CN101364111B - 一种混合动力汽车故障检测及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合动力汽车故障检测及处理的方法和利用该方法的故障监测及处理系统。采用的技术方案是：该方法利用混合动力汽车的各智能控制模块：混合动力控制单元、电机控制单元、电池管理系统、发动机管理系统，以混合动力控制单元的故障处理系统为故障处理决策中心，以电机控制单元、电池管理系统、发动机管理系统中的故障处理单元为子系统共同完成故障检测和处理。适用于现有汽车特别是混合动力汽车的控制系统中增加故障检测和处理功能。
Description
技术领域
本发明涉及故障检测及处理的方法，尤其是涉及混合动力汽车中针对汽车的故障进行检测，确定故障性质和位置以及对故障进行相应处理的方法。
背景技术
混合动力汽车作为新一代的清洁节能型汽车既提高了车辆的驾驶性能，充分发挥了内燃机汽车和电动汽车的优点，是当今最具实际开发意义的低排放和低油耗汽车。但是混合动力汽车控制比较复杂，与普通车相比需要考虑特殊的安全控制问题，主要有以下几点：①在动力系统接合时启动发动机；②发动机意外停机或失速；③发动机意外启动；④发动机无法重新启动；⑤意外的驱动扭矩增大；⑥意外的驱动扭矩减小；⑦意外的制动扭矩减小。因此混合动力系统的开发的关键技术除了整车控制策略、发动机控制、电机及电池控制之外，关键的技术还在于对各系统故障的监测及做出相应的处理措施来保护各个系统。现有技术中还没有对汽车各系统故障的监测及处理的系统，只有对汽车中某些局部故障进行检测并报警，由人工干预完成故障处理的系统，专利号为ZL02228885.6的中国实用新型专利就公布了这样一种汽车用综合报警控制器，利用一个综合报警器控制器控制汽车尾灯自动检测的灯丝自动检测电路、安全带提醒电路、车门未闭和灯光未闭报警电路。使用该专利可以提高综合报警的性能及实用性，大减少汽车因此而导致的事故，但是该专利不能解决对汽车各系统故障检测和处理。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，为了弥补现有汽车综合报警控制器的不足，而提供一种检测到汽车特别是混合动力汽车各系统故障的方法和提出一种实现该方法的系统。
本发明为解决上述技术问题而采用如下的技术方案：一种混合动力汽车故障检测及处理的方法，其特征在于：该方法利用混合动力汽车的各智能控制模块：混合动力控制单元、电机控制单元、电池管理系统、发动机管理系统，以混合动力控制单元的故障处理系统为故障处理决策中心并且该单元通过控制冷却泵、风扇直接对混合动力电机、逆变器及DC—DC进行热管理，以电机控制单元、电池管理系统、发动机管理系统中的故障处理单元为子系统，按下列步骤进行汽车故障检测和处理：
a.各子系统利用本身拥有的传感器对本系统内的各单元状态进行监测，并判断其是否处于正常工作状态，若处于正常工作状态，则继续监测，若发现有单元工作状态在非正常情况下即进入步骤从b开始的故障处理模式；
b.子系统对故障的情况进行判别，若为本系统可自行恢复的故障，则启动故障恢复系统恢复有故障的单元，同时将故障情况上报混合动力控制单元，若为本系统不能自行恢复的故障，则将故障内容上报混合动力控制单元；
c.混合动力控制单元接收子系统的故障报告，对该故障报告进行分析，并根据具体情况进行处理。
更进一步的，步骤c中混合动力控制单元对故障报告进行分析，并根据具体情况进行处理包括以下步骤：
C1.若故障是所述上报故障的系统自己恢复的，则记入混合动力控制单元系统日志；
C2.若故障是可由其它子系统恢复的，则混合动力控制单元协调其它子系统或者利用本身控制的资源恢复故障，并记入混合动力控制单元系统日志；
C3.若故障为不可自行恢复的，则通知驾驶员，并记入混合动力控制单元系统日志。
进一步的，子系统向混合动力控制单元上报告故障报告是通过发送数据包实现的，该数据包中的数据至少包括故障标示码。所述故障标示码包括6位数字，第一位为该子系统代码，第二位故障起因代码，第三位到第五位为故障代码，第六位为所述故障的等级代码。
