CN101907166B - 辅助泵诊断系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辅助泵诊断系统和方法。辅助泵诊断系统包括滑差确定模块和故障判定模块。所述滑差确定模块基于发动机转速和变速器输入转速确定转矩变换器的滑差。所述故障判定模块基于转矩变换器的滑差诊断辅助泵的故障。

Description

辅助泵诊断系统和方法

技术领域

本发明涉及混合动力车辆，更具体地涉及用于混合动力变速器的辅助泵诊断系统和方法。

背景技术

本文中提供的背景技术描述用于大体呈现本发明的背景。本背景技术部分描述的目前署名的发明人所做的工作，以及说明书中记载的那些在本申请的申请日时不能被确定是现有技术的方面，不能被明示地或隐含地当作抵触本发明的现有技术。

混合动力车辆一般包括发动机和电动发电机，选择性地为变速器提供转矩。变速器将转矩传递给动力传动系统。混合动力配置可以是皮带传动起动/发电机(BAS)系统。BAS系统的特征在于采用复合的电动发电机来代替通过附件驱动皮带与发动机曲轴相连的标准交流发电机。电动发电机选择性地提供正转矩以辅助发动机，或提供将负载加到发动机上的负转矩。对发动机提供辅助消耗来自通常为电池的电荷存储模块的电能。将负载加到发动机上可以产生电能，这些电能可用于为电荷存储模块充电或供给车辆的电力负载。

为了减少燃料消耗，当混合动力车辆停止时，发动机可以选择性地停机。这被称作自动停机。在自动停机期间，车辆的电力负载由电荷存储模块提供能量。当驾驶员的脚部从制动踏板上抬起时，发动机可重新起动。

混合动力车辆自动变速器的档位选择由变速器内的油压控制。所述变速器包括为换档提供适当液压压力的机械式油泵。变速器的机械式油泵由发动机曲轴直接驱动。当指令发动机自动停机时，仅作为示例，例如当车辆遇到停止信号灯而停车时，所述机械泵由于缺少来自发动机的动力而不能工作。在发动机自动停机期间，由电机驱动的辅助变速器油泵发挥作用。辅助泵在自动停机期间向变速器供油，以维持变速器内的预定油压水平从而保持离合器压力。因此，当发动机准备重新起动时，变速器已经做好向传动系统传递转矩的准备。辅助泵有助于在发动机重新起动时向传动系统平顺地传递转矩。辅助泵确保在发动机重新起动期间，变速器中不会发生不希望的离合器打滑。

发明内容

一种辅助泵诊断系统包括滑差确定模块和故障判定模块。所述滑差确定模块基于发动机转速和变速器输入转速确定转矩变换器的滑差。所述故障判定模块基于转矩变换器的滑差诊断辅助泵的故障。

在其他特征中，辅助泵诊断系统包括启动模块，当在指令发动机自动起动后并且机械泵在转矩变换器中建立起阈值压力之前，滑差超过第一预定值时，所述启动模块启动故障判定模块。当滑差与发动机转速的比值低于第二预定值时，故障判定模块诊断辅助泵中存在故障。

一种诊断辅助泵的方法包括确定转矩变换器的滑差，以及基于所述滑差诊断辅助泵。当滑差超过第一预定值时，所述诊断开始。

因此，在本发明的一个方面，提供一种辅助泵诊断系统，该系统包括：滑差确定模块，其基于发动机转速和变速器输入转速确定转矩变换器的滑差；和故障判定模块，其基于转矩变换器的滑差诊断辅助泵的故障。

