CN102193554A - 用于监测车辆电气系统的方法和系统 - Google Patents

Abstract

提供用于监测车辆电气系统的方法和系统。获取关于电气系统的数据。使用所述数据执行计算模块，以产生中间确定。使用所述中间确定中的每一个执行汇总计算模块，以产生关于电气系统的汇总确定。使用所述数据执行冗余中间计算以产生冗余中间确定。所述冗余中间确定中的每个用于与相应中间确定进行比较。

Description

用于监测车辆电气系统的方法和系统

技术领域

本发明总体上涉及车辆电气系统，且更具体地涉及用于监测车辆电气系统的方法和系统。

背景技术

近年来，技术的发展以及样式的不断尝试使得机动车的设计产生了实质性改变。其中一种改变涉及机动车内电气和驱动系统的复杂性，特别是替代燃料车辆，例如混合动力、蓄电池电动、以及燃料电池车辆。这种替代燃料车辆通常使用一个或多个电动马达，可能与另一个致动器结合以驱动车轮。

这种车辆通常包括车辆推进系统，所述车辆推进系统具有有助于车辆推进的多个部件。这些部件可以进一步分成子系统，例如，传动系、内燃机和混合动力电动驱动系统。电动驱动系统通常包括多个部件，包括传感器、能量存储装置、电子逆变器、电动马达和控制系统。为了确保电动驱动系统的操作整体性，可以使用多层监测系统以确保电动驱动器的输出（扭矩、速度等）满足请求，或者可能在故障情况下满足传输。

通常采用的第一层监测系统执行所有传感器输入的诊断。这种低级别诊断可包括但不限于检查传感器是否能够传送或者检查传感器读数是否处于其预期或许可操作范围内。这种传感器可包括电流传感器、电压传感器、位置传感器、速度传感器、温度传感器、物理和/或虚拟软件替代等。

第二层监测系统可执行控制系统的监测以确保其根据预期产生输出。这种第二层监测系统将通常监测从输入到输出的整个控制系统或者通过独立监测控制系统的各个部件以确定总体控制系统的整体性。例如，第二层监测系统可以用于验证对于给定输入产生正确输出以便检测计算处理器、存储器和数据存储装置中的误差。用于检查占空因数的常规方法是基本上执行全部冗余计算。然而，这种计算需要大量的处理能力和存储器。

因此，期望提供用于执行车辆电气系统的值的第二层监测的方法和系统。此外，本发明的其它期望特征和特性将从随后的说明结合附图以及前述技术领域和背景技术显而易见。

发明内容

根据示例性实施例，提供一种监测车辆电气系统的方法。所述方法包括以下步骤：使用关于电气系统的数据执行中间计算，以使用处理器产生中间结果；使用中间结果执行汇总计算（aggregate calculation），以使用处理器产生关于电气系统的计算值；以及使用所述数据和处理器执行冗余中间计算以产生冗余中间结果。

根据另一个示例性实施例，提供一种监测车辆电气系统的方法。所述方法包括以下步骤：使用关于电气系统的数据执行多个计算模块，以产生多个中间确定，每个计算模块使用所述数据和处理器产生多个中间确定中的相应一个；使用所述多个中间确定中的每一个执行汇总计算模块，以使用处理器产生关于电气系统的汇总确定；以及使用所述数据执行多个冗余中间计算以产生多个冗余中间确定，所述多个冗余中间计算中的每个使用处理器产生所述多个冗余中间确定中的与所述多个中间确定中的相应一个相对应的相应一个。

根据又一个示例性实施例，提供一种用于监测车辆电气系统的系统。所述系统包括多个传感器和处理器。所述多个传感器配置成获取关于电气系统的数据。所述处理器联接到所述多个传感器且配置成：使用关于电气系统的数据执行多个计算模块，以产生多个中间确定，每个计算模块使用所述数据产生多个中间确定中的相应一个；使用所述多个中间确定中的每一个执行汇总计算模块，以产生关于电气系统的汇总确定；以及使用所述数据执行多个冗余中间计算以产生多个冗余中间确定，所述多个冗余中间计算中的每个产生所述多个冗余中间确定中的与所述多个中间确定中的相应一个相对应的相应一个。

