專利名稱：用于檢測冗余位置傳感器之間的短路狀態(tài)的車輛控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛控制系統(tǒng)，尤其是涉及車輛控制系統(tǒng)中的設(shè)備的冗余(redundant)位置感知。
背景技術(shù)：
車輛制造廠越來越多地用傳感器和機電設(shè)備代替車輛中的機械連接以減少重量和成本。例如，用傳感器代替機械連接以檢測用戶操作設(shè)備例如油門、離合器和制動踏板的位置。信號從傳感器傳送到車輛中的控制器和/或機電設(shè)備。例如，來自油門踏板的信號可以被傳輸?shù)诫娮庸?jié)氣門體(throttle body)中的傳動器以調(diào)整節(jié)氣門葉片(throttle blade)的位置。并且，節(jié)氣門葉片位置傳感器檢測節(jié)氣門葉片的位置并且將信號傳輸?shù)桨l(fā)動機控制模塊。
在至少部分去除機械連接的情形中，通常使用多個傳感器來進行冗余測量和保證系統(tǒng)準(zhǔn)確性。例如，一些制造廠使用基于沉積在不可導(dǎo)基片下的電阻墨水或糊劑的模擬位置傳感器。其他制造廠使用與傳感器相組合的特定用途集成電路(ASIC)。該ASIC從傳感器接收模擬信號并輸出脈寬調(diào)制(PWM)或其他類型的信號。
參照圖1，車輛控制系統(tǒng)10包括油門踏板模塊12、控制模塊14和電子節(jié)氣門體(ETB)16。油門踏板模塊12包括分別與控制模塊14連通的第一和第二傳感器模塊18和20。油門踏板模塊12還包括與傳感器模塊18和20機械接觸的油門踏板22。該傳感器模塊18和20是包含可調(diào)傳感器電阻的基于電位器的傳感器。在正常工作期間，駕駛員在最小和最大位置之間移動油門踏板22。例如，當(dāng)駕駛員不接觸油門踏板22時，油門踏板22可以位于最小位置。因而，當(dāng)駕駛員全力壓下油門踏板22時，油門踏板22會位于最大位置。隨著油門踏板22在最小和最大位置之間的移動，油門踏板22與傳感器18和20之間的機械接觸對傳感器電阻的值進行調(diào)節(jié)。
傳感器模塊18和20基于各個傳感器電阻的值分別生成位置信號26和28。傳感器模塊18和20將該位置信號26和28傳送至控制模塊14?？刂颇K14基于位置信號26和28的值確定油門踏板22的第一和第二位置?？刂颇K14可以首先將第一和第二位置信號26和28的值分別轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化位置值，該標(biāo)準(zhǔn)化位置值表示各個位置信號26和28的最小和最大值之間范圍的分?jǐn)?shù)(fraction)。例如，當(dāng)油門踏板22在校準(zhǔn)過程中被設(shè)定在預(yù)定位置時，控制模塊14可以存儲位置信號26和28的值。
可選地，控制模塊14可以存儲在正常工作期間獲知的位置信號26和28的最小和最大值。這使得控制模塊14能夠通過在預(yù)設(shè)值之間定標(biāo)來確定位置信號26和28的值。由于控制模塊14確定了多個位置值，所以控制模塊14可以執(zhí)行冗余測試以檢驗傳感器模塊18和20的統(tǒng)一性(integrity)。控制模塊14基于第一位置信號26的值和/或第二位置信號28的值中的至少一個，對ETB 16中的節(jié)氣門葉片的位置進行調(diào)節(jié)。
在第一和第二傳感器模塊18和20之間的電短路事件中，位置信號26和28的值中的一個或兩個都可能變?yōu)闊o效，這就反而影響了車輛控制。在一種方案中，第一傳感器模塊18包括短路切換器30。當(dāng)被控制模塊14激活時，短路切換器30將第一位置信號26的值設(shè)定為預(yù)定值。例如，可以通過將第一傳感器模塊18的傳感器電阻縮短為參考或接地電位而設(shè)定第一位置信號26的值。當(dāng)短路切換器30被激活時，控制模塊14分別比較第一和第二位置信號26和28的值。如果位置信號26和28的值之間的差小于預(yù)定值，則在傳感器模塊18和20之間可能存在短路狀態(tài)，并且控制模塊14可以激活警報指示器。
短路切換器30使得控制模塊14能夠周期性地檢測傳感器模塊18和20之間的短路狀態(tài)。然而，當(dāng)短路切換器30被激活時，降低了位置信號26和28的值的準(zhǔn)確性。這就妨礙了其他利用來自傳感器模塊18和20的位置信號26和28的值的系統(tǒng)診斷。并且，短路切換器30增加了傳感器模塊18和20的成本和復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)包括具有在最小和最大位置之間的位置的設(shè)備。第一和第二傳感器模塊感知該設(shè)備的位置并分別生成第一和第二位置值?？刂颇K接收該第一和第二位置值，并且計算分別表示第一位置值的最小和最大值之間以及第二位置值的最小和最大值之間的范圍的分?jǐn)?shù)的第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值。當(dāng)該第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差大于或等于第一預(yù)定值、并且該第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值和/或第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的至少一個小于或等于第二預(yù)定值時，控制模塊中止(suspend)基于該第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值和/或第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的至少一個的控制過程。
在其他特征中，當(dāng)該設(shè)備從最小位置向最大位置移動時，該第一和第二位置值增加。該第一位置值的最小值大于第二位置值的最小值，并且第一位置值的最大值大于第二位置值的最大值。當(dāng)該設(shè)備從最小位置向最大位置移動時，該第一和第二位置值以不同的速率增加。
