CN109211156A - 监测基于向量的位置传感器的方法 - Google Patents

Abstract

监测位置传感器的方法包括计算来自位置传感器的正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值。将正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的至少一个绝对值与最小阈值进行比较以确定正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的至少一个绝对值是否小于最小阈值，或者确定正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的至少一个绝对值是否等于或大于最小阈值。当正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的至少一个绝对值小于最小阈值时指示位置传感器有故障。

Description

监测基于向量的位置传感器的方法

引言

本公开总体上涉及一种监测基于向量的位置传感器的方法。

旋转轴(诸如但不限于电动机的轴)的旋转位置是控制系统使用的基本输入。许多旋转传感器产生具有S＝A sin(θ)形式的正弦信号和C＝A cos(θ)形式的余弦信号的输出，其中A是缩放因子，并且θ是由旋转传感器感测的角度。控制系统可使用正弦信号和余弦信号来计算旋转轴的旋转位置。

如果位置传感器输出故障信号(正弦信号或余弦信号)，则所计算的旋转轴位置将是不正确的，并且控制系统可能无法正常操作。因此，监测位置传感器的操作以便检测来自位置传感器的故障信号是重要的。

发明内容

提供了一种监测基于向量的位置传感器的方法。该方法包括用位置传感器感测旋转轴的位置。旋转轴的感测位置包括正弦信号和余弦信号。正弦信号包括旋转轴的感测角度的正弦函数。余弦信号包括旋转轴的感测角度的余弦函数。用诊断控制器计算正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值。诊断控制器将正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的至少一个与最小阈值进行比较。将正弦信号或余弦信号的绝对值与最小阈值进行比较，以确定正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值是否小于最小阈值，或者确定正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的至少一个是否等于或大于最小阈值。当正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的至少一个小于最小阈值时，诊断控制器指示位置传感器有故障。

在该方法的一个实施例中，诊断控制器将正弦信号的绝对值与余弦信号的绝对值进行比较，以识别正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的哪一个具有更大的值。正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中具有较大值的一个绝对值被定义为最大信号值。将正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的至少一个与阈值进行比较的步骤包括将最大信号值与阈值进行比较。

在该方法的一个实施例中，诊断控制器将最大信号值与最大阈值进行比较，以确定最大信号值是否等于或小于最大阈值，或者确定最大信号值是否大于最大值阈。当最大信号值大于最大阈值时，诊断控制器可指示位置传感器有故障。

监测位置传感器的方法是在采样时间段内连续重复的迭代过程。因此，监测位置传感器的方法的一个方面包括在采样时间段内连续地感测正弦信号和余弦信号。

监测位置传感器的方法的一个方面包括将最小失效时间段计算作为轴的转速的函数。

监测位置传感器的方法的另一个方面包括当最大信号值小于最小阈值时，诊断控制器对失效计时器进行增量。当失效计时器增量到失效时间极限时，诊断控制器指示位置传感器有故障。失效时间极限小于作为旋转轴的转速的函数的最小失效时间段。

在监测位置传感器的方法的一个实施例中，诊断控制器从感测正弦信号和感测余弦信号中提取感测角度的值。诊断控制器然后计算感测角度的提取值的正弦函数以定义提取值的正弦，并且计算感测角度的提取值的余弦函数以定义提取值的余弦。

在一个实施例中，诊断控制器缩放提取值的正弦以定义提取值的缩放正弦，并且缩放提取值的余弦以定义提取值的缩放余弦。诊断控制器然后计算提取值的缩放正弦的绝对值和提取值的缩放余弦的绝对值。

在该方法的一个实施例中，诊断控制器计算正弦信号的绝对值与提取值的缩放正弦的绝对值之间的差值以定义正弦值差值。诊断控制器进一步计算余弦信号的绝对值与提取值的缩放余弦的绝对值之间的差值以定义余弦值差值。

在监测位置传感器的方法的一个实施例中，最小阈值被定义为等于大致上等于零的值。将正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的至少一个与最小阈值进行比较的步骤包括将正弦值差值与最小阈值进行比较以确定正弦值差值是否小于最小值阈值，或者确定正弦值差值是否等于或大于最小阈值。将正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的至少一个与最小阈值进行比较的步骤包括将余弦值差值与最小阈值进行比较以确定余弦值差值是否小于最小值阈值，或者确定余弦值差值是否等于或大于最小阈值。诊断控制器还可将正弦值差值和余弦值差值与最大阈值进行比较以确定正弦值差值和余弦值差值是否分别大于最大阈值，或者正弦值差值和余弦值差值是否分别不大于最大阈值。当正弦值差值和/或余弦值差值小于最小阈值时或者当正弦值差值和/或余弦值差值大于最大阈值时，诊断控制器可指示故障。

