CN103244665B - 用于检测车门状态和车门传感器故障的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种系统，该系统包括执行使用车门闩传感器以及车门锁传感器来确定车门闩传感器的故障的方法的控制器。如果车门闩传感器有故障，则控制器基于车门锁信号而不是车门状态信号来调节车辆的自动特征。该控制器还配置为，如果车门闩系统未正常运行，则通过追踪车门锁传感器的故障计数器将车门闩信号标记为有故障。

Description

用于检测车门状态和车门传感器故障的方法和系统

技术领域

本发明涉及为用于机动车辆的自动变速器控制器提供信息的传感器领域，更具体地，涉及一种用于检测车门是打开还是关闭以及车门传感器是否发生故障的方法和系统。

背景技术

传统的自动变速器包括用于控制机动车辆的变速器的控制装置。具体地，变速器控制装置用于选择多种挡位范围，如变速器被锁定以防止车辆移动的停车挡、如当被牵引时变速器允许车辆自由移动的空挡、变速器允许车辆向后移动的倒挡以及一种或多种允许车辆向前运动的前进挡挡位。通常，变速器控制装置采取杆的形式，该杆用机械连接件，如线缆或液压管路连接至变速器。典型地，该杆还连接至指示器。随着变速器控制机构从一个挡位范围移动至另一个挡位范围，机械连接件将变速器物理地转换至所选择的设置并且指示器运行以显示给驾驶员已经选择的挡位范围。即使车辆被关闭，驾驶员也能够根据指示器确定当前的变速器挡位范围，并且在某些情况下，例如，如果车辆要被牵引时，将变速器控制机构移动至空挡。

传统的自动变速器使用多个用于自动齿数比转换的摩擦元件。广义上来讲，这些摩擦元件可以被描述成扭矩产生元件，其更普遍地被称为离合器或制动器。摩擦元件运行以建立从内燃发动机至一组车辆牵引轮的功率流路径。在车辆的加速过程中，总的速度比在比率升挡的过程中随着车辆速度因给定的发动机油门设置增大而减小，其中速度比为变速器输入轴速度与变速器输出轴速度之比。用以获得更高速度比的降挡随着发动机油门设置因任何给定的车辆速度增加而出现，或者当车辆速度随着发动机油门设置的减小而减小时出现。各种行星齿轮配置可以在现代自动变速器中找到。然而，换挡运动学的基本原理保持类似。对具有多个行星齿轮组的自动变速器换挡伴随着应用和/或释放摩擦元件以通过改变经过行星齿轮组的扭矩路径来改变速度和扭矩关系。摩擦元件一般基于变速器控制装置的位置被液压或机械地驱动。

在线控换挡变速器布置中，消除了变速器控制装置与变速器之间的机械连接件。取而代之，变速器控制装置沿着导线将电信号传输至电子控制器，其指挥不同的致动器应用或释放各种摩擦元件以获得所需的齿数比。控制装置不再必须采用杆的形式，这是因为控制装置不再为了控制变速器而移动机械连接件。取而代之，控制装置典型地为机电界面(如一系列按钮、杆或旋钮)，其用于指示变速器在变速器挡位范围之间转换。由车辆上的电池提供动力的电子显示器典型地用于指示变速器的当前挡位范围并且其必须开启，由此获得动力，以使驾驶员知晓已经选择了哪种挡位范围。

