使用动态阈值检测不稳定传感器的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及传感器的不稳定状态的检测。
【背景技术】
[0002]处于不稳定状态的传感器的特征是快速改变的读数。用于检测不稳定传感器的常规方法是计算从传感器输出的信号的变化值，以及将该变化值与恒定的阈值比较。该方法没有计入在由传感器正被感测的条件中包括期望的快速改变的操作条件，该操作条件在由传感器感测时，使该传感器输出快速波动的信号。在这些条件下，当该恒定的阈值被设置得太低而不能计入快速该变的操作条件时，不稳定温度传感器的错误指示可被给出，并且当该恒定的阈值被设置得高于计入快速改变的操作条件时，不稳定温度传感器可能不被检测到。
[0003]感测车辆的混合动力总成内的电源逆变器模块温度的温度传感器可能在感测该电源逆变器模块温度中的快速变化时(例如，在输入到动力总成的转矩命令中的快速变化期间)输出快速波动的信号。在这些操作条件下，使用恒定的阈值用于逆变器温度传感器的不稳定状态的诊断将无法区分由于其处于不稳定状态而正在输出快速改变的信号的逆变器温度传感器和由于输入到动力总成和逆变器的转矩命令中的快速变化而正在感测预期的温度快速改变并传送出预期的快速波动信号的传感器。
【发明内容】
[0004]用于检测不稳定的温度传感器的方法使用与从该温度传感器输出的温度信号变化值比较的动态阈值，其中，动态阈值和温度信号变化值在诊断时间段产生，并且可响应于快速改变的操作条件从一个诊断时间段到下一个动态地改变，由此监测不稳定的传感器状态，同时通过使用动态阈值补偿快速改化的操作条件。本文所描述的方法在示例性示例中计算从温度传感器输出的温度信号的变化值，并将该变化值与动态阈值相比较。该动态阈值基于估计温度的变化值产生，该估计温度基于第二传感器的输出估计，其中该第二传感器的输出是由该温度传感器感测的温度的预测结果。该第二传感器可以是物理传感器、多个传感器或者与传感器等效的虚拟软件，使得传感器输出可以包括物理感测测的、计算的、估计的和/或命令的信号或它们的组合。该温度变化值和该估计的变化值分别基于该温度传感器和第二传感器的相应的样本，其中，该相应的样本同时取得，例如，大致在同一时间取得，使得该相应的样本代表取得样本的时间处存在的相同的操作条件。
[0005]在一个示例中，针对不稳定状态受监测的温度传感器是感测功率逆变器模块的温度的温度传感器。该功率逆变器模块可操作地连接到电动机-发电机，例如，在混合动力车辆的动力总成内。该功率逆变器模块在一定的操作条件期间经受快速的温度变化，使得该逆变器温度传感器产生快速波动的温度信号。该电动机-发电机包括在操作期间输出总定子电流的定子。操作关系存在于该逆变器温度和该总定子电流之间，使得感测电动机-发电机的总定子电流的传感器可以被用作第二传感器，其中，该第二传感器的输出为系统操作期间逆变器温度的预测结果并用于估计逆变器温度。产生该估计温度的变化值，在本文中称为估计变化值，并且其被用于动态地产生计入正常操作下逆变器内的快速温度变化的动态阈值，使得温度传感器信号的变化值和由总定子电流信号限定的动态故障阈值的比较可以用于诊断不稳定的温度传感器，相对于传统的方法具有更高的灵敏度水平和降低的错误故障指示概率。其结果是对于由可能由于快速改变的操作条件产生的快速信号波动引起的错误故障更鲁棒，并且对于检测不稳定的传感器并将不稳定的传感器与快速波动的传感器区分更敏感的诊断。
[0006]诊断不稳定传感器的方法包括:从受监测的传感器(其在示例性示例中为逆变器温度传感器)接收监测信号，从预测的传感器(在示例性示例中为定子电流传感器)接收预测信号，以及基于该监测信号确定估计信号，其中，该估计信号为该监测信号的估计值，其中，在本文所提供的示例性示例中，该估计信号为估计的逆变器温度信号。该方法还包括:确定该监测信号的监测变化值，确定该估计信号的估计变化值，基于该估计变化值产生动态阈值，以及基于该监测变化值和该动态阈值的比较确定该受监测传感器的状态，其中，当该监测信号的变化值大于或等于该动态阈值时，该受监测的传感器被诊断为处于不稳定状态。该监测变化值和该估计变化值在诊断时间段上确定，该诊断时间段为用于将监测变化值基于的监测信号采样以及将估计变化值基于的预测信号采样的相同诊断时间段。该动态阈值可以通过将比例因子应用到该估计变化值来产生。在一个示例中，该比例因子可以是增加到该估计变化值的恒定偏移值。
[0007]确定该监测变化值还包括:确定第一监测信号差和确定至少第二监测信号差，其中，该监测变化值由该第一和第二监测信号偏差的总和以及平均值中的一个限定。该第一监测信号偏差基于在第一时间采样的第一监测信号值和在第二时间采样的第二监测信号值之间的差值幅值，该第二监测信号偏差基于第二监测信号值和在第三时间采样的第三监测信号值之间的差值幅值。该第一、第二和第三时间是不同的且相继的时间。
