CN117907636A - 轮速传感器失效的检测和补偿 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于检测轮速传感器的失效的系统和方法。一种示例系统包括编码器和电子处理器。电子处理器被构造成：从轮速传感器接收轮速；从编码器接收信号；以及基于来自编码器的信号来确定电动马达的电动马达轴的位置变化。电子处理器被构造成基于轮速和电动马达的位置变化来确定轮速传感器是否有故障。

Description

轮速传感器失效的检测和补偿

技术领域

本发明涉及轮速传感器失效的检测和补偿。

背景技术

车辆系统利用若干传感器来进行操作。例如，轮速传感器可被利用来测量车辆的相应车轮的速度。

发明内容

轮速传感器的读数不准确或传感器本身完全失效可能危害或损害一个或多个车辆系统的操作。因此，需要尽快检测这种传感器的失效。还可能期望采用一种系统来减轻或补偿一个或多个轮速传感器的失效，使得相应受影响的车辆系统(多个)可继续操作。因此，本文中所描述的系统和方法尤其提供了用于检测轮速传感器的失效并经由马达编码器导出轮速的机构和技术。

一个方面提供了一种用于检测车辆的轮速传感器的失效的系统。该系统包括编码器和电子处理器。电子处理器被构造成：从轮速传感器接收轮速；从编码器接收信号；以及基于来自编码器的信号来确定电动马达的电动马达轴的位置变化。电子处理器基于轮速和电动马达的位置变化来确定轮速传感器是否有故障。

另一个方面提供了一种用于检测车辆的轮速传感器的失效的方法。该方法包括：利用电子处理器从轮速传感器接收轮速；以及利用电子处理器从编码器接收信号。该方法进一步包括：利用电子处理器基于来自编码器的信号来确定电动马达的电动马达轴的位置变化；以及利用电子处理器基于轮速和电动马达的位置变化来确定轮速传感器是否有故障。

又一方面提供了一种车辆。该车辆包括编码器和电子处理器。电子处理器被构造成：从轮速传感器接收轮速；从编码器接收信号；以及基于来自编码器的信号来确定电动马达的电动马达轴的位置变化。电子处理器基于轮速和电动马达的位置变化来确定轮速传感器是否有故障。

附图说明

附图(其中相似的附图标记贯穿独立视图指代相同或功能上类似的元件)与下文的详细描述一起并入说明书中并构成说明书的一部分，并且用于进一步图示包括所要求保护的主题的概念的方面、特征、示例和实施例并解释那些方面、特征、示例和实施例的各种原理和优点。

图1是根据一些方面的车辆系统的框图。

图2示意性地图示了根据一些方面的图1的系统的轮速和马达速度传感器系统。

图3示意性地图示了根据一些方面的图1的系统的电子控制器。

图4是根据一些方面的由图1的系统执行的用于检测图2的系统的轮速传感器失效的方法的流程图。

熟练的技术人员将了解，图中的元件是为了简单性和清晰性而图示的，并且不一定按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可相对于其他元件被夸大，以帮助改进对方面、特征、示例和实施例的理解。

设备和方法部件已在适当的情况下由附图中的常规符号表示，附图仅示出了与理解所呈现的方面、特征、示例和实施例相关的具体细节，以免因对于受益于本文中的描述的本领域普通技术人员来说将显而易见的细节而混淆公开内容。

具体实施方式

如所注意的是，几种车辆系统(例如，电子稳定程序(ESP)、牵引控制系统(TCS)、自适应巡航控制(ACC)系统等)在操作期间利用轮速传感器。因此，有缺陷的轮速传感器可能对这种系统的性能产生负面影响。因此，不仅需要检测这种传感器的失效，而且还需要一种手段来减轻或补偿传感器的失效，使得相应受影响的车辆系统(多个)可继续操作。

因此，本文中所描述的系统和方法尤其提供了用于检测轮速传感器的失效并经由马达编码器导出轮速的机构和技术。如本文中所描述的，轮速传感器的“失效”(也称为“有故障的”轮速传感器)是来自轮速传感器的测量值(多个)不准确或不存在的情况。例如，轮速传感器可能没有被正确校准或根本无法检测轮速。

