CN107066004B - 用于控制安装在机动车辆中的装置的电压的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于控制机动车辆的电气装置的电压的方法。该方法包括以下步骤：测量（E2）装置的端子处的电压并测量（E3）装置的输出电流的强度；以所测量的电流强度和所测量的电压为基础来计算（E4）该等效电路的电阻、电感和电容的值；将所计算的电阻、电感和电容的值分别与存储在电子控制单元的存储区中的电阻、电感和电容的值进行比较（E7、E8、E9）；以及如果所计算的值中的至少一个与对应的存储值之间的差高于预定阈值，则发起（E12）行动。
Description
技术领域
本发明涉及装置的电压控制的领域，并且更特别地涉及用于控制安装在机动车辆中的装置的电压的设备和方法。
本发明可以尤其被应用于通过脉冲宽度调制（modulated）信号（在英语中被称为“PWM”或“脉冲宽度调制（modulation）”信号）进行的装置的电压控制。
背景技术
在机动车辆中，由控制单元使用脉冲宽度调制电压控制信号（PWM信号）以已知方式来控制某些装置。装置例如可以是点火线圈、喷油器、燃油泵、怠速阀或者诸如此类。
脉冲宽度调制是一种用于使用具有接通/断开操作的电路、或更一般地具有离散状态的电路来合成连续信号的通常使用的技术。一般原则是通过在仔细选择的时间间隔期间应用离散状态的序列，可以在给定时间间隔上按平均获得任何中间值。
可以以已知方式通过RLC电路来对电压控制的装置进行建模，该RLC电路一方面电气连接到车辆电池且另一方面电气连接到地，并且包括由电容器组成的、与第二支路并联的第一支路，该第二支路由串联连接的感应线圈和电阻器组成。
以已知方式例如由制造商以该建模为基础并且尤其以与装置等效的模型的电阻、电感和电容的理论值为基础来预先确定用于控制该装置的电压的信号的脉冲宽度。
然而，情况可能是该值不适合于控制该装置，例如因为制造商的说明书对于模型而言是不正确的，或者因为控制单元与装置之间的电气连接产生修改RLC电路模型的损耗，或者因为模型的电阻、电感和电容值随着时间漂移。
用不正确宽度的信号来控制电压可能引起过强或过弱的输入电流，这可能最终损坏装置，并因此构成严重的缺点。
本发明意图至少部分通过提出一种用于使用脉冲宽度调制信号来控制机动车辆的装置的简单、可靠且有效的解决方案来克服这些缺点。
发明内容
为了该目的，本发明首先提出一种用于使用脉冲宽度调制信号来控制机动车辆的电气装置的电压的方法，能够以等效RLC电路的形式对所述电气装置进行电气建模，该等效RLC电路包括与第二支路并联连接的第一支路，该第一支路包括电容器，该第二支路包括串联连接的电阻器和感应线圈，由车辆的控制单元执行的所述方法包括以下步骤：
·通过脉冲宽度调制信号来控制装置的电压，
·测量装置的端子处的电压和装置的输出电流的强度，
·以所测量的电流强度和所测量的电压为基础来计算该等效RLC电路的电阻、电感和电容的值，
·将所计算的电阻、电感和电容的值分别与存储在电子控制单元的存储区中的电阻、电感和电容的值进行比较，以及
·如果所计算的值中的至少一个与对应的存储值之间的差高于预定阈值，则发起行动。
因此根据本发明的方法可以被用来检测装置的等效模型的电阻、电感和电容的值中的相对于对应在前的或理论的值的漂移，从而尤其使预测该装置的故障，并且在故障之前或之后实施修理或诊断操作成为可能。
根据本发明的一个方面，该方法包括以下步骤：如果所估计的值中的至少一个与对应的存储值之间的差高于预定阈值则存储所计算的电阻、电感和电容的值。
