CN101629527A - 一种汽车动力系统进气温度信号可靠性监测处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车动力系统进气温度信号可靠性监测处理方法，包括以下步骤：(1)传感器采集与进气温度相关的模拟电信号并对其进行范围合理性检测；(2)将步骤(1)采集的电信号转换为温度物理信号；(3)利用步骤(2)的温度物理信号分别进行进气质量流量的温度修正系数计算，低通滤波处理及范围合理性检测；(4)根据步骤(1)中对电信号及步骤(2)中对温度物理信号的范围合理性检测结果确定信号质量等级；(5)根据步骤(4)所确定的信号质量等级对分别输出处理后的进气温度信号。利用本发明所述方法可以实现对采集电信号的解释、范围校验、信号转换、物理信号的监测、诊断、进气质量流量的修正系数计算，进而达到进气温度的高精度监测处理。
Description
技术领域
本发明属于汽车整车动力传动系统的控制系统的领域，具体来说就是控制系统对动力系统的进气温度进行采集、计算、监测并进行控制的方法，本发明所述温度控制方法可广泛应用于汽油汽车、柴油汽车及油电混合动力等不同类型汽车中的动力系统控制。
背景技术
汽车动力系统的进气温度是动力系统实现可靠控制的一个关键输入参量。进气温度如果计算不准确，有故障诊断不出来，会造成发动机耗油量高、污染物的排放量高，甚至损坏动力系统中的相关部件，从而导致动力系统部件的可靠性和耐久性降低，提高了各部机的工艺制造要求及考验标准。在目前已知的本技术领域中，很少有对动力系统的进气温度进行精度，准确计算以及监测控制。极为少数的几种具有监测功能的控制系统的监测控制方法也比较简单，如已公开的发明专利CN200810117604.9所介绍的技术方案就具有不能达到实时、准确的监测，因而导致对进气温度计算结果的误差大，精度较差，不应该报故障时误报故障或该报故障时不能及时报出故障等缺陷。
此外，由于当前世界在车辆工程技术领域中，节能汽车以及新能源汽车是发展趋势，其根本目的都是为了节约能源，降低污染物的排放。这些节能及新能源汽车中通常具有的传统发动机进气系统、电驱动系统、能源存储系统以及电控硬件系统等部分，而这些系统大多需要利用大气温度信号作为其中一个输入对其进行工作状态进行监测和控制。因此在节能汽车和新能源汽车的发展应用领域，对大气温度的监测控制及故障诊断等更是一个新的研究方向。在此研究技术背景下，本发明中的内容具有实际应用价值，为人类社会的技术发展带来进步。
发明内容
本发明的目的就是对汽车动力系统的传感器采集电信号进行解释、范围校验、物理信号的转换、物理信号的监测及诊断、进气质量流量的修正系数计算，进而实现对进气温度的高精度监测处理。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种汽车动力系统进气温度信号可靠性监测处理方法，所述方法包括以下步骤：
(1)传感器采集与进气温度相关的模拟电信号并对其进行范围合理性检测；
(2)将步骤(1)采集的电信号转换为温度物理信号；
(3)利用步骤(2)的温度物理信号分别进行进气质量流量的温度修正系数计算，低通滤波处理及范围合理性检测；
(4)根据步骤(1)中对电信号及步骤(2)中对温度物理信号的范围合理性检测结果确定信号质量等级；
(5)根据步骤(4)所确定的信号质量等级对分别输出处理后的进气温度信号。
步骤(1)中使用的传感器是一种将进气温度传感器和进气质量流量计集成在一起的集成式进气质量温度传感器，其采集的与进气温度相关的模拟电信号是电压信号和脉宽调制信号PWM。
对模拟量电压信号进行合理性范围监测时，若电压输入信号超过设定电压阈值V3，并且持续时间超过设定时间阈值t3，则监测系统显示电压信号超出上限的故障，若电压输入信号低于设定电压阈值V4，并且持续时间超过设定时间阈值t4，则监测系统显示电压信号低于下限故障。
