用于调整具有两个电动机的一个或两个驱动轴的方法和系统与流程

本发明涉及一种用于调整车辆的分别有一个电动机的两个电驱动轴的方法和系统，其中，第一电动机通过至少一个第一功率传递路径连接至第一输出端且第二电动机通过至少一个第二功率传递路径连接至第二输出端，或者涉及一种用于调整一个具有两个电动机的电驱动轴的方法和系统，所述电动机共同驱动一个输出端，其中，第一电动机通过至少一个第一功率传递路径连接至该输出端且第二电动机通过至少一个第二功率传递路径连接至该输出端。

背景技术：

1、从现有技术中知道了一系列的驱动系和由两个电动机驱动的电动轴(即e轴)。

2、例如文件de 10 2011 121 819 a1公开了一种具有两个驱动机的车辆驱动系，在此，各驱动机分别机械连接至相应的分变速器并且作用于它。驱动机被设计成电驱动机并直接机械连接至各相应的分变速器并可单独地或共同地运行。

3、文件ep 2 450 597 a1公开了一种用在具有两个电动机的电动车中的电驱动系用控制装置和方法。该控制装置和方法的目的是获得功率无中断的换挡。

4、这种驱动系的控制可以基于效率进行(见“shifting strategy andoptimization for multi-modee-axles”(f.bayer,cti symposium,柏林，2020年))。

技术实现思路

1、本发明的任务是提高具有两个电动机的电驱动轴的长期可靠性或使其更具可预测性。本发明的任务尤其是延长电驱动轴的重要组成部件的使用寿命。

2、该任务通过根据独立权利要求的方法和系统来完成。在从属权利要求中要求保护有利的设计。

3、本发明涉及一种用于调整车辆的分别有一个电动机的两个电驱动轴的方法，其中，第一电动机通过至少一个第一功率传递路径连接至第一输出端且第二电动机通过至少一个第二功率传递路径连接至第二输出端，或者涉及一种用于调整一个具有两个电动机的电驱动轴的方法，所述电动机共同驱动一个输出端，其中，第一电动机通过至少一个第一功率传递路径连接至该输出端且第二电动机通过至少一个第二功率传递路径连接至该输出端，该方法具有以下工作步骤：

4、·确定加载于所述功率传递路径的和/或所述电动机的至少一个机械部件上的转数值和扭矩值；

5、·依据所加载的转数值和所加载的扭矩值查明与该至少一个机械部件相关的损伤分量值并且查明该至少一个机械部件的在预定时间内因损伤分量而出现的损伤状态值；并且

6、·在考虑该至少一个机械部件的损伤状态或相对损伤状态下，在有两个电驱动轴的情况下调整这两个电驱动轴或者在有一个电驱动轴的情况下调整这个电驱动轴。

7、电动机是指如下电机，其原则上可作为发动机和发电机来运行。本发明意义上的机械部件优选是齿轮或者轴承。

8、本发明意义上的损伤分量值是部件因部件当前运行而受损的程度。优选地，在机械部件的情况下，在某个时刻的损伤分量通过在该时刻加载于机械部件上的机械部件扭矩和转数来确定。在电气部件的情况下，电气部件的温度优选被考虑用来确定损伤分量值。

9、本发明意义上的损伤状态值是从部件投入使用起迄今产生的损伤分量之和。在此情况下，与此对应地考虑各部件运行的时间份额。

10、如果部件达到针对该部件最大推荐的损伤状态，则达到了不应超出的故障概率。部件应该在达到期望使用寿命时不超出最大推荐的损伤状态。如果最大推荐的损伤状态在整个期望使用寿命内被观察并且假定有关于时间的均匀损伤，则对于每个时刻存在最大分摊损伤状态。

11、本发明意义上的相对损伤状态值是在该时刻的当前损伤状态与最大分摊损伤状态之比、尤其是两者之商。

12、根据本发明，由一条功率传递路径构成的电动机与输出端的连接也可以配设有分离件如离合器，从而该连接也可被暂时分离。

13、这两个电动机优选通过多挡变速器分别连接至相应的第一输出端或者第二输出端。在每个输出端，功率和扭矩从各相应的功率传递路径被输入。在功率传递路径之间的功率分配或扭矩分配可以在这种布置中在没有要求最大功率的情况下在所确定的极限内被自由选择和改变。

