DE102018114325A1 - System und Verfahren zur Messung und Diagnose des Anfangsversatzes eines analogen Eingangssensors - Google Patents

System und Verfahren zur Messung und Diagnose des Anfangsversatzes eines analogen Eingangssensors Download PDF

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Abstract

Ein elektrisches Energiesystem beinhaltet eine mehrphasige elektrische Maschine, ein Batteriepack, ein Wechselrichtermodul, einen analogen Eingangssensor und eine Diagnosesteuerung, die ein Verfahren ausführt. Der Sensor misst einen elektrischen Parameter, der sich von einem wahren Wert des Parameters um einen Anfangsversatzwert unterscheidet. Die Steuerung sammelt Probensätze des Parameters, vergleicht den Anfangsversatz jeder Probe mit einem Ausreißerschwellenwert in einer ersten Diagnoseschleife und sendet ein Bit-Flag, das eine Ausreißerprobe anzeigt, an eine langsamere zweite Diagnoseschleife, wenn der Anfangsversatz einer Probe den Ausreißerschwellenwert überschreitet. Der zweite Regelkreis berechnet einen gleitenden Mittelwert der Anfangsversätze der Probensätze, verwirft den Satz mit der Ausreißerprobe als Reaktion auf das Bit-Flag und führt eine Steueraktion aus, wenn der Mittelwert einen Schwellenwert überschreitet, der niedriger als der Ausreißerschwellenwert ist.

Description

  • EINFÜHRUNG
  • Elektrische Energiesysteme werden eingesetzt, um eine zuverlässige Drehmomentquelle in einer Vielzahl von vorteilhaften Anwendungen bereitzustellen. Ein elektrisches Energiesystem beinhaltet typischerweise eine mehrphasige elektrische Maschine, die über einen Wechselrichter mit einem Batteriepack verbunden ist. Wenn die einzelnen Phasenwicklungen der elektrischen Maschine durch Pulsweitenmodulation oder andere Arten der schnellen Halbleiter-Schaltsteuerung des Wechselrichters aktiviert werden, liefert eine Abtriebswelle der elektrischen Maschine ein definiertes Drehmoment. Die rotierende Abtriebswelle treibt wahlweise eine gekoppelte Last an oder erzeugt je nach Betriebsart und Konfiguration der elektrischen Maschine Elektrizität.
  • Die präzise Steuerung der Funktionen der elektrischen Maschine und anderer angeschlossener leistungselektronischer Komponenten des elektrischen Energiesystems basiert auf der genauen Bestimmung bestimmter elektrischer Parameter in Echtzeit. Zu diesem Zweck können analoge Eingangssensoren innerhalb des elektrischen Energiesystems verwendet werden, um diese Parameter direkt zu messen und zu melden. Analoge Sensoren verfügen über eine Leistungsqualität, die als Anfangsoffset bezeichnet wird und eine vorspannungsabhängige Abweichung des Spannungsausgangswerts des Sensors von einem erwarteten Wert beschreibt. Bei Verwendung eines Stromsensors bei 0 Ampere kann der Sensor beispielsweise eine Spannung von ±15 Ampere ausgeben, wobei der Anfangsversatz des Sensors 15 Ampere beträgt. Zur Verbesserung der Genauigkeit wird daher der Anfangsoffset eines bestimmten Sensors ermittelt und von den gemeldeten Werten des Sensors abgezogen, bevor der Messwert in einer Steuerung verwendet wird.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Ein elektrisches Energiesystem des hierin beschriebenen Typs weist einen oder mehrere analoge Eingangssensoren auf, wie beispielsweise Phasenstromsensoren oder Spannungsbussensoren. Des Weiteren ist ein zugehöriges Verfahren zum Messen und Diagnostizieren des Anfangsoffsets derartiger Sensoren beschrieben. Der vorliegende Ansatz soll die Robustheit bestehender Sensordiagnoseverfahren verbessern, insbesondere als Reaktion auf kurzzeitige Spannungseinbrüche oder -abfälle, die beim Systemstart an einem Hilfsbus (Niederspannung) auftreten können.
  • In einer exemplarischen Ausführungsform des offenbarten Verfahrens funktionieren getrennte, aber zusammenhängende Diagnoseschleifen einer Diagnosesteuerung zusammen, um Sätze von elektrischen Datenproben zu sammeln und zu mitteln, wobei die Diagnoseschleife die Datenerfassungsfunktion mit einer schnelleren Zyklusgeschwindigkeit/Schleifengeschwindigkeit ausführt als die Diagnoseschleife, welche die Kerndiagnosefunktion ausführt. Zur Veranschaulichung werden die Diagnoseregelkreise hierin als „schnell“ und „langsam“ bezeichnet, wobei die schnelle Schleife in einigen Ausführungsformen möglicherweise im Kilohertz-Bereich (kHz) arbeitet und die langsame Schleife bei etwa 100 Hz arbeitet, oder wobei die schnelle Schleife etwa 1 oder 2 Größenordnungen schneller ist als die langsame Schleife.
