DE102018117918B4 - Verfahren zum abschwächen eines elektrischen stellgliedfehlers in einem system mit mehreren stellgliedern - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Abschwächen eines elektrischen Stellgliedfehlers in einem System, das mehrere Stellglieder enthält, und das Folgendes umfasst:Anwenden mehrerer vorgegebener Zustände auf jedes der mehreren Stellglieder in einem Fahrzeugsystem, um zu identifizieren, wann mindestens eines der mehreren Stellglieder sich in einem fehlerhaften Zustand befindet; undErhöhen einer Eingangsspannung zu allen Stellgliedern, um eine Ausgabe von mindestens einem der mehreren Stellglieder im fehlerhaften Zustand zu erhöhen, um den fehlerhaften Zustand abzuschwächen;gekennzeichnet durchVerbinden jedes Stellglieds mit einem Fahrzeuggenerator, der über eine Bandbreite von Ausgangsspannung im betreibbar ist, wobei der Erhöhungsschritt das Erhöhen einer Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators beinhaltet; undErmitteln einer maximal verfügbaren Ausgangsspannung für den Fahrzeuggenerator vor dem Erhöhen der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators.

Description

• EINLEITUNG
• Die vorliegende Offenbarung betrifft elektrisch gesteuerte Stellglieder, die in Kraftfahrzeugen verwendet werden, und insbesondere ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Abschwächen eines elektrischen Stellgliedfehlers in einem System, das mehrere Stellglieder enthält. Solch ein gattungsgemäßes Verfahren geht der Art nach im Wesentlichen aus der US 2016 / 0 223 430 A1 hervor.
• Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei an dieser Stelle auf die Druckschriften US 8 234 045 B2 , DE 10 2012 204 319 A1 und US 2015 / 0 142 295 A1 . verwiesen.
• Elektrisch gesteuerte Stellglieder werden in vielen Systemen eines Kraftfahrzeugs, einschließlich aber nicht beschränkt auf Kraftstoffpumpen, Nockenwellen und dergleichen, verwendet. Viele bekannte Stellglieder werden mit Elektromotoren betrieben, die unter Verwendung einer Impulsbreitenmodulationsspannung gesteuert werden. Die Stellgliedfunktion kann im Laufe der Zeit aufgrund verschiedener Zustände, einschließlich Verschleiß, extremer Temperaturen, zu denen auch Überhitzung gehört, und Reibung degradieren. Wenn Stellglieder degradieren, können bekannte Steuersysteme, die einen Gesundheitszustand (SOH) der Stellglieder erfassen, versuchen, die reduzierte Stellgliederausgabe auf verschiedene Arten zu kompensieren. Eine solche Art ist die Erhöhung der Stellgliedausgabe durch Erhöhung ihrer Eingabe auf eine vorgegebene Höchstmenge, zum Beispiel durch Erhöhung des Kraftstoffpumpenausgabedrucks durch Anwenden eines maximalen impulsbreitenmodulierten (PWM) Arbeitszyklus der Pumpe. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Arbeitszyklus der Pumpe zu senken, indem der Pumpbetrieb, wann immer dies möglich ist, reduziert oder optimiert wird, um die Lebensdauer der Pumpe zu verlängern.
• Wenn eine Degradierung stattfindet, die zu einem Stellgliedausfall führt, sehen bekannte Fahrzeuggesundheitsmanagement-(VHM)-Systeme keine Fehlerbehebung vor, sondern sehen im Allgemeinen nur ein Fehlersignal an den Fahrzeugführer vor und können einen Diagnosecode erzeugen, der durch einen Wartungstechniker kann oder zur entfernten Übermittlung verwendet werden, wenn das Fahrzeug mit einer Telematik-Einheit ausgestattet ist. Dies kann auf unerwünschte Art und Weise zu einer Situation führen, in der der Fahrer nach Hause laufen muss, wobei ein Stellglied bei einer ausreichenden Rate zum Aufrechterhalten des sachgemäßen Betriebs des Motors oder des Getriebes aufhört zu funktionieren.
• Obwohl aktuelle Stellgliedsteuersysteme ihren beabsichtigten Zweck erfüllen, besteht somit ein Bedarf an einem neuen und verbesserten Stellgliedfehlerbehebungssystem und - verfahren zur Steuerung des Stellglieds während eines Ausfallzustands.
• Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zu Grunde, diesem Bedarf nachzukommen.
• KURZDARSTELLUNG
• Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Das Verfahren zum Abschwächen eines elektrischen Stellgliedausfalls in einem System, das mehrere Stellglieder enthält, umfasst Folgendes: Anwenden mehrerer vorgegebener Zustände auf jedes der mehreren Stellglieder in einem Fahrzeugsystem, um zu identifizieren, wann mindestens eines der mehreren Stellglieder sich in einem fehlerhaften Zustand befindet; Erhöhen einer Eingangsspannung zu allen Stellgliedern, um eine Ausgabe von mindestens einem der mehreren Stellglieder im fehlerhaften Zustand zu erhöhen, um den fehlerhaften Zustand abzuschwächen; Verbinden jedes Stellglieds mit einem Fahrzeuggenerator, der über eine Bandbreite von Ausgangsspannungen betreibbar ist, wobei der Erhöhungsschritt das Erhöhen einer Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators beinhaltet; und Ermitteln einer maximal verfügbaren Ausgangsspannung für den Fahrzeuggenerator vor dem Erhöhen der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators.
