監測混合動力系統變速器中的變速器檔位選擇器的方法和設備的制作方法

專利名稱：監測混合動力系統變速器中的變速器檔位選擇器的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及混合動力系統的控制系統。
背景技術：
本部分的敘述只是提供與本發明相關的背景信息，并不構成現有技術。 已知的混合動力系統結構可以包括多個轉矩產生裝置，包括內燃機和例如 電機糊一燃機，它們艦變速器裝置將轉矩傳遞到輸出元件。 一個示例性的混 合動力系統包括雙模式、復合分配(compound鄰lit)、機電式變速器和輸出元件， 其中機電式變速器利用輸入元ft^收來自原動機動力源(優選為內燃機)的牽 引轉矩。輸出元件可操作地連接到機動車的傳動系統，以向其傳遞牽引轉矩。 作為電動機或者發電機運行的機器可獨立于來自內燃機的轉矩輸入產生至變速 器的$轉巨輸入。該機器可以將通過車輛傳動系統傳遞的車輛動能轉換為可存儲 在能量存儲裝置中的能量。控制系統可用來監測來自車輛和操作者的各種輸入 并且提供混合動力系統的操作控制，這包括控制變速器的操作狀態和換檔， 控制轉矩產生裝置，禾嗰節能量存儲裝置和機器之間的能量交換以管理變速器 的輸出，該輸出包括轉矩和轉速。控制系統可以監觀懶入和控制信號并且執行 算法以校驗和保證動力傳動系的運行。

發明內容
一種用于監測來自動力系統的操作者可操縱的變速器檔位選擇器的信號輸
出的完整性的方法，所述方法包括為變速器檔，擇器配置檔位編碼器和方
向編碼器，基于來自檔位編碼器和方向編碼器的信號確定檔位狀態和方向狀態， 基于檔位狀態和方向狀態確定變速器檔位選擇器的非連續位置，和執行反向合
理性(back rationality)以校驗^I器檔位選擇器的非連續位置。


參考附圖，下面將iM示例的方式描述一個或多個實施例，其中
圖1是根據本發明的示柳性混合動力系統的示意圖2是根據本發明的控制系統和混合動力系統的示例性結構的示意亂以
及
圖3、圖4和圖5是根據本發明的示意圖。
具體實施例方式
現在參考附圖，圖中所示僅僅是為了解釋特定的示例性實施例，而并不是 對其進行限制，圖1和2描述了示例性的機電式混合動力系統。在圖1中描述 了根據本發明的示例性機電式混合動力系統，其包括可操作地連接到發動機14 和扭矩機器的雙模式、復合分配、機電式混合動力變速器10，該,機器包括 第一電機('MG-A') 56和第二電機('MG-B') 72。發動機14以及第一電機 56和第二電機72中的每一個均產生可以傳遞到 器10的機械動力。以輸入 轉矩和電動機扭矩(在這里被分別標為T!， Ta和Tb)以皿度(在這里被分別 標為Np Na和Nb)的形式描述由發動機14以及第一電機56和第二電機72產 生并傳送到 器10的動力。
示例性的發動機14包括多缸內燃機，其可選擇地在幾種狀態下運行以通 過輸入元件12將轉矩傳到 器10，并且該發動機可以是點燃式或者壓燃式發 動機。發動機14包括曲軸(未示出)，其可操作ite接到變速器10的輸入元件 12。車fil傳感器ll監測輸入元件12的轉速。來自發動機14的動力輸出包括轉 速和發動機轉矩，該動力輸出可以與輸入到^3I器10的輸AiI度N!和輸入轉 矩1不同，這是因為在位于發動機14和變速器10之間的輸入元件12上布置有 ,消耗部件，例如液壓泵(未示出)禾口/或轉矩管理裝置(未示出)。
示例性的魏器10包括三個行星齒輪組24， 26和28，禾曬個可選擇性接 合的轉矩傳遞裝置，即離合器C170， C262， C3 73和C4 75。正如這里使用的， 離合器是指任何類型的摩擦轉矩傳遞裝置，其包括例如單盤或者復合盤離合器 或者組、帶式離合器和制動器。、TO控制回路('HYD') 42優選地由變速器控 制模塊(以后稱為'TCM') 17控制，該、鵬控制回路用于控制和監測離合器 狀態。離合器C2 62和C4 75imtfe包括液壓作用的旋轉摩擦離合器。離合器 Cl 70和C3 73優iii也包括液壓控制的固定裝置，該固定裝置可選擇地接地至變速器殼體68上。離合器C1 70， C2 62， C3 73和C4 75中的每一個都優選為液 壓作用的，艦、艦控制回路42選擇性地接收加壓的艦流體。
第一電機56和第二電機72 tt^地包括三相AC電機和相應的解析器80 和82，每一個AC電機都包括定子(未示出)和轉子(未示出)。用于每個電機 的電動機定子接地至變速器殼體68的外部并且包括定子鐵心，該定，心帶有 從其處延伸的螺旋電繞組。用于第一電機56的轉子由轂襯齒輪(hub plate gear) 支撐，該齒輪M31第二行星輪組26操作地附接到軸60上。用于第二電機72的 轉子固定地附接在套筒軸轂(sleeve shaft hub) 66上。