  • Die schnelle Schleife ist konfiguriert, um ein Bit-Flag zu setzen, wenn der Anfangsversatz einer bestimmten elektrischen Datenprobe einen kalibrierten Versatzschwellenwert überschreitet, wobei der kalibrierte Versatzschwellenwert deutlich über einem historischen durchschnittlichen Versatz liegt. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff „deutlich über“ mindestens das 3-4-fache des historischen gleitenden Durchschnitts des Anfangsversatzes, wobei eine derartige Probe hierin als „Ausreißerprobe“ bezeichnet wird. Wenn das Bit-Flag für die schnelle Schleife gesetzt ist, kann die langsame Schleife durch automatisches Verwerfen des Datensatzes, zu dem die Ausreißerprobe gehört, reagieren. Die schnelle Schleife kann danach versuchen, einen anderen Satz von elektrischen Datenproben zu sammeln, um den verworfenen Satz zu ersetzen.
  • Gleichzeitig führt die langsame Schleife einen X/Y-Schnelldurchlauf durch, d. h. mit einer Steueraktion in Bezug auf das System, wenn ein Mittelwert eines vorgegebenen Schwellenwerts (X) der gesammelten Datenproben innerhalb einer vorgegebenen Anzahl (Y) aufeinanderfolgender Probensätze ausfällt. Auf diese Weise bietet der vorliegende Ansatz eine spezifische Verbesserung der allgemeinen Betriebsgenauigkeit von analogen Eingangssensor-Diagnoserechnern in elektrischen Energiesystemen des hierin beschriebenen Typs.
  • Es wird auch ein elektrisches Energiesystem offenbart, das über das vorstehend genannte Verfahren gesteuert wird. Das System kann eine mehrphasige elektrische Maschine mit einer Vielzahl von Phasenwicklungen und einer drehbaren Ausgangswelle, ein Batteriepack, das an einen Gleichstrombus (DC) angeschlossen ist, ein Wechselrichtermodul (PIM), einen analogen Eingangssensor und eine Diagnosesteuerung aufweisen. Das PIM wird über den Gleichspannungs-Bus mit dem Batteriepack und über die Phasenwicklungen mit der elektrischen Maschine verbunden. Der analoge Eingangssensor misst einen elektrischen Parameter des elektrischen Energiesystems, wie beispielsweise einen Phasenstrom oder eine Spannung oder eine Zwischenkreisspannung.
  • Die Diagnosesteuerung in dieser Ausführungsform ist konfiguriert, um den Anfangsversatzwert bei der Inbetriebnahme des Systems zu diagnostizieren. Die Steuerung führt dies durch das Sammeln von Probensätzen der elektrischen Parameter und das Vergleichen eines Anfangsversatzes jeder Probe in den gesammelten Probensätzen mit einem kalibrierten Ausreißerschwellenwert unter Verwendung einer ersten Diagnoseschleife durch und sendet dann ein Bit-Flag, das eine Ausreißerprobe von der ersten Diagnoseschleife zu einer langsameren zweiten Diagnoseschleife anzeigt, wenn der Anfangsversatz einer oder mehrerer der Proben den kalibrierten Ausreißerschwellenwert überschreitet. Der zweite Regelkreis ist ebenfalls konfiguriert, um einen gleitenden Mittelwert der Anfangsversätze der gesammelten Probensätze zu berechnen, den Probensatz mit der Ausreißerprobe als Reaktion auf das Bit-Flag zu verwerfen und eine Steueraktion in Bezug auf das System auszuführen, wenn der berechnete gleitende Mittelwert einen mittleren Schwellenwert überschreitet, der niedriger ist als der Ausreißerschwellenwert.
  • Die Diagnosesteuerung führt die Steueraktion in bestimmten Ausführungsformen aus, indem sie einen Diagnosecode in den Speicher der Steuerung oder an eine entfernte Vorrichtung, wie beispielsweise über eine Fahrzeugtelematikeinheit, setzt oder überträgt.
  • Das elektrische Energiesystem kann als Teil eines Kraftfahrzeugs mit Straßenrädern und einem Getriebe verwendet werden, wobei die elektrische Maschine eine Abtriebswelle aufweist, die über das Getriebe mit den Straßenrädern verbunden ist.
  • In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug ein Getriebe und das elektrische Energiesystem, in diesem Fall mit den Sensoren, die als eine Vielzahl von analogen Stromsensoren ausgeführt sind, die jeweils konfiguriert sind, um einen entsprechenden Phasenstrom oder eine entsprechende Spannung der elektrischen Maschine zu messen. Die Steuerung ist konfiguriert, als Reaktion auf ein Zünd- oder Schlüsselereignis des Fahrzeugs das vorstehend beschriebene Verfahren durchzuführen und eine Steueraktion in Bezug auf das System auszuführen, wenn der berechnete gleitende Mittelwert einen Schwellenwert des gleitenden Mittelwerts überschreitet, z. B. zwischen 25 und 35 Prozent des kalibrierten Ausreißerschwellenwerts.