方案1. 一种监测车辆电气系统的方法，所述方法包括以下步骤：

使用关于电气系统的数据执行中间计算，以使用处理器产生中间结果；

使用中间结果执行汇总计算，以使用处理器产生关于电气系统的计算值；以及

使用所述数据和处理器执行冗余中间计算以产生冗余中间结果。

方案2. 根据方案1所述的方法，还包括以下步骤：

使用处理器将中间结果与冗余中间结果进行比较。

方案3. 根据方案2所述的方法，还包括以下步骤：

如果中间结果不等于冗余中间结果，那么使用处理器采取补救动作。

方案4. 根据方案2所述的方法，还包括以下步骤：

使用处理器计算中间结果与冗余结果之间的差。

方案5. 根据方案4所述的方法，还包括以下步骤：

如果所述差大于预定阈值，那么使用处理器采取补救动作。

方案6. 根据方案1所述的方法，其中，执行汇总计算的步骤包括以下步骤：使用中间结果和处理器计算车辆电动马达扭矩。

方案7. 根据方案6所述的方法，其中，执行中间计算的步骤包括以下步骤：使用所述数据和处理器计算选自以下组的值：电气系统的参考电流；电气系统的调节电流以及电气系统的脉宽调制。

方案8. 一种监测车辆电气系统的方法，所述方法包括以下步骤：

使用关于电气系统的数据执行多个计算模块，以产生多个中间确定，每个计算模块使用所述数据和处理器产生多个中间确定中的相应一个；

使用所述多个中间确定中的每一个执行汇总计算模块，以使用处理器产生关于电气系统的汇总确定；以及

使用所述数据执行多个冗余中间计算以产生多个冗余中间确定，所述多个冗余中间计算中的每个使用处理器产生所述多个冗余中间确定中的与所述多个中间确定中的相应一个相对应的相应一个。

