專利名稱：用于在控制設(shè)備中識別故障的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在控制設(shè)備中識別故障的方法，該控制設(shè)備用于控制和/或 調(diào)節(jié)車輛中的驅(qū)動設(shè)備(Antriebsmaschine)，其中識別存在驅(qū)動設(shè)備和/或車輛的具有錯 誤的狀態(tài)。本發(fā)明此外涉及一種用于控制和/或調(diào)節(jié)車輛中的驅(qū)動設(shè)備的控制設(shè)備、存儲 介質(zhì)和計算機程序。
背景技術(shù)：
為了實現(xiàn)安全并且可靠地運行車輛，基本上希望盡可能快速然而可靠的進(jìn)行錯誤 識別。根據(jù)一個已知的方法，在出現(xiàn)錯誤狀態(tài)時，首先激活時間環(huán)節(jié)，該時間環(huán)節(jié)確定可預(yù) 先給定的防抖動(Entprell)時間。如果在防抖動時間期間不中斷地存在錯誤狀態(tài)，則在防 抖動時間期滿之后識別出錯誤，即確定將錯誤狀態(tài)視為故障并且必要時進(jìn)行錯誤處理。如 果錯誤狀態(tài)在防抖動時間期間僅僅短時地消失，則時間環(huán)節(jié)被復(fù)位并且在重新出現(xiàn)錯誤的 狀態(tài)時才又被激活。根據(jù)另一已知的方法，在存在錯誤的狀態(tài)期間將計數(shù)器向上計數(shù)。如 果錯誤狀態(tài)不再存在，則計數(shù)器又向下計數(shù)。如果計數(shù)器狀態(tài)超過可預(yù)先給定的閾值，如果 錯誤狀態(tài)至少以50 %的頻度出現(xiàn)時，則可以識別出錯誤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的問題通過前面提及的帶有表現(xiàn)特征的部分的特征的方法通過如 下方式來解決在判斷下文中也稱為錯誤狀態(tài)的具有錯誤的狀態(tài)是否應(yīng)當(dāng)被視為故障時考 慮錯誤的重要性，并且由此可以將重要的錯誤狀態(tài)特別快地評估為故障。在此，如果在考慮 錯誤狀態(tài)的強度和其持續(xù)時間的情況下至少在平均上超過了邊界值，則將錯誤狀態(tài)評估或 者識別為故障。根據(jù)本發(fā)明的方法由此同樣能夠?qū)崿F(xiàn)快速的以及可靠的故障識別。本發(fā)明所基于的認(rèn)識是，即使重要的錯誤狀態(tài)也并非總是無中斷地存在的。這一 方面會具有特定于錯誤的原因，并且另一方面會在將錯誤狀態(tài)傳輸給控制設(shè)備時出現(xiàn)干 擾。此外，本發(fā)明考慮的是，錯誤狀態(tài)通常并不涉及存在工作參數(shù)本身，而是超過了針對該 工作參數(shù)設(shè)計的邊界值。顯然，工作參數(shù)和邊界值可以如通常一般地那樣轉(zhuǎn)化為二次量(sekimdare Gr5Ben),并且這些二次量于是被考慮用于另外的方法。二次量例如是電壓和/或數(shù)字量， 其可以借助數(shù)據(jù)線路來傳輸和/或可以在控制設(shè)備中被處理。然而，為了容易理解，下文中 省去了明確地提及這種二次量。根據(jù)本發(fā)明多次形成工作參數(shù)的至少一個當(dāng)前值與表征邊界值特性的量的差，例 如周期性地以控制設(shè)備的時鐘或者根據(jù)控制設(shè)備的時鐘、與同工作參數(shù)關(guān)聯(lián)的周期性過程 同步或者根據(jù)同工作參數(shù)關(guān)聯(lián)的周期性過程、和/或根據(jù)例如借助在控制設(shè)備中形成的功 能而產(chǎn)生的信號。由此，該方法可以應(yīng)用于連續(xù)存在的和/或變化的工作參數(shù)譬如馬達(dá)轉(zhuǎn) 速、傳動力矩或者燃料量，并且同樣可以應(yīng)用于周期性存在的工作參數(shù)例如用于將燃料噴 射到內(nèi)燃機中的噴射器激勵持續(xù)時間。