许多具有线控换挡变速器的车辆包含“返回停车挡”特征以当驾驶员离开车辆或电池供应低于一定的阈值水平的电压时将变速器自动转换为停车挡。将变速器自动转换为停车挡防止了不想要的车辆运动。例如，参见3,937,105号，4,892,014号以及7,156,218号美国专利文献。这种特征在某一触发事件出现时激活，例如，当系统检测到座椅安全带被解开而驾驶员车门为打开的并且车辆实质上静止时，或者当点火被关闭时。传感器或开关典型地用于检测触发事件。当这些优选采用开关形式的传感器发生故障时，“返回停车挡”功能不能正常运行，并且在某些情况下“返回停车挡”功能被禁用。某些正常使用传感器输入来控制变速器的控制器将忽略被认为有故障的传感器，并且基于其余的传感器来控制变速器。例如，当控制器检测到有故障的车门传感器时，控制器将忽略该车门传感器并基于座椅安全带传感器来控制变速器。座椅安全带传感器可以是连接至控制系统的霍尔传感器，其包含确定传感器是否发送有故障的信号的诊断程序。然而，在驾驶员的车门闩传感器用于确定驾驶员的车门是否为打开的情况中，传感器可以具有两种有效状态，即车门打开或车门关闭。因为两种状态都是有效的，所以不可能仅通过观察其状态来确定传感器是否已经发生故障。如果开关发生故障并总是发送指示车门为关闭的信号，即使当车门没有关闭时，则“返回停车挡”被禁用。

要解决这个问题非常困难。所提出的解决方案已经被证明是无效或高成本的。例如，在控制器内将车门状态设置为“不确定的”，直到从车门闩传感器接收到指示由打开转变至关闭或相反情形的信号，这看起来是有希望的但是却引起了意想不到的问题。使用这种系统，驾驶员可能处于洗车场并关闭发动机以节约燃料，还可以关闭控制器，由此将车门状态设置为不确定的并使得控制器只使用座椅安全带传感器。接着随后，由于驾驶员重启汽车并驶入洗车场并选择空挡，因此座椅任何安全带的解开都将意想不到地引起“返回停车挡”功能运行。另一种提出的解决方案将简单开关替换为具有固有诊断能力的开关。然而，这种解决方案使用了昂贵的开关并且由此是不受欢迎的。

如通过上文的论述可见，需要提供一种节约成本并且不会导致变速器控制系统以意想不到的方式运转的用于检测车门状态和车门传感器故障的方法和系统。

发明内容

本发明是针对用于确定车门传感器中的故障的系统。该系统优选地处于具有包括车门闩和车门锁的驾驶员的车门的车辆中。车门设有用于发送指示车门是打开还是关闭的车门状态信号的车门闩传感器。车门还设有用于发送指示车门是锁定还是解锁的车门锁信号的车门锁传感器。

车辆优选地包括线控换挡变速器，该线控换挡变速器包括基于接收自车门闩传感器的车门状态信号将变速器自动转换至停车挡的自动返回停车挡特征。返回停车挡特征配置为，如果车辆以低于较低的设置速度阈值行驶时，即实质上静止时，则将变速器自动转换至停车挡，这是基于检测触发事件完成的，特别是车门状态为打开或不确定的并且来自座椅安全带传感器的信号由指示座椅安全带为扣紧的转变为指示座椅安全带为解开的；来自座椅安全带传感器的信号指示座椅安全带为解开的或者传感器已经发生故障并且车门状态由关闭转变为打开；或者点火开关被关闭。

该系统还包括执行用于确定车门闩传感器故障的方法的控制器，这是通过接收来自车门闩传感器的车门状态信号、接收来自车门锁传感器的车门锁信号以及由车门状态信号以及车门锁信号确定车门闩传感器是否有故障来完成的。如果车门闩传感器有故障，则控制器调节变速器的自动返回停车挡特征，以使变速器基于车门锁信号而不是车门状态信号转换至停车挡。该控制器包括存储器并配置为初始化存储器以将车门的状态记忆为“不确定的”。该控制器还配置为当车门闩信号指示由打开转变至关闭或者车门锁信号指示由解锁转变至锁定时将存储器改变为将车门的状态记忆为“关闭的”。此外，当车门闩信号指示由关闭转变至打开或者车门锁信号指示由锁定转变至解锁时该控制器将存储器改变为将车门的状态记忆为“打开的”。

