專利名稱：一種混合動(dòng)力汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車行駛安全監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種多動(dòng)力汽車特別是內(nèi)燃 機(jī)和電機(jī)混合動(dòng)力汽車中對(duì)多個(gè)動(dòng)力的扭矩綜合進(jìn)行安全管理的系統(tǒng)和安全 監(jiān)控方法。
背景技術(shù)：
混合動(dòng)力汽車是具有多能源動(dòng)力混合驅(qū)動(dòng)、內(nèi)燃機(jī)高效工作點(diǎn)驅(qū)動(dòng)及發(fā) 電、能源回收制動(dòng)、整車電氣載荷負(fù)載優(yōu)化及發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟停工作工況的汽車。 圖1所示為本發(fā)明人自主開發(fā)的一種中度混合動(dòng)力汽車整車多能源系統(tǒng)控制
方案。此混合動(dòng)力汽車裝配了一個(gè)144V的高壓鎳氫動(dòng)力電池，它是此混合動(dòng) 力汽車的能源存儲(chǔ)與輸出單元，它可以存儲(chǔ)在車輛制動(dòng)時(shí)回收的車輛機(jī)械能或 者在發(fā)動(dòng)機(jī)高效工作區(qū) i或下的才幾才成能，它可以在車輛起步或力口速工況下車命出能 量來補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足。此混合動(dòng)力汽車配置了本發(fā)明人自主開發(fā)的1. 3L 汽油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)作為此混合動(dòng)力汽車第 一動(dòng)力輸出裝置，此內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)為整車 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的第 一輸出裝置，它以燃燒燃油原料轉(zhuǎn)換化學(xué)能為機(jī)械能的 一種 能源系統(tǒng)裝置。此混合動(dòng)力整車裝置中的另 一大動(dòng)力輸出裝置就是轉(zhuǎn)化電能為 機(jī)械能的額定功率為10kw的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)裝置(ISG)。它和上述的內(nèi)燃機(jī)系 統(tǒng)曲軸同軸地裝配在一起，屬于動(dòng)力源并聯(lián)的第二動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)換裝置。它一方 面可以在內(nèi)燃機(jī)需要快速啟動(dòng)時(shí)作為電動(dòng)機(jī)提供低速大扭矩下的穩(wěn)定啟動(dòng)，又 可以在整車系統(tǒng)需要?jiǎng)恿μ崴贂r(shí)把能量存儲(chǔ)單元中的化學(xué)能以電能的形式輸 出轉(zhuǎn)換為機(jī)械能通過動(dòng)力傳動(dòng)裝置傳送給整車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，而且又可以在整車 系統(tǒng)減速時(shí)作為發(fā)電機(jī)使整車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能以化學(xué)能的一種形式存儲(chǔ) 于能量存儲(chǔ)單元高壓鎳氫電池中。
在上述的系統(tǒng)方案中，由于存在兩種動(dòng)力同時(shí)驅(qū)動(dòng)汽車，即汽油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)
機(jī)和ISG電機(jī)同時(shí)向5速AMT變速器輸出扭矩，因此需要對(duì)各動(dòng)力輸出的扭矩 大小進(jìn)行分配，使汽油內(nèi)燃機(jī)工作在最佳工作狀態(tài)，HCU(Hybrid Control Unit 混合動(dòng)力控制單元)作為整車多能源管理系統(tǒng)完成扭矩分配任務(wù)，HCU可以根 據(jù)駕駛員踏板信號(hào)及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等來解釋駕駛員請(qǐng)求意圖，再次根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)狀 態(tài)、電機(jī)狀態(tài)、高壓電池狀態(tài)以及車輛其它子系統(tǒng)狀態(tài)來分配發(fā)動(dòng)機(jī)及電機(jī)所 需產(chǎn)生的扭矩。