借助該方法形成的差被相加為和，并且如果該和超過可預(yù)先給定的閾值，具有錯誤的狀態(tài)被評估為故障。由此，進(jìn)行了所形成的差的積分。通 過這種方式，錯誤狀態(tài)的短時中斷只能基本上像短時中斷的持續(xù)時間相對于錯誤狀態(tài)的存 在的程度那樣延遲故障的識別。通過例如線性地形成工作參數(shù)和邊界值的差，工作參數(shù)關(guān)于邊界值的強的超過相 應(yīng)地更強地進(jìn)入到所述和中。由此，在強的超過的情況下，錯誤狀態(tài)可以被相應(yīng)更快地評估 為故障，而并不明顯地限制識別的可靠性。顯然，在此術(shù)語“故障”也可以意味著錯誤不嚴(yán) 重的量或者意味著事件，其中該事件分別要針對存在或者不存在或者關(guān)于其強度來進(jìn)行評 估。通過所述方法提出的對差的求和或者積分可以幾乎任意地實施。這種例如通過模 擬電路或者借助數(shù)字過程在控制設(shè)備中實現(xiàn)的方法被充分公開。借助該方法，可以針對存在錯誤狀態(tài)而監(jiān)視工作參數(shù)，其中，如果超過(上)邊界值 或者低于(下)邊界值，于是得出故障的結(jié)論。在本發(fā)明的描述中，出于簡單的原因，示例性地關(guān)于超過(上)邊界值來說明故障 識另I」。如果要監(jiān)視低于下邊界值，則這例如可以通過如下方式來實現(xiàn)用負(fù)的和與負(fù)的閾值 來計算，或者在工作參數(shù)和邊界值的差中將被減數(shù)和減數(shù)適當(dāng)?shù)亟粨Q。根據(jù)本發(fā)明的方法尤其是也能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)視一個或者多個工作參數(shù)是否工作參數(shù) 位于通過上邊界值和下邊界值形成的范圍中。例如，在車輛的燃料系統(tǒng)的高壓存儲器中的 壓力在超過最高壓力和在低于最低壓力的情況下都會被評估為故障。在這種情況中，所述 和被與上閾值和下閾值比較，并且在離開該范圍的情況下將錯誤狀態(tài)定性為故障。當(dāng)根據(jù)工作參數(shù)來選擇閾值時，該方法可以特別靈活地應(yīng)用。由此，可以調(diào)節(jié)表征 求和或者積分的隱含的防抖動時間。由此可能的是，分別優(yōu)選故障識別的速度或者可靠性， 或者在兩個要求之間建立合適的折衷。通過這種方式，譬如可以考慮工作參數(shù)對于可靠地 運行車輛如何關(guān)鍵，或者工作參數(shù)在可靠的正常工作中如何強地波動。該方法尤其是也能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)先給定防抖動時間，其中具有錯誤的狀態(tài)在防抖動時 間期滿之后被評估為故障。如果防抖動時間作為“隱含的”防抖動時間而設(shè)立，則如前面所 描述的那樣借助和或者積分來得到故障識別。如果防抖動時間作為“明確的”防抖動時間 來設(shè)立，則其對應(yīng)于固定的防抖動時間，該固定的防抖動時間不受超過邊界值的程度的影 響。根據(jù)明確的防抖動時間的期滿來識別故障可以與根據(jù)積分來執(zhí)行的故障識別并行地實 施。例如，將工作參數(shù)與針對該工作參數(shù)所設(shè)置的邊界值進(jìn)行比較，并且超過邊界值被用作 標(biāo)準(zhǔn)，以便將錯誤狀態(tài)定性為故障，而在此并未考慮超過的程度。通過這種方式，如果在防 抖動時間期滿期間無中斷地存在該超過，則也可以將非常小的超過快速地評估為故障。明 確地預(yù)先給定防抖動時間再次提高了該方法的安全性，并且能夠以簡單的方式實現(xiàn)例如考 慮特定條件(該條件要求考慮明確的防抖動時間)。