CN102914689A - 用于评估信号的波动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于评估信号的波动的方法，包括如下步骤：a）确定在确定时刻的信号值，b）确定在确定时刻确定的信号值和在过去的确定时刻确定的信号值之间的信号值差别，c）当信号值差别低于第一差别阈值时，递增低于计数器，以及当信号值差别超过第二差别阈值时，递增超过计数器和复位低于计数器，d）当低于计数器超过低于阈值时，断定不存在波动超过并且复位超过计数器，以及当超过计数器超过超过阈值并且低于计数器不超过低于阈值时，断定存在波动超过。

Description

用于评估信号的波动的方法

技术领域

本发明涉及用于评估信号波动的方法，该方法尤其是可以应用在内燃机的运行中。

背景技术

出于运行安全性和产品可靠性的原因以及基于法律规定，复杂结构的电子和/或机电的组件具有一个或多个诊断系统。借助这样的系统能够实现，断定错误、确定所断定的错误的类型和起源并且促使相应的组件或上级单元减少或消除错误对于组件或整个系统的影响。为此，例如可以激活合适的紧急功能。如果出现错误，还可以将其作为错误记录存储到错误存储器中，以便能够在服务车间有针对地采取措施。

在机动车的车载电网中，相应的车载诊断系统（OBD）监视大部分的电子和/或机电组件。视各检查的错误的类型而定，通过车载诊断系统的诊断可以连续地但是或者也可以仅仅在确定的条件下进行。典型地，例如对于诸如短路或抛负载的电子错误的检查连续地进行。

这里，在确定情况下也可能出现所谓的假阳性的错误。因此，已知的是，在对相应在诊断装置或待诊断装置进行馈电的供电信号如例如照明发电机或机动车电池中的电压信号的电压波动可能妨碍相应的错误识别功能。由此例如在错误存储器中出现不归根于实际错误的错误记录。

因此存在尤其是在车载诊断系统中可靠地实施错误诊断功能的需求。尤其是存在能够识别在信号中的过大波动的需要。

发明内容

在该背景下，本发明建议具有权利要求1的特征的用于评估信号的波动的方法。有利的扩展是从属权利要求以及后面的描述的主题。

按照本发明，提供了用于执行诊断功能的附加测试条件，其对于信号的诊断是特别有利的，这些信号具有与电池电压的相关性。如下面进一步阐述地，这样的信号尤其是流过喷射器的电流，该电流影响喷射阀的打开时间或者轨压泵的速度。在机动车中，基本上所有待监视的电流和电压可以被看作这种与电池电压或车载电网电压相关的信号。

通常，电子组件具有特定的运行电压范围，在其中确保作为基础的硬件的完整功能性。但是所属诊断功能的一些如所提到地可能被在电池电压中的波动限制。如果存在超过特定最大值的过度电压波动，可借助本发明所建议的方法来针对该情况停止诊断。相应的电压波动不必在其一方归因于错误，因为所述电压波动也可能因为在正常运行中被周期性接通或关断耗电器例如加热装置而出现。如果所述电压处于各个组件的特定运行电压范围中，则其可被用于控制组件，而不会对其造成损害。

通过本发明的概念，因此可以抑制假阳性的错误记录和/或所谓的“伪影错误”，这明显提高诊断功能的鲁棒性。

本发明的方法能够以仅仅小的资源使用实现极其简单的信号分析。为了执行该方法，如下装置就足够，其仅仅拥有必要时已经部分地存在的用于确定信号值和信号值差别的确定装置以及被设立用于基于相应于信号值差别来递增的超过计数器和低于计数器来断定波动的分析装置。耗费的信号变化曲线的存储和/或通过统计和/或数学方法的分析不是必需的。该方法因此可以是非常简单并且可以以最小化的硬件装备来实施。这尤其是对于机动车中的控制设备是有利的，机动车通常不拥有广泛的资源。