该控制器还配置为确定车门闩是否没有正常运行，并且如果是的话，则将车门闩信号标记为“有故障”。该控制器具有追踪车门锁传感器的故障计数器。该控制器配置为将锁定指令信号发送至车门锁；确定车门锁信号是否指示车门锁已经转换至锁定状态；将解锁指令信号发送至车门锁；确定车门锁信号是否指示车门锁已经转换至解锁状态；当锁定或解锁指令信号没有分别将车门改变为锁定或解锁的状态时，增加故障计数器的计数；并且当锁定或解锁指令信号分别将车门改变为锁定或解锁的状态时，减小故障计数器的计数。当故障计数器超过阈值时该控制器将设置故障标记。

附图说明

图1是显示包含根据本发明的用于确定车门传感器中故障的系统的车辆的示意图；

图2是图1中所示的系统的基本原理图；

图3是显示用于图1的系统中用于确定车门传感器故障的控制程序的一部分的流程图；

图4是显示用于确定车门传感器故障的控制程序的另一部分的流程图；

图5是从车门传感器伸出的接线的电路简图；并且

图6是包含发光二极管的图1的车门传感器的详图。

具体实施方式

首先参考图1，其示出了具有车身11以及具有电池15的发动机12的机动车辆10。来自发动机12的动力传输至变速器18，接着传输至动力系20的其他部分并最终传输至驱动轮22。车辆10显示为后轮驱动车辆，但是也可以应用任何类型的传动系布置，包括前轮或所有车轮驱动的系统。此外，尽管发动机12显示为内燃发动机，但是也可以使用其他类型的驱动布置，包括混合动力驱动系统。控制器25通过通信线路27和28分别连接至发动机12和变速器18。控制器25使用来自多个源的输入以获得用于控制发动机12和变速器18的信息。例如，控制器25通过通信线路35连接至驾驶员车门闩传感器30和驾驶员车门锁传感器37，以确定驾驶员车门32的车门闩31是否打开以及驾驶员车门32的车门锁38是否锁定。座椅安全带传感器40确定座椅安全带41是扣紧还是解开的，并且其通过通信线路45也连接控制器25。点火开关47和制动器传感器48分别通过线路50和51连接至控制25。

图2示出了变速器18的更多细节，其是多比率变速器的实例，其中比率变化由作用在各个齿轮元件上的摩擦元件来控制。虽然公开了优选的实例，但是也可以应用众多不同类型的变速器。来自发动机12的发动机扭矩被分配给液力变矩器112的扭矩输入元件110。变矩器112的叶轮114以公知的方式在涡轮116上产生涡轮扭矩。涡轮扭矩被分配给涡轮轴，该涡轮轴也是变速器输入轴118。变速器18显示为包括简单的行星齿轮组120以及复合的行星齿轮组121。齿轮组120具有永久固定的太阳齿轮S1、齿圈R1以及可旋转地支承在支架122上的行星小齿轮P1。变速器输入轴118可传动地连接至齿圈R1。复合的行星齿轮组121，有时被称为拉维格尼奥赫(Ravagineaux)齿轮组，具有小节径太阳齿轮S3、扭矩输出齿圈R3、大节径太阳齿轮S2以及复合的行星小齿轮。复合的行星小齿轮包括较长的小齿轮P2/3，其可传动地啮合较短的行星小齿轮P3以及扭矩输出齿圈R3。较长的行星小齿轮P2/3还可传动地啮合较短的行星小齿轮P3。较短的行星小齿轮P3进一步啮合太阳齿轮S3。齿轮组21的行星小齿轮P2/3、P3可旋转地支承在复合的支架123上。齿圈R3可传动地连接至扭矩输出轴124，该输出轴通过图1中所示的动力系20可传动地连接至车辆牵引轮22。齿轮组120为相对于复合的齿轮组121串联排列的低速传动比齿轮组。典型地，变速器18优选包括锁止或变矩器旁路离合器，如125所示，用以在变矩器扭矩增加模式完成并且液力耦合模式开始之后将变速器输入轴118直接连接至发动机12。

