专利名称：用于增强混合动力车辆扭矩安全诊断鲁棒性的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于增强混合动力车辆扭矩安全诊断的鲁棒性的方法和装置。
背景技术：
混合动力车辆使用可充电能量储存系统来给一个或多个高压牵引电动机提供电力。这些牵引电动机根据需要交替地从能量储存系统抽取电力或向其传输电力。来自牵引电动机的电动机扭矩可被用于在仅电动允许模式中低于临界车辆速度地推进车辆。在高于临界车辆速度时，来自内燃发动机的发动机扭矩被用于单独地或与来自牵引电动机的电动机扭矩结合地推进车辆。由此实施车辆扭矩安全诊断或其它误差检测和分析过程，以确保车辆的正确的工作。
发明内容
因此，公开一种混合动力电动车辆(hybrid electric vehicle :HEV)。HEV具有控制系统，其被构造为执行车辆扭矩安全诊断。在一个实施例中，扭矩安全诊断包括相电流传感器合理性检查。电流传感器测量HEV车上的电流，例如来自能量储存系统(ESQ和通过多个高压电气部件(如辅助功率模块(APM)和功率逆变模块(PIM))的电流。误差信号 (描述了针对给定电路节点的净电流)在这里被称为误差指标。在分布式车辆控制网络中，表示误差指标的信号可能相对有噪音(noisy)。由于信号经由分布式控制网络中的控制器局域网(CAN)或其它通讯链传递时的通讯延迟，信号噪音较大。当使用常规的基于软件的信号处理方法诊断时，信号噪音可产生故障失败状况。 本方法由此对通常在混合动力车辆中会受到电流传感器合理性诊断电路中遇到的各类误差信号提供更具鲁棒性的处理。特别地，带符号的“Y中有X”的误差处理或去抖动方法在此被披露用于在HEV 车上使用。本方法可被实施为储存在有形计算机可读介质(例如硬盘、只读存储器(ROM)、 动态存储器等)上且可从其上执行的计算机代码或指令，以由此检测给定误差指标中的一致的误差符号。在相电流传感器合理性检查实施例中，误差指标可被计算为电流总和值 (Isum)，其是电池或ESS电流(Iess)、APM电流(Iapm)和PIM电流(Ipim)之和。在非故障电气状况中，误差指标应等于零，显著的非零值潜在地表明存在电气故障。如果误差指标信号具有小于与下临界值(下文称为失败下临界值(FLT))对应的误差水平的值，则本方法允许指定的X计数器值(即失败计数器)被选择性地减小或被减量整值1。单独的Y计数器记录取样的数量，且针对每个取样增加或被增量整值1。如这里使用的，术语“增量”和“减量”是主动动词，其表明对记录的计数器值分别增加/添加以及减小/减少，如在计算机相关领域中习惯的那样。每个计数器具有经校准的极限，这里简称为Yumit和、MIT。本诊断方法包括当由χ计数器记录的值的绝对值等于相应的经校准的χ 计数器极限(Xumit)时记录失败(FAIL)结果。如果在|X| =)(UMIT前，Y计数器达到其经校准的极限(Yumit)，则同样记录通过(PASS)结果。依赖于诊断的结果，进一步的控制动作可根据需要采取。还提供一种车辆，其包括设置在车载电路中的高压电气部件、电流传感器，该传感器每个都用于确定流过一些不同电气部件的电流，且包括控制系统。控制系统利用电流在经校准的间隔内计算和记录一系列误差指标值。控制系统然后针对该一系列的每个取样使第一计数器增量，即上述Y计数器，无论何时给定的误差指标值等于或大于经校准的上临界值时使第二计数器增量，即上述X计数器，且当误差指标值小于经校准的下临界值时使第二 /X计数器减量。当第二 /X计数器的绝对值或第一 /Y计数器的当前值达到相应的极限或临界值时，控制动作被启动，例如通过(PASS)或失败(FAIL)值被记录。当结合附图时，从下面的用于执行如所附权利要求限定的本发明的一些较佳方式和其它实施例的具体描述可容易地明白本发明的上述特征和优点，以及其它特征和优点。
图1是具有用于车辆的分布式控制系统的车辆的示意图，其中该控制系统执行误差信号处理或有符号的“Y中有X”的去抖动方法，如本文披露的；图2是示意性电路图，其示出了由图1中所示的车辆的控制系统执行的相电流合理性计算；图3是在本方法的执行过程中使用的一组误差测量结果的示意图；图4是描述本方法的实施例的流程图。