多个电阻值、多个电感值和多个电容值可以被存储在存储区中。还可以用存储在存储区中的电阻、电感和电容的最近的相应值进行比较。另外，可以分别对所存储的电阻、电感和电容的值的集合计算标准偏差或方差，以便检测这些值随着时间的漂移。
有利地，所发起的行动在于电压控制信号的脉冲宽度的修改，例如如果所测量的电流强度与强度的预定值不同的话。
根据本发明的另一方面，所发起的行动在于使得能够预测故障的发生的警报，例如如果所测量的电流强度相对于强度的预定值随着时间显著漂移的话。
根据本发明的另一表征，所发起的行动在于包括存储在存储区中的电阻、电感和电容的值的故障信息消息，以使得当装置的故障发生时能够分析所述装置的电压控制。
本发明还涉及用于使用脉冲宽度调制信号来控制机动车辆的电气装置的电压的电子控制单元，能够以等效RLC电路的形式对所述电气装置进行电气建模，该等效RLC电路包括与第二支路并联连接的第一支路，该第一支路包括电容器，该第二支路包括串联连接的电阻器和感应线圈，所述电子控制单元包括：
·用于通过脉冲宽度调制信号来控制该装置的电压的模块，
·能够存储等效RLC电路的电阻、电感和电容的值的存储区，
·用于测量该装置的端子处的电压和该装置的输出电流的强度的模块，
·用于以所测量的电流强度和所测量的电压为基础来计算等效RLC电路的电阻、电感和电容的值，并且用于将所计算的电阻、电感和电容的值分别与存储在存储区中的电阻、电感和电容的值进行比较的模块，以及
·用于如果所计算的值中的至少一个与对应的存储值之间的差高于预定阈值则发起行动的模块。
根据本发明的一个方面，电子控制单元被配置用于如果所估计的值中的至少一个与对应的存储值之间的差高于预定阈值则将所计算的电阻、电感和电容的值存储在该存储区中。
有利地，该电子控制单元被配置用于将多个电阻值、多个电感值和多个电容值存储在存储区中。
还有利地，该电子控制单元被配置用于比较存储在该存储区中的电阻、电感和电容的最近的相应值。
根据本发明的一个特性，该电子控制单元被配置用于分别对所存储的电阻、电感和电容的值的集合计算标准偏差或方差，以便检测这些值随着时间的漂移。
有利地，用于发起行动的模块被配置用于修改电压控制信号的脉冲宽度，例如如果所测量的电流强度与强度的预定值不同的话。
根据本发明的另一方面，用于发起行动的模块被配置用于生成使得能够预测故障的发生的警报，例如如果所测量的电流强度相对于强度的预定值随着时间显著漂移的话。
根本发明的另一方面，用于发起行动的模块被配置用于生成包括存储在存储区中的电阻、电感和电容的值的故障信息消息，以使得当装置的故障发生时能够分析所述装置的电压控制。
最后，本发明涉及一种机动车辆，其包括至少一个装置，该至少一个装置的电压可以通过脉冲宽度调制信号来控制，以及诸如以上描述的那个的电子控制单元。
附图说明
根据参考附图的、作为非限制示例提供的下面的描述，本发明的其他特性和优点将是显而易见的，在附图中将同样的参考符号给予相似的物体。
-图1示意性地示出被连接到装置以用于该装置的电压控制的根据本发明的电子控制单元的实施例。
-图2示意性地示出图1的电子控制单元的存储区的实施例。
-图3示意性地示出根据本发明的方法的实施例。
具体实施方式
参考图1，意图使根据本发明的电子控制单元1安装在机动车辆（未示出）中以允许通过脉冲宽度调制信号对所述车辆的一个或多个电气装置3进行电压控制。
为了清楚起见，图1示出单个装置3，但是不言而喻电子控制单元1可以为多于一个装置3提供电压控制。
可以以等效RLC电路的形式对该电气装置3进行电气建模，该等效RLC电路包括与第二支路并联连接的第一支路，该第一支路包括电容器，该第二支路包括电阻器R和感应线圈L，两者串联连接。
装置3一方面电气连接到车辆的电池VBAT，并且另一方面在由D表示的点处电气连接到电子控制单元1。