根据上述的辅助泵诊断系统还包括启动模块，所述启动模块在发动机自动起动之后并且在机械泵在转矩变换器中建立阈值压力之前，启动所述故障判定模块。

根据上述的辅助泵诊断系统中，当转矩变换器的滑差超过第一预定值时，启动模块启动故障判定模块。

根据上述的辅助泵诊断系统中，当转矩变换器的滑差超过第一预定值时，故障判定模块记录样本数。

根据上述的辅助泵诊断系统中，当滑差与发动机转速的比率低于第二预定值时，故障判定模块记录故障数。

根据上述的辅助泵诊断系统中，当样本数达到第三预定值并且故障数与样本数的比率超过第四预定值时，故障判定模块诊断辅助泵存在故障。

根据上述的辅助泵诊断系统还包括驾驶员输入评估模块，所述驾驶员输入评估模块判定驾驶员输入装置的状态。

根据上述的辅助泵诊断系统中，当驾驶员输入评估模块判定驾驶员输入装置的状态改变时，诊断被中断。

根据上述的辅助泵诊断系统中，所述状态改变包括切换驱动档选择器。

根据上述的辅助泵诊断系统中，所述状态改变包括车速增加超过第二阈值速率。

在本发明的另一方面，提供一种诊断辅助泵的方法，该方法包括：确定转矩变换器的滑差；并且基于所述滑差诊断辅助泵。

根据上述的方法还包括，在发动机自动起动之后并且在机械泵在转矩变换器中建立阈值压力之前的预定时间段内，启动诊断。

根据上述的方法还包括，当转矩变换器的滑差超过第一预定值时，启动诊断。

根据上述的方法还包括，当转矩变换器的滑差超过第一预定值时，记录样本数。

根据上述的方法还包括，当滑差与发动机转速的比率低于第二预定值时，记录故障数。

根据上述的方法还包括，当样本数达到第三预定值并且故障数与样本数的比率超过第四预定值时，诊断辅助泵中存在故障。

根据上述的方法还包括，当检测到驾驶员输入装置的状态发生变化时，中断诊断。

根据上述的方法中，所述驾驶员输入装置的状态改变包括切换档位选择器。

根据上述的方法还包括，当车速以超过阈值的速率增加时，中断诊断。

从下文提供的详细描述可以得知本发明进一步的应用领域。应当理解，这些详细描述和特定实施例尽管说明了本发明的优选实施例，然而它们仅是为了示例的目的，并不意欲限制本发明的范围。

附图说明

从下文的详细描述并结合附图可以更加全面地理解本发明，其中：

图1是根据本发明教导的包括辅助泵诊断系统的车辆混合动力系统的功能框图；

图2是根据本发明教导的辅助泵诊断系统的功能框图；和

图3是根据本发明教导的诊断辅助泵的方法的流程图。

具体实施方式

以下描述实质上仅是示例性的，并非意欲限制本发明或本发明的应用和使用。为了简明起见，附图中采用相同的附图标记表示相同的部件。如本文中所使用的，术语“模块”表示特定用途集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共用处理器、专用处理器或群处理器)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述功能的其它合适的部件。

根据本发明教导的辅助泵诊断系统基于发动机转速和变速器输入转速确定转矩变换器的滑差。在发动机重新起动过程中，当该滑差与发动机转速的比率低于预定阈值时，所述辅助泵诊断系统诊断辅助泵中出现故障。

现在参考图1，示例性混合动力系统10包括发动机12、电机14、变速器16和传动系统18。电机14可以将来自发动机12的动力转化为电能，转化而成的电能可存储在电荷存储模块22中。当发动机12不工作时，电机14还可以驱动发动机12的曲轴以推进车辆。当电机14被设置为BAS时，电机14可以通过前端附件驱动皮带与发动机12相连。

变速器16从发动机12接收转矩并将该转矩传递给传动系统18。变速器16可以是自动改变传动比的自动变速器。变速器16由液压驱动，并包括转矩变换器24、机械泵26、辅助泵28、摩擦装置30和齿轮组32。转矩变换器24是一种液力偶合器，置于发动机12和变速器16的输入件之间。转矩变换器24通常包括与曲轴相连的泵轮和与变速器16的输入件相连的涡轮。辅助泵28可以是变速器16内部或外部的泵，并且由辅助泵马达33驱动。