另外，本发明还设计了一种实现该方法的系统，其技术方案为：一种混合动力汽车故障检测及处理系统，其特征在于，包括混合动力控制单元、电机控制单元、电池管理系统、发动机管理系统的故障检测和处理子单元，电机控制单元、电池管理系统、发动机管理系统的故障检测和处理子单元通过CAN总线与混合动力控制单元进行通信，混合动力控制单元通过控制冷却泵、风扇直接对混合动力电机、逆变器及DC—DC进行热管理。
本发明的积极效果是在现有汽车特别是混合动力汽车的控制系统中增加故障检测和处理功能的方法和利用该方法的系统，对本方法进一步的可以对检测到的故障进行分类，并记载在系统的存储系统中供事后进行处理和分析。
下面结合实施例和附图来进一步说明本发明。
附图说明
图1为混合动力汽车故障检测及处理系统框图。
图2为故障标示代码。
图3为电池管理系统中高压电池故障监测及处理流程图。
图4为混合动力控制单元中高压电池故障监测及处理流程图。
图中，1.混合动力控制单元，11.冷却系统，12.DC/DC，2.电机控制单元，21.混合动力电机，3.电池管理系统，31.高压电池，4.发动机管理系统，41.发动机系统。
具体实施方式
如图1所示，一种混合动力汽车故障检测及处理系统，包括混合动力控制单元1、电机控制单元2、电池管理系统3、发动机管理系统4的故障检测和处理子单元，混合动力控制单元1、电机控制单元2、电池管理系统3、发动机管理系统4的英文简称分别为：HCU、MCU、BMS、EMS，以下称HCU1、MCU2、BMS3、EMS4，MCU2、BMS3、EMS4的故障检测和处理子单元通过CAN总线与HCU1进行通信，HCU1通过控制冷却泵、风扇等冷却系统11直接对混合动力电机21(又称ISG21)、逆变器及DC/DC12进行热管理。MCU2对ISG21的各单元进行控制和检测，BMS3对高压电池31进行控制的同时，还利用一些传感器等对电池的健康状态进行检测，EMS4对发动机系统41进行控制的同时还要检测发动机系统的各部份工作状态是否正常，MCU2、BMS3、EMS4与HCU1通过汽车的CAN总线交换数据。
图1所示的混合动力汽车故障检测及处理系统主要工作流程以BMS与HCU对故障检测和处理为例加以说明，EMS和MCU与HCU对故障检测和处理方式相似。
BMS与HCU对故障检测和处理按下列步骤工作的：
BMS利用本身拥有的传感器对高压电池内的各单元状态进行监测，主要是高压电池的电流、电压、温度、电池容量等，判断其是否处于正常工作状态，若处于正常工作状态，则继续监测，若发现有单元工作状态在非正常情况下即进入故障处理模式；
BMS进入故障处理模式、BMS的故障处理单元故障的情况进行判别，若为本系统可自行恢复的故障，则启动故障恢复系统恢复有故障的单元，同时将故障情况上报混合动力控制单元，若为本系统不能自行恢复的故障，则将故障内容上报混合动力控制单元。在BMS内部按下面的程序完成故障检测和处理。
对于BMS，高压电池工作模式包括：不可用状态、休眠状态、运行但空闲状态、连接断开状态、强制断开、预充电状态、警示状态及连接状态。各种工作模式之间的工作关系见如图3。
系统复位后高压电池工作模式进入不可用状态，在不可用状态经过系统充分准备就可以进入运行但空闲状态。
在运行但空闲状态时，插入汽车钥匙为TRUE，当休眠禁止为FALSE，就进入休眠状态，在休眠状态，当插入汽车钥匙为TRUE则进入到不可用状态；当休眠禁止为TURE时，进入连接断开状态。
在连接断开状态时，当插入汽车钥匙为FALSE时又返回运行但空闲状态，当连接指令和允许充电指令均为TURE时则进入到预充电状态。
在预充电状态时，收到预充电完成命令则进入连接状态；当插入汽车钥匙为FALSE或者预充电失败，则进入警示状态。
在警示状态，当出现有严重故障则进入强制断开状态，若连接失败则进入到连接断开状态，若插入汽车钥匙、连接指令、超过预警时间者为TURE，而预充电完成，系统故障为FALSE，则进入连接状态