在本發(fā)明的其他特征中，當(dāng)該設(shè)備從最小位置向最大位置移動時，第一預(yù)定值增加。當(dāng)?shù)谝缓偷诙?biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差大于或等于第一預(yù)定值一個預(yù)定時間周期時，控制模塊激活警報指示器。當(dāng)?shù)谝缓偷诙?biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差大于或等于該第一預(yù)定值并且該第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值均大于第二預(yù)定值時，控制模塊基于該第一或第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中較低的一個實施該控制過程。當(dāng)?shù)谝缓偷诙?biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差小于該第一預(yù)定值時，控制模塊基于該第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值的平均值實施該控制過程。
在其他特征中，在控制模塊預(yù)先檢測到第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差大于或等于第一預(yù)定值之后，當(dāng)控制模塊隨后檢測到該第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差小于第一預(yù)定值時，控制模塊基于該第一或第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中較低的一個實施該控制過程。第一和第二傳感器模塊分別包括第一和第二傳感器電阻。當(dāng)該設(shè)備從最小位置向最大位置移動時，第一和第二傳感器電阻的值兩者都增加或減小。該第一和第二傳感器模塊分別基于第一和第二傳感器電阻生成第一和第二位置值。該第一和第二傳感器電阻在電阻墨水沉積過程期間生成。
在本發(fā)明的其他特征中，第一和第二導(dǎo)線具有分別與第一和第二傳感器模塊連通的第一端和與控制模塊連通的第二端。第一傳感器模塊在第一導(dǎo)線下傳輸?shù)谝晃恢弥?，第二傳感器模塊在第二導(dǎo)線下傳輸?shù)诙恢弥怠Ｔ撛O(shè)備是車輛的油門踏板、制動器踏板、離合器踏板或節(jié)氣門葉片中的一個。該設(shè)備是油門踏板，并且控制模塊在控制過程期間調(diào)節(jié)車輛的節(jié)氣門葉片的位置。該第一預(yù)定值大于或等于0.05，而第二預(yù)定值小于或等于0.09。
根據(jù)下文提供的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其他應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊们宄?。?yīng)當(dāng)理解，該詳細(xì)說明和特定的實施例雖然給出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是僅用于說明的目的而不是要限制本發(fā)明的范圍。


根據(jù)該詳細(xì)說明和附圖，本發(fā)明將變得更容易完全理解，其中圖1是在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)執(zhí)行冗余位置感知的車輛控制系統(tǒng)中的油門踏板模塊、控制模塊和電子節(jié)氣門體的功能性框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的、包括從車輛傳感器接收信號的控制模塊的車輛控制系統(tǒng)的功能性框圖；圖3是在根據(jù)本發(fā)明的車輛控制系統(tǒng)中的控制模塊、電子節(jié)氣門體和油門踏板模塊的功能性框圖，該油門踏板模塊包括用于冗余位置感知的踏板位置傳感器；圖4是在圖3中更詳細(xì)示出的車輛控制系統(tǒng)的功能性框圖和電路示意圖；圖5是顯示在圖3的踏板位置傳感器中的電阻器的示例值的表；圖6示出了作為油門踏板標(biāo)準(zhǔn)化位置的函數(shù)、由踏板位置傳感器生成的位置信號的示例值；和圖7是示出了由控制模塊執(zhí)行以檢驗該踏板位置傳感器所進行的冗余位置感知和避免由于短路狀態(tài)而導(dǎo)致的不利效應(yīng)的步驟的流程圖。
具體實施例方式
以下對于優(yōu)選實施例的說明實質(zhì)下僅僅是示例性的，并且決不是用于限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途的。為了清楚起見，在附圖中使用相同的參考數(shù)字標(biāo)識相似的元件。如這里所使用的，術(shù)語模塊和/或設(shè)備是指特定用途集成電路(ASIC)、電子電路、用于執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序的處理器(通用、專門或一組)和存儲器、組合邏輯電路、和/或提供所述功能的其他適當(dāng)部件。
現(xiàn)在參照圖2，車輛38包括發(fā)動機40和控制模塊42。發(fā)動機40包括具有燃料噴射器46和火花塞48的氣缸44。雖然顯示了單個氣缸44，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)入員可以理解，發(fā)動機40典型地包括多個具有相關(guān)燃料噴射器46和火花塞48的氣缸44。例如，發(fā)動機40可以包括4、5、6、8、10、12或16個氣缸44。
通過入口52將空氣注入發(fā)動機40的進氣歧管50。節(jié)氣門葉片54控制流經(jīng)入口52的空氣。燃料和空氣在氣缸44中混合并且由火花塞48點火。節(jié)氣門葉片54控制空氣流入進氣歧管50的速率。控制模塊42基于流入氣缸44的空氣而調(diào)節(jié)燃料注入氣缸44的速率，從而控制氣缸44內(nèi)的空氣/燃料(A/F)比?？刂颇K42與生成發(fā)動機速度信號的發(fā)動機速度傳感器56連通?？刂颇K42還分別與質(zhì)量空氣流量(MAF，mass air flow)和歧管絕對壓力(MAP)傳感器58和60連通，該傳感器58和60分別生成MAF和MAP信號。
發(fā)動機40包括與節(jié)氣門葉片54相關(guān)聯(lián)的電子節(jié)氣門體(ETB)62。ETB 62由控制模塊42和/或?qū)Ｓ每刂破骼珉娮庸?jié)氣門控制器(ETC)控制。第一和第二節(jié)氣門位置傳感器64和66分別檢測ETB 62中節(jié)氣門葉片54的位置，并且生成表示該節(jié)氣門葉片54的位置的第一和第二位置信號。該第一和第二節(jié)氣門位置傳感器64和66分別將第一和第二位置信號傳送至控制模塊42。