在详细解释本发明的方面之前，将理解，本发明在其应用方面并不限于以下描述中阐述或以下附图中图示的部件的构造和布置细节。本发明能够以各种方式实践或实施。

另外，本文中使用的措辞和术语仅用于描述目的，并且不应被视为限制性的。例如，本文中对“包含”、“含有”、“包括”、“具有”及其变型的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。术语“连接”和“联接”被广泛使用，并且涵盖直接和间接的连接和联接两者。进一步地，“连接”和“联接”并不限制于物理或机械的连接或联接，而是可以包括电连接或联接(无论是直接的还是间接的)。另外，电子通信和通知可使用有线连接、无线连接或其组合来执行，并且可通过各种类型的网络、通信信道和连接件直接地或通过一个或多个中间装置进行传输。此外，本文中可使用关系术语(诸如，第一和第二、顶部和底部等)来仅区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不一定要求或暗示这种实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。

还应注意，可利用多个基于硬件和软件的装置以及多个不同的结构部件来实施本发明。还应注意，可使用多个基于硬件和软件的装置以及多个不同的结构部件来实施本发明。另外，应理解，本发明的方面可包括硬件、软件和电子部件或模块，为了讨论的目的，可图示和描述这些硬件、软件和电子部件或模块，就好像大部分的部件仅以硬件来实施。然而，本领域普通技术人员基于对该详细描述的阅读将认识到，在至少一个方面，本发明的基于电子的方面可以以可由一个或多个处理器执行的软件(例如，存储在非暂时性计算机可读介质上)来实施。因而，应注意，可利用多个基于硬件和软件的装置以及多个不同的结构部件来实施本发明。例如，说明书中描述的“控制单元”和“控制器”可以包括一个或多个电子处理器、包括非暂时性计算机可读介质的一个或多个物理存储器模块、一个或多个输入/输出接口、以及连接部件的各种连接件(例如，系统总线)。

为便于描述，本文中呈现的一些或所有示例系统均以其组成部分中的每一个的单个范例进行图示。一些示例可能没有描述或图示系统的所有部件。其他示例可包括更多或更少的每个所图示的部件，可组合一些部件，或者可包括附加或替代的部件。

图1是根据一些方面的车辆系统100的框图。车辆系统100可安装在车辆102上或集成到车辆102中。应注意，尽管在以下的描述中，术语“车辆”在本文中被描述和图示为四轮机动车辆(例如，汽车、卡车等)，但本文中所描述的系统和方法可应用于包括任何数量的车轮的各种类型和构型的车辆(例如，摩托车)。车辆102可能够部分或完全自主地操作、由驾驶员手动控制、或两种情况的某种组合。

在所图示的示例中，车辆系统100包括电子控制器104、车辆控制系统106、人机接口(HMI)108和传感器200。在一些方面，车辆系统100还包括收发器110。车辆系统100的部件连同其他各种模块和部件由或通过在其间实现通信的一条或多条控制或数据总线(例如，总线112)彼此电联接。鉴于本文中所描述的发明，使用控制和数据总线以在各种模块和部件之间进行互连以及在各种模块和部件当中进行通信将是本领域技术人员所已知的。在一些方面，总线112是控制器局域网(CAN^TM)总线。在一些方面，总线112是汽车以太网^TM、FlexRay^TM通信总线或另一条合适的有线总线。在替代性方面，可使用合适的无线模态(例如，蓝牙^TM或近场通信)来通信地联接车辆系统100的一些或所有部件。为便于描述，图1中所图示的车辆系统100包括前述部件中的一些之一。替代性方面可包括一个或多个部件，或者可排除或组合一些部件。例如，在一些方面，车辆系统100可包括多个电子控制器、多个HMI、多个收发器、多个总线或其组合。