在监测位置传感器的方法的一个实施例中，最小失效时间段由以下等式计算：

其中t_f,min是最小失效时间段、K_low是通过缩放因子修改的最小预期信号振幅、A₁是非故障信号的振幅、n是以每分钟转数为单位的轴的转速、RPP是传感器缩放因子、flr是舍入到最接近整数的地板函数(floor function)，并且t_s是采样时间段。

在监测位置传感器的方法的另一个实施例中，最小失效时间段由以下等式计算：

其中t_f,min是最小失效时间段，t_s是采样时间段，并且flr是舍入到最近整数的地板函数。T_f由以下等式计算：

其中K_low是最小预期信号振幅的平方，A₁是正弦信号的振幅，并且A₂是余弦信号的振幅。T_cyc根据以下等式计算：其中n是以每分钟转数为单位的轴的转速，并且RPP是传感器缩放因子。

因此，监测位置传感器的方法提供了用于利用来自位置传感器的正弦信号或余弦信号中的一个或两个来识别故障的新过程。本文所述的方法提供了产生快速故障检测时间同时计算效率高、诊断控制器仅需要很少的计算能力的有效过程。因而，本文所述的方法是改进诊断控制器的操作的新过程。

本教导的上述特征和优点以及其它特征和优点很容易从以下用于结合附图取得的对执行本教导的最佳模式的具体实施方式中显而易见。

附图说明

图1是表示监测基于向量的位置传感器的方法的第一实施例的流程图。

图2是表示监测基于向量的位置传感器的方法的第二实施例的流程图。

具体实施方式

本领域一般技术人员将认识到，诸如“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等术语是描述性地用于图式，而并不表示对如由所附权利要求书定义的本公开的范围的限制。另外，本教导在本文可以依据功能和/或逻辑块部件和/或各个处理步骤来描述。应当意识到，这些块部件可以包括被配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件。

参考附图，其中在几个视图中相同的附图标记表示相同的部件，通常示出了监测位置传感器的方法。本文所述的方法可用于监测旋转位置传感器的性能。位置传感器可包括对旋转轴的感测角度θ输出正弦信号和余弦信号的任何类型的传感器。正弦信号是旋转轴的感测角度的正弦函数，并且通常可由等式S＝A sin(θ)来描述，其中S是正弦信号、A是缩放因子，并且θ是由旋转传感器感测的角度。余弦信号是旋转轴的感测角度的余弦函数，并且通常可由等式C＝A cos(θ)来描述，其中C是余弦信号、A是缩放因子，并且θ是由旋转传感器感测的角度。

本文所述的过程可被实施为可在诊断控制器上操作的传感器诊断算法。诊断控制器可包括计算机和/或处理器，并且包括管理并控制位置传感器的操作所必需的所有软件、硬件、存储器、算法、连接、传感器等。诊断控制器可为独立装置，或者可结合到另一台机器(诸如另一个控制器或计算机)中。诊断控制器可替代地被称为控制模块、控制器、控制单元、计算机等。应当明白的是，诊断控制器可包括能够分析来自各种传感器的数据、比较数据、执行计算、做出评估位置传感器的操作所需的必要决定以及执行监测位置传感器的操作所需的必要任务。

诊断控制器可以实施为一个或多个数字计算机或主机，其各自具有一个或多个处理器、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、光驱、磁盘等、高速时钟、模数转换(A/D)电路、数模转换(D/A)电路以及任何所需输入/输出(I/O)电路、I/O装置和通信接口，以及信号调节和缓冲电子器件。

计算机可读存储器可包括参与提供数据或计算机可读指令的任何非暂时性/有形介质。存储器可以是非易失性或易失性的。非易失性介质可包括(例如)光盘或磁盘和其它持久存储器。示例性易失性介质可包括动态随机存取存储器(DRAM)，其可构成主存储器。存储器的实施例的其它示例包括软盘、软磁盘或硬盘、磁带或其它磁性介质、CD-ROM、DVD和/或任何其它光学介质以及诸如闪速存储器的其它可能存储器装置。