方案9. 根据方案8所述的方法，还包括以下步骤：

使用处理器将所述多个中间确定中的每一个与所述多个冗余中间确定中的相应一个进行比较。

方案10. 根据方案9所述的方法，还包括以下步骤：

如果所述多个中间确定中的任何一个不等于所述多个冗余中间确定中的相应一个，那么使用处理器采取补救动作。

方案11. 根据方案9所述的方法，还包括以下步骤：

使用处理器计算所述多个中间确定中的每一个与所述多个冗余中间确定中的相应一个之间的差，以产生多个差。

方案12. 根据方案11所述的方法，还包括以下步骤：

如果所述差中的任何一个大于预定阈值，那么使用处理器采取补救动作。

方案13. 根据方案8所述的方法，其中，执行汇总计算的步骤包括以下步骤：使用所述多个中间确定和处理器计算车辆电动马达扭矩。

方案14. 根据方案13所述的方法，其中，执行所述多个中间计算的步骤包括以下步骤：

使用所述数据和处理器计算电气系统的参考电流；

使用所述数据和处理器计算电气系统的调节电流；以及

使用所述数据和处理器计算电气系统的脉宽调制。

方案15. 一种用于监测车辆电气系统的系统，所述系统包括：

多个传感器，所述多个传感器配置成获取关于电气系统的数据；和

处理器，所述处理器联接到所述多个传感器且配置成：

使用关于电气系统的数据执行多个计算模块，以产生多个中间确定，每个计算模块使用所述数据产生多个中间确定中的相应一个；

使用所述多个中间确定中的每一个执行汇总计算模块，以产生关于电气系统的汇总确定；以及

使用所述数据执行多个冗余中间计算以产生多个冗余中间确定，所述多个冗余中间计算中的每个产生所述多个冗余中间确定中的与所述多个中间确定中的相应一个相对应的相应一个。

方案16. 根据方案15所述的系统，其中，所述处理器还配置成将所述多个中间确定中的每一个与所述多个冗余中间确定中的相应一个进行比较。

方案17. 根据方案16所述的系统，其中，所述处理器还配置成：如果所述多个中间确定中的任何一个不等于所述多个冗余中间确定中的相应一个，则采取补救动作。

方案18. 根据方案16所述的系统，其中，所述处理器还配置成：

计算所述多个中间确定中的每一个与所述多个冗余中间确定中的相应一个之间的差，以产生多个差；以及

如果所述差中的任何一个大于预定阈值，那么采取补救动作。

方案19. 根据方案15所述的系统，其中，所述处理器还配置成：

使用所述数据和处理器计算电气系统的参考电流；

使用所述数据和处理器计算电气系统的调节电流；

使用所述数据和处理器计算电气系统的脉宽调制；

使用参考电流、调节电流和脉宽调制计算电动马达扭矩；

计算参考电流的冗余值；

计算调节电流的冗余值；以及

计算脉宽调制的冗余值。

方案20. 根据方案15所述的系统，其中，所述处理器还配置成：

将参考电流与参考电流的冗余值进行比较；

将调节电流与调节电流的冗余值进行比较；以及

将脉宽调制与脉宽调制的冗余值进行比较。

附图说明

本发明将在下文结合以下附图描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且

图1是根据示例性实施例的示例性车辆（如，机动车）的示意图；

图2是根据示例性实施例的用于车辆（如，图1的车辆）的马达控制系统和方法的功能框图；

图3是根据示例性实施例的用于监测车辆电气系统的过程的流程图，其可以与图1的车辆和图2的马达控制系统和方法结合使用；和

图4是根据示例性实施例的分布式监测器系统分层结构的功能框图，其可以与图1的车辆、图2的马达控制系统和方法以及图3的过程结合使用。

具体实施方式

以下详细说明本质上仅为示例性的且不旨在限制本发明或本发明的应用和使用。此外，并非旨在受限于前述技术领域、背景技术、发明内容或以下详细说明中提出的任何明确的或隐含的理论。

下面的描述涉及被“连接”或“联接”在一起的元件或特征。如本文所使用的，“连接”可指代一个元件/特征被机械地结合到（或者直接地连通）另一个元件/特征，并且不必是直接地。类似地，“联接”可指代一个元件/特征直接地或间接地结合（或者直接地或间接地连通）另一个元件/特征，并且不必是机械地。然而，应当理解，尽管两个元件可在下文在一个实施例中被描述为“连接”，但是在替代实施例中，类似的元件可以被“联接”，并且反之亦然。因此，尽管本文示出的示意图示出了元件的示例性布置，但是在实际的实施例中也可以出现附加的中间元件、装置、特征或部件。

此外，此处描述的各种部件和特征可以涉及使用特殊的数字描述词，例如第一，第二，第三等，以及位置和/或角度描述词，例如水平的和竖直的。然而，这些描述词仅用于与附图有关的描述性目的，不应当认为是限制性的，因为各种部件可以在其它实施例中重新布置。还应当理解，图1-4仅仅是描述性的，并且可能不是按照比例绘制的。

图1-4示出了用于监测机动车电气系统的方法和系统。在一个优选实施例中，电气系统包括功率电子单元（例如，直流-交流（DC/AC）逆变器或直流-直流（DC/DC）变换器），其带有一个或多个功率开关或晶体管。接收与参考坐标系的同步坐标上的指令电压矢量的相应第一和第二分量相对应的第一和第二电压指令。基于第一和第二电压指令计算用于操作所述至少一个开关的多个占空因数。基于所述多个占空因数计算第一和第二实际电压。第一和第二实际电压与参考坐标系的同步坐标上的实际电压矢量的相应第一和第二分量相对应。基于指令电压矢量的第一分量和实际电压矢量的第一分量之间的差以及指令电压矢量的第二分量和实际电压矢量的第二分量之间的差产生故障指示。电气系统也优选产生用于车辆的电动马达发动机扭矩，其可以使用本文公开的方法和系统监测。

图1示出了根据本发明一个实施例的车辆100。车辆100包括底盘102、车身104、四个车轮106、和电子控制系统108。车身104设置在底盘102上并且基本上包围车辆100的其它部件。车身104和底盘102可共同地形成车架。车轮106每一个都旋转地联接到位于车身104的相应角部附近的底盘102上。

车辆100可以是多种不同类型的机动车中的任一种，例如，轿车、货车、卡车、或运动型车辆（SUV），并且可以是两轮驱动（2WD）（即，后轮驱动或前轮驱动）、四轮驱动（4WD）或全轮驱动（AWD）或其它类型的车辆。车辆100还可结合有多种不同类型的发动机中的任一种或组合，例如，汽油或柴油燃料内燃机、“灵活燃料车辆”（FFV）发动机（即，使用汽油和酒精的混合物）、气体化合物（例如，氢气和/或天然气）燃料发动机、燃烧/电动马达混合动力发动机（即，例如在混合动力电动车辆（HEV）中）、和电动马达。