电子控制器104(下文关于图2和图3进行更特定地描述)操作车辆控制系统106和传感器200以控制车辆102，如本文中所描述的。电子控制器104从传感器200接收传感器遥测数据并确定用于车辆102的控制数据和命令。电子控制器104将车辆控制数据尤其传输到车辆控制系统106，以操作车辆102的一个或多个部件(例如，通过生成制动信号、加速度信号、转向信号或类似物)。

车辆控制系统106包括控制器、传感器、致动器等，以用于控制车辆102的操作的方面(例如，转向、加速、制动、换挡等)。车辆控制系统106被构造成将与车辆102的操作相关的数据发送到电子控制器104和从电子控制器104接收与车辆102的操作相关的数据。

传感器200确定车辆102(以及在一些方面，车辆102周围的环境)的一个或多个属性，并使用例如电信号将有关那些属性的信息传达到车辆系统100的其他部件。车辆属性包括例如车辆或者车辆的部分或部件的位置、车辆或者车辆的部分或部件的移动、作用在车辆或者车辆的部分或部件上的力、车辆速度、纵向加速度和侧向加速度等。传感器200可包括例如车辆控制传感器(例如，检测加速踏板位置、制动踏板位置和方向盘位置[方向盘转度]的传感器)。

如图2中所图示的，传感器200包括一个或多个编码器202A-202D以及一个或多个轮速传感器204A-204D。编码器202A-202D是旋转编码器，其被构造成测量相应电动马达208A-208D的旋转位置，这些电动马达各自驱动车辆102的一个(或多个)相应车轮206A-206D。例如，在一些方面，每个编码器202A-202D被构造成测量有关驱动车轮206A-206D的电动马达208A-208D(特别是其轴，该轴未示出)的位置信息。应理解，虽然单个编码器202A-202D被图示为被构造成测量用于单个相应车轮206A-206D的马达208A-208D的位置，但在一些方面，单个编码器202A-202D可测量驱动多于一个车轮206A-206D的单个马达208A-208D的位置。

轮速传感器204A-204D各自被构造成测量车辆102的相应车轮206A-206D的速度。电子控制器104被构造成从相应编码器202A-202D和轮速传感器204A-204D接收测量值并控制车辆102的操作(经由到车辆控制系统106中的一个或多个的一个或多个命令信号)。如下文更详细解释的，电子控制器104接收并解释从传感器200(特别是编码器202A-202D和轮速传感器(多个)204A-204D)接收到的信号，以检测轮速传感器204A-204D中的一个或多个的失效。

返回到图1，HMI 108提供视觉输出，诸如例如图形指示符(即，固定或动画图标)、灯光、颜色、文本、图像、前述各者的组合等。HMI 108例如包括用于显示视觉输出的合适的显示机构，诸如例如仪表盘、镜、平视显示器、中控台显示屏幕(例如，液晶显示器(LCD)触摸屏或有机发光二极管(OLED)触摸屏)或其他合适的机构。在替代性方面，显示屏可以不是触摸屏。在一些方面，HMI 108显示图形用户接口(GUI)(例如，由电子控制器生成并呈现在显示屏上)，该GUI使得驾驶员或乘客能够与车辆102进行交互。HMI 108还可通过包括在HMI108中或与HMI 108分开的扬声器将音频输出提供给驾驶员，诸如铃声、蜂鸣声、语音输出或其他合适的声音。在一些方面，HMI 108通过例如使用振动马达使一个或多个车辆部件(例如，车辆的方向盘和座椅)振动来将触觉输出提供给驾驶员。在一些方面，HMI 108提供视觉、音频和触觉输出的组合。

