用于監測車輛電氣系統的方法和系統的制作方法

專利名稱：用于監測車輛電氣系統的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及車輛電氣系統，且更具體地涉及用于監測車輛電氣系統的方法和系統。
背景技術：
近年來，技術的發展以及樣式的不斷嘗試使得機動車的設計產生了實質性改變。 其中一種改變涉及機動車內電氣和驅動系統的復雜性，特別是替代燃料車輛，例如混合動力、蓄電池電動、以及燃料電池車輛。這種替代燃料車輛通常使用一個或多個電動馬達，可能與另一個致動器結合以驅動車輪。這種車輛通常包括車輛推進系統，所述車輛推進系統具有有助于車輛推進的多個部件。這些部件可以進一步分成子系統，例如，傳動系、內燃機和混合動力電動驅動系統。電動驅動系統通常包括多個部件，包括傳感器、能量存儲裝置、電子逆變器、電動馬達和控制系統。為了確保電動驅動系統的操作整體性，可以使用多層監測系統以確保電動驅動器的輸出(扭矩、速度等)滿足請求，或者可能在故障情況下滿足傳輸。通常采用的第一層監測系統執行所有傳感器輸入的診斷。這種低級別診斷可包括但不限于檢查傳感器是否能夠傳送或者檢查傳感器讀數是否處于其預期或許可操作范圍內。這種傳感器可包括電流傳感器、電壓傳感器、位置傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、物理和/或虛擬軟件替代等。第二層監測系統可執行控制系統的監測以確保其根據預期產生輸出。這種第二層監測系統將通常監測從輸入到輸出的整個控制系統或者通過獨立監測控制系統的各個部件以確定總體控制系統的整體性。例如，第二層監測系統可以用于驗證對于給定輸入產生正確輸出以便檢測計算處理器、存儲器和數據存儲裝置中的誤差。用于檢查占空因數的常規方法是基本上執行全部冗余計算。然而，這種計算需要大量的處理能力和存儲器。因此，期望提供用于執行車輛電氣系統的值的第二層監測的方法和系統。此外，本發明的其它期望特征和特性將從隨后的說明結合附圖以及前述技術領域和背景技術顯而易見。

發明內容
根據示例性實施例，提供一種監測車輛電氣系統的方法。所述方法包括以下步驟 使用關于電氣系統的數據執行中間計算，以使用處理器產生中間結果；使用中間結果執行匯總計算(aggregate calculation),以使用處理器產生關于電氣系統的計算值；以及使用所述數據和處理器執行冗余中間計算以產生冗余中間結果。根據另一個示例性實施例，提供一種監測車輛電氣系統的方法。所述方法包括以下步驟使用關于電氣系統的數據執行多個計算模塊，以產生多個中間確定，每個計算模塊使用所述數據和處理器產生多個中間確定中的相應一個；使用所述多個中間確定中的每一個執行匯總計算模塊，以使用處理器產生關于電氣系統的匯總確定；以及使用所述數據執
3行多個冗余中間計算以產生多個冗余中間確定，所述多個冗余中間計算中的每個使用處理器產生所述多個冗余中間確定中的與所述多個中間確定中的相應一個相對應的相應一個。根據又一個示例性實施例，提供一種用于監測車輛電氣系統的系統。所述系統包括多個傳感器和處理器。所述多個傳感器配置成獲取關于電氣系統的數據。所述處理器聯接到所述多個傳感器且配置成使用關于電氣系統的數據執行多個計算模塊，以產生多個中間確定，每個計算模塊使用所述數據產生多個中間確定中的相應一個；使用所述多個中間確定中的每一個執行匯總計算模塊，以產生關于電氣系統的匯總確定；以及使用所述數據執行多個冗余中間計算以產生多個冗余中間確定，所述多個冗余中間計算中的每個產生所述多個冗余中間確定中的與所述多個中間確定中的相應一個相對應的相應一個。方案1. 一種監測車輛電氣系統的方法，所述方法包括以下步驟 使用關于電氣系統的數據執行中間計算，以使用處理器產生中間結果；
使用中間結果執行匯總計算，以使用處理器產生關于電氣系統的計算值；以及使用所述數據和處理器執行冗余中間計算以產生冗余中間結果。方案2.根據方案1所述的方法，還包括以下步驟 使用處理器將中間結果與冗余中間結果進行比較。方案3.根據方案2所述的方法，還包括以下步驟