在图1所示出的示例性实施例中，车辆100是HEV，并且还包括致动器组件120、蓄电池（或DC功率源）122、功率变换器组件（例如，逆变器或逆变器组件）124和散热器126。致动器组件120包括内燃机128和电动马达/发电机（或马达）130。

仍参考图1，内燃机128和/或电动马达130一体形成，使得一个或两者通过一个或多个驱动轴132被机械地联接到至少一些车轮106。在一个实施例中，车辆100是“串联HEV”，其中，内燃机128未直接联接到变速器，而是联接到发电机（未示出），其用于给电动马达130提供动力。在另一个实施例中，车辆100是“并联HEV”，其中，内燃机128直接联接到变速器，例如，通过使电动马达130的转子旋转地联接到内燃机128的驱动轴来实现。

散热器126在其外部被连接到车架，且虽然未详细示出，但是其中包括多个冷却通道且被联接到发动机128和逆变器124，冷却通道容纳冷却流体（即，冷却剂），例如水和/或乙二醇（即，防冻剂）。

仍参考图1，在所示实施例中，逆变器124接收冷却剂且与电动马达130共用冷却剂。然而，其它实施例可使用用于逆变器124和电动马达130的独立冷却剂。散热器126可类似地连接到逆变器124和/或电动马达130。

电子控制系统118与致动器组件120、高压蓄电池122和逆变器124操作性连通。虽然未详细示出，但是电子控制系统118包括各种传感器和机动车控制模块或电子控制单元（ECU）（例如逆变器控制模块、马达控制器和车辆控制器）、以及包括存储在其上（或在其它计算机可读介质中）的指令的至少一个处理器和/或存储器，用于执行下文所述的过程和方法。

图2是根据示例性实施例的用于车辆（如，图1的车辆100）的马达控制系统和方法200的功能框图。在一个优选实施例中，马达控制系统和方法200在马达扭矩受控系统中操作。在另一个优选实施例中，马达控制系统和方法200在扭矩调节系统中操作。在另外的实施例中，除了其它可能的变型之外，马达控制系统和方法200可在速度受控系统中操作。

如图2所示，马达控制系统和方法200包括在图2中以实线示出的正向（或正常）控制路径202中的多个操作。这优选包括但不限于：从传感器获取测量输入206；对测量输入206执行计算；接收扭矩指令208；处理扭矩指令208；使用测量输入206和扭矩指令208产生马达扭矩确定210；使用马达扭矩确定210产生参考电流212；基于当前速度和可用电压以及参考电流212将扭矩指令208转换为电流指令214；以及使用电流指令214提供电流调节216。执行电流调节216的电流调节器的输出包括按照电流指令218产生请求电流所需的输出电压的电压指令218。

脉宽调制（PWM）系统用于脉宽调制220，通过产生所需门脉冲或占空因数指令222，其发送到逆变器硬件224级以将电动马达226控制为在计算块228中计算的期望速度和/或扭矩。电动马达226的扭矩值（和/或其它参数值）优选使用来自于马达扭矩确定210、参考电流212生成、电流调节216和脉宽调制220的输入在计算块228中计算。

此外，速度和/或位置反馈230、电流反馈232和DC电压234值也优选用于执行电流、位置和电压计算233。位置反馈230、电流反馈232和DC电压234值的结果提供用于马达扭矩确定210的随后迭代中，优选还连同测量输入206和扭矩指令208的更新值一起。正向控制路径202还可以采用附加考虑，例如系统温度、系统限制、以及总体系统控制的关于操作状态和可用性的附加传输和/或其它反馈。

正向控制路径202还可以使用任何和全部可用信息和/或变量以产生和指示操作输出（例如，在计算块228中计算的电动马达扭矩）的估计值。在图2中，示出了包括在计算块228中估计由电动马达产生的扭矩的扭矩计算。然而，如上所述，在其它实施例中，取代电动马达扭矩或者在电动马达扭矩之外，可以计算车辆速度和/或其它参数。

控制系统和方法200还包括在图2中以虚线示出的监测流路径204（本文也称为监测路径204）。在所示实施例中，监测路径204包括两个监测层，即第一层237和第二层239。

在示例性实施例中，监测的第一层237包括使用传感器监测器235用于提供测量输入206的各个传感器205。例如，这种传感器监测器235可以用于监测传感器205是否打开和/或传感器205是否产生许可值范围内的测量输入206。