诊断控制器包括其上记录有包括传感器诊断算法的计算机可执行指令的有形非暂时性存储器。诊断控制器的处理器被配置用于执行传感器诊断算法。传感器诊断算法实施监测位置传感器的方法。

监测位置传感器的方法是迭代过程，其中的步骤在采样时间段内被执行多次。本文详细描述了该过程的一次迭代。重复迭代过程，并且每次迭代的结果用于监测位置传感器的性能，如下面更详细描述的。

通常，监测位置传感器的方法包括利用位置传感器感测旋转轴的角位置。旋转轴的感测位置包括正弦信号和余弦信号。计算正弦信号和余弦信号中的每一个的绝对值，并且将正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的至少一个与最小阈值进行比较。如果正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中与最小阈值进行比较的一个绝对值小于最小阈值，则位置传感器可能有故障。然而，由于正弦值和余弦值的本质，当正弦信号和余弦信号中的一个接近零时，正弦信号和余弦信号中的另一个接近于一。正弦信号与余弦信号之间的这种自然波动使得难以从旋转轴的单个感测角度诊断位置传感器。因此，该过程是迭代过程，其中重复执行该过程的步骤以确保当对于不同的检测角度θ，正弦值和余弦值在零与一之间波动时检测到故障正弦信号或故障余弦信号。

参考图1，详细描述监测位置传感器的方法的第一实施例。该方法的第一实施例包括用位置传感器感测旋转轴的位置。旋转轴的感测位置包括针对旋转轴的特定测量角度θ的正弦信号和余弦信号。如上所述，正弦信号包括旋转轴的感测角度θ的正弦函数，并且余弦信号包括旋转轴的感测角度θ的余弦函数。感测正弦信号和余弦信号(即，感测旋转轴的位置)的步骤通常由图1中的框120指示。

计算正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值。计算正弦信号的绝对值的步骤通常由图1中的框122指示。计算余弦信号的绝对值的步骤通常由图1中的框124指示。如本文所使用的，术语“绝对值”可被解释为实数的大小而不考虑其符号，或者可被解释为数值或测量值的实际大小，而不管它与其它值的关系如何。

然后，将正弦信号的绝对值与余弦信号的绝对值进行比较，以识别正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的哪一个绝对值具有较大的值或大小。识别正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的哪一个绝对值具有最大值的步骤通常由图1中的框126指示。正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中具有较大值的相应绝对值被定义为最大信号值。例如，如果正弦信号的绝对值为0.50并且余弦信号的绝对值为0.86，则余弦信号具有最大值，并且最大信号值被定义为等于余弦信号的绝对值，即，0.86。

采样计时器增量以跟踪位置传感器被监测的累计时间量。采样计时器增量的步骤通常由图1中的框127指示。采样计时器可包括但不限于诊断控制器的时间跟踪装置。采样计时器对于该过程的每次迭代都会增量位置传感器被采样的时间量。

通常如上所述，将正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的至少一个与最小阈值进行比较。监测位置传感器的方法的第一实施例将正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的一个与最小阈值的比较定义为将最大信号值与最小阈值进行比较。将最大信号值与最小阈值进行比较的步骤通常由图1中的框128指示。因此，对于本文所述的方法的第一实施例，正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中与最小阈值进行比较的特定绝对值是正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中具有最大值的相应绝对值，其先前被定义为最大信号值。将最大信号值与最小阈值进行比较以确定最大信号值是否小于最小阈值，或者确定最大信号值是否等于或大于最小阈值。最小阈值是预定义值，其指示来自位置传感器的适当信号的下限，或给定特定传感器、信号调节电路等的情况下的最小期望值。

当最大信号值小于最小阈值时(通常在130处指示)，位置传感器可能有故障。如果位置传感器有故障，则在采样时间段内，最大信号值将小于最小阈值一段时间。因此，在采样时间段内，在正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的至少一个(即，最大信号值)小于最小阈值的同时，失效计时器连续增量。失效计时器增量的步骤通常由图1中的框132指示。失效计时器跟踪最大信号值小于最小阈值的累计时间量。失效计时器是位置传感器生成指示故障的信号的时间量的测量值。

