专利名称：汽车发电机输出电流的估算方法
技术领域：
本公开涉及汽车发电机，更具体地涉及汽车发电机诊断。
背景技术：
这里提供的背景描述是为了从总体上介绍本公开的背景的目的。以在此
背景技术：
部分中所描述的为限、在提交时否则可能不构成现有技术的当前署名发明人的工作以及该
描述的各方面，既不明示地也不暗示地认为是相对于本公开的现有技术。 车辆包括发动机和发电机。发动机在气缸内燃烧空气/燃料混合物以驱动活塞和
曲轴，从而产生发动机扭矩。发动机可向发电机输出发动机扭矩以将发动机扭矩转换成电
能。发电机向车辆的功率部件输出电能。 已研制出控制系统来基于各种车辆运行参数调节车辆运行。例如，控制系统可以 与发电机电流传感器通讯，该传感器基于发电机输出电流产生发电机电流信号。发电机电 流信号是对控制系统的关键输入，以确定由发电机轴产生的扭矩。然而，传统控制系统并不 对发电机电流传感器进行诊断。
发明内容
—种车辆控制系统，其包括电流估算模块、电流传感器以及电流诊断模块。所述电 流估算模块基于车辆发电机在稳态条件下运行时的发动机速度确定该发电机的估算的输 出电流。所述电流传感器测量发电机的输出电流。所述电流诊断模块基于所述估算的输出 电流和测量的输出电流诊断电流传感器的状态。 —种操作车辆控制系统的方法，包括基于车辆发电机在稳态条件下运行时的发 动机速度确定该发电机的估算的输出电流；测量发电机的输出电流；以及基于所述估算的 输出电流和测量的输出电流诊断发电机的电流传感器的状态。 从以下提供的详细描述将会清楚本公开的其他应用领域。应当理解，这些详细描 述及具体实例仅用于说明之目的，并不意图限制本公开的范围。
从详细说明和附图将会更加全面地理解本公开，其中 图1是根据本公开原理的车辆的示例性实施例的功能框图； 图2是根据本公开原理的车辆的控制模块的示例性实施例的功能框图； 图3是根据本公开原理的发电机稳态确定模块的示例性实施例的功能框图；以及 图4是示出根据本公开原理的控制模块执行的示例性步骤的流程图。
具体实施例方式
下面的描述实质上仅仅是示例性的，而绝不意图限制本公开及其应用或使用。为 清楚起见，附图中使用相同的附图标记来表示相似的元件。用在本文中时，短语"A、B和C中至少之一"应当解释为是指使用非排他性逻辑"或"的逻辑(A或B或C)。应当理解，在 不改变本公开原理的情况下，可以以不同的顺序执行方法中的步骤。 用在本文中时，术语"模块"指的是特定用途集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种 或多种软件或固件程序的处理器(共享、专用或群组的)和存储器、组合逻辑电路和/或提 供所述功能的其它合适部件。 为了诊断测量车辆发电机输出电流的发电机电流传感器，本公开的控制系统估算 输出电流。控制系统基于发电机在稳态(或接近稳态)条件下运行时的各种发电机运行参 数来估算输出电流。控制系统将测量的输出电流与估算的输出电流进行对比以确定发电机 电流传感器是否在正常运行。 现在参照图1，示出了车辆100的示例性实施例的功能框图。车辆100包括发动 机102、进气歧管104、燃料系统106、点火系统108、发电机110、电气系统112、电池114以 及电机116。车辆100还包括控制模块118、进气温度(IAT)传感器120、发动机速度(RPM) 传感器122以及发电机电流传感器124。 发动机102燃烧空气/燃料混合物以产生发动机扭矩。仅作为示例，发动机102 可包括但不限于内燃发动机和/或柴油发动机。空气通过进气歧管104被吸入发动机102 中。来自进气歧管104的空气被吸入发动机102的气缸(未示出)内。
燃料系统106可在中心位置处向进气歧管104内喷射燃料或在多个位置处向进气 歧管104内喷射燃料。可替代地，燃料系统106可直接向气缸内喷射燃料。空气在气缸中 与喷射的燃料混合而产生空气/燃料混合物。 气缸内的活塞(未示出)压縮空气/燃料混合物。点火系统108点燃空气/燃料 混合物。空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞向下，从而驱动曲轴(未示出)并产生发动机 扭矩。 发动机102可将发动机扭矩输出至变速器(未示出)以驱动车辆100的车轮(未 示出)。发动机102可将发动机扭矩输出至发电机110，以将发动机扭矩转换成电能。发电 机110输出电能，以为电气系统112供能、为电池114充电和/或为电机116供能。
