輔助泵診斷系統和方法

2023-06-01 20:19:21 1

專利名稱：輔助泵診斷系統和方法
技術領域：
本發明涉及混合動力車輛，更具體地涉及用於混合動力變速器的輔助泵診斷系統 和方法。
背景技術：
本文中提供的背景技術描述用於大體呈現本發明的背景。本背景技術部分描述的 目前署名的發明人所做的工作，以及說明書中記載的那些在本申請的申請日時不能被確定 是現有技術的方面，不能被明示地或隱含地當作牴觸本發明的現有技術。混合動力車輛一般包括發動機和電動發電機，選擇性地為變速器提供轉矩。變速 器將轉矩傳遞給動力傳動系統。混合動力配置可以是皮帶傳動起動/發電機(BAS)系統。 BAS系統的特徵在於採用複合的電動發電機來代替通過附件驅動皮帶與發動機曲軸相連的 標準交流發電機。電動發電機選擇性地提供正轉矩以輔助發動機，或提供將負載加到發動 機上的負轉矩。對發動機提供輔助消耗來自通常為電池的電荷存儲模塊的電能。將負載加 到發動機上可以產生電能，這些電能可用於為電荷存儲模塊充電或供給車輛的電力負載。為了減少燃料消耗，當混合動力車輛停止時，發動機可以選擇性地停機。這被稱作 自動停機。在自動停機期間，車輛的電力負載由電荷存儲模塊提供能量。當駕駛員的腳部 從制動踏板上抬起時，發動機可重新起動。混合動力車輛自動變速器的檔位選擇由變速器內的油壓控制。所述變速器包括為 換檔提供適當液壓壓力的機械式油泵。變速器的機械式油泵由發動機曲軸直接驅動。當指 令發動機自動停機時，僅作為示例，例如當車輛遇到停止信號燈而停車時，所述機械泵由於 缺少來自發動機的動力而不能工作。在發動機自動停機期間，由電機驅動的輔助變速器油 泵發揮作用。輔助泵在自動停機期間向變速器供油，以維持變速器內的預定油壓水平從而 保持離合器壓力。因此，當發動機準備重新起動時，變速器已經做好向傳動系統傳遞轉矩的 準備。輔助泵有助於在發動機重新起動時向傳動系統平順地傳遞轉矩。輔助泵確保在發動 機重新起動期間，變速器中不會發生不希望的離合器打滑。

發明內容
一種輔助泵診斷系統包括滑差確定模塊和故障判定模塊。所述滑差確定模塊基於 發動機轉速和變速器輸入轉速確定轉矩變換器的滑差。所述故障判定模塊基於轉矩變換器 的滑差診斷輔助泵的故障。在其他特徵中，輔助泵診斷系統包括啟動模塊，當在指令發動機自動起動後並且 機械泵在轉矩變換器中建立起閾值壓力之前，滑差超過第一預定值時，所述啟動模塊啟動 故障判定模塊。當滑差與發動機轉速的比值低於第二預定值時，故障判定模塊診斷輔助泵 中存在故障。一種診斷輔助泵的方法包括確定轉矩變換器的滑差，以及基於所述滑差診斷輔助 泵。當滑差超過第一預定值時，所述診斷開始。
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因此，在本發明的一個方面，提供一種輔助泵診斷系統，該系統包括滑差確定模 塊，其基於發動機轉速和變速器輸入轉速確定轉矩變換器的滑差；和故障判定模塊，其基於 轉矩變換器的滑差診斷輔助泵的故障。根據上述的輔助泵診斷系統還包括啟動模塊，所述啟動模塊在發動機自動起動之 後並且在機械泵在轉矩變換器中建立閾值壓力之前，啟動所述故障判定模塊。根據上述的輔助泵診斷系統中，當轉矩變換器的滑差超過第一預定值時，啟動模 塊啟動故障判定模塊。根據上述的輔助泵診斷系統中，當轉矩變換器的滑差超過第一預定值時，故障判 定模塊記錄樣本數。根據上述的輔助泵診斷系統中，當滑差與發動機轉速的比率低於第二預定值時， 故障判定模塊記錄故障數。