如果最大信号值不小于最小阈值(即，如果最大信号值等于或大于最小阈值(通常在129处指示)，则诊断控制器将失效计时器与失效时间极限进行比较以确定失效计时器是否小于失效时间极限，或者确定失效计时器是否等于或大于失效时间极限。将失效计时器与失效时间极限进行比较的步骤通常由图1中的框138指示并且在下文更详细地描述。

另外，可将最大信号值与最大阈值进行比较以确定最大信号值是否等于或小于最大阈值，或者确定最大信号值是否大于最大阈值。将最大信号值与最大阈值进行比较的步骤通常由图1中的框134指示。最大阈值是预定义值，其指示来自位置传感器的适当信号的上限，或给定特定传感器、信号调节电路等的情况下的最大期望值。

当最大信号值大于最大阈值时(通常在136处指示)，位置传感器可能有故障。如果位置传感器有故障，则在采样时间段内，最大信号值将大于最大阈值一段时间。因此，在采样时间段内，在正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的至少一个(即，最大信号值)大于最大阈值的同时，失效计时器连续增量。失效计时器增量的步骤通常由图1中的框132指示。失效计时器跟踪最大信号值大于最大阈值的累计时间量。应当明白的是，诊断控制器可包括单独的失效计时器以分别跟踪相对于最大阈值和最小阈值的最大信号值。

如果最大信号值不大于最大阈值(即，如果最大信号值等于或小于最大阈值(通常在135处指示)，则诊断控制器将失效计时器与失效时间极限进行比较以确定失效计时器是否小于失效时间极限，或者确定失效计时器是否等于或大于失效时间极限。将失效计时器与失效时间极限进行比较的步骤通常由图1中的框138指示并且在下文更详细地描述。

如上所述，本文所述的过程是迭代过程，其中上述用于监测位置传感器的方法的第一实施例的每个步骤都被重复执行。当失效计时器在采样时间极限内大于失效时间极限时，即，当失效计时器的值增量到预定义值(即，失效时间极限)时，诊断控制器指示位置传感器有故障。

对于先前已经被确定构成故障的给定的一组条件，可根据最小失效时间计算来定义失效时间极限。因此，将失效计时器与失效时间极限进行比较以确定失效计时器是否小于失效时间极限，或者确定失效计时器是否等于或大于失效时间极限。将失效计时器与失效时间极限进行比较的步骤通常由图1中的框138指示。如果失效计时器在采样时间极限内增量到等于或大于失效时间极限的值(通常在140处指示)，则作出位置传感器有故障的指示。指示位置传感器有故障的步骤通常由图1中的框142指示。位置传感器有故障可以任何合适的方式指示，该方式包括但不限于在诊断控制器中设定诊断代码、照亮警告灯、显示消息等。

如果失效计时器小于失效时间极限(通常在139处指示)，则将采样计时器与采样时间极限进行比较以确定采样计时器是否等于或大于采样时间极限，或者确定采样计时器是否小于采样时间极限。将采样计时器与采样时间极限进行比较的步骤通常由图1中的框144指示。采样时间极限可被定义为包括足以检测位置传感器有故障的任何时间段。应当明白的是，采样时限越长，获得故障指示的可能性就越大，而采样时间极限越短，获得故障指示的可能性就越小。采样时间极限应当被定义为包括至少大于最小失效时间段的时间段，下面将更详细地描述。如果采样计时器小于采样时间极限(通常在146处指示)，则不采取进一步的动作，并且重复该过程。如果采样计时器等于或大于采样时间极限(通常在148处指示)，并且失效计时器没有增量到等于或大于失效时间极限的值，则诊断控制器指示位置传感器没有故障。指示位置传感器没有故障的步骤通常由图1中的框150指示。

如上所述，该过程在采样时间段内重复执行，以确定失效计数器在采样时间极限内是否增量到失效时间极限。换句话说，如果采样时间段小于采样时间极限，则没有足够的时间段来完全诊断位置传感器，并且重复该过程直到由采样计时器测量的采样时间段等于或大于采样时间极限。

失效时间极限可基于最小失效时间段来定义。最小失效时间段是在给定的一组条件下在一个采样时间段内可检测到故障的最小时间量。最小失效时间段是在给定采样时间段期间将被捕获的最小保证失效时间，即，所诊断的信号在最小(最大)信号阈值以下(以上)的保证时间。最小失效时间段为设定指示故障的失效时间极限提供了上限。失效时间极限必须被设定为等于或小于最小失效时间段的值或时间段，以确保检测到位置传感器中的故障。因此，为了检测到故障，失效计时器必须等于或大于失效时间极限，并且失效时间极限必须小于最小失效时间段。

