CN111902323A - 控制车辆的正确操作的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制车辆的正确操作的方法，其包括以下步骤：通过限定第一组传感器的物理传感器来测量第一组参数。对此，所述车辆包括所述第一组传感器，所述车辆执行包括以下步骤的过程：i)至少根据第一组参数中的其余参数来计算第一组参数中的第一参数；ii)分析评估在步骤i)中计算出的第一参数的值与在借助于物理传感器测量所述第一组参数的步骤中测得的第一参数的值之间的偏差；iii)如果所述偏差超过预设值，则检测到异常。

Description

控制车辆的正确操作的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制车辆的正确操作、尤其是车辆传感器的正确操作的方法。
背景技术
设有各种类型和形式的多个传感器以及电子控制单元的车辆是已知的。这些传感器中的许多传感器可能属于同一类型且数量很多：热电偶，压力计，粘度计，流量计，速度计等。
实际上，在一些应用中，为了防止提供错误的数据，通过多个传感器以冗余的方式来确定同一参数。在第一种已知的方案中，如果两个传感器提供的数据不一致，则发出异常信号。在第二种已知的方案中，如果数据是由奇数个独立的传感器测量的，则传感器会考虑这些传感器中的大多数所提供的数据。
这种方案的一个缺点与以下事实相关联：提供相同信息的传感器的冗余使用涉及大量成本。因此，这种方案应仅用于实际需要的情况。
基于此，本发明所基于的技术任务是提出一种用于控制车辆的正确操作的方法，该方法允许优化成本。
发明内容
所提及的技术任务和指定的目的基本上通过一种用于控制车辆的正确操作的方法来实现，该方法包括所附权利要求中的一项或多项所述的技术特征。
附图说明
本发明的其它特征和优点将从指示性的而非限制性的描述中更清楚地体现出来，该描述是用于控制车辆正确操作的方法的优选而非排他性实施例，如附图所示，其中：
图1示出了实施根据本发明的方法的车辆的示意图；
图2示出了图1中所示的车辆的细节的另一示意图；
图3示出了实施根据本发明的方法的车辆的一部分的热模型。
具体实施方式
本发明涉及一种用于控制车辆1的正确操作的方法。该方法可由车辆1在启动时或在操作期间的任何其它时刻实施。所述方法可以在用户请求时被激活，或者可以被周期性地执行或者在出现预定情况时被执行。这种方法包括以下步骤：借助于限定第一组传感器的物理传感器来测量第一组参数。因此，这些参数允许检测车辆1或其任何部分的正确操作。
设备1包括发动机2。设备1还包括运动装置20，例如驱动轮和用于将运动传递给车轮或船的螺旋桨等的传动轴。发动机2优选是用于驱动车辆的运动装置20的引擎。发动机可以是电机(在这种情况下，连接到电机的轴被知晓为具有的商业名称eAxle)，但也可以是内燃机。在电机2的情况下，其方便地包括逆变器25。
发动机2还设有电子控制***24。
设备1还包括用于传输由发动机2产生的运动的装置23。这些传动装置23可以包括例如运动学机构，其帮助确保将运动从发动机2传递给机械致动器(例如，在汽车的情况下为车辆的车轮)。
车辆1包括第一组传感器。车辆1(特别是控制单元5)执行一程序，所述程序包括以下步骤：
i)至少根据第一组的其余参数来计算第一组的第一参数(在优选的实施例中，仅根据第一组的其余参数来计算第一参数)；方便地，这在车辆的预定数量的标准操作条件下发生，所述条件是在车辆/发动机***的研发期间分析评估出的；
ii)分析评估在步骤i)中计算出的第一参数的值与在该步骤中测量的第一参数的值之间的偏差，并通过物理传感器测量所述第一组参数；
该方法/过程还可包括以下步骤：如果所述偏差超过预设值，则检测异常。该偏差可以具有绝对值或相对值。对于给定的参数或变量，该偏差基于运行模式可以是固定的。可以将异常直接发信号通知给乘客舱内的用户，但是附加地或可替代地，可以将该异常指示给记录该信息的存储装置，以使该异常可被维护中心获取(保持不被用户看到)。