本发明的方法也可以加装在存在的系统中，例如以功能更新的形式。如所述地，本发明的评估方法尤其适于如下装置，其诊断功能至少部分地取决于电压波动。

计算单元例如机动车的控制设备和/或车载诊断系统尤其是以程序技术的方式被设立用于执行本发明的方法。

该方法以软件形式的实施也是有利的，因为这导致特别小的成本，尤其是当进行实施的控制设备还被用于其它任务并且因此原本就存在时。适于提供计算机程序的数据载体尤其是软盘、硬盘、闪存、EEPROM、CD-ROM、DVD等等。通过计算机网络（互联网、内联网等等）下载程序也是可能的。

本发明的其它优点和扩展从说明书和附图中得到。

可以理解，前述的和后面还要描述的特征不仅仅可以以分别说明的组合、而且也可以以其它组合或单独地使用，而不脱离本发明的范畴。

本发明借助附图中的实施例被示意性示出，并且在后面参照附图被详细描述。

附图说明

图1以示意性图示出了按照本发明的特别有利的实施方式的方法。

图2示出了按照本发明的特别有利的实施方式的信号、计数器和阈值。

图3示出了喷射阀的控制信号。

具体实施方式

在图1中在使用功能块的情况下示意性示出按照本发明的特别有利的实施方式的方法并且总体上用100标示。

本发明的方法包括两个功能块110、120。在第一功能块110中，信号化、分析电压信号U的信号值并且将其转换为计数器值。在第二功能块120中，将各计数器值与阈值进行比较。

该方法优选以由采样间隔分隔开的采样周期工作。在每个采样周期中确定信号U的信号值，并且将其输送给差值器（Differenzierer）111和中间存储器或缓存112。在每个采样周期中，将信号U的在先前的采样周期中被中间存储在中间存储器112中的信号值同样输送给差值器111。该差值器111由此得到信号的在第一确定时刻和在第二（过去的）确定时刻所确定的信号值。在差值器111中进行在第一确定时刻确定的信号值从在第二确定时刻确定的信号值的减法或者反过来并且由此进行在信号值之间的差值的确定。

采样间隔优选借助间隔优化函数来确定并且可适配于各诊断功能和/运行功能、待预期的波动频率和/或可能的电压频率。待预期的波动频率可以基于耗电器时钟被确定，例如在使用加热器的滞后函数的情况下。

在功能块113中，形成在差值器111中所确定的差值的绝对值                                                

。在功能单元113中形成的绝对值被输送给比较器114。比较器114执行在差值的绝对值

和差别阈值U_RipMax之间的比较。取决于比较结果，根据判决块115，或者当差值和/或其绝对值超过差别阈值U_RipMax时引起超过计数器cnt1的递增和低于计数器cnt2的复位，或者当相应的值低于差别阈值U_RipMax时引起低于计数器cnt2的递增。

尽管在图1中示出了有利的实施方式，在其中使用了一个唯一的差别阈值U_RipMax，针对不同的后果（一方面递增cnt1和复位cnt2以及另一方面递增cnt2）也可以使用两个不同的差别阈值U_RipMax。由此，该方法虽然费事，但是能够更好以及更灵活地适配于不同的情况。

技术人员如此合乎目的地构造相应的计数器，使得由于其必要时说明过小的计数器值的计数器溢出以合适的方式被阻止或被处理。为此，例如可以预先给定针对可能的计数器读数的足够大的范围，相应的计数器可以在达到最大计数器值的情况下被保持在其上并且不继续被递增或者可以定义计数器溢出指示符。

该方法基于信号值差别来工作。尽管上面已经描述了差值的形成和差值绝对值的形成，然而在另外的扩展中也可以使用相应的差值直接作为信号值差别。例如在差值器中可以总是从较大的信号值减去较小的信号值，从而始终得到正值，或者差值可以与正的或负的差别阈值U_RipMax或－U_RipMax来比较。