  • Die oben aufgeführten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung gehen ganz offensichtlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Arten zum Ausführen der beschriebenen Offenbarungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Darstellung eines exemplarischen Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Energiesystem, einem analogen Eingangssensor und einer Diagnosesteuerung, die konfiguriert ist, um ein Verfahren zur Diagnose der Anfangsversatzwerte des Sensors auszuführen.
    • Die 2A und 2B sind Logikflussdiagramme, die eine exemplarische Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens in Bezug auf die jeweiligen langsamen und schnellen Regelkreise der Steuerung beschreiben.
  • Für die vorliegende Offenbarung können verschiedene Modifikationen und alternative Formen zur Anwendung kommen und einige exemplarische Ausführungsformen werden hierin anhand der Zeichnungen in Form von Detailbeispielen dargestellt. Neuartige Aspekte dieser Offenbarung sind nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten besonderen Formen beschränkt. Vielmehr zielt die Offenbarung darauf ab, Änderungen, Äquivalente, Kombinationen und Alternativen abzudecken, die dem Erfindungsgedanken oder dem Umfang der Offenbarung entsprechen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert sind.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin sich in den mehreren Ansichten gleiche Referenznummern auf gleiche Komponenten beziehen, ist ein exemplarisches elektrisches Energiesystem 20 mit einem oder mehreren analogen Eingangssensoren 32 in 1 dargestellt. Die Sensoren 32 können als einzelne Phasenstrom- oder Phasenspannungssensoren, als Gleichstrom-(DC)-Spannungsbussensoren 32A oder andere Arten von analogen Eingangssensoren mit einem vordefinierten Ausgangsspannungsbereich, z. B. ± 0-5 VDC, ausgeführt werden, wobei jeder Wert in dem Bereich einem bestimmten Eingangsmesswert entspricht. So kann beispielsweise bei Verwendung der Sensoren 32 ein Istwert von ± 200A-600A als Hochstrom-Ausführung oder ± 60-300VDC oder mehr in einer Hochstrom-Ausführungsform gemessen werden. Der gemessene Parameter unterscheidet sich vom wahren Wert durch einen anfänglichen Versatzwert, wie vorstehend erwähnt und in Fachkreisen verstanden wird.
  • Das elektrische Energiesystem 20 beinhaltet weiterhin eine Diagnosesteuerung (C) 50, die programmiert und anderweitig konfiguriert ist, um Anweisungen eines Verfahrens 100 zum Messen und Diagnostizieren der Anfangsversatzwerte der analogen Eingangssensoren 32 oder 32A auszuführen, wobei das Verfahren 100 im Folgenden mit Verweisen auf die jeweiligen Unterprogramme 100A und 100B der 2A und 2B ausführlich beschrieben wird. Zur Veranschaulichung wird eine exemplarische Anwendung für das Verfahren 100 beschrieben, wobei das elektrische Energiesystem 20 aus 1 als Teil eines Kraftfahrzeugs 10, wie beispielsweise eines Batterie-Elektrofahrzeugs oder eines Hybrid-Elektrofahrzeugs, verwendet wird, wobei ein derartiges Fahrzeug 10 eine Fahrzeugkarosserie 12 und Straßenräder 14 in Rollkontakt mit einer Fahrbahnoberfläche 16 aufweist. Das elektrische Energiesystem 12 ist jedoch nicht auf mobile Anwendungen im Allgemeinen oder auf Anwendungen im Automobilbereich im Besonderen beschränkt. Mögliche Anwendungen beinhalten stationäre Kraftwerke, Vorrichtungen, Roboter und andere derartige Systeme, die mit den analogen Eingangssensoren 32 oder 32A und anderen grundlegenden elektrischen Komponenten, wie in 1 dargestellt, konstruiert wurden.
  • Das elektrische Energiesystem 20 beinhaltet eine oder mehrere elektrische Maschinen (ME) 22 gespeist, wenn eine Mehrphasen-/Wechselstrom-Ausgangsspannung (VAC) von einem Wechselrichtermodul (PIM) 26 an einzelne Phasenwicklungen 31 der elektrischen Maschine 22 angelegt wird. Das PIM 26 ist elektrisch an einen Gleichspannungs-Bus 33 angeschlossen, der eine Gleichspannung (VDC ) aus einer Hochspannungsbatterie 24 (BHV ) liefert. Ein DC-DC-Spannungswandler 28 kann an den DC-Spannungsbus 33 angeschlossen und so gesteuert werden, dass der Spannungspegel vom Batteriepack 24 auf niedrigere Spannungshilfspegel an einem Hilfsspannungsbus (VAUX ), z. B. 12-15 VDC, reduziert wird. Eine Bleisäure- oder andere geeignete Hilfsbatterie (BAUX ) 30 kann an den DC-DC-Wandler 28 angeschlossen und zur Versorgung angeschlossener Hilfsvorrichtungen (nicht dargestellt) wie beispielsweise Funkgeräte, Leuchten und Hilfsmotoren verwendet werden.