解析器80和82中的每一個均{ 地包括可變磁阻裝置，該裝置包括解析 器定子(未示出)和解析器轉子(未示出)。解析器80和82被適當地定位并且 裝配至嘴一電機56和第二電機72中相應的一個上。解析器80和82各自的定 子可操作ife3^接到用于第一電機56和第二電機72的定子中的一個上。解析器 轉子可操作:tfe^接到用于相應的第一電機56和第二電機72的轉子上。解析器 80和82中的每一個均ffljl信號并且可操作地連接到變速器功率逆變器控制模 塊(以后稱為"TPM") 19，并且每一個模塊都檢測和監測解析器轉子相對于 解析器定子的轉動位置，從而監測第一電機56和第二電機72中相應一個的轉 動位置。另外，對自解析器80和82輸出的信號進4，釋，以分別提供第一電 機56和第二電機72的旋車鏈度，即Na和Nb。
自器10包括例如軸的輸出元件64,其可操作itt接到用于^ (未示 出)的傳動系統90，以向傳動系統90 ,輸出動力，該輸出動力傳遞到， 93，圖1示出了其中的一個，。輸出元件64處的輸出動力的特征在于輸出轉 速No和輸出車轉巨T0。變速器輸出速度傳感器84監領懶出元件64的,和轉 向。每一個雜93^mt蝶備有用于監測^^速度的傳感器94，該傳感器的輸 出由參照圖2描繪的分布式控制模塊系統的控偉訴莫i央來監測，以確定用于制動 控制，牽弓腔制和糊加速管理的車輛驗、纟樹的和相對的雜驗。
作為源自燃料或者儲存在電能存儲裝置(以后稱為'ESD') 74中的電勢 的能量轉換的結果，產生來自發動機14的輸入,和來自第一電機56和第二 電機72的電動機轉矩(分別為TV Ta和Tb)。 ESD74通過DC輸纖路27與 TPM19高壓直流耦合。輸送線路27包括接觸器開關38。當接觸器開關38關 閉時，在正常操作下，電流可以在ESD74和TPM19之間流動。當接觸器開關38打開時，ESD74和TPIM19之間的電流中斷。TPIM 19 JOT輸送線路29通過第一電動機控制模塊('MCP-A) 33將電功率傳送至U第一電機56和從第一電機56傳送電功率，并且類似地TPIM 19 j頓輸纖路31 ffl31第二電動機控制模±央('MCP-B) 34將電功率傳送到第二電機72和從第二電機72傳送電功率，以響應于電動機轉矩Ta和TB滿足第一電機56和第二電機72的轉矩命令。根據ESD 74是被充電還者放電，電流被傳遞到ESD 74或從ESD 74被傳出。
TPIM19ttJ^t也包括混合控制模塊(以后稱為'HCP') 5和一對功率逆變器以及相應的電動機控制模塊33和34，該電動控制模i央配置成接收轉矩命令并由此控制逆變器的狀態，從而提供電動機驅動或再生功能以滿足命令的電動機特矩Ta和Tb。功率逆變器包括已知的互補型三相電力電子器件，并且每一個器件均包括多個絕緣柵雙極晶體管(未示出)，用于ffiil高頻切換，將來自ESD74的DC功率轉換為AC功率，從而為第一電機56和第二電機72中的相應一個提供能量。絕緣柵雙極晶體管形成用于接收控制命令的開關電源。通常，對于每一個三相電機的每一相都設有一對絕緣柵雙極晶體管。控制絕緣柵雙極晶體管的狀態以提供電動機驅動的機械動力產生或者電力再生功能。三相逆變器通過DC輸送線路27接收或者提供DC電功率并且將該DC電功率轉化為三相AC功率，或者/AH相AC功率轉化為DC電功率，該三相AC功率分別艦輸纖路29和31被傳導到第一電機56和第二電機72或從第一電機56和第二電機72被傳出，從而使第一電機56和第二電機72操作為電動機或者發電機。
圖2和圖3是控制系統的分布式控制模塊系統的示意框圖。如這里所4頓的，術語"控制系統"限定為控制模±央、線束(未示出)、通信鏈路、傳感器和致動器，監測和控制動力系統的運行。控制系統監測傳感器的輸入并且命令輸出以控制致動器。分布式控制模塊系統包括旨車輛控制結構的子集，且提供圖1中描述的示例性混合動力系統的協調系統控制。控制系統包括用于合成信息和輸入的分布式控制模塊系統，該分布式控制模塊系統執行算法以控制致動器從耐誇足控制目標，所述目標包括涉及燃料經濟性、排放物、性能、駕駛性能以及保護包括ESD74以及第一電機56和第二電機72的電池在內的硬件的目標。分布式控制模塊系統包括發動機控制模塊(以后稱為'ECM。23， TCM17，電池組控制模塊(以后稱為'BPCM，)21，和TPIM19。 HCP5提供ECM23、TCM17、 BPCM21和TPM19的監督控制和協調。用戶接口 ('UI') 13伏選M過信號與多4^S連接，車輛操作者由此控制、指引和命令機電式混合動力系統的操作。這些裝置包括加itn板113( (AP')，操作者制動踏板112( 'BP')，^il器檔位選擇器114 ('PRNDL')和車速巡航控制(未示出)。 器檔位選擇器114可以具有許多非連續的操作者可選擇位置，包括輸出元件64的轉動方向，以實現向前方向和相反方向中之一。用戶接口 13可以包括所示的與蟲裝置，或者可選擇地包括多個直接連接到各個控制模±央(未示出)的用戶接口裝置。
