專利名稱：檢測短路的電磁鐵線圈的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及車輛控制系統(tǒng)，并且具體地說，涉及一種在線圈由高頻脈寬調(diào)制 電壓激勵(lì)的同時(shí)檢測短路的電磁鐵線圈的方法。
背景技術(shù)：
機(jī)動(dòng)車輛正在變得日益復(fù)雜，特別是關(guān)于用于各種車載系統(tǒng)的電子控制器。用于 這些系統(tǒng)的多個(gè)的機(jī)電接口包括線圈，該線圈用于移動(dòng)機(jī)械裝置，如閥銜鐵，其中銜鐵的位 移是流過閥的電流的函數(shù)。幾個(gè)例子包括在防抱死、牽引控制及車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)中控 制制動(dòng)器的電磁閥、在主動(dòng)式懸掛系統(tǒng)中控制扭桿的電磁閥、以及在電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中 控制轉(zhuǎn)向助力裝置的線圈。典型的控制系統(tǒng)利用電子開關(guān)(如場效應(yīng)晶體管(FET))來控制流過電磁閥的線 圈的電流。FET具有連接到電磁鐵線圈的一個(gè)端部上的漏極端子、和接地的源極端子。電 磁鐵線圈的另一個(gè)端部連接到電源上，而FET的柵極連接到電子控制單元(ECU)的控制端 口上。典型地，E⑶控制端口將或者處于在地電位下的“低”、或者處于在固定電壓(如五伏 特)下的“高”。當(dāng)控制端口為低時(shí)，F(xiàn)ET處于非導(dǎo)通狀態(tài)，并且阻止電流流過電磁鐵線圈， 而當(dāng)控制端口為高時(shí)，F(xiàn)ET處于導(dǎo)通狀態(tài)，允許電流流過電磁鐵線圈。如果電磁鐵線圈短路，則當(dāng)FET處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)巨大電流流過該FET，這可能損壞 FET。相應(yīng)地，已知的是，在車輛的初始啟動(dòng)時(shí)為鑒定短路進(jìn)行電磁鐵線圈連續(xù)性的測試。然 而，期望的是，在車輛和控制系統(tǒng)正在操作的同時(shí)，也可測試線圈。這比如當(dāng)FET柵極由具 有可變工作循環(huán)的脈寬調(diào)制柵極電壓激勵(lì)時(shí)特別有用。在這樣一種情況下，F(xiàn)ET接通或切 斷的時(shí)間隨工作循環(huán)變化而改變。相應(yīng)地，期望的是，具有一種用于線圈的測試方法，該測 試方法在系統(tǒng)正在用可變工作循環(huán)FET柵極電壓控制的同時(shí)可被實(shí)施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種在線圈由高頻脈寬調(diào)制電壓激勵(lì)的同時(shí)檢測車輛控制系統(tǒng)中的 短路的電磁鐵線圈的方法。本發(fā)明想到一種用于測試車輛控制系統(tǒng)的液壓電磁閥的操作的方法，其中閥電磁 鐵連接在電源與場效應(yīng)晶體管(FET)的漏極端子之間。FET也具有接地的源極端子、和柵 極端子，并且響應(yīng)施加到柵極端子上的電壓以在導(dǎo)通和非導(dǎo)通狀態(tài)之間切換。本發(fā)明還想 到，閥是在脈寬調(diào)制(PWM)模式下可操作的模擬閥，在該模式下，PWM電壓施加到FET柵極 上。在PWM電壓的接通部分或切斷部分的任一個(gè)期間，該方法感測電源電壓和FET漏極電 壓。該方法然后計(jì)算FET漏極電壓與電源電壓的比值，并且將生成的比值與閾值相比較，以 確定電磁鐵線圈是否是可操作的。另外，在PWM信號(hào)已經(jīng)接通第一預(yù)定時(shí)間段之后但在切斷PWM信號(hào)之前的第二預(yù) 定時(shí)間段開始之前，該方法感測電源電壓和FET漏極電壓。該方法在確定FET漏極電壓與 電源電壓的比值大于第一閾值時(shí)，產(chǎn)生用于短路的電磁鐵線圈的故障信號(hào)，并且在確定FET漏極電壓與電源電壓的比值小于第二閾值時(shí)，產(chǎn)生用于開路的線圈的故障信號(hào)。 