HCU與汽油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)EMS (Engine Management System發(fā)動(dòng) 機(jī)控制單元)之間是通過整車CAN (control area network,是現(xiàn)代車輛控制系 統(tǒng)中應(yīng)用的局域網(wǎng))進(jìn)行通訊來對(duì)油門踏板信號(hào)進(jìn)行解釋，駕駛員油門踏板請(qǐng) 求扭矩計(jì)算，車輛油門踏板角度傳感器安裝在踏板位置，由EMS對(duì)傳感器原始 電信號(hào)進(jìn)行處理、診斷并且對(duì)踏板或踏板傳感器出現(xiàn)故障是進(jìn)行安全信號(hào)處 理。在油門踏板傳感器無故障、并且HCU接收到的油門踏板角度信號(hào)有效的條 件下，HCU根據(jù)油門踏板角度信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)來計(jì)算車輛在倒檔工況下 的扭矩請(qǐng)求量、低車速工況下的扭矩請(qǐng)求量、高車速工況下的扭矩請(qǐng)求量，根 據(jù)預(yù)先設(shè)定的車速限值計(jì)算車輛在前進(jìn)檔工況下的駕駛員扭矩請(qǐng)求量。以上這 些請(qǐng)求量是在[O, IOQ]之間的一個(gè)百分比相對(duì)量，定義為相對(duì)請(qǐng)求扭矩。
電機(jī)管理系統(tǒng)MCU (Motor Control Unit 馬達(dá)控制單元)可以計(jì)算電機(jī)在 電機(jī)轉(zhuǎn)速正常范圍內(nèi)的最大輸出扭矩和最小輸出扭矩。HCU與MCU是通過一條 單獨(dú)的CAN聯(lián)接的，HCU同時(shí)計(jì)算在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速正常范圍內(nèi)的最大輸出扭矩， 并且認(rèn)為ISG電機(jī)最小輸出扭矩可以為零；由于高壓電池的輸出功率隨著高壓 電池自身的荷電狀態(tài)(SOC)的降低在衰減，對(duì)于高壓電池混合動(dòng)力汽車中有 電池管理系統(tǒng)(BMS), HCU通過整車CAN與BMS通信。所以整個(gè)高壓電動(dòng)力系 統(tǒng)的輸出扭矩也隨著高壓電池的荷電狀態(tài)變化，因此電動(dòng)機(jī)的最大輸出扭矩需 要根據(jù)高壓電池的SOC進(jìn)行修正。HCU根據(jù)駕駛員油門踏板相對(duì)請(qǐng)求扭矩量、 EMS計(jì)算的發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出扭矩、最小扭矩、以及利用高壓電池的SOC修正后 的電動(dòng)機(jī)最大輸出扭矩值來計(jì)算絕對(duì)的駕駛員油門踏板請(qǐng)求扭矩值。經(jīng)過這個(gè)
機(jī)和ISG電機(jī)同時(shí)向5速AMT變速器輸出扭矩，因此需要對(duì)各動(dòng)力輸出的扭矩 大小進(jìn)行分配，使汽油內(nèi)燃機(jī)工作在最佳工作狀態(tài)，HCU(Hybrid Control Unit 混合動(dòng)力控制單元)作為整車多能源管理系統(tǒng)完成扭矩分配任務(wù)，HCU可以根 據(jù)駕駛員踏板信號(hào)及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等來解釋駕駛員請(qǐng)求意圖，再次根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)狀 態(tài)、電機(jī)狀態(tài)、高壓電池狀態(tài)以及車輛其它子系統(tǒng)狀態(tài)來分配發(fā)動(dòng)機(jī)及電機(jī)所 需產(chǎn)生的扭矩。
HCU與汽油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)EMS (Engine Management System發(fā)動(dòng) 機(jī)控制單元)之間是通過整車CAN (control area network,是現(xiàn)代車輛控制系 統(tǒng)中應(yīng)用的局域網(wǎng))進(jìn)行通訊來對(duì)油門踏板信號(hào)進(jìn)行解釋，駕駛員油門踏板請(qǐng) 求扭矩計(jì)算，車輛油門踏板角度傳感器安裝在踏板位置，由EMS對(duì)傳感器原始 電信號(hào)進(jìn)行處理、診斷并且對(duì)踏板或踏板傳感器出現(xiàn)故障是進(jìn)行安全信號(hào)處 理。在油門踏板傳感器無故障、并且HCU接收到的油門踏板角度信號(hào)有效的條 件下，HCU根據(jù)油門踏板角度信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)來計(jì)算車輛在倒檔工況下 的扭矩請(qǐng)求量、低車速工況下的扭矩請(qǐng)求量、高車速工況下的扭矩請(qǐng)求量，根 據(jù)預(yù)先設(shè)定的車速限值計(jì)算車輛在前進(jìn)檔工況下的駕駛員扭矩請(qǐng)求量。以上這 些請(qǐng)求量是在[O, I
算法計(jì)算之后的扭矩是絕對(duì)扭矩，單位為Nm。