如果中間結果不等于冗余中間結果，那么使用處理器采取補救動作。方案4.根據方案2所述的方法，還包括以下步驟 使用處理器計算中間結果與冗余結果之間的差。方案5.根據方案4所述的方法，還包括以下步驟 如果所述差大于預定閾值，那么使用處理器采取補救動作。方案6.根據方案1所述的方法，其中，執行匯總計算的步驟包括以下步驟使用中間結果和處理器計算車輛電動馬達扭矩。方案7.根據方案6所述的方法，其中，執行中間計算的步驟包括以下步驟使用所述數據和處理器計算選自以下組的值電氣系統的參考電流；電氣系統的調節電流以及電氣系統的脈寬調制。方案8. —種監測車輛電氣系統的方法，所述方法包括以下步驟
使用關于電氣系統的數據執行多個計算模塊，以產生多個中間確定，每個計算模塊使用所述數據和處理器產生多個中間確定中的相應一個；
使用所述多個中間確定中的每一個執行匯總計算模塊，以使用處理器產生關于電氣系統的匯總確定；以及
使用所述數據執行多個冗余中間計算以產生多個冗余中間確定，所述多個冗余中間計算中的每個使用處理器產生所述多個冗余中間確定中的與所述多個中間確定中的相應一個相對應的相應一個。方案9.根據方案8所述的方法，還包括以下步驟
使用處理器將所述多個中間確定中的每一個與所述多個冗余中間確定中的相應一個進行比較。方案10.根據方案9所述的方法，還包括以下步驟
如果所述多個中間確定中的任何一個不等于所述多個冗余中間確定中的相應一個，那么使用處理器采取補救動作。方案11.根據方案9所述的方法，還包括以下步驟
使用處理器計算所述多個中間確定中的每一個與所述多個冗余中間確定中的相應一個之間的差，以產生多個差。方案12.根據方案11所述的方法，還包括以下步驟
如果所述差中的任何一個大于預定閾值，那么使用處理器采取補救動作。方案13.根據方案8所述的方法，其中，執行匯總計算的步驟包括以下步驟使用所述多個中間確定和處理器計算車輛電動馬達扭矩。方案14.根據方案13所述的方法，其中，執行所述多個中間計算的步驟包括以下步驟
使用所述數據和處理器計算電氣系統的參考電流； 使用所述數據和處理器計算電氣系統的調節電流；以及使用所述數據和處理器計算電氣系統的脈寬調制。方案15. —種用于監測車輛電氣系統的系統，所述系統包括 多個傳感器，所述多個傳感器配置成獲取關于電氣系統的數據；和處理器，所述處理器聯接到所述多個傳感器且配置成
使用關于電氣系統的數據執行多個計算模塊，以產生多個中間確定，每個計算模塊使用所述數據產生多個中間確定中的相應一個；
使用所述多個中間確定中的每一個執行匯總計算模塊，以產生關于電氣系統的匯總確定；以及
使用所述數據執行多個冗余中間計算以產生多個冗余中間確定，所述多個冗余中間計算中的每個產生所述多個冗余中間確定中的與所述多個中間確定中的相應一個相對應的相應一個。方案16.根據方案15所述的系統，其中，所述處理器還配置成將所述多個中間確定中的每一個與所述多個冗余中間確定中的相應一個進行比較。方案17.根據方案16所述的系統，其中，所述處理器還配置成如果所述多個中間確定中的任何一個不等于所述多個冗余中間確定中的相應一個，則采取補救動作。方案18.根據方案16所述的系統，其中，所述處理器還配置成
計算所述多個中間確定中的每一個與所述多個冗余中間確定中的相應一個之間的差， 以產生多個差；以及
如果所述差中的任何一個大于預定閾值，那么采取補救動作。方案19.根據方案15所述的系統，其中，所述處理器還配置成 使用所述數據和處理器計算電氣系統的參考電流；
使用所述數據和處理器計算電氣系統的調節電流； 使用所述數據和處理器計算電氣系統的脈寬調制； 使用參考電流、調節電流和脈寬調制計算電動馬達扭矩； 計算參考電流的冗余值； 計算調節電流的冗余值；以及計算脈寬調制的冗余值。
方案20.根據方案15所述的系統，其中，所述處理器還配置成 將參考電流與參考電流的冗余值進行比較；
將調節電流與調節電流的冗余值進行比較；以及將脈寬調制與脈寬調制的冗余值進行比較。


本發明將在下文結合以下附圖描述，在附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件， 并且
圖1是根據示例性實施例的示例性車輛(如，機動車)的示意圖； 圖2是根據示例性實施例的用于車輛(如，圖1的車輛)的馬達控制系統和方法的功能框圖3是根據示例性實施例的用于監測車輛電氣系統的過程的流程圖，其可以與圖1的車輛和圖2的馬達控制系統和方法結合使用；和