本發(fā)明也想到，車輛控制系統(tǒng)包括多個(gè)模擬液壓電磁閥，使每個(gè)閥由相應(yīng)的FET 控制，該相應(yīng)的FET具有連接到PWM電壓源上的柵極。對(duì)于這樣一種控制系統(tǒng)，對(duì)于在導(dǎo)通 狀態(tài)下的電磁鐵線圈中的每一個(gè)，保持至少一個(gè)隊(duì)列排序，每當(dāng)考慮測試每個(gè)線圈時(shí)，用于 每個(gè)線圈的隊(duì)列遞增增加。該方法然后在隊(duì)列中選擇適合進(jìn)行測試的具有最成熟順序的線 圈，并且隨后為鑒定短路狀態(tài)進(jìn)行選中線圈的測試。當(dāng)在附圖的啟示下閱讀時(shí)，從優(yōu)選實(shí)施例的如下詳細(xì)描述，本發(fā)明的各種目的和 優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得顯而易見。


圖1是利用本發(fā)明的、用于單個(gè)電磁鐵線圈的典型控制電路的示意圖。圖2表明用于圖1所示的電路的電壓波形。圖3是用于本發(fā)明的流程圖，表明當(dāng)應(yīng)用于圖1所示的電路時(shí)的本發(fā)明。圖4是圖1中示出的控制電路的可選擇的實(shí)施例的示意圖，該實(shí)施例包括多個(gè)電 磁鐵線圈并且利用本發(fā)明。圖5是表明當(dāng)應(yīng)用于圖4所示的電路時(shí)的本發(fā)明的流程圖。圖6表明用于圖4所示的電路的選中電壓波形。圖7表明應(yīng)用于圖1所示的電路的、本發(fā)明的可選擇實(shí)施例的電壓波形。圖8是表明圖7所示的本發(fā)明的可選擇實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式再次參照附圖，在圖1中示出有一種典型的車輛控制系統(tǒng)10，該車輛控制系統(tǒng)10 利用場效應(yīng)晶體管(FET) 12控制通過電磁鐵線圈14的電流的流動(dòng)。電磁鐵線圈被包括在 控制裝置中，如被包括在電子制動(dòng)控制系統(tǒng)或車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)中的電磁閥中。如圖1 所示，線圈14連接在FET 12的漏極端子與電源15之間?；貟叨O管(fly-back diode) 16 連接在線圈14兩端，并且當(dāng)FET 12切換到非導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，起為線圈電流的消散提供路徑的 作用。FET 12的源極端子接地，F(xiàn)ET 12的柵極端子連接到電子控制單元(E⑶)20上的控制 端子18上。E⑶20是可操作的，以在導(dǎo)通與非導(dǎo)通之間改變FET 12的操作狀態(tài)。E⑶20典型地包括微處理器(未示出)，該微處理器具有存儲(chǔ)運(yùn)算算法的存儲(chǔ)器。 E⑶微處理器也典型地連接到一個(gè)或更多個(gè)傳感器上，該一個(gè)或更多個(gè)傳感器監(jiān)視車輛的 操作參數(shù)。按照運(yùn)算算法，微處理器響應(yīng)傳感器信號(hào)以將柵極電壓\施加到FET柵極端子 上，以便選擇性地在導(dǎo)通與非導(dǎo)通狀態(tài)之間切換FET 12從而激活和去活線圈14。E⑶20上 的線圈反饋端子22連接到FET漏極端子上，而E⑶20上的電壓供給反饋端子24連接到線 圈的端部上，該端部連接到電源15上。E⑶線圈反饋端子22監(jiān)視線圈反饋電壓VCF，而E⑶ 電壓供給反饋端子24監(jiān)視電源反饋電壓VSF?，F(xiàn)在根據(jù)在圖2中示出的電壓波形將解釋在圖1中示出的電路的操作。圖2中的 上部曲線表明由ECU 16施加到FET 12的柵極上的柵極電壓Ve。柵極電壓在零與控制電壓 (像例如五伏特)之間變化，使柵極電壓在時(shí)間、和t7處增大，并且在時(shí)間t4和t1(l處返回 零。當(dāng)柵極電壓\是零時(shí)，F(xiàn)ET 12處于非導(dǎo)通狀態(tài)，并且沒有電流流過線圈14。相反，當(dāng)柵極電壓是\時(shí)，F(xiàn)ET 12處于導(dǎo)通狀態(tài)，并且電流流過線圈14。