本公開涉及用于根據(jù)從傳感器的輸出產(chǎn)生的恢復(fù)的信號來控制車輛子系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

車輛可包括與車輛操作相關(guān)的多個車輛子系統(tǒng)，諸如，空調(diào)子系統(tǒng)、推進(jìn)子系統(tǒng)、排放子系統(tǒng)、制動子系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)、燃料噴射子系統(tǒng)等等。車輛子系統(tǒng)可包括一個或更多個組件，所述一個或更多個組件包括電路組件、硬件組件和軟件組件，諸如，閥門、管道、軟管、夾具、噴射器、泵、控制器、邏輯門、無源半導(dǎo)體器件、有源半導(dǎo)體器件等等。傳感器可用于監(jiān)測這些組件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一種車輛控制系統(tǒng)包括處理器，所述處理器被配置為：根據(jù)恢復(fù)的信號來控制車輛子系統(tǒng)，所述恢復(fù)的信號根據(jù)傳感器的輸出信號以及濾波后的所述輸出信號相對于時間的變化與所述傳感器的時間常數(shù)的乘積而被產(chǎn)生，使得所述恢復(fù)的信號的幅值和相位接近于所述傳感器的輸入信號的幅值和相位。

一種車輛系統(tǒng)控制器包括：輸入信道，被配置為：接收傳感器的輸出信號；輸出信道，被配置為：根據(jù)恢復(fù)的信號控制車輛子系統(tǒng)；控制邏輯單元，被配置為：根據(jù)所述輸出信號以及濾波后的相對于時間的所述輸出信號的變化與所述傳感器的時間常數(shù)的乘積而產(chǎn)生所述恢復(fù)的信號，使得所述恢復(fù)的信號的幅值和相位接近于所述傳感器的輸入信號的幅值和相位。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述傳感器是慢動態(tài)響應(yīng)傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述慢動態(tài)響應(yīng)傳感器是溫度傳感器，并且控制車輛子系統(tǒng)包括控制高電壓電池冷卻子系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述慢動態(tài)響應(yīng)傳感器是氧氣傳感器，并且控制車輛子系統(tǒng)包括控制燃料噴射子系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述濾波后的變化因?qū)λ鲚敵鲂盘柕淖兓瘧?yīng)用低通濾波器而被產(chǎn)生。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述恢復(fù)的信號的幅值和相位與所述傳感器的輸入信號的幅值和相位之間的第一差小于所述輸入信號的幅值和相位與所述輸出信號的幅值和相位之間的第二差。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述恢復(fù)的信號的幅值和相位與所述傳感器的輸入信號的幅值和相位相同。

一種方法包括：由處理器根據(jù)恢復(fù)的信號控制車輛子系統(tǒng)，所述恢復(fù)的信號根據(jù)傳感器的輸出信號以及濾波后的所述輸出信號相對于時間的變化與所述傳感器的時間常數(shù)的乘積而被產(chǎn)生，使得所述恢復(fù)的信號的幅值和相位接近于所述傳感器的輸入信號的幅值和相位。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述傳感器是慢動態(tài)響應(yīng)傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述慢動態(tài)響應(yīng)傳感器是溫度傳感器，并且控制車輛子系統(tǒng)的步驟包括：控制高電壓電池冷卻子系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述慢動態(tài)響應(yīng)傳感器是氧氣傳感器，并且控制車輛子系統(tǒng)的步驟包括：控制燃料噴射子系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述濾波后的變化因?qū)λ鲚敵鲂盘柕淖兓瘧?yīng)用低通濾波器而被產(chǎn)生。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述恢復(fù)的信號的幅值和相位與所述傳感器的輸入信號的幅值和相位之間的第一差小于所述輸入信號的幅值和相位與所述輸出信號的幅值和相位之間的第二差。