如前面已经阐述的，在功能块120中进行超过计数器和低于计数器cnt1、cnt2的分析。超过计数器和低于计数器cnt1、cnt2分别被输送给比较器121、122。在比较器121、122中分别将超过计数器cnt1与超过阈值cnt1_min并且将低于计数器cnt2与低于阈值cnt2_min进行比较。

如果超过计数器cnt1超过了超过阈值cnt1_min，这意味着发生了预先给定数量的电压波动事件，如果低于计数器cnt2不低于低于阈值cnt2_min，则借助分析块123输出禁止相应诊断功能和/或运行功能实施的禁止信号D。如果相反探测到预先确定数量的低于事件，这通过低于计数器cnt2超过低于阈值cnt2_min来表现并且在比较器122中被断定，那么就进行超过计数器cnt1的复位并且相应地发信号通知功能块123，由此不输出禁止信号。

在图2中分别以图形210、220和230的形式示出了按照本发明的特别有利的实施方式的信号、计数器和阈值。

在图形210中，相对时间t绘出了以伏为单位的电压信号U（左边的纵坐标）和无量纲单位的禁止信号D（右边的纵坐标）。该电压信号U相应于电池电压信号，其从时刻t₁起具有显著的波动。所示的电压信号U在图1的当前例子中是机动车的车载电网的电池电压信号，其由于（按时钟地）接通加热装置而具有相应的波动。在小于0.2Hz的频率情况下，最大电压降为大约0.8V_pp。从时刻t₂起，由于对信号波动的评估而输出禁止信号D，该禁止信号在信号波动的整个时间段期间保持存在。

用于提供禁止信号D的条件在下面借助图形220和230来说明。

在图形220中，低于信号cnt2和低于阈值cnt2_min以无量纲单位相对于时间t被绘出。时间刻度相应于图形210的时间刻度。在时间t₀和时间t₁之间的时间段中，在该时间段中电压信号如由图形210可以看出的一样不具有或者仅仅具有少量波动，低于计数器cnt2连续地递增并且在宽的时间段区域中超过低于阈值cnt2_min。如由图形210在电压信号U方面可以看出的一样，在时刻t₁首次出现波动事件，该波动事件可以通过确定在过去时刻的信号值和信号U在当前时刻的信号值之间的信号值差别来探测。低于计数器cnt2由此被复位到零。在时刻t₁和t₂之间，在单的波动事件之后在时刻t₁首先不再要断定另外的值得一提的信号波动，从而低于计数器cnt2再次超过低于阈值。但是最晚从时刻t^*起直至所示的时间段的结束出现增强的波动，从而低于计数器cnt2始终在达到低于阈值cnt2_min之前被复位到零。

与超过阈值cnt1_min相比对超过计数器cnt1的作用在图形230中被说明。如以前所阐述地，只有当低于计数器cnt2超过低于阈值cnt2_min时，超过计数器cnt1才被复位。因为这从时刻t^*起不再是这种情况，因此超过计数器cnt1连续地被递增并且在时刻t₂超过超过阈值cnt1_min。基于该超过，在时刻t₂输出禁止信号。

在图3中，说明了在使用图形310中10V的电压和在图形320中14V的电压的情况下典型的、本身已知的用于内燃机电磁阀的控制电流。图形310和320分别说明了关于时间t（以毫秒为单位）的电流变化曲线301（以安培为单位）和电压信号302（以伏特为单位）。

电流变化曲线301分别通过给配给阀的阀线圈施加各电压信号302来产生。直至时刻a，才提供电压信号302。在时刻a和时刻b之间，用10V或14V的相应电压对阀线圈持续通电。在时刻b和所示信号的结束之间，进行按时钟的电压施加例如通过脉宽调制（PWM）。

基于在电流变化曲线301中的特征性的弯折303，可以推断出阀打开时刻c（喷射点的开始（Begin of Injection Point），BIP）或阀打开时间304。在阀打开时刻c，如同样本身已知地，相应阀的阀衔铁叩击到其阀座上。通过阀衔铁的快速的速度改变，在阀线圈中出现电感效应（反向电流的电感），其又引起相应的弯折303。