• In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren ferner das Bestimmen einer sicheren Spannung Vsafe zum Betreiben jedes aus den mehreren Stellgliedern vor dem Erhöhen der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators, wobei die sichere Spannung Vsafe kleiner als die maximal verfügbare Ausgangsspannung ist.
• In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren ferner das Begrenzen der Eingangsspannung zu jedem Stellglied zur sicheren Spannung Vsafe.
• In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren ferner das Bestimmen einer sicheren Spannung Vsafe zum Betreiben jedes aus den mehreren Stellgliedern vor dem Erhöhen der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators, wobei die sichere Spannung Vsafe kleiner als oder gleich hoch wie die maximal verfügbare Ausgangsspannung ist.
• In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren vor dem Erhöhungsschritt ferner das Berechnen mehrerer Korrekturfaktoren.
• In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren vor dem Erhöhungsschritt ferner das Anwenden eines Gewichtungsfaktors auf jeden der mehreren Korrekturfaktoren.
• In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren vor dem Erhöhungsschritt ferner das Berechnen eines Gesamtkorrekturfaktors Cf, der gleich hoch wie eine Summe der mehreren Korrekturfaktoren einschließlich der Gewichtsfaktoren plus 1 ist.
• In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren vor dem Erhöhungsschritt ferner das Berechnen einer angepassten Spannung Vadj, die als ein Minimum von [der maximal verfügbaren Ausgangsspannung des Generators, der sicheren Spannung Vsafe und eines Produkt des Gesamtkorrekturfaktors Cf und einer gegenwärtigen Ausgangsspannung vom Generator] identifiziert wird; und während des Erhöhungsschritts, das Anwenden der angepassten Spannung Vadj als die Eingangsspannung.
• Gemäß mehreren Aspekten ein Verfahren zum Abschwächen eines elektrischen Stellgliedausfalls in einem System, das mehrere Stellglieder umfasst, umfassend: für jedes der mehreren Stellglieder in einem Fahrzeugsystem, das Berechnen eines Stellgliedausgabefehlers µ_output__err, wobei der Stellgliedausgabefehler µ_{output_err} einem Mittelwert von [einer erwünschten Ausgabe des Stellglieds minus einer tatsächlichen Ausgabe des Stellglieds] entspricht, ein PWM Arbeitszyklus µ_pwm, und ein angepasster PWM-Arbeitszyklus, um zu definieren, wann ein fehlerhafter Zustand von mindestens einem der Stellglieder vorhanden ist; und Erhöhen einer Eingabespannung zu allen Stellgliedern, um eine Ausgabe des mindestens einen der mehreren Stellglieder im fehlerhaften Zustand zu erhöhen, um den fehlerhaften Zustand abzuschwächen.
• In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren ferner das Berechnen mehrerer Zustände, einschließlich eines Zustands₁, eines Zustands₂, eines Zustands₃, eines Zustands₄, und eines Zustands₅; und Bestimmen, ob der Zustand₁ wahr ist, UND einer oder mehreren aus Zustand₂ ODER Zustand₃ ODER Zustand₄ ODER Zustands auch wahr ist.
• In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung definiert Zustand ₁ (µ_{output_err} größer als ein erster Schwellenwert) UND (µ_pwm größer als ein zweiter Stellenwert) UND eine Fehlerdiagnostikisolationergebnisausgabe definiert einen projizierten Stellgliedausfall für mindestens eines der mehreren Stellglieder.
• In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung definiert Zustand ₂ einen Gesundheitszustand des Stellglieds der kleiner als ein dritter Schwellenwert ist; definiert Zustand ₃ einen Langzeitkorrekturfaktor des Stellglieds, der größer als ein vierter Schwellenwert ist; definiert Zustand ₄ einen angepassten PWM des Stellglieds, der größer als ein fünfter Schwellenwert ist; und definiert Zustand ₅ einen abgeschätzten Widerstand des Stellglieds, der größer als ein sechster Schwellenwert ist.
• In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung definiert der PWM-Arbeitszyklus µ_pwm des mindestens einen der mehreren Stellglieder im fehlerhaften Zustand einen mittleren PWM-Arbeitszyklus [µ_pwm = mittlere (PWM)].
• In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird der angepasste PWM-Arbeitszyklus durch Multiplizieren eines Quotienten der Generatorspannung, die durch die erwünschte Ausgabe jedes Stellglieds durch einen PWM-Arbeitszyklus dividiert wird, berechnet.