在這個實施例中，上面提到的控制模塊i!31包括局域網(以后稱為'LAN')6的通信鏈路與其它控制模塊、傳 和致動器通信。LAN總線6允許在各個控制模塊之間進行結構化通信。所使用的特定通信協議是專用的。LAN總線6和合適的協議用于加強在前面提及的控制模塊和其他控制模塊之間的信息傳遞和多控制模塊接口，所述其他控審蝶i娥供包括例如防抱死制動，牽引控制和車輛穩定性的功能。可采用多路通信總線來改善通信的速度和提供一定程度的信號冗余度和完整性。itiMMOT直^l連路來實現MCP-A 33和HCP 5之間以及MCP-B 34和HCP5之間的通信，該直接鏈^ ^也包括串行外設接口 (以下稱為'SPI')總線37。還可以使用無線鏈路例如，近程無線電通信總線(未示出)來實現各個控制模塊之間的通信。
HCP 5提供混合動力系統的監督控制，用于協調ECM 23 、 TCM 17、MCP-A33、 MCP-B34和BPCM21的操作。基于來自用戶接口 13和包括ESD74在內的混合動力系統的各種命令信號，HCP 5確定操作者的轉矩請求，輸出車轉巨命令，發動機輸入$轉巨命令、所應用的魏器10轉矩傳遞離合器C170、 C2 62、C3 73、 C4 75的離合器轉矩，以及用于第一電機56和第二電機72的電動機轉矩Ta和Tb。 HCP5發出命令到具體的控制模塊以實現發動機14、 器10以及第一電機56和第二電機72的控制。
ECM 23可操作,接到發動機14，用于從傳自獲取 并 多條離散的線來控制發動機14的致動器，為簡化起見，將該多條離散的線表示為集合的雙向接口線纜35。 ECM 23從HCP 5接收發動機輸入轉矩命令。ECM 23基于監測至啲發動機,和負載，確定此時提供給魏器10的實際發動機輸入轉矩Tj，該轉矩被傳送給HCP5。 ECM 23監測來自轉速傳感器11的輸入以確定傳送到輸入元件12的發動機輸入皿，該發動機輸AiI度轉化成z，器輸AiI度N!。 ECM 23監測來自傳麟(未示出)的輸入以確定其它發動t腿行參數的狀態，包括例如歧管壓力，發動機7賴卩液溫度，周圍空氣溫度和周圍壓力。
發動機的負載可以根據例如歧管壓力或者可選擇M過監觀蝶作者對加il^板113的輸入來確定。ECM23產生并且傳輸控律,號以控制發動機致動器，包括
例如燃料噴射器，點火模塊和節氣門控制模塊，它們都未被示出。
TCM17可操作鵬接到變速器10并且監測來自傳繊(未示出)的輸入
以確定變速器運行參數的狀態。TCM17產生并且傳，動，制信號以控制變速器IO,包括控制、艦控制回路42。從TCM17到HCP5的輸入包括估算的每一個離合器(即，Cl 70、 C2 62、 C3 73、以及C4 75)的離合器車魏和輸出元件64的轉動輸出速度No。可以使用其它的致動器和傳感器來從TCM 17到HCP5提供附加信息，以實現控制目的。TCM17監測來自壓力開關(未示出)的輸入，和選擇性地致動液壓回路42的壓力控制螺線管(未示出)和換檔螺旋管(未示出)以選擇性地致動不同的離合器C1 70、 C2 62、 C3 73、 C4 75，從而實現如下面所述的各種M器操作范圍狀態。
BPCM 21 ffi51信號連接至lj傳繊(未示出)以監測ESD74，包括電流和電壓參數的狀態，以將表示ESD74電池的參數狀態的信息提供給HCP5。電池的參數狀^iM地包括電池荷電狀態、電池電壓、電池溫度和被稱為范圍Pbat_mn
到Pbatmax的可用電池功率。
制動控制模塊(以后稱為'BrCM，) 22可操作i,接到每一個車輪93上的摩擦制動器(未示出)。BrCM22監測操作者對制動踏板112的輸入并且產生控制信號來控制摩擦制動器，向HCP 5發送控帶臘號以基于雌作第一電機56和第二電機72。
圖3示出了 TPIM19的細節。MCP-A33和HCP 5 i^iM過信號連接到LAN6。MCP-A33和MCP-B 34使用第一和第二 SPI總線37被直接:tfeil過f言號連接到HCP 5 ，第一和第二 SPI總線37優選是專用的，即分別在HCP 5和MCP-A33之間以及HCP5和MCP-B34之間專門進ffil信。
控繊塊ECM23、 TCM 17、 HCP-5、 MCP匿A33、 MCP-B 34、 BPCM21和BiCM22中的每一個均iM地為通用數字計對幾，其包括微處理器或者中央處理單元，包括只 儲器('ROM')、隨機存取存儲器('RAM')、電可編程只讀存儲器('EPROM，)的存儲介質，高速時鐘，模數轉換('A/D')和數模轉換CD/A')電路，輸/7輸出電路和裝置('I/O')以及適當的信號調節和緩沖電路。每一個控制模均塊具有一系歹啦制算法，包括存儲在其中一個存儲介質中并被執行以實現每臺計算機的相應功能的駐留程序指令和標定值