控制系统和方法200中的监测的第二层239优选使用独立存储器和数据存储区域独立地处理所有输入且执行所有计算。分布式第二层239监测系统执行正向控制路径202的独立计算且将正向控制路径202的结果进行合理化以确保正向控制路径202和监测路径204两者的计算均处于彼此的指定容限内。

第二层239分布式监测器将正向控制路径分成小功能块。第二层239分布式监测器然后在每个小功能块上独立地执行监测功能。小功能块随后被组合以形成控制系统的完整回路。

在优选实施例中，第二层239包括控制系统和方法200的所有中间和最终计算的监测，作为对于彼此独立的独立功能块，以用于监测目的。具体地，在所示实施例中，第二层239包括扭矩确定监测器236、电流参考监测器238、电流调节监测器240、脉宽调制监测器242、扭矩计算监测器244和基于输入的计算监测器246。

扭矩确定监测器236提供马达扭矩确定210的监测。在一个优选实施例中，马达扭矩确定210使用来自于测量输入206的第一组数据确定马达扭矩，扭矩确定监测器236使用来自于测量输入206的冗余或第二组数据提供马达扭矩的冗余计算，以与马达扭矩确定210进行比较。在另一个优选实施例中，扭矩确定监测器236使用马达扭矩确定210的结果提供反向计算，以便与来自于用于马达扭矩确定210的测量输入206的输入数据进行比较。在又一个优选实施例中，扭矩确定监测器236提供马达扭矩确定210的计算中的一些或全部的冗余计算，且/或在不同参考坐标中和/或在不同时间段期间执行这种计算。

电流参考监测器238提供参考电流212生成的监测。在一个优选实施例中，参考电流212生成使用来自于测量输入206的第一组数据确定参考电流，电流参考监测器238使用来自于测量输入206的冗余或第二组数据提供参考电流的冗余计算，以与参考电流212生成进行比较。在另一个优选实施例中，电流参考监测器238使用参考电流212生成的结果提供反向计算，以便与来自于用于参考电流212生成的测量输入206的输入数据进行比较。在又一个优选实施例中，电流参考监测器238提供参考电流212生成的计算中的一些或全部的冗余计算，且/或在不同参考坐标中和/或在不同时间段期间执行这种计算。

电流调节监测器240提供电流调节216的监测。在一个优选实施例中，电流调节216使用来自于测量输入206的第一组数据确定调节电流，电流调节监测器240使用来自于测量输入206的冗余或第二组数据提供调节电流的冗余计算，以与电流调节216进行比较。在另一个优选实施例中，电流调节监测器240使用电流调节216的结果提供反向计算，以便与来自于用于电流调节216的测量输入206的输入数据进行比较。在又一个优选实施例中，电流调节监测器240提供电流调节216的计算中的一些或全部的冗余计算，且/或在不同参考坐标中和/或在不同时间段期间执行这种计算。

脉宽调制监测器242提供脉宽调制220的监测。在一个优选实施例中，脉宽调制220使用来自于测量输入206的第一组数据确定脉宽调制，脉宽调制监测器242使用来自于测量输入206的冗余或第二组数据提供脉宽调制的冗余计算，以与脉宽调制220进行比较。在另一个优选实施例中，脉宽调制监测器242使用脉宽调制220的结果提供反向计算，以便与来自于用于脉宽调制220的测量输入206的输入数据进行比较。在又一个优选实施例中，脉宽调制监测器242提供脉宽调制220的计算中的一些或全部的冗余计算，且/或在不同参考坐标中和/或在不同时间段期间执行这种计算。

扭矩计算监测器244提供扭矩计算块228（和/或图2的计算块228中的任何其它计算）的监测。在一个优选实施例中，扭矩计算块228使用来自于测量输入206的第一组数据确定扭矩计算，扭矩计算监测器244使用来自于测量输入206的冗余或第二组数据提供扭矩计算（和/或计算块228中的任何其它计算）的冗余计算，以与扭矩计算块228进行比较。在另一个优选实施例中，扭矩计算监测器244使用扭矩计算块228（和/或计算块228中的任何其它计算）的结果提供反向计算，以便与来自于用于扭矩计算块228的测量输入206的输入数据进行比较。在又一个优选实施例中，扭矩计算监测器244提供扭矩计算块228（和/或计算块228中的任何其它计算）的计算中的一些或全部的冗余计算，且/或在不同参考坐标中和/或在不同时间段期间执行这种计算。