附圖說明

圖1是示出用于根據(jù)傳感器的輸出信號控制車輛子系統(tǒng)的包括處理器的車輛控制系統(tǒng)的車輛的框圖；

圖2a至圖2b是示出包括傳感器的車輛控制系統(tǒng)的框圖；

圖2c是示出具有慢動態(tài)響應(yīng)的傳感器的輸出的曲線圖；

圖3a至圖3b是示出具有信號恢復(fù)控制器的車輛控制系統(tǒng)的框圖；

圖3c是示出信號恢復(fù)控制器基于具有慢動態(tài)響應(yīng)的傳感器的輸出而產(chǎn)生的恢復(fù)的信號的曲線圖；

圖4是示出用于根據(jù)具有慢動態(tài)響應(yīng)的傳感器的輸出而產(chǎn)生恢復(fù)的信號的算法的流程圖。

具體實施方式

在此描述了本公開的實施例。然而，應(yīng)該理解的是，所公開的實施例僅僅是示例，并且其它實施例可采用各種替代形式。附圖不必按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為具有限制性，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種方式利用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，參照任一附圖示出并描述的各種特征可與在一個或更多個其它附圖中示出的特征相結(jié)合，以產(chǎn)生未被明確示出或描述的實施例。示出的特征的組合提供用于典型應(yīng)用的代表性實施例。然而，針對特定應(yīng)用或?qū)嵤┓绞?，可期望與本公開的教導(dǎo)一致的特征的各種組合和修改。

參照圖1，示出了具有車輛子系統(tǒng)12的車輛10。車輛子系統(tǒng)12可以是與車輛操作相關(guān)的子系統(tǒng)，諸如但不限于，空調(diào)子系統(tǒng)、高電壓電池冷卻子系統(tǒng)、推進(jìn)子系統(tǒng)、排放子系統(tǒng)、制動子系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)、燃料噴射子系統(tǒng)等等。車輛子系統(tǒng)12可包括一個或更多個子系統(tǒng)組件14，所述一個或更多個子系統(tǒng)組件14包括電路組件、硬件組件和軟件組件，諸如但不限于，閥門、管道、軟管、夾具、噴射器、泵、控制器、邏輯門、無源半導(dǎo)體器件、有源半導(dǎo)體器件等等。

在一個示例中，車輛子系統(tǒng)12可以是燃料噴射子系統(tǒng)，子系統(tǒng)組件14可以是燃料噴射器。在另一示例中，車輛子系統(tǒng)12可以是排放子系統(tǒng)，子系統(tǒng)組件14可以是排氣閥。在另一示例中，車輛子系統(tǒng)12可以是空調(diào)子系統(tǒng)，子系統(tǒng)組件14可以是冷卻劑閥。在另一示例中，車輛子系統(tǒng)12可以是高電壓電池冷卻子系統(tǒng)，子系統(tǒng)組件14可以是電池冷卻劑閥。

傳感器16可被配置為監(jiān)測與車輛子系統(tǒng)12和/或一個或更多個子系統(tǒng)組件14相關(guān)的一個或更多個工作參數(shù)(或指示車輛子系統(tǒng)12和/或一個或更多個子系統(tǒng)組件14的一個或更多個狀態(tài)的變量)。在一個示例中，傳感器16可以是接觸式傳感器或非接觸式傳感器，諸如但不限于，熱電偶。在這樣的示例中，傳感器16可被配置為測量(例如但不限于)燃料噴射子系統(tǒng)中的燃料的溫度、或者排放子系統(tǒng)中的廢氣的溫度、或者空調(diào)子系統(tǒng)中的冷卻劑的溫度、或者高電壓電池冷卻子系統(tǒng)中的冷卻劑的溫度，等等。在另一示例中，傳感器16可以是諸如但不限于氮氧化物(nox)傳感器、氧氣(o2)傳感器等的傳感器。

控制器18可被電連接到傳感器16?？刂破?8可被配置為從傳感器16接收指示測量的與車輛子系統(tǒng)12和/或一個或更多個子系統(tǒng)組件14相關(guān)的工作參數(shù)(例如，溫度、氮氧化物水平、氧氣水平等等)的輸出信號。控制器18可被配置為：響應(yīng)于接收到控制請求，基于從傳感器16接收到的指示測量的工作參數(shù)的信號而控制車輛子系統(tǒng)12和/或一個或更多個子系統(tǒng)組件14。在一個示例中，響應(yīng)于控制請求，控制器18可基于接收到的指示測量的工作參數(shù)的信號而控制車輛子系統(tǒng)12和/或一個或更多個子系統(tǒng)組件14的閥位、液體水平、氣流水平、燃料噴射量等等。

傳感器16可具有一個或更多個預(yù)定工作特性，諸如但不限于，工作范圍、靈敏度、分辨率、動態(tài)響應(yīng)、線性度、滯后現(xiàn)象、精確度等等。傳感器16的工作特性可能受到一個或更多個因素(諸如但不限于，傳感器設(shè)計、材料和制造方法)的影響。傳感器16的動態(tài)特性可包括傳感器16對輸入變化的瞬態(tài)響應(yīng)。傳感器16對輸入變化的瞬態(tài)響應(yīng)可以是例如傳感器16的熱傳導(dǎo)系數(shù)、熱導(dǎo)率以及其它屬性的函數(shù)。在一個示例中，如參照圖2更詳細(xì)地描述的，傳感器16的動態(tài)特性可使傳感器16的輸出信號(即，感測信號)相對于傳感器輸入信號y具有減小的幅值和/或相移。