采用这种方式，可以检查物理传感器是否提供了不正确的信息。同时，可以实现双重检查而在无需使用将花费大量的成本的冗余传感器(或者在任何情况下限制冗余传感器仅用于一定数量的参数)。
方便地，该过程至少执行两次，每次将第一组的一不同参数标识为第一参数。以这种方式可以测试多个传感器。
优选地，所述方法包括以下步骤：至少以与第一组的参数数量相等的次数执行该过程，以使得第一组的每个参数都成为第一参数。换句话说，每次将第一组的一不同参数识别为第一参数。
在优选方案中，第一组的每个参数分别借助于相应的一个传感器来测量。因此，第一组传感器的数量等于第一组参数的数量。
上述过程可以迭代地重复，以每次将第一组的一不同参数标识为第一参数。因此，可以彼此相继地执行所述重复。替代地，可以多次执行该过程，同时每次将第一组的一不同参数用作第一参数。
要指出的是，在本说明书中，词语“传感器”被理解为是“测量装置”的同义词。
方便地，车辆1包括：
-第一电动泵3；
-润滑液罐30，第一循环电动泵3从润滑液罐中抽吸润滑液；如图2的示意图所示。在润滑液对发动机2和/或传动装置23执行了润滑作用之后，润滑液被再循环到罐30中。所述罐30通常被称为“油池”。
第一电动泵3是用于使润滑液循环的电动泵。如上所述，润滑液润滑发动机2和/或传动装置23。
润滑液通常是油。第一电动泵3通常是容积泵，特别是旋转容积泵。第一电动泵3包括使润滑液运动的转子31。第一电动泵3包括控制电子装置32。通常，这些控制电子装置32物理上位于第一电动泵3上。
设备1还包括第二电动泵80，该第二电动泵80调节冷却流体的循环。该冷却流体从润滑液和设备1的特定部分移走热。在图2中，附图标记81表示所述第二电动泵80的电子控制单元。
第一组物理传感器包括：确定第一电动泵3的转子31的转速的传感器41，用于第一电动泵3的控制电子装置32的温度的传感器42，用于测量第一电动泵3的输入电流强度的测量装置43，用于测量第一电动泵3的电源电压的测量装置44，以及用于罐30中的冷却液温度的传感器46。
第一组物理传感器还包括用于检测第一电动泵3的输送压力的传感器45。第一电动泵3的“输送”不仅仅被理解为第一电动泵3的输出口，而是还包括位于所述输出口下游的高压区。
为了限定将第一组参数关联在一起的数学关系，申请人已经确定，在预定的工作点(由输送压力和流量限定)下，第一电动泵3所使用的电流基本上取决于油的粘度，而油的粘度又取决于油池内的温度。
用于第一电动泵3的转子31的转速的传感器41提供与第一电动泵3的处理后的流量有关的数据。基于该数据，可以理解，第一电动泵3使用较大还是较小的电流量与处理后的流量的需求是较大还是较小(替代润滑液温度的变化)有关。
类似地，用于第一电动泵3的输送压力的传感器45提供关于第一电动泵3使用较大还是较小的电流量的指示，这是因为第一电动泵3使用更大还是更小的电流量与传递给润滑液的能量的量是较大或较小量(替代润滑液的温度变化)有关。
相同的评论适用于用于测量第一电动泵3的电源电压的测量装置44。实际上，电压乘以电源电流就确定了泵使用的功率。电压传感器44提供关于第一电动泵3所使用的电流是较大还是较小量的指示，这是因为第一电动泵3所使用的电流是较大还是较小量与用于将能量传递给润滑液的功率量是较大还是较小(替代润滑液的温度变化)有关。
用于第一电动泵3的控制电子装置32的温度的传感器42是重要的参数，因为它提供了油池附近的温度值。实际上，申请人已经发现，控制电子装置32通常位于油池附近(有利地，距离小于15厘米)。
根据第一组的其余参数来计算所述第一参数的步骤包括应用以下公式的步骤：
T2：a·(T1)f+b·(V1)g+c·Ph+d·Ii+e·Vl
其中，