根據上述的輔助泵診斷系統中，當樣本數達到第三預定值並且故障數與樣本數的 比率超過第四預定值時，故障判定模塊診斷輔助泵存在故障。根據上述的輔助泵診斷系統還包括駕駛員輸入評估模塊，所述駕駛員輸入評估模 塊判定駕駛員輸入裝置的狀態。根據上述的輔助泵診斷系統中，當駕駛員輸入評估模塊判定駕駛員輸入裝置的狀 態改變時，診斷被中斷。根據上述的輔助泵診斷系統中，所述狀態改變包括切換驅動檔選擇器。根據上述的輔助泵診斷系統中，所述狀態改變包括車速增加超過第二閾值速率。在本發明的另一方面，提供一種診斷輔助泵的方法，該方法包括確定轉矩變換器 的滑差；並且基於所述滑差診斷輔助泵。根據上述的方法還包括，在發動機自動起動之後並且在機械泵在轉矩變換器中建 立閾值壓力之前的預定時間段內，啟動診斷。根據上述的方法還包括，當轉矩變換器的滑差超過第一預定值時，啟動診斷。根據上述的方法還包括，當轉矩變換器的滑差超過第一預定值時，記錄樣本數。根據上述的方法還包括，當滑差與發動機轉速的比率低於第二預定值時，記錄故 障數。根據上述的方法還包括，當樣本數達到第三預定值並且故障數與樣本數的比率超 過第四預定值時，診斷輔助泵中存在故障。根據上述的方法還包括，當檢測到駕駛員輸入裝置的狀態發生變化時，中斷診斷。根據上述的方法中，所述駕駛員輸入裝置的狀態改變包括切換檔位選擇器。根據上述的方法還包括，當車速以超過閾值的速率增加時，中斷診斷。從下文提供的詳細描述可以得知本發明進一步的應用領域。應當理解，這些詳細 描述和特定實施例儘管說明了本發明的優選實施例，然而它們僅是為了示例的目的，並不 意欲限制本發明的範圍。


從下文的詳細描述並結合附圖可以更加全面地理解本發明，其中圖1是根據本發明教導的包括輔助泵診斷系統的車輛混合動力系統的功能框4
圖2是根據本發明教導的輔助泵診斷系統的功能框圖；和圖3是根據本發明教導的診斷輔助泵的方法的流程圖。
具體實施例方式以下描述實質上僅是示例性的，並非意欲限制本發明或本發明的應用和使用。為 了簡明起見，附圖中採用相同的附圖標記表示相同的部件。如本文中所使用的，術語「模塊」 表示特定用途集成電路(ASIC)、電子電路、執行一個或多個軟體或固件程序的處理器(共 用處理器、專用處理器或群處理器)和存儲器、組合邏輯電路和/或提供所描述功能的其它 合適的部件。根據本發明教導的輔助泵診斷系統基於發動機轉速和變速器輸入轉速確定轉矩 變換器的滑差。在發動機重新起動過程中，當該滑差與發動機轉速的比率低於預定閾值時， 所述輔助泵診斷系統診斷輔助泵中出現故障。現在參考圖1，示例性混合動力系統10包括發動機12、電機14、變速器16和傳動 系統18。電機14可以將來自發動機12的動力轉化為電能，轉化而成的電能可存儲在電荷 存儲模塊22中。當發動機12不工作時，電機14還可以驅動發動機12的曲軸以推進車輛。 當電機14被設置為BAS時，電機14可以通過前端附件驅動皮帶與發動機12相連。變速器16從發動機12接收轉矩並將該轉矩傳遞給傳動系統18。變速器16可以 是自動改變傳動比的自動變速器。變速器16由液壓驅動，並包括轉矩變換器24、機械泵26、 輔助泵28、摩擦裝置30和齒輪組32。轉矩變換器24是一種液力偶合器，置於發動機12和 變速器16的輸入件之間。轉矩變換器24通常包括與曲軸相連的泵輪和與變速器16的輸入 件相連的渦輪。輔助泵28可以是變速器16內部或外部的泵，並且由輔助泵馬達33驅動。