  • Hinsichtlich der elektrischen Maschine 22 beinhaltet diese Vorrichtung eine Abtriebswelle 27, die sich beim Einschalten der elektrischen Maschine 22 dreht, was als Reaktion auf einen gesteuerten internen Halbleiterschaltvorgang des PIM 26 erfolgt. Die Drehung der Abtriebswelle 27 liefert das Motorabtriebsdrehmoment (Pfeil TM ) an eine angeschlossene Last, z. B. die Straßenräder 14 am Beispiel des Kraftfahrzeugs 10. In einer derartigen Ausführungsform kann ein Getriebe (T) 23 zwischen der elektrischen Maschine 22 und den Straßenrädern 14 angeordnet werden, wobei das Motorabtriebsdrehmoment (Pfeil TM ) letztlich durch einen oder mehrere Getriebesätze oder eine stufenlose Riemenscheibenkonfiguration übertragen wird, um ein Getriebeabtriebsdrehmoment (Pfeil TO ) bereitzustellen. In ähnlicher Weise kann ein Verbrennungsmotor (E) 25 über das Motorabtriebsdrehmoment (Pfeil TM ) gekurbelt und in einigen Ausführungsformen gestartet werden, z. B. in einer gegurteten Generatorstarterkonfiguration, wobei der Motor 25 über eine geeignete Antriebsanbindung 36 (Pfeil TE ) an das Getriebe 23 gekoppelt und abgegeben wird, beispielsweise über eine Eingangskupplung (CI) in Form einer Reibungskupplung oder eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers.
  • Die Diagnosesteuerung 50 von 1, die über einen Controller Area Network (CAN)-Bus oder andere geeignete Kommunikationskanäle mit dem elektrischen Energiesystem 20 verbunden ist, beinhaltet einen Prozessor (P) und einen Speicher (M). Der Speicher (M) kann nicht-flüchtige Speicher, z. B. Nur-Lese-Speicher, ob optisch, magnetisch, Flash- oder anderweitige beinhalten. Die Steuerung 50 beinhaltet auch ausreichende Mengen Direktzugriffsspeicher, einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher usw. sowie einen Hochgeschwindigkeitstakt, eine Analog-zu-Digital und eine Digital-zu-Analog-Schaltung und Eingabe-/Ausgabeschaltungen und Vorrichtungen sowie entsprechende Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen.
  • Insbesondere ist die Diagnosesteuerung 50 programmiert oder anderweitig konfiguriert, um Anweisungen auszuführen, die das Verfahren 100 verkörpern, wovon ein Beispiel in den 2A und 2B als Unterprogramme für langsame Schleifen bzw. schnelle Schleifen 100A und 100B dargestellt ist. Zu diesem Zweck steht die Steuerung 50 in Verbindung mit den analogen Eingangssensoren 32, wie beispielsweise den drei separaten Phasensensoren 32, die wie dargestellt mit einer zugehörigen der Phasenwicklungen der elektrischen Maschine 22 elektrisch verbunden sind. Somit ist die Steuerung 50 zur Aufnahme der gemessenen Phasenströme IA , IB , und IC von den drei Sensoren 32 in einer Drehstrom-Abtastausführungsform oder drei entsprechenden gemessenen Phasenspannungen (nicht dargestellt) in einer möglichen Spannungssensorkonfiguration konfiguriert.
  • Alternativ können zwei dieser Sensoren 32 verwendet werden, um zwei der drei möglichen Phasenströme oder -spannungen in einer dreiphasigen Ausführungsform der elektrischen Maschine 22 zu messen, wobei der dritte Phasenstrom oder die dritte Phasenspannung in der Logik der Steuerung 50 unter Verwendung der beiden Messwerte berechnet wird. Die veranschaulichte Dreisensor-Ausführungsform kann jedoch zur Erhöhung der Fehlertoleranz verwendet werden. Ebenfalls veranschaulicht ist eine optionale Ausführungsform, wobei der Sensor 32A auf dem Gleichspannungs-Bus angeordnet ist und zum Messen der Zwischenkreisspannung (VDC ) verwendet wird, wobei das Verfahren 100 für eine derartige Verwendung leicht modifiziert werden kann, wie im Folgenden unter besonderer Berücksichtigung der 2A und 2B beschrieben.