转矩变换器24从发动机12接收转矩，并且利用转矩变换器24内的液压(油压)压力将发动机转矩传递给变速器16的输入件。当发动机12运转时，油压由机械泵26提供，或者当发动机12停机时，油压由辅助泵28提供。变速器16输入件处的转矩经由转矩变换器22传递给变速器16内的摩擦装置30，并传递给齿轮组32，齿轮组32进而将转矩传递给传动系统18。摩擦装置30需要油压来传递转矩，并控制齿轮组32中传动比的选择。

仅作为示例，摩擦装置30可包括离合器和/或摩擦带，齿轮组可以是行星齿轮组。摩擦装置30可以控制齿轮组的哪些部件彼此锁定、与齿轮组的壳体锁定和/或与齿轮组的输入件或输出件锁定。由此控制齿轮组的传动比。

当发动机12运行时，机械泵26由发动机12机械地驱动，为转矩变换器24、摩擦装置30和齿轮组32提供液压压力。辅助泵28在发动机自动停机或发动机起动期间由从电荷存储模块22获取电力的辅助泵马达33电力地驱动，为转矩变换器24、摩擦装置30和齿轮组32提供油压。

当发动机12运行时，直接与发动机12的曲轴相连的机械泵26为变速器16提供油压。当发动机12停机时，机械泵26由于缺少来自发动机12的动力而不能运转。在发动机自动停机期间，辅助泵28启动以为变速器16提供油压。因而，摩擦装置30(仅作为示例，例如离合器)和转矩变换器24保持接合，为发动机重新起动做准备。当发动机12重新起动时，机械泵26启动。在发动机12达到特定RPM(转速)后，由于机械泵26能够向变速器16提供油压，因此辅助泵28停用。

辅助泵28使得在油压供应从辅助泵28向机械泵26转换时可能发生的压力下降最小化。当发动机12停机并且机械泵26停转时，在液压控制回路(未示出)中保持预定的油压水平。因此，当机械泵26启动时，机械泵26能够更快地为有效的换档和加速建立所需油压，而不会发生明显延迟。

混合动力发动机控制模块34基于驾驶员输入36和多个传感器(未示出)控制发动机12、辅助泵马达33和电机14。混合动力发动机控制模块34包括辅助泵诊断模块38，该模块38诊断在发动机自动停机期间辅助泵28保持油压的能力。诊断操作在发动机重新起动期间执行。

参考图2，辅助泵诊断模块38包括自动停机/起动评估模块39、启动模块40、滑差确定模块42、驾驶员输入评估模块44和故障判定模块46。

自动停机/起动评估模块39评估发动机状态，并且确定何时发动机自动起动开始以及在自动起动之前自动停机的持续时间。当制动踏板50被释放时，自动停机/起动评估模块39生成并向启动模块40传递指示发动机自动起动状态的信号。滑差确定模块42基于发动机转速和变速器输入转速计算转矩变换器24的滑差，并为启动模块40生成指示滑差值的信号。

启动模块40判断第一启动条件是否满足从而触发诊断计时器48，并判断第二启动条件是否满足从而激活故障判定模块46。启动模块40基于来自自动停机/起动评估模块39、滑差确定模块42和车速传感器49的信号确定第一和第二启动条件。当指令自动起动、自动起动前的自动停机持续时间超过第一阈值时间、并且车速为零时，第一启动条件满足。当满足第一启动条件时，启动模块40触发诊断计时器48开始测量指令自动起动后经过的时间。当第二启动条件出现时，启动模块40启动故障判定模块46。例如，当预定时间内滑差值超过阈值时，则第二启动条件出现。仅作为示例，所述预定时间可以是指令自动启动后的一秒。

根据本发明教导的辅助泵诊断系统38基于转矩变换器24在发动机自动起动后立即向变速器输入件施加转矩的能力，对辅助泵28做出诊断。该诊断在机械泵26在变速器16内产生压力所需的延迟期间被执行。因此，辅助泵诊断系统38在自动起动后，并且在机械泵26已经运转足够长时间(即，阈值时间)足以单独为转矩变换器24和摩擦装置30加压之前的预定时间期间内执行诊断。