对脉宽调制信号PWM进行合理性范围监测时，如果PWM输入信号占空比超过设定阈值PWM3，并且持续时间超过设定时间阈值t1，则监测系统显示PWM信号占空比超出上限的故障，如果PWM输入信号占空比低于设定阈值PWM4，并且持续时间超过设定时间阈值t2，则监测系统显示PWM信号占空比低于下限的故障。
对PWM信号周期进行合理性范围监测，若PWM输入信号周期超过周期阈值Period1，并且持续时间超过时间阈值t7，则监测系统显示PWM信号周期超出上限故障；如果PWM输入信号周期低于周期阈值Period2，并且持续时间超过时间阈值t8，则监测系统显示PWM信号周期低于下限故障。
在将传感器采集的电信号转换为温度物理信号时，若电信号是模拟量电压信号，电压值在V1和V2之间变化对应温度从T1到T2按线性关系变换，当电压小于V1的值时，温度对应T1，电压大于V2的值时温度对应为T2；若电信号是脉宽调制信号，脉宽调制信号的占空比在PWM1和PWM2之间变化对应温度在T3到T4之间线性变换，占空比小于PWM1的值时，温度对应T3，当占空比大于PWM2的值时，温度对应T4。
对温度物理信号Air_T进行合理性范围监测时，若Air_T信号超过温度阈值Air_T1，并且持续时间超过时间阈值t5，则监测系统显示Air_T信号超出上限故障，如Air_T信号低于温度阈值Air_T2，并且持续时间超过时间阈值t6，则监测系统显示Air_T信号低于下限故障。
对信号的任何范围合理性检测显示没有故障，则信号质量等级为level_0，输出的进气温度信号为实时的温度信号Air_T；如果对信号的范围合理性检测显示监测对象的范围超过上限故障或下限故障，并且持续时间没有超过相对应的时间限值，则信号质量等级为level_1，输出的进气温度信号为出现故障前那一时刻的温度信号；如果对信号的范围合理性检测显示监测对象的范围超过上限故障或下限故障，并且持续时间超过相对应的时间限值，则信号质量等级为level_2，输出的进气温度信号为一个温度信号替代值Air_T_C；如果对信号的范围合理性检测显示具有故障的监测对象的信号又在其合理性限值范围内，并且持续时间没有超过相对应的时间限值，信号质量等级为level_3，输出的进气温度信号为一个温度信号替代值Air_T_C。
对温度物理信号进行低通滤波通常采用RC滤波电路。
通过测量PWM输入信号的信号周期period，计算period与常数物理特性的PWM周期PERIOD的比值得到温度修正系数。
本发明的技术方案覆盖了进气温度信号所有的可能的处理内容，方法结构简单、步骤清晰、监测对象全面、可靠、易于实现、便于软件测试和标定。
附图说明
图1是进气温度信号监测处理方法流程图；
图2是模拟量电压信号的温度物理量转换示意图；
图3是脉宽调制信号的温度物理量转换示意图；
图4是信号合理性监测示意图；
图5是信号质量等级判断流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体描述，图1是本发明所述的进气温度信号监测处理方法流程图，一种将进气温度传感器和进气质量流量计集成在一起的集成式进气质量温度传感器采集与进气温度相关的模拟信号和脉宽调制信号PWM，并同时对信号进行合理性检查。对模拟量电压信号进行合理性范围监测时，若电压输入信号超过设定电压阈值V3，并且持续时间超过设定时间阈值t3，则监测系统显示电压信号超出上限的故障，若电压输入信号低于设定电压阈值V4，并且持续时间超过设定时间阈值t4，则监测系统显示电压信号低于下限故障；对脉宽调制信号PWM进行合理性范围监测时，如果PWM输入信号占空比超过设定阈值PWM3，并且持续时间超过设定时间阈值t1，则监测系统显示PWM信号占空比超出上限的故障，如果PWM输入信号占空比低于设定阈值PWM4，并且持续时间超过设定时间阈值t2，则监测系统显示PWM信号占空比低于下限的故障；对PWM信号周期进行合理性范围监测，若PWM输入信号周期超过周期阈值Period1，并且持续时间超过时间阈值t7，则监测系统显示PWM信号周期超出上限故障；如果PWM输入信号周期低于周期阈值Period2，并且持续时间超过时间阈值t8，则监测系统显示PWM信号周期低于下限故障。上述各参数的典型值可以设置为：V4＝130mV；V3＝5000mV；t3＝100ms，t4＝100ms；PWM4＝5％；PWM3＝95％；t1＝100ms；t2＝100ms；Period1＝60ms；Period2＝40ms；t7＝100ms；t8＝100ms。