車輛38分別包括檢測車輛38中油門踏板72的位置的第一和第二油門踏板位置傳感器68和70。第一和第二油門踏板位置傳感器68和70分別生成表示油門踏板72的位置的第一和第二位置信號74和76。第一和第二油門踏板位置傳感器68和70分別將該第一和第二位置信號74和76傳送到控制模塊42?？刂颇K42基于第一位置信號74和/活第二位置信號76中的至少一個生成節(jié)氣門調(diào)節(jié)信號78?？刂颇K42將該節(jié)氣門調(diào)節(jié)信號78傳送到ETB 62。
車輛38可選地包括分別檢測車輛38中BP 84的位置的第一和第二制動器踏板(BP)位置傳感器80和82。該第一和第二BP位置傳感器80和82分別生成表示BP 84的位置的第一和第二位置信號。該第一和第二BP位置傳感器80和82分別將第一和第二位置信號傳送至控制模塊42。在手動變速的情形中，車輛38可選地包括分別檢測車輛38中CP 90的位置的第一和第二離合器踏板(CP)位置傳感器86和88。第一和第二CP位置傳感器86和88分別生成表示CP 90的位置的第一和第二位置信號。第一和第二CP位置傳感器86和88分別將第一和第二位置信號傳送到控制模塊42。本領(lǐng)域普通技術(shù)入員可以理解，也可以應(yīng)用圖2所示之外的其他傳感器。并且，控制模塊42可以從多于兩個的位置傳感器接收位置信號74和76以用于增加的冗余度。
僅僅利用該第一節(jié)氣門位置傳感器64仍然能夠獲得對節(jié)氣門葉片54位置的冗余測量。例如，其他傳感器例如MAF和MAP傳感器58和60分別指示在進氣歧管50中的空氣流動速率和/或氣壓，它們可以用于確定節(jié)氣門葉片54的位置。在這種情況下，控制模塊42僅從第一節(jié)氣門位置傳感器64接收位置信號。然而，在靜態(tài)和動態(tài)車輛38條件下，都很難準(zhǔn)確地比較分別來自第一節(jié)氣門位置傳感器64與來自MAF和/或MAP傳感器58和/或60的節(jié)氣門葉片54的位置。不考慮其他傳感器的有效性，希望能夠同時使用該第一和第二油門踏板位置傳感器68和70。單個油門踏板位置傳感器68或70的錯誤導(dǎo)致單點錯誤(single-point failure)，并且妨礙了控制模塊42準(zhǔn)確地檢測油門踏板72的位置。
控制模塊42分別基于第一和第二位置信號74和76來確定車輛38中設(shè)備72的位置。例如，位置信號74和76的值可以是，在來自控制模塊42的電源的供給電位和接地電位之間變動的電壓。在一個示范性實施例中，控制模塊42將位置值轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化值，該標(biāo)準(zhǔn)化值表示在設(shè)備72的最小和最大位置之間的范圍的分?jǐn)?shù)。例如，油門踏板72的最小位置可以對應(yīng)于駕駛員不接觸油門踏板72的狀態(tài)。油門踏板72的最大位置可以對應(yīng)于駕駛員將油門踏板72壓至最大位移的狀態(tài)。
在這種情況下，對于每個油門踏板位置傳感器74和76，標(biāo)準(zhǔn)化位置值0％可以與最小位置對應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)化位置值100％可以與最大位置對應(yīng)。在一個示范性實施例中，車輛設(shè)備72的位置在校準(zhǔn)過程期間是固定的，從而位置傳感器68和70輸出具有預(yù)定值的位置信號74和76。例如，當(dāng)油門踏板72固定在最大位移位置時，該第一和第二油門踏板位置傳感器68和70可以分別被預(yù)設(shè)為輸出具有預(yù)定值的位置信號74和76?？刂颇K42可以將位置信號74和76的值定標(biāo)在預(yù)設(shè)位置值和在標(biāo)準(zhǔn)化操作期間得到的位置值之間，以確定油門踏板72的位置。
現(xiàn)在參照圖3，在一個示范性實施例中，第一和第二油門踏板位置傳感器68和70以及油門踏板72被包含在油門踏板模塊98中。以下列出了關(guān)于油門踏板72的位置感知的本發(fā)明的一個示范性實施例。然而，可以預(yù)見，油門踏板位置傳感器68和70以及控制模塊42的類似操作，也可以用于對于其他包括節(jié)氣門葉片54、制動器踏板84和離合器踏板90的車輛設(shè)備的位置感知。
油門踏板位置傳感器68和70是基于電位器的傳感器，分別包括第一和第二傳感器電阻100和102。例如，每個傳感器電阻100和102可以包括第一和第二終端和可調(diào)終端。可調(diào)終端的位置決定了在該可調(diào)終端處檢測的傳感器電阻100或102的最大值的分?jǐn)?shù)。由油門踏板位置傳感器68和70生成的位置信號74和76具有基于該可調(diào)終端位置的值。在一個示范性實施例中，第二傳感器電阻102包括可變電阻104和固定電阻106。在這種情況下，在第二傳感器電阻的可調(diào)終端處檢測的第二傳感器電阻102的最小值被限制為固定電阻106的值。并且，固定電阻106的組成可以比可變電阻104的組成更均勻。
第一和第二油門踏板位置傳感器68和70還分別包括第一和第二串聯(lián)電阻108和110。串聯(lián)電阻108和110與傳感器電阻100和102的各個可調(diào)終端連通并生成位置信號74和76。在一個示范性實施例中，通過電阻墨水沉積過程生成該傳感器電阻100和102以及串聯(lián)電阻108和110。例如，可以在不可導(dǎo)基片下沉積電阻墨水以生成該電阻。
典型地，接觸電阻112和114在該可調(diào)終端與傳感器電阻100和102的內(nèi)電阻面之間生成。例如，可調(diào)終端的弧刷接觸(wipercontact)可以包括與墨水沉積所生成的內(nèi)電阻面相接觸的一個或多個電刷。在該電刷和電阻面之間生成隨時間變化的接觸電阻112或114。因此，該接觸電阻112或114會影響由油門踏板位置傳感器68和70生成的位置信號74和76的值。圖3中分別圖示了第一和第二油門踏板位置傳感器68和70中的第一和第二接觸電阻112或114。
傳感器電阻100和102的第一終端與控制模塊42生成的供給電位連通。傳感器電阻100和102的第二終端與也是由控制模塊42生成的接地電位連通。所應(yīng)用的電壓生成流經(jīng)傳感器電阻100和102、接觸電阻112和114、以及串聯(lián)電阻108和110的電流?？烧{(diào)終端在傳感器電阻100和102中的位置決定了在串聯(lián)電阻108和110的輸出端產(chǎn)生并傳輸給控制模塊42的電壓。第一偏置電阻116與第一串聯(lián)電阻108和接地電位連通，第二偏置電阻118與第二串聯(lián)電阻110和接地電位連通。例如，第一和第二偏置電阻116和118可以分別是包含在控制模塊42中的下拉電阻(pull-down resistor)。