HCU監(jiān)測(cè)各子系統(tǒng)狀態(tài)，這些子系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、轉(zhuǎn)速以及由這些參 數(shù)決定的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)最佳效率工作點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度，高壓系統(tǒng)端的電壓、 電流，高壓電池荷電狀態(tài)、老化狀態(tài)、溫度、許可功率、電流、電壓等，這些 信號(hào)都是通過整車CAN與其它電子控制單元(ECU)進(jìn)行通信收集的。以及整 車狀態(tài)來對(duì)駕駛員油門踏板請(qǐng)求扭矩在發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)間進(jìn)行分配。在駕駛員 請(qǐng)求扭矩經(jīng)過在電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)之間分配之后，HCU會(huì)通過整車CAN網(wǎng)絡(luò)把發(fā) 動(dòng)機(jī)需要輸出的扭矩傳輸過去，把電動(dòng)機(jī)需要傳輸?shù)呐ぞ亟?jīng)過單獨(dú)CAN網(wǎng)絡(luò)傳 輸給MCU。
從安全控制的角度考慮，HCU必須對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)需要輸出的扭矩具有限值功 能，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及駕駛員油門踏板的角度信號(hào)來決定整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)總的 許可扭矩的相對(duì)量，為[O， IOO]之間的百分量。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的能夠輸出的最大 扭矩、必須輸出的最小穩(wěn)定扭矩計(jì)算出混合動(dòng)力第一能量輸出源發(fā)動(dòng)機(jī)能夠輸 出給動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的最大凈扭矩。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的特性計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的最大輸出 扭矩，根據(jù)高壓電池的荷電狀態(tài)修正混合動(dòng)力第二動(dòng)量輸出源的最大輸出凈扭 矩。根據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)總的相對(duì)許可扭矩量和總的動(dòng)力系統(tǒng)能夠輸出的最大扭矩絕 對(duì)量計(jì)算出動(dòng)態(tài)的動(dòng)力系統(tǒng)許可扭矩?fù)?jù)相對(duì)量。HCU已經(jīng)計(jì)算了電動(dòng)機(jī)需要輸 出的扭矩值，并且可以假定現(xiàn)代電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)完全可以滿足分配的電動(dòng)機(jī)需 要輸出的扭矩值，并且電動(dòng)機(jī)自身的損失扭矩相當(dāng)?shù)男?。因此總的?dòng)力系統(tǒng)許 可扭矩絕對(duì)值加上發(fā)動(dòng)機(jī)必須輸出的最小穩(wěn)定扭矩再減去分配給電動(dòng)機(jī)的輸 出扭矩就是發(fā)動(dòng)機(jī)的許可輸出扭矩。HCU把這個(gè)許可扭矩的絕對(duì)值通過整車 CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給EMS。
以上混合動(dòng)力控制單元HCU的功能可以總結(jié)為，對(duì)駕駛員油門踏板的信號(hào) 處理、駕駛員請(qǐng)求扭矩的計(jì)算、動(dòng)力系統(tǒng)需求扭矩的分配以及發(fā)動(dòng)機(jī)許可扭矩 的計(jì)算。但是，由于各個(gè)機(jī)電系統(tǒng)都是由機(jī)械系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成，電子 控制系統(tǒng)是由軟件及硬件組成的，如果軟件中存在漏洞、或者硬件中某一元器
件出現(xiàn)故障、或者某一執(zhí)行器出現(xiàn)故障和誤動(dòng)作，那么可能就會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)與 電動(dòng)機(jī)最后執(zhí)行后輸出的實(shí)際動(dòng)作與初始駕駛員希望的動(dòng)作有很大的差別或 者根本就不是駕駛員希望的動(dòng)作。這個(gè)動(dòng)作如果是扭矩的請(qǐng)求與控制，那么反 映到整個(gè)動(dòng)力輸出系統(tǒng)的總的驅(qū)動(dòng)扭矩就與駕駛員踏板請(qǐng)求的扭矩具有較大 的差值，如果這個(gè)差值呈現(xiàn)的是扭矩減少的效應(yīng)，那么結(jié)果只是造成了驅(qū)動(dòng)車 輛的動(dòng)力的減少，但是如果這個(gè)差值呈現(xiàn)的是扭矩增加的效應(yīng)，那么就會(huì)造成 驅(qū)動(dòng)車輛的動(dòng)力呈現(xiàn)瞬態(tài)大扭矩不可控的加速工況，嚴(yán)重的話會(huì)造成車輛碰撞
事故。如果這個(gè)動(dòng)作是混合動(dòng)力電機(jī)或車輛小起動(dòng)機(jī)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的請(qǐng)求與控 制，那么反映到整車動(dòng)力輸出系統(tǒng)的結(jié)果就是在車輛動(dòng)力系統(tǒng)完全斷開的情況
