專利名稱：一種混合動力汽車扭矩監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
一種混合動力汽車扭矩監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域本申請涉及混合動力汽車安全控制領(lǐng)域，特別是涉及一種混合動 力汽車扭矩監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著目前全球變暖現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，以及越來越緊張的石油供需矛 盾，"環(huán)保和節(jié)能"、"人、車、自然完美和諧"早已經(jīng)成為汽車界的公 共話題?；旌蟿恿ζ噷㈦姍C和發(fā)動機驅(qū)動系統(tǒng)合理地組合在一起，發(fā)揮 電機驅(qū)動的優(yōu)勢來彌補發(fā)動機驅(qū)動的弱點，使發(fā)動機保持在最佳工況 工作，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機的怠速停機、輔助驅(qū)動以及再生制動能量回收 等功能。因此，混合動力汽車既提高了車輛的駕駛性能，節(jié)省了能量 消耗，同時還降低了發(fā)動機排放，充分發(fā)揮了內(nèi)燃機汽車和電動汽車 的優(yōu)點，是當(dāng)今最具實際開發(fā)意義的低排放和低油耗汽車。但是混合動力汽車控制比較復(fù)雜，與普通車相比需要考慮特殊的安全控制問題，主要有以下幾點O)在動力系統(tǒng)接合時啟動發(fā)動機； ②發(fā)動機意外停機或失速；③發(fā)動機意外啟動；④發(fā)動機無法重新啟 動；⑤意外的驅(qū)動扭矩增大；⑥意外的驅(qū)動扭矩減??；⑦意外的制動 扭矩減小。為了能夠保證系統(tǒng)正?？煽康倪M行工作，對發(fā)動機啟?？?制及發(fā)動機、電機扭矩實施安全監(jiān)測非常重要
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述了一種用于混合動力汽車動力總成輸出扭矩安全監(jiān)控 系統(tǒng)，用于防止整車輸出扭矩的意外增大或減小，為混合動力系統(tǒng)的 各個模塊提供比較可靠的保護，確保混合動力系統(tǒng)能夠安全的進行工 作。本安全監(jiān)控系統(tǒng)的扭矩監(jiān)控涉及三個主要控制器混合動力控制 單元(HCU)、發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS)及混合動力安全監(jiān)控系統(tǒng)(SM)。 各控制器的運行模式都分為初始化、正常運行模式及故障運行模式。 本安全監(jiān)控系統(tǒng)通過三個控制器的通信對各控制器的運行模式進行了 合理的控制。本安全監(jiān)控系統(tǒng)主要對整車實際輸出扭矩、電機實際輸出扭矩及 發(fā)動機實際輸出扭矩分別進行了監(jiān)控。對于整車實際輸出扭矩，分為 在正常模式下及故障模式下的監(jiān)控，正常模式下對整車實際輸出扭矩 的監(jiān)控是為了確保扭矩解釋的正確性，而在故障模式下對整車實際輸 出扭矩監(jiān)控是為了限制實際輸出扭矩。對發(fā)動機實際輸出扭矩及電機 實際輸出扭矩的監(jiān)控確保了輸出扭矩分配的正確性。因此，本監(jiān)控系 統(tǒng)既能保證整車輸出扭矩又能保證發(fā)動機、電機輸出扭矩的正確性， 對整個混合動力控制系統(tǒng)進行了仔細(xì)、全面的監(jiān)控，使混合動力系統(tǒng) 能夠安全可靠的進行工作。


圖1:本發(fā)明的混合動力系統(tǒng)組成示意圖；圖2:混合動力系統(tǒng)扭矩結(jié)構(gòu)圖；圖3:是SM控制器的扭矩監(jiān)控原理圖；圖4: HCU、 SM和EMS運行模式及其相互通信的原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，發(fā)動機1、電機3及變速箱4通過一根軸2機械相連， 即釆用起動機/發(fā)電機一體化(ISG)結(jié)構(gòu)?；旌蟿恿刂破?HCU) 12、 混合動力安全監(jiān)控控制器(SM) 11、發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS) 8、電機 控制器(MCU) 13、電池管理系統(tǒng)(BMS) 14及自動變速箱控制器(AMT) IO通過CAN總線9進行通信。其中混合動力控制器(HCU) 12、混合動 力安全監(jiān)控控制器(SM) 11、發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS) 8組成了本混合 動力系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)。