参考图1，电子控制单元1包括控制模块10、存储区20、测量模块30、计算和比较模块40以及发起模块50。
控制模块10被配置用于以脉冲宽度调制（PWM）信号为基础来控制装置3的电压。在该示例中通过MOSFET-N类型的晶体管来提供该控制，该晶体管由电气连接到装置3的漏极（点D）、栅极（点G）和源极（点S）表征，如在图1中示出的那样。应该注意，可以使用任何其他适当类型的晶体管。因为已经知晓晶体管和控制模块10的该布置以及这样的控制模块10的操作，所以在这里将不进一步描述它们。
存储区20能够存储对装置3进行建模的等效RLC电路的电阻R、线圈电感L和电容C的值。
在图2中示出的优选实施例中，存储区20被配置用于通过在英语中称为“先进，先出”（FIFO）的已知方法来存储等效RLC电路的电阻R、线圈电感L和电容C的值，连同与值R、L、C的每个三元组相关联的索引N。
因此，在图2中示出的示例中，在任何给定瞬间存储值N、R、L、C的10个四元组（quadruplet）（在图2中表示成“数据1”到“数据10”）。当存储区20接收到要被存储的新的值R、L、C的四元组（“新数据”）时，最旧的值R、L、C的四元组“数据1”被删除并且被所接收到的新的值R、L、C的三元组“新数据”取代。该存储区20具有以下优点：在具有快速响应和低成本的同时具有制造和使用起来简单的架构。
测量模块30被配置用于测量装置3的输出电流的强度I和装置3的端子处的电压V。
为了该目的，测量模块30首先包括：第一电阻器R1，其一方面被连接到点D并且另一方面被连接到计算模块40的输入点E140；以及第二电阻R2，其一方面被连接到输入点E140并且另一方面被连接到地M。在输入点E140与地M之间限定的电压V是表示装置3的负端子处的电压的电压，并且装置3的正端子被连接到车辆的供电电池VBAT。因此可以通过计算供电电池VBAT的电压与（R1/R2分压器桥处的）所测量的电压V之间的差来得出装置3的端子处的电压。
测量模块30还包括：第三电阻器R3，其一方面被连接到点S并且另一方面被连接到地M；和运算放大器AO，其用它的正输入端连接到点S并且用它的负输入端连接到地M，且适合于生成表示装置3的输出电流的电流I。
计算模块40首先被配置用于以由测量模块30测量的电流强度I和电压V为基础来计算等效RLC电路的电阻R、线圈电感L和电容C的值。
计算模块40还被配置用于将由计算模块40计算的电阻、电感和电容的值分别与存储在存储区20中的电阻R、线圈电感L和电容C的值进行比较。
发起模块50被配置用于如果所计算的值中的至少一个与对应的存储值之间的差高于预定阈值则发起行动。
该行动可能在于PWM电压控制信号的脉冲宽度的修改，例如如果所测量的电流强度与强度的预定值不同的话。
该行动还可能在于使得能够预测故障的发生的警报，例如如果所测量的电流强度相对于强度的预定值随着时间显著漂移的话。
该行动还可能在于包括存储在存储区20中的电阻R、线圈电感L和电容C的值的故障信息消息，以使得当装置3的故障发生时能够分析所述装置3的电压控制。
显然，上述行动的列表不限制本发明的范围，并且当电阻R、线圈电感L和电容C的值漂移时任何适当的行动将是可行的。
现在将参考图3在本发明的应用方面描述本发明。
最初，当在步骤E1中启动车辆引擎时，控制模块10以脉冲宽度调制（PWM）信号为基础来控制装置的电压。
电子控制单元1的测量模块30然后在步骤E2中供应表示装置3的端子处的电压的电压V，并且在步骤E3中供应装置3的电流强度I。
计算和比较模块40，其在它的输入端E140上接收该电压值V且在它的输入端E240上接收该电流强度值，在步骤E4中计算装置3的等效RLC电路的电阻R、线圈电感L和电容C的值。