當(dāng)FET正在導(dǎo)通時(shí)，電流込流過線圈L。電流込達(dá)到Vs/Rs的最大值，其中&是線 圈L的等效電阻。同時(shí)，線圈兩端的電壓\、或VSF-VCF，從零增大到Vs，如圖2的中間曲線所 示。當(dāng)FET 12切換到其非導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，線圈電流込隨著電流通過回掃二極管16消散而衰 減到零，并且線圈L兩端的電壓也衰減回零。關(guān)于線圈反饋電壓VeF，當(dāng)FET 12不是正在導(dǎo) 通時(shí)，沒有電流流過線圈14，并且電源電壓Vs出現(xiàn)在FET漏極端子處，并且由此出現(xiàn)在EOT 線圈反饋端子22處，如圖2的下部曲線所示。當(dāng)FET 22正在導(dǎo)通時(shí)，F(xiàn)ET漏極端子切換到 地，并且基本上零電壓出現(xiàn)在E⑶線圈反饋端子22處。分壓器(未示出)可以插入在FET 漏極27與EOT反饋端口 28之間，以將施加到端口上的電壓調(diào)整到滿意數(shù)值。閥或其它電磁鐵操作裝置的比例控制可以通過將高頻脈寬調(diào)制(PWM)控制電壓 施加到FET 12的柵極上而實(shí)現(xiàn)。這樣的高頻PWM控制電壓典型地在2kHz至25kHz的頻率 范圍內(nèi)；然而，對(duì)于在這個(gè)范圍外的控制電壓頻率，也可以實(shí)踐本發(fā)明。因?yàn)榫€圈L與PWM柵 極電壓成正比地接通和斷開，所以通過線圈的平均電流是柵極電壓的工作循環(huán)的函數(shù)。閥 銜鐵運(yùn)動(dòng)的發(fā)生量與平均線圈電流成比例，并因此是PWM柵極電壓工作循環(huán)的正函數(shù)。高 頻PWM柵極電壓也可以與數(shù)字閥一道使用，以便一旦銜鐵運(yùn)動(dòng)就減小平均電流，并因此減 小電磁鐵的發(fā)熱。本發(fā)明針對(duì)一種在高頻PWM柵極電壓正在施加到柵極或FET12上的同時(shí)為鑒定短 路狀態(tài)對(duì)線圈14進(jìn)行故障自動(dòng)防止測試的方法。該方法由在圖3中示出的流程圖表明，并 且在下面參照在圖1中示出的電路和在圖2中示出的電壓波形而描述。流程圖通過塊30 進(jìn)入，并且進(jìn)入到判定塊32，在這里，確定FET 12的柵極端子是否正在受PWM電壓支配。因 為本發(fā)明想到該方法由ECU微處理器實(shí)施，所以確定在FET柵極上存在PWM電壓是簡單問 題。如果沒有施加PWM柵極電壓，則該方法通過塊34退出。然而，如果在判定塊32中確定 PWM電壓正在施加到FET 12的柵極上，則該方法轉(zhuǎn)移到判定塊36。在判定塊36中，該方法確定PWM柵極電壓是否正在將FET 12驅(qū)動(dòng)成處于接通、或 導(dǎo)通狀態(tài)。如果PWM柵極電壓正在將FET 12驅(qū)動(dòng)成切斷、或非導(dǎo)通狀態(tài)，則該方法轉(zhuǎn)移到 塊34并且退出。如果在判定塊36中，該方法確定PWM柵極電壓正在將FET 12驅(qū)動(dòng)成接通 狀態(tài)，則該方法向前轉(zhuǎn)移到判定塊38。在判定塊38中，該方法確定PWM柵極脈沖對(duì)于要安置到穩(wěn)定狀態(tài)條件下的電路是 否已經(jīng)呈現(xiàn)足夠長時(shí)間。這種計(jì)時(shí)條件在圖2中看得最清楚，在這里，在、至t2和t7至t8 的時(shí)段期間，在線圈反饋電壓處的電壓VeF正在經(jīng)歷瞬時(shí)增大。在這些時(shí)間段期間的任何讀 數(shù)不指示完全接通線圈條件。同樣，為了讀取模擬電壓值和將模擬電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字值必 須提供足夠的時(shí)間。相應(yīng)地，本發(fā)明想到，對(duì)于在圖2中示出的第一脈沖在時(shí)刻t3之前和對(duì) 于在圖2中示出的第二脈沖在時(shí)刻t9之前，必須完成任何電壓測量。因而，對(duì)于在圖2中示 出的電壓波形僅在t2至t3和t8至t9的允許時(shí)間間隔期間可以進(jìn)行測量。因此，在判定塊 38中，確定電路是否在用于進(jìn)行測量的允許時(shí)間段之一內(nèi)。