油門踏板72與油門踏板位置傳感器68和70機械接觸。油門踏板72與接觸電阻112和114之間的機械連接120在圖3中示出。然而，在一個示范性實施例中，接觸該傳感器電阻100和102的弧刷接觸機械關(guān)聯(lián)到油門踏板72的運動。例如，隨著油門踏板72在最小和最大位置之間移動，可調(diào)終端在傳感器電阻100和102中的位置被調(diào)節(jié)。
可調(diào)終端的位置決定了在串聯(lián)電阻108和110的輸出端檢測并通過位置信號74和76傳輸?shù)娇刂颇K42的電壓。在一個示范性實施例中，隨著油門踏板72在最小和最大位置之間移動，在第一串聯(lián)電阻108的輸出端檢測的電阻增加。這對應(yīng)于節(jié)氣門葉片54在怠速位置(idleposition)和敞開的節(jié)氣門(WOT，wide open throttle)位置之間的移動。同時，隨著油門踏板72在最小和最大位置之間移動，在第二串聯(lián)電阻110的輸出端檢測的電壓也會增加。
在一個示范性實施例中，在第一串聯(lián)電阻108輸出端檢測的電壓以在第二串聯(lián)電阻110輸出端所檢測電壓的增加速度的兩倍增加?？刂颇K42基于在第一串聯(lián)電阻108輸出端檢測的電壓和/或在第二串聯(lián)電阻110輸出端檢測的電壓中的至少一個生成節(jié)氣門調(diào)節(jié)信號78?？刂颇K42將節(jié)氣門調(diào)節(jié)信號78傳輸至ETB 62。
現(xiàn)在參照圖4，第一傳感器電阻100和可變電阻104分別包括第一和第二可調(diào)電阻器128和130。并且，固定電阻106包括固定電阻器132。可調(diào)電阻器128和130的第一終端與供給電位連通。第二可調(diào)電阻器130的第二終端與固定電阻器132的第一端連通。第一可調(diào)電阻器128的第二終端和固定電阻器132的第二端與接地電位連通。
第一和第二接觸電阻112和114分別由第一和第二電阻器134和136示出。第一和第二電阻器134和136的第一端分別與第一和第二可調(diào)電阻器128和130的可調(diào)終端連通。第一和第二串聯(lián)電阻108和110分別包括第三和第四電阻器138和140。第三和第四電阻器138和140的第一端分別與第一和第二電阻器134和136的第二端連通。
第三和第四電阻器138和140的第二端分別與控制模塊42連通。第一和第二偏置電阻116和118分別包括第五和第六電阻器142和144。第五電阻器142的第一端與第三電阻器138的第二端連通，而第五電阻器142的第二端與第一可調(diào)電阻器128的第二終端連通。第六電阻器144的第一端與第四電阻器140的第二端連通，而第六電阻器144的第二端與固定電阻器132的第二端連通。在一個示范性實施例中，第五和第六電阻器142和144分別是220kΩ，并且具有約等于7.0％的公差(tolerance)。
現(xiàn)在參照圖5，本發(fā)明的車輛控制系統(tǒng)分別診斷第一和第二油門踏板位置傳感器68和70之間的短路狀態(tài)，而不使用短路切換器。并且，該短路檢測過程不妨礙該使用來自油門踏板位置傳感器68和70的位置信號74和76的車輛系統(tǒng)診斷。這是通過利用預(yù)定電阻器值以及關(guān)于傳感器電阻100、102和串聯(lián)電阻108、110的公差來實現(xiàn)的。此外，關(guān)于可能的接觸電阻112和114的范圍的足夠知識增加了短路檢測過程的可靠性。
如下所討論的，隨著油門踏板72在最小和最大位置之間移動，該第一位置信號74的值以第一速率增加，而第二位置信號76的值以第二速率增加。在一個示范性實施例中，第一位置信號74的值以第二位置信號76的值增加的速度的兩倍增加。并且，第一位置信號74的值的范圍與第二位置信號76的值的范圍不同。例如，第二位置信號76的值的范圍可以是第一位置信號74的值的范圍大小的一半。
在一個示范性實施例中，第二位置信號76的最小值等于第一位置信號74的最小值的一半，而第二位置信號76的最大值等于第一位置信號74的最大值的一半。例如，第一位置信號74的值可以從供給電位的20％增加到供給電位的84％。在這種情況下，當(dāng)供給電位等于5V時，第一位置信號74的值從1.0V增加到4.2V。
因此，第二位置信號76的值從0.5V(5.0V的10％)增加到2.1V(5V的42％)。在一個示范性實施例中，第一位置信號74的高值和低值的公差等于3.5％。在這種情況下，第二位置信號76的高值和低值的公差等于1.75％。在油門踏板位置傳感器68和70之間的短路狀態(tài)期間，位置信號74和76的值相等。由于位置信號74和76的值以不同比例和不同范圍同步增加，在正常操作期間位置信號74和76的值相等的似然率非常低。
圖5示出了用于傳感器電阻100和102以及串聯(lián)電阻108和110的示例性電阻器值。如下所討論的，傳感器電阻100和102以及串聯(lián)電阻108和110可以通過墨水沉積過程生成。典型地，由墨水沉積過程生成的電阻器具有可以根據(jù)額定值(nominal value)估計的公差。例如，由墨水沉積過程生成的電阻器可以具有根據(jù)額定值的20％的公差。
第一傳感器電阻100具有1200Ω的額定值和33.33％的公差。這對應(yīng)于800Ω的最小值、1600Ω的最大值，并且最大最小值之比是2.00。第一串聯(lián)電阻108具有1000Ω的額定值和40.0％的公差。這對應(yīng)于600Ω的最小值、1400Ω的最大值，并且最大最小值之比是2.33。第二傳感器電阻102具有1700Ω的額定值以及-11.77％和+47.06％的公差。這對應(yīng)于1500Ω的最小值、2500Ω的最大值，并且最大最小值之比是1.66。
第二傳感器電阻102包括不相等的正和負(fù)公差，因為該第二傳感器電阻102同時包括可變電阻104和固定電阻106。例如，可變電阻104和固定電阻106的組合可以是不均勻的。第二串聯(lián)電阻110具有1000Ω的額定值和40.0％的公差。這對應(yīng)于600Ω的最小值、1400Ω的最大值，并且最大最小值之比是2.33。接觸電阻112和114的觀察值在150Ω和2500Ω之間變動。
圖5中的表包括分別用于第一和第二串聯(lián)電阻108和110以及第一和第二接觸電阻112和114的組合值。例如，第一串聯(lián)電阻108和第一接觸電阻112的組合的值在750Ω和3900Ω之間變動，具有1000Ω的額定值并且最大最小值之比為5.20。第二串聯(lián)電阻110和第二接觸電阻136的組合具有1000Ω的額定值以及-25.0％和+290.0％的公差。這對應(yīng)于750Ω的最小值、3900Ω的最大值，并且最大最小值之比是5.20。