(calibration^控制模塊之間的信息傳遞^^地4OT LAN總線6和SP1總線37來完成。在預定的循環周期期間執行控制算法，以使每個算法在每一循環周期中至少執行一次。儲存在非易失性存儲器裝置中的算法通過其中一個中央處理單元執行，從而監測來自傳感裝置的輸AS]利用預設的標定值執行控制和診斷程序，以控制致動器的操作。循環周期在正在進行的混合動力系統操作期間以規定的時間間隔運行，例如每3.125、 6.25、 12.5、 25和100毫秒。可選擇地，可以響應于事件的發生執行所述算法。
示例性的混合動力系統可選擇地在幾個狀態中的一個中運行，所述狀態可以描述為包括發動機運行狀態('ON')和發動機停止狀態('OFF')之一的發動機狀態以及變速器操作范圍狀態，并且所述變速器操作范圍狀態包括多個固定檔位和無級變艇行模式，參考下面的表1進行描述。
表l
說明發動機^!，作范圍狀態^ffl的離合器
狀態
Ml—Eng—OffOFFEVT模式1Cl 70
Ml一Eng—On。NEVT模式lCl 70
GlON固定傳動比lC170 C4 75
G2ON固定傳動比2C170 C2 62
M2一Eng一OffOFFEVT模式2C2 62
M2—Eng一OnONEVT模式2C2 62
G3ON固定傳動比3C2 62 C4 75
G4ON固定傳動比4C2 62 C3 73
表中描述的每一個變速器操作范圍狀態表示相對于每一操作范圍狀態應
用了離合器C170、 C262、 C3 73和C4 75中的具體哪一個。為了{蝶三行星齒輪組28的外部齒輪元件"接地"，ffiii僅應用離合器Cl 70選擇第一無級 模式，即EVT模式1或者M1。發動機的狀態可以是ON ('Ml一Eng一On')或者是OFF ('Ml—EngJDff')之一。為了將軸60連接到第三行星齒輪組28的行星架上，M僅應用離合器C2 62選擇第二無級^I模式，即EVT模式2，或者M2。發動機的狀態可以是ON ('M2—Eng—On,)或者是OFF ( 'M2—Eng—Off')之一。為了對雌行描述，當發動機狀態是OFF時，發動機的輸AiM等于零轉速每分鐘('RPM')，即發動機的曲軸不旋轉。固定檔位操作提供了變速器10的輸入-輸出逸叟，即N!/No為固定比值的操作。Mii使用離合器Cl 70和C475選擇第一固定檔位操作('Gl，)。 ffiil使用離合器Cl 70和C2 62選擇第二固定檔位操作("2')。 3!31使用離合器C2 62和C4 75選擇第三固定檔，作OG3')。 M31使用離合器C2 62和C3 73選擇第四固定檔位操作CG4')。
輸入-輸出 為固定比值的操作隨著固定檔位操作的增加而增加，該固定檔位操作的增加是由于行星齒輪24、 26和28中的傳動比減小而導致的。第一電機56和第二電機72各自的皿Na和NB取決于M:離合作用所限定的機構的內部旋轉，并且與在輸入元件12處測得的輸A3M成比例。當^3I器10被控制為處于EVT模式1時，可以命令魏器10反向操作，鄉過利用第二電機72在TPM 19中的電動機控偉帳塊使第二電機沿相反的旋轉方向操作來實現。
響應于用戶接口13所捕獲的、通過加^im板113，制動踏板112和變速器檔位選擇器114的操作者輸入，HCP 5和一個或多個其它控制模塊確定 統命令，以控制轉矩致動器來滿足輸出元件64上的用于傳遞到傳動系統90的操作者轉矩請求。在本實施方式中，轉矩致動器，地包括多個轉矩產生裝置，例如發動機14以及第一電機56和第二電機72，還有包括，器10的轉矩傳遞裝置。基于來自用戶接口13的操作者命令，HCP5確定操作者轉矩請求和從魏器10至U傳動系統90的輸出車轉巨命令以及致動鵬制，且致動器控制基于來自用戶接口 13的操作者命令包括來自發動機14的輸入$敦巨，，器10的轉矩傳遞離合器C170、 C2 62、 C3 73、 C475的離合器轉矩和用于第一電機56和第二電機72的電動機轉矩命令。
混⑩力系統的辦巨安全性可以il31執行控制系統的離性測i錄實現，所述完整性測試包括監測硬件的完整性、監測算法和存儲設備的完整性、在控制模塊內部的通信和控制模塊之間的通信期間保護并監測重要信號的完整性、監觀拠理器的完整性和執行補救措施。轉矩安全性在存在觀察到的錯誤時可以包括限制轉矩致動器命令信號。這可以包括對轉 動器命令信號的最大和最小限制，以及轉 動器命令信號的最大變化率。具體地，電動機轉矩命令TA和TB可以限制為最大和最小電動機轉矩，且電動機轉矩命令Ta和Tb的變化可以被限制為實現輸出轉矩的最大變化率，例如0.2g。
保護和監測信號的完整性優選地通過單獨地保護控制模塊和保護控制模塊之間的串行通信鏈路來完成。實施例的分布式控制模塊系統1m地包括由單