圖4是根據示例性實施例的分布式監測器系統分層結構的功能框圖，其可以與圖1的車輛、圖2的馬達控制系統和方法以及圖3的過程結合使用。
具體實施例方式以下詳細說明本質上僅為示例性的且不旨在限制本發明或本發明的應用和使用。 此外，并非旨在受限于前述技術領域、背景技術、發明內容或以下詳細說明中提出的任何明確的或隱含的理論。下面的描述涉及被“連接”或“聯接”在一起的元件或特征。如本文所使用的，“連接”可指代一個元件/特征被機械地結合到(或者直接地連通)另一個元件/特征，并且不必是直接地。類似地，“聯接”可指代一個元件/特征直接地或間接地結合(或者直接地或間接地連通)另一個元件/特征，并且不必是機械地。然而，應當理解，盡管兩個元件可在下文在一個實施例中被描述為“連接”，但是在替代實施例中，類似的元件可以被“聯接”，并且反之亦然。因此，盡管本文示出的示意圖示出了元件的示例性布置，但是在實際的實施例中也可以出現附加的中間元件、裝置、特征或部件。此外，此處描述的各種部件和特征可以涉及使用特殊的數字描述詞，例如第一，第二，第三等，以及位置和/或角度描述詞，例如水平的和豎直的。然而，這些描述詞僅用于與附圖有關的描述性目的，不應當認為是限制性的，因為各種部件可以在其它實施例中重新布置。還應當理解，圖1-4僅僅是描述性的，并且可能不是按照比例繪制的。圖1-4示出了用于監測機動車電氣系統的方法和系統。在一個優選實施例中，電氣系統包括功率電子單元(例如，直流-交流(DC/AC)逆變器或直流-直流(DC/DC)變換器)，其帶有一個或多個功率開關或晶體管。接收與參考坐標系的同步坐標上的指令電壓矢量的相應第一和第二分量相對應的第一和第二電壓指令。基于第一和第二電壓指令計算用于操作所述至少一個開關的多個占空因數。基于所述多個占空因數計算第一和第二實際電壓。第一和第二實際電壓與參考坐標系的同步坐標上的實際電壓矢量的相應第一和第二分量相對應。基于指令電壓矢量的第一分量和實際電壓矢量的第一分量之間的差以及指令電壓矢量的第二分量和實際電壓矢量的第二分量之間的差產生故障指示。電氣系統也優選產生用于車輛的電動馬達發動機扭矩，其可以使用本文公開的方法和系統監測。圖1示出了根據本發明一個實施例的車輛100。車輛100包括底盤102、車身104、 四個車輪106、和電子控制系統108。車身104設置在底盤102上并且基本上包圍車輛100 的其它部件。車身104和底盤102可共同地形成車架。車輪106每一個都旋轉地聯接到位于車身104的相應角部附近的底盤102上。車輛100可以是多種不同類型的機動車中的任一種，例如，轎車、貨車、卡車、或運動型車輛(SUV)，并且可以是兩輪驅動(2WD) (BP,后輪驅動或前輪驅動)、四輪驅動(4WD)或全輪驅動(AWD)或其它類型的車輛。車輛100還可結合有多種不同類型的發動機中的任一種或組合，例如，汽油或柴油燃料內燃機、“靈活燃料車輛”(FFV)發動機(即，使用汽油和酒精的混合物)、氣體化合物(例如，氫氣和/或天然氣)燃料發動機、燃燒/電動馬達混合動力發動機(即，例如在混合動力電動車輛(HEV)中)、和電動馬達。在圖1所示出的示例性實施例中，車輛100是HEV，并且還包括致動器組件120、蓄電池(或DC功率源)122、功率變換器組件(例如，逆變器或逆變器組件)124和散熱器126。 致動器組件120包括內燃機1 和電動馬達/發電機(或馬達)130。仍參考圖1，內燃機128和/或電動馬達130 —體形成，使得一個或兩者通過一個或多個驅動軸132被機械地聯接到至少一些車輪106。在一個實施例中，車輛100是“串聯 HEV”，其中，內燃機128未直接聯接到變速器，而是聯接到發電機(未示出)，其用于給電動馬達130提供動力。在另一個實施例中，車輛100是“并聯HEV”，其中，內燃機1 直接聯接到變速器，例如，通過使電動馬達130的轉子旋轉地聯接到內燃機128的驅動軸來實現。散熱器1 在其外部被連接到車架，且雖然未詳細示出，但是其中包括多個冷卻通道且被聯接到發動機1 和逆變器124，冷卻通道容納冷卻流體(S卩，冷卻劑)，例如水和/ 或乙二醇(即，防凍劑)。仍參考圖1，在所示實施例中，逆變器1 接收冷卻劑且與電動馬達130共用冷卻劑。然而，其它實施例可使用用于逆變器1 和電動馬達130的獨立冷卻劑。散熱器126 可類似地連接到逆變器1 和/或電動馬達130。