• In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren vor dem Erhöhungsschritt ferner Folgendes: Berechnen mehrerer Korrekturfaktoren, einschließlich: eines ersten Korrekturfaktors cf₁ = a₁ · Maximum von {0, oder g_{output_err} - ein erster Schwellenwert}; eines zweiten Korrekturfaktors r cf₂ = a₂· Maximum von {0, oder µ_pwm - ein zweiter Schwellenwert}; eines dritten Korrekturfaktors cf₃ = a₃· Maximum von {0, oder der dritte Schwellenwert minus ein Gesundheitszustand des Stellgliedes}; eines vierten Korrekturfaktors cf₄ = a₄ · Maximum von {0, oder ein Langzeitkorrekturfaktor minus ein vierter Schwellenwert}; eines fünften Korrekturfaktors cf₅ = a₅ · Maximum von {0, oder angepasster PWM minus ein fünfter Schwellenwert}; und eines sechsten Korrekturfaktors cf₆ = a₆ · Maximum von {0, oder eine abgeschätzter Stellgliedwiderstand minus ein sechster Schwellenwert}; wobei eine₁, eine₂, eine₃, eine₄, eine₅, eine₆ jeweils einen Skalierungsfaktor definieren; Berechnen eines Gesamtkorrekturfaktors Cf unter Verwendung einer Gleichung Cf= 1+ [w₁, w₂, w₃, w₄, w₅, w₆] [cf₁ + cf₂ + cf₃ + cf₄ + cf₅ + cf₆] wobei w₁, w₂, w₃, w₄, w₅, w₆ jeweils einen Skalierungsfaktor definieren; und Bestimmen der Eingangsspannung, um eine sie als eine eingestellte Spannung, die gleich hoch ist wie [Cf multipliziert mit der gegenwärtigen Spannung, die auf die Stellglieder aufgebracht wird], anzuwenden.
• Gemäß mehreren Aspekten beinhaltet ein Verfahren zum Abmildern eines elektrischen Stellgliedausfalls in einem System das mehrere Stellglieder enthält Folgendes: Berechnen eines Stellgliedausgabefehlers g_{output_}__err, einen PWM Arbeitszyklus µ_pwm, einen angepassten PWM-Arbeitszyklus für jedes der mehreren Stellglieder in dem System; das Bewerten mehrerer Zustände für jedes Stellglied einschließlich eines Zustands₁, eines Zustands₂, eines Zustands₃, eines Zustands₄, und eines Zustands₅, wobei ein fehlerhafter Zustand des mindestens eines der Stellglieder definiert wird, wenn Zustand₁ wahr ist und mindestens einer aus Zustand₂, oder Zustand₃, oder Zustand₄, oder Zustands wahr ist; Bestimmen einer sicheren Spannung Vsafe zum Betreiben jedes der mehreren Stellglieder, die mit dem Fahrzeuggenerator verbunden sind, wenn die sichere Spannung Vsafe kleiner als oder gleich einer maximal verfügbaren Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators ist; und Erhöhen einer Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators auf die sichere Spannung Vsafe, wodurch ein Ausgang des mindestens einen der mehreren Stellglieder im fehlerhaften Zustand erhöht wird, um den fehlerhaften Zustand abzuschwächen.
• In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren ferner ein Identifizieren eines Gesamtkorrekturfaktors; das Ermitteln eines Produkts des Gesamtkorrekturfaktors und einer Spannung, die gegenwärtig auf die Stellglieder aufgebracht wird; und das Ändern der Ausgangsspannung zum Produkt vor dem Erhöhungsschritt, wenn das Produkt kleiner als die sichere Spannung Vsafe ist.
• In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren ferner das Begrenzen der Ausgangsspannung auf die maximal verfügbare Spannung des Fahrzeuggenerators, wenn die sichere Spannung und das Produkt jeweils größer als die maximal verfügbare Spannung sind.
• Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier dargebotenen Beschreibung ersichtlich. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
• Figurenliste
• Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung.
• 1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Fahrzeugsystems, das eine Ausfallabschwächung für elektrische Stellglieder unter Verwendung einer regulierten Spannungssteuerung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform aufweist;
• 2 ist ein Diagramm eines exemplarischen Stellgliedpumpenbetriebs während normalen oder fehlerhaften Zuständen;
• 3 ist ein Diagramm, das die Ausgabe jeder fehlerhaften Pumpe mit einer normal funktionierenden Pumpe bei variierenden Eingangsspannungspegeln vergleicht; und
• 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Ermitteln einer angepassten Eingangsspannung beschreibt, um eine Fehlerabschwächung für elektrischer Stellglieder, die für das System aus 1 regulierte Spannungssteuerung verwenden, bereitzustellen.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
• Die folgende Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen zu begrenzen.