現(xiàn)在參照圖2a，示出了車輛10的示例性控制系統(tǒng)20。控制系統(tǒng)20可以是使用變量的測量值控制變量以使(例如)變量達(dá)到預(yù)定值的反饋控制系統(tǒng)或另一種類型的控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)20包括被配置為監(jiān)測示例性車輛子系統(tǒng)22(在此為為設(shè)備(plant)22)的傳感器16。傳感器16被配置為感測與設(shè)備22相關(guān)的一個或更多個工作參數(shù)的變化，并發(fā)送指示感測到的所述一個或更多個工作參數(shù)的值的變化的信號(例如，感測信號)。控制器18被配置為：響應(yīng)于接收到控制請求信號r，基于感測信號控制設(shè)備22(和/或設(shè)備22的一個或更多個組件)。

當(dāng)一個或更多個狀態(tài)變量不能用于反饋時，控制系統(tǒng)20可利用基于各種控制理論設(shè)計的觀測器24。觀測器24可從傳感器16接收指示感測到的設(shè)備22的響應(yīng)的變化的信號(例如，感測信號)。觀測器24還可從控制器18接收控制命令信號u(即，控制輸入)。觀測器24可被配置為基于接收到的感測信號和接收到的控制命令信號u產(chǎn)生設(shè)備22的輸出信號y的估計信號(例如，估計狀態(tài)信號)。觀測器24還可被配置為將估計狀態(tài)信號發(fā)送到控制器18。控制器18可被配置為：響應(yīng)于接收到控制請求信號r，基于從觀測器24接收到的估計狀態(tài)信號而產(chǎn)生輸出到設(shè)備22的控制信號(例如，通過發(fā)送控制命令信號u)。雖然控制系統(tǒng)20包括觀測器24，但是在一個示例中控制器18可被配置為基于感測信號控制設(shè)備22。

在一個示例中，傳感器16可以是熱電偶。熱電偶可以是包括兩個不同金屬和/或金屬合金(諸如，鐵、銅、康銅等等)的接頭的熱電式傳感器。所述兩個接頭可以是焊接在一起的或壓接(crimp)在一起的，并可具有恒定電勢差(例如，幾毫伏(mv))。第一接頭可以是基準(zhǔn)(冷)接頭且可保持在恒定溫度。第二接頭可以是測量(熱)接頭。由于熱電效應(yīng)而在兩個接頭之間產(chǎn)生的電壓可以是溫度變化的函數(shù)，從而可用于測量溫度。

在圖2b中示出了傳感器16響應(yīng)于接收到輸入信號y而產(chǎn)生輸出信號(例如，感測信號)的框圖。傳感器16的動態(tài)響應(yīng)可以是響應(yīng)于輸入信號y的感測信號的變化。傳感器16的動態(tài)響應(yīng)可使用零階系統(tǒng)、一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)中的至少一個來被表示，且使用零階微分方程、一階微分方程和二階微分方程中的至少一個以數(shù)學(xué)術(shù)語來被表示。在一個示例中，傳感器16(例如，熱電偶)的動態(tài)響應(yīng)可被表示為一階低通濾波器且在拉普拉斯域中被表示為：

其中，τ1是傳感器16的時間常數(shù)，s是拉普拉斯域的變量,s可被表示為復(fù)數(shù)變量s＝a+jω。時間常數(shù)τ1表征傳感器16對一階線性定常(lti)系統(tǒng)的階躍輸入的響應(yīng)，且可基于傳感器16的測試數(shù)據(jù)或其它可用測量值而被確定。

傳感器16(例如，熱電偶)可由慢動態(tài)響應(yīng)來表征，即，傳感器16可緩慢地對迅速的輸入變化進(jìn)行響應(yīng)。在一個示例中，產(chǎn)生感測信號的傳感器16可能不能捕捉到在傳感器16的帶寬外的傳感器輸入信號y的一個或更多個頻率分量。在這樣的示例中，示例性感測信號的幅值和相位可能不同于示例性的傳感器輸入信號y26的幅值和相位。在圖2c中示出了具有慢動態(tài)響應(yīng)的傳感器16可響應(yīng)于接收到示例性的傳感器輸入信號(設(shè)備輸出信號)y26而產(chǎn)生(輸出)的示例性感測信號的時域曲線圖。相對于示例性的傳感器輸入信號y26的幅值和/或相位，傳感器16產(chǎn)生的示例性感測信號具有減小的幅值和/或具有相移。