在该非限制示例中，首先关于引擎的启动是否是车辆的第一启动（或车辆的第一次启动）来进行检查（步骤E5）。如果回答是肯定的，则计数器N被设置成零（步骤E6）。如果回答是否定的，则计算和比较模块40将所计算的电阻R、线圈电感L和电容C的值与存储在存储区20中的相同类型的值（例如，所有存储的值或仅已经被存储的最后的R、L和C的值）进行比较。
因此，如果在步骤E7中所计算的电阻R的值与所存储的电阻R的一个或多个值之间的差超过称为“电阻阈值”的值例如10%，则在步骤E10中使计数器N递增一个单位，并且在步骤E11中将电阻R、线圈电感L和电容C的值按其顺序存储在存储区20中。
如果所计算的电阻R的值与所存储的电阻R的一个或多个值之间的差没有超过电阻阈值，并且如果在步骤E8中所计算的线圈电感值L与所存储的线圈电感L的一个或多个值超过称为“电感阈值”的值例如10%，则然后在步骤E10中使计数器N递增一个单位，并且在步骤E11中将电阻R、线圈电感L和电容C的值按其顺序存储在存储区20中。
如果所计算的线圈电感L的值与所存储的线圈电感L的一个或多个值没有超过电感阈值，并且如果在步骤E9中所计算的电容C的值与所存储的电容C的一个或多个值超过称为“电容阈值”的值例如10%，则然后在步骤E10中使计数器N递增一个单位，并且在步骤E11中将电阻R、线圈电感L和电容C的值按其顺序存储在存储区20中。
应该注意，可以在电压V和电流强度I的每次测量时使计数器N递增，但是电阻R、线圈电感L和电容C的值不能被存储，除非它们中的一个超过相关联的漂移阈值。
在步骤E12中，以电阻R、线圈电感L和电容C的值的漂移为基础，例如电阻R、线圈电感L和电容C的值中的一个或所有三个刚超过它们的相应阈值，并且以所测量的电流强度I和/或所测量的电压V的漂移为基础，发起模块50可以发起行动。
该行动可以在于PWM电压控制信号的脉冲宽度的修改，例如如果所测量的电流强度与强度的预定值不同的话。例如，对于所测量的2.5A的强度而不是预期的3A，PWM比率可以例如从50%增加到52%以对此进行补偿。
该行动还可能在于使得能够预测故障的发生的警报，例如如果所测量的电流强度相对于强度的预定值随着时间显著漂移的话。因此，例如，如果所测量的电流强度I以显著或异常的方式增加，则可以生成警报消息，从而在装置3的故障发生之前引起所述装置3的维护。
该行动还可能在于包括存储在存储区20中的电阻R、线圈电感L和电容C的值的故障信息消息，以使得当装置3的故障发生时能够分析所述装置3的电压控制。这是因为，如果装置3的故障发生，则对维护操作员来说获得存储在存储区20中的电阻R、线圈电感L和电容C的值可能是有用的，以便操作员尤其可以确定故障的本质并修理它，或者可能地改进装置3。
应该注意，在当下次启动引擎时于步骤E1处重新开始该方法之前，在驾驶车辆的同时可以例如周期性地重复步骤E2到E11，直到在步骤E13中使引擎停止为止。
应该注意，根据本发明的方法的该实施例不限制本发明的范围，并且尤其可以在相同步骤中同时将由计算模块30计算的电阻R、线圈电感L和电容C的值与存储在存储区20中的相同类型的值进行比较。类似地，电阻R、线圈电感L和电容C的值中的一个刚超过相关联的阈值，或者仅当电阻R、线圈电感L和电容C的三个所计算的值中的每一个超过相关联的阈值时，便可以发起行动。
Claims (10)
1.用于使用脉冲宽度调制信号来控制机动车辆的电气装置（3）的电压的方法，能够以等效RLC电路的形式对所述电气装置（3）进行电气建模，该等效RLC电路包括与第二支路并联连接的第一支路，该第一支路包括电容器（C），该第二支路包括串联连接的电阻器（R）和感应线圈（L），由车辆的控制单元执行的所述方法包括以下步骤：