在转矩变换器24正常运行情况下，转矩变换器24的输出轴(涡轮轴)由于称为“滑差”的因素而比转矩变换器24的输入轴(泵轮轴)旋转得慢。所述滑差显示出跨越转矩变换器24的转矩。滑差被定义为转矩变换器24的泵轮轴和涡轮轴之间的转速差。泵轮轴与发动机12的曲轴相连。涡轮轴与变速器输入件相连。因此，所述滑差可以按照如下方式定义：

滑差＝(泵轮转速-涡轮转速)

    ＝(发动机转速-变速器输入转速)

当所述滑差超过第一预定值时，第二启动条件出现。在自动起动过程中，由于涡轮部件的惯性，曲轴的初始加速度导致在发动机转速和涡轮转速之间形成可测量的转速差。在重新起动的这个阶段的发动机转速太低以至于不能向摩擦装置30(例如，离合器部件)传递足够的转矩。因此，该初始滑差检测被用于确保在自动起动过程中，发动机转速以足够大的比率增加，从而引起基于惯性的可观测的滑差信号。该初始滑差检测确保故障的转矩变换器不会导致对辅助泵28的错误诊断。叶轮(转矩变换器的以发动机转速被驱动的元件)锁定到涡轮的故障的转矩变换器将不会产生通过诊断的滑差，对此下文中有解释。因此，自动起动后即刻进行的初始滑差检测确保该系统如期望的运行，以便无论油压如何，都使涡轮和变速器输入件加速。

当满足第二启动条件时，启动模块40激活故障判定模块46。故障判定模块46记录样本数。故障判定模块46基于所述滑差、驾驶员输入和发动机转速诊断辅助泵28。当转矩变换器的滑差下降至低于预定的发动机转速百分比时，故障判定模块46记录一次故障数。换言之，当滑差与发动机转速的比率下降至低于第二预定值时，并且当驾驶员输入评估模块44显示驾驶员输入状态没有改变时，故障判定模块46记录一次故障数。经过一个预定的诊断时间段后，故障判定模块46计算样本数和故障数。当样本数到达一个阈值并且故障数与样本数的比率超过另一个阈值时，故障判定模块46诊断辅助泵28存在故障。

发动机12的加速度引起跨越转矩变换器24的指示的滑差(滑差＝发动机转速-涡轮转速)。滑差信号与传递到车辆传动系统18的转矩大小成反比。当滑差高时，这表示几乎没有发动机的转矩被传递给车辆传动系统18。高滑差状态表示低油压，并且伴随着摩擦装置30不能传递转矩。当滑差低时，这表示摩擦装置30直接将发动机转矩传递给传动系统18，因此必须被合适地加压。当滑差超过预定的发动机转速百分比(例如，第二阈值)时，可以确定变速器由于低油压而不能传递发动机转矩。因此，滑差与发动机转速的比率可以指示辅助泵在自动停机期间是否提供足够的压力。

驾驶员输入评估模块44与多个驾驶员输入装置联通，这些输入装置包括但不限于制动踏板50、档位选择器52和加速踏板54。驾驶员输入评估模块44识别在发动机起动期间可能影响转矩变换器24的滑差的条件，这些条件可能引起错误诊断。

在一些情况下，驾驶员输入装置的状态改变可能导致与故障泵相应的信号曲线(或滑差曲线)。仅作为示例，在诊断过程中当切换档位选择器52(尤其是切换到空档位置)时，错误诊断可能发生。在这种情况下，变速器16被指令向传动系统18传递很少的转矩或不传递转矩。因此，滑差与发动机转速的比率可能不超过第二预定值，但形成与故障泵相应的滑差曲线。

在发动机自动起动期间，当车辆下坡时，错误诊断可能发生，此时车辆可以在通过转矩变换器传递很少转矩的情况下加速。在这种情况下，发动机转速增加相对较快，但只有少量的转矩从发动机12传递到变速器16。在诊断期间，滑差与发动机转速的比率可能不超过第二预定值，但形成与故障辅助泵相应的滑差曲线。