參照圖3a，示出了用于處理傳感器16的慢動態(tài)傳感器輸出的示例性處理系統(tǒng)30。示例性處理系統(tǒng)30包括被配置為接收感測信號的信號恢復(fù)控制器32。信號恢復(fù)控制器32可被配置為根據(jù)接收到的感測信號產(chǎn)生恢復(fù)的信號(例如，觀測器的輸入信號)信號恢復(fù)控制器32產(chǎn)生的恢復(fù)的信號可以是指示傳感器輸入信號y的信號。在一個示例中，恢復(fù)的信號的幅值和相位可接近于傳感器輸入信號y的幅值和相位。

信號恢復(fù)控制器32可被配置為執(zhí)行一個或更多個信號處理操作以根據(jù)接收到的感測信號產(chǎn)生恢復(fù)的信號在圖3b中示出了說明用于產(chǎn)生指示傳感器輸入信號y的恢復(fù)的信號的信號恢復(fù)控制器32的框圖34。如塊36所示，信號恢復(fù)控制器32可被配置為接收感測信號并產(chǎn)生接收到的感測信號相對于時間的微分信號在一個示例中，信號恢復(fù)控制器32可通過利用接收到的感測信號的導(dǎo)數(shù)(即，通過確定在接收到的感測信號的一個或更多個預(yù)定點處的切線函數(shù)的斜率)來產(chǎn)生所述微分信號

如塊38所示，信號恢復(fù)控制器32可被配置為對微分信號濾波。在一個示例中，信號恢復(fù)控制器32可通過應(yīng)用在拉普拉斯變換中定義的n階傳遞函數(shù)或者使用根據(jù)z變換、離散傅里葉變換等定義的其它表達(dá)式，來對微分信號濾波。在一個示例中，傳遞函數(shù)可以是具有不同特性(諸如但不限于，低通特性、高通特性、帶通特性、帶阻特性等)的n階濾波器。

如塊40所示，信號恢復(fù)控制器32可被配置為使微分信號的動態(tài)響應(yīng)曲線乘以時間常數(shù)τ1。時間常數(shù)τ1可以是傳感器16的時間常數(shù)，但是，也考慮使用一個或更多個其它常數(shù)來補(bǔ)償任何模型在表征傳感器16方面的差異。

如塊42所示，信號恢復(fù)控制器32可被配置為根據(jù)時間常數(shù)τ1和濾波后的微分信號的乘積與感測信號之和來產(chǎn)生恢復(fù)的信號信號恢復(fù)控制器32產(chǎn)生的恢復(fù)的信號可以是指示傳感器輸入信號y的信號。在一個示例中，信號恢復(fù)控制器32產(chǎn)生的恢復(fù)的信號的幅值和相位可接近于傳感器輸入信號y的幅值和相位。

參照圖3c，示出了信號恢復(fù)控制器32可響應(yīng)于接收到示例性感測信號而產(chǎn)生的示例性恢復(fù)的信號的時域曲線圖。如圖3c所示，與示例性感測信號相比，示例性恢復(fù)的信號是示例性傳感器輸入信號y26的更精確的表示，即，信號恢復(fù)控制器32產(chǎn)生的示例性恢復(fù)的信號的幅值和相位比示例性感測信號的幅值和相位更接近于示例性傳感器輸入信號y26的幅值和相位。

參照圖4，示出了信號恢復(fù)處理46。信號恢復(fù)處理46可在塊48開始，在塊48處，信號恢復(fù)控制器32接收感測信號(即，傳感器輸出信號)。在一個示例中，感測信號可以是具有慢動態(tài)特性的傳感器16響應(yīng)于接收到傳感器輸入信號(設(shè)備輸出信號)y而產(chǎn)生的信號。

在塊50處，信號恢復(fù)控制器32對接收到的感測信號求微分以產(chǎn)生微分信號在一個示例中，信號恢復(fù)控制器32可通過利用接收到的感測信號相對于時間的導(dǎo)數(shù)(即，通過確定接收到的感測信號在一個或更多個預(yù)定時間步長處的切線函數(shù)的斜率)來產(chǎn)生所述微分信號