轉矩變換器24從發動機12接收轉矩，並且利用轉矩變換器24內的液壓(油壓) 壓力將發動機轉矩傳遞給變速器16的輸入件。當發動機12運轉時，油壓由機械泵26提供， 或者當發動機12停機時，油壓由輔助泵28提供。變速器16輸入件處的轉矩經由轉矩變換 器22傳遞給變速器16內的摩擦裝置30，並傳遞給齒輪組32，齒輪組32進而將轉矩傳遞給 傳動系統18。摩擦裝置30需要油壓來傳遞轉矩，並控制齒輪組32中傳動比的選擇。僅作為示例，摩擦裝置30可包括離合器和/或摩擦帶，齒輪組可以是行星齒輪組。 摩擦裝置30可以控制齒輪組的哪些部件彼此鎖定、與齒輪組的殼體鎖定和/或與齒輪組的 輸入件或輸出件鎖定。由此控制齒輪組的傳動比。當發動機12運行時，機械泵26由發動機12機械地驅動，為轉矩變換器24、摩擦裝 置30和齒輪組32提供液壓壓力。輔助泵28在發動機自動停機或發動機起動期間由從電 荷存儲模塊22獲取電力的輔助泵馬達33電力地驅動，為轉矩變換器24、摩擦裝置30和齒 輪組32提供油壓。當發動機12運行時，直接與發動機12的曲軸相連的機械泵26為變速器16提供油 壓。當發動機12停機時，機械泵26由於缺少來自發動機12的動力而不能運轉。在發動機 自動停機期間，輔助泵28啟動以為變速器16提供油壓。因而，摩擦裝置30 (僅作為示例， 例如離合器)和轉矩變換器24保持接合，為發動機重新起動做準備。當發動機12重新起 動時，機械泵26啟動。在發動機12達到特定RPM(轉速)後，由於機械泵26能夠向變速器 16提供油壓，因此輔助泵28停用。
輔助泵28使得在油壓供應從輔助泵28向機械泵26轉換時可能發生的壓力下降 最小化。當發動機12停機並且機械泵26停轉時，在液壓控制迴路(未示出)中保持預定 的油壓水平。因此，當機械泵26啟動時，機械泵26能夠更快地為有效的換檔和加速建立所 需油壓，而不會發生明顯延遲。混合動力發動機控制模塊34基於駕駛員輸入36和多個傳感器(未示出)控制發 動機12、輔助泵馬達33和電機14。混合動力發動機控制模塊34包括輔助泵診斷模塊38， 該模塊38診斷在發動機自動停機期間輔助泵28保持油壓的能力。診斷操作在發動機重新 起動期間執行。參考圖2，輔助泵診斷模塊38包括自動停機/起動評估模塊39、啟動模塊40、滑差 確定模塊42、駕駛員輸入評估模塊44和故障判定模塊46。自動停機/起動評估模塊39評估發動機狀態，並且確定何時發動機自動起動開始 以及在自動起動之前自動停機的持續時間。當制動踏板50被釋放時，自動停機/起動評估 模塊39生成並向啟動模塊40傳遞指示發動機自動起動狀態的信號。滑差確定模塊42基 於發動機轉速和變速器輸入轉速計算轉矩變換器24的滑差，並為啟動模塊40生成指示滑 差值的信號。啟動模塊40判斷第一啟動條件是否滿足從而觸發診斷計時器48，並判斷第二啟 動條件是否滿足從而激活故障判定模塊46。啟動模塊40基於來自自動停機/起動評估模 塊39、滑差確定模塊42和車速傳感器49的信號確定第一和第二啟動條件。當指令自動起 動、自動起動前的自動停機持續時間超過第一閾值時間、並且車速為零時，第一啟動條件滿 足。當滿足第一啟動條件時，啟動模塊40觸發診斷計時器48開始測量指令自動起動後經 過的時間。當第二啟動條件出現時，啟動模塊40啟動故障判定模塊46。例如，當預定時間 內滑差值超過閾值時，則第二啟動條件出現。僅作為示例，所述預定時間可以是指令自動啟 動後的一秒。根據本發明教導的輔助泵診斷系統38基於轉矩變換器24在發動機自動起動後立 即向變速器輸入件施加轉矩的能力，對輔助泵28做出診斷。