如上文所提到的，在一些方面，车辆102包括收发器110。电子控制器104利用收发器110以通过一个或多个无线通信网络(例如，蜂窝网络、卫星网络、陆地移动无线电网络等)来传达数据。这种通信网络包括无线连接、有线连接或两者的组合。在一些方面，电子控制器104被构造成将有关轮速传感器(例如，轮速传感器204A-204D中的一个或多个)的失效的信息传输到远程数据库服务器(未示出)和从远程数据库服务器(未示出)接收有关轮速传感器(例如，轮速传感器204A-204D中的一个或多个)的失效的信息。收发器110还可使用合适的网络模态(例如，蓝牙^TM、近场通信(NFC)、Wi-Fi^TM等)在车辆102内提供无线通信。因此，在一些方面，收发器110将电子控制器104和车辆系统100的其他部件与车辆102内部、车辆102外部或其组合的网络或电子装置(例如，便携式电子通信装置和/或远程数据库服务器)通信地联接。收发器110可包括实现无线通信的其他部件(例如，放大器、天线、基带处理器等)，为简洁起见，本文中并未描述这些部件，并且这些部件可以以硬件、软件或两者的组合来实施。一些方面包括多个收发器或独立的发射和接收部件(例如，发射器和接收器)，而不是组合式收发器110。

图3是图示根据一些方面的电子控制器104的框图。如图3中所图示的，电子控制器104包括电子处理器305(例如，微处理器、专用集成电路等)、存储器310和输入/输出接口315。存储器310可由一个或多个非暂时性计算机可读介质构成，并且至少包括程序存储区和数据存储区。程序存储区和数据存储区可以包括不同类型的存储器的组合，诸如只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)(例如，动态RAM(“DRAM”)、同步DRAM(“SDRAM”)等)、电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”)、闪存或其他合适的存储器装置。电子处理器305联接到存储器310和输入/输出接口315。电子处理器305发送和接收信息(例如，来自存储器310和/或输入/输出接口315)，并通过执行一个或多个软件指令或模块来处理信息，所述软件指令或模块能够存储在存储器310或另一个非暂时性计算机可读介质中。软件可以包括固件、一个或多个应用、程序数据、过滤器、规则、一个或多个程序模块以及其他可执行指令。电子处理器305被构造成从存储器310检索和尤其执行用于车辆控制以及用于执行如本文中所描述的方法的软件。

输入/输出接口315经由总线112来传输和接收来自电子控制器104外部的装置(例如，通过一个或多个有线连接件、无线连接件或其组合)的信息，装置诸如为例如车辆系统100的部件。输入/输出接口315接收输入(例如，来自传感器200、HMI 108等)、提供系统输出(例如，提供给HMI 108等)或两种情况的组合。输入/输出接口315还可包括其他输入和输出机构，为简洁起见，本文中并未描述这些输入和输出机构，并且这些输入和输出机构可以以硬件、软件或两者的组合来实施。

应理解，尽管图3仅图示了单个电子处理器305、存储器310和输入/输出接口315，但电子控制器104的替代性示例可包括多个处理器、多个存储器模块、多个输入/输出接口或其组合。还应注意，车辆系统100可包括其他电子控制器，每个电子控制器包括与电子控制器104类似的部件并与该电子控制器类似地构造。在一些方面，电子控制器104部分或完全地实施在半导体(例如，现场可编程门阵列[“FPGA”]半导体)芯片上。类似地，本文中所描述的各种模块和控制器可被实施为单独的控制器(如所图示)或单个控制器的部件。在一些方面，可使用多种方法的组合。

如所注意的是，轮速传感器(例如，轮速传感器204A-204D中的一个或多个)的失效可能对车辆102的一个或多个车辆控制系统106的性能产生负面影响。因此，图4图示了用于检测(和补偿)轮速传感器的失效的示例方法400。虽然方法400是结合如本文中所描述的车辆系统100来描述的，但如上文所提到的，方法400可与其他系统和车辆一起使用。另外，可修改方法400或以与所提供的具体示例不同的方式执行方法400。作为示例，方法400被描述为由电子控制器104且特别是电子处理器305执行。然而，应理解，在一些示例中，方法400的多个部分可由车辆系统100的其他装置或子系统执行。为便于描述，本文中依据单个轮速传感器204A和编码器202A来描述方法400，该单个轮速传感器和编码器对应于由车辆102的相应电动马达208A驱动的相应车轮206A。应理解，可将方法400利用于基于来自相应编码器202B-202D中的一个或多个的读数来对其他轮速传感器204B-204D进行失效检测。