如果電路不在允許時(shí)間段內(nèi)，則 該方法轉(zhuǎn)移到塊34并且退出。然而，如果電路在允許時(shí)間段內(nèi)，則該方法向前轉(zhuǎn)移到功能 塊40。另外，在系統(tǒng)中斷停止的情況下進(jìn)行全部故障自動(dòng)防止算法，從而外部系統(tǒng)事件不改 變由這種算法進(jìn)行的計(jì)時(shí)假設(shè)。在功能塊40中，該方法感測或讀取電源反饋電壓VSF和線圈反饋電壓VeF的值。電源反饋電壓Vsf和線圈反饋電壓V。F由在ECU 20中的一對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(未示出)轉(zhuǎn)換成數(shù) 字值。然后通過將線圈反饋電壓Vcf除以電源反饋電壓Vsf以得到電壓的比值，來將線圈反 饋電壓Vcf與電源反饋電壓Vsf相比較。該方法然后前進(jìn)到判定塊42。在判定塊42中，通過將在功能塊40中計(jì)算的線圈反饋電壓電源反饋電壓 Vsf的比值與閾值相比較，確定線圈14是否短路。如果電壓比值大于閾值，則是線圈短路的 指示，并且該方法轉(zhuǎn)移到功能塊44，在這里，產(chǎn) 生出錯(cuò)消息，或者設(shè)置故障標(biāo)志。這是因?yàn)椋?對(duì)于完全操作的線圈L，當(dāng)FET 12正在導(dǎo)通時(shí)，線圈反饋電壓Vcf應(yīng)該拉到地。如果線圈L 短路，則源極電壓Vsf將出現(xiàn)在FET 12的漏極端子處，則升高線圈反饋電壓VCF。該方法然 后通過塊34退出。本發(fā)明想到，0. 85用作判定塊42中的閾值；然而，將認(rèn)識(shí)到，關(guān)于大約 0.85的電壓比值閾值，也可以實(shí)踐本發(fā)明。另一方面，如果電壓比值小于或等于該閾值，則 是線圈沒有短路的指示，并且該方法通過塊34退出。盡管以上已經(jīng)描述了預(yù)定恒定電壓比 值閾值，但將認(rèn)識(shí)到，關(guān)于是一個(gè)或更多個(gè)車輛操作參數(shù)的函數(shù)的電壓比值閾值，也可以實(shí) 踐本發(fā)明。典型地，電氣故障條件按系統(tǒng)循環(huán)速率被處理。由于本發(fā)明的方法將僅當(dāng)PWM接 通時(shí)才檢測故障，并且當(dāng)PWM速率切斷時(shí)不檢測故障，所以必須按比系統(tǒng)循環(huán)速率快的速 率運(yùn)行該方法，以便保證捕獲到故障。例如，對(duì)于6毫秒的系統(tǒng)循環(huán)速率，本發(fā)明想到，每毫 秒一次運(yùn)行包括上述故障自動(dòng)防止測試的故障檢測算法。然而，將認(rèn)識(shí)到，故障檢測算法也 可以按較快或較慢速率運(yùn)行。也將認(rèn)識(shí)到，在圖3中示出的流程圖是要作為本方法的示范， 并且本發(fā)明人想到，除在圖3中已經(jīng)表明的之外，也可以實(shí)踐本發(fā)明。通過僅在可以讀取電壓Vsf和Vcf期間在接通循環(huán)的開始和結(jié)束處確定時(shí)間段，該 方法自動(dòng)地補(bǔ)償控制電壓PWM的變化的工作循環(huán)。本發(fā)明也想到，應(yīng)用于具有多個(gè)線圈的電路的可選擇實(shí)施例，如在圖4中表明的 那樣。與在圖1中示出的元件相類似的在圖4中示出的元件具有相同的附圖標(biāo)記。盡管在 圖4中僅示出兩個(gè)線圈L1和L2，但本發(fā)明的可選擇實(shí)施例也可以應(yīng)用于包含多于兩個(gè)線圈 的電路。第二線圈由第二 FET 50控制，該第二 FET 50具有連接到E⑶20上的第二控制端 子52上的柵極。第二回掃二極管54連接在第二線圈L2兩端，而第二 FET 50的漏極端子 連接到E⑶20上的第二線圈電壓反饋端子56上。因而，第一 E⑶線圈反饋端子22監(jiān)視第 一線圈反饋電壓V。F1，而第二 E⑶線圈反饋端子54監(jiān)視第二線圈反饋電壓VCT2。可選擇的實(shí)施例想到，對(duì)于FET 12和50兩者指示PWM信號(hào)的狀態(tài)的計(jì)時(shí)信息，即 其當(dāng)前狀態(tài)是接通還是切斷、這種狀態(tài)已經(jīng)多長、及這種狀態(tài)將要繼續(xù)多長，被存儲(chǔ)在隨機(jī) 存取存儲(chǔ)器(RAM)中。