電子控制系統118與致動器組件120、高壓蓄電池122和逆變器IM操作性連通。 雖然未詳細示出，但是電子控制系統118包括各種傳感器和機動車控制模塊或電子控制單元(ECU)(例如逆變器控制模塊、馬達控制器和車輛控制器)、以及包括存儲在其上(或在其它計算機可讀介質中)的指令的至少一個處理器和/或存儲器，用于執行下文所述的過程和方法。圖2是根據示例性實施例的用于車輛(如，圖1的車輛100)的馬達控制系統和方法 200的功能框圖。在一個優選實施例中，馬達控制系統和方法200在馬達扭矩受控系統中操作。在另一個優選實施例中，馬達控制系統和方法200在扭矩調節系統中操作。在另外的實施例中，除了其它可能的變型之外，馬達控制系統和方法200可在速度受控系統中操作。如圖2所示，馬達控制系統和方法200包括在圖2中以實線示出的正向(或正常) 控制路徑202中的多個操作。這優選包括但不限于從傳感器獲取測量輸入206 ；對測量輸入206執行計算；接收扭矩指令208 ；處理扭矩指令208 ；使用測量輸入206和扭矩指令208 產生馬達扭矩確定210 ；使用馬達扭矩確定210產生參考電流212 ；基于當前速度和可用電壓以及參考電流212將扭矩指令208轉換為電流指令214 ；以及使用電流指令214提供電
7流調節216。執行電流調節216的電流調節器的輸出包括按照電流指令218產生請求電流所需的輸出電壓的電壓指令218。脈寬調制(PWM)系統用于脈寬調制220，通過產生所需門脈沖或占空因數指令 222，其發送到逆變器硬件2M級以將電動馬達2 控制為在計算塊2 中計算的期望速度和/或扭矩。電動馬達226的扭矩值(和/或其它參數值)優選使用來自于馬達扭矩確定 210、參考電流212生成、電流調節216和脈寬調制220的輸入在計算塊228中計算。此外，速度和/或位置反饋230、電流反饋232和DC電壓234值也優選用于執行電流、位置和電壓計算233。位置反饋230、電流反饋232和DC電壓234值的結果提供用于馬達扭矩確定210的隨后迭代中，優選還連同測量輸入206和扭矩指令208的更新值一起。 正向控制路徑202還可以采用附加考慮，例如系統溫度、系統限制、以及總體系統控制的關于操作狀態和可用性的附加傳輸和/或其它反饋。正向控制路徑202還可以使用任何和全部可用信息和/或變量以產生和指示操作輸出(例如，在計算塊228中計算的電動馬達扭矩)的估計值。在圖2中，示出了包括在計算塊228中估計由電動馬達產生的扭矩的扭矩計算。然而，如上所述，在其它實施例中，取代電動馬達扭矩或者在電動馬達扭矩之外，可以計算車輛速度和/或其它參數。控制系統和方法200還包括在圖2中以虛線示出的監測流路徑204 (本文也稱為監測路徑204)。在所示實施例中，監測路徑204包括兩個監測層，即第一層237和第二層 239。在示例性實施例中，監測的第一層237包括使用傳感器監測器235用于提供測量輸入206的各個傳感器205。例如，這種傳感器監測器235可以用于監測傳感器205是否打開和/或傳感器205是否產生許可值范圍內的測量輸入206。控制系統和方法200中的監測的第二層239優選使用獨立存儲器和數據存儲區域獨立地處理所有輸入且執行所有計算。分布式第二層239監測系統執行正向控制路徑202 的獨立計算且將正向控制路徑202的結果進行合理化以確保正向控制路徑202和監測路徑 204兩者的計算均處于彼此的指定容限內。第二層239分布式監測器將正向控制路徑分成小功能塊。第二層239分布式監測器然后在每個小功能塊上獨立地執行監測功能。小功能塊隨后被組合以形成控制系統的完整回路。在優選實施例中，第二層239包括控制系統和方法200的所有中間和最終計算的監測，作為對于彼此獨立的獨立功能塊，以用于監測目的。具體地，在所示實施例中，第二層 239包括扭矩確定監測器236、電流參考監測器238、電流調節監測器M0、脈寬調制監測器對2、扭矩計算監測器244和基于輸入的計算監測器M6。扭矩確定監測器236提供馬達扭矩確定210的監測。在一個優選實施例中，馬達扭矩確定210使用來自于測量輸入206的第一組數據確定馬達扭矩，扭矩確定監測器236 使用來自于測量輸入206的冗余或第二組數據提供馬達扭矩的冗余計算，以與馬達扭矩確定210進行比較。在另一個優選實施例中，扭矩確定監測器236使用馬達扭矩確定210的結果提供反向計算，以便與來自于用于馬達扭矩確定210的測量輸入206的輸入數據進行比較。在又一個優選實施例中，扭矩確定監測器236提供馬達扭矩確定210的計算中的一些或全部的冗余計算，且/或在不同參考坐標中和/或在不同時間段期間執行這種計算。