現(xiàn)在參照圖6，在正常操作期間，當(dāng)沒有錯誤發(fā)生時，第一和第二位置信號74和76的值各不相等。因此，控制模塊42通過讀出位置信號74和76的值來檢測油門踏板位置傳感器68和70之間的短路狀態(tài)。在一個示范性實施例中，當(dāng)位置信號74和76的值之間的差小于預(yù)定值時，控制模塊42檢測到短路狀態(tài)。然而，在正常工作期間，控制模塊42還進行相關(guān)誤差測試以確保該油門踏板72的被檢測位置在數(shù)值下充分接近。
為了簡化油門踏板72的被檢測位置的比較，控制模塊42首先將該第一和第二位置值轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化位置值。該標(biāo)準(zhǔn)化位置值表示油門踏板72的最小和最大位置之間的范圍的分?jǐn)?shù)。在一個示范性實施例中，控制模塊42相對于第一位置信號74的值的范圍計算第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值。
第二位置信號76的最小和最大值分別等于第一位置信號74的最小和最大值的一半。因而，控制模塊42將第二位置信號76的值加倍，并且相對于第一位置信號74的值范圍計算該第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值。例如，如果第二位置信號76的值等于1.0V，則第二位置信號76的值就等于第二位置信號76的值范圍的31.25％。將第二位置信號76的值加倍而得到2.0V，它等于第一位置信號74的值范圍的31.25％。
控制模塊42計算第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差。當(dāng)?shù)谝缓偷诙?biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差大于預(yù)定值時，控制模塊42檢測到相關(guān)誤差。例如，當(dāng)?shù)谝缓偷诙?biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差大于預(yù)定值時，可能存在傳感器錯誤和/或短路狀態(tài)。在一個示范性實施例中，該預(yù)定值等于5.0％。
此外，該預(yù)定值可以基于油門踏板72的檢測位置而變化。這是因為隨著油門踏板72的位置向最大位置移動，可以容許更大的相關(guān)誤差而沒有影響。例如，該預(yù)定值可以從當(dāng)油門踏板72處于最小位置時的5.0％變動到當(dāng)油門踏板72處于最大位置時的10.0％。在一個示范性實施例中，僅當(dāng)對于預(yù)定數(shù)量個連續(xù)周期檢測到相關(guān)誤差時，控制模塊42檢測到傳感器錯誤。這允許該第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差在斷定傳感器錯誤之前回到可接受的值。
控制模塊42基于該第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值和/或第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的至少一個而調(diào)節(jié)ETB 62中的節(jié)氣門葉片54的位置。當(dāng)控制模塊42沒有檢測到相關(guān)誤差時，控制模塊42基于第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值的平均值而調(diào)節(jié)節(jié)氣門葉片54的位置。然而，控制模塊42在檢測到第一相關(guān)誤差后，啟動限制節(jié)氣門狀態(tài)(limited throttlecondition)。
在限制節(jié)氣門狀態(tài)期間，控制模塊42僅僅基于該第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的較低者來調(diào)節(jié)節(jié)氣門葉片54的位置。這是因為服從較低的值更有利，以便可以在油門踏板72的檢測位置之間存在偏差時阻止非怠速(off-idle)狀態(tài)發(fā)生。當(dāng)車輛38加速超過怠速(idle speed)時，雖然駕駛員沒有接觸油門踏板72，也會發(fā)生非怠速狀態(tài)，這是不希望的。
在一個示范性實施例中，該限制節(jié)氣門狀態(tài)保持活動直到發(fā)動機40不活動。可選地，控制模塊42在發(fā)動機40隨后被激活時使該限制節(jié)氣門狀態(tài)無效，直到檢測到另一個相關(guān)誤差。在一個示范性實施例中，控制模塊42避免在限制節(jié)氣門狀態(tài)期間調(diào)節(jié)節(jié)氣門葉片54的位置，并且同時該至少一個標(biāo)準(zhǔn)化位置值小于預(yù)定值(在圖6中用152表示)。例如，該預(yù)定值可以等于9.0％。
當(dāng)至少一個標(biāo)準(zhǔn)化位置值小于預(yù)定值時中止節(jié)氣門控制有助于防止非怠速狀態(tài)發(fā)生。依賴于相關(guān)誤差限制的值，該預(yù)定值可以被增加或減少。例如，如果該相關(guān)誤差限制大于5.0％，則該預(yù)定值被設(shè)定為小于9.0％的值。一旦該兩個標(biāo)準(zhǔn)化位置值隨后都大于該預(yù)定值，控制模塊42基于該標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的較低者繼續(xù)調(diào)節(jié)節(jié)氣門葉片54的位置。
現(xiàn)在參照圖7，在步驟160開始短路檢測算法。在步驟162，控制模塊42將限制節(jié)氣門狀態(tài)初始化為不活動，并且將變量N設(shè)定為等于零。在步驟164，控制模塊42分別讀出第一和第二位置信號74和76的值。在步驟166，控制模塊42分別將第一和第二位置值轉(zhuǎn)換為第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值。在步驟168，控制模塊42計算該第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差。在步驟170，控制模塊42基于油門踏板72的檢測位置計算當(dāng)前相關(guān)誤差。在步驟172，控制決定該第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差是否大于第一預(yù)定值。如果否，控制進行到步驟174。如果是，控制進行到步驟176。