最小失效时间段可被定义为旋转轴的转速的函数。例如，对于监测位置传感器的方法的第一实施例，可从下面的等式1计算最小失效时间段：

在等式1中，t_f,min是最小失效时间段，K_low是通过缩放因子修改的最小预期信号振幅，A₁是非故障信号的振幅，n是以每分钟转数为单位的轴的转速，RPP是传感器缩放因子，flr是舍入到最接近整数的地板函数(floor function)，并且t_s是采样时间段。因为等式1仅考虑全采样窗而不考虑部分采样窗，所以用于监测位置传感器的方法的第一实施例的最小失效时间段的计算是近似的。另外，使用上面的等式1计算最小失效时间段取决于诊断控制器的采样率。等式1反映了基于无限采样率(即，连续采样)的最小失效时间段的计算。较慢的采样率可能会影响计算的最小失效时间段。

参考图2，详细描述该方法的第二实施例。监测位置传感器的方法的第二实施例包括利用位置传感器感测旋转轴的角位置。旋转轴的感测位置包括针对旋转轴的特定测量角度θ的正弦信号和余弦信号。感测正弦信号和余弦信号(即，感测旋转轴的位置)的步骤通常由图2中的框220指示。如上所述，正弦信号包括旋转轴的感测角度θ的正弦函数，并且余弦信号包括旋转轴的感测角度θ的余弦函数。

计算正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值。计算正弦信号的绝对值的步骤通常由图2中的框222指示。计算余弦信号的绝对值的步骤通常由图2中的框224指示。如本文所使用的，术语“绝对值”可被解释为实数的大小而不考虑其符号，或者可被解释为数值或测量值的实际大小，而不管它与其它值的关系如何。

从感测到的正弦信号和感测到的余弦信号中提取感测角度θ的值。提取感测角度θ的步骤通常由图2中的框226指示。诊断控制器可以任何合适的方式提取感测角度θ。例如，可将正弦信号除以余弦信号以定义信号商，并且可计算信号商的反正切以导出感测角度θ。替代地，可使用跟踪回路从正弦信号和余弦信号中提取感测角度θ。应当明白的是，可以本文未示出或未描述的一些其它方式来提取感测角度θ。

一旦从正弦信号和余弦信号中提取感测角度θ，诊断控制器就计算感测角度θ的提取值的正弦函数，以定义提取值的正弦。计算感测角度θ的提取值的正弦函数的步骤通常由图2中的框228指示。另外，诊断控制器计算感测角度θ的提取值的余弦函数，以定义提取值的余弦。计算感测角度θ的提取值的余弦函数的步骤通常由图2中的框230指示。

提取值的正弦可被缩放以定义提取值的缩放正弦。缩放提取值的正弦的步骤通常由图2中的框232指示。类似地，提取值的余弦可被缩放以定义提取值的缩放余弦。缩放提取值的余弦的步骤通常由图2中的框234指示。提取值的正弦和提取值的余弦可通过将提取值的正弦和提取值的余弦乘以乘数来缩放。乘数是传感器输出的最小预期振幅。

然后计算提取值的缩放正弦的绝对值。计算提取值的缩放正弦的绝对值的步骤通常由图2中的框236指示。类似地，还计算提取值的缩放余弦的绝对值。计算提取值的缩放余弦的绝对值的步骤通常由图2中的框238指示。如本文所使用的，术语“绝对值”可被解释为实数的大小而不考虑其符号，或者可被解释为数值或测量值的实际大小，而不管它与其它值的关系如何。

然后计算正弦信号的绝对值与提取值的缩放正弦的绝对值之间的差值，并且将差值定义为正弦值差值。计算正弦值差值的步骤通常由图2中的框240指示。还计算余弦信号的绝对值与提取值的缩放余弦的绝对值之间的差值，并且将差值定义为余弦值差值。计算余弦值差值的步骤通常由图2中的框242指示。

采样计时器增量以跟踪位置传感器被监测的累计时间量。采样计时器增量的步骤通常由图2中的框243指示。采样计时器可包括但不限于诊断控制器的时间跟踪装置。采样计时器对于该过程的每次迭代都会增量位置传感器被采样的时间量。