獨的控制模土央控制的每一個轉鄉動器。該實施例包括監觀撥動機14的傳感器和控制致動器的ECM23，監測變速器10的傳繊和控制致動器的TCM 17，監測第一電機56的傳麟和控制致動器的MCP-B 33，以及監測第二電機72的傳感器和控制致動器的MCP-B34。 HCP5監測來自ECM23、 TCM 17、 MCP-A33和MCP-B 34的輸入并命令它們的操作。控諱訴莫塊使用LAN總線6和SPI總線37傳送信號。ECM23、 MCP-A33、 MCP-B34以及TCM17中的每一個都基于從HCP 5接收到的，命令負責閉環監測與自安全性。
保護和監觀U信號的完整性包括監測每一個控制模塊的鵬器完整性。處理器完整性可以使用診斷軟件來確定，該軟件監測控制模塊內部的數據并且使其在其中一個循環周期內有理化。當在所監測的數據和有理化后的數據之間檢測到不一致時，該不一致在錯誤成熟算法(fault maturation algorithm)中被記錄為不匹配或者錯誤，例如Y過程(routine)中的X，其中當在之前進行的Y次信號觀察中觀察到X次錯誤時，檢測到成熟的(matured)錯誤。 一個例子就是，當在之前進行的觀察中有超過半數在所監測到的數據和有理化后的數據之間出現不匹配時，則檢測到成熟的錯誤。當錯誤成熟算法達到之前進行的觀察中的不匹配觀察的臨界數量時，錯誤成熟，表示信號損壞并且要求采取補救措施。補救措施可以是致動器專用的或者貫穿整個控制系統，并且使動力系統置于轉矩-安全狀態。補救措施還可以包括為了接下來的恢復而存儲OBD適應碼。診斷可以預先識別未決的錯誤，這意味著已經檢測到不一致但是錯誤成熟算法還沒有達到其閾值。硬件的完整性可以4頓監觀啦制系統的傳感器和致動器的診斷軟件皿一步確定。
監測在控制系統中產生并傳送的信號的完整性包括確定接收到的信號與產生的信號是否匹配的動作。信號可以包括操作者的命令信號、傳感器的輸入信號以及致動器的命令和控制信號。參考以上描述的實施方式，信號可以包括致動器命令或者控制言號，這包括例如，用于第一電機56和第二電機72的電動機岸統命令，至發動機14的輸入車魏命令和用于，器10的離合器Cl 70、C2 62、 C3 73以及C4 75的離合器轉矩命令。信號可以包括傳感器輸入信號，例如來自轉速傳感器11和變速器輸出速度傳感器84以，析器80和82的信 號。信號可以包括操作者命令，例如，至加3IFI板113、操作者制動踏板112和 器檔位選擇器114的操作者輸入。
圖4示意性示出用于監測來自變速器檔位選擇器114的信號輸出完整性的 信號流，該 器檔位選擇器皿參考圖1和圖2的混歸力系統的說明已經 進行了描述。變速器檔，擇器114 地包括由操作者操縱的裝置，其可以 位于多個非連續位置中的一個,例如停車(Park)、倒車(Reverse)、空檔(Neutral)、 前進(Drive)和低速(Low)(卞RNDL')，操作者由 擇并傳送期望的車輛 推進力方向。控制系統控制M器10的操作，包括響應于操作者命令的期望車 輛艦力方向的 11操作范圍狀態。微地，魏器檔位選擇器114包括兩 個附接于變速器檔位選擇器114的檔位選擇桿位置傳感器116和118，每一個檔 ^^擇桿位置傳自均包括提供對應于 器檔位選擇器114的非連續位置的 不連續輸出信號的數字編碼器。每一個非連續位置的各自位置通常由 器檔 位選擇器114中的機械定位凹槽(未示出)來識別。檔位選擇桿位置傳感器116 和118可用來檢測和辨別不同的檔位選擇器位置并且 地以機械方式彼此永 久對齊，以防止兩個傳感器出現不對準。 地，第一傳感器118包括數字編 碼器，其為^I器檔位選擇器114的每一個非連續位置提供唯一的一組不連續 輸出，且該編碼^M稱為檔位編碼器"8。因此，在所示的實施例中， 器檔 位選擇器114具有非連續的位置，包括P， R， N, Dm……Dl，并且檔位編碼器 118產生相應的輸出REOutputl， REOutput2，……REOutputN。在此實施例中， 檔位編碼器118的輸出是4位數字字。檔位編碼器118 ^iM過硬件輸A/輸 出裝置(未示出)信號鵬接到TCM17。 TCM17解碼來自檔位編碼器118的 4位數字字并且產生 器^1桿位置狀態(以后稱為7SLP')。
^Mi也，第二傳麟116包括數字編碼器，其為非連續位置的多個有效子 集中的每一個提供唯一的一組不連續輸出，且每一個子集均包括與操作者選擇 的期望車輛推進力方向相對應的變速器10輸出元件64的轉動方向。在此實施 例中，第二傳 1 116產生四個子集，包括與停車、倒車、空檔和前進位置中 的一個對應的四個唯一的輸出。第二傳感器116被稱為方向編碼器116。因此， 在所示實施例中， 器檔位選擇器114具有非連續的位置，包括P， R， N， DmDl ，并且方向編碼器116產生輸出DE Outputl,DEOutput2，DEOutput3,DEOutput4，以及DE Output5，其中非連續位置P具有相對應的輸出DE Outputl ， 非連續位置R具有對應的輸出DE Output2，非連續位置N具有對應的輸出DE Output3，非連續位置DM……Dl具有對應的輸出DEOutput4，而未知的非連續 位置具有對應的輸出DE Output5。在此實施例中，方向編碼器116的輸出是5 位數字字。方向編碼器116通過硬件輸A/輸出裝置(未示出)信號地連接到HCP 5。HCP5解碼該5位數字字并且產生變速器'魏桿方向狀態(以后稱為'TDS')。 TDS優選地包括數字字，例如4位或8位數字字，表示方向狀態，即停車、倒 車、空檔和前進以及當TDS不能確定方向狀態時的未知(Unknow)方向狀態 中的一個。