  • Bei der Ausführung des Verfahrens 100 empfängt die Steuerung 50 zusätzlich zu den gemessenen Sensorwerten von den analogen Eingangssensoren 32 oder 32A Eingangssignale (Pfeil 11) vom elektrischen Energiesystem 20. So empfängt beispielsweise die Steuerung 50 Eingangssignale (Pfeil 11), wie beispielsweise Umgebungstemperatur, Schlüssel-/Zündschalterstellung, Betriebszustand der elektrischen Maschine 22 oder PIM 26 oder andere Informationen zum Bestimmen der Eingangsbedingungen zum Ausführen des Verfahrens 100. Die Steuerung 50 kann auch mit einer entfernten Vorrichtung 35, wie beispielsweise einer Anzeigelampe, einer Telematikeinheit oder einem Bildschirm, kommunizieren und konfiguriert sein, um selektiv einen Diagnosecode (Pfeil D) an die entfernte Vorrichtung 35 als Reaktion auf bestimmte Diagnoseergebnisse auszugeben.
  • Der Betrieb der Steuerung 50 in der laufenden Diagnose der analogen Eingangssensoren 32 bzw. 32A wird nun mit Bezug auf die 2A und 2B beschrieben, die jeweils die vorgenannten langsamen und schnellen Diagnoseschleifen in Form der Unterprogramme 100A und 100B beschreiben. Obwohl die tatsächliche Zykluszeit jeder Schleife je nach Anwendung und Anzahl der Proben pro Probensatz variieren kann, kann die langsame Schleife zur Veranschaulichung eine Zykluszeit in der Größenordnung von etwa 100 Hz aufweisen, wobei die Zykluszeit der schnellen Schleife 1 oder 2 Größenordnungen größer ist als die der langsamen Schleife.
  • DIAGNOSE DER LANGSAMEN SCHLEIFE
  • Beginnend mit der Initialisierung (*) der Steuerung 50 aus 2A und fortgesetzt mit Schritt S102 des Unterprogramms 100A bestimmt die Steuerung 50, ob bestimmte Diagnoseeingabebedingungen erfüllt sind. Da das Verfahren 100 Daten gleichzeitig mit bestimmten Betriebszuständen erfasst, bei welchen die Ausgangsspannung der Hilfsbatterie 30 vorübergehend absinken oder abfallen kann, können die Eingangszustände einen erkannten Schlüssel- oder Zündzustand beinhalten, wie er über die Eingangssignale (Pfeil 11) an die Steuerung 50 von 1 gemeldet wird. Im Rahmen der Eingabebedingungen kann die Steuerung 50 auch bestimmen, ob eine Drehzahl der elektrischen Maschine 22 Null ist und die Schaltsteuerung des PIM 26 noch nicht begonnen hat. Das Unterprogramm 100A fährt mit Schritt S104 fort, wenn diese Eingabebedingungen nicht erfüllt sind, und mit Schritt S106 in der Alternative, wenn die Eingabebedingungen erfüllt sind.
  • Schritt S104 beinhaltet das Setzen eines entsprechenden Bit-Flags auf 0 oder „FALSCH“, das Zurücksetzen der in den folgenden Schritten verwendeten Zähler und die Rückkehr zum Initialisierungsschritt (*).
  • Der Schritt S106 beinhaltet das Setzen eines entsprechenden Bit-Flags auf 1 oder „WAHR“ und das Fortfahren mit Schritt S108. Ebenfalls als Teil von Schritt S106 kann die Steuerung 50 die schnelle Schleife anweisen, mit dem Erfassen der elektrischen Daten von den analogen Eingangssensoren 32 zu beginnen, z. B. über ein Handshake-Kommunikationsprotokoll.
  • Bei Schritt S108 bestimmt die Steuerung 50, ob eine ausreichende Probengröße der Anfangsversatzwerte der Sensoren 32 erfasst wurde, beispielsweise durch Vergleichen der Probengröße mit einem vorgegebenen Schwellenwert. Bei bestimmten Anwendungen kann ein Probensatz von etwa 40 bis 125 Proben als ausreichend für eine Durchschnittsberechnung angesehen werden. Das Unterprogramm 100A wiederholt Schritt 108, bis der Schwellenwert für den Probenumfang ermittelt wurde, und fährt dann mit Schritt S110 fort.
  • Schritt S110 beinhaltet das Setzen des entsprechenden Bit-Flags auf 0/FALSCH und den Beginn der Mittelwertbildung der gesammelten Proben. Die Steuerung 50 kann die Werte der abgetasteten Versätze hinzufügen und diese Zahl dann durch die Gesamtzahl der Abtastwerte im Probensatz teilen. Die Steuerung 50 setzt dann das entsprechende Bit-Flag auf 1/WAHR zurück und inkrementiert einen Probenzähler, um eine erfolgreiche Mittelwertbildung anzuzeigen. Das Unterprogramm 100A geht dann über zu Schritt S112.