電流參考監測器238提供參考電流212生成的監測。在一個優選實施例中，參考電流212生成使用來自于測量輸入206的第一組數據確定參考電流，電流參考監測器238使用來自于測量輸入206的冗余或第二組數據提供參考電流的冗余計算，以與參考電流212 生成進行比較。在另一個優選實施例中，電流參考監測器238使用參考電流212生成的結果提供反向計算，以便與來自于用于參考電流212生成的測量輸入206的輸入數據進行比較。在又一個優選實施例中，電流參考監測器238提供參考電流212生成的計算中的一些或全部的冗余計算，且/或在不同參考坐標中和/或在不同時間段期間執行這種計算。電流調節監測器240提供電流調節216的監測。在一個優選實施例中，電流調節 216使用來自于測量輸入206的第一組數據確定調節電流，電流調節監測器240使用來自于測量輸入206的冗余或第二組數據提供調節電流的冗余計算，以與電流調節216進行比較。在另一個優選實施例中，電流調節監測器240使用電流調節216的結果提供反向計算， 以便與來自于用于電流調節216的測量輸入206的輸入數據進行比較。在又一個優選實施例中，電流調節監測器240提供電流調節216的計算中的一些或全部的冗余計算，且/或在不同參考坐標中和/或在不同時間段期間執行這種計算。脈寬調制監測器242提供脈寬調制220的監測。在一個優選實施例中，脈寬調制 220使用來自于測量輸入206的第一組數據確定脈寬調制，脈寬調制監測器242使用來自于測量輸入206的冗余或第二組數據提供脈寬調制的冗余計算，以與脈寬調制220進行比較。在另一個優選實施例中，脈寬調制監測器242使用脈寬調制220的結果提供反向計算， 以便與來自于用于脈寬調制220的測量輸入206的輸入數據進行比較。在又一個優選實施例中，脈寬調制監測器242提供脈寬調制220的計算中的一些或全部的冗余計算，且/或在不同參考坐標中和/或在不同時間段期間執行這種計算。扭矩計算監測器244提供扭矩計算塊228 (和/或圖2的計算塊228中的任何其它計算)的監測。在一個優選實施例中，扭矩計算塊2 使用來自于測量輸入206的第一組數據確定扭矩計算，扭矩計算監測器244使用來自于測量輸入206的冗余或第二組數據提供扭矩計算(和/或計算塊228中的任何其它計算)的冗余計算，以與扭矩計算塊2 進行比較。在另一個優選實施例中，扭矩計算監測器244使用扭矩計算塊228(和/或計算塊 228中的任何其它計算)的結果提供反向計算，以便與來自于用于扭矩計算塊228的測量輸入206的輸入數據進行比較。在又一個優選實施例中，扭矩計算監測器244提供扭矩計算塊228 (和/或計算塊228中的任何其它計算)的計算中的一些或全部的冗余計算，且/或在不同參考坐標中和/或在不同時間段期間執行這種計算。基于輸入的計算監測器246提供測量輸入206和/或電流、位置和電壓計算233的監測。在一個優選實施例中，電流、位置和電壓計算233使用來自于測量輸入206的第一組數據確定電流、位置和電壓值，基于輸入的計算監測器246使用來自于測量輸入206的冗余或第二組數據提供電流、位置和電壓計算233的冗余計算，以與電流、位置和電壓計算233 進行比較。在另一個優選實施例中，基于輸入的計算監測器246使用電流、位置和電壓計算 233的結果提供反向計算，以便與用于扭矩計算塊2 的輸入數據進行比較。在又一個優選實施例中，基于輸入的計算監測器246提供電流、位置和電壓計算233的計算中的一些或全部的冗余計算，且/或在不同參考坐標中和/或在不同時間段期間執行這種計算。此外，在優選實施例中，基于輸入的計算監測器246還隨時間監測測量輸入206。