該診斷在機械泵26在變速器 16內產生壓力所需的延遲期間被執行。因此，輔助泵診斷系統38在自動起動後，並且在機 械泵26已經運轉足夠長時間(即，閾值時間)足以單獨為轉矩變換器24和摩擦裝置30加 壓之前的預定時間期間內執行診斷。在轉矩變換器24正常運行情況下，轉矩變換器24的輸出軸(渦輪軸)由於稱為 「滑差」的因素而比轉矩變換器24的輸入軸(泵輪軸)旋轉得慢。所述滑差顯示出跨越轉 矩變換器24的轉矩。滑差被定義為轉矩變換器24的泵輪軸和渦輪軸之間的轉速差。泵輪 軸與發動機12的曲軸相連。渦輪軸與變速器輸入件相連。因此，所述滑差可以按照如下方 式定義滑差=(泵輪轉速_渦輪轉速)=(發動機轉速_變速器輸入轉速)當所述滑差超過第一預定值時，第二啟動條件出現。在自動起動過程中，由於渦輪 部件的慣性，曲軸的初始加速度導致在發動機轉速和渦輪轉速之間形成可測量的轉速差。 在重新起動的這個階段的發動機轉速太低以至於不能向摩擦裝置30(例如，離合器部件) 傳遞足夠的轉矩。因此，該初始滑差檢測被用於確保在自動起動過程中，發動機轉速以足夠大的比率增加，從而引起基於慣性的可觀測的滑差信號。該初始滑差檢測確保故障的轉矩 變換器不會導致對輔助泵28的錯誤診斷。葉輪(轉矩變換器的以發動機轉速被驅動的元 件)鎖定到渦輪的故障的轉矩變換器將不會產生通過診斷的滑差，對此下文中有解釋。因 此，自動起動後即刻進行的初始滑差檢測確保該系統如期望的運行，以便無論油壓如何，都 使渦輪和變速器輸入件加速。當滿足第二啟動條件時，啟動模塊40激活故障判定模塊46。故障判定模塊46記 錄樣本數。故障判定模塊46基於所述滑差、駕駛員輸入和發動機轉速診斷輔助泵28。當轉 矩變換器的滑差下降至低於預定的發動機轉速百分比時，故障判定模塊46記錄一次故障 數。換言之，當滑差與發動機轉速的比率下降至低於第二預定值時，並且當駕駛員輸入評估 模塊44顯示駕駛員輸入狀態沒有改變時，故障判定模塊46記錄一次故障數。經過一個預 定的診斷時間段後，故障判定模塊46計算樣本數和故障數。當樣本數到達一個閾值並且故 障數與樣本數的比率超過另一個閾值時，故障判定模塊46診斷輔助泵28存在故障。發動機12的加速度引起跨越轉矩變換器24的指示的滑差(滑差=發動機轉 速-渦輪轉速)。滑差信號與傳遞到車輛傳動系統18的轉矩大小成反比。當滑差高時，這 表示幾乎沒有發動機的轉矩被傳遞給車輛傳動系統18。高滑差狀態表示低油壓，並且伴隨 著摩擦裝置30不能傳遞轉矩。當滑差低時，這表示摩擦裝置30直接將發動機轉矩傳遞給 傳動系統18，因此必須被合適地加壓。當滑差超過預定的發動機轉速百分比(例如，第二閾 值)時，可以確定變速器由於低油壓而不能傳遞發動機轉矩。因此，滑差與發動機轉速的比 率可以指示輔助泵在自動停機期間是否提供足夠的壓力。駕駛員輸入評估模塊44與多個駕駛員輸入裝置聯通，這些輸入裝置包括但不限 於制動踏板50、檔位選擇器52和加速踏板54。駕駛員輸入評估模塊44識別在發動機起動 期間可能影響轉矩變換器24的滑差的條件，這些條件可能引起錯誤診斷。在一些情況下，駕駛員輸入裝置的狀態改變可能導致與故障泵相應的信號曲線 (或滑差曲線)。僅作為示例，在診斷過程中當切換檔位選擇器52 (尤其是切換到空檔位 置)時，錯誤診斷可能發生。在這種情況下，變速器16被指令向傳動系統18傳遞很少的轉 矩或不傳遞轉矩。因此，滑差與發動機轉速的比率可能不超過第二預定值，但形成與故障泵 相應的滑差曲線。