如由在图形310和320之间的比较可看出的，阀打开时刻c直接取决于在持续通电期间在时刻a和b之间相应提供的电压的值。在10V电压的情况下（图形310），明显在示例性示出的1.52ms时刻之后可观察到弯折303并且从而观察到阀打开时刻c，在14V电压情况下（图形320），明显在该时刻之前。

在电流变化曲线301中的弯折303，如由现有技术已知地可以被用于相应阀的功能检查。为此，在其中预期到弯折301的时间窗中采样该电流变化曲线301。如果在该时间窗内没有断定出弯折303，则可能起因于阀衔铁没有移动并且相应的阀被阻塞（持续打开、打开阻塞或者关闭阻塞）也即是有故障的。

电压波动引起暂时的更高和/或暂时更低的电压（电压峰值或电压陷落）。如果在时刻a和b之间出现电压陷落，则必要时比预期的要慢地切换相应的阀。在所属的电流变化曲线301中的弯折303因此必要时不再在相应的采样窗中被探测到。由此以错误的方式归因于，阀没有被切换，并且该伪阳性的错误记录被产生。相应的情况适于在时刻a和b之间出现的电压峰值。这引起，阀切换得比期望的快。弯折303因此可处于相应的采样窗之前。采样窗的开始以传统方式同样以相应的过去的打开时刻c的评估值的形式来定义。当存在如上所示地改变喷射阀的打开时刻c的电压波动时，相应的确定功能因此错误地评估下一次喷射的确定窗的位置。

在所述情形中，可以使用本发明的核实方法。如果断定在相应的控制阶段存在或者存在过电压波动，则在该时间段中确定的（或者基于上面所示的偏移未被确定的）打开时刻c不被考虑。因此不产生错误记录和/或在定义在相应的下一个周期中使用的采样窗时不考虑有关的打开时刻c。在该情况下，例如动用所存储的过去的值和/或标准默认值。

所介绍的方法因此例如可以使用在柴油机废液（DEF-）配量阀的诊断功能中。

Claims (9)

1.用于评估信号（U）的波动的方法，包括如下步骤：

a）确定（111）在确定时刻的信号值，

b）确定（113）在确定时刻确定的信号值和在过去的确定时刻确定的信号值之间的信号值差别，

c）当信号值差别低于第一差别阈值（U_RipMax）时，递增（115）低于计数器（cnt2），以及当信号值差别超过第二差别阈值（U_RipMax）时，递增（115）超过计数器（cnt1）和复位低于计数器（cnt2），

d）当低于计数器（cnt2）超过低于阈值（cnt2_min）时，断定不存在波动超过并且复位超过计数器（cnt1），以及当超过计数器（cnt1）超过超过阈值（cnt1_min）并且低于计数器（cnt2）不超过低于阈值（cnt2_min）时，断定存在波动超过。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述信号是电压信号并且信号值是电压信号的电压值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述电压信号（U）是由电池或照明发电机提供的机动车车载电压信号。

4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中确定时刻由预先确定的采样间隔分隔开。

5.根据前述权利要求之一所述的方法，其中当断定存在波动超过时输出禁止信号（D）。

6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中第一和第二差别阈值（U_RipMax）具有同样的值。

7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中只有当断定关于施加给装置的信号（U）不存在波动超过时，才实施被施加该信号（U）的装置的诊断功能或运行功能，和/或当断定存在波动超过时，则至少暂时禁止其实施。

8.根据前述权利要求之一所述的方法，其被使用在被施加电压信号（302）的内燃机电磁阀的运行中，其中电磁阀的切换时刻基于通过电磁阀的阀衔铁的电流（301）来确定并且基于对该电压信号（302）的波动的评估来核实。

9.计算单元，尤其是机动车的控制设备的计算单元，其被设立用于执行根据前述权利要求之一所述的方法。

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