按照根據(jù)本發(fā)明方法的一個有利的實施形式，改變邊界值。例如，針對驅(qū)動設(shè)備的 扭矩的邊界值可以取決于驅(qū)動設(shè)備的轉(zhuǎn)速。相應(yīng)地，針對扭矩的邊界值在工作期間變化。由 此，可以將當(dāng)前的扭矩與連續(xù)地變化的或者更新的邊界值進(jìn)行比較，并且由此與驅(qū)動設(shè)備 的當(dāng)前工作狀態(tài)和或車輛的當(dāng)前工作狀態(tài)無關(guān)地根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行故障識別。優(yōu)選的是，將扭矩、壓力、廢氣值、馬達(dá)轉(zhuǎn)速、馬達(dá)功率、溫度、所計量的燃料量和/ 或用于燃料噴射的激勵持續(xù)時間考慮作為工作參數(shù)。由此，如例如在機動車中存在的重要的工作參數(shù)可以有利地用于故障識別。該方法的一個擴展方案規(guī)定，將表征工作參數(shù)的量加到(addiert zu)計數(shù)器讀數(shù) 上，并且將表征邊界值的量從計數(shù)器讀數(shù)中減去。通過這種方式，可以將計數(shù)器有利地用于 故障識別，該計數(shù)器例如借助計算機程序?qū)崿F(xiàn)為積分器。當(dāng)前的計數(shù)器讀數(shù)在此對應(yīng)于和 或者積分。在此，所希望的各分辨率或者精度以及閾值的可能值域可以有利地通過計數(shù)器 大小來確定。通過加和減的過程，不需要單獨地形成工作參數(shù)和閾值的差。具體的實現(xiàn)例 如可以通過讀寫存儲器(RAM)的一個或多個存儲單元(字節(jié))或者借助特定的存儲器在控制 設(shè)備中進(jìn)行。這種存儲器通常已經(jīng)存在于控制設(shè)備中，從而不會產(chǎn)生額外的成本。補充地提出的是，當(dāng)工作參數(shù)超過邊界值時，附加地繼續(xù)將常數(shù)加到和上。由此， 可以在可能的情況下對應(yīng)于特定的條件，這些條件必要時規(guī)定了針對如下情況的快速的故 障識別在這些情況中，也僅僅略微地超過所設(shè)計的邊界值。例如，工作參數(shù)乘以采樣周期 的積的40%可以在每個加步驟中都附加地加到工作參數(shù)和邊界值的差上來成為和。由此， 該方法可以特別靈活地使用。本發(fā)明的另一擴展方案規(guī)定，所述和在低于下閾值的情況下被限制到下閾值。例 如，該下閾值為零。通過這種方式，可以有利地防止和或者積分在較長的階段期間(在該階 段期間工作參數(shù)并未超過邊界值)取大的負(fù)值。通過限制到下邊界值，此外實現(xiàn)了在第一次 超過邊界值的情況下，由限定的初始狀態(tài)出發(fā)來形成和。用于證明該方法的第一測量技術(shù)可能性規(guī)定，周期性地在控制設(shè)備的存儲器的兩 個存儲頁之間切換，其中第一存儲頁表征好狀態(tài)，并且第二存儲頁表征差狀態(tài)。由此，可以 一般地模擬驅(qū)動設(shè)備或者車輛的錯誤狀態(tài)或者其他的事件。用于證明該方法的第二測量技 術(shù)可能性規(guī)定，在燃料量特性曲線中在第一和第二燃料量之間多次切換，其中表征馬達(dá)轉(zhuǎn) 速的量基本上恒定。由此，例如可以模擬驅(qū)動設(shè)備的扭矩的錯誤狀態(tài)。該任務(wù)還通過根據(jù)并列的權(quán)利要求的控制設(shè)備、計算機程序和存儲介質(zhì)來解決。 有利的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中說明。本發(fā)明的其他特征在下面的對示例性實施形式的 描述中以及在附圖中說明，其中特征可以單獨地或者以不同組合地對于本發(fā)明而言是重要 的，而對此不再詳細(xì)指明。


其中