V1＝由用于第一电动泵3的转子31的速度的传感器41指示的转速。
P＝由第一电动泵3的输送处的压力传感器45指示的压力；
T1＝由第一电动泵3的控制电子装置32的温度传感器42指示的温度；
T2＝罐30中的润滑液的温度；
I＝由用于测量第一电动泵3的输入电流强度的测量装置43确定的电源电流；
V＝由用于测量第一电动泵3的电源电压的测量装置44确定的电源电压；
a，b，c，d，e，f，g，h，i，l＝预设常数(实数)。
可以重新构造相同的数学关系，以便在分别限定第一组中的其它参数。
通常，预定常数a,...,l将根据所使用的具体的电动泵及电动泵所***的***通过实验来限定，如下文详细解释。为了通过实验确定这些常数，本领域技术人员使用集成有第一电动泵3的车辆1。为了精确限定方程式，将通过实验来测量一组描述了精确操作点的六个参数(V1，P，T1，I，V，T2)。此操作必须在不同的操作点下重复多次。该操作至少可以执行10次，但建议至少执行50次。通过增加可用的实验点数量，可以获得更精确的公式。在市售的商业软件中，可以通过***实验点来确定具有多个(在这种情况下为六个)未知变量并将这些变量关联(利用常数a,...,l的精确标识)的方程式。Matlab识别工具箱就是此类软件的一个示例。一旦获得方程式，该方程式可被存储在车辆1的计算单元5中，由此所述方程式将被用于计算第一组中的第一参数。
在替代解决方案中，可以将所测量的且与每种操作条件关联的值***设备1的存储单元中。
然后可以存储一组操作点，这一组操作点中的每个均由与实验参数(T2，T1，P，V1，I，V)关联的六个值来描述。车辆1包括计算单元5，计算单元5根据物理传感器提供的输入参数来对一组操作点的对应值进行插值，以产生第一参数的估算结果。本领域技术人员已知的用于对多个点进行插值的可能的非排他性方法可以是：回归方法，伪逆矩阵，神经网络等，其中，每个点均由六个变量来表征。
在优选的解决方案中，发动机2是电机。
方便地，它包括：
-旋转元件21；
-定子22。
至少基于第一组的其余参数来计算第一组的第一参数的步骤可以在中央ECU(计算单元5)中执行，也可以通过多个***控制单元的交互来执行，所述***控制单元例如是：电机2的电子控制***24，第一电动泵3的控制电子装置32，第二电动泵8的控制单元81。
下面将说明用于确定数学关系的第一方法，该数学关系将借助于通常存在于车辆1中的第一组传感器所确定的参数相关联。如下面将更详细说明的那样，该方法设想在上游对***(电机，逆变器，传动装置，第一电动泵，冷却泵)的热性能进行建模的操作。因此，所涉及的传感器必须允许描述热流。在这种情况下，第一组传感器包括：
-用于确定第一电动泵3的转子31的转速的传感器41；
-用于检测第一电动泵3的控制电子装置32的温度的传感器42；
-用于测量第一电动泵3的输入电流强度的测量装置43；
-用于测量第一电动泵3的电源电压的测量装置44。
-用于检测罐30中的润滑液的温度的传感器46；
-用于检测电机2的逆变器25的输入电流强度的传感器62；
-用于检测电机2的逆变器25的输入电压的传感器63；
-用于检测电机2的逆变器25的输出电流强度的传感器64；
-用于检测电机2的逆变器25的输出电压的传感器65；
-用于检测电机2的控制***24的温度的传感器66；
-用于检测定子22的温度的传感器67；
-用于测量车辆10的运动速度的传感器68；
-用于测量车辆10外部的环境温度的传感器69；
-用于检测电机2和/或传动装置23的冷却液流量的传感器70；
-用于检测一预定位置处的冷却流体的温度的传感器71。
第一组传感器还可包括用于检测作用在电机2上的阻力扭矩的传感器61。例如，传感器61可以是扭矩计。替代地，该数据可以作为多个组合参数的测量值被间接地确定。
例如，用于确定阻力扭矩的装置61可以使用以下关系：
C＝kt·If。
其中，
-C是电机的扭矩；