如上所述，将正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的至少一个与最小阈值进行比较。对于监测位置传感器的方法的第二实施例，最小阈值被定义为等于大致上等于零或者稍微小于零的值。另外，在监测位置传感器的方法的第二实施例的背景中，比较正弦信号的绝对值和余弦信号的绝对值中的至少一个被定义为将正弦值差值与最小值阈值(即，零)进行比较以便确定正弦值差值是否小于最小阈值，或者是否等于或大于最小阈值，并且将余弦值差值与最小阈值(即，零)进行比较以便确定余弦值差值是小于最小阈值，或者是否等于或大于最小阈值。另外，可将正弦值差值和余弦值差值分别与最大阈值进行比较。最大阈值是指示来自位置传感器的适当信号的上限或在给定特定传感器、信号调节电路等的情况下的最大期望值的预定义值。将正弦值差值与最小阈值和最大阈值进行比较的步骤通常由图2中的框244指示。将余弦值差值与最小阈值和最大阈值进行比较的步骤通常由图2中的框246指示。

当正弦值差值小于最小阈值(例如，小于零)时，或者当正弦值差值大于最大阈值(通常在252处指示)时，位置传感器可能有故障。另外，当余弦值差值小于最小阈值(例如，小于零)时，或者当余弦值差值大于最大阈值(通常在254处指示)时，位置传感器可能有故障。当正弦值差值和/或余弦值差值中的一个或两者在采样时间段内小于最小阈值时，或者当正弦值差值和/或余弦值差值中的一个或两个在采样时间段内大于最大阈值时，失效计时器可连续地增量。失效计时器增量的步骤通常由图2中的框256指示。失效计时器跟踪正弦值差值和/或余弦值差值小于最小阈值的累计时间量。

如果正弦值差值不小于最小阈值，即，如果正弦值差值等于或大于最小阈值，并且正弦值差值不大于最大阈值，即，如果正弦值差值等于或小于最大阈值(通常在248处指示)，则诊断控制器将失效计时器的值与失效时间极限进行比较，以确定失效计时器的值是否小于失效时间极限，或者确定失效计时器的值是否等于或大于失效时间极限。将失效计时器的值与失效时间极限进行比较的步骤通常由图2中的框258指示并且在下文详细描述。类似地，如果余弦值差值不小于最小阈值，即，如果余弦值差值等于或大于最小阈值，并且余弦值差值不大于最大阈值，即，如果余弦值差值等于或小于最大阈值(通常在250处指示)，则诊断控制器将失效计时器的值与失效时间极限进行比较，以确定失效计时器的值是否小于失效时间极限，或者确定失效计时器的值是否等于或大于失效时间极限。将失效计时器的值与失效时间极限进行比较的步骤通常由图2中的框258指示并且在下文详细描述。

如上所述，本文所述的过程是迭代过程，其中上述用于监测位置传感器的方法的第二实施例的每个步骤都被重复执行。当失效计时器在采样时间极限内增量到失效时间极限时，诊断控制器指示位置传感器有故障。将失效计时器的值与失效时间极限进行比较以确定失效计时器的值是否小于失效时间极限，或者确定失效计时器的值是否等于或大于失效时间极限。将失效计时器的值与失效时间极限进行比较的步骤通常由图2中的框258指示。如果失效计时器等于或大于失效时间极限(通常在262处指示)，则诊断控制器指示位置传感器有故障。指示位置传感器有故障的步骤通常由图2中的框264指示。位置传感器有故障可以任何合适的方式指示，该方式包括但不限于在诊断控制器中设定诊断代码、照亮警告灯、显示消息等。

如果失效计时器小于失效时间极限(通常在260处指示)，则将采样计时器与采样时间极限进行比较以确定采样计时器是否等于或大于采样时间极限，或者确定采样计时器是否小于采样时间极限。将采样计时器与采样时间极限进行比较的步骤通常由图2中的框266指示。应当明白的是，采样计时器是累计采样时间段的量度。如果采样计时器小于采样时间极限(通常在268处指示)，则不采取进一步的动作，并且重复该过程。如果采样计时器等于或大于采样时间极限(通常在270处指示)，并且失效计时器没有增量到等于或大于失效时间极限的值，则诊断控制器指示位置传感器没有故障。指示位置传感器没有故障的步骤通常由图2中的框272指示。