圖1示出了帶有工作參數(shù)、邊界值和和的兩個時間圖； 圖2示出了在防抖動時間上的瞬時錯誤的圖；并且 圖3示出了方法過程的示意性流程圖。在所有附圖中，針對功能等同的元素和量在不同的實施形式中使用相同的參考標(biāo)記。
具體實施例方式圖1在上部的時間圖中示出了車輛的驅(qū)動設(shè)備的工作參數(shù)10或者表征工作參數(shù) 10的信號以及針對工作參數(shù)10而設(shè)置的邊界值12。工作參數(shù)10和邊界值12在車輛的工 作期間或者在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法期間經(jīng)歷時間上的變化。在此，工作參數(shù)10被連續(xù)地針對超過邊界值12而進(jìn)行監(jiān)控。在圖1的圖中，工作參數(shù)10尤其是示出了四個脈沖20. 1 至20. 4，它們分別暫時地超過邊界值12并且由此表征錯誤狀態(tài)13。在下部的圖中，繪出了 工作參數(shù)10和邊界值12的差15的和14或者積分。水平線表示閾值16。時間軸t對于兩 個圖被相同地定標(biāo)，并且位于相應(yīng)的時間圖的橫坐標(biāo)上。垂直的虛線表示兩個圖的針對顯 著的事件的時間參考。工作參數(shù)10從任意的時間零點直到時刻tl都在邊界值12以下。因此，工作參數(shù) 10和邊界值12的差15是負(fù)的。工作參數(shù)10被連續(xù)地加到和14上并且邊界值12被連續(xù) 地從和14中減去。這與持續(xù)地將差15加到和14上是相同的。因為直到時刻tl，和14是 負(fù)的，所以和14直到時刻tl都限制為下閾值18。在圖1中，下閾值18被預(yù)先給定為零。在時刻tl，工作參數(shù)經(jīng)歷了第一脈沖式提高(脈沖20. 1)，其中超過邊界值12。和 14從時刻tl開始變?yōu)檎⑶以龃?，只要工作參?shù)10在邊界值12之上。從時刻t2開始，工作參數(shù)10下降到邊界值12以下，其中和14減少。和14的增 加或者減少的強度在此取決于工作參數(shù)10超過邊界值12或者低于邊界值12的程度，以及 取決于表征隱含的防抖動時間17的積分常數(shù)。從時刻t3開始出現(xiàn)另外的脈沖20. 2,20. 3和20. 4，它們在此在其幅度、持續(xù)時間 和時間距離中表現(xiàn)為使得和14明顯增大。在從時刻t4直至?xí)r刻t5的間隔中，表征工作參數(shù)10的信號受到多個脈沖式干擾 22。在該間隔期間，和14增大得比較慢。從時刻t5開始，工作參數(shù)10在較長的時段上超過閾值12小的程度，由此和14進(jìn) 一步增大。在時刻t6，和14超過閾值16。該超過被評估為故障。雖然工作參數(shù)10在脈沖20. 1至20. 4之間分別明顯低于邊界值12，然而借助存在 的積分可以將圖1中示出的錯誤狀態(tài)13在時刻t6評估為“故障”。該故障可以顯示給車輛 的駕駛員和/或可以在故障處理的過程中采取應(yīng)對措施。顯然，該連續(xù)的積分僅僅是示例性的。積分也可以以類似的方式借助采樣來時間 量化地和/或值量化地進(jìn)行(未示出)。在該情況中有利的是，采樣率至少為工作參數(shù)10或 者邊界值12的可期待的最大變化率的兩倍，即采樣按照香農(nóng)理論來進(jìn)行。通過這種方式， 例如能夠借助前向-反向-計數(shù)器實現(xiàn)積分，該計數(shù)器也可以借助計算機存儲器(RAM)的 存儲單元來實現(xiàn)，其被處理器進(jìn)行寫和讀。圖2示出了超過沈驅(qū)動設(shè)備的扭矩的邊界值12與防抖動時間17之間的關(guān)聯(lián)。防 抖動時間17類似于圖1被隱含地實現(xiàn)為積分常數(shù)，并且繪制在所示的坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)上。 在縱坐標(biāo)上以Nm (牛頓米)為單位繪出了超過沈驅(qū)動設(shè)備的扭矩。垂直的虛線觀表示在 此為1秒的固定的明確的防抖動時間。曲線30示出了在隱含的防抖動時間17和超過沈 之間的關(guān)聯(lián)。曲線30在此遵循如下公式