• Unter Bezugnahme auf die Figuren im Allgemeinen, wobei gleiche Bezugszeichen durch mehrere Figuren hindurch gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, und insbesondere unter Bezugnahme auf 1, beinhaltet Fahrzeug 10 einen Verbrennungsmotor 12, der Antriebskraft für ein Getriebe 14 vorsieht, das ein Antriebselement 16 und ein Abtriebselement 18 aufweist. Der Motor 12 kann unter Verwendung einer Eingangskupplung und einer Dämpferbaugruppe 20 wahlweise mit dem Getriebe 14 verbunden sein. Das Fahrzeug 10 kann auch ein DC-Energiespeichersystem 22 beinhalten, z. B. eine wiederaufladbare Batterie, die elektrisch verbunden sein kann, um den Motor 12 mit Anlaufstrom zu versehen und Strom bereitzustellen, wenn das Fahrzeug 10 ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) ist. Das Abtriebsdrehmoment vom Getriebe 14 wird letztlich über das Abtriebselement 18 auf einen Satz von angetriebenen Rädern 24 übertragen, um das Fahrzeug 10 anzutreiben.
• Das Fahrzeug 10 beinhaltet ferner einen Kraftstofftank 26, der einen Kraftstoffvorrat 28, wie Benzin, Ethanol, E85, oder sonstige brennbare Kraftstoffe, enthält, die gegenüber der Umgebung versiegelt sind. Das Fahrzeug 10 beinhaltet auch mehrere Stellglieder, die gemäß einem Aspekt eine Kraftstoffpumpe 30, wie eine Rollenzellenpumpe oder eine Gerotorpumpe beinhalten, die in den sich im Kraftstofftank 26 befindlichen Kraftstoff 28 eingetaucht werden kann, und zum Zirkulieren des Kraftstoffs 28 zum Verbrennungsmotor 12 als Reaktion auf Steuer- und Rückmeldungssignale (Pfeil 32 von einer Steuerung 34 betreibbar ist. Zur Vereinfachung werden Kraftstoffverteiler und Einspritzdüsen des Motors 12 und Stellglieder für exemplarische Kontrollfunktionen einer oder mehrerer Motornockenwellen, welche weitere Stellglieder des Fahrzeugs 10 definieren, aus 1 weggelassen.
• Fahrzeug 10 beinhaltet ferner ein Steuerungssystem 36, das mit einem Generator 38 verbunden ist, der eine variable Spannung bereitstellen kann. Das Steuerungssystem 36 ist neben der exemplarischen elektrischen Kraftstoffpumpe 30 auch mit mehreren Stellgliedern 40, 42, 44, 46 verbunden. Die Steuerung 34 ist konfiguriert, den verschiedenen Stellgliedern Betriebssteuerungssignale bereitzustellen, die eine Zeitdauer des Gesundheitszustands (SOH) für jedes der verschiedenen Stellglieder, einschließlich der Kraftstoffpumpe 30 in dem Steuerungssystem 36 bestimmen, und zu bestimmen, ob ein Fehlerzustand des einen oder der mehreren Stellglieder vorhanden ist. Nach der Bestimmung, dass ein Fehlerzustand vorliegt, ist die Steuerung 34 ferner konfiguriert, eine obere Grenze einer sicheren Generatorspannung Vsafe 48 zu berechnen, und eine erhöhte Generatorspannung Vincr 50 zu berechnen, die sicher auf alle Stellglieder, einschließlich der Kraftstoffpumpe 30 angewandt werden kann, um die Leistung des Stellglieds, das gewärtig in einem Fehlerzustand betrieben wird, zu maximieren, um den Fehlerzustand abzuschwächen.
• Unter Bezugnahme auf 2 und wieder auf 1 wird ein exemplarischer Fehlerzustand für eines der Stellglieder in Bezug auf die Kraftstoffpumpe 30 präsentiert. 2 präsentiert ein Diagramm 52, einschließlich eines PWM-Arbeitszyklus 54 der Ausgabe des Pumpenleistungsmoduls, der als ein Prozentsatz des PWM-Arbeitszyklus während einer Zeitlinie 56 ausgedrückt wird. Wie bekannt, definiert die PWM eine impulsbreitenmodulierte Spannung oder ein Signal und ein PWM-Arbeitszyklus definiert das Steuerungssignal für die am häufigsten verwendeten Stellglieder. In einem ersten Kurvenabschnitt 58 bewegt sich ein normalbetriebener Kraftstoffpumpenarbeitszyklus zwischen etwa 25% und 43%. Ausgehend von einem exemplarischen Datum, wie ungefähr dem 13. Oktober, präsentiert ein zweiter Kurvenabschnitt 60 für die Kraftstoffpumpe 30 ein Degradieren und daher einen fehlerhaften Zustand für den PWM-Arbeitszyklus der Ausgabe des Pumpenleistungsmoduls, der ungefähr am 19. Oktober einen maximalen Arbeitszyklus von 100% erreicht. Die Kraftstoffpumpe 30 wird, wie durch eine vertikale Linie 62 angegeben, am oder ungefähr am 21. November repariert, weswegen der PWM-Arbeitszyklus der Ausgabe des Pumpenleistungsmoduls, wie in einem dritten Kurvenabschnitt 64 für die Kraftstoffpumpe 30 dargestellt, zu einem Normalbetrieb, der sich in einem Bereich zwischen etwa 25% bis 45% bewegt, zurückkehrt.
• Der PWM-Arbeitszyklus kann normalerweise unter Verwendung der folgenden Proportionalitätsgleichung ermittelt werden: $$\text{PWM}\propto \frac{\text{erw}\ddot{\text{u}}\text{nschte Ausgabe}}{\text{Generatorspannung}\times \text{Stellglied SOH}}\times \left[1+\text{a}\left(\text{erw}\ddot{\text{u}}\text{nschte Ausgabe}-\text{tats}\ddot{\text{a}}\text{chliche Ausgabe}\right)\right]$$