扭矩確定監測器236、電流參考監測器238、電流調節監測器M0、脈寬調制監測器 M2、扭矩計算監測器244和基于輸入的計算監測器246的計算結果提供給第二層監測器健康狀況確定模塊對8，以便處理。第二層監測器健康狀況確定模塊248包括處理器，所述處理器將來自于各個第二層239監測路徑204模塊(例如，扭矩確定監測器236、電流參考監測器238、電流調節監測器M0、脈寬調制監測器M2、扭矩計算監測器244和基于輸入的計算監測器M6)的值與來自于正向控制路徑202的相應模塊(例如，分別為馬達扭矩確定210、 參考電流212生成、電流調節216、脈寬調制220、扭矩計算塊228以及電流、位置和電壓計算233)的相應值進行比較。具體地，在所示實施例中，第二層監測器健康狀況確定模塊M8的處理器計算來自于各個第二層239監測路徑204模塊的值與來自于正向控制路徑的相應模塊的相應值之間的差250，且確定這些計算的差250是否在可接受范圍內(步驟252)。如果所述差在可接受容限范圍內，那么不需要補救動作(步驟254)。相反，如果所述差中的一個或多個不在可接受容限范圍內，那么采取補救動作(步驟256)。僅作為示例，這種補救動作可包括執行冗余計算；給控制系統和方法200的使用者和/或操作者提供報警；關閉控制系統和方法 200的一部分或全部；和/或其它補救措施。此外，在某些實施例中，步驟252中的確定還包括確定所述差是否在至少預定時間長度內超出可接收容限范圍，且僅在所述差在至少預定時間長度內超出可接收容限范圍時采取補救動作(步驟256)。監測路徑204的第二層239分布成這種小功能塊具有多個益處，如下文所述。該分布的一個益處在于這可以獨立于監測模擬和數字系統而使用。例如，數字計算可以用于計算模擬輸入的預期結果以便增加隨后模擬輸入符合預期的置信度。執行冗余計算可以是第二層監測器的優選實施方式，但是這將倍增所需計算能力和所需存儲器，這可能不總是可行的或必要的。通過將第二層239監測器分布成小功能塊，第二層239分布式監測器可僅僅考慮獨立塊的功能。因而，第二層239分布式監測器可以采用替代方法來執行冗余計算。例如， 對于每個具體的功能塊，第二層239分布式監測器可以采用功能等價的計算或一些形式的反向計算，其目的在于驗證對于給定輸入產生模塊的正確輸出。功能等價的計算的示例可包括在與用于總體控制系統不同的參考坐標中執行計算，使得功能塊的具體監測器得到監測器的簡化計算，但是如果用于總體控制系統將是不利的。在該情況下，正向控制路徑202和監測路徑204計算將需要在彼此的指定容限內以被認為是正確的或可靠的。此外，如上所述，在功能塊的輸出上的等價或近似反向計算將產生功能塊的給定輸入的情況下，也可以采用反向計算。在正向和監測器功能塊中的小差異將不會引起總體控制系統的顯著誤差或差異的情況下，分布式監測器可以利用這些替代計算。類似地，通過檢測功能塊中的小誤差將隨后在總體控制系統中產生大偏差的狀況，第二層239分布式監測器可以用于確認小功能塊的整體性。例如，這種信息可以結合到步驟252關于監測路徑204的第二層239的值和來自于正向控制路徑202的相應值之間的差是否足夠大以批準補救動作(步驟256)的確定中。因而，分布式監測器可以在誤差傳播通過總體系統到系統輸出之前檢測計算系統中的誤差。取決于用于計算的方法，計算容限可以不同。例如，如果可以采用精確計算，那么可以采用計算之間的非常小的差。對于第二層239中的合適計算，可許可較大的差。圖3是根據示例性實施例的用于監測車輛馬達控制值的過程300的流程圖，其可以與圖1的車輛100和圖2的馬達控制系統和方法200結合使用。在優選實施例中，過程 300針對圖2的控制系統和方法200的監測路徑204的第二層239的每個功能塊獨立地進行。具體地，在優選實施例中，過程300通過圖2的扭矩確定監測器236、圖2的電流參考監測器238、圖2的電流調節監測器M0、圖2的脈寬調制監測器M2、圖2的扭矩計算監測器 244,圖2的基于輸入的計算監測器M6、以及圖2的控制系統和方法200的監測路徑204的第二層239的任何其它功能塊獨立地進行。如圖3所示，過程通過收集圖2的正向控制路徑202的所需數據針對每個功能塊開始，其將用于計算過程當前進行的圖2的監測路徑204的相應功能塊(步驟302)。該數據通常包括圖2的正向控制路徑202的相應功能塊的相關輸入和輸出。此外，圖2的監測路徑204的功能塊需要的任何其它數據也可以由監測路徑204的功能塊使用。