在连接状态，系统正常工作，当插入汽车钥匙为FALSE和出现系统故障时返回警示状态；当连接指令为FALSE时进入连接断开状态。
在强制断开状态，当连接指令为FALSE时进入连接断开状态；若CAN信息丢失为TURE，插入汽车钥匙为FALSE和预充电状态为INACTIVE时进入运行但空闲状态。
HCU接收BMS的故障报告，对该故障报告进行分析，并根据具体情况按下列方式进行处理。
若故障是所述上报故障的系统自己恢复的，则记入混合动力控制单元系统日志。
若故障是可由其它子系统恢复的，则混合动力控制单元协调其它子系统或者利用本身控制的资源恢复故障，并记入混合动力控制单元系统日志。
若故障为不可自行恢复的，则通知驾驶员，并记入混合动力控制单元系统日志。
对HCU高压电池具有六个故障处理模式，包括正常模式、欠充电模式、过充电模式、故障模式、失效模式及连接断开模式如图4所示。
正常模式：是在没有发生任何故障时的运行模式；
过充电模式：这个模式是HCU软件故障模式，指高压电池SOC还没有高到让BMS切断电池的模式；
欠充电模式：与过充电模式相似，指高压电池SOC还没有低到让BMS切断电池的模式；
故障模式：非CAN通信故障模式，并且BMS没有切断高压电池；
失效模式，指HCU与BMS之间失去CAN通信，或者BMS软件故障，进入无效工作模式；
连接断开模式：指由于故障导致BMS将电池从传动链上断开。
BMS与HCU是通过CAN通信的，BMS将故障内容按图2所示编号，第一位是表示BMS系统，这里定为1，例如，这里故障原因可能是由于长时间运行，天气比较炎热，至使电池温度太高，定为5，故障代码为233，是一个可恢复性的故障，严重程度为3，则故障编码为152334。HCU接收到该编码后，通过控制制冷系统给电池降温，就可以解决了。
Claims (3)
1.一种混合动力汽车故障检测及处理方法，该方法利用混合动力汽车的各智能控制模块：混合动力控制单元、电机控制单元、电池管理系统、发动机管理系统，以混合动力控制单元的故障处理系统为故障处理决策中心并且该单元通过控制冷却泵、风扇直接对混合动力电机、逆变器及DC-DC进行热管理，以电机控制单元、电池管理系统、发动机管理系统中的故障处理单元为子系统，按下列步骤进行汽车故障检测和处理：
a.各子系统利用本身拥有的传感器对本系统内的各单元状态进行监测，并判断其是否处于正常工作状态，若处于正常工作状态，则继续监测，若发现有单元工作状态在非正常情况下即进入步骤从b开始的故障处理模式；
b.子系统对故障的情况进行判别，若为本系统可自行恢复的故障，则启动故障恢复系统恢复有故障的单元，同时将故障情况上报混合动力控制单元，若为本系统不能自行恢复的故障，则将故障内容上报混合动力控制单元；
c.混合动力控制单元接收子系统的故障报告，对该故障报告进行分析，并根据如下具体情况进行处理：
C1.若故障是所述上报故障的系统自己恢复的，则记入混合动力控制单元系统日志；
C2.若故障是可由其它子系统恢复的，则混合动力控制单元协调其它子系统或者利用本身控制的资源恢复故障，并记入混合动力控制单元系统日志；
C3.若故障为不可自行恢复的，则通知驾驶员，并记入混合动力控制单元系统日志。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车故障检测及处理方法，其特征在于，所述子系统向混合动力控制单元是通过CAN总线进行通信的，子系统向混合动力控制单元上报故障报告是通过发送数据包实现的，该数据包中的数据至少包括故障标示码。
3.根据权利要求2所述的混合动力汽车故障检测及处理方法，其特征在于，所述故障标示码包括6位数字，第一位为该子系统代码，第二位故障起因代码，第三位到第五位为故障代码，第六位为所述故障的等级代码。
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