混合動力控制器(HCU)是主控制器，EMS、 MCU都是根據(jù)該控制器發(fā)出的扭矩需求輸出發(fā)動機、電機扭矩。如圖2所示，本安全監(jiān)控系統(tǒng)的扭矩解釋是由發(fā)動機管理系統(tǒng)EMS 來完成的。其中包括的EMS扭矩解釋模塊用于根據(jù)駕駛的操作確定駕 駛者的需求扭矩首先根據(jù)油門踏板信號及發(fā)動機此時的轉(zhuǎn)速確定扭 矩需要參數(shù)，然后與巡航控制扭矩需求參數(shù)進行比較取兩者中的大值， 再確定駕駛者需求扭矩，最后考慮怠速控制對需求扭矩的影響，將該 扭矩與駕駛者需求扭矩相加便得到整車需求扭矩。然后主控制器HCU 根據(jù)EMS給出的總體需求扭矩、AMT控制模塊得到的需求扭矩及其它外部控制模塊的需求扭矩進行仲裁得到發(fā)動機需求輸出扭矩和電機需求 輸出扭矩，來分配發(fā)動機和電機需求輸出扭矩，最后由EMS及MCU實 現(xiàn)HCU給出的需求扭矩。圖3是SM控制器的扭矩監(jiān)控原理圖。主要包括四個檢測，比較4 是在故障模式下進行的檢測，其它的是在正常工作模式下進行的檢測。比較l:根據(jù)外部輸入(包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速、油門踏板信號及發(fā)動機 催化劑溫度等)來確定整車允許的輸出扭矩，然后計算出該扭矩的容 差，看整車實際輸出扭矩(由發(fā)動機實際輸出扭矩與電機實際輸出扭 矩相加得到)是在允許輸出扭矩的范圍內(nèi)。比較1主要是檢測扭矩解 釋模塊得到的扭矩需求的正確性，確保實際輸出扭矩不會過高。
比較2及比較3是分別對發(fā)動機輸出扭矩及電機的輸出扭矩進行 檢測，確保他們與需求扭矩一致。比較4主要是確保在故障模式下，整車的實際輸出扭矩一定在允 許輸出扭矩的范圍內(nèi)。圖4示出了HCU、 SM和EMS的運行模式及其相互通信。HCU、 SM 及EMS的都可以分為初始化、正常運行模式及故障運行模式。在初始化階段，各控制器完成對自身狀態(tài)的檢測，以及對混合動 力器件的一些檢測，如對CAN總線的檢測，高壓電池狀態(tài)檢測，高壓 電池切斷裝置的檢測等。HCU只有在接收到SM初始化完成信號才能進入正常運行模式；EMS 只有在HCU、 SM都完成初始化后才能進入正常運行模式。在整車運行模式下，SM會對整車的扭矩進行監(jiān)控。如果比較l、 2、 3失敗則SM進入故障模式。HCU、 EMS也會有自己的錯誤檢測系統(tǒng)，HCU 主要檢測混合動力電機、電池故障等，EMS主要檢測油門踏板信號、發(fā) 動機轉(zhuǎn)速信號等。如果HCU或EMS檢測到任何故障，則其進入故障模 式。HCU、 EMS也有自己的錯誤檢測系統(tǒng)。如果初始化失敗或安全監(jiān)控 檢測發(fā)現(xiàn)發(fā)生故障都會進入故障運行模式。任何一控制器進入故障運行模式會要求它控制器也進入故障運行模式。故障模式時，SM還要進行安全監(jiān)測，即對比較4的檢測，比較4 主要是確保在故障模式下，整車的實際輸出扭矩一定在允許輸出扭矩 的范圍內(nèi)。如果比較4不滿足則要求整車停機。本監(jiān)控系統(tǒng)既能保證整車輸出扭矩又能保證發(fā)動機、電機輸出扭 矩的正確性，對整個混合動力控制系統(tǒng)進行了仔細(xì)、全面的監(jiān)控，使 混合動力系統(tǒng)能夠安全可靠的進行工作。
權(quán)利要求
1、一種混合動力系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)，包括混合動力控制器(12)、混合動力安全監(jiān)控控制器(11)、發(fā)動機管理系統(tǒng)(8)，其中混合動力控制器(12)是主控制器，安全監(jiān)控控制器(11)和發(fā)動機管理系統(tǒng)(8)根據(jù)該控制器發(fā)出的扭矩需求輸出發(fā)動機、電機扭矩。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于發(fā)動機管理 系統(tǒng)(8)根據(jù)駕駛的操作確定駕駛者的需求扭矩。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于發(fā)動機管理 系統(tǒng)包括扭矩解釋模塊，其根據(jù)油門踏板信號及發(fā)動機的轉(zhuǎn)速確定 扭矩需要參數(shù)，然后與巡航控制扭矩需求參數(shù)進行比較取兩者中的 大值，再確定駕駛者需求扭矩，最后考慮怠速控制對需求扭矩的影 響，將該扭矩與駕駛者需求扭矩相加得到整車需求扭矩。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于作為主控制 器的混合動力控制器(12)根據(jù)發(fā)動機管理系統(tǒng)扭矩解釋模塊給出 的總體需求扭矩、自動變速箱控制器(IO)中的控制模塊得到的需 求扭矩及其它外部控制模塊的需求扭矩進行仲裁得到發(fā)動機需求 輸出扭矩和電機需求輸出扭矩，來分配發(fā)動機和電機需求輸出扭 矩，最后由發(fā)動機管理系統(tǒng)及電機控制器實現(xiàn)混合動力控制器給出 的需求扭矩。