在对信号进行合理性检查的同时，模拟量电压信号和脉宽调制信号转换为温度物理量信号，如图2是模拟量电压信号的温度物理量转换示意图，当电压值在V1和V2之间变化对应温度从T1到T2按线性关系变换，当电压小于V1的值时，温度对应T1，电压大于V2的值时温度对应为T2；如图3是脉宽调制信号的温度物理量转换示意图，脉宽调制信号的占空比在PWM1和PWM2之间变化对应温度在T3到T4之间线性变换，占空比小于PWM1的值时，温度对应T3，当占空比大于PWM2的值时，温度对应T4，上述各参数的典型值可以设置为：V1＝180mV；V2＝4950mV；T1＝150℃；T2＝-50℃；PWM1＝10％；PWM2＝90％；T3＝-50℃；T4＝150℃。
通过测量PWM输入信号的信号周期period，计算period与常数物理特性的PWM周期PERIOD的比值即可得到温度修正系数。同时对转换后的温度物理量信号Air_T通过RC滤波电路低通滤波及范围合理性检测，即，若Air_T信号超过温度阈值Air_T1，并且持续时间超过时间阈值t5，则监测系统显示Air_T信号超出上限故障，如Air_T信号低于温度阈值Air_T2，并且持续时间超过时间阈值t6，则监测系统显示Air_T信号低于下限故障，上述阈值典型值可以设置为：Air_T1＝140℃；Air_T2＝-40℃；t5＝600ms；t6＝600ms；
最后根据电信号及温度物理信号的范围合理性检测结果确定信号质量等级并对应输出处理后的进气温度信号。如图5所示，如果对信号的任何范围合理性检测显示没有故障，则信号质量等级为level_0，输出的进气温度信号为实时的温度信号Air_T；如果对信号的范围合理性检测显示监测对象的范围超过上限故障或下限故障，并且持续时间没有超过相对应的时间限值，则信号质量等级为level_1，输出的进气温度信号为出现故障前那一时刻的温度信号；如果对信号的范围合理性检测显示监测对象的范围超过上限故障或下限故障，并且持续时间超过相对应的时间限值，则信号质量等级为level_2，输出的进气温度信号为一个温度信号替代值Air_T_C；如果对信号的范围合理性检测显示具有故障的监测对象的信号又在其合理性限值范围内，并且持续时间没有超过相对应的时间限值，信号质量等级为level_3，输出的进气温度信号为一个温度信号替代值Air_T_C，这里level_2和level_3情况下的温度信号替代值是一样的数值。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1、一种汽车动力系统进气温度信号可靠性监测处理方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)传感器采集与进气温度相关的模拟电信号并对其进行范围合理性检测；
(2)将步骤(1)采集的电信号转换为温度物理信号；
(3)利用步骤(2)的温度物理信号分别进行进气质量流量的温度修正系数计算，低通滤波处理及范围合理性检测；
(4)根据步骤(1)中对电信号及步骤(2)中对温度物理信号的范围合理性检测结果确定信号质量等级；
(5)根据步骤(4)所确定的信号质量等级对分别输出处理后的进气温度信号。
2、根据权利要求1所述的汽车动力系统进气温度信号可靠性监测处理方法，其特征在于，传感器采集的与进气温度相关的模拟电信号是电压信号和脉宽调制信号PWM。