仅作为示例，电气系统112可包括但不限于收音机、车前灯、风挡雨刷、电动车窗 和座椅以及/或者计算机。电池114可对电气系统112和/或电机116供能。当需要大功 率来对电气系统112和/或电机116供能时，电气系统112和/或电机116可从发电机110 和电池114汲取电能。电机116产生电机扭矩并可将电机扭矩转换成电能以对电池114充 电。当需要大功率来对电池114充电时，电池可从发电机110和电机116汲取电能。
控制模块118基于各种车辆运行参数调节车辆100的运行。控制模块118控制发 动机102、燃料系统106、点火系统108、发电机110、电气系统112以及电机116并与之通 讯。控制模块118还与基于吸入发动机102中的空气的环境温度产生IAT信号的IAT传感 器120进行通讯。控制模块118还与基于发动机102的速度产生发动机RPM(即，RPM^)信 号的发动机RPM传感器122进行通讯。控制模块118还与基于发电机110的输出电流产生 发电机电流(即，I。ut)信号的发电机电流传感器124进行通讯。 现在参照图2，示出了车辆100的控制模块118的示例性实施例的功能框图。控制 模块118包括数据接收模块202、发电机稳态确定模块204、发电机电流估算模块206以及 发电机电流诊断模块208。数据接收模块202接收发动机RPM并从车辆100的继电器(未示出)接收车辆继电器电压(即，VMl)。数据接收模块202还接收来自发电机110的"F" 接线柱(field-terminal)占空比(即，F-Term DC)以及IAT。 "F"接线柱占空比是开关电 压调节器(未示出)的实际占空比，开关电压调节器有选择地向发电机110的励磁绕组施 加发电机电压(即，发电机110的输出电压)。 数据接收模块202确定发电机RPM倒数(S卩，发电机110的速度的倒数)。基于 发动机RPM乘以发动机带轮传动比来确定发电机110的速度。发动机带轮传动比是发动机 102中的带轮(未示出)直径的预定比值。 数据接收模块202基于车辆继电器电压确定发电机电压。车辆继电器电压接近发 电机电压。数据接收模块202基于"F"接线柱占空比与发电机电压相乘确定有效电压(即， 施加至励磁绕组的平均电压)。该有效电压可用于接近平均励磁电流(即，穿过励磁绕组的 平均电流)。 发电机稳态确定模块204接收发电机RPM倒数、发电机电压、有效电压以及IAT。 发电机稳态确定模块204确定发电机110是否在稳态(或接近稳态)条件下运行。为了对 此进行确定，发电机稳态确定模块204确定发电机RPM倒数、发电机电压、有效电压以及IAT 是否处于稳态条件(即，稳定)。若确定所有这些输入均处于稳态条件下，则确定发电机110 在稳态条件下运行。当确定发电机110在稳态条件下运行时，发电机稳态确定模块204产 生指示该稳态条件的发电机稳态信号。 为了确定这些输入是否处于稳态条件，发电机稳态确定模块204向每个输入应用 显著滤波器(即，一阶低通滤波器)。发电机稳态确定模块204分别向每个输入应用次显著 滤波器(即，较轻度滤波器)以去除任何高频噪声。发电机稳态确定模块204将每个经重 度滤波的输入和与其对应的经轻度滤波的输入进行对比。若在预定时间段内经重度滤波的 输入和与其对应的经轻滤波的输入类似，则确定该输入处于稳态条件。