·测量（E2）装置的端子处的电压（V）并测量（E3）装置（3）的输出电流的强度（I），
·以所测量的电流强度（I）和所测量的电压（V）为基础来计算（E4）该等效RLC电路的电阻（R）、线圈电感（L）和电容（C）的值，
·将所计算的电阻（R）、电感（L）和电容（C）的值分别与存储在电子控制单元（1）的存储区（20）中的电阻（R）、电感（L）和电容（C）的值进行比较（E7、E8、E9），以及
·如果所计算的值中的至少一个与对应的存储值之间的差高于预定阈值，则发起（E12）行动。
2.根据权利要求1的方法，包括以下步骤（E11）：如果所计算的值中的至少一个与对应的存储值之间的差高于预定阈值则存储所计算的电阻（R）、电感（L）和电容（C）的值。
3.根据权利要求1和2中的任一项的方法，其中多个电阻（R）值、多个电感（L）值和多个电容（C）值被存储在该存储区（20）中，分别对所存储的电阻（R）、电感（L）和电容（C）的值的集合计算标准偏差或方差，以便检测这些值随着时间的漂移。
4.根据权利要求1到3中的任一项的方法，其中所发起的行动在于电压控制信号的脉冲宽度的修改，如果所测量的电流强度（I）与强度的预定值不同的话。
5.根据权利要求1到4中的任一项的方法，其中所发起的行动在于使得能够预测故障的发生的警报，如果所测量的电流强度（I）相对于强度的预定值随着时间显著漂移的话。
6.根据权利要求1到5中的任一项的方法，其中所发起的行动在于包括存储在该存储区（20）中的电阻（R）、电感（L）和电容（C）的值的故障信息消息，以使得当装置（3）的故障发生时能够分析所述电气装置（3）的电压控制。
7.用于使用脉冲宽度调制信号来控制机动车辆的电气装置（3）的电压的电子控制单元（1），能够以等效RLC电路的形式对所述电气装置（3）进行电气建模，该等效RLC电路包括与第二支路并联连接的第一支路，该第一支路包括电容器（C），该第二支路包括串联连接的电阻器（R）和感应线圈（L），所述电子控制单元（1）包括：
·用于通过脉冲宽度调制信号来控制该电气装置（3）的电压的模块（10），
·能够存储该等效RLC电路的电阻（R）、线圈电感（L）和电容（C）的值的存储区（20），
·用于测量该电气装置（3）的端子处的电压和该电气装置（3）的输出电流的强度的模块（30），以及
·用于以所测量的电流强度（I）和所测量的电压（V）为基础来计算该等效RLC电路的电阻（R）、电感（L）和电容（C）的值，并且用于将所计算的电阻（R）、电感（L）和电容（C）的值分别与存储在该存储区（20）中的电阻（R）、电感（L）和电容（C）的值进行比较的模块（40），以及
·用于如果所计算的值中的至少一个与对应的存储值之间的差高于预定阈值则发起行动的模块（50）。
8.根据权利要求7的电子控制单元（1），其被配置成如果所计算的值中的至少一个与对应的存储值之间的差高于预定阈值则将所计算的电阻（R）、电感（L）和电容（C）的值存储在该存储区（20）中。
9.根据权利要求7和8中的任一项的电子控制单元（1），其中多个电阻（R）值、多个电感（L）值和多个电容（C）值被存储在该存储区（20）中，该电子控制单元（1）被配置成分别对所存储的电阻（R）、电感（L）和电容（C）的值的集合计算标准偏差或方差，以便检测这些值随着时间的漂移。
10.机动车辆，其包括至少一个电气装置（3），该至少一个电气装置（3）的电压可以通过脉冲宽度调制信号来控制，以及根据权利要求7到9中的任一项的电子控制单元（1）。
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