基于输入的计算监测器246提供测量输入206和/或电流、位置和电压计算233的监测。在一个优选实施例中，电流、位置和电压计算233使用来自于测量输入206的第一组数据确定电流、位置和电压值，基于输入的计算监测器246使用来自于测量输入206的冗余或第二组数据提供电流、位置和电压计算233的冗余计算，以与电流、位置和电压计算233进行比较。在另一个优选实施例中，基于输入的计算监测器246使用电流、位置和电压计算233的结果提供反向计算，以便与用于扭矩计算块228的输入数据进行比较。在又一个优选实施例中，基于输入的计算监测器246提供电流、位置和电压计算233的计算中的一些或全部的冗余计算，且/或在不同参考坐标中和/或在不同时间段期间执行这种计算。此外，在优选实施例中，基于输入的计算监测器246还随时间监测测量输入206。

扭矩确定监测器236、电流参考监测器238、电流调节监测器240、脉宽调制监测器242、扭矩计算监测器244和基于输入的计算监测器246的计算结果提供给第二层监测器健康状况确定模块248，以便处理。第二层监测器健康状况确定模块248包括处理器，所述处理器将来自于各个第二层239监测路径204模块（例如，扭矩确定监测器236、电流参考监测器238、电流调节监测器240、脉宽调制监测器242、扭矩计算监测器244和基于输入的计算监测器246）的值与来自于正向控制路径202的相应模块（例如，分别为马达扭矩确定210、参考电流212生成、电流调节216、脉宽调制220、扭矩计算块228以及电流、位置和电压计算233）的相应值进行比较。

具体地，在所示实施例中，第二层监测器健康状况确定模块248的处理器计算来自于各个第二层239监测路径204模块的值与来自于正向控制路径的相应模块的相应值之间的差250，且确定这些计算的差250是否在可接受范围内（步骤252）。如果所述差在可接受容限范围内，那么不需要补救动作（步骤254）。相反，如果所述差中的一个或多个不在可接受容限范围内，那么采取补救动作（步骤256）。仅作为示例，这种补救动作可包括：执行冗余计算；给控制系统和方法200的使用者和/或操作者提供报警；关闭控制系统和方法200的一部分或全部；和/或其它补救措施。此外，在某些实施例中，步骤252中的确定还包括确定所述差是否在至少预定时间长度内超出可接收容限范围，且仅在所述差在至少预定时间长度内超出可接收容限范围时采取补救动作（步骤256）。

监测路径204的第二层239分布成这种小功能块具有多个益处，如下文所述。该分布的一个益处在于这可以独立于监测模拟和数字系统而使用。例如，数字计算可以用于计算模拟输入的预期结果以便增加随后模拟输入符合预期的置信度。执行冗余计算可以是第二层监测器的优选实施方式，但是这将倍增所需计算能力和所需存储器，这可能不总是可行的或必要的。

通过将第二层239监测器分布成小功能块，第二层239分布式监测器可仅仅考虑独立块的功能。因而，第二层239分布式监测器可以采用替代方法来执行冗余计算。例如，对于每个具体的功能块，第二层239分布式监测器可以采用功能等价的计算或一些形式的反向计算，其目的在于验证对于给定输入产生模块的正确输出。

功能等价的计算的示例可包括在与用于总体控制系统不同的参考坐标中执行计算，使得功能块的具体监测器得到监测器的简化计算，但是如果用于总体控制系统将是不利的。在该情况下，正向控制路径202和监测路径204计算将需要在彼此的指定容限内以被认为是正确的或可靠的。

此外，如上所述，在功能块的输出上的等价或近似反向计算将产生功能块的给定输入的情况下，也可以采用反向计算。在正向和监测器功能块中的小差异将不会引起总体控制系统的显著误差或差异的情况下，分布式监测器可以利用这些替代计算。

类似地，通过检测功能块中的小误差将随后在总体控制系统中产生大偏差的状况，第二层239分布式监测器可以用于确认小功能块的整体性。例如，这种信息可以结合到步骤252关于监测路径204的第二层239的值和来自于正向控制路径202的相应值之间的差是否足够大以批准补救动作（步骤256）的确定中。因而，分布式监测器可以在误差传播通过总体系统到系统输出之前检测计算系统中的误差。