  
• Während die Degradierung des Stellglieds oder der Pumpe stattfindet, um die angeforderte Ausgabe der Kraftstoffpumpe 30 weiterhin zu erzielen, wird die Rückmeldesteuerung von der Kraftstoffpumpe 30 unter Verwendung der Kraftstoffpumpe 30 für das vorliegende Beispiel als eines der mehreren Systemstellglieder angewendet, um einen höheren PWM-Arbeitszyklus zu bestimmen, um die an die Pumpe gestellten Anforderungen zu erfüllen, wobei jedoch zu beachten ist, dass der Pumpenbetrieb auf das Maximum von 100% des PWM-Arbeitszyklus unter Verwendung von 100% des zur Verfügung stehenden Stroms begrenzt ist. In einem exemplarischen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist das Verwenden des zweiten Kurvenabschnitts 60 erwünscht, um zu identifizieren, wann ein Prozentsatz des PWM-Arbeitszykluses der Ausgabe des Pumpenleistungsmoduls angibt, dass der fehlerhafte Zustand der Kraftstoffpumpe 30 erreicht worden ist. Dies kann bei einem vorgegebenen Prozentsatz wie etwa 50% des PWM-Arbeitszykluses stattfinden, wenn der PWM-Arbeitszyklus seinen normalen hohen Wert von etwa 45 % überschritten hat. Sobald der fehlerhafte Zustand erreicht worden ist, berechnet ein Algorithmus der vorliegenden Offenbarung den korrigierenden Abschwächungsvorgang, um der Kraftstoffpumpe 30 zu erlauben, weiterhin einen Wert zu erreichen, der sich so nah wie möglich am maximalen Ausgangsdruck befindet.
• Unter Bezugnahme auf 3 und dann erneut auf 2 präsentiert ein Diagramm 66 betriebsbezogene Kurven, das einen Pumpenausgangsdruck 68 mit einer Eingangsspannung vergleicht, die mit dem PWM-Arbeitszyklus 70 multipliziert wird, der auf die Kraftstoffpumpe 30 für jede aus einer neuen oder nominalen betriebsbezogenen Pumpenkurve 72 und einer degradieren Pumpenkurve 74 aufgebracht wird. Es ist ersichtlich, dass ein Pumpenausgangsdruck 78 der degradierten Pumpenkurve 74 bei einer geringeren Eingangsspannung, zum Beispiel einer Eingangsspannung 76, die normalerweise aufgebracht wird, um eine maximale Kraftstoffeinsparung des Fahrzeugs zu erreichen, mehr als 100 kpa unterhalb eines maximalen Pumpenausgangsdrucks 80 der nominalen betriebsbezogenen Pumpenkurve 72 liegt.
• Wenn die Eingangsspannung erhöht wird, zum Beispiel auf eine Eingangsspannung 82, wird eine Pumpenausgangsspannung 84 der degradierten Kurve 74 erhöht und ist im Wesentlichen gleich hoch wie ein Pumpenausgangsdruck 86 der nominalen betriebsbezogenen Pumpenkurve 72. Aus 3 ist ersichtlich, dass ein Erhöhen der Eingangsspannung einer degradierenden oder fehlerhaften Pumpe, oder eines anderen Stellglieds, eine Ausgabe einer degradierenden oder fehlerhaften Pumpe oder eines Stellglieds zumindest zeitweise bis zu einer Ausgabe eines nominal betriebenen Stellglieds erhöhen kann. Ferner gilt jedoch auch, dass das Erhöhen der Ausgangsspannung des Generators 38 die Eingangsspannung zu allen Stellgliedern des Fahrzeugs 10 gleichfalls erhöhen wird. Es ist daher vor dem Induzieren einer Erhöhung der globalen Spannung erforderlich, eine sichere Eingangsspannung für jedes Stellglied aufgrund der variierenden Betriebsparameter, der Wärmebelastung und dergleichen eines jeden Stellglieds zu identifizieren.
• Unter Bezugnahme auf 4 sind mehrere Verfahrensschritte vorgesehen, welche die sichere Generatorspannung Vsafe 48 identifizieren, die auf alle Systemstellglieder aufgebracht werden kann, wenn ein oder mehrere Systemstellglieder in einem fehlerhaften Zustand betrieben werden. Die aufgebrachte sichere Generatorspannung Vsafe 48 dient dann zum Erhöhen der Leistung aller Stellglieder, einschließlich des fehlerhaften Stellglieds, wodurch der Fehlerzustand für das Fahrzeug 10 ohne Induzieren einer Situation, in der der Fahrzeugführer nach Hause laufen muss, abgeschwächt wird.
• In einem ersten Schritt 88 werden mehrere Stellgliedwerte berechnet, um zu identifizieren, ob ein Stellglied als sich in einem fehlerhaften Zustand befindlich, definiert wird. In einem ersten berechneten Stellgliedwert entspricht ein Stellgliedausgabefehler µ_{output_err} dem Mittelwert einer erwünschten Ausgabe eines Stellglieds (wie ein neuer Pumpenausgangsdruck), minus einer tatsächlichen Ausgabe (wie einem existierenden Pumpenausgangsdruck) des Stellglieds [µ_{output_err} = mittlere (Erwünschte Ausgabe - Tatsächliche Ausgabe)]. In einem zweiten berechneten Wert eines PWM-Arbeitszykluses des Stellglieds wird µ_pwm als ein mittlerer PWM-Arbeitszyklus [µ_pwm = mittlerer (PWM)] bestimmt. Ein normalisierter oder angepasster PWM-Arbeitszyklus wird berechnet, um ein Degradierungsniveau durch Anwenden einer Konstante k₁ unter Verwendung der folgenden Gleichung zu identifizieren: $$AngepasstePWM={\text{k}}_1\frac{Generatorspannung}{Erw\ddot{u}nschteAusgabe}\cdot \text{PWM}$$