在發動機自動起動期間，當車輛下坡時，錯誤診斷可能發生，此時車輛可以在通過 轉矩變換器傳遞很少轉矩的情況下加速。在這種情況下，發動機轉速增加相對較快，但只有 少量的轉矩從發動機12傳遞到變速器16。在診斷期間，滑差與發動機轉速的比率可能不超 過第二預定值，但形成與故障輔助泵相應的滑差曲線。因此，駕駛員輸入評估模塊44評估駕駛員輸入裝置的狀態，並且確定在診斷期間 駕駛員輸入裝置是否被改變以不利地影響準確的診斷。駕駛員輸入評估模塊44還監控車 輛速度。一旦識別出可能影響準確診斷的情況(僅僅作為示例，駕駛員輸入裝置的狀態發 生變化或車速增加過快)，駕駛員輸入評估模塊44就向啟動模塊40發出信號。來自駕駛員 輸入評估模塊44的信號表示車輛狀態不是用於準確診斷的正確狀態。響應於來自駕駛員 輸入評估模塊44的信號，啟動模塊40中斷診斷並放棄診斷數據。如果沒有從駕駛員輸入 模塊44接收到指示不正確的車輛狀態的信號，那麼啟動模塊40激活故障判定模塊46以便 繼續對輔助泵28的運行進行診斷。
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參考圖3，診斷輔助泵的方法80從步驟82開始。步驟82以足以滿足診斷精度要 求的頻率被執行。以示例為目的，該頻率可以是每25毫秒。自動停機/起動評估模塊39 在步驟84中判定自動起動觸發器何時以及是否被觸發。當步驟84中沒有指令自動起動觸 發器時，方法80前進到步驟87，對此將在下文描述。當在步驟84中，自動起動觸發器被指 令時，方法80前進到步驟85。在每個自動起動事件中，從步驟84到85的路徑將只被執行 一次。在步驟86中，啟動模塊40判定第一啟動條件是否被滿足從而觸發診斷計時器48。 當車速為零並且當自動起動之前的自動停機狀態已經持續了大於第一閾值Kl的一段時間 時，第一啟動條件滿足。這些要求確保輔助泵28已經開啟足夠長的時間從而利於診斷。如 果兩個條件都能滿足，那麼在步驟86中除了用於監測診斷過程的其它變量以外，還使診斷 計時器48被初始化。如果在步驟85中啟動條件沒有滿足，那麼方法80前進到步驟104並 結束。在步驟87中，進行檢查以確定在步驟86中是否啟動了診斷。如果在步驟87中診 斷已經被啟動，那麼在步驟88中，駕駛員輸入評估模塊44判定在診斷過程中駕駛員輸入狀 態是否被改變或者車速是否以快於閾值比率K2的比率增加。如果駕駛員輸入狀態未改變 並且車速沒有以快於閾值比率K2的比率增加，那麼在步驃90中，診斷計時器48增加診斷 時間，並且滑差確定模塊42確定轉矩變換器的滑差(「TCC_Slip」)。否則，在步驟102中， 啟動模塊40中斷診斷並重置診斷數據。在步驟91中，啟動模塊40判定TCC_Slip是否為高(S卩，TCC_Slip已超過第三閾 值K3)。如果在步驟91中TCC_Slip為高，則滿足第二啟動條件。因此，在步驟96中，故障 判定模塊46被激活以增加樣本數。如果在步驟91中TCC_Slip並不高，那麼在步驟92中， 啟動模塊40判定TCC_Slip是否超過第三閾值K3。如果在步驟92中TCC_Slip超過第三閾 值K3，那麼在步驟94中，啟動模塊40激活故障判定模塊46並更新診斷變量。方法80接 著前進到步驟88，在步驟88中檢查診斷計時器48。如果診斷計時器48記錄的診斷時間小 於第五閾值K5，那麼方法80前進到步驟104。如果在步驟88中，診斷計時器大於第五閾值 K5，那麼在步驟100中，故障判定模塊46評估診斷數據。