具体实施例方式参考附图，其中相同的附图标记在多个附图中对应于相同或类似的部件，车辆10 被示出于图1中。车辆10包括控制系统50。控制系统50使用分布式控制网络(distributed control network)，其中多个车辆控制模块经由相关联通讯总线和路由协议通讯，以经由一组控制信号11对相关联车辆运转保持控制。车辆控制模块可包括但不限制于一对电动机控制处理器(motor control processor :MCP) 30 和 32、电池控制模块(battery control module :BCM) 34、和车辆综合控制模块(vehicle integration control module :VICM) 36。 MCP30 和 32 与 BCM34 和 VICM36 在控制器区域网络(control area network :CAN)总线 31 上通讯，为了简化仅其部分在图1中示出。控制系统50包括主机25，例如中央处理单元、存储器等，其可操作以执行扭矩安全诊断方法100。本方法100(其在下面参考图4进行描述)可被实施为计算机代码或程序指令且储存在有形计算机可读介质上，例如只读储存器(ROM)、静态或动态储存器、闪存、 或磁盘或光电盘。方法100然后被主机25的指定硬件部件执行。本方法100的执行提供了用在车载扭矩安全诊断中的带符号(正负)的“Y中有X”的误差去抖动程序(signed X of Y error debouncing procedure)或误差信号处理诊断，如下面参考图3和4提出的。在一个可能实施例中，图1的车辆10可被构造为混合动力电动车(HEV)，其具有一个或两个高压牵引电动机16和18。上述MCP30、32被构造为控制各个牵引电动机16和 18的速度、模式和操作。电动机输出扭矩被牵引电动机16、18传输至变速器14的输入构件 17。还可选择性地利用内燃发动机12来产生扭矩，在高于临界车辆速度时该发动机可用电动机16或18中的一个启动。发动机12的曲轴13经由输入离合器和阻尼器组件15选择
5性地驱动变速器14的输入构件17。即，组件15可被构造用于选择性地连接发动机12至变速器14和用于对发动机的脉动或振动进行机械式阻尼缓冲，如本领域熟知的。变速器14的输出构件19被连接至一组驱动轮20，其可以是前轮或后轮，这取决于车辆设计。车轮可经由差速器21相对于彼此连接。来自变速器14的输出扭矩最终使得车轮20旋转，从而以各种驱动模式(例如仅电动、固定挡位、输入/输出分开等，依赖于车辆设计)推进车辆10。牵引电动机16和18可被实施为多相永磁或AC感应机器，其每种都额定为约60伏特至约300伏特或更多，这依赖于车辆设计。牵引电动机16和18每个都经由高压DC汇流条和功率逆变模块(power inverter module :PIM)24电连接至可充电能储存系统(energy storage system :ESS)22。ESS22可在电动机被主动操作为发动机时利用来自电动机16、18 的扭矩而被选择性地充电，例如通过在再生制动事件过程中捕获能量。车辆10的另一高压电气部件可包括辅助功率模块(APM)沈，例如DC-DC功率逆变器。APIC6可经由低压汇流条而被电连接至低压辅助电池观(例如12伏特电池)，且被构造用于给车辆10上的一个或多个辅助系统(例如灯、收音机等)供电。参考图2，电路23被示意性地示出用于在车辆10上的电流传感器合理性检查过程中被考虑的各个电流。如上所述，ESS22、PHC4和APIC6用于给图1的牵引电动机16和 18、或在特定车辆设计中使用的许多电动机供电。根据经校准的控制周期或循环(例如在一个实施例中为每12. 5毫秒)利用通过电流传感器沈收集的测量值来诊断穿过电路23 的电流的正确流动。电流传感器沈根据需要被定位在电路23中，以正确地测量或以其他方式帮助计算针对给定电路节点的净电流。例如，考虑图2中所示的电路节点27。流入节点27的电池电流(Iess)(箭头31)必须等于流出同一节点并流入ΡΠΕ4和APMW的总电流。