  • Bei Schritt S112 bestimmt die Steuerung 50 anschließend, ob der berechnete Durchschnittsversatz aus Schritt S110 einen kalibrierten Mittelwert über eine vorgegebene Anzahl von Probensätzen überschreitet, beispielsweise durch ein X/Y-Schnelldurchlaufverfahren. Bei Schritt S112 bestimmt die Steuerung 50 auch über das Empfangen eines Bit-Flags aus der nachfolgend beschriebenen Diagnose der schnellen Schleife mit Bezug auf 2B, ob die schnelle Schleife für den aktuellen Probensatz eine oder mehrere diskrete Proben erkannt hat, die einen kalibrierten Ausreißerschwellenwert überschreiten. Das Unterprogramm 100A fährt mit Schritt S114 fort, wenn eine der beiden Bedingungen erfüllt ist, und mit Schritt S116 als Alternative.
  • Schritt S114 beinhaltet das Inkrementieren eines Fehlerzählers und das Fortfahren mit Schritt S116. Wenn der vorstehend beschriebene Schritt S112 bestimmt, dass die Diagnose der schnellen Schleife eine Probe erkannt hat, die einen Ausreißerschwellenwert überschreitet, kann der Schritt S114 auch das Zurücksetzen des Bit-Flags und das Verwerfen des Probensatzes mit einer derartigen Probe und den Versuch beinhalten, einen sauberen Datensatz ohne diesen Ausreißerschwellenwert zu sammeln. Dies kann dazu führen, dass sich der Ausgang des Sensors 32 von einer kurzzeitigen Spannungsspitze oder einem Spannungseinbruch erholt.
  • Schritt S116 beinhaltet das Bestimmen über die Steuerung 50, ob mehr als eine kalibrierte Anzahl zulässiger Fehler erkannt wurden. Wenn dies der Fall ist, fährt das Unterprogramm 100A mit Schritt S118 fort. Andernfalls fährt das Unterprogramm 100A mit Schritt S120 fort.
  • Bei Schritt S118 erzeugt die Steuerung 50 einen Diagnosecode, der einen fehlenden Mittelwert anzeigt (hoher Mittelwert über eine kalibrierte Anzahl von Probensätzen). Der Diagnosecode kann im Speicher (M) der Steuerung 50 gespeichert werden, oder ein derartiger Code kann als Diagnosecode (Pfeil D) an die entfernte Vorrichtung 35 von 1 übermittelt werden. Da sich das besondere Problem einer ausgefallenen Batterie 30 aus 1 bei der Inbetriebnahme manifestieren kann, kann der Diagnosecode (Pfeil D) eine Wartungsbedürftigkeit oder einen Austausch der Batterie 30 melden. Das Unterprogramm 100A geht danach über zu Schritt S124.
  • Schritt S120 beinhaltet das Bestimmen, ob ein Überschreitungsschwellwert erreicht wurde. Ähnlich zu Schritt S118 kann Schritt S120 das Vergleichen der Anzahl der durchlaufenden Probensätze mit einem kalibrierten Überschreitungsschwellwert und das Wiederholen von Schritt S102 beinhalten, wenn ein derartiger Schwellenwert nicht erreicht wird. Schritt S122 wird als Alternative ausgeführt, wenn der Überschreitungsschwellenwert erreicht ist.
  • Schritt S122 ist analog zu Schritt S118, allerdings erzeugt die Steuerung 50 in diesem Fall einen Diagnosecode, der einen durchlaufenden Mittelwert anzeigt (akzeptabler Mittelwert über eine kalibrierte Anzahl von Probensätzen). Der durchlaufende Diagnosecode kann im Speicher (M) der Steuerung 50 gespeichert werden, oder ein derartiger Code kann als Diagnosecode (Pfeil D) an die entfernte Vorrichtung 35 von 1 übermittelt werden. Das Unterprogramm 100A geht danach über zu Schritt S124.
  • Schritt S124 beinhaltet das Zurücksetzen der vorstehend genannten Zähler auf Null und das Verlassen der langsamen Schleife (**). Das Unterprogramm 100A kann beim nächsten Schlüssel- oder Zündereignis, das die Zugangsbedingungen von Schritt S102 erfüllt, neu beginnen.
  • DIAGNOSE DER SCHNELLEN SCHLEIFE
  • 2B verdeutlicht eine exemplarische Ausführungsform eines Unterprogramms 100B, das zur Datenerfassung und zum diskreten Schwellenwertvergleich als Teil des Verfahrens 100 geeignet ist. Bei der Initialisierung (***) der Steuerung 50 bestimmt das Unterprogramm 100B bei Schritt S101, ob das vorstehend mit Bezug auf Schritt S106 genannte durchschnittliche Flag WAHR ist, was wiederum bedeutet, dass die Zugangsbedingungen zum Ausführen des Verfahrens 100 erfüllt sind. Wenn dies der Fall ist, fährt das Unterprogramm 100B mit Schritt S103 fort. Andernfalls besteht die schnelle Schleife (****) und wartet darauf, dass die Zugangsbedingungen erfüllt werden.