-kt是电机的扭矩常数(还包括传动效率和电机本身的效率)；
-If是电机的相电流(在此情况下通过一特殊传感器来测量)。
在特定结构方案中，确定装置61包括电子单元，所述电子单元根据车辆10的运动速度(由合适的传感器来检测)和由GPS传感器发出的信号来确定该数据，其中，所述信号指示车辆正在或将要行驶的路段是上坡(可选地指示其坡度)、下坡或是平坦的。
第一组传感器已经是经过仔细选择的，以使得涉及的传感器通常存在于车辆1上并由此不需要额外的费用。
在这种情况下，车辆1的计算单元5执行一方程式，该方程式的输入是第一组参数的值并且其输出是第一参数的估算值，其中，所述第一组参数的值已经通过实验测得并在之前已示出。
方程式的一种非限制性示例如下：
T2＝a1·T1a2+b1·V1b2+d1·|d2+e1·Ve2+f1·Cf2+g1·I1g2+h1·V2h2+i1·I2i2+m1·V3m2+n1·T3n2+o1·T4o2+p1·V5p2+q1·T5q2+r1·Wr2+s1·T6s2
其中：
V1＝由用于第一电动泵3的转子31的速度的传感器41指示的旋转速度；
T1＝由第一电动泵3的控制电子装置32的温度传感器42指示的温度；
T2＝罐30内的润滑液的估算温度。
I＝由用于测量第一电动泵3的输入电流强度的测量装置43确定的电源电流；
V＝由用于测量第一电动泵3的电源电压的测量装置44确定的电源电压；
C＝作用在电机2上的电阻扭矩(测得的或计算出的)；
I1＝由传感器62确定的电机2的逆变器25的输入电流；
V2＝由传感器63确定的电机2的逆变器25的输入电压；
I2＝由传感器64确定的电机2的逆变器25的输出电流强度；
V3＝由传感器65确定的电机2的逆变器25的输出电压；
T3＝由传感器66确定的电机2的控制***24的温度；
T4＝由传感器67确定的定子22的温度；
V5＝由传感器68确定的车辆10的运动速度；
T5＝由传感器69确定的环境温度(车辆10之外)；
W＝由传感器70确定的电机2和/或传动装置23的冷却流体的流量；
T6＝由传感器71确定的一位置处的冷却流体的温度；
a1，b1，d1，e1，f1，g1，h1，i1，ml，n1，o1，p1，q1，r1，s1，a2，b2，d2，e2，f2，g2，h2，i2，m2，n2，o2，p2，q2，r2，s2：是要根据具体的构件和具体的***限定的常数(由实数限定)。
为了确定这些常数，可以使用下面参考图3描述的热模型。
该模型是使用Dessault Systèmes公司的建模软件Dymola实施的。图3中的图标可以被熟悉该软件的本领域技术人员容易地识别出。这些图标中的每一个都与一个标准部件相关联，该标准部件由集成在其中的特定方程式调节。
如图3所示，右侧部分以示意图形式示出了润滑液的回路300。从热的观点来看这很重要，因为它从***的构件吸热。左侧示出了冷却回路8，该冷却回路具有第二电动泵80和下游的压力计83。这两个(润滑和冷却)回路通过由附图标记9指代的交换器(热导率331W/(mk))彼此交互。对于交换器9下游的润滑液回路，其被分支并且润滑液的一部分冷却电机2的旋转元件21且其一部分冷却传动装置23。
润滑液回路还模拟壳体91的热性能，所述壳体至少围绕第一电动泵3并且与外部进行热交换。特别地，元件92模拟由于对流而与外部环境的热交换(对流系数k等于1W/m2K)，元件93模拟由于传导而与外部环境的热交换(热导率为5W/(mK))，元件95限定外部空气的温度是293.15K。
关于冷却回路8，需要指出的是：对热交换器9的下游进行建模以用于外部环境的热性能(特别需要注意的是，示意性地指示外部环境的热容的图标和借助于辐射器82的对流换热)及由电机2的逆变器25提供的热性能(热导率为200W/(mK))和由电机2的定子22提供的热性能(热导率为200W/(mK))。实际上，冷却液也会冷却这些构件。