在步驟176，控制模塊42將限制節(jié)氣門狀態(tài)設(shè)定為活動，并且遞增N。在步驟178，控制判斷N是否等于第二預(yù)定值。如果否，控制進行到步驟180。如果是，控制進行到步驟182。在步驟182，控制模塊42檢測傳感器錯誤并且控制結(jié)束。例如，控制模塊42可以在步驟182激活警報指示器。在步驟180，控制判斷該第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值是否都大于第三預(yù)定值。如果是，控制進行到步驟184。如果否，控制進行到步驟186。在步驟186，控制模塊42中止節(jié)氣門控制并且控制返回步驟164。
在步驟184，控制判斷該第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值是否小于第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值。如果是，控制進行到步驟188。如果否，控制進行到步驟190。在步驟188，控制模塊42對于節(jié)氣門控制使用該第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值并且控制返回到步驟164。在步驟190，控制模塊42對于節(jié)氣門控制使用該第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值并且控制返回到步驟164。在步驟174，控制模塊42將N設(shè)定為等于零。在步驟192，控制判斷該限制節(jié)氣門狀態(tài)是否被設(shè)定為活動。如果是，控制進行到步驟184。如果否，控制進行到步驟194。在步驟194，控制模塊42計算該第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值的平均值并且對于節(jié)氣門控制使用該平均值，并且控制返回步驟164。
現(xiàn)在，根據(jù)前述說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)入員可以理解，本發(fā)明的寬泛教導(dǎo)可以以各種形式實現(xiàn)。因而，雖然本發(fā)明是結(jié)合其特定示例進行說明的，但是本發(fā)明的真實范圍不應(yīng)當(dāng)僅限于此，因為在學(xué)習(xí)附圖、說明書和所附權(quán)利要求的基礎(chǔ)下，其他修改對于熟練技術(shù)入員來說是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種控制系統(tǒng)，包括具有在最小和最大位置之間的位置的設(shè)備；第一和第二傳感器模塊，用于感知所述設(shè)備的所述位置并且分別生成第一和第二位置值；和控制模塊，用于接收所述第一和第二位置值，并且計算第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值，該第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值分別表示所述第一位置值的最小和最大值之間以及所述第二位置值的最小和最大值之間的范圍的分?jǐn)?shù)，其中，當(dāng)所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差大于或等于第一預(yù)定值并且所述第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值和/或所述第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的至少一個小于或等于第二預(yù)定值時，所述控制模塊中止控制過程，該控制過程基于所述第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值和/或所述第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的至少一個。
2.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)所述設(shè)備從所述最小位置向所述最大位置移動時，所述第一和第二位置值增加。
3.如權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中所述第一位置值的最小值大于所述第二位置值的最小值，并且其中所述第一位置值的最大值大于所述第二位置值的最大值。
4.如權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)所述設(shè)備從所述最小位置向所述最大位置移動時，所述第一和第二位置值以不同的速率增加。
5.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)所述設(shè)備從所述最小位置向所述最大位置移動時，所述第一預(yù)定值增加。
6.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差大于或等于所述第一預(yù)定值一個預(yù)定時間周期時，所述控制模塊激活警報指示器。
7.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差大于或等于所述第一預(yù)定值并且所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值都大于所述第二預(yù)定值時，所述控制模塊基于所述第一或第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的較低者實施所述控制過程。
8.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差小于所述第一預(yù)定值時，所述控制模塊基于所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值的平均值實施所述控制過程。
9.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中在所述控制模塊先前檢測到所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的所述差大于或等于所述第一預(yù)定值之后，當(dāng)所述控制模塊隨后檢測到所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的所述差小于所述第一預(yù)定值時，所述控制模塊基于所述第一或第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的較低者實施所述控制過程。