  

  wobei die Generatorspannung eine gemessene Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators ist, die erwünschte Ausgabe eine Stellgliedausgabe unter Verwendung eines neuen oder nominalen Stellglieds definiert, und die angepasste PWM einen Arbeitszyklus der mittleren Pulsbreitenmodulation des Stellglieds definiert.
• In einem zweiten Schritt 90, werden die folgenden fünf vorgegebenen Zustände basierend auf den vorhergehenden Berechnungen wie nachstehend definiert, angewendet, um einen Gesundheitszustand jedes Systemstellglieds zu identifizieren, um dadurch zu identifizieren, ob eines der Stellglieder degradiert oder fehlerhaft ist:
• Zustand ₁: (µ_output __err > Thrd₁) AND (µ_pwm Thrd₂) UND (Fehlerdiagnose /Isolationsergebnisse = Stellgliedausfall);
• Zustand₂: SOH < Thrd₃, wobei SOH eine Zeitdauer des Gesundheitszustands des vermuteten fehlerhaften Stellglieds definiert;
• Zustand₃: LTCF > Thrd₄ wobei LTCF einen Langzeitkorrekturfaktor definiert,
• Zustande Angepasste PWM > Thrd₅ basierend auf der vorstehend berechneten angepassten PWM;
• Zustands: Abgeschätzter Widerstand > Thrd₆, wobei der abgeschätzte Widerstand einen gemessenen oder abgeschätzten internen Widerstand des vermuteten fehlerhaften Stellglieds definiert.
• Unter den vorstehenden Zuständen sind Thrd₁, Thrd₂, Thrd₃, Thrd₄, und Thrd₅ vorgegebene Schwellenwerte, die zwischen individuellen Fahrzeugdesigns oder zwischen individuellen Fahrzeugen basierend auf anfänglichen Leistungsprüfungen variieren können. Die Zeitdauer der Fehlerdiagnose/Isolationsergebnisse = Stellgliedfehler im vorstehenden Zustand₁ ist ein diagnostisches Signal, das unter Verwendung von Systemfehlerdiagnosen erstellt wird, die erzeugt werden, wenn ein der mehrere Stellglieder Prognosen zufolge ausfallen sollen. Im zweiten Schritt 90 wird jedes der mehreren Fahrzeugstellglieder unter Anwendung der vorhergehenden Zustände als sich in einem fehlerhaften Zustand befindlich, definiert, wenn der Zustand₁ wahr ist, UND wenn ein oder mehrere aus Zustand ₂ ODER Zustand₃ ODER Zustand₄ ODER Zustands für dieses Stellglied auch wahr ist/sind. Wenn eine beliebige Eingabe, die Zustand ₂, Zustand₃, Zustand₄ oder Zustands zugeordnet wird, nicht zur Verfügung steht, dann wird dieser Zustand ignoriert.
• Wenn die Ausgabe des zweiten Schritts 90 in einem dritten Schritt 92 JA ist, wobei Zustand ₁ wahr ist, und wenn einer oder mehrere aus Zustand ₂ ODER Zustand₃ ODER Zustand₄ ODER Zustands auch wahr ist/ sind, wird das Stellglied als fehlerhaft betrachtet und bis zu sechs unabhängige Korrekturfaktoren werden dann ermittelt, um die Wirkung jeder Zustandszeitdauer zu gewichten. Die Korrekturfaktoren werden wie folgt bestimmt: $${\text{cf}}_1={\text{a}}_1\cdot \text{Maximum von}\left\{\mathrm{0,}\text{ oder }{\mathrm{\mu }}_{\text{output}\_\text{err}}-{\text{Thrd}}_1\right\}$$