取决于用于计算的方法，计算容限可以不同。例如，如果可以采用精确计算，那么可以采用计算之间的非常小的差。对于第二层239中的合适计算，可许可较大的差。

图3是根据示例性实施例的用于监测车辆马达控制值的过程300的流程图，其可以与图1的车辆100和图2的马达控制系统和方法200结合使用。在优选实施例中，过程300针对图2的控制系统和方法200的监测路径204的第二层239的每个功能块独立地进行。具体地，在优选实施例中，过程300通过图2的扭矩确定监测器236、图2的电流参考监测器238、图2的电流调节监测器240、图2的脉宽调制监测器242、图2的扭矩计算监测器244、图2的基于输入的计算监测器246、以及图2的控制系统和方法200的监测路径204的第二层239的任何其它功能块独立地进行。

如图3所示，过程通过收集图2的正向控制路径202的所需数据针对每个功能块开始，其将用于计算过程当前进行的图2的监测路径204的相应功能块（步骤302）。该数据通常包括图2的正向控制路径202的相应功能块的相关输入和输出。此外，图2的监测路径204的功能块需要的任何其它数据也可以由监测路径204的功能块使用。除了来自于图2的测量输入206和/或一个或多个其它源的其它可能数据之外，这种附加数据可包括调节器积分器状态或滤波器状态。该步骤优选通过图2的控制系统和方法200的处理器进行，如其第二层监测器健康状况确定模块248的处理器。

监测路径204的相应功能块然后执行监测器计算（步骤304）。步骤304的监测器计算优选包括但不限于：执行冗余计算；执行等价或简化计算；或执行图2的正向控制路径202的相应功能块的反向计算（除了其它可能的计算之外，如，马达扭矩计算、参考电流计算、调节电流计算、脉宽调制计算、扭矩计算、或电流、位置和电压计算）；且/或在不同参考坐标中和/或在不同时间段期间执行计算。该步骤优选通过图2的控制系统和方法200的处理器进行，如其第二层监测器健康状况确定模块248的处理器。

监测路径204的相应功能块然后将监测路径204的功能块的输出和计算结果与来自于图2的正向控制路径202的相应功能块的输出和计算结果进行比较（步骤308）。该步骤优选通过图2的控制系统和方法200的处理器进行，如其第二层监测器健康状况确定模块248的处理器。

然后，通过监测路径204的相应功能块确定在步骤306中比较的结果是否相同或者在彼此的指定容限内（步骤308）。该步骤优选通过图2的控制系统和方法200的处理器进行，如其第二层监测器健康状况确定模块248的处理器。

如果结果相同或者在彼此的指定容限内，那么监测路径204的功能块指示图2的正向控制路径202的相应功能块的结果被认为是可靠变量或结果（步骤310）。步骤310优选通过图2的控制系统和方法200的处理器进行，如其第二层监测器健康状况确定模块248的处理器。

相反，如果监测路径204计算的相应功能块的计算结果和图2的正向控制路径202的相应功能块的计算结果之间的差超过指定容限，那么监测流路径204的功能块向更高级别的控制器指示图2的正向控制路径202的相应功能块的变量或结果在容限之外或者不可靠，且可以采取补救动作（如果有的话）（步骤312）。步骤312优选通过图2的控制系统和方法200的处理器进行，如其第二层监测器健康状况确定模块248的处理器。

在一个示例性实施例中，监测路径204的提出功能块对合格/失败输出不采取随后动作且简单地继续其监测功能，且由更高级别的控制器采取任何补救动作。然而，在其它实施例中，这可以不同。

图4是根据示例性实施例的分布式监测器系统分层结构400的功能框图，其可以与图1的车辆100、图2的马达控制系统和方法200以及图3的过程300结合使用。如图4所示，分层结构400包括图2的第二层监测器健康状况确定模块248、图2的扭矩确定监测器236、图2的电流参考监测器238（图4中也参考为电流确定监测器）、图2的电流调节监测器240（图4中也参考为电流控制监测器）、图2的脉宽调制监测器242、图2的基于输入的计算监测器246和图2的扭矩计算监测器244。同样，如图4所示，分层结构400优选还包括图2的监测路径204的第二层239的任何其它功能块。

在图4所示的实施例中，每个监测器功能（或图2的监测流路径204的第二层239的功能块）与图2的正向控制路径202的具体控制模块或功能块相关联，且彼此独立。为了确定图2的总体控制系统和方法200的可靠性，每个监测器（或图2的监测路径204的第二层239的功能块）的有效性确定都传送给第二层监测器健康状况确定模块248，如图4所示。