因此，驾驶员输入评估模块44评估驾驶员输入装置的状态，并且确定在诊断期间驾驶员输入装置是否被改变以不利地影响准确的诊断。驾驶员输入评估模块44还监控车辆速度。一旦识别出可能影响准确诊断的情况(仅仅作为示例，驾驶员输入装置的状态发生变化或车速增加过快)，驾驶员输入评估模块44就向启动模块40发出信号。来自驾驶员输入评估模块44的信号表示车辆状态不是用于准确诊断的正确状态。响应于来自驾驶员输入评估模块44的信号，启动模块40中断诊断并放弃诊断数据。如果没有从驾驶员输入模块44接收到指示不正确的车辆状态的信号，那么启动模块40激活故障判定模块46以便继续对辅助泵28的运行进行诊断。

参考图3，诊断辅助泵的方法80从步骤82开始。步骤82以足以满足诊断精度要求的频率被执行。以示例为目的，该频率可以是每25毫秒。自动停机/起动评估模块39在步骤84中判定自动起动触发器何时以及是否被触发。当步骤84中没有指令自动起动触发器时，方法80前进到步骤87，对此将在下文描述。当在步骤84中，自动起动触发器被指令时，方法80前进到步骤85。在每个自动起动事件中，从步骤84到85的路径将只被执行一次。

在步骤86中，启动模块40判定第一启动条件是否被满足从而触发诊断计时器48。当车速为零并且当自动起动之前的自动停机状态已经持续了大于第一阈值K1的一段时间时，第一启动条件满足。这些要求确保辅助泵28已经开启足够长的时间从而利于诊断。如果两个条件都能满足，那么在步骤86中除了用于监测诊断过程的其它变量以外，还使诊断计时器48被初始化。如果在步骤85中启动条件没有满足，那么方法80前进到步骤104并结束。

在步骤87中，进行检查以确定在步骤86中是否启动了诊断。如果在步骤87中诊断已经被启动，那么在步骤88中，驾驶员输入评估模块44判定在诊断过程中驾驶员输入状态是否被改变或者车速是否以快于阈值比率K2的比率增加。如果驾驶员输入状态未改变并且车速没有以快于阈值比率K2的比率增加，那么在步骠90中，诊断计时器48增加诊断时间，并且滑差确定模块42确定转矩变换器的滑差(“TCC_Slip”)。否则，在步骤102中，启动模块40中断诊断并重置诊断数据。

在步骤91中，启动模块40判定TCC_Slip是否为高(即，TCC_Slip已超过第三阈值K3)。如果在步骤91中TCC_Slip为高，则满足第二启动条件。因此，在步骤96中，故障判定模块46被激活以增加样本数。如果在步骤91中TCC_Slip并不高，那么在步骤92中，启动模块40判定TCC_Slip是否超过第三阈值K3。如果在步骤92中TCC_Slip超过第三阈值K3，那么在步骤94中，启动模块40激活故障判定模块46并更新诊断变量。方法80接着前进到步骤88，在步骤88中检查诊断计时器48。如果诊断计时器48记录的诊断时间小于第五阈值K5，那么方法80前进到步骤104。如果在步骤88中，诊断计时器大于第五阈值K5，那么在步骤100中，故障判定模块46评估诊断数据。

返回步骤91，当在步骤91中TCC_Slip为高时，所有启动辅助泵28诊断的条件都得以满足。在步骤96中，故障判定模块46增加样本数。每个样本数代表一次滑差标准检测(即，准确诊断所需的所有启动条件都满足)。步骤96前进到步骤97。在步骤97中，故障判定模块46判定滑差与发动机转速的比率是否低于第四阈值K4。如果滑差与发动机转速的比率低于第四阈值K4，那么在步骤99中，故障判定模块46增加故障数。如果在步骤97中滑差与发动机转速的比率高于第四阈值K4，那么方法80前进到步骤88。如前所述，当在步骤88中诊断时间大于第五阈值K5时，在步骤100中，故障判定模块46评估记录的诊断数据以判断辅助泵是否故障。所述记录的诊断数据包括记录的样本数和故障数。