3、根据权利要求1所述的汽车动力系统进气温度信号可靠性监测处理方法，其特征在于，步骤(1)中使用的传感器是一种将进气温度传感器和进气质量流量计集成在一起的集成式进气质量温度传感器。
4、根据权利要求1或2所述的汽车动力系统进气温度信号可靠性监测处理方法，其特征在于，脉宽调制信号PWM进行合理性范围监测时，如果PWM输入信号占空比超过设定阈值PWM3，并且持续时间超过设定时间阈值t1，则监测系统显示PWM信号占空比超出上限的故障，如果PWM输入信号占空比低于设定阈值PWM4，并且持续时间超过设定时间阈值t2，则监测系统显示PWM信号占空比低于下限的故障；对模拟量电压信号进行合理性范围监测时，若电压输入信号超过设定电压阈值V3，并且持续时间超过设定时间阈值t3，则监测系统显示电压信号超出上限的故障，若电压输入信号低于设定电压阈值V4，并且持续时间超过设定时间阈值t4，则监测系统显示电压信号低于下限故障。
5、根据权利要求4所述的汽车动力系统进气温度信号可靠性监测处理方法，其特征在于，脉宽调制信号PWM进行合理性范围监测还包括对PWM信号周期进行合理性范围监测，若PWM输入信号周期超过周期阈值Period1，并且持续时间超过时间阈值t7，则监测系统显示PWM信号周期超出上限故障；如果PWM输入信号周期低于周期阈值Period2，并且持续时间超过时间阈值t8，则监测系统显示PWM信号周期低于下限故障。
6、根据权利要求1所述的汽车动力系统进气温度信号可靠性监测处理方法，其特征在于，步骤(2)中的电信号转换为温度物理信号时，若电信号是模拟量电压信号，电压值在V1和V2之间变化对应温度从T1到T2按线性关系变换，当电压小于V1的值时，温度对应T1，电压大于V2的值时温度对应为T2；若电信号是脉宽调制信号，脉宽调制信号的占空比在PWM1和PWM2之间变化对应温度在T3到T4之间线性变换，占空比小于PWM1的值时，温度对应T3，当占空比大于PWM2的值时，温度对应T4。
7、根据权利要求1所述的汽车动力系统进气温度信号可靠性监测处理方法，其特征在于，步骤(3)中通过测量的PWM输入信号的信号周期period，计算period与常数物理特性的PWM周期PERIOD的比值得到温度修正系数。
8、根据权利要求1所述的汽车动力系统进气温度信号可靠性监测处理方法，其特征在于，对温度物理信号Air_T进行合理性范围监测时，若Air_T信号超过温度阈值Air_T1，并且持续时间超过时间阈值t5，则监测系统显示Air_T信号超出上限故障，如Air_T信号低于温度阈值Air_T2，并且持续时间超过时间阈值t6，则监测系统显示Air_T信号低于下限故障。
9、根据权利要求1所述的汽车动力系统进气温度信号可靠性监测处理方法，其特征在于，对温度物理信号进行低通滤波可以采用RC滤波电路进行。
10、根据权利要求1所述的汽车动力系统进气温度信号可靠性监测处理方法，其特征在于，如果对信号的任何范围合理性检测显示没有故障，则信号质量等级为leve1_0，输出的进气温度信号为实时的温度信号Air_T；如果对信号的范围合理性检测显示监测对象的范围超过上限故障或下限故障，并且持续时间没有超过相对应的时间限值，则信号质量等级为leve1_1，输出的进气温度信号为出现故障前那一时刻的温度信号；如果对信号的范围合理性检测显示监测对象的范围超过上限故障或下限故障，并且持续时间超过相对应的时间限值，则信号质量等级为leve1_2，输出的进气温度信号为一个温度信号替代值Air_T_C；如果对信号的范围合理性检测显示具有故障的监测对象的信号又在其合理性限值范围内，并且持续时间没有超过相对应的时间限值，信号质量等级为leve1_3，输出的进气温度信号为一个温度信号替代值Air_T_C。
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