下的起動(dòng)是安全的；而在車輛動(dòng)力系統(tǒng)嚙合，也就是在離合器沒有完全分離和
變速箱在檔的情況下的起動(dòng)是不安全的。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種混合動(dòng)力汽車安 全監(jiān)控系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種混合動(dòng)力汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括混合動(dòng)力控 制模塊；所述的混合動(dòng)力控制模塊內(nèi)還包括安全控制單元，該單元監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī) 自動(dòng)重起動(dòng)是否在動(dòng)力系統(tǒng)完全斷開的條件下進(jìn)行和監(jiān)測(cè)混合動(dòng)力控制單元 輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的發(fā)動(dòng)機(jī)許可扭矩是否在有效的安全范圍之內(nèi)。
所述的安全控制單元包括處理器、存儲(chǔ)器；所述的處理器與所述的存儲(chǔ)器 聯(lián)接，并利用所述混合動(dòng)力控制模塊中的網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器與整車控制局域網(wǎng)聯(lián)接， 其控制信號(hào)輸出端分別與高壓電池的開關(guān)端、逆變器的開關(guān)端和所述收發(fā)器的 控制端聯(lián)接。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法。 其技術(shù)方案為混合動(dòng)力汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，將混合動(dòng)力汽車 監(jiān)控系統(tǒng)的工作模式分為啟動(dòng)初始化模式、正常工作模式、故障保護(hù)運(yùn)行模式, 所述混合動(dòng)力汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)的工作過程包括以下步驟
A、 當(dāng)混合動(dòng)力控制模塊加電后，進(jìn)入啟動(dòng)初始化^^莫式，初始化正常后進(jìn) 入步驟B。
B、 判斷混合動(dòng)力汽車是否處于怠速停車狀態(tài)。
Bl、若步驟B是肯定的，則通過所述的安全控制單元關(guān)斷電動(dòng)機(jī)控制模塊 的逆變器的工作電源，并判斷混合動(dòng)力車輛動(dòng)力系統(tǒng)是否處于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)斷 開狀態(tài)，同時(shí)判斷所述混合動(dòng)力控制單元是否請(qǐng)求了發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)重起；若全為 肯定的，則進(jìn)入步驟C;否則返回到步驟B。
B2、若步驟B是否定的，則通過所述的安全控制單元接收混合動(dòng)力控制單 元計(jì)算的許可發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩；同時(shí)接收混合動(dòng)力汽車的實(shí)時(shí)工況信號(hào)在安全 控制單元內(nèi)計(jì)算許可的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩值；對(duì)兩個(gè)扭矩值進(jìn)行比較，如果比較 結(jié)果超過預(yù)定值則進(jìn)入步驟C;否則返回步驟B。 C、進(jìn)入故障保護(hù)運(yùn)行模式。
該系統(tǒng)中由于設(shè)置獨(dú)立于HCU的安全監(jiān)控單元SCU(Safety Control Unit),利用SCU通過CAN接受實(shí)時(shí)測(cè)量的各汽油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和ISG電機(jī)，以 及高壓鎳氫動(dòng)力電池的工作狀態(tài)，在SCU內(nèi)進(jìn)行模擬扭矩分配，并將分配結(jié)果 與HCU的分配情況相比較，另外，在混合動(dòng)力汽車處于怠速模式時(shí)，SCU根據(jù) 混合動(dòng)力車輛安裝在離合器底部開關(guān)和變速箱空當(dāng)開關(guān)信號(hào)判斷混合動(dòng)力車 輛動(dòng)力系統(tǒng)是否安全、可靠地是處于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)斷開狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)異常則 進(jìn)入故障模式，減少事故。
以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的各較佳實(shí)施例進(jìn)行較為詳細(xì)的說明。