在所使用的特定软件中，石头形图标(所有的具有与94类似形状的图标)示意性地指示构件的热容。转子31的热容值为500J/K，传动装置23的热容值为1000J/K，壳体91的热容值为10000J/K，散热器82的热容值为2000J/K，逆变器25的热容值为1000J/K，定子22的热容值为1000J/K，交换器9的热容值为2000J/K。
具有由多条斜线连接的两条平行线的图标示出了传导换热。具有相交的水平和竖直箭头的图标(例如92)示出了对流换热。在辐射器82的情况下，对流系数k等于100W/m2K。在这种情况下，空气温度固定为293.15K。
对于该模型的输入，可以在预设定的时间间隔内提供以下参数的进程：车辆10的速度，电阻扭矩，电机2的电流和电源电压。
上述热模型根据输入和预设定的方程(与Dymola软件模型的各部件相关)计算以下输出参数：
-第一电动泵3的转子31的转速；
-第一电动泵3的控制电子装置32的温度；
-罐30中的润滑液的估算温度；
-第一电动泵3的输入电流强度；
-第一电动泵3的电源电压；
-作用在电机2上的电阻扭矩；
-电机2的逆变器25的输入电流强度；
-电机2的逆变器25的输入电压；
-电机2的逆变器25的输出电流强度；
-电机2的逆变器25的输出电压；
-电机2的控制***的温度；
-定子22的温度；
-车辆10的运动速度；
-环境温度(车辆10外部)；
-电机2和/或传动装置23的冷却流体的流量；
-在一预定位置处的由传感器71确定的冷却流体的温度。
通过附加地提供***的实体物理方案，还可以针对相同的输入执行实验测试以测量给定参数的值(即，上述输出参数也由模型提供)。此时，可以将测试结果和模型结果进行比较。这样可以优化上述热模型，使其更接近测试结果。
一旦对模型进行了优化，就可以引入不同的输入(可以理解成以下参数在预设定的时间间隔内的进程：车辆10的速度，电阻扭矩，电机2的电流和的电源电压)。以这种方式，可以获取与所述输出参数关联的值。然后可以使用这些值(通过在上文描述的类型的合适软件中运行它们)来生成一限定常数的值的方程式，例如上文描述的方程式。因此，可以提供将第一组的参数链接在一起的数学关系。可以在根据本发明的过程中使用该数学关系来确定所述第一参数，并将其与通过实验测得的值进行比较。可以重复该过程，以将第一组的所有其它参数逐步识别为第一参数并反复与通过实验确定的值进行比较(以便确认第一组传感器是否正确操作)。
本发明实现了一些主要优点。
首先，可以检查用于测量车辆的操作参数的多个传感器是否正确操作。同样，可以在使成本最小化并且避免物理传感器的冗余的同时获得该优点。
如此设计的本发明可以进行多种修改和变型，所有这些修改和变型都落在表征其的发明构思之内。此外，所有细节都可以由其它技术上等效的元素代替。基本上，根据要求，所使用的材料以及尺寸可以具有任何性质。

Claims (10)

1.一种用于控制车辆的正确操作的方法，其包括以下步骤：通过限定第一组传感器的物理传感器来测量第一组参数；所述车辆包括所述第一组传感器；
其特征在于，
所述车辆执行包括以下步骤的过程：
i)至少根据第一组参数中的其余参数来计算第一组参数中的第一参数；
ii)分析评估在步骤i)中计算出的第一参数的值与在借助于物理传感器测量所述第一组参数的步骤中测得的第一参数的值之间的偏差；
