工作循环记录系统和用于估计传动系统部件的损伤和剩余寿命的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种车辆传动系统部件，并且更具体地涉及车辆传动系统部件的损伤和剩余寿命的估计。
【背景技术】
[0002]当对公路机动车应用和非公路机器应用进行设计时，理想的是对工作循环有一个清楚和精确的理解，特定的机器或多个机器的传动系统经历所述工作循环。虽然对传动系统转矩和速度的预期范围的认识通常对设计过程是有帮助的，但是系统在各种转矩和速度条件的组合状况下持续经历的时间量(即“工作循环”)才主要地决定传动系统部件在机器的使用寿命期间发生的损伤的程度。
[0003]现在机械设计人员和设备制造商所面临的重要问题是非公路车辆传动系统的工作循环的全面和精确的信息的缺乏。该情况是由多种因素导致的。用于从中获取工作循环数据的实验机器的生产和操作可能是昂贵的。提供出于工作循环收集目的的试验机器的成本通常是较高的。实验机器的数量通常较少，试验持续时间通常较短，试验操作人员通常较少，因此限制了可获得的数据的数量和广度。从顾客所拥有的机器中获取数据的方法存在多种缺点，并且利用过去的仪器和数据收集方法获取数据是困难的。传动系统实验室试验装置可能引入不精确度，这是因为在实验室环境中不能高度真实地轻易复制车辆所特有的整个系统动力。因此，通过对传动系统进行超安全标准设计和过度试验，对工作循环进行最好地估算和最差的推测。在没有精确工作循环数据的情况下，存在如下风险:传动系统设计或有效性试验可能无法涉及因机器的预料之外的应用而导致出现的状况。
[0004]次要的问题是期望估计单个车辆的传动系统中的关键机械部件的剩余寿命，并且使该数据对于操作人员或服务技术人员而言是可获得的。在不具备收集和存储精确的和全面的工作循环数据的能力的情况下，剩余寿命的计算是不可能完成的。
[0005]应当理解，传动系统部件的工作循环能够被用于向传动系统的承受疲劳和磨损的各个关键部件(例如，齿轮、轴承)的设计和/或维修决策提供信息。当机器传动系统工作循环信息在设计用于新的或类似的机器的传动系统之前是已知的，那么在如下的很多方面是有利的，例如，减少或消除传动系统设计和试验的重复、适当地设定各个传动系统部件的尺寸、适当地设计实验室耐久性和可靠性测试等。当机器传动系统工作循环信息在生产和销售机器期间是已知的，那么在如下的很多方面也能够是有利的，例如，增加机器可用时间、减少保修要求和相关的成本、在损伤数字(damage figures)具有高变化率的多个机器中识别出各个机器、提前计划和规划维修(预报/预示维修)等。
[0006]理想的是具有如下的系统和方法，该系统和方法在车辆使用过程中通过车载系统收集和处理传动系统工作循环信息。
【发明内容】
[0007]本发明公开了具有传动系统的车辆的工作循环记录系统的实施方式，所述传动系统具有多个传送系统部件和多个传感器。工作循环记录系统可以包括:电子控制单元和通信链路。所述电子控制单元可包括控制处理器，所述控制处理器配置为接收来自所述多个传感器的传感器读数、基于接收到的传感器读数计算传动系统部件的损伤估值、和基于所述损伤估值计算传动系统部件的估计剩余寿命估值。所述通信链路配置为与所述电子控制单元通信，并且传输计算得出的传动系统部件的损伤估值和估计剩余寿命估值。
[0008]在一些实施例中，所述电子控制单元还可包括控制处理器能够访问的控制存储器，该控制存储器存储所述车辆已经经历的传动转矩和传动速度的三维柱状图数据。所述多个传感器可包括提供传动转矩传感器读数的传动转矩传感器和提供传动速度传感器读数的传动速度传感器。所述控制处理器可配置为对传动转矩传感器读数和传动速度传感器读数进行采样，并且针对每个样本，在所述三维柱状图数据中找到所采样的传动转矩传感器读数和传动速度传感器读数的相对应的单元，并且使所述三维柱状图数据中的所述相对应的单元的单元计数器递增。可基于收集的三维柱状图数据计算传动系统部件的损伤估值。所述通信链路可配置为以固定的时间间隔和根据需求无线地传输计算得出的损伤估值和估计剩余寿命估值和收集的三维柱状图数据。
[0009]在其他实施例中，所述电子控制单元还可包括控制处理器能够访问的控制存储器，其中控制存储器存储车辆已经经历的传动转矩和传动速度的多个三维柱状图数据，所述多个三维柱状图数据中的每一个三维柱状图数据用于不同的传动操作齿轮。所述多个传感器可包括分别提供传动操作齿轮传感器读数、传动转矩传感器读数和传动速度传感器读数的传动操作齿轮传感器、传动转矩传感器和传动速度传感器。所述控制处理器可配置为对传动操作齿轮传感器读数、传动转矩传感器读数和传动速度传感器读数进行采样，并且每个样本，首先在所述多个三维柱状图数据中选择用于被采样的传动操作齿轮的三维柱状图数据，然后在所选择的三维柱状图数据中找到所采样的传动转矩传感器读数和传动速度传感器读数的相对应的单元，并且使所选择的三维柱状图数据中的所述相对应的单元的单元计数器递增。可基于收集的多个三维柱状图数据计算传动系统部件的损伤估值。所述通信链路可配置为以固定的时间间隔和根据需求无线地传输计算得出的损伤估值和估计剩余寿命估值和收集的多个三维柱状图数据。
[0010]工作循环记录系统还可以包括车载数据网络，电子控制单元联接到该车载数据网络，并且该电子控制单元配置为通过车载数据网络接收来自多个传感器的传感器读数。工作循环记录系统还可以包括联接到车载数据网络的车辆数据变送器，其中通信链路是该车辆数据变送器的一部分，电子控制单元和车辆数据变送器通过车载数据网络进行通信。通信链路可以被构造为以固定的时间间隔和根据需求无线地传输计算的损伤估值和估计剩余寿命估值，以及收集的三维柱状图数据。
[0011]车辆数据变送器还可以包括变送器处理器和变送器存储器。控制处理器可以配置为将收集的三维柱状图数据和计算得出的损伤估值和估计剩余寿命估值存储在控制存储器中。变送器处理器可以配置为对控制存储器中的收集的三维柱状图数据和计算得出的损伤估值和估计剩余寿命估值进行采样，并且将采样得到的三维柱状图数据和损伤估值和估计剩余寿命估值存储在变送器存储器中。通信链路可以被配置为以固定的时间间隔和根据需求无线地传输存储在变送器存储器中的采样得到的三维柱状图数据和损伤估值和估计剩余寿命估值。
[0012]—种工作循环记录方法可以包括:接收来自于多个传感器的传感器读数；基于接收到的传感器读数计算用于传动系统部件的损伤估值；基于损伤估值计算传动系统部件的估计剩余寿命估值；以及传输计算得出的传动系统部件的损伤估值和估计剩余寿命估值。
[0013]在一些实施例中，接收传感器读数可以包括接收传动转矩传感器读数和传动速度传感器读数；并且控制存储器