图2还示出了共同定义控制器25的一部分的变速器挡位范围控制模块151、传动系控制模块152以及换挡模块156。变速器挡位范围控制模块151由变速线(未标示出)连接至变速器18，而不是变速器18被直接连接至驾驶员操作的机械换挡杆。变速器控制机构，如换挡模块156，用于选择变速器转换挡位范围。一种可能的实施方式为各种按钮158，每个按钮代表不同的变速器挡位范围。在这种类型的实施方式中，换挡模块156用于选择多种挡位范围，如变速器输出被锁定以防止车辆移动的停车挡、变速器允许车辆10自由移动的空挡(如当其被牵引时)、变速器18允许车辆向后移动的倒挡以及一种或多种允许车辆向前运动的前进挡挡位范围。换挡模块156还显示为包括运动挡挡位范围。运动挡挡位范围类似于前进挡挡位范围但将引起变速器18基于来自由驾驶员驱动的升档和降挡开关(未示出)的输入转换前进比率。换挡模块按钮158用如图2中所示的总体上对应于多种变速器挡位范围的字母“P”、“R”、”N”、“D”和“S”来标示。一旦变速器18已经进入其中的一种挡位范围，讯息中心160就向驾驶员显示进入了哪种挡位范围。控制模块151、152和156都分别连接至总体上表示为180的本地通信网络并具有各自的非易失性存储器181、182、186。

停车挡范围可以优选地以多种方式进入。具体地，驾驶员可以通过按下“P”按钮来选择停车挡以引起动力系控制模块152检查车辆10是否正在以极低的速度行驶(实质上静止)，并且如果是的话，则命令变速器挡位范围控制模块151将变速器18转换为停车挡。可选地，控制器25可以响应于触发事件。例如，当驾驶员点火开关47被旋至关闭位置时，动力系控制模块152自动命令变速器挡位范围控制模块151将变速器18转换为停车挡，由此允许“返回停车挡”特征。类似地，当驾驶员在解开安全带41之后打开车门32时，传感器30和40，如果其正常工作的话，将给动力系控制模块152发送信号，该动力系控制模块自动命令变速器挡位范围控制模块151将变速器18转换为停车挡，由此再一次允许“返回停车挡”特征。倒挡挡位范围通过按下标示“R”的按钮进入，此时动力系控制模块152自动命令变速器挡位控制模块151将变速器18转换为倒挡，由此允许车辆10向后移动。在所示的示例性变速器实施例中，倒挡挡位范围通过应用较低-且-反向的制动器D以及摩擦元件B来建立。空挡挡位范围通过单次按下换挡模块156上的“N”按钮或者通过当车辆10行驶过快以至于不能安全进入停车挡模式时按下“P按钮”来进入。在任一种情况下，动力系控制模块152都命令变速器挡位范围控制模块151将变速器18转换为空挡，并且变速器18允许车轮22自由旋转。

前进挡或运动挡挡位范围分别通过单次按下“D”或“S”按钮进入。可选择地，低速或“L”挡位范围(未示出)可以使变速器18在车辆10的前进运动过程中保持在低速挡位。当处于前进挡中时，在所示的示例性变速器中，在前四种前进比率的运行过程中，支架P1通过轴126以及前进摩擦元件A可传动地连接至太阳齿轮S3。在第三比率以及第五比率的运行过程中，直接摩擦元件B将支架22可传动地连接至轴127，该轴连接至大节径太阳齿轮S2。在第四、第五以及第六前进比率的运行过程中，超速传动摩擦元件E通过轴128将涡轮轴118连接至复合的支架123。摩擦元件C在第二以及第六前进比率的运行过程中充当用于太阳齿轮S2的反作用制动器。在第三前进比率的运行过程中，直接摩擦元件B与前进摩擦元件A一起应用。接着，齿轮组121的元件被锁定在一起以影响轴128与输出轴126之间的直接传动连接。在前进过程中，前进摩擦元件A的扭矩输出侧通过扭矩传递元件129连接至直接摩擦元件B的扭矩输入侧。直接摩擦元件B的扭矩输出侧在前进过程中通过扭矩传递元件130连接至轴127。这种示例性类型的变速器布置的更多细节在专利号为7,216,025的美国专利文献中找到，因此其以参考引用的方式结合于此。