RAM由計(jì)時(shí)器外圍設(shè)備使用以控制信號(hào)，和由在ECU 20中的微處理 器、或主中央處理單元(CPU)使用以迅速確定是否可以進(jìn)行故障自動(dòng)防止測試?？蛇x擇地， 數(shù)據(jù)也可由E⑶20中的微處理器、或主CPU讀取。在可選擇的實(shí)施例的故障自動(dòng)防止例行 程序中，實(shí)施給予最高優(yōu)先級(jí)的分類算法，以便故障自動(dòng)防止從上次進(jìn)行其故障自動(dòng)防止 已經(jīng)過去最長時(shí)間的電磁鐵。對(duì)于這個(gè)電磁鐵，進(jìn)行低級(jí)功能調(diào)用，以確定各條件是否適于 進(jìn)行故障自動(dòng)防止測試。可選擇的實(shí)施例由在圖5中示出的流程圖表明。用于更新隊(duì)列信息的分類例行程 序在流程圖的上半部中示出，該上半部包含在標(biāo)有60的框內(nèi)。分類例行程序通過塊62進(jìn) 入，并且前進(jìn)到判定塊64，在這里，對(duì)于PWM操作的存在，依次詢問電路中的每個(gè)線圈。如果確定沒有PWM操作發(fā)生，則例行程序轉(zhuǎn)移到功能塊66，在這里，用于具體線圈的年齡計(jì)數(shù)器 被復(fù)位到零。例行程序然后繼續(xù)到功能塊68。在判定塊64中，如果確定有PWM操作發(fā)生， 則例行程序轉(zhuǎn)移到功能塊70，在這里，用于具體線圈的年齡計(jì)數(shù)器遞增增加。例行程序然后 繼續(xù)到功能塊68。先前的測試?yán)^續(xù)，直到線圈的每一個(gè)已經(jīng)被詢問。在功能塊72中，為了實(shí)際測試選擇站在測試隊(duì)列中的最年長線圈。例行程序然后 轉(zhuǎn)到判定塊74，在這里，確定在功能塊72中是否找到有測試資格的線圈。資格驗(yàn)證包括檢 查相關(guān)的FET驅(qū)動(dòng)器是否是接通、和用于讀取電壓值的計(jì)時(shí)是否是適當(dāng)?shù)?，如由在圖3中的 判定塊36和38表明的那樣。如果沒有找到線圈，則例行程序通過塊76退出。如果在功能 塊74中發(fā)現(xiàn)有資格線圈，則例行程序轉(zhuǎn)移到功能塊78，在這里，進(jìn)行圖3中的塊40至44中 表明的故障自動(dòng)防止測試方法。例行程序然后繼續(xù)到功能塊80，在這里，用于測試線圈的年 齡計(jì)數(shù)器被復(fù)位。最后，例行程序通過塊76退出。圖5中示出的例行程序的操作由圖6中示出的兩對(duì)波形表明。上部波形對(duì)與第一 線圈k相對(duì)應(yīng)，而下部波形對(duì)與第二線圈1^2相對(duì)應(yīng)。因而，標(biāo)有PWM1的、在上部波形對(duì)中的 上部曲線代表施加到第一 FET 14上的柵極電壓，該第一 FET 14驅(qū)動(dòng)在圖4中示出的第一 線圈k。類似地，標(biāo)有PWM2的、在下部波形對(duì)中的上部曲線代表施加到第二 FET 50上的柵 極電壓，該第二 FET 50驅(qū)動(dòng)第二線圈L2。每對(duì)波形中的下部曲線代表與以上剛示出的柵極 電壓相對(duì)應(yīng)的線圈反饋電壓乂㈤或乂⑽。采樣時(shí)間由在圖紙頂部處的豎直箭頭指示。在圖紙 底部處標(biāo)有“動(dòng)作”的線表明更新來自圖5中的框60的各個(gè)線圈隊(duì)列信息。示出自從相應(yīng) 的線圈上次被故障自動(dòng)防止起的時(shí)間圖6中的兩根線代表每個(gè)線圈的隊(duì)列狀態(tài)。注意，在 第二采樣時(shí)間處，兩個(gè)線圈都有測試資格，但選擇代表第二線圈“的線圈反饋電壓VeF2，因 為它具有較大隊(duì)列值。用于第二線圈L2的隊(duì)列值然后被復(fù)位，如在下個(gè)采樣時(shí)間處示出的 那樣，在這里用于線圈L2的隊(duì)列值現(xiàn)在是一，而用于第一線圈k的隊(duì)列值已經(jīng)從六增大到 七。盡管在圖6中只表明兩個(gè)線圈，但將認(rèn)識(shí)到，對(duì)于任何數(shù)量的線圈也可以實(shí)踐本發(fā)明。