將TDS和方向編碼器H6的輸出輸入到^3I器方向狀態合理性算法('TDS 合理性核査')410中，其校驗來自HCP5的TDS輸出在被HCP5處理之前是否 與方向編碼器16指示的變速器方向對應。來自方向編碼器116的信號輸出與每 一個方向狀態的期望方向編碼器狀態相比較以確定是否與其中的唯一一個方向 狀態完全對應，所述方向狀態即為停車、倒車、空檔、前進以及未知的方向狀 態。在沒有正的對應關系時，育,設置錯誤。合理性算法410比較TDS和來自 方向編碼器116的信號輸出以校驗TDS是否對應于來自方向編碼器116的信號 輸出。1 地，在兩個信號之間存在有正的匹配關系，即TDS直接i艦應于來 自方向編碼器116的信號輸出。在此情況中，合理性算法410的輸出顯示無錯 誤。當兩個信號之間沒有正的匹配關系時，TDS與每一個方向狀態(即停車、 倒車、空檔和前進)的期望的方向編碼器狀態相比較。當來自方向編碼器116 的信號輸出處于其中唯一一個方向狀態的一位中時，合理性算法410校驗TDS 與方向狀態匹配。當不匹配的時候，合理性算法410的輸出顯示錯誤。當來自 方向編碼器116的信號輸出不在其中一個方向狀態的一位之內(例如，兩位或 多位是錯誤的)時，合理性算法410校驗TDS顯示所述方向為未知。否則，合 理性核査410會顯琉昔誤。
TDS和TSLP被輸入到檔位確認邏輯算法('TDS Validation Logic') 425 中，該算法比較TDS和TSLP狀態以確認兩者之間是否邏輯一致。當檔位被確 認時，即正的TDS和正的TSLP之間存在匹配，輸出為確認的變速器檔位狀態 (以后稱為'VTRS')，其禾擁雙一存儲核查430進行確認并且接下來在被HCP 5 4頓之前核慰昔誤。當檔位不是確認的檔位時， 纟《1將 置于空檔狀態，使得糊不能前進。當TDS已經進行了體修正，并且誤差修正后的TDS 和正的TSLP之間存在匹配時，TSLP是有效的并且用作VTRS。當方向編碼器 116中，有源錯誤(activefault),或者方向編碼器116產生非雖時，VTRS 被命令為一限制檔位，例如使一個或多刊氏速檔位的前進檔不能工作。當TDS 是正的并且TSLP表示檔位編碼器118位于檔位之間或者具有有源錯誤，或者 TCM 17停止工作時，基于方向編碼器116命令VTRS并且VTRS操作在一限 制檔位，例如使一個或多個低速檔位的前進檔不育江作并且用作VTRS。 VTRS 包括對應于 器檔位選擇器114的其中一個非連續位置的信號輸出，所述非 連續位置包括所示的停車、倒車、空檔、前進M……前進l。在一個實施例中， VTRS包括停車、倒車、空檔、前進6、前迸5、前進4、前進3、前進2、前迸 1。在其它的實施例中，可以i頓頓器檔位選擇器114的附加的非連續位置， 并且在車輛正在進行的操作期間可禾擁被稱為點±/點下(tap up/tap down)控制 (未示出)的操作者可選擇的特征來實現。
將VTRS輸出輸入到反向合理性核查算法('VTRS Back Rationality Check') 420。反向合理性核查算法420監測TDS和TSLP，并且將它們與VTRS比較， 包括執行多次核查以將VTRS和來自HCP 5的未選擇的TDS輸出相比較。反向 合理性核查可以具體針對停車、倒車、空檔、前進6、前進5、前進4、前進3、 前進2和前進1中的每一個進行。
當VTRS輸出顯示變速器檔位選擇器114指示停車時，所述算法執行第一 次邏^l+亥查，校驗停車是否是基于TSLP顯示的。這包括校驗TSLP是否顯示停 車，和校驗TDS是否沒有顯示倒車、空檔或者前進中的任何一個。所述算法執 行第二次邏輯核查，校驗停車是否是基于TDS顯示的。這包括校驗TDS是否 顯示停車，和校驗是否沒有出現系統錯誤。當在任何的校驗中存在錯誤時，將 顯示出錯。