14、本发明基于以下构想，即，在调整电驱动轴时考虑机械部件的损伤状态。

15、如果要求电驱动轴的由输出转数和输出扭矩限定的某个工作点，则对于运行策略存在关于实现工作点的不同的可能性或自由度。

16、一方面，如果功率传递路径具有多挡变速器，则在每个变速器中可以选择挡位。但在此要注意只允许下述挡位组合，即，两个电动机在此都没有高于其最大转数。如果一个功率路径借助变速器被断开，例如做法是挂入变速器的空挡，则另一功率传递路径应该能够提供全部功率，即，第二电动机应该能够产生所有所需扭矩。对于每个可能的挡位组合，两个电动机或者功率传递路径之间的扭矩分配是第二自由度，其要在运行策略中被确定。

17、两个电动机的力矩之和在此情况下应该被加权且以各自传动比对应于所要求的输出扭矩。这意味着，在其中一个电动机处的扭矩可以在如下范围内自由选择，在该范围内，在另一电动机处所得到的扭矩没有高于其允许最大力矩。故在所述电驱动轴上的所要求的输出扭矩越小，选择这些电机处力矩的余地越大。

18、根据本发明，可以针对每个相关机械部件在各自当前时刻来监测迄今出现的损伤状态。损伤状态是基于从投入使用起迄今产生的各损伤分量在考虑时间份额的情况下、即通过累加损伤分量被确定的。在一定时刻的损伤分量又根据在该时刻加载的扭矩以及转数来计算。这意味着，当前损伤状态可以从在早先时刻的损伤状态中通过将期间产生的损伤分量相加来确定。损伤分量分别从在各自时刻加载的部件转数以及加载于机械部件的扭矩来计算。所查明的损伤状态值不仅与运行策略调整相关。损伤状态监视也帮助判断部件是否须更换。维护间隔期能以车辆专属方式基于关于各自损伤状态的信息来调整，并且预先安排工厂预约以及所需事项(如车辆交予最终顾客)。除了成本节约外，由此也降低驱动系的故障概率。

19、这种服务可以通过控制设备、车辆制造商的云服务或第三方供应商来提供。这些措施可以统称为“预测性维护”一词。

20、即便在队列管理情况下，对机械部件各自损伤状态的了解也可能是有用的。因此，司机或还有车辆队列运营商可以判断是否实现用于保护部件的措施，或者是否进一步关注于运行效率。队列运营商也可以基于关于部件损伤状态的信息将车辆有目的地调配至更具损伤性或损伤较少的运行。

21、在本发明的一个优选实施方式中规定，在该方法中，在有两个电驱动轴情况下如此调整这些电驱动轴或者在有一个电驱动轴情况下如下调整这个电驱动轴，即，各不同功率传递路径的损伤状态或者相对损伤状态被相互考虑，尤其是各不同功率传递路径的损伤状态或者相对损伤状态被尽量平衡。

22、优选地，基于电驱动轴的系统设计来限定用于每个部件的最大允许或推荐的损伤状态和期望使用寿命。优选在此情况下考虑所述部件几何形状(如圆柱齿轮的齿轮宽度和半径)。高于最大推荐损伤状态将导致相应的机械部件的更高的故障概率。这个电驱动轴或这些电驱动轴现在可以借助本发明来调整，使得剩余使用寿命或直至达到相应的机械部件的最大推荐损伤状态和/或其故障概率的时间分别被相对平衡。这一方面导致总系统的使用寿命延长，另一方面，故障概率优选降低且用于维修或更换部件的到访工厂次数减少。

23、此外在该方法的另一有利设计中，在有两个电驱动轴情况下为了调整这些电驱动轴或者在有一个电驱动轴情况下为了调整这个电驱动轴，如此调整两个功率传递路径的至少一个中的传动比或者在两个电动机之间的功率分配，即，该至少一个机械部件没有承受载荷或仅按规定方式承受载荷。由此一来，也可以获得机械部件的均匀损耗。

24、关于至少一个机械部件的损伤分量将被监视。优选在此按照预先规定的有序间隔将当前损伤状态与用于整个使用寿命的在此时刻的最大分摊损伤状态比较，即，确定相对损伤状态。所述间隔可以基于时间、但也可以基于路程来规定。