本發(fā)明的另一個(gè)可選擇實(shí)施例表明在圖7中，其中，為鑒定上述的短路條件、和為 鑒定開路電路或短路驅(qū)動(dòng)器FET條件進(jìn)行線圈測試。如圖7中所示，當(dāng)相關(guān)的FET處于非 導(dǎo)通狀態(tài)下并且切換瞬時(shí)已經(jīng)結(jié)束時(shí)，線圈反饋電壓VeF應(yīng)該近似地等于源極電壓VSF。這 在圖7中從、至、的時(shí)間段期間發(fā)生。然而，如果線圈是開路的，或者用于線圈的驅(qū)動(dòng)器 FET短路，則在FET漏極端子處將沒有電壓出現(xiàn)，并且線圈反饋電壓將近似是零。因此，可 選擇的實(shí)施例想到，在從t5至t6的時(shí)間段期間將線圈反饋電壓VeF與源極反饋電壓VSF的比 值與第二電壓比值閾值相比較。如果電壓比值小于第二電壓比值閾值，則它是線圈開路的 指示，而如果電壓比值大于或等于第二電壓比值閾值，則它是線圈可操作的指示。本發(fā)明想 到0. 15用于第二電壓比值閾值；然而，關(guān)于大于或小于0. 15的第二電壓比值閾值，也可以 實(shí)踐本發(fā)明。也將認(rèn)識(shí)到，第二電壓比值閾值可以是一個(gè)或更多個(gè)車輛操作參數(shù)的函數(shù)。在圖8中示出用于在圖7中表明的本發(fā)明可選擇的實(shí)施例的實(shí)施的流程圖，其中， 與圖3中示出的塊相類似的塊具有相同的附圖標(biāo)記。在圖8的流程圖中，為鑒定短路和開 路條件進(jìn)行線圈測試。流程圖通過塊30進(jìn)入，并且前進(jìn)到判定塊32，在這里，確定FET 12 的柵極端子是否正在受PWM電壓支配。如果沒有施加PWM柵極電壓，則該方法通過塊34退 出。然而，如果在判定塊32中確定PWM電壓正在施加到FET 12的柵極上，則該方法轉(zhuǎn)移到 判定塊60。
在判定塊60中，該方法確定PWM柵極電壓是否正在將FET 12驅(qū)動(dòng)為其接通、或?qū)顟B(tài)。如果該方法確定PWM柵極電壓正在將FET 12驅(qū)動(dòng)為其接通狀態(tài)，則該方法轉(zhuǎn)移到 判定塊38，并且如以上參照?qǐng)D3那樣進(jìn)行。在判定塊60中，如果PWM柵極電壓正在將FET12 驅(qū)動(dòng)為其切斷、或非導(dǎo)通狀態(tài)，則該方法轉(zhuǎn)移到判定塊62。在判定塊62中，該方法確定PWM柵極脈沖對(duì)于要安置到穩(wěn)定狀態(tài)條件的電路是否 已經(jīng)過去足夠長時(shí)間。如上所述，這種計(jì)時(shí)條件在圖7中看得最清楚，在這里，在t4至t5的 時(shí)段期間，在線圈反饋電壓處的電SVct正在經(jīng)歷瞬時(shí)增大。在這些時(shí)間段期間的任何讀數(shù) 不指示完全斷開線圈條件。同樣，為了讀取模擬電壓值和將模擬電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字值必須 提供足夠的時(shí)間。相應(yīng)地，本發(fā)明想到，對(duì)于在圖7中示出的斷開時(shí)間段之前，必須完成任 何電壓測量。因而，對(duì)于在圖7中示出的電壓波形僅在t5至t6的允許時(shí)間間隔期間可以進(jìn) 行測量。因此，在判定塊62中，確定電路是否在用于進(jìn)行測量的允許時(shí)間段內(nèi)。如果電路 不在允許時(shí)間段內(nèi)，則該方法轉(zhuǎn)移到塊34并且退出。然而，如果電路在允許時(shí)間段內(nèi)，則該 方法向前轉(zhuǎn)移到功能塊64。在功能塊64中，該方法讀取電源反饋電壓Vsf和線圈反饋電壓Vcf的值。電源反饋 電壓Vsf和線圈反饋電壓V。F由在E⑶20中的一對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。然后通過將 線圈反饋電壓Vcf除以電源反饋電壓Vsf以得到電壓的比值，來將線圈反饋電壓Vcf與電源反 饋電壓Vsf相比較。該方法然后前進(jìn)到判定塊66。如上所述，在判定塊66中，將電壓比值與第二電壓比值閾值相比較。