圖1本混合動(dòng)力汽車多能源控制系統(tǒng)方框圖。 圖2本發(fā)明原理方框圖。 圖3本發(fā)明流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖2所示， 一種混合動(dòng)力汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括混合動(dòng)力控制模塊
HCM、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)EMS、電池管理系統(tǒng)BMS和整車控制局域網(wǎng)CAN。
所述混合動(dòng)力控制模塊HCM包括混合動(dòng)力控制單元HCU、電機(jī)控制單元 MCU、第一控制局域網(wǎng)CAN和安全控制單元SCU。
所述的混合動(dòng)力控制單元對(duì)駕駛員油門踏板的信號(hào)處理、駕駛員請(qǐng)求扭矩 的計(jì)算、動(dòng)力系統(tǒng)需求扭矩的分配以及發(fā)動(dòng)機(jī)許可扭矩的計(jì)算。
所述的電機(jī)控制單元，該單元與混合動(dòng)力控制單元處于同一控制器上且聯(lián) 接逆變器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行管理控制。
所述的安全監(jiān)控單元監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)重起動(dòng)是否在動(dòng)力系統(tǒng)完全斷開的 條件下進(jìn)行和監(jiān)測(cè)混合動(dòng)力控制單元輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的發(fā)動(dòng)機(jī)許可扭 矩是否在有效的安全范圍之內(nèi)。
所述的安全控制單元包括處理器、存儲(chǔ)器；所述的處理器與所述的存儲(chǔ)器 .聯(lián)接，并分別與整車控制局域網(wǎng)和第一控制局域網(wǎng)、高壓電池的開關(guān)端、逆變 器的開關(guān)端和所述混合動(dòng)力控制單元與整車控制局域網(wǎng)的收發(fā)器的控制端聯(lián) 接。
所述的第一控制局域網(wǎng)分別與混合動(dòng)力控制單元和電機(jī)控制單元聯(lián)接。 所述的發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，對(duì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行管理控制。 ' 所述的電池管理系統(tǒng)，對(duì)高壓電池系統(tǒng)進(jìn)行管理控制。 整車控制局域網(wǎng)，分別與所述的混合動(dòng)力控制單元、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)和電
池管理系統(tǒng)聯(lián)接。各單元與整車局域通信是通過其與整車局域網(wǎng)的收發(fā)器進(jìn)行的。
在上述的混合動(dòng)力安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中在混合動(dòng)力整車控制模塊第一次接通 電源開始工作、或者當(dāng)鑰匙開關(guān)關(guān)掉重新上電后，SCU進(jìn)入啟動(dòng)初始化的模式， 在啟動(dòng)初始化的工作模式下，SCU斷開電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊逆變器電源、斷開高壓 電池高壓端連接、打開混合動(dòng)力控制模塊CAN的發(fā)送器使混合動(dòng)力控制單元 HCU能夠發(fā)送出CAN消息。SCU在啟動(dòng)初始化過程中還要進(jìn)行芯片的自檢測(cè)， 自檢測(cè)功能包括對(duì)其內(nèi)部的存儲(chǔ)器的檢測(cè)，如果檢測(cè)失敗進(jìn)入程序引導(dǎo)模式，
等待程序刷新。如果檢測(cè)成功，則進(jìn)入正常操作模式。
在本安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常操作模式下，SCU通過接收HCU發(fā)出的CAN消息來 判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于怠速停機(jī)的狀態(tài)，如果在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速自動(dòng)停機(jī)的模式下， SCU關(guān)斷電動(dòng)機(jī)控制模塊的逆變器的工作電源；SCU根據(jù)混合動(dòng)力車輛安裝的 .離合器底部開關(guān)和變速箱空檔開關(guān)信號(hào)判斷混合動(dòng)力車輛動(dòng)力系統(tǒng)是否安全、 可靠地處于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)斷開；同時(shí)SCU通過接收到的HCU的CAN消息判斷 HCU是否請(qǐng)求了發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)重起動(dòng)，如果SCU判斷得到動(dòng)力系統(tǒng)沒有可靠的完 全斷開同時(shí)HCU請(qǐng)求了發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)重起，那么將進(jìn)入故障保護(hù)運(yùn)行模式，SCU 將斷開混合動(dòng)力控制模塊的CAN的發(fā)送器、斷開高壓電池的高壓連接、斷開電 動(dòng)機(jī)控制模塊的逆變器工作電源。