在数学上， IESS = "(Ιαρμ+ΙΡΙΜ)，值IAPM在图2中由箭头33表示且值Ipim由箭头35表示。类似地，三个电流值之和应等于零，即Isum = Iess+Iapm+IPIM = 0。由此当执行本方法时Isum的值可被用作适当的误差指标。为了确保由传感器26读取的电流值是确实是正确的和期望的，电流的平衡可在具有适当高取样频率的控制回路中被密切监测，针对每个回路中上述各种电流值并根据需要读取和计算这些取样。该类型的电流传感器合理性检查有助于防止在任意后续电动机扭矩计算中使用不正确的电流信息。在具体运行模式改变过程中，例如在发动机脉动消除(engine pulse cancellation)过程中，来自图1的MCP30或32的电动机扭矩指令可非常快速地改变。电池电流(Iess或箭头31)的传输中的等待时间(latency)可导致较大的Isih误差。例如，由于跨图1的CAN总线31的通信速度可为大约25ms，所以当计算误差信号时，读取电池电流 (Iess)值或其它电流值时的通信延迟可被推迟约50ms，这就是等待时间的例子。因此，本诊断方法可被用于建立适当的诊断误差函数，f (V)。而该误差函数可被用于判断在图2的电路23中是否存在故障的电流传感器，或仅是假误差结果。出于车辆扭矩安全性目的，误差函数f (ν)可被校准为一标准，例如0. 2g/200ms扭矩标准，即9. 8m/s2的重力加速度值(g)的0. 2倍，即在200ms的时间段中有+/-1. 96m/s2的额外的非期望的加速度。这种标准是本领域已知的，尽管在执行本方法100时其它加速度标准也可使用。通常使用的误差处理方法可在鲁棒性(robustness)或承受变化的环境的能力方面不太理想，特别是用在车上的某些HEV动力传动系时。例如，在非持续故障状况中，包括在带式交流发电机-起动机(BAQ混合电流合理性检查中，常规“Y中有X”诊断方法会容易失败。为了获得一致的扭矩误差，加速度或减速度必须被持续，否则该加速度或减速度将彼此平衡掉。参考图3，本方法100提供带符号的“Y中有X”去抖动方法，用于处理图1中所示的车辆10中的误差信号。将参考误差取样曲线图40简要解释本方法。在误差取样曲线图 40中，水平轴线41表示其中各个取样、测量或其它信号观察点被收集和分析的时间间隔。 垂直轴线43表示误差函数的输出值，即f (ν)。该函数的值在这里被称为误差指标(I)。误差指标(I)可以是如上参考图2所述的任意相电流合理性检查中的Isum值。还如上所述， 在非故障状况中，Isra值应等于零，而在可能的故障状况中造成基本上非零的残余值。经校准标定的“失败上”临界值(fail high threshold :FHT) 52与经校准的“失败下”临界值(fail low threshold :FLT) 152结合使用，以限定任何被检测误差的允许边界或极限。FHT52和FLT152可以是任意经校准标定的临界值。在上述实施例中，0. 2g/200ms 扭矩临界可被用于评估Isra误差，该误差可产生具有200ms时间间隔内0. 2g的意外加速度的电动机扭矩误差。图4中的数据点70-78、80-88和90-99表示与正扭矩阶段(误差轨迹 44)和负扭矩阶段(误差轨迹144)中的各个误差取样对应的示意性时间点。所有的数据点70-99表示误差轨迹44或144的取样。S卩，数据点70、72、74、76和 78分别表示最初的五个取样，即Y = 1、2、3、4和5。数据点72、74、76和78分别对应于失败的取样，即X = 1、2、3和4。换句话说，取样Y = 1对应于无误差，且取样Y = 2至n+1 (数据点80)每个都对应于误差值。数据点84处正扭矩阶段(误差轨迹44)完成，且在该点处没有发现误差。在由误差轨迹144表示的且在数据点84处开始的负扭矩阶段中，从数据点84开始至数据点99处结束获取并记录额外的取样。在数据点84和86 (即分别在Y = n+3和Y = n+4处)任一个处都没有返回误差值。这在数据点88(即Y = 11+ 处发生改变。数据点90、82、94和96都返回误差值。应注意，点88和96之间的误差轨迹144下降至FLT152 之下。