當VTRS輸出顯示 器檔位選擇器114指示倒車時，所述算法執行第一 次邏輯核查，校驗倒車是否是基于TSLP顯示的。這包括校驗TSLP是否顯示倒 車，和校驗TDS是否沒有顯示停車、空檔或者前進中的任何一個。所述算法執 行第二次邏輯核查，校驗倒車是否是基于TDS顯示的。這包括校驗TDS是否 顯示倒車，和校驗是否沒有出現系統錯誤。當在任何的校驗中存在錯誤時，將 顯示出錯。當VTRS輸出顯示 器檔位選擇器114指示空檔時，所述算法執4亍第一 次邏^t亥查，校驗空檔是否是基于TSLP和TDS顯示的。這包括校驗TSLP是 否顯示空檔和校驗TDS是否顯示空檔。所述算法執行第二次邏輯核查，比較 TSLP和TDS之間的邏W^—致性。所述算法執行第三次邏輯核查以確定VTRS 是否命令空檔，這包括是否因為在檔位編碼器118和方向編碼器116的其中一 個中的有源錯誤而命令了空檔。當在lif可的校驗中存在錯誤時，將顯示出錯。
當VTRS輸出顯示頓器檔1姚擇器114指示前進檔位中的一個時，該其 中一個前進檔位由前進X表示，其中X表示具體的前進檔位，例如在本實施例 中為前進6、前進5、前進4、前進3、前進2和前進1中的一個。所述算法執 行第一次邏輯核查，校驗前進X檔位是否是基于TSLP顯示的。這包括校驗TSLP 是否顯示前進檔位，和校驗TDS是否沒有顯示停車、倒車或者空檔中的任何一 個。所述算法執行第二次邏衛亥查，校驗具體的前進檔位前進X是否是基于TDS 顯示的。這包括校驗TDS是否顯示前進X和校驗是否沒有出現系統錯誤。當在 任何的校驗中存在錯誤時，將顯示出錯。
當在 器方向狀態合理性算法410、反向合理性核查算法420、檔位確 認邏輯算法425中的任何一個或者雙存儲函數(dual storefimction) 415、 430中 的一個中出現錯誤時，控制系統執行補救措施440以減小與出現錯誤相關聯的 風險。補救措施使得動力系統處于轉矩安全狀態。補救措施還包括為了接下來 的恢復而存儲OBD適應碼。診斷可以預先識別未決的錯誤，這意味著已經檢測 到數據損壞或者不一致，但是錯誤成熟算法還沒有達到其閾值。 一個具體的補 救措施可以包括使系統在一個具體的操作范圍中操作。
TDS和VTRS進行雙存儲函數415， 430變換。圖5示出了信號流的示例
性系統，其包括保護和校驗輸入到起始控制模塊的輸入信號的完整性并且包括 雙存儲功能。包括TDS和VRTS之一的輸入信號在此實施例中作為控制信號產 生。產生輸入信號502并將其捕獲為主要信號504和冗余信號504'。這可以包 括來自傳繊的輸入信號，該輸入信號利用^"數轉換器(未示出)轉化為來自 傳感器的數字形式的輸入，其中模-數轉換器可插設在傳感器和起始控帝帳塊之 間。對主要信號和冗余信號均執行診斷(^Diagnostics') 506， 506 。診斷可以 包括顯示信號何時在預定的信號操作范圍之外的極限核查，信號的合理性核查， 以及顯示信號損壞的其他診斷核查。如果在主要信號和冗余信號中的一個或者兩者中均檢測到損壞的信號(SignalFault')時，產生默認信號(defaulting') 508,508'并且將其傳送到合理性核查510。默認信號,地包括預定的信號，該 信號在控制模塊中可識別為顯示主要信號或者冗余信號已經損壞。當沒有檢測 到錯誤時('NoFault'),主要信號和M^余信號被傳輸至合理性核查510。合理 性核查510比較主要信號和冗余信號并且當在主要信號和冗余信號之間檢測到 不同時，識別錯誤(Tault')。當合理性核查510顯示主要信號是有效的OValid Signal.'),則將主要信號傳輸至雙存儲函數CDualStore') 511。雙存儲函數511 t^地在每6.25ms的循環周期逝呈中監測并比織一存儲位置512和第二存儲 位置512、的當前內容以校驗存儲位置的完整性。當雙存儲函數511校驗第一和 第二存儲位置的完整性時，即第一和第二存儲位置中的當前內容相同，主要信 號在第一存儲位置512被存儲為主要信號('Store Primary Signal,)，并且在第二 存儲位置512、被存儲為次級信號('Store Secondaiy Signal')。存儲在第一存儲位 置中的主要信號隨后被傳輸至控制線路('Primary Signal To Control Path')。存儲 在第二存儲位置中的次級信號隨后被傳輸至安全線路('Secondary Signal To Security Path')。如果存儲位置的當前內容之間雜差異，記錄顯示第一和第二 存儲位置中的一個損壞的錯誤('Fault')。
當合理性核查510顯示主要信號和冗余信號中的一個或者兩個損壞，或者 雙存儲函數511顯示第一存儲位置512和第二存儲單元512'中的一個的當前內 斜員壞時，控制系統識別發生了錯誤(TaultO。控制系統確定損壞的信號是否 已經成熟('MatureFault') 514，執行補救措施516以減小與錯誤存在相關的風 險。可以執行錯誤成熟算法，包括例如，Y過程中的X，其中當在之前的Y次 信號觀察中觀察到X個不匹配信號時，錯誤已經成熟。 一個例子包括當之前的 觀察中有^1半數顯示損壞信號時，確定錯誤已經成熟。