图3为示出了确定车门闩传感器30和车门锁传感器37是否正常运行的优选方法200的流程图，该方法由控制器25执行，并在步骤210开始。接下来在步骤220，控制器25在启动时初始化存储器186并将车门闩状态和车门锁状态都设置成“不确定的”。优选地，车门闩31和车门锁38的状态通过在换挡模块156的存储器186中储存关于所记忆的状态的信息来记忆，但是状态信息还可以储存在变速器挡位范围控制模块151或动力系控制模块152的存储器181或182中。接着，控制器25在步骤225等待来自车门闩传感器30和车门锁传感器37的信号以确定如何改变所记忆的状态。如果在步骤230车门闩31由解锁转变为锁定，则在步骤235车门状态由“不确定的”或“打开的”转换为“关闭的”。如果步骤230的回答为“否”，则控制器25进入步骤240。如果在步骤240车门锁38由解锁转变为锁定，则在步骤235车门状态由“不确定的”或“打开的”转换为“关闭的”。如果步骤240的回答为“否”，则控制器25进入步骤250。如果在步骤250车门闩31由“关闭的”转变为“打开的”，则在步骤255车门状态由“不确定的”或“关闭的”转换为“打开的”。如果步骤250的回答为“否”，则控制器25进入步骤260。如果在步骤260车门锁38由锁定转变为解锁，则控制器25进入步骤265并检查是否存在将车门32解锁的电子指令。如果不存在，则在步骤255车门状态由“不确定的”或“关闭的”转换为“打开的”。如果步骤265的回答为是，则在步骤270控制器25接着检查车门闩故障的迹象。如果不存在迹象，则控制器25转到步骤225，如果存在迹象，则控制器25转到步骤235。如果步骤260的回答为“否”，则控制器25返回步骤225。在步骤235和255之后，控制器25返回以在步骤225等待下一个信号。

图4为示出了用于设置指示发生故障的车门闩传感器的故障标记的方法的更详细的流程图。控制器25在步骤310开始并进入步骤315等待，直到在步骤320感应到锁接合或解离指令，或者在步骤330感应到的闩31由关闭转变为打开的车门32的打开。如果当接收到指令时车门锁38未像车门锁38应该做的那样接合或解离，则接着在步骤332控制器25增加故障计数器的计数。类似地，如果在步骤330当车门32被手动打开时车门锁38未解离，则接着在步骤332增加故障计数器的计数。特别地，控制器25确定当车门闩31由关闭转变为打开时车门锁38是否保持接合。在步骤332之后，控制器25确定故障计数器是否大于阈值，并且如果是的话，则在步骤336设置故障标记。否则，在步骤338检查故障计数器以确定计数器是否小于零，在这种情况下故障标记在步骤339被清除。然而，如果车门锁38在步骤320和330正常运行，则在步骤340减小故障计数器的计数并且控制器25进入步骤334。由图3中所示的方法200可知，控制器25具有由两个传感器30、37来确定车门状态的方法，并且由图4中所示的策略300可知，控制器25知晓车门闩传感器30何时未正常运行。根据此信息，控制器25将能够确实地执行需要车门状态信号的控制器特征，即使是在车门传感器30、37之一发生故障的情况下。