当发电机电流估算模块206接收到发电机稳态信号时，发电机电流估算模块206 被启动。发电机电流估算模块206接收发电机RPM倒数、发电机电压、有效电压和IAT，并确 定估算的发电机电流。基于使估算的发电机电流与发电机RPM倒数、发电机电压、有效电压 和IAT建立关联的模块来确定估算的发电机电流。基于IAT确定估算的发电机电流用以在 发电机110的宽范围温度上更好地估算发电机电流。 所述模块是最小二乘函数，其是基于从在稳态条件下运行时的发电机110采集到 的数据利用线性回归预先确定的。因此，发电机电流估算模块206仅在其接收到发电机稳 态信号时才会被启动。所述模块包括11个项以及这些项的11个系数的线性组合。
其中四项包括估算的发电机电流比上发电机RPM倒数、发电机电压、有效电压及 IAT。其中三项包括发电机RPM倒数、发电机电压及有效电压的叉乘。其中三项包括发电机 RPM倒数、发电机电压及有效电压的平方。其中一项包括预定常数(即，观测误差)。
发电机电流诊断模块208接收估算的发电机电流及发电机电流。发电机电流诊断 模块208将估算的发电机电流与发电机电流进行对比以对发电机电流传感器124进行诊 断。仅作为示例，当发电机电流的值比估算的发电机电流的值大或小25%时，发电机电流传 感器124有可能发生了故障。仅作为示例，发电机电流诊断模块208可产生指示发电机电 流传感器124是否在正常运行的发电机电流状态信号。发电机电流诊断模块208可向车辆 100的车载诊断(OBD)系统(未示出)输出发电机电流状态信号。
现在参照图3，示出了发电机稳态确定模块204的示例性实施例的功能框图。发 电机稳态确定模块204包括滤波器模块302、百分比差异(PD)确定模块304以及输入稳态 确定模块306。滤波器模块302接收发电机RPM倒数、发电机电压、有效电压及IAT。滤波 器模块302向每个输入应用显著滤波器以确定经重度滤波(HF)的发电机RPM倒数(即，HF RPM,1) 、 HF发电机电压(艮卩，HF V。ut) 、 HF有效电压(艮卩，HF Veff)和HF IAT。滤波器模块 302向每个输入分别应用次显著滤波器以确定经轻度滤波(LF)的发电机RPM倒数(S卩，LF RPM卿0 、 LF发电机电压(即，LF V。ut) 、 LF有效电压(艮卩，HF Veff)以及LF IAT。
PD确定模块304接收HF发电机RPM倒数和LF发电机RPM倒数，并基于HF发电机 RPM倒数和LF发电机RPM倒数确定发电机RPM倒数PD。 PD确定模块304接收HF发电机电 压和LF发电机电压，并基于HF发电机电压和LF发电机电压确定发电机电压PD。 PD确定 模块304接收HF有效电压和LF有效电压，并基于HF有效电压和LF有效电压确定有效电 压PD。 PD确定模lfe 304接收HF IAT和LF IAT，并基于HF IAT和LF IAT确定IAT PD。
输入稳态确定模块306接收发电机RPM倒数PD、发电机电压PD、有效电压PD以及 IAT PD。输入稳态确定模块306包括用于各个输入的计时器(未示出)和标志(未示出)。 该标志指示相应输入处于稳态条件。 当某输入的PD小于预定值时，输入稳态确定模块306使该输入的计时器递增。当
该输入的计时器递增至大于预定时间段的值时，输入稳态确定模块306设立该输入的标
志。当该输入的PD大于预定值时，输入稳态确定模块306重置该计时器和该输入的标志。
当同时设立了所有输入的标志时，输入稳态确定模块306产生发电机稳态信号。 现在参照图4，示出了绘出由控制模块118执行的示例性步骤的流程图。控制开始
于步骤402。在步骤404中，确定发动机RPM。在步骤406中，确定车辆继电器电压。在步
骤408中，确定"F"接线柱占空比。 在步骤410中，确定IAT。在步骤412中，基于发动机RPM确定发电机RPM倒数。 在步骤414中，基于车辆继电器电压确定发电机电压。在步骤416中，基于"F"接线柱占空 比和发电机电压确定有效电压。 在步骤418中，控制确定发电机RPM倒数是否处于稳态条件。如果是，则控制继续 步骤420。如果为否，则控制继续步骤422。在步骤420中，控制确定发电机电压是否处于 稳态条件。如果是，则控制继续步骤424。如果为否，则控制继续步骤422。