返回步驟91，當在步驟91中TCC_Slip為高時，所有啟動輔助泵28診斷的條件都 得以滿足。在步驟96中，故障判定模塊46增加樣本數。每個樣本數代表一次滑差標準檢測 (即，準確診斷所需的所有啟動條件都滿足)。步驟96前進到步驟97。在步驟97中，故障 判定模塊46判定滑差與發動機轉速的比率是否低於第四閾值K4。如果滑差與發動機轉速 的比率低於第四閾值K4，那麼在步驟99中，故障判定模塊46增加故障數。如果在步驟97 中滑差與發動機轉速的比率高於第四閾值K4，那麼方法80前進到步驟88。如前所述，當在 步驟88中診斷時間大於第五閾值K5時，在步驟100中，故障判定模塊46評估記錄的診斷 數據以判斷輔助泵是否故障。所述記錄的診斷數據包括記錄的樣本數和故障數。故障判定模塊46記錄和評估關於樣本數和故障數的數據。如果樣本數大於第六 閾值並且故障數與樣本數的比率超過第七閾值，那麼故障判定模塊46診斷輔助泵存在故 障。否則，診斷通過。方法80接著前進到步驟102以便重置診斷變量，為下次自動起動事 件做準備。方法80在步驟104結束。本領域技術人員從上文描述應當認可，和本發明的廣泛教導可以各種方式執行。因此，儘管本說明書包括特定實施方式，然而本發明的實際範圍不應當僅限於此，因為本領 域技術人員在認真研究附圖、說明書和權利要求書後，能夠明了其他改進方式。
權利要求
一種輔助泵診斷系統，包括滑差確定模塊，其基於發動機轉速和變速器輸入轉速確定轉矩變換器的滑差；和故障判定模塊，其基於轉矩變換器的滑差診斷輔助泵的故障。
2.如權利要求1所述的輔助泵診斷系統，還包括啟動模塊，所述啟動模塊在發動機自 動起動之後並且在機械泵在轉矩變換器中建立閾值壓力之前，啟動所述故障判定模塊。
3.如權利要求2所述的輔助泵診斷系統，其中，當轉矩變換器的滑差超過第一預定值 時，啟動模塊啟動故障判定模塊。
4.如權利要求3所述的輔助泵診斷系統，其中，當轉矩變換器的滑差超過第一預定值 時，故障判定模塊記錄樣本數。
5.如權利要求4所述的輔助泵診斷系統，其中，當滑差與發動機轉速的比率低於第二 預定值時，故障判定模塊記錄故障數。
6.如權利要求5所述的輔助泵診斷系統，其中，當樣本數達到第三預定值並且故障數 與樣本數的比率超過第四預定值時，故障判定模塊診斷輔助泵存在故障。
7.如權利要求1所述的輔助泵診斷系統，還包括駕駛員輸入評估模塊，所述駕駛員輸 入評估模塊判定駕駛員輸入裝置的狀態。
8.如權利要求7所述的輔助泵診斷系統，其中，當駕駛員輸入評估模塊判定駕駛員輸 入裝置的狀態改變時，診斷被中斷。
9.如權利要求8所述的輔助泵診斷系統，其中，所述狀態改變包括切換驅動檔選擇器。
10.一種診斷輔助泵的方法，包括確定轉矩變換器的滑差；並且基於所述滑差診斷輔助泵。
全文摘要
本發明涉及一種輔助泵診斷系統和方法。輔助泵診斷系統包括滑差確定模塊和故障判定模塊。所述滑差確定模塊基於發動機轉速和變速器輸入轉速確定轉矩變換器的滑差。所述故障判定模塊基於轉矩變換器的滑差診斷輔助泵的故障。
文檔編號B60K6/547GK101907166SQ20101012584
公開日2010年12月8日 申請日期2010年2月25日 優先權日2009年2月25日
發明者B·M·波爾託, D·D·克裡特斯, K·D·范馬寧, M·E·波羅姆, M·徹爾尼亞克, R·J·拉德馬赫, S·A·塔諾夫斯基, W·L·阿爾德裡奇三世 申請人:通用汽車環球科技運作公司