10.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中所述第一和第二傳感器模塊分別包括第一和第二傳感器電阻，其中當(dāng)所述設(shè)備從所述最小位置向所述最大位置移動時，所述第一和第二傳感器電阻的值兩者都增加或減少，并且其中所述第一和第二傳感器模塊分別基于所述第一和第二傳感器電阻生成所述第一和第二位置值。
11.如權(quán)利要求10所述的控制系統(tǒng)，其中在電阻墨水沉積過程期間生成所述第一和第二傳感器電阻。
12.如權(quán)利要求11所述的控制系統(tǒng)，進一步包括第一和第二導(dǎo)線，該導(dǎo)線具有分別與所述第一和第二傳感器模塊連通的第一端以及與所述控制模塊連通的第二端，其中所述第一傳感器模塊在所述第一導(dǎo)線上傳輸所述第一位置值，而所述第二傳感器模塊在所述第二導(dǎo)線上傳輸所述第二位置值。
13.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中所述設(shè)備是車輛的油門踏板、制動器踏板、離合器踏板或節(jié)氣門葉片中的一個。
14.如權(quán)利要求13所述的控制系統(tǒng)，其中所述設(shè)備是油門踏板，并且所述控制模塊在所述控制過程期間調(diào)節(jié)所述車輛的節(jié)氣門葉片的位置。
15.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中所述第一預(yù)定值大于或等于0.05，并且所述第二預(yù)定值小于或等于0.09。
16.一種車輛控制系統(tǒng)，包括油門踏板，具有在最小和最大位置之間的位置；第一和第二傳感器模塊，用于感知所述油門踏板的所述位置并且分別生成第一和第二位置值；控制模塊，用于接收所述第一和第二位置值，并且計算第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值，該第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值分別表示所述第一位置值的最小和最大值之間以及所述第二位置值的最小和最大值之間的范圍的分?jǐn)?shù)；和節(jié)氣門葉片，其中所述控制模塊基于所述第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值和/或所述第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的至少一個調(diào)節(jié)所述節(jié)氣門葉片的位置，其中，當(dāng)所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差大于或等于0.05并且當(dāng)所述第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值和/或所述第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的至少一個小于或等于0.09時，所述控制模塊先行調(diào)節(jié)所述節(jié)氣門葉片的所述位置。
17.一種用于操作控制系統(tǒng)的方法，包括通過第一傳感器模塊感知一個設(shè)備的位置，其中所述設(shè)備的所述位置在最小和最大位置之間，并且其中所述第一傳感器模塊生成第一位置值；通過第二傳感器模塊感知所述設(shè)備的所述位置，其中所述第二傳感器模塊生成第二位置值；計算第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值，該第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值表示所述第一位置值的最小和最大值之間范圍的分?jǐn)?shù)；計算第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值，該第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值表示所述第二位置值的最小和最大值之間范圍的分?jǐn)?shù)；和當(dāng)所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差大于或等于第一預(yù)定值并且當(dāng)所述第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值和/或所述第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的至少一個小于或等于第二預(yù)定值時，中止控制過程，該控制過程基于所述第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值和/或所述第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的至少一個。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中當(dāng)所述設(shè)備從所述最小位置向所述最大位置移動時，所述第一和第二位置值增加。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述第一位置值的最小值大于所述第二位置值的最小值，并且其中所述第一位置值的最大值大于所述第二位置值的最大值。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中當(dāng)所述設(shè)備從所述最小位置向所述最大位置移動時，所述第一和第二位置值以不同的速率增加。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其中當(dāng)所述設(shè)備從所述最小位置向所述最大位置移動時，所述第一預(yù)定值增加。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括，當(dāng)所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的所述差大于或等于所述第一預(yù)定值一個預(yù)定時間周期時，激活警報指示器。