在步骤424中，控制确定有效电压是否处于稳态条件。如果是，则控制继续步骤 426。如果为否，则控制继续步骤422。在步骤426中，控制确定IAT是否处于稳态条件。如 果是，则控制继续步骤428。如果为否，则控制继续步骤422。 在步骤428中，基于发电机RPM倒数、发电机电压、有效电压和IAT确定估算的发
电机电流。在步骤430中，确定发电机电流。在步骤432中，将估算的发电机电流与发电机
电流进行对比，以对发电机电流传感器124进行诊断。控制在步骤422结束。 本领域技术人员现在从以上描述可理解本公开的广义教导能以各种方式实施。因
此，尽管本公开包括具体实例，但是本公开的实际范围不应如此局限，因为本领域的技术人
员通过研究附图、说明书以及所附权利要求将会清楚其它修改。
权利要求
一种车辆控制系统，该控制系统包括电流估算模块，该电流估算模块基于车辆发电机在稳态条件下运行时的发动机速度确定该发电机的估算的输出电流；电流传感器，该电流传感器测量所述发电机的输出电流；以及电流诊断模块，该电流诊断模块基于所述估算的输出电流和测量的输出电流诊断所述电流传感器的状态。
2. 如权利要求1所述的控制系统，其中所述电流估算模块基于发电机速度的倒数确定 所述估算的输出电流。
3. 如权利要求2所述的控制系统，还包括数据接收模块，其基于发动机速度和发动机 带轮传动比确定所述发电机速度的倒数。
4. 如权利要求2所述的控制系统，其中所述电流估算模块基于发电机的输出电压确定 所述估算的输出电流。
5. 如权利要求4所述的控制系统，还包括数据接收模块，其基于车辆继电器电压确定 所述输出电压。
6. 如权利要求4所述的控制系统，其中所述电流估算模块基于施加至发电机励磁绕组 的平均电压确定所述估算的输出电流。
7. 如权利要求6所述的控制系统，还包括数据接收模块，其基于所述输出电压和开关 电压调节器的占空比确定所述平均电压，其中所述开关电压调节器向所述励磁绕组施加所 述输出电压。
8. 如权利要求6所述的控制系统，其中所述电流估算模块基于进气温度确定所述估算 的输出电流。
9. 如权利要求8所述的控制系统，还包括稳态确定模块，其在所述发电机速度的倒数、 所述输出电压、所述平均电压以及所述进气温度处于稳态条件时确定所述发电机在稳态条 件下运行。
10. —种操作车辆控制系统的方法，该方法包括基于车辆发电机在稳态条件下运行时的发动机速度确定该发电机的估算的输出电流；测量发电机的输出电流；以及基于所述估算的输出电流和测量的输出电流诊断发电机的电流传感器的状态。
11. 如权利要求io所述的方法，还包括基于发电机速度的倒数确定所述估算的输出电流。
12. 如权利要求11所述的方法，还包括基于发动机速度和发动机带轮传动比确定所述 发电机速度的倒数。
13. 如权利要求11所述的方法，还包括基于发电机的输出电压确定所述估算的输出电流。
14. 如权利要求13所述的方法，还包括基于车辆继电器电压确定所述输出电压。
15. 如权利要求13所述的方法，还包括基于施加至发电机励磁绕组的平均电压确定所 述估算的输出电流。
16. 如权利要求15所述的方法，还包括基于所述输出电压和开关电压调节器的占空比确定所述平均电压，其中所述开关电压调节器向所述励磁绕组施加所述输出电压。
17. 如权利要求15所述的方法，还包括基于进气温度确定所述估算的输出电流。
18. 如权利要求17所述的方法，还包括在所述发电机速度的倒数、所述输出电压、所述 平均电压以及所述进气温度处于稳态条件时确定所述发电机在稳态条件下运行。
全文摘要
本发明涉及汽车发电机(交流发电机)输出电流的估算方法，提供一种车辆控制系统，其包括电流估算模块、电流传感器以及电流诊断模块。所述电流估算模块基于车辆发电机在稳态条件下运行时的发动机速度确定该发电机的估算的输出电流。所述电流传感器测量发电机的输出电流。所述电流诊断模块基于所述估算的输出电流和测量的输出电流诊断电流传感器的状态。
文档编号G01R19/00GK101710147SQ20091016907
公开日2010年5月19日 申请日期2009年9月16日 优先权日2008年9月16日
发明者J·R·费尔德约, M·G·雷诺 申请人:通用汽车环球科技运作公司