在块402处，电子处理器305从轮速传感器204A接收轮速。轮速对应于相应车轮206A的速度。在块404处，电子处理器305从编码器202A接收信号，并且在块406处，电子处理器305基于该信号来确定电动马达208A(特别是其电动马达轴)的位置变化。

在块408处，电子处理器305基于轮速和电动马达208A的位置变化来确定轮速传感器204A是否有故障。特别地，电子处理器305被构造成从位置变化导出电动马达208A的马达速度。电动马达208A的马达速度与马达208A所驱动的车轮206A的速度大致相同或至少相对应。因此，电子处理器305可基于轮速与导出的马达速度的比较(例如，如果轮速与马达速度相差预定阈值)来确定轮速传感器204A的失效。

响应于确定轮速传感器204A没有故障，电子处理器305返回到方法400的块402。响应于确定轮速传感器204A有故障，电子处理器基于马达速度而不是轮速来操作车辆102(在块410处)。特别地，电子处理器305使用马达速度来操作车辆102的一个或多个车辆控制系统106。这种车辆控制系统106包括例如电子稳定程序(ESP)、牵引控制系统(TCS)、防抱死制动系统(ABS)、电子制动力分配(EBD)系统、自主紧急制动系统(AEB)或其组合。车辆控制系统106还可包括以下各者中的一者或多者：自适应巡航控制(ACC)系统、制动盘清洁系统、自动警告制动系统、坡道保持控制系统、拖曳扭矩控制系统和拖车摇摆控制系统。除了响应于检测到轮速传感器204A有故障而调整车辆102的操作之外，在一些方面，电子处理器305还响应于确定轮速传感器204A有故障而生成警报。警报可以是触觉警报、视觉警报、听觉警报(或其某种组合)。例如，可经由HMI 108向车辆102的用户生成警报。在一些方面，作为经由HMI 108将警报提供给车辆102的用户的替代或补充，电子处理器305可将警报提供给远程数据库服务器(例如，车辆102的制造商或提供商的远程数据库服务器)。

因此，本文中所描述的主题尤其提供了用于检测(和补偿)车辆的有故障的轮速传感器的系统和方法。

在前述说明书中，已描述了具体的方面、特征、示例和实施例。然而，本领域普通技术人员了解，在不脱离如以下权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以做出各种修改和改变。因此，说明书和附图将在图示性而非限制性意义上来看待，并且所有这种修改都旨在被包括在本教导的范围内。

在该文献中，可使用关系术语(诸如，第一和第二、顶部和底部等)来仅区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不一定要求或暗示这种实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“具有(has)”、“具有(having)”、“包含(includes)”、“包含(including)”、“含有(contains)”、“含有(containing)”或其任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含，使得包括、具有、包含、含有一系列元素的工艺、方法、物品或设备并非仅包括那些元件，而是还可包括未明确列出的或为这种工艺、方法、物品或设备所固有的其他元素。以“包括......一个”、“具有......一个”、“包含......一个”、或“含有......一个”开头的元素在没有更多约束的情况下并不排除在包括、具有、包含、含有该元素的工艺、方法、物品或设备中存在附加的相同元素。术语“一个(a)”和“一种(an)”被定义为一个或多个，除非本文中另有明确陈述。术语“基本上”、“本质上”、“大致”、“大约”或其任何其他型式被定义为接近于本领域普通技术人员的理解，并且在一个非限制性实施例中，该术语被定义为在10％以内、在另一个实施例中在5％以内、在另一个实施例中在1％以内并且在另一个实施例中在0.5％以内。如本文中所使用的术语“联接”被定位为连接，不过不一定是直接联接并且也不一定是机械联接。以某种方式“构造”的装置或结构至少是以这种方式构造的，但也可能是以未列出的方式构造的。

在以下权利要求中阐述了各种特征、优点以及方面、特征、示例和实施例。

Claims (17)