5、 一種包括權(quán)利要求1-4任一項所述監(jiān)控系統(tǒng)的混合動力系 統(tǒng)，還包括發(fā)動機(1)、電機(3)、變速箱(4)、電機控制器(13) 、電池管理系統(tǒng)(14)及自動變速箱控制器(10，其中發(fā)動機(1)、電機(3 )及變速箱(4 )通過一根軸(2 )機械相連；監(jiān) 控系統(tǒng)、電機控制器(13)、電池管理系統(tǒng)(14)及自動變速箱控 制器(10 )通過CAN總線(9 )進行通信。
6、 利用權(quán)利要求1 - 4任一項所述的監(jiān)測系統(tǒng)進行扭矩監(jiān)測的 方法，其特征在于混合動力安全監(jiān)控控制器(11)對整車的扭矩 進行監(jiān)控，包括比較l、 2、 3:比較1:根據(jù)外部輸入來確定整車允許的輸出扭矩，然后根據(jù) 該扭矩的容差，確定整車實際輸出扭矩是否在允許輸出扭矩的范圍 內(nèi)，比較l通過檢測扭矩解釋模塊得到的扭矩需求的正確性，確保 實際輸出扭矩不會過高；比較2:對發(fā)動機的輸出扭矩進行檢測，確保其與需求扭矩一致；比較3:對電機的輸出扭矩進行檢測，確保其與需求扭矩一致。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于如果比較l、 2、 3失敗，則混合動力安全監(jiān)控控制器(11)進入故障模式。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于還包括比較4， 確保在故障模式下，整車的實際輸出扭矩一定在允許輸出扭矩的范 圍內(nèi)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6或7或8所述的方法，其特征在于混合 動力控制器(12)及發(fā)動機管理系統(tǒng)(8)具有自己的錯誤檢測系統(tǒng)， 混合動力控制器(12)主要檢測混合動力電機、電池故障等，發(fā)動 機管理系統(tǒng)(8)主要檢測油門踏板信號、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號等。如果混合動力控制器(12)或發(fā)動機管理系統(tǒng)(8)檢測到任何故障，則 其進入故障模式。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7-9任一項所述的方法，其特征在于發(fā) 動機管理系統(tǒng)包括扭矩解釋模塊，其根據(jù)油門踏板信號及發(fā)動機的 轉(zhuǎn)速確定扭矩需要參數(shù)，然后與巡航控制扭矩需求參數(shù)進行比較取 兩者中的大值，再確定駕駛者需求扭矩，最后考慮怠速控制對需求 扭矩的影響，將該扭矩與駕駛者需求扭矩相加得到整車需求扭矩。
11、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于外部輸入包括 發(fā)動機轉(zhuǎn)速、油門踏板信號及發(fā)動機催化劑溫度。
12、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于整車實際輸出 扭矩由發(fā)動機實際輸出扭矩與電機實際輸出扭矩相加得到。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于混合動力汽車動力總成輸出扭矩安全監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法，用于防止整車輸出扭矩的意外增大或減小，為混合動力系統(tǒng)的各個模塊提供比較可靠的保護，確?；旌蟿恿ο到y(tǒng)能夠安全的進行工作。本安全監(jiān)控系統(tǒng)的扭矩監(jiān)控涉及三個主要控制器混合動力控制單元、發(fā)動機管理系統(tǒng)及混合動力安全監(jiān)控系統(tǒng)，對整車實際輸出扭矩、電機實際輸出扭矩及發(fā)動機實際輸出扭矩分別進行了監(jiān)控。對于整車實際輸出扭矩，分為在正常模式及故障模式的監(jiān)控，正常模式下對整車實際輸出扭矩的監(jiān)控確保了扭矩解釋的正確性，而在故障模式下對整車實際輸出扭矩監(jiān)控是為了限制實際輸出扭矩。
文檔編號B60W20/00GK101157360SQ200710145920
公開日2008年4月9日 申請日期2007年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月31日
發(fā)明者孫玉玲, 江兆周 申請人:奇瑞汽車有限公司