此時(shí)，HCU不再對(duì)EMS進(jìn)行控制，發(fā)動(dòng)機(jī)由 EMS單獨(dú)控制，進(jìn)入一種普通的單動(dòng)力汽車行駛狀態(tài)，直到汽車通過外部千預(yù) 或者其它方式使HCU等工作正常。這種故障運(yùn)行模式在汽車怠速時(shí)不影響汽車 .安全，在正常行駛時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)還是可以在EMS的控制下正常工作，只是可 能沒有雙動(dòng)力了，因此也可以安全地行駛，對(duì)本車和其它車輛的運(yùn)行不產(chǎn)生影 響。
在本安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常操作模式下，SCU通過接收HCU發(fā)送出來的CAN獲 得HCU計(jì)算的許可的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩，同時(shí)SCU接收有關(guān)混合動(dòng)力汽車的實(shí)時(shí) 工況信息，主要有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、駕駛員油門踏板信號(hào)、高壓電池荷電狀態(tài) 信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)最小穩(wěn)定扭矩信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)最大能力輸出扭矩信號(hào)、電機(jī)直流端 電壓信號(hào)。SCU再計(jì)算一次許可的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩值，這里SCU采用HCU相同 .的計(jì)算公式和查同一個(gè)表獲得實(shí)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩值，而HCU是通過理論推導(dǎo)出 來的估計(jì)值。SCU根據(jù)接收到的HCU計(jì)算的許可的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩值與SCU自 己計(jì)算的許可的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩值進(jìn)行比較，如果HCU計(jì)算的許可的發(fā)動(dòng)機(jī)輸 出扭矩值超過了 SCU計(jì)算的許可的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩值，那么SCU工作模式將進(jìn) 入故障保護(hù)運(yùn)行模式，SCU將關(guān)斷高壓電池的高壓端連接、關(guān)斷電動(dòng)機(jī)控制模 塊的逆變器電源、關(guān)斷混合動(dòng)力控制模塊的CAN信息發(fā)送器。SCU根據(jù)與HCU
同樣的駕駛員油門踏板信號(hào)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定總的動(dòng)力總成的許可的扭矩輸 出相對(duì)量查表值，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)能夠輸出的最大扭矩和發(fā)動(dòng)機(jī)最小的穩(wěn)定扭矩以 及電動(dòng)機(jī)可以輸出的最大扭矩來計(jì)算許可的總的動(dòng)力系統(tǒng)輸出的扭矩值。根據(jù) 電動(dòng)機(jī)直流端電壓和直流端電流計(jì)算電動(dòng)機(jī)的工作功率，才艮據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作功 率和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及在動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速、功率及電動(dòng)機(jī)當(dāng)前溫度下的效率計(jì)算電動(dòng) 機(jī)的輸出扭矩。根據(jù)計(jì)算的電動(dòng)機(jī)輸出扭矩查表得比例系數(shù)Kl，設(shè)定一常值
的邊緣誤差K2。因此SCU計(jì)算的許可的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩如下式表示
SCU許可扭矩=K1 * (許可的總的動(dòng)力系統(tǒng)扭矩-電動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出扭矩)
+ K2