1.一种用于检测车辆的轮速传感器的失效的系统，所述系统包括：

编码器；以及

电子处理器，其被构造成：

从所述轮速传感器接收轮速，

从所述编码器接收信号，

基于来自所述编码器的所述信号来确定所述电动马达的电动马达轴的位置变化，以及

基于所述轮速和所述电动马达的所述位置变化来确定所述轮速传感器是否有故障。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电子处理器进一步被构造成：

从所述电动马达的所述位置变化导出马达速度，以及

当所述马达速度与所述轮速相差预定阈值时，确定所述轮速传感器有故障。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述电子处理器进一步被构造成：响应于确定所述轮速传感器有故障，基于所述马达速度而不是所述轮速来操作所述车辆。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述电子处理器被构造成：基于所述马达速度通过调整选自由以下各者组成的组的至少一者的操作来操作所述车辆：电子稳定程序(ESP)、牵引控制系统(TCS)、防抱死制动系统(ABS)、电子制动力分配(EBD)系统和自主紧急制动系统(AEB)。

5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述电子处理器被构造成：基于所述马达速度通过调整选自由以下各者组成的组的至少一者的操作来操作所述车辆：自适应巡航控制(ACC)系统、制动盘清洁系统、自动警告制动系统、坡道保持控制系统、拖曳扭矩控制系统和拖车摇摆控制系统。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电子处理器进一步被构造成：响应于确定所述轮速传感器有故障而生成警报。

7.一种用于检测车辆的轮速传感器的失效的方法，所述方法包括：

利用电子处理器从所述轮速传感器接收轮速；

利用所述电子处理器从编码器接收信号；

利用所述电子处理器基于来自所述编码器的所述信号来确定所述电动马达的电动马达轴的位置变化；以及

利用所述电子处理器基于所述轮速和所述电动马达的所述位置变化来确定所述轮速传感器是否有故障。

8.根据权利要求7所述的方法，所述方法进一步包括：

从所述电动马达的所述位置变化导出马达速度，以及

当所述马达速度与所述轮速相差预定阈值时，确定所述轮速传感器有故障。

9.根据权利要求8所述的方法，所述方法进一步包括：响应于确定所述轮速传感器有故障，基于所述马达速度而不是所述轮速来操作所述车辆。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，基于所述马达速度来操作所述车辆包括调整选自由以下各者组成的组的至少一者的操作：电子稳定程序(ESP)、牵引控制系统(TCS)、防抱死制动系统(ABS)、电子制动力分配(EBD)系统和自主紧急制动系统(AEB)。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，操作所述车辆包括调整选自由以下各者组成的组的至少一者的操作：自适应巡航控制(ACC)系统、制动盘清洁系统、自动警告制动系统、坡道保持控制系统、拖曳扭矩控制系统和拖车摇摆控制系统。

12.根据权利要求7所述的方法，所述方法进一步包括响应于确定所述轮速传感器有故障而生成警报。

13.一种车辆，其包括：

编码器；以及

电子处理器，其被构造成：

从所述轮速传感器接收轮速，

从所述编码器接收信号，

基于来自所述编码器的所述信号来确定所述电动马达的电动马达轴的位置变化，以及

基于所述轮速和所述电动马达的所述位置变化来确定所述轮速传感器是否有故障。

14.根据权利要求13所述的车辆，其中，所述电子处理器进一步被构造成：

从所述电动马达的所述位置变化导出马达速度，以及

当所述马达速度与所述轮速相差预定阈值时，确定所述轮速传感器有故障。

15.根据权利要求14所述的车辆，其中，所述电子处理器进一步被构造成：响应于确定所述轮速传感器有故障，基于所述马达速度而不是所述轮速来操作所述车辆。

16.根据权利要求15所述的车辆，其中，所述电子处理器被构造成：基于所述马达速度通过调整选自由以下各者组成的组的至少一者的操作来操作所述车辆：电子稳定程序(ESP)、牵引控制系统(TCS)、防抱死制动系统(ABS)、电子制动力分配(EBD)系统和自主紧急制动系统(AEB)。

17.根据权利要求13所述的车辆，其中，所述电子处理器进一步被构造成：响应于确定所述轮速传感器有故障而生成警报。