  

  $${\text{cf}}_2={\text{a}}_2\cdot \text{Maximum von}\left\{\mathrm{0,}\text{ oder }{\mathrm{\mu }}_{\text{pwm}}-{\text{Thrd}}_2\right\}$$

  

  $${\text{cf}}_3={\text{a}}_3\cdot \text{Maximum von}\left\{\mathrm{0,}{\text{ oder Thrd}}_3-\text{SOH}\right\}$$

  

  $${\text{cf}}_4={\text{a}}_4\cdot \text{Maximum von}\left\{\mathrm{0,}\text{ oder LTCF}-{\text{Thrd}}_4\right\}$$

  

  $${\text{cf}}_5={\text{a}}_5\cdot \text{Maximum von}\left\{\mathrm{0,}\text{ oder angepasste PWM}-{\text{Thrd}}_5\right\}$$

  

  $${\text{cf}}_6={\text{a}}_6\cdot \text{Maximum von}\left\{\mathrm{0,}\text{ oder abgesch}\ddot{\text{a}}\text{tzer Widerstand}-{\text{Thrd}}_6\right\}$$

  
• Durch Anwenden eines Maximums von entweder null oder der folgenden Zeitdauer in den vorhergehenden Korrekturfaktoren, weist der Korrekturfaktor immer entweder null oder einen positiven Wert auf. Wenn eine Eingabe, die cf1, cf2, cf3, cf4, cf5, cf6 zugeordnet wird, nicht zur Verfügung steht, dann wird der Korrekturfaktor ignoriert.
• Beim Ermitteln der vorstehenden Korrekturfaktoren sind die Zeitdauern nicht äquivalent. Zum Beispiel bewegt sich der PWM-Arbeitszyklus zwischen 0 und 100, während der mittlere Ausgangsdruck von einem Stellglied in kpA sich ausschließlich innerhalb eines dreistelligen Bereichs bewegen kann. Aus diesem Grund kann der Gesamtkorrekturfaktor Cf auch angepasst werden, um eine Skala individueller Korrekturfaktorzeitdauern unter Verwendung eines Skalierungsfaktors zu normalisieren. Die vorgegebenen Skalierungsfaktoren a₁, a₂, a₃, a₄, a₅, a₆ können daher auf beliebige oder alle Korrekturfaktoren angewendet werden.
• In einem vierten Schritt 94 wird ein Gesamtkorrekturfaktor Cf unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt: $$\text{Cf}=1+\left[{\text{w}}_1,{\text{w}}_2,{\text{w}}_3,{\text{w}}_4,{\text{w}}_5,{\text{w}}_6,\right]{\left[{\text{cf}}_1+{\text{cf}}_2+{\text{cf}}_3+{\text{cf}}_4+{\text{cf}}_5+{\text{cf}}_6+\right]}^{\text{T}}$$

  

  wobei w₁, w₂, w₃, w₄, w₅, w₆ jeweils einen Gewichtungsfaktor definieren, der jedem Korrekturfaktor, basierend auf seiner Bedeutung, zugeordnet werden kann. Wenn ein Stellglied die Zeitdauer des LTCF nicht beinhaltet, würde sein Gewichtungsfaktor w₄ zum Beispiel gleich null sein, wodurch der Korrekturfaktor cf₄Blabla annulliert wird. Die Gewichtungsfaktoren werden für jede Berechnung aufrechterhalten, aber können zwischen verschiedenen Fahrzeugmodellen variieren und können von einem Fahrzeug zu einem anderen für dasselbe Fahrzeugmodell variieren. Die Gewichtungsfaktoren können während einer anfänglichen Kalibrierung des Fahrzeugs bestimmt werden, und können variieren, wenn davon ausgegangen wird, dass einer der Kalibrierungsfaktoren eine größere Bedeutung als ein anderer hat.
• Wenn es wünschenswert ist, die Generatorausgangsleistung zu erhöhen, um ein fehlerhaftes Stellglied abzuschwächen, wird in einem fünften Schritt 96 eine obere Grenze der sicheren Generatorspannung Vsafe 48, die Sicherheitskriterien umfasst, zuerst basierend auf dem Status jedes Stellglieds ermittelt. Vsafe 48 definiert eine maximale Ausgangsspannung des Generators oberhalb einer gemessenen vorliegenden oder ursprünglichen Ausgangsspannung des Generators, die eingestellt werden kann, und die sicher ist, um auf jedes Systemstellglied, und nicht nur auf das fehlerhafte Stellglied, angewendet zu werden. Wenn zum Beispiel eines der Stellglieder einen hohen Widerstandsfehler aufweist, ist dieses aufgrund von Bedenken hinsichtlich einer Überhitzung des Stellglieds in der Lage, eine geringere Eingangsspannung zu tolerieren, wobei das Gegenteil ebenfalls zutrifft.
• In einem sechsten Schritt 98 wird eine eingestellte Generatorspannung Vadj dann unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet: $$\text{Vadj}=\text{Minimum von}\left\{{\text{V}}_{\text{max}},{\text{ ODER V}}_{\text{safe}},\text{ ODER cf}\cdot {\text{V}}_{\text{original}}\right\}$$