Y= (IOOONm)/X，其中 X =秒為單位的防抖動時間17 ；并且 Y =超過26?？梢钥闯?，對于所有大于IOOONm的超過26，防抖動時間根據(jù)上式小于1秒。超過 沈越多，則可以將錯誤狀態(tài)評估為故障或者事件的時間就越短。由此得到，用于故障識別 的時間按照圖2中所示的函數(shù)對于所有大于IOOONm的超過沈而言都比示例性明確地預(yù)先給定的防抖動時間更短，即錯誤狀態(tài)被相應(yīng)地更快地評估為故障。對于小于IOOONm的超 過26，雖然得到較長的防抖動時間17，然而同時也得到比僅僅使用固定地預(yù)先給定的防抖 動時間的情況更高的可靠性。特別地，可以在曲線30的所示出的整個范圍中避免將邊界值 12的略微的短時間的超過沈錯誤地評估為故障，并且同樣避免了略微的短時間低于邊界 值12而妨礙故障的評估。如果例如假設(shè)2500Nm的可靠的邊界扭矩(邊界值)，則超過邊界扭矩100%對應(yīng)于 2500Nm的值。這可以在0.4秒的防抖動時間之后評估為故障。超過邊界扭矩僅僅25%對應(yīng) 于625Nm的值并且相反只有在1. 6秒的防抖動時間之后才可以被評估為故障。圖3在圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施形式的可能的流程的方法步驟， 該方法例如以計算機程序36的形式存在于控制設(shè)備38中并且被實施。計算機程序36、存 儲介質(zhì)37和控制設(shè)備38在圖4中僅僅通過其參考標(biāo)記來表明。在圖中基本上從上往下進(jìn) 行圖中的處理。用于故障識別的過程在啟動塊40中開始。在詢問塊42中，詢問是否要繼 續(xù)過程。如果不要，則分支到結(jié)束塊44。在詢問塊41中，詢問表征工作參數(shù)10的量是否大于表征邊界值特性12的量。如 果情況如此，則在塊43中形成恒定的量并且在塊46中加到和14上。此外，在塊46中將表 征工作參數(shù)10的量加到和14并且在塊48中從和14中減去表征邊界值12的量。加和減 的過程同時地或者緊緊相繼地進(jìn)行。在塊50中詢問是否和14是負(fù)的。在該情況中，和14在塊52中被設(shè)置為零并且 該方法直接在啟動塊40之后繼續(xù)。如果和14大于零，則在詢問塊M中確定和14是否超 過了閾值16。如果情況并非如此，則在塊56中將可能的故障評估復(fù)位，并且該方法在啟動 塊40之后繼續(xù)。而如果超過閾值16，則在塊58中進(jìn)行工作參數(shù)10的故障評估，即工作參 數(shù)10被識別為有錯誤。接著，在詢問塊59中將和14與上部的估計(AnSChlag)57進(jìn)行比較。上部的估計 57在閾值16之上，并且防止和14會無限地增大。沒有上部的估計57，和14會具有任意大 的值，結(jié)果是在具有錯誤的狀態(tài)消失的情況下，借助詢問塊M和塊56對故障評估的復(fù)位導(dǎo) 致不確定地長的延遲。顯然，在圖3中描述的過程在任何時候都可以通過控制設(shè)備38來終 端或者又被開始。
權(quán)利要求