不同于常规“Y中有X”的去抖动方法，本带符号的“Y中有X”方法100在记录了小于FLT152的误差值时不对X计数器进行增量。代替的是，数据点88产生X = n-1的值，表示X计数器减小了整数值1。数据点90、92、94和96以相同的方式继续，分别产生用于作为X = n-2、n-3、n-4和n-m的X计数器的值。数据点99对应于上述的经标定的取样极限 (Ylimit)。当Y 被达到时，取样过程结束，且结果被输入如下所述。参考图4，本诊断方法100可被用于快速地检测持续的或相同符号的故障。对于非持续故障，方法100允许被标识的过度加速度和减速度自身平衡掉。下面使用的值)(UMIT 和Yumit可遵循一标准，例如上述的0. 2g/200ms标准或任意其它适当标准。通过仅拾取足够大量的持续误差信号，方法100可提供更具鲁棒性的方法来处理车辆扭矩安全性诊断执行中的误差。从步骤102开始，使用经校准的函数f (ν)计算诊断误差指标(I)。在上述相电流合理性检查实施例中，步骤102可包括计算Isra值作为该函数。即，Isra= IESS+IAPM+IPIM。在步骤104，从步骤102计算的误差指标(I)被与图3中所示的Π1Τ52比较。当误差指标(I) 大于或等于FHT52时，方法100进行至步骤106。否则，方法100进行至步骤108。
在步骤106，两个不同的整数计数器9 (X和Y)被增量，且方法100重复步骤102。如本领域的理解，“Y中有X”诊断确定出给定测试窗口或取样周期(Y)中的故障数(X)。由此， 指定的Y计数器记录了收集的测试取样的数量(Y)。Y计数器具有经校准的极限(Yumit)。 当达到该经校准的极限auMIT)(其由图3中的示例性例子中的数据点99表示)时，通过 (PASS)或失败(FAIL)决定可被记录下来并被施加应对，如下所述。X计数器是失败计数器。X计数器保持在给定测试窗口过程中的失败取样的总数量(X)。例如，在相电流合理性检查中，电流总和值(IsJ的取样可每12. 5ms记录一次。如果电流总和超过经校准的临界值，例如100A，则认为是失败(FAIL)取样，且X计数器增加整数值1。X计数器具有经校准的极限值OCumit)。当达到经校准的极限值(Xumit)时，诊断过程记录下失败(FAIL)结果，且适当的控制动作可被启动，如下所述。在步骤108，误差指标(I)与图3中所示的FLT152比较。如果误差指标(I)小于或等于FLT152的值时，则步骤110执行，其中Y计数器被增量，即，Y = Y+1，且X计数器被减量，S卩，X = X-1。如果误差指标(I)超过FLT152的值，方法100进行至步骤112。在步骤112，已经在前面的步骤104和108确定误差指标(I)落入图3中的FLT52 和FLT152之间某处，Y计数器被增加整数值1，即Y = Y+1，且方法100进行至步骤114。在步骤114，X计数器的绝对值(|X|)与经校准的故障极限(即Aimit)比较。如果 Ixl超过经校准的极限(XUMIT)，则失败(FAIL)结果在步骤114记录，且方法100进行至步骤116。否则，方法100进行至步骤118。在步骤116，X和Y计数器的值被置零，从而X = 0且Y = 0。步骤102然后被重
Μ. ο在步骤118，Y计数器的值与经校准的故障极限(Yumit)比较。如果Y彡Ylimit,则执行步骤120，由此通过(PASQ结果被记录。方法100进行至步骤116。否则，方法100重复步骤102。因此，通过在图1中所示的车辆10上执行本方法100，持续或相同符号的故障可被快速地检测。对于非持续故障，本方法允许任何被示出的过度加速度和减速度平衡掉。非期望的振动误差指标信号可由此被过滤，且通过仅检测持续的高量值的误差信号实现增强的鲁棒性。虽然用于执行本发明的较佳方式已经被详细描述，与本发明相关的本领域技术人员应认识到在所附的权利要求的范围内的执行本发明的各种替换设计和实施例。
权利要求