  

  wobei V_max eine maximal erzielbare Ausgangsspannung des Generators, die in einem Speicher gespeichert wird, definiert, V_safe 48 wie vorstehend erwähnt, im fünften Schritt 96 berechnet wird, und cf·V_original die ursprüngliche oder gegenwärtig aufgebrachte Generatorausgangsspannung ist, die mit dem Gesamtkorrekturfaktor Cf multipliziert wird, der vorstehend im vierten Schritt 94 berechnet wird. Ein Steuerungssignal wird dann zum Generator 38 gesendet, um eine Ausgangsspannung des Generators 38 bis zur angepassten Generatorspannung Vdaj zu erhöhen.
• In einem siebten Schritt 100, wenn die Ausgabe vom zweiten Schritt 90 NEIN ist, wobei entweder Zustand₁ fasch ist ODER wenn Zustand₁ wahr ist, aber jeder aus Zustand₂ UND Zustand₃ UND Zustand₄ UND Zustands falsch ist, ist der Gesamtkorrekturfaktor Cf der vorstehenden Gleichung Cf = 1+[w₁, w₂, w₃, w₄, w₅, w₆] [cf₁ + cf₂ + cf₃ + cf₄ + cf₅ + cf₆]^T gleich eins. Die ursprüngliche_cf·V Zeitdauer führt daher die Steuerung durch und die ursprüngliche oder gegenwärtig angewandte Spannung V_original wird aufrechterhalten.
• Ein System und ein Verfahren zum Abschwächen eines Fehlers des elektrischen Stellglieds in einem System, das mehrere Stellglieder der vorliegenden Offenbarung enthält, bietet mehrere Vorteile an. Diese beinhalten Mittel zum Identifizieren, wann ein Stellglied einen fehlerhaften Zustand erreicht hat, und ein Verfahren zum Identifizieren einer Spannungserhöhung, die der Fahrzeuggenerator ausgeben kann, die sicher ist, um auf alle Systemstellglieder angewendet zu werden, die gleichzeitig eine Ausgabe des fehlerhaften Stellglieds erhöht. Dies erlaubt einen fast normal fortgesetzten Betrieb des Fahrzeugs bis Abhilfemaßnahmen ergriffen werden können, um das fehlerhafte Stellglied reparieren.

Claims (4)

1. Verfahren zum Abschwächen eines elektrischen Stellgliedfehlers in einem System, das mehrere Stellglieder enthält, und das Folgendes umfasst: Anwenden mehrerer vorgegebener Zustände auf jedes der mehreren Stellglieder in einem Fahrzeugsystem, um zu identifizieren, wann mindestens eines der mehreren Stellglieder sich in einem fehlerhaften Zustand befindet; und Erhöhen einer Eingangsspannung zu allen Stellgliedern, um eine Ausgabe von mindestens einem der mehreren Stellglieder im fehlerhaften Zustand zu erhöhen, um den fehlerhaften Zustand abzuschwächen; gekennzeichnet durch Verbinden jedes Stellglieds mit einem Fahrzeuggenerator, der über eine Bandbreite von Ausgangsspannung im betreibbar ist, wobei der Erhöhungsschritt das Erhöhen einer Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators beinhaltet; und Ermitteln einer maximal verfügbaren Ausgangsspannung für den Fahrzeuggenerator vor dem Erhöhen der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators.
2. Verfahren zum Abschwächen eines elektrischen Stellgliedfehlers in einem System, das mehrere Stellglieder enthält, nach Anspruch 1, das ferner das Bestimmen einer sicheren Spannung Vsafe zum Betreiben jedes der mehreren Stellglieder vor dem Erhöhen der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators beinhaltet, wobei die sichere Spannung Vsafe kleiner als die maximal verfügbare Ausgangsspannung ist.
3. Verfahren zum Abschwächen eines elektrischen Stellgliedfehlers in einem System, das mehrere Stellglieder enthält, nach Anspruch 2, das ferner das Begrenzen der Eingangsspannung zu jedem der Stellglieder auf die sichere Spannung Vsafe beinhaltet.
4. Verfahren zum Abschwächen eines elektrischen Stellgliedfehlers in einem System, das mehrere Stellglieder enthält, nach Anspruch 1, das ferner das Bestimmen einer sicheren Spannung Vsafe zum Betreiben jedes der mehreren Stellglieder vor dem Erhöhen der Ausgangsspannung des Fahrzeuggenerators beinhaltet, wobei die sichere Spannung Vsafe kleiner als oder gleich hoch wie die maximal verfügbare Ausgangsspannung ist.

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