監測在串行總線上傳遞的信號的完整性包括檢測丟失的 ，例如檢測丟 失的信息幀并且采取短期的緩解措施，告知接收控制模塊沒有新的數據可用。 檢測丟失的數據還包括檢測與其中一個控制模塊的長期通信損失并且采取補救 措施。
應該理解在本發明的范圍內允許進行修改。已經具體參考<，的實施例及 其變型描述了本發明。本領域技術人員在閱讀和理解說明書之后可以作進一步 的，和替換。本發明包括所有落A^發明范圍內的這種變型和替換。
權利要求
1、一種用于監測信號輸出的完整性的方法，該信號輸出來自動力系統的操作者可操縱的變速器檔位選擇器，所述方法包括在變速器檔位選擇器上配置檔位編碼器和方向編碼器；基于來自所述檔位編碼器和方向編碼器的信號確定檔位狀態和方向狀態；基于所述檔位狀態和方向狀態確定所述變速器檔位選擇器的非連續位置；和執行反向合理性以校驗所述變速器檔位選擇器的所述非連續位置。
2、 如權利要求1所述的方法，其中執行反向合理性以校^j^述^l器檔位 選擇器的所述非連續位置包括，將所述變速器檔位選擇器的所述非連續位置與 來自所述檔位編碼器和方向編碼器的信號相比較。
3、 如權利要求l所述的方法，包括基于所述檔位狀態和方向狀態確定確認 的魏器檔位狀態。
4、 如權利要求3所述的方法，還包括基于所述檔位狀態和方向狀態執行所述反向合理性以校^^述確認的變速器檔位狀態。
5、 如權利要求4所述的方法，還包括執行所述確認的魏器檔位狀態的雙存儲核查。
6、 如權利要求5所述的方法，還包括基于所述確認的 器檔位狀態控制 頓器的操作。
7、 如權利要求l所述的方法，包括校^^f述方向狀態是否對應于來自所述 方向編碼器的信號。
8、 如權利要求7所述的方法，還包括執行戶腿方向狀態的雙存儲核查。
9、 如權禾腰求7所述的方法，包括識別所述方向狀態中體的存在和基于 所述誤差修正所述方向狀態。
10、 如權利要求1所述的方法，還包括當在所述檔位狀態和方向狀態中的 一個中識別出錯誤時，將所述變速器的操作控制為空檔檔位狀態。
11、一種用于監測信號輸出的完整性的方法，該信號輸出來自動力系統的 操作者可操縱的 器檔位選擇器，該方法包括在^I器檔位選鄉上配置檔位編碼器和方向編碼器；基于來自所述檔位編碼器和方向編碼器的信號輸入確定檔位狀態和方向狀態；基于所述檔位狀態和方向狀態確定所述變速器檔位選擇器的優選非連續位置；基于來自所述檔位編碼器和方向編碼器的信號輸入校驗所述變速器檔位選 擇器的所述 非連續位置；禾口基于確認的魏器檔位狀態控制魏器的操作。
12、 如權利要求ll所述的方法，還包括基于將所述變速器檔 擇器的所 述雌非連續位置與來自所述檔位編碼器禾昉向編碼器的輸入相比較，校驗所 述^I器檔位選,的tt^非連續位置。
13、 如權利要求ll所述的方法，包括將所述魏器檔位選擇器的所述tt^ 非連續位置和多個未選擇的方向狀態中的每一個進行比較。
14、 如權利要求13所述的方法，包括當所述^I器檔位選擇器的所述雌 非連續位置包括倒車狀態時，將所述，器檔位選擇器的所述優選非連續位置 與停車狀態、空檔狀態和前進狀態中的每一個進行比較。
15、 一種用于監測信號輸出的完整性的方法，該信號輸出來自動力系統的 操作者可操縱的 器檔位選擇器，該方法包括.-在變速器檔位選擇器上配置檔位編碼器和方向編碼器；將所述檔位編碼器S31信號連接至U第一控制模塊；將所述方向編碼器ffl31信號連接到第二控制模士央；基于來自所述檔位編碼器和方向編碼器的信號輸入確定檔位狀態和方向狀態；基于所述檔位狀態和方向狀態確定所述變速器檔位選擇器的非連續位置；和執行反向合理性以校驗所述變速器檔位選擇器的非連續位置。
16、 一種用于監測信號輸出的完整性的系統，該信號輸出來自動力系統的操作者可操縱的 器檔^^擇器，該系統包括 提供相應信號的檔位編碼器； 提供相應信號的方向編碼器；禾口 計Ml可讀介質，其編碼有一組程序指令，用于基于來自所述檔位編碼器和方向編碼器的信號確定檔位狀態和方向狀態；基于所述檔位狀態和方向狀態確定所述變速器檔位選擇器的非連續位 置；和執行反向合理性以校驗^I器檔位選織的所述非連續位置。
全文摘要
本發明涉及監測混合動力系統變速器中的變速器檔位選擇器的方法和設備。公開了一種用于監測來自動力系統的操作者可操縱的變速器檔位選擇器的信號輸出的完整性的方法，其包括在變速器檔位選擇器上配置檔位編碼器和方向編碼器，基于來自檔位編碼器和方向編碼器的信號確定檔位狀態和方向狀態，基于檔位狀態和方向狀態確定變速器檔位選擇器的非連續位置，和執行反向合理性以校驗變速器檔位選擇器的非連續位置。
文檔編號F16H61/12GK101514746SQ20081018871
公開日2009年8月26日 申請日期2008年10月29日 優先權日2007年10月29日
發明者H·布爾, P·E·吳, R·E·羅比內特 申請人:通用汽車環球科技運作公司