25、如果至少一个机械部件的损伤状态或相对损伤状态高于临界值，则根据此设计可以在两个措施之间作出选择。优选地，这两个措施也能够都被采用：

26、第一措施对应于相关部件的功率路径中的变速器的策略的调整。如果仅在几个挡中涉及该机械部件，则将尝试避免所述挡且由此减小机械部件起效的时间份额。如果机械部件牵涉到多挡变速器的所有挡并且其在驱动侧被换挡件置于驱动系中，则应该切换到最高传动比。较高传动比使在相应电动机处的负荷点移向较高转数和较低扭矩，这通常导致较小的损伤分量。显然，只有当新挡中的期望负荷点也能够在没有功率损失的情况下被满足、例如没有因电动机处的转数或扭矩限制而被限制之时，换挡才可行。在两个功率传递路径之间的功率和扭矩分配在此情况下保持不变。

27、第二措施是在功率传递路径之间的功率分配或扭矩分配的调整。在设有相关的至少一个机械部件的功率传递路径中，功率或扭矩以其它功率传递路径为代价被减小。即，其它功率传递路径应该提供相应较高的功率或相应较大的扭矩。通过该措施，在各自相关的功率传递路径中的所有机械部件的损伤分量被减小。即，该措施即便在涉及功率传递路径的多个部件时也是可能的。在两个功率传递路径之间的扭矩分配的调整例如可以间接地通过减小在相关功率传递路径的各自电动机处的最大可能扭矩或最大可能功率来进行。该方法于是优先调整扭矩分配，造成在更严重受损的功率传递路径中有更小的扭矩。在考虑与扭矩分配相关的边界条件下的理想功率分配的选择于是可以基于效率进行。扭矩的减小可以使两个功率传递路径的剩余使用寿命相互均衡。

28、相应地，该方法在另一有利设计中有以下工作步骤：

29、·检查至少一个机械部件的损伤状态的或相对损伤状态的当前值是否高于第一极限值；并且

30、·如果高于第一极限值，则尤其依据由所提供的扭矩引起的损伤分量来确定用于由第一电动机提供的扭矩和/或由第二电动机提供的扭矩的阈值，其中，在有两个电驱动轴情况下这些电驱动轴在考虑扭矩阈值的情况下被调整，或者在有一个电驱动轴情况下这个电驱动轴在考虑扭矩阈值的情况下被调整。

31、用于由电动机提供的扭矩的阈值优选表示应以此运行电动机的最大扭矩。低阈值减小了在输出端处所需要的功率通过受损更严重的功率传递路径被满足的时间份额。由此导致损伤状态高于第一极限值的至少一个机械部件被保护。

32、阈值的遵守也优选通过在先关于至少一个机械部件所述的措施来做到。

33、因此在该方法的另一有利设计中，在有两个电驱动轴的情况下为了调整这些电驱动轴或者在有一个电驱动轴的情况下为了调整这一电驱动轴，如此调整两个功率传递路径中至少一个的传动比，即，已确定阈值的电动机在不同的运行模式中能以不同的转数运行，或者两个电动机之间的功率分配被如此调整，即，已确定阈值的电动机能够提供或承受较少扭矩。

34、机械部件的损伤取决于加载于其上的扭矩。故可以通过在功率相同下提高转数或者通过在相同转数下降低功率来减小扭矩，进而减小损伤分量。

35、优选在考虑各自效率的情况下来决定优选采用哪一所述措施。

36、在该方法的另一个有利设计中，损伤状态确定如下：

37、∫n·tp·dt

38、或者

39、

40、其中，n是转数，t是扭矩，δt是时间步长，p是表示用于至少一个机械部件的损伤分量强度的参数，其中，针对各机械部件设定参数p。

41、故损伤状态在此设计中是时间离散的损伤分量在一定时间内的累积。优选地，车辆各部件的损伤分量在整个寿命周期范围内从车辆投入使用之日起被采集。通过这种方式，可以精确预测各部件的损伤状态。

