开装置。
[0010]根据本公开的一些实施方案，使用控制逻辑部件来确定使用可用车辆部件或信号的断开装置的状态(例如，锁定或解锁状态)。例如，可以在一段时间内评估马达速度和车轮速度以确定断开装置是否被锁定。又如，扭矩脉冲可以施加于马达，并且可以评估马达响应以确定断开装置是否被锁定。
[0011]在一些实施方案中，车辆动力学模块用于确定一个或多个断开装置的状态。车辆动力学模块可以访问以下每个马达和其对应的一个或多个车轮的信号：马达速度、车轮速度和马达扭矩反馈(例如，使用马达电流计算的)。在一些实施方案中，如果信号满足以下一个或两个条件，则车辆动力学模块确定断开装置被锁定：
[0012]条件1：马达速度和车轮速度在一段时间内(例如，在统计学上显著数量的样品中)是良好相关的。
[0013]条件2：对扭矩的马达速度响应指示齿轮箱输出轴上存在负载(例如，全动力传动系统和车辆惯性)。
[0014]在一些实施方案中，单独的条件1的失败足以立即确定断开装置处于“解锁”状态。如果测得的马达速度和车轮速度响应于输入扭矩而显著偏离(即，它们被分离)，则必须解锁断开装置。
[0015]在一些实施方案中，需要满足条件1来确认“锁定”状态，但其可能不足以单独确定断开装置处于“锁定”状态。因此，条件1可用条件2来补充。为了检测齿轮箱输出轴上是否存在负载(条件2)，可以实施降阶观测器来估计通过将齿轮箱输出轴连接到车轮的半轴传递的扭矩。在以下情况，全动力传动系统(包括半轴)将是可观测到的系统：(a)在齿轮箱间隙区中存在一致的正接触和(b)凹槽板上的支柱的扭矩轴承组已经完全接合到凹口板中。为了尽可能快地触发两个条件，可以在离合器之间引入速度差，这将允许系统清除“组合”(断开装置+齿轮箱)空隙区。因此，当接合传动系统(例如，后传动系统)时，车辆动力学模块将在尝试锁定离合器时将马达速度从车轮速度控制到目标速度差值(例如，小于20RPM)。
[0016]当离合器被致动时，降阶观测器将依赖于已知的传动系统参数来估计齿轮箱输出轴上的负载扭矩。在传动系统部件的粘性阻力上方的负载扭矩中的任何高频波动将指示从车轮到内侧部件(转子+齿轮箱)存在完整扭矩传递路径，因此必须锁定离合器。
[0017]在一些实施方案中，设定离合器接合期间的目标速度增量以满足两个竞争优先级：
[0018]确认持续时间：为了确保一致地快速、无缝转换(例如，从前轮驱动转换到四轮驱动)，速度差必须足够高以最小化每个扭矩轴承表面在与其配合表面接触之前穿过最坏情况角位移所花费的时间。此最坏情况位移由凹口的角度间距决定。
[0019]可察觉的车辆级加加速度：当接合表面与其配合表面接触时更高的速度增量值将导致更高的动量传递，这将自身显示为“加加速度”或突然脉冲。
[0020]在一些实施方案中，可以迭代地优化控制器性能以实现这些属性之间的最佳可能折衷。可以基于车辆部件和/或经验数据的建模来执行优化方案。在一些实施方案中，本文公开的系统和方法通过将车辆速度与阈值进行比较来确定速度增量，并且当车辆速度低于阈值时，选择第一速度增量作为速度增量。在一些实施方案中，车辆速度可以高于阈值，在这种情况下，系统和方法选择第二速度增量作为速度增量，其中第二速度增量大于第一速度增量。
[0021]本文所描述的系统和方法通过控本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于接合与车辆相关联的传动系统断开装置的方法，包括：经由与所述车辆相关联的控制系统控制与马达组件相关联的马达速度，以实现所述马达组件与对应车轮之间的速度增量；经由所述控制系统促进所述传动系统断开装置的接合以将所述马达组件与所述对应车轮联接；响应于所述传动系统断开装置的所述接合，经由所述控制系统监测与所述马达组件相关联的所述马达速度；以及经由所述控制系统基于马达速度响应确定所述传动系统断开装置的所述接合成功。2.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述马达速度响应确定所述接合成功包括当所述马达速度响应指示存在连接到所述传动系统断开装置的负载时确定所述接合成功。3.根据权利要求2所述的方法，还包括基于车辆速度确定所述速度增量。4.根据权利要求3所述的方法，其中基于所述车辆速度确定所述速度增量包括：将所述车辆速度与阈值进行比较；当所述车辆速度低于所述阈值时，选择第一速度增量作为所述速度增量；并且当所述车辆速度高于所述阈值时，选择第二速度增量作为所述速度增量，其中所述第二速度增量大于所述第一速度增量。5.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述传动系统断开装置的所述接合成功包括：确定所述马达速度响应不指示成功接合；向所述马达组件施加扭矩脉冲；确定对所述扭矩脉冲的脉冲马达速度响应；以及基于所述脉冲马达速度响应确定所述接合成功。6.根据权利要求5所述的方法，其中基于所述脉冲马达速度响应确定所述接合成功包括当所述脉冲马达速度响应指示存在连接到所述传动系统断开装置的负载时确定所述接合成功。7.根据权利要求1所述的方法，还包括应用诊断阈值以确定所述马达速度何时实现所述速度增量。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述诊断阈值表示最大允许稳态误差。9.根据权利要求7所述的方法，其中应用所述诊断阈值基于所述马达速度中误差的大小。10.根据权利要求1所述的方法，还包括：接收车轮速度；以及基于所述车轮速度和所述速度增量确定目标马达速度，其中控制所述马达速度以实现所述速度增量包括控制所述马达速度以实现所确定的目标马达速度。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述目标马达速度对应于小于所述车轮速度的速度。12.根据权利要求1所述的方法，还包括：确定所述马达速度和所述对应车轮速度是否良好相关，其中确定所述接合是否成功还基于确定所述马达速度和所述对应车轮速度是否良好
相关。13.根据权利要求1所述的方法，其中促进所述传动系统断开装置的所述接合以将所述马达组件与所述对应车轮联接包括致动凹槽板的支柱以与凹口板的凹口接合。14.一种用于接合与车辆相关联的传动系统断开装置的系统，包...
【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：瑞伟安知识产权控股有限公司，
类型：发明
国别省市：
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