除了來自于圖2的測量輸入206和/或一個或多個其它源的其它可能數據之外，這種附加數據可包括調節器積分器狀態或濾波器狀態。該步驟優選通過圖2的控制系統和方法200的處理器進行，如其第二層監測器健康狀況確定模塊M8的處理器。監測路徑204的相應功能塊然后執行監測器計算(步驟304)。步驟304的監測器計算優選包括但不限于執行冗余計算；執行等價或簡化計算；或執行圖2的正向控制路徑 202的相應功能塊的反向計算(除了其它可能的計算之外，如，馬達扭矩計算、參考電流計算、調節電流計算、脈寬調制計算、扭矩計算、或電流、位置和電壓計算)；且/或在不同參考坐標中和/或在不同時間段期間執行計算。該步驟優選通過圖2的控制系統和方法200的處理器進行，如其第二層監測器健康狀況確定模塊248的處理器。監測路徑204的相應功能塊然后將監測路徑204的功能塊的輸出和計算結果與來自于圖2的正向控制路徑202的相應功能塊的輸出和計算結果進行比較(步驟308)。該步驟優選通過圖2的控制系統和方法200的處理器進行，如其第二層監測器健康狀況確定模塊248的處理器。然后，通過監測路徑204的相應功能塊確定在步驟306中比較的結果是否相同或者在彼此的指定容限內(步驟308)。該步驟優選通過圖2的控制系統和方法200的處理器進行，如其第二層監測器健康狀況確定模塊M8的處理器。如果結果相同或者在彼此的指定容限內，那么監測路徑204的功能塊指示圖2的正向控制路徑202的相應功能塊的結果被認為是可靠變量或結果(步驟310)。步驟310優選通過圖2的控制系統和方法200的處理器進行，如其第二層監測器健康狀況確定模塊M8 的處理器。相反，如果監測路徑204計算的相應功能塊的計算結果和圖2的正向控制路徑202 的相應功能塊的計算結果之間的差超過指定容限，那么監測流路徑204的功能塊向更高級別的控制器指示圖2的正向控制路徑202的相應功能塊的變量或結果在容限之外或者不可靠，且可以采取補救動作(如果有的話)(步驟312)。步驟312優選通過圖2的控制系統和方法200的處理器進行，如其第二層監測器健康狀況確定模塊M8的處理器。在一個示例性實施例中，監測路徑204的提出功能塊對合格/失敗輸出不采取隨后動作且簡單地繼續其監測功能，且由更高級別的控制器采取任何補救動作。然而，在其它實施例中，這可以不同。圖4是根據示例性實施例的分布式監測器系統分層結構400的功能框圖，其可以與圖1的車輛100、圖2的馬達控制系統和方法200以及圖3的過程300結合使用。如圖4 所示，分層結構400包括圖2的第二層監測器健康狀況確定模塊M8、圖2的扭矩確定監測器236、圖2的電流參考監測器238 (圖4中也參考為電流確定監測器)、圖2的電流調節監測器MO (圖4中也參考為電流控制監測器)、圖2的脈寬調制監測器M2、圖2的基于輸入的計算監測器246和圖2的扭矩計算監測器M4。同樣，如圖4所示，分層結構400優選還包括圖2的監測路徑204的第二層239的任何其它功能塊。在圖4所示的實施例中，每個監測器功能(或圖2的監測流路徑204的第二層239 的功能塊)與圖2的正向控制路徑202的具體控制模塊或功能塊相關聯，且彼此獨立。為了確定圖2的總體控制系統和方法200的可靠性，每個監測器(或圖2的監測路徑204的第二層239的功能塊)的有效性確定都傳送給第二層監測器健康狀況確定模塊M8，如圖4所示第二層監測器健康狀況確定模塊M8 (優選地，其處理器)處理來自于多個監測器 (或圖2的監測流路徑204的第二層239的功能塊)的輸入以確定圖2的控制系統或方法 200整體上是否根據預期工作。在一個優選實施例中，如果分布式監測器(或圖2的監測流路徑204的第二層239的功能塊)中的一個或多個指示不可靠的輸出，那么第二層健康狀況確定模塊248指示故障狀況。對于混合動力電動車輛馬達扭矩監測器的示例性應用，監測聯接204監測控制系統和方法200的系統扭矩生成的所有方面。因而，在電動馬達扭矩生成中使用的圖2的系統馬達正向扭矩控制路徑202然后通過圖2的監測流路徑204確保可罪。健康狀況確定還可以采用時間或幅度考慮以確定總體系統健康狀況。對于系統扭矩監測器，這將包括如果扭矩生成的偏差低于預定閾值和/或未具有車輛駕駛員和乘員認為不希望的足夠持續時間，那么允許系統繼續操作。