23.如權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括，當(dāng)所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的所述差大于或等于所述第一預(yù)定值并且當(dāng)所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值都大于所述第二預(yù)定值時，基于所述第一或第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的較低者實施所述控制過程。
24.如權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括，當(dāng)所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的所述差小于所述第一預(yù)定值時，基于所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值的平均值實施所述控制過程。
25.如權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括檢測所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的所述差大于或等于所述第一預(yù)定值；隨后檢測所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的所述差小于所述第一預(yù)定值；和基于所述第一或第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的較低者實施所述控制過程。
26.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第一和第二傳感器模塊分別包括第一和第二傳感器電阻，其中當(dāng)所述設(shè)備從所述最小位置向所述最大位置移動時，所述第一和第二傳感器電阻的值兩者都增加或減少，并且其中所述第一和第二傳感器模塊分別基于所述第一和第二傳感器電阻生成所述第一和第二位置值。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，進一步包括，在電阻墨水沉積過程期間生成所述第一和第二傳感器電阻。
28.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述設(shè)備是車輛的油門踏板、制動器踏板、離合器踏板或節(jié)氣門葉片中的一個。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，進一步包括在所述控制過程期間調(diào)節(jié)所述車輛的節(jié)氣門葉片的位置。
30.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第一預(yù)定值大于或等于0.05，并且所述第二預(yù)定值小于或等于0.09。
31.一種用于操作車輛控制系統(tǒng)的方法，包括通過第一傳感器模塊感知油門踏板的位置，其中所述油門踏板的所述位置在最小和最大位置之間，并且其中所述第一傳感器模塊生成第一位置值；通過第二傳感器模塊感知所述油門踏板的所述位置，其中所述第二傳感器模塊生成第二位置值；計算第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值，該第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值表示所述第一位置值的最小和最大值之間范圍的分?jǐn)?shù)；計算第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值，該第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值表示所述第二位置值的最小和最大值之間范圍的分?jǐn)?shù)；基于所述第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值和/或所述第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的至少一個調(diào)節(jié)節(jié)氣門葉片的位置；和當(dāng)所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差大于或等于0.05并且當(dāng)所述第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值和/或所述第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的至少一個小于或等于0.09時，繞過所述調(diào)節(jié)步驟。
全文摘要
一種控制系統(tǒng)，包括具有在最小和最大位置之間的位置的設(shè)備。第一和第二傳感器模塊感知該設(shè)備的位置并且生成第一和第二位置值。控制模塊接收該位置值并且計算第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值，該第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值表示該第一位置值的最小和最大值之間以及該第二位置值的最小和最大值之間的范圍的分?jǐn)?shù)。當(dāng)該第一和第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值之間的差大于或等于第一預(yù)定值并且第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值和/或所述第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的至少一個小于或等于第二預(yù)定值時，控制模塊中止控制過程，該控制過程基于該第一標(biāo)準(zhǔn)化位置值和/或所述第二標(biāo)準(zhǔn)化位置值中的至少一個。
文檔編號F02D41/02GK1837998SQ20061005954
公開日2006年9月27日 申請日期2006年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月10日
發(fā)明者K·K·卡特拉克 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司