故障判定模块46记录和评估关于样本数和故障数的数据。如果样本数大于第六阈值并且故障数与样本数的比率超过第七阈值，那么故障判定模块46诊断辅助泵存在故障。否则，诊断通过。方法80接着前进到步骤102以便重置诊断变量，为下次自动起动事件做准备。方法80在步骤104结束。

本领域技术人员从上文描述应当认可，和本发明的广泛教导可以各种方式执行。因此，尽管本说明书包括特定实施方式，然而本发明的实际范围不应当仅限于此，因为本领域技术人员在认真研究附图、说明书和权利要求书后，能够明了其他改进方式。

Claims (19)

1.一种混合动力系统，包括：

辅助泵，其在发动机自动停机/起动事件期间向变速器提供加压流体；

机械泵，其在发动机自动停机/起动事件之后的发动机运行期间向变速器提供加压流体；和

辅助泵诊断系统，该辅助泵诊断系统包括：

滑差确定模块，其基于发动机转速和变速器输入转速确定转矩变换器的滑差；和

故障判定模块，响应于发动机自动起动，所述故障判定模块基于转矩变换器的滑差、驾驶员输入和发动机转速诊断辅助泵的故障。

2.如权利要求1所述的系统，还包括启动模块，所述启动模块在发动机自动起动之后并且在机械泵在转矩变换器中建立阈值压力之前，启动所述故障判定模块。

3.如权利要求2所述的系统，其中，当转矩变换器的滑差超过第一预定值时，启动模块启动故障判定模块。

4.如权利要求3所述的系统，其中，当转矩变换器的滑差超过第一预定值时，故障判定模块记录样本数。

5.如权利要求4所述的系统，其中，当滑差与发动机转速的比率低于第二预定值时，故障判定模块记录故障数。

6.如权利要求5所述的系统，其中，当样本数达到第三预定值并且故障数与样本数的比率超过第四预定值时，故障判定模块诊断辅助泵存在故障。

7.如权利要求1所述的系统，还包括驾驶员输入评估模块，所述驾驶员输入评估模块判定驾驶员输入装置的状态。

8.如权利要求7所述的系统，其中，当驾驶员输入评估模块判定驾驶员输入装置的状态改变时，诊断被中断。

9.如权利要求8所述的系统，其中，所述状态改变包括切换驱动档选择器。

10.如权利要求8所述的系统，其中，所述状态改变包括车速增加超过第二阈值速率。

11.一种控制方法，包括：

运行辅助泵以便在发动机自动停机/起动事件期间向变速器提供加压流体；

运行机械泵以便在发动机自动停机/起动事件之后的发动机运行期间向变速器提供加压流体；以及

通过以下步骤诊断辅助泵：

确定转矩变换器的滑差；并且

响应于发动机自动起动并基于所述滑差、驾驶员输入和发动机转速诊断辅助泵。

12.如权利要求11所述的方法，还包括，在发动机自动起动之后并且在机械泵在转矩变换器中建立阈值压力之前的预定时间段内，启动诊断。

13.如权利要求11所述的方法，还包括，当转矩变换器的滑差超过第一预定值时，启动诊断。

14.如权利要求13所述的方法，还包括，当转矩变换器的滑差超过第一预定值时，记录样本数。

15.如权利要求14所述的方法，还包括，当滑差与发动机转速的比率低于第二预定值时，记录故障数。

16.如权利要求15所述的方法，还包括，当样本数达到第三预定值并且故障数与样本数的比率超过第四预定值时，诊断辅助泵中存在故障。

17.如权利要求11所述的方法，还包括，当检测到驾驶员输入装置的状态发生变化时，中断诊断。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述驾驶员输入装置的状态改变包括切换档位选择器。

19.如权利要求11所述的方法，还包括，当车速以超过阈值的速率增加时，中断诊断。

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