  • Schritt S103 beinhaltet das Erfassen der Sensordaten von den analogen Eingangssensoren 32. Als Teil von Schritt S103 kann die Steuerung 50 auch die aktuellen Messungen zu einer Summe der zuvor gesammelten Messungen für einen gegebenen Probensatz hinzufügen, sowie einen Probenzähler für den aktuellen Probensatz inkrementieren. Diese Zählerwerte können von der langsamen Schleife des Unterprogramms 100A verwendet werden, um auszuwerten, wann ein ausreichender Probensatz gesammelt wurde, sowie um den durchschnittlichen Versatzwert für den Datensatz zu ermitteln. Das Unterprogramm 100B geht dann über zu Schritt S105.
  • Bei Schritt S105 bestimmt die Steuerung 50 für die aktuelle Datenprobe, ob die Probe einen kalibrierten Ausreißerschwellenwert überschreitet. Wie vorstehend ausgeführt, kann in einer veranschaulichenden Ausführungsform, in welcher die Sensoren 32 mit einer entsprechenden der Phasenwicklungen der elektrischen Maschine 22 aus 1 verbunden und zum Messen und Melden eines entsprechenden Phasenwerts IA , IB , oder IC , z. B. eines Phasenstroms, konfiguriert sind, ein exemplarischer Ausreißerschwellenwert eine absolute Stromgröße sein, die angemessen höher eingestellt ist, z. B. 3-4 mal höher, als der für den gleitenden Mittelwert der gesammelten Versatzwerte verwendete Schwellenwert. Der Ausreißerschwellenwert sollte hoch genug eingestellt werden, damit die Aufnahme des Probenwerts in den Probensatz den Mittelwert für den Datensatz verzerren kann und somit der tatsächliche Schwellenwert mit der beabsichtigten Anwendung variieren kann. Das Unterprogramm 100B fährt mit Schritt S107 fort, wenn die gemessene Probe den Ausreißerschwellenwert überschreitet, wobei das Unterprogramm 100B beendet wird (****), wenn alle Proben im Probensatz unter diesem Schwellenwert liegen.
  • Schritt S107 beinhaltet das Setzen eines Bit-Flags, das anzeigt, dass der Ausreißerschwellenwert in Schritt S105 überschritten wurde. Das Bit-Flag wird der langsamen Schleife und dem Unterprogramm 100A von 2A zur Verwendung in Schritt S112 mitgeteilt. Das Unterprogramm 100B wird dann beendet (****) und beginnt erneut mit dem nächsten Iterations- oder Zünd-/Schlüsselereignis, das die erforderlichen Zugangsbedingungen erfüllt.
  • Das Verfahren 100, wovon ein Beispiel in Bezug auf die Unterprogramme 100A und 100B der 2A und 2B beschrieben wird, kann daher zur Verbesserung bestehender diagnostischer Ansätze verwendet werden. Das heißt, es wird in der Diagnose der schnellen Schleife von 2B eine Prüfung hinzugefügt, die der langsamen Schleife von 2A mitteilt, dass einer der Probendatenpunkte außerhalb einer Messnorm liegt, d. h. der vorstehend beschriebene Ausreißerschwellenwert überschritten wird. Einer oder mehrere dieser erhöhten Werte können den gemessenen Versatz verzerren, obwohl sie weiterhin unter rein auf dem Durchschnitt basierenden Diagnoseverfahren liegen. Der vorliegende Ansatz, der zwar etwas mehr Zeit in Anspruch nimmt, um einen Ersatzdatensatz zu sammeln, um den verworfenen Satz mit Ausreißern zu ersetzen, soll die Robustheit des Systems 12 verbessern, indem er die Wiederherstellung des Diagnoseverfahrens 100 aus kurzzeitigen Spannungseinbrüchen auf dem Hilfsspannungsbus (VAUX ) von 1 ermöglicht.
  • Obwohl einige Aspekte der vorliegenden Offenbarung im Detail unter Bezugnahme auf die veranschaulichten Ausführungsformen beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass viele Änderungen an denselben vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die vorliegende Offenbarung ist nicht beschränkt auf die hierin offenbarte genaue Konstruktion und Zusammensetzung, da die Änderungen und Variationen, ersichtlich aus den vorangehenden Beschreibungen, innerhalb des Umfangs der Offenbarung liegen, wie in den hinzugefügten Ansprüchen definiert. Darüber hinaus können die vorliegenden Konzepte ausdrücklich Kombinationen und/oder Teilkombinationen der vorangehenden Elemente und Merkmale beinhalten.