如果第二層健康狀況確定模塊248 (優選地，其處理器)確定控制系統適當地工作， 那么控制輸出和監測過程不間斷地繼續，如圖2中的步驟邪4和圖3中的步驟310那樣。 相反，如果第二層健康狀況確定模塊對8 (優選地，其處理器)確定控制系統不適當地工作， 那么其采取合適的補救動作以防止不希望的故障響應(如圖2中的步驟256和圖3中的步驟312那樣)。除了其它可能的補救動作之外，補救動作可包括以下中的一個或多個系統關閉；系統重新啟動；傳送并指示故障檢測、故障類型和起源、以及得到的故障動作。雖然已經在上述詳細描述中闡述了至少一個示例性實施例，但應當理解存在大量的變型。還應當理解的是，示例性實施例或多個示例性實施例僅僅是示例，并不意在以任何方式限制本發明的范圍、應用或配置。相反，上述詳細描述將為本領域的技術人員提供實施示例性實施例或多個示例性實施例的便捷路徑。應當理解的是，可對元件的功能及設置進行各種改變而不脫離由所附權利要求及其合法等價物界定的本發明的范圍。
權利要求
1.一種監測車輛電氣系統的方法，所述方法包括以下步驟使用關于電氣系統的數據執行中間計算，以使用處理器產生中間結果； 使用中間結果執行匯總計算，以使用處理器產生關于電氣系統的計算值；以及使用所述數據和處理器執行冗余中間計算以產生冗余中間結果。
2.根據權利要求1所述的方法，還包括以下步驟 使用處理器將中間結果與冗余中間結果進行比較。
3.根據權利要求2所述的方法，還包括以下步驟如果中間結果不等于冗余中間結果，那么使用處理器采取補救動作。
4.根據權利要求2所述的方法，還包括以下步驟 使用處理器計算中間結果與冗余結果之間的差。
5.根據權利要求4所述的方法，還包括以下步驟如果所述差大于預定閾值，那么使用處理器采取補救動作。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，執行匯總計算的步驟包括以下步驟使用中間結果和處理器計算車輛電動馬達扭矩。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，執行中間計算的步驟包括以下步驟使用所述數據和處理器計算選自以下組的值電氣系統的參考電流；電氣系統的調節電流以及電氣系統的脈寬調制。
8.—種監測車輛電氣系統的方法，所述方法包括以下步驟使用關于電氣系統的數據執行多個計算模塊，以產生多個中間確定，每個計算模塊使用所述數據和處理器產生多個中間確定中的相應一個；使用所述多個中間確定中的每一個執行匯總計算模塊，以使用處理器產生關于電氣系統的匯總確定；以及使用所述數據執行多個冗余中間計算以產生多個冗余中間確定，所述多個冗余中間計算中的每個使用處理器產生所述多個冗余中間確定中的與所述多個中間確定中的相應一個相對應的相應一個。
9.根據權利要求8所述的方法，還包括以下步驟使用處理器將所述多個中間確定中的每一個與所述多個冗余中間確定中的相應一個進行比較。
10.一種用于監測車輛電氣系統的系統，所述系統包括 多個傳感器，所述多個傳感器配置成獲取關于電氣系統的數據；和處理器，所述處理器聯接到所述多個傳感器且配置成使用關于電氣系統的數據執行多個計算模塊，以產生多個中間確定，每個計算模塊使用所述數據產生多個中間確定中的相應一個；使用所述多個中間確定中的每一個執行匯總計算模塊，以產生關于電氣系統的匯總確定；以及使用所述數據執行多個冗余中間計算以產生多個冗余中間確定，所述多個冗余中間計算中的每個產生所述多個冗余中間確定中的與所述多個中間確定中的相應一個相對應的相應一個。
全文摘要
提供用于監測車輛電氣系統的方法和系統。獲取關于電氣系統的數據。使用所述數據執行計算模塊，以產生中間確定。使用所述中間確定中的每一個執行匯總計算模塊，以產生關于電氣系統的匯總確定。使用所述數據執行冗余中間計算以產生冗余中間確定。所述冗余中間確定中的每個用于與相應中間確定進行比較。
文檔編號G05B23/02GK102193554SQ20111003617
公開日2011年9月21日 申請日期2011年2月11日 優先權日2010年2月12日
發明者拉夫塔里 A., A. 韋爾奇科 B., 布爾 H., J. 樸 J., 希蒂 S., D. 王 W., R. 考索恩 W. 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司