图5是示出了控制器25与车门闩操作装置402以及车门锁操作装置404之间的接线图。感应如前文所述离开控制器25而发送至车门锁操作装置404的指令。控制器25还连接至车门闩传感器30以及车门锁传感器37。图6示出了车门锁38的状态是由LED450而不是传感器的位置来发送信号的实施例。在这种情况下，外壳460接收经过管脚1的电流，该电流经过两个电阻467、464、二极管466以及LED450通向位于管脚3的电源。当LED450点亮时，与LED450并联的电阻468减小了经过LED450的电流，发送车门为锁定的信号。车门锁传感器37连接在管脚3与2之间。控制器25连接至管脚2并经过二极管470通向两个电阻462、464之间的线路475。二极管470允许控制器25感应车门锁38的位置，而不在错误的时间点亮LED450。

尽管参考本发明优选的实施例做出说明，但是应当容易理解，在不背离本发明的思想的情况下，可以做出各种变化和/或改进。例如，手动或电子锁的系统功能以及使用这种系统的控制器特征不需要被限制于返回停车挡特征，而是还可以包括如自动停止并起动发动机以节省燃料的其他特征。总体来讲，本发明仅由权利要求的范围限定。

Claims (9)

1.一种执行控制器特征的系统，其特征在于，包含：

包括线控换挡变速器、控制器以及具有车门闩和车门锁的车门的车辆；

用于发送指示车门是打开还是关闭的车门状态信号的车门闩传感器；

用于发送指示车门是锁定还是解锁的车门锁信号的车门锁传感器；

控制器，其用于确定车门闩传感器中的故障，包括接收来自车门闩传感器的车门状态信号、接收来自车门锁传感器的车门锁信号以及由车门状态信号和车门锁信号来确定车门闩传感器是否有故障；并且当车门闩传感器没有故障时基于车门状态信号执行控制器特征，并且当车门闩传感器有故障时基于车门锁信号而不是车门状态信号执行控制器特征。

2.根据权利要求1所述的执行控制器特征的系统，其特征在于，控制器包括第一存储器并且其配置为初始化第一存储器以将车门的状态记忆为不确定的。

3.根据权利要求2所述的执行控制器特征的系统，其特征在于，控制器还配置为当车门闩信号指示由打开转变至关闭或者车门锁信号指示由解锁转变至锁定时将第一存储器改变为将车门的状态记忆为关闭的。

4.根据权利要求2所述的执行控制器特征的系统，其特征在于，控制器还配置为当车门闩信号指示由关闭转变至打开或者车门锁信号指示由锁定转变至解锁时将第一存储器改变为将车门的状态记忆为打开的。

5.根据权利要求1所述的执行控制器特征的系统，其特征在于，控制器配置为

向车门锁发送锁定命令信号；

确定车门锁信号是否指示车门锁已经转换至锁定的状态；

向车门锁发送解锁命令信号；

确定车门锁信号是否指示车门锁已经转换至解锁的状态；

当锁定或解锁命令信号没有将车门锁变为锁定或解锁的状态时增加故障计数器的计数；并且

当锁定或解锁命令信号将车门锁变为锁定或解锁的状态时减小故障计数器的计数。

6.根据权利要求5所述的执行控制器特征的系统，其特征在于，控制器配置为当故障计数器超过阈值时设置故障标记。

7.根据权利要求5所述的执行控制器特征的系统，其特征在于，控制器配置为通过计算车门闩信号指示车门打开或关闭的次数并确定该次数是否超过阈值来确定车门闩信号是否有故障。

8.根据权利要求1所述的执行控制器特征的系统，其特征在于，自动特征配置为如果车辆以低于较低的设置速度阈值行驶，检测到触发事件时，将变速器自动转换至停车挡。

9.根据权利要求8所述的执行控制器特征的系统，其特征在于，触发事件为由以下事件组成的群组中的一种：车门状态为打开或不确定的并且来自座椅安全带传感器的信号由指示座椅安全带为扣紧的转变为指示座椅安全带为解开的；来自座椅安全带传感器的信号指示座椅安全带为解开的或者传感器已经发生故障并且车门状态由关闭转变为打开；或者点火开关已经被关闭。