1.一種用于在控制設(shè)備(38)中識別故障的方法，該控制設(shè)備用于控制和/或調(diào)節(jié)車 輛中的驅(qū)動設(shè)備，其中識別存在驅(qū)動設(shè)備和/或車輛的具有錯誤的狀態(tài)(13)，其特征在于， 多次地形成工作參數(shù)(10)的至少一個當(dāng)前值與針對該工作參數(shù)(10)設(shè)置的邊界值(12)的 差(15)，將所形成的差(15)相加為和(14)，并且如果所述和(14)超過能夠預(yù)先給定的閾值 (16)，則將具有錯誤的狀態(tài)(13)評估為故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)工作參數(shù)(10)來選擇閾值(16)。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，預(yù)先給定防抖動時間(17)，并且 該具有錯誤的狀態(tài)(13)在防抖動時間(17)期滿之后被評估為故障。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，改變所述邊界值(12)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求至少之一所述的方法，其特征在于，所述工作參數(shù)(10)是扭矩、 壓力、廢氣值、馬達(dá)轉(zhuǎn)速、馬達(dá)功率、溫度、所計量的燃料量和/或用于燃料噴射的激勵持續(xù) 時間。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求至少之一所述的方法，其特征在于，將表征所述工作參數(shù)(10)的 量加到計數(shù)器讀數(shù)上，并且將表征邊界值特性(12)的量從該計數(shù)器讀數(shù)中減去。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求至少之一所述的方法，其特征在于，當(dāng)工作參數(shù)(10)超過邊界值 (12)時，附加地繼續(xù)將常數(shù)加到所述和(14)上。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求至少之一所述的方法，其特征在于，所述和(14)在低于下閾值的 情況下被限制為該下閾值。
9.一種計算機程序(36)，其能夠在控制設(shè)備(38)上運行，其特征在于，該計算機程序 (36)被編程為使得當(dāng)所述計算機程序(36)在控制設(shè)備(38)上運行時執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1 至8之一所述的方法。
10.一種用于車輛的控制設(shè)備(38)的存儲介質(zhì)(37)，其特征在于，在該存儲介質(zhì)上存 儲有計算機程序(36)用于使用在根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法中。
11.一種車輛中的控制設(shè)備(38)，其特征在于，所述控制設(shè)備被編程用于使用在根據(jù) 權(quán)利要求1至8之一所述的方法中。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于在控制設(shè)備(38)中識別故障的方法，該控制設(shè)備用于控制和/或調(diào)節(jié)車輛中的驅(qū)動設(shè)備，其中識別存在驅(qū)動設(shè)備和/或車輛的具有錯誤的狀態(tài)(13)，其中多次地形成工作參數(shù)(10)的至少一個當(dāng)前值和針對該工作參數(shù)(10)設(shè)置的邊界值(12)的差(15)，將所形成的差(15)相加為和(14)，并且如果和(14)超過能夠預(yù)先給定的閾值(16)，則將具有錯誤的狀態(tài)(13)評估為故障。
文檔編號B60W50/02GK102101475SQ201010593999
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
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