如上所述，该过程在采样时间段内重复执行，以确定失效计数器在采样时间极限内是否增量到失效时间极限。换句话说，如果采样时间段小于采样时间极限，则没有足够的时间段来完全诊断位置传感器，并且重复该过程直到失效计时器等于或大于失效时间极限，或者采样计时器等于或大于采样时间极限。

失效时间极限可基于最小失效时间段来定义。最小失效时间段是在给定的一组条件下在采样时间段内可检测到故障的最小时间量。最小失效时间段为设定指示故障的失效时间极限提供了上限。失效时间极限必须被设定为小于最小失效时间段的值或时间段，以确保检测到位置传感器中的故障。因此，为了检测到故障，失效计时器必须等于或大于失效时间极限，并且失效时间极限必须小于最小失效时间段。

最小失效时间段可被定义为旋转轴的转速的函数。例如，对于监测位置传感器的方法的第二实施例，可从下面的等式2计算最小失效时间段：

在等式2中，t_f,min是最小失效时间段，t_s是采样时间段，flr是舍入到最近整数的地板函数。T_f由以下等式3计算：

在等式3中，K_low是最小预期信号振幅的平方，A₁是正弦信号的振幅，A₂是余弦信号的振幅。T_cyc由以下等式4计算：

在等式3中，n是以每分钟转数为单位的轴的转速，并且RPP是传感器缩放因子。另外，使用上面的等式2计算最小失效时间段取决于诊断控制器的采样率。等式2反映了基于无限采样率(即，连续采样)的最小失效时间段的计算。较慢的采样率可能会影响计算的最小失效时间段。

详述和图式或图支持并且描述本公开，但是本公开的范围仅仅是由权利要求书限定。虽然已详细描述了用于执行所述公开的某些最佳模式和其它实施例，但是也存在用于实践所附权利要求书中限定的本公开的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种监测基于向量的位置传感器的方法，所述方法包括：

利用所述位置传感器感测旋转轴的位置，其中所述感测位置包括含有所述旋转轴的感测角度的正弦函数的正弦信号和包括所述旋转轴的所述感测角度的余弦函数的余弦信号；

用诊断控制器计算所述正弦信号的绝对值和所述余弦信号的绝对值；

用所述诊断控制器将所述正弦信号的所述绝对值和所述余弦信号的所述绝对值与最小阈值进行比较，以确定所述正弦信号的所述绝对值和所述余弦信号的所述绝对值是否小于所述最小阈值，或者确定所述正弦信号的所述绝对值和所述余弦信号的所述绝对值中的所述至少一个是否等于或大于所述最小阈值；以及

当所述正弦信号的所述绝对值和所述余弦信号的所述绝对值中的所述至少一个小于所述最小阈值时用所述诊断控制器指示故障。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括用所述诊断控制器将所述正弦信号的所述绝对值与所述余弦信号的所述绝对值进行比较以识别所述正弦信号的所述绝对值和所述余弦信号的所述绝对值中的哪一个绝对值具有较大值，并且将所述正弦信号的所述绝对值和所述余弦信号的所述绝对值中的所述一个绝对值定义为最大信号值。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在采样时间段内连续感测所述正弦信号和所述余弦信号。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括将最小失效时间段计算作为所述旋转轴的转速的函数。

5.根据权利要求2所述的方法，其中指示所述故障包括当所述最大信号值小于所述最小阈值时用所述诊断控制器将失效计时器增量。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括用所述诊断控制器从所感测的正弦信号和所感测的余弦信号中提取感测角度的值。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括用所述诊断控制器计算所述感测角度的所述提取值的正弦函数以定义所述提取值的正弦，并且用所述诊断控制器计算所述感测角度的所述提取值的余弦函数以定义所述提取值的余弦。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括缩放所述提取值的所述正弦以定义所述提取值的缩放正弦，并且缩放所述提取值的所述余弦以定义所述提取值的缩放余弦。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括用所述诊断控制器计算所述提取值的所述缩放正弦的绝对值，并且用所述诊断控制器计算所述提取值的所述缩放余弦的绝对值。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括用所述诊断控制器计算所述正弦信号的所述绝对值与所述提取值的所述缩放正弦的所述绝对值之间的差值以定义正弦值差值，并且计算所述余弦信号的所述绝对值与所述提取值的所述缩放余弦的所述绝对值之差值以定义余弦值差值。