[0008]确定该估计信号的估计变化值还包括:确定第一估计信号偏差和至少一个第二估计信号偏差，其中，该估计变化值由该第一和第二估计信号偏差的总和以及平均值中的一个限定。该第一估计信号偏差基于第一估计信号值和第二估计信号值之间的差值幅值，第一估计信号值基于在第一时间采样的预测信号值估计，第二估计信号值基于在第二时间采样的预测信号值估计，该第二估计信号偏差基于第二估计信号值和第三估计信号值之间的差值幅值，第三估计信号值基于在第三时间采样的预测信号值。
[0009]用于诊断传感器的不稳定状态的系统包括:与变化确定模块、传感器诊断模块、受监测的传感器和预测传感器可操作地通信的控制模块。该控制模块从受监测的传感器接收监测信号，并从预测传感器接收预测信号，并基于预测信号产生估计信号。预测信号是监测信号的预测结果，估计信号是监测信号的估计值。该系统还包括:由变化确定模块基于监测信号产生的监测信号变化值；以及由变化确定模块基于估计信号产生的估计信号变化值。该受监测的传感器的状态由传感器诊断模块基于监测信号的变化值和估计信号值的变化值确定。该系统包括基于估计信号变化值产生动态阈值的传感器诊断模块，例如，通过将比例因子应用到估计信号变化值，和/或将恒定偏移值增加到变化值。传感器诊断模块将监测信号变化值和动态阈值进行比较，当监测信号变化值等于或大于动态阈值时，指示受监测的传感器处于不稳定状态。
[0010]在一个示例中，该系统被配置为包括可操作地连接到电动机-发电机(包括定子)的功率逆变器模块的动力系统，其中，受监测的传感器为感测功率逆变器模块的逆变器温度的温度传感器，该逆变器温度可能快速波动，以及预测传感器为感测定子的总电流输出的电流传感器。定子总电流是逆变器温度的预测，使得由电流传感器感测的定子总电流信号内的改变为逆变器温度传感器的逆变器温度信号内的改变的预测结果，并使得定子总电流信号可被用于在系统操作期间估计逆变器温度和/或估计逆变器温度中的改变。例如，包括功率逆变器模块和电动机-发电机的动力总成可以是车辆的动力总成，车辆在一个示例中是混合动力电动车辆的动力总成。
[0011]根据一方面，提供一种诊断不稳定传感器的方法，所述方法包括:接收来自受监测的传感器的监测信号；接收来自预测传感器的预测信号；基于所述预测信号确定估计信号；其中，所述估计信号为所述监测信号的估计值；确定所述监测信号的监测变化值；确定所述估计信号的估计变化值；基于所述估计变化值产生动态阈值；基于所述监测变化值和所述动态阈值的比较确定所述受监测的传感器的状态。
[0012]优选地，其中，所述监测变化值和所述估计变化值在诊断时间段上被确定，所述诊断时间段为用于以下步骤的相同的时间段:将监测信号采样，所述监测变化值基于所述监测信号；和将预测信号采样，所述估计变化值基于所述预测信号。
[0013]优选地，其中:确定所述监测变化值还包括:确定第一监测信号偏差和确定第二监测信号偏差；以及确定所述估计信号的估计变化值还包括:确定第一估计信号偏差和第二估计信号偏差。
[0014]优选地，其中:所述监测变化值由所述第一和所述第二监测信号偏差的和限定；和所述估计变化值由所述第一和所述第二估计信号偏差的和限定。
[0015]优选地，其中:所述监测变化值由所述第一和所述第二监测信号偏差的平均值限定；和所述估计变化值由所述第一和所述第二估计信号偏差的平均值限定。
[0016]优选地，其中:所述第一监测信号偏差在第一采样时间段上被确定；
[0017]所述第一估计信号偏差在所述第一采样时间段上被确定；和所述第二监测信号偏差在第二采样时间段上被确定；所述第二估计信号偏差在所述第二采样时间段上被确定。
[0018]优选地，所述方法还包括:在第一时间将所述监测信号采样以提供第一监测信号值；在第二时间将所述监测信号采样以提供第二监测信号值；在第三时间将所述监测信号采样以提供第三监测信号值；在所述第一时间将所述预测信号采样以提供第一预测信号值；基于所述第一预测信号值估计第一估计信号值；在所述第二时间将所述预测信号采样以提供第二预测信号值；基于所述第二预测信号值估计第二估计信号值；在所述第三时间将所述预测信号采样以提供第三预测信号值；基于所述第三预测信号值估计第三估计信号值；其中，所述第二时间跟随所述第一时间并且与所述第一时间不同；所述第三时间跟随所述第二时间并且与所述第二时间不同；所述第一监测信号偏差基于所述第一监测信号值与所述第二监测信号值之间的差值幅值小；所述第二监测信号偏差基于所述第三监测信号值与所述第二监测信号值之间的差值幅值；所述第一估计信号偏差基于所述第一估计信号值与所述第二估计信号值之间的差值幅值；所述第二估计信号偏差基于所述第三估计信号值与所述第二估计信号值之间的差值幅值。
[0019]优选地，其中，所述第一时间和所述第二时间是基于预定的采样速率的连续时间。
[0020]优选地，所述方法还包括:当所述监测信号的变化值大于或等于所述动态阈值时，确定所述受监测的传感器处于不稳定状态。
[0021]优选地，所述方法还包括:应用比例因子到所述估计变化值以产生所述动态阈值。
[0022]优选地，所述方法还包括:比较恒定阈值限值和基于所述估计变化值的动态阈值；和调整所述动态阈值为所述恒定阈值限值和基于所述估计变化值的动态阈值中较大的一个。
[0023]优选地，所述方法还包括:所述受监测的传感器检测