在塊52處，信號恢復(fù)控制器32對微分信號濾波。在一個示例中，信號恢復(fù)控制器32可對微分信號應(yīng)用傳遞函數(shù)(諸如但不限于，一階傳遞函數(shù))。信號恢復(fù)控制器32可使用利用拉普拉斯變換定義的傳遞函數(shù)，或使用利用諸如但不限于z變換、離散傅里葉變換等的變換定義的其它表達(dá)式。在一個示例中，傳遞函數(shù)可以代表n階的模擬系統(tǒng)或數(shù)字系統(tǒng)，諸如但不限于，n階的低通系統(tǒng)、高通系統(tǒng)、帶通系統(tǒng)、帶阻系統(tǒng)等。

在塊54處，信號恢復(fù)控制器32使濾波后的微分信號乘以時間常數(shù)τ1。時間常數(shù)τ1可以是傳感器16的時間常數(shù)，但是，也考慮使用一個或更多個其它常數(shù)來補(bǔ)償任何模型在表征傳感器16方面的差異。在塊56處，信號恢復(fù)控制器32對時間常數(shù)τ1和濾波后的微分信號的乘積與感測信號進(jìn)行求和，以產(chǎn)生恢復(fù)的信號信號恢復(fù)控制器32產(chǎn)生的恢復(fù)的信號可以指示傳感器輸入信號y，使得恢復(fù)的信號的幅值和相位可接近于傳感器輸入信號y的幅值和相位。

在塊58處，信號恢復(fù)控制器32將產(chǎn)生的恢復(fù)的信號發(fā)送到觀測器24。觀測器24可響應(yīng)于接收到產(chǎn)生的恢復(fù)的信號和控制命令信號u而產(chǎn)生估計狀態(tài)信號在一個示例中，信號恢復(fù)控制器32將恢復(fù)的信號發(fā)送到子系統(tǒng)控制器，子系統(tǒng)控制器發(fā)出控制車輛子系統(tǒng)和/或車輛子系統(tǒng)的一個或更多個組件的控制命令。此時，信號恢復(fù)處理46可結(jié)束。在一個示例中，信號恢復(fù)處理46可響應(yīng)于接收到感測信號或者響應(yīng)于另一信號或請求而被重復(fù)執(zhí)行。

在此公開的處理、方法或算法可以交付給處理裝置、控制器或計算機(jī)，或者通過處理裝置、控制器或計算機(jī)來實現(xiàn)，其中，所述處理裝置、控制器或計算機(jī)可包括任何現(xiàn)有的可編程電子控制單元或?qū)Ｓ玫碾娮涌刂茊卧ｎ愃频?，所述處理、方法或算法可以以多種形式被存儲為可由控制器或計算機(jī)執(zhí)行的數(shù)據(jù)和指令，其中，所述多種形式包括但不限于永久地存儲在非可寫存儲介質(zhì)(諸如，rom裝置)上的信息以及可變地存儲在可寫存儲介質(zhì)(諸如，軟盤、磁帶、cd、ram裝置和其它磁介質(zhì)和光學(xué)介質(zhì))上的信息。所述處理、方法或算法也可以在軟件可執(zhí)行對象中被實現(xiàn)?？蛇x地，可使用合適的硬件組件(諸如，專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、狀態(tài)機(jī)、控制器或者其它硬件組件或裝置)或硬件組件、軟件組件和固件組件的組合來整體或部分地實現(xiàn)所述處理、方法或算法。

說明書中所使用的詞語是描述性詞語而非限制性詞語，并且應(yīng)理解的是，可在不脫離本公開的精神和范圍的情況下做出各種改變。如前所述，可將各種實施例的特征進(jìn)行組合以形成本發(fā)明的可能未被明確地描述或示出的進(jìn)一步的實施例。盡管針對一個或更多個期望特性，各種實施例可能已經(jīng)被描述為提供優(yōu)點或優(yōu)于其它實施例或現(xiàn)有技術(shù)實施方式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，根據(jù)特定的應(yīng)用和實施方式，一個或更多個特征或特性可被折衷以實現(xiàn)期望的整體系統(tǒng)屬性。這些屬性可包括但不限于成本、強(qiáng)度、耐用性、生命周期成本、市場性、外觀、包裝、尺寸、可維護(hù)性、重量、可制造性、裝配的容易性等。因此，被描述為在一個或更多個特性方面不如其它實施例或現(xiàn)有技術(shù)實施方式滿足期望的實施例并非在本公開的范圍之外，并可被期望用于特定的應(yīng)用。