42、在另一个有利设计中，该方法还具有以下工作步骤：

43、确定至少一个电气部件的温度值；

44、根据温度值确定与至少一个电气部件相关的损伤分量值和按照这一损伤分量在预定时间内得出的损伤状态值，

45、其中，在有两个电驱动轴情况下这些电驱动轴或者在有一个电驱动轴情况下这个电驱动轴还在考虑至少一个电气部件的损伤状态下被调整。

46、在电气部件例如电动机或逆变器的情况下，使用寿命因部件温度而受到显著影响。电气部件的过热导致使用寿命缩短且应该尽可能被防止。通过自适应调整该调整策略，电动机或逆变器的过热概率被降低，并且部件使用寿命被延长。为此需要观察各自部件处的温度，即，例如电动机和逆变器应该配备有温度传感器。如果在电动机或逆变器处的温度高于预先确定的最大温度，则调整器可以通过以下措施减除该部件的热负荷：

47、电驱动轴所需求的功率首先通过不相关的功率路径来提供。具有太热的或过热的部件的功率路径只还起到辅助作用，因为其提供尚不足的功率。功率分配于是倾向于更冷的部件。在过热部件处出现较小的损失功率，这阻止进一步变热或导致冷却。

48、如果电驱动轴所需求的功率能够只通过一个功率传递路径来提供，则设有相关部件的功率传递路径可以通过或许在上游的变速器被断开。

49、在采取两个措施之一且所涉及的部件又已经达到可接受的温度范围，则可以重新调整这些措施。

50、此外相应地，该方法在另一个有利设计中具有以下工作步骤：

51、检查电气部件的损伤状态值或相对损伤状态值是否高于第二极限值；

52、如果高于第二极限值，则尤其依据由温度引起的损伤分量来确定用于由第一电动机和/或第二电动机提供的功率的阈值，其中，在有两个电驱动轴情况下这些电驱动轴或在有一个电驱动轴情况下这个电驱动轴在考虑用于所提供的功率的阈值的情况下被调整。

53、通过确定用于所提供的功率的阈值，可以限制与温度相关的损伤分量。由此，在达到对于各自运行期合适的值之前，能够减缓加剧损伤状态。

54、在另一个有利设计中，电气部件依据该温度值被冷却。由此可避免损伤分量。

55、在另一个有利设计中，该方法具有以下工作步骤：

56、·提供用于至少一个机械部件和/或至少一个电气部件的参考损伤状态；以及

57、·基于所确定的损伤状态和参考损伤状态确定相对损伤状态，其中，第一极限值和/或第二极限值关于相对损伤状态被限定。

58、从车辆部件的设计中，一般知道了对于每个部件的在使用寿命期内允许的损伤分量和进而在期望使用寿命到期后的最大允许损伤状态。在一定时刻累积的共同形成损伤状态的损伤分量能够与此时的最大分摊损伤分量、即允许损伤状态关联起来，并且通过此方式来确定相对损伤状态r。关于相对损伤状态r，于是可以采取用于调整损伤分量的措施。

59、相对损伤状态r的值在此优选可以解读如下：

60、·r>1：

61、如果该部件还如迄今一样承受载荷，则有可能达不到期望使用寿命。在期望使用寿命到期前部件出现故障是可能的或可能性大。

62、·r＝1：

63、如果部件还如迄今一样承受载荷，则有可能达到该部件的期望使用寿命。

64、·r<1：

65、如果部件还如迄今一样承受载荷，则在使用方式保持不变的情况下有可能超出期望使用寿命。期望使用寿命到期前部件出现故障是不可能的。

66、此外，在该方法的另一个有利设计中，在调整两个电动机时，在有两个电驱动轴情况下考虑这些电驱动轴的效率或者在有一个电驱动轴情况下考虑这个电驱动轴的效率，其中，第一和第二电动机的成对工作点被如此选择，即，在遵守在两个电动机中至少一个处的扭矩阈值和/或功率阈值下出现关于效率被优化的运行。

67、在该方法的另一个有利设计中，第一和/或第二电动机可超出这个或这些阈值以缓冲扭矩峰和/或功率峰。

68、通过灵活使用这些阈值，可以提供更高的功率或扭矩，而不必像在持续提供该功率时那样设计该部件。由此得到在所产生的功率、系统功率能力和其重量之间的良好折中。