Claims (10)

  1. Elektrisches Energiesystem, Folgendes umfassend: eine mehrphasige elektrische Maschine mit mehreren Phasenwicklungen; einen Batteriepack, das an einen Gleichstrom-(DC)-Spannungsbus angeschlossen ist; ein Wechselrichtermodul (PIM), das über den Gleichspannungs-Bus mit dem Batteriepack und über die Phasenwicklungen mit der elektrischen Maschine verbunden ist; einen analogen Eingangssensor, der konfiguriert ist, um einen elektrischen Parameter des elektrischen Energiesystems zu messen, worin der gemessene elektrische Parameter von einem wahren Wert des elektrischen Parameters um einen Anfangsversatzwert abweicht; und eine Diagnosesteuerung in Verbindung mit dem analogen Eingangssensor und konfiguriert zum: Sammeln von Probensätzen der elektrischen Parameter; Vergleichen des Anfangsversatzes jeder Probe in den gesammelten Probensätzen mit einem kalibrierten Ausreißerschwellenwert unter Verwendung einer ersten Diagnoseschleife; und Übertragen eines Bit-Flags, das eine Ausreißerprobe von der ersten Diagnoseschleife zu einer langsameren zweiten Diagnoseschleife anzeigt, wenn der Anfangsversatz von einer oder mehreren der Proben des Ausreißerschwellenwerts überschreitet, wobei die zweite Regelschleife weiterhin konfiguriert ist, um: einen gleitenden Mittelwert der Anfangsversätze der gesammelten Probensätze zu berechnen; den Probensatz mit der Ausreißerprobe als Reaktion auf das Bit-Flag zu verwerfen; und eine Steueraktion in Bezug auf das System auszuführen, wenn der berechnete gleitende Mittelwert einen mittleren Schwellenwert überschreitet, der niedriger ist als der Ausreißerschwellenwert.
  2. Elektrisches Energiesystem nach Anspruch 1, worin der analoge Eingangssensor eine Vielzahl von Phasenstrom- oder Phasenspannungssensoren beinhaltet, die jeweils mit einer zugehörigen der Phasenwicklungen elektrisch verbunden sind.
  3. Elektrisches Energiesystem nach Anspruch 2, worin der Ausreißerschwellenwert mindestens dreimal größer als der gleitende Mittelwert ist.
  4. Elektrisches Energiesystem nach Anspruch 1, worin der analoge Eingangssensor einen Spannungsbussensor beinhaltet, der an den Gleichspannungsbus angeschlossen ist.
  5. Elektrisches Energiesystem nach Anspruch 1, worin die erste Diagnoseschleife eine Zykluszeit von 1 und 2 Größenordnungen schneller als eine Zykluszeit der zweiten Diagnoseschleife aufweist.
  6. Elektrisches Energiesystem nach Anspruch 1, worin die Steuerung das Steuern durch Setzen oder Übertragen eines Diagnosecodes in den Speicher der Steuerung oder zu einer entfernten Vorrichtung ausführt.
  7. Elektrisches Energiesystem nach Anspruch 1, worin das elektrische Energiesystem als Teil eines Kraftfahrzeugs mit Straßenrädern und einem Getriebe verwendet wird und worin die elektrische Maschine eine Abtriebswelle aufweist, die über das Getriebe mit den Straßenrädern verbunden ist.
  8. Verfahren zum Messen und Diagnostizieren eines Anfangsversatzes eines analogen Eingangssensors in einem elektrischen Energiesystem, worin sich der gemessene elektrische Parameter von einem wahren Wert des elektrischen Parameters durch den Anfangsversatz unterscheidet, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Sammeln von Probensätzen der elektrischen Parameter über den analogen Eingangssensor; Berechnen und Vergleichen des Anfangsversatzes jeder Probe in den gesammelten Probensätzen mit einem kalibrierten Ausreißerschwellenwert unter Verwendung einer ersten Diagnoseschleife einer Steuerung; Übertragen eines Bit-Flags, das eine Ausreißerprobe von der ersten Diagnoseschleife zu einer langsameren zweiten Diagnoseschleife anzeigt, wenn der Anfangsversatz von einer oder mehreren der Proben den Ausreißerschwellenwert überschreitet; Berechnen eines gleitenden Mittelwerts der Anfangsversätze der gesammelten Probensätze über den zweiten Diagnoseregelkreis; Verwerfen des Probensatzes, der die Ausreißerprobe als Reaktion auf das Bit-Flag enthält; und Ausführen einer Steueraktion in Bezug auf das System über die Steuerung, wenn der berechnete gleitende Mittelwert einen gleitenden Mittelwert überschreitet, der niedriger als der Ausreißerschwellenwert ist, einschließlich Aufzeichnen eines Diagnosecodes im Speicher der Steuerung oder Übertragen des Diagnosecodes an eine entfernte Vorrichtung.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, worin der analoge Eingangssensor eine Vielzahl von Phasensensoren beinhaltet, die jeweils mit einer zugehörigen der Phasenwicklungen verbunden sind, und der Parameter ein zugehöriger Phasenstrom oder eine zugehörige Phasenspannung der elektrischen Maschine ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, worin der Ausreißerschwellenwert mindestens dreimal größer als der gleitende Mittelwert ist.
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