第二层监测器健康状况确定模块248（优选地，其处理器）处理来自于多个监测器（或图2的监测流路径204的第二层239的功能块）的输入以确定图2的控制系统或方法200整体上是否根据预期工作。在一个优选实施例中，如果分布式监测器（或图2的监测流路径204的第二层239的功能块）中的一个或多个指示不可靠的输出，那么第二层健康状况确定模块248指示故障状况。对于混合动力电动车辆马达扭矩监测器的示例性应用，监测联接204监测控制系统和方法200的系统扭矩生成的所有方面。因而，在电动马达扭矩生成中使用的图2的系统马达正向扭矩控制路径202然后通过图2的监测流路径204确保可靠。

健康状况确定还可以采用时间或幅度考虑以确定总体系统健康状况。对于系统扭矩监测器，这将包括：如果扭矩生成的偏差低于预定阈值和/或未具有车辆驾驶员和乘员认为不希望的足够持续时间，那么允许系统继续操作。

如果第二层健康状况确定模块248（优选地，其处理器）确定控制系统适当地工作，那么控制输出和监测过程不间断地继续，如图2中的步骤254和图3中的步骤310那样。相反，如果第二层健康状况确定模块248（优选地，其处理器）确定控制系统不适当地工作，那么其采取合适的补救动作以防止不希望的故障响应（如图2中的步骤256和图3中的步骤312那样）。除了其它可能的补救动作之外，补救动作可包括以下中的一个或多个：系统关闭；系统重新启动；传送并指示故障检测、故障类型和起源、以及得到的故障动作。

虽然已经在上述详细描述中阐述了至少一个示例性实施例，但应当理解存在大量的变型。还应当理解的是，示例性实施例或多个示例性实施例仅仅是示例，并不意在以任何方式限制本发明的范围、应用或配置。相反，上述详细描述将为本领域的技术人员提供实施示例性实施例或多个示例性实施例的便捷路径。应当理解的是，可对元件的功能及设置进行各种改变而不脱离由所附权利要求及其合法等价物界定的本发明的范围。

Claims (10)

1.一种监测车辆电气系统的方法，所述方法包括以下步骤：

使用关于电气系统的数据执行中间计算，以使用处理器产生中间结果；

使用中间结果执行汇总计算，以使用处理器产生关于电气系统的计算值；以及

使用所述数据和处理器执行冗余中间计算以产生冗余中间结果。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

使用处理器将中间结果与冗余中间结果进行比较。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：

如果中间结果不等于冗余中间结果，那么使用处理器采取补救动作。

4.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：

使用处理器计算中间结果与冗余结果之间的差。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括以下步骤：

如果所述差大于预定阈值，那么使用处理器采取补救动作。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，执行汇总计算的步骤包括以下步骤：使用中间结果和处理器计算车辆电动马达扭矩。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，执行中间计算的步骤包括以下步骤：使用所述数据和处理器计算选自以下组的值：电气系统的参考电流；电气系统的调节电流以及电气系统的脉宽调制。

8.一种监测车辆电气系统的方法，所述方法包括以下步骤：

使用关于电气系统的数据执行多个计算模块，以产生多个中间确定，每个计算模块使用所述数据和处理器产生多个中间确定中的相应一个；

使用所述多个中间确定中的每一个执行汇总计算模块，以使用处理器产生关于电气系统的汇总确定；以及

使用所述数据执行多个冗余中间计算以产生多个冗余中间确定，所述多个冗余中间计算中的每个使用处理器产生所述多个冗余中间确定中的与所述多个中间确定中的相应一个相对应的相应一个。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括以下步骤：

使用处理器将所述多个中间确定中的每一个与所述多个冗余中间确定中的相应一个进行比较。

10.一种用于监测车辆电气系统的系统，所述系统包括：

多个传感器，所述多个传感器配置成获取关于电气系统的数据；和

处理器，所述处理器联接到所述多个传感器且配置成：

使用关于电气系统的数据执行多个计算模块，以产生多个中间确定，每个计算模块使用所述数据产生多个中间确定中的相应一个；

使用所述多个中间确定中的每一个执行汇总计算模块，以产生关于电气系统的汇总确定；以及

使用所述数据执行多个冗余中间计算以产生多个冗余中间确定，所述多个冗余中间计算中的每个产生所述多个冗余中间确定中的与所述多个中间确定中的相应一个相对应的相应一个。

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