如果電壓比 值小于第二電壓比值閾值，則它是線圈開路、或用于線圈的驅(qū)動(dòng)器FET短路的指示，并且該 方法轉(zhuǎn)移到功能塊68，在這里，產(chǎn)生出錯(cuò)信號(hào)或者設(shè)置故障標(biāo)志。該方法然后通過塊34退 出。在判定塊66中，如果電壓比值大于或等于第二電壓比值閾值，則它是線圈可操作的指 示，并且該方法然后通過塊34退出。將認(rèn)識(shí)到，由在圖8中的流程圖表明的方法也可以應(yīng)用于如圖4中所示、包括多個(gè) 線圈的電路。同樣，當(dāng)多個(gè)線圈存在時(shí)，圖8中示出的方法可以與在圖5中示出的排隊(duì)方 法相組合(未示出)，以選擇用于測試的、具有最大排隊(duì)年齡的線圈。最后，也將認(rèn)識(shí)到，圖 8中示出的流程圖是要作為本方法的示范，并且本發(fā)明人想到，除在圖8中已經(jīng)表明的之外 也可以實(shí)踐本發(fā)明?？傊?，本發(fā)明允許在高頻脈寬調(diào)制(PWM)施加到電磁鐵驅(qū)動(dòng)器電路上的同時(shí)，檢 測短路和/或開路的電磁鐵故障條件。這借助于不干涉系統(tǒng)控制、使用最小處理器資源、以 及當(dāng)電磁鐵直接控制成完全接通時(shí)實(shí)現(xiàn)類似覆蓋的設(shè)計(jì)而實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明人相信，本發(fā)明提供如下獨(dú)特特征 現(xiàn)在在電磁鐵在脈寬調(diào)制控制下的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了故障自動(dòng)防止以前僅在靜態(tài)條 件下(即，在電磁鐵命令是完全接通或安全切斷的同時(shí))才檢測的條件的能力。 允許給予最高優(yōu)先級(jí)的按優(yōu)先級(jí)排序方案，以便故障自動(dòng)防止從電磁鐵上次被 測試起具有最長逝去時(shí)間段的電磁鐵。 使用于自非同步運(yùn)行計(jì)時(shí)器外圍設(shè)備的共享數(shù)據(jù)迅速確定是否可進(jìn)行故障自 動(dòng)防止的概念。本發(fā)明可以用在各種各樣的用途中，像例如，電子制動(dòng)控制系統(tǒng)、和用于在其它車 輛電子制動(dòng)系統(tǒng)中施加液壓控制，如牽引控制系統(tǒng)和/或車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)。其它用途可以包括在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的多個(gè)燃料噴射器的控制、和在主動(dòng)式懸掛系統(tǒng)和電氣助力 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電磁閥的控制。關(guān)于其中利用電磁鐵線圈的非車輛用途，也可以實(shí)踐本發(fā)明。
按照專利法的規(guī)定，本發(fā)明的原理和操作模式已經(jīng)在其優(yōu)選實(shí)施例中解釋和表 明。然而，必須理解，在不脫離其精神或范圍的情況下，除明確解釋和表明的之外可以實(shí)踐 本發(fā)明。
權(quán)利要求
一種用于測試車輛控制系統(tǒng)的液壓電磁閥的操作的方法，其中，閥電磁鐵連接在電源與場效應(yīng)晶體管(FET)的漏極端子之間，F(xiàn)ET也具有柵極端子和接地的源極端子，F(xiàn)ET響應(yīng)施加到柵極端子上的電壓以在導(dǎo)通和非導(dǎo)通狀態(tài)之間切換，其特征在于，閥是在脈寬調(diào)制(PWM)模式下可操作的模擬閥，在該模式下，PWM電壓施加到FET柵極上，其中所述方法包括如下步驟(a)在FET的導(dǎo)通或非導(dǎo)通狀態(tài)之一期間，感測電源電壓和FET漏極電壓；(b)計(jì)算在步驟(a)中感測的FET漏極電壓與電源電壓的比值；以及(c)將生成的比值與閾值相比較，以確定電磁鐵線圈是否是可操作的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法在PWM信號(hào)已經(jīng)接通第一預(yù)定時(shí)間段之 