1.一种车辆，包括多个高压电气部件，设置在该车辆上的电路中；多个电流传感器，每个都被配置为确定流过不同的一个高压电气部件的相应电流；和控制系统，其被配置为通过利用来自所述传感器的相应电流在经校准的取样间隔上计算和记录一系列误差指标从而增强混合动力车辆扭矩安全诊断的鲁棒性，相应的电流被控制系统使用以计算扭矩安全诊断中使用的值；其中，控制系统包括第一计数器和第二计数器，且被配置为 用在经校准取样间隔中记录的每个误差指标值使第一计数器增量； 无论何时经校准的取样间隔中记录的给定一个误差指标值大于经校准的失败上临界值，使第二计数器增量；无论何时经校准的取样间隔中记录的给定一个误差指标值小于校准的失败下临界值， 使第二计数器减量；和当第二计数器的绝对值或第一计数器的值达到相应极限时，执行控制动作。
2.如权利要求1所述的车辆，其中高压电气部件包括可充电能量储存系统、功率逆变模块和辅助功率模块。
3.如权利要求2所述的车辆，其中所述一系列误差指标值中的每个误差指标值经由控制系统被计算为流过该能量储存系统的第一电流、流过该辅助功率模块的第二电流和流过该功率逆变模块的第三电流的总和。
4.如权利要求1所述的车辆，其中控制系统被配置为当第二计数器的绝对值达到该第二计数器的相应极限时通过记录失败(FAIL)结果，和在第一计数器的值达到该第一计数器的相应极限时通过记录通过(PASQ结果来执行控制动作。
5.如权利要求2所述的车辆，其中所述多个电流传感器包括被定位为对流过该能量储存系统的电流进行测量的第一电流传感器和被定位为对流过该辅助功率模块的电流进行测量的第二电流传感器；且该控制系统被配置为，作为流过辅助功率模块的电流和流过能量存储系统的电流的函数来计算流过功率逆变模块的电流。
6.如权利要求1所述的车辆，其中，经校准的上临界值和经校准的下临界值分别对应于足以产生与预定量的非期望车辆加速度和减速度对应的扭矩误差的电流水平。
7.如权利要求6所述的车辆，其中预定量的非期望车辆加速度是大约1.96m/s2，且其中所述预定量的非期望车辆减速度是大约-1. 96m/s2。
8.一种用于增强混合动力车辆扭矩安全性诊断的鲁棒性的方法，该方法包括使用多个电流传感器确定流过多个高压电气部件每一个的相应电流，其中该相应电流在混合动力车辆扭矩安全性诊断中被控制系统使用；随时间计算和记录一系列误差指标值，其中误差指标值被作为相应电流的函数计算； 对于该一系列误差指标值中的每个取样，经由主机使第一计数器增量； 无论何时给定的一个误差指标值大于经校准的上临界值，则经由主机使第二计数器增量；当该误差指标值小于经校准的下临界值时，使第二计数器减量；和当第二计数器的绝对值或第一计数器的值达到相应极限时，执行控制动作。
9.如权利要求8所述的车辆，其中车辆包括可充电能量储存系统、功率逆变模块和辅助功率模块，且其中确定相应的电流包括确定流过该可充电能量储存系统的电流、流过该功率逆变模块的电流和流过该辅助功率模块的电流。
10.如权利要求9所述的车辆，其中所述一系列误差指标值中的每个误差指标值经由控制系统被计算为流过该能量储存系统的第一电流、流过该辅助功率模块的第二电流和流过该功率逆变模块的第三电流的总和。
全文摘要
一种车辆包括电气部件、电流传感器，该电流传感器确定流过该电气部件的电流，和控制系统。控制系统利用电流在经校准的间隔内计算和记录一系列误差指标值。控制系统然后对于该一系列的每个取样而使第一计数器增量，当给定的误差指标值超过校准的上临界时将第二计数器增量，且当给定误差指标值小于校准的下临界值时将第二计数器减量。当第二计数器的绝对值或第一计数器的当前值达到相应的极限或临界值时，执行控制动作，例如记录通过(PASS)或失败(FAIL)值。一种用于利用控制系统增强混合动力车辆扭矩安全性诊断的鲁棒性的方法。该车辆和方法使用如上所述的带符号的“Y中有X”的去抖动或误差信号处理方法。
文档编号G05B23/02GK102455703SQ201110319579
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月20日 优先权日2010年10月20日
发明者H.J.鲍尔, J.戴维, W.D.王, W.任 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司