iii)如果所述偏差超过预设值，则检测到异常。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过程被执行至少两次，每次将所述第一组参数中的一不同参数识别为第一参数。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述过程被执行的次数至少等于第一组参数中的参数的数量，以使得每次将所述第一组参数中的一不同参数识别为第一参数。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少根据所述第一组参数中的其余参数来计算感兴趣的参数的步骤包括：仅根据所述第一组参数中的其余参数来计算所述第一参数。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一组参数中的每个参数通过一对应的传感器来测量，所述第一组传感器中的传感器的数量等于所述第一组参数中的参数的数量。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述车辆(1)包括：
-马达(2)；
-传动装置(23)，用于传输所产生的运动；
-第一电动泵(3)，所述第一电动泵(3)是用于循环用于马达(2)和/或传动装置(23)的润滑液的循环电动泵并且包括使润滑液运动的转子(31)、以及控制电子装置(32)；
-润滑液罐(30)，第一循环电动泵(3)从润滑液罐中抽吸润滑液；
所述第一组传感器中的物理传感器包括：用于确定第一电动泵(3)的转子(31)的转速的传感器(41)，第一电动泵(3)的控制电子装置(32)的温度传感器(42)，用于测量第一电动泵(3)的输入电流强度的测量装置(43)，用于测量第一电动泵(3)的电源电压的测量装置(44)，罐(30)中的润滑液的温度传感器。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一组传感器中的物理传感器包括位于所述第一电动泵(3)的输送处的压力传感器(45)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述第一组参数中的其余参数计算感兴趣的参数的步骤包括应用以下公式的步骤：
T2：a·(T1)f+b·(V1)g+c·Ph+d·Ii+e·Vl
其中：
V1＝由第一电动泵(3)的转子(31)的速度的传感器(41)所指示的转速；
P＝由位于第一电动泵(3)的输送处的压力传感器(45)所指示的压力；
T1＝由用于第一电动泵(3)的控制电子装置(32)的温度传感器(42)所指示的温度；
T2＝罐(30)内的润滑液的温度；
I＝由用于测量第一电动泵(3)的输入电流强度的测量装置(43)所确定的电源电流；
V＝由用于测量第一电动泵(3)的电源电压的测量装置(44)所确定的电源电压；
a，b，c，d，e，f，g，h，i，l＝预设的常数(实数)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述马达(2)是电动马达并且包括：
-旋转元件(21)；
-定子(22)；
-电子控制***(24)；
-逆变器(25)；
车辆(10)包括运动装置(20)，所述马达(2)是用于驱动车辆的运动装置(20)的驱动马达；
所述第一组传感器包括：
-用于检测马达(2)的逆变器(25)的输入电流的强度传感器(62)；
-用于检测马达(2)的逆变器(25)的输入电压的传感器(63)；
-用于检测马达(2)的逆变器(25)的输出电流的强度传感器(64)；
-用于检测马达(2)的逆变器(25)的输出电压的传感器(65)；
-用于马达(2)的控制***(24)的温度传感器(66)；
-用于定子(22)的温度传感器(67)；
-用于测量车辆(10)的运动速度的测量传感器(68)；
-用于测量车辆(10)外部的环境温度的传感器(69)；
-用于马达(2)和/或传动装置(23)的冷却流体的流量传感器(70)；
-用于一预定位置处的冷却流体的温度传感器(71)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一组传感器包括用于检测作用在所述马达(2)上的阻力扭矩的传感器(61)。
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