[发明专利]动力系统中齿轮间隙闭合率的管理

说明书

动力系统包括变速器、扭矩产生装置、联接到驱动轴的负载、与输出轴和驱动轴以啮合齿轮接合的最终驱动单元，以及控制器。使用开环间隙状态模型处理请求的输出扭矩，所述开环间隙状态模型填充有受限输出扭矩请求表和间隙闭合速率估算表，分别提供受限扭矩值和估算间隙闭合率。使用设备模型、受限扭矩值和估算间隙闭合率确定输出速度。在转变期间使用输出速度控制动力系。可以使用积分器逻辑块根据闭合率计算间隙角。可以使用间隙角确定经校准的间隙偏移轮廓线，并且可以使用间隙偏移轮廓线生成参考速度。

引言

动力系统包括一个或多个传动系统扭矩发生器，例如内燃发动机和/或一个或多个电牵引电动机。使用花键或齿轮齿将各种动力系部件放置成以啮合齿轮彼此接合。传动系统扭矩通过啮合的传动系统部件从扭矩发生器传递，并最终传递到驱动负载。例如，在机动车辆中，驱动轮组布置在与差速齿轮组或最终驱动单元啮合接合的一个或多个驱动轴上。变速器的输出轴最终通过最终驱动单元和驱动轴的相互啮合的齿轮为驱动轮提供动力。

术语“传动系统间隙”描述了由上述啮合齿轮部件的间隙或松弛引起的状态。由于制造公差，沿传动系统可能存在松弛，这又有助于部件组装、润滑、热膨胀和基于负载的部件挠曲或偏转。在扭矩反转事件期间，即，当扭矩方向沿着传动系统的轴线变化时，可以发生瞬时齿轮间隙转变状态。例如，在变速器输出轴和最终驱动单元之间的啮合齿轮界面处可能出现不希望的噪音、振动和声振粗糙度。

发明内容

本文公开了一种间隙状态转变管理方法论和相关系统。本方法可用于代表性的机动车辆或其它静止或移动系统，例如发电厂、机器人和非汽车车辆，例如轨道车辆、飞机或船舶，其中传动系统扭矩反转可导致齿轮间隙转变的瞬态。该控制方法由与动力系统结合的控制器执行，该动力系统具有至少一个扭矩产生装置，例如内燃发动机和/或一个或多个电牵引电动机，具有输出轴的变速器、最终驱动单元、驱动轴和从动负载，例如在示例性车辆实施例中的车轮。扭矩产生装置产生输入到变速器中的输入扭矩，然后通过变速器以特定的齿轮比经变速器输出轴传递到最终驱动单元。最终驱动单元通过啮合齿轮布置机械地连接到驱动轴，驱动轴的旋转最终使从动负载旋转。

在扭矩反转事件期间管理间隙状态转变时，控制器采用开环间隙状态模型，其可以结合经校准的间隙偏移轮廓线来执行。作为间隙状态模型的一部分，控制器利用两个单独编程的查找表：(1)受限的输出扭矩请求表，以及(2)间隙闭合速率估算表，其中这两个查找表在下文中分别被称为扭矩受限表和速率表。在某些实施例中，间隙状态模型的输出和偏移轮廓线被输入到传动系统比例积分(PI)控制块或积分器中，并且由这样的控制块使用以获得变速器的实际输出速度。获得的输出速度此后由控制器用来执行控制动作，例如通过控制动力系统的动态操作状态，例如通过修改或维持扭矩发生器的扭矩和/或速度的期望水平。

本方法旨在改进现有技术的传动系统间隙控制系统的现有功能。例如，某些方法依赖于物理速度传感器(例如，机动车辆应用中的车轮速度分解器)的存在，以及这种速度数据的精度。然而，转速传感器往往表现出相对较差的低速分辨率。结果，当使用基于传感器的间隙管理策略时，控制器可能难以精确地确定在所有速度下的间隙状态转变的状态。

此外，正在开发具有相应低惯性的较小电动机。这种电动机在某些动力系中具有有益用处，例如高性能混合动力电动车。然而，当与这样的低惯性电动机一起使用时，闭环的、基于传感器的间隙管理方法中的速度传感器降低的精度可以抑制鲁棒的间隙转变管理。因此，本方法旨在作为可供选择的方案，其特征在于不存在车轮速度传感器和来自该车轮速度传感器的反馈测量，或者至少取决于这种传感器在低速运行条件下的可靠性。

动力系统的特定实施例包括扭矩产生装置、变速器，该变速器配置成从扭矩产生装置接收输入扭矩并产生输出扭矩以输出速度旋转输出轴，驱动轴、联接到驱动轴并由驱动轴驱动的负载、最终驱动单元，该最终驱动单元与输出轴和驱动轴以啮合齿轮接合，以及控制器。控制器配置成经由执行指令来管理啮合齿轮接合的间隙状态转变。