后但在切斷PWM信號(hào)之前的第二預(yù)定時(shí)間段開始之前，感測電源電壓和FET漏極電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述方法在確定FET漏極電壓與電源電壓的比值 大于閾值時(shí)，產(chǎn)生用于短路的電磁鐵線圈的故障信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，施加到FET柵極上的PWM電壓具有高頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法在PWM信號(hào)已經(jīng)切斷第一預(yù)定時(shí)間段之 后但在接通PWM信號(hào)之前的第二預(yù)定時(shí)間段開始之前，感測電源電壓和FET漏極電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述方法在確定FET漏極電壓與電源電壓的比值 小于閾值時(shí)，產(chǎn)生用于開路的電磁鐵線圈的故障信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，施加到FET柵極上的PWM電壓具有高頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，車輛控制系統(tǒng)包括多個(gè)模擬液壓電磁閥，使每個(gè) 閥由相應(yīng)的FET控制，所述相應(yīng)的FET具有連接到相應(yīng)的PWM電壓源上的柵極，所述方法的 特征還在于，對(duì)于在導(dǎo)通狀態(tài)下的電磁鐵線圈中的每一個(gè)，保持至少一個(gè)隊(duì)列排序，每當(dāng)考慮測試 每個(gè)線圈時(shí)，用于每個(gè)線圈的隊(duì)列遞增增加，所述方法然后在隊(duì)列中選擇適合進(jìn)行測試的 具有最成熟順序的線圈，并且隨后為鑒定短路狀態(tài)進(jìn)行選中線圈的測試。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，車輛控制系統(tǒng)包括多個(gè)模擬液壓電磁閥，使每個(gè) 電磁閥由相應(yīng)的FET控制，所述相應(yīng)的FET具有連接到相應(yīng)的PWM電壓源上的柵極，所述方 法的特征還在于，對(duì)于在非導(dǎo)通狀態(tài)下的電磁鐵線圈中的每一個(gè)，保持至少一個(gè)隊(duì)列排序，每當(dāng)考慮測 試每個(gè)線圈時(shí)，用于每個(gè)線圈的隊(duì)列遞增增加，所述方法然后在隊(duì)列中選擇適合進(jìn)行測試 的具有最成熟順序的線圈，并且隨后為鑒定開路狀態(tài)進(jìn)行選中線圈的測試。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，車輛控制系統(tǒng)包括多個(gè)模擬液壓電磁閥，使每 個(gè)電磁閥由相應(yīng)的FET控制，該相應(yīng)的FET具有連接到相應(yīng)的PWM電壓源上的柵極，所述方 法的特征還在于，所述方法包括更新用于處于導(dǎo)通狀態(tài)的線圈的第一隊(duì)列順序、和更新用于處于非導(dǎo)通 狀態(tài)的線圈的第二隊(duì)列順序，并且進(jìn)一步其中，所述方法包括在第一隊(duì)列中選擇適合進(jìn)行 測試的具有最成熟順序的導(dǎo)通線圈、和在第二隊(duì)列中選擇適合進(jìn)行測試的具有最成熟順序 的非導(dǎo)通線圈。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，測試在每個(gè)隊(duì)列中的選中線圈。
全文摘要
一種用于測試經(jīng)受高頻脈寬調(diào)制電流的線圈的連續(xù)性的方法，包括感測的線圈電壓、確定感測線圈電壓與電源電壓的比值、以及將比值與閾值相比較以確定電磁鐵線圈是否在起作用。
文檔編號(hào)B60T8/88GK101873951SQ200880113957
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者C·J·博斯, R·伯格, R·格拉海姆, S·E·卡彭特 申請(qǐng)人:凱爾西-海耶斯公司