由上式計(jì)算出許可的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。SCU根據(jù)從CAN網(wǎng)絡(luò)接收到的HCU 計(jì)算的許可的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩是否超過SCU自己計(jì)算的許可的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭 矩的結(jié)果來判斷當(dāng)前的HCU分配請(qǐng)求與控制的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)扭矩是否在一 個(gè)安全的范圍之內(nèi)。如果檢測(cè)結(jié)果是失敗的，那么SCU工作模式則進(jìn)入故障保 護(hù)運(yùn)行模式。那么SCU將斷開混合動(dòng)力控制模塊的CAN的發(fā)送器、斷開高壓電 池的高壓連接、斷開電動(dòng)機(jī)控制模塊的逆變器工作電源。由此起到了安全保護(hù) 的作用。
在本安全監(jiān)控系統(tǒng)正常工作模式下，還能通過CAN接受外界指令，比如， 可以通過汽車的搡控系統(tǒng)向本安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出刷新指令，將新的控制程序替 換現(xiàn)在的程序時(shí)，可以進(jìn)入刷新工作模式，程序刷新完后，進(jìn)入到系統(tǒng)啟動(dòng)初 始化模式。
在本安全監(jiān)控系統(tǒng)正常工作模式下，也能通過CAN接受鑰匙開關(guān)的上電、 下電信號(hào)，當(dāng)接收到鑰匙開關(guān)下電信號(hào)時(shí)，進(jìn)入在鑰匙下電模式，在鑰匙下電 模式下SCU在一短時(shí)間內(nèi)保持接收外部的CAN消息，這一短時(shí)間可以通過設(shè)定 一個(gè)計(jì)時(shí)器，比如包含鑰匙開關(guān)狀態(tài)的某一幀數(shù)據(jù)，當(dāng)在這一短時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)到 鑰匙有重新打到ON位置上電了，那么SCU直接轉(zhuǎn)入正常工作模式，如果在這 一短時(shí)間段后，計(jì)時(shí)器設(shè)定的時(shí)間到，沒有監(jiān)測(cè)到鑰匙開關(guān)位置重新打到ON,
那么SCU開始睡眠，下次鑰匙上電時(shí)進(jìn)入初始化模式。
在本安全監(jiān)控系統(tǒng)處于故障運(yùn)行模式下時(shí)安全控制單元將斷開混合動(dòng)力
控制單元與整車控制局域網(wǎng)的發(fā)送器、斷開高壓電池的開關(guān)、斷開所述的逆變 器工作電源。當(dāng)有鑰匙開關(guān)下電信號(hào)時(shí)，本安全監(jiān)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到鑰匙下電模式， 當(dāng)短時(shí)間里不上電，則本安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，下次上電時(shí)，將需要進(jìn) 入到啟動(dòng)初始化模式。如果啟動(dòng)初始化正常，進(jìn)入正常工作模式，在正常工作 模式，如果混合動(dòng)力汽車在上次進(jìn)入故障運(yùn)行模式的狀態(tài)沒有變化，則繼續(xù)進(jìn) 入故障運(yùn)行模式。如果上次進(jìn)入故障運(yùn)行模式的狀態(tài)有變化且克服了故障，就 是說，在怠速狀態(tài)下，當(dāng)重起時(shí)，確認(rèn)混合動(dòng)力車輛動(dòng)力系統(tǒng)已經(jīng)安全、可靠 地處于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)斷開狀態(tài)，同時(shí)，通過所述的安全控制單元接收混合動(dòng)力
控制單元計(jì)算的許可的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩；同時(shí)接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、駕駛員油 門踏板信號(hào)、高壓電池荷電狀態(tài)信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)最小穩(wěn)定扭矩信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)最大 能力輸出扭矩信號(hào)、電機(jī)直流端電壓信號(hào)、電機(jī)直流端電流信號(hào)，計(jì)算許可的 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩值；對(duì)兩個(gè)扭矩值進(jìn)行比較，比較結(jié)果不超過預(yù)定值，則在正 常工作模式。
本安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作過程如下
混合動(dòng)力汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，將混合動(dòng)力汽車監(jiān)控系統(tǒng)的工作 模式分為啟動(dòng)初始化模式、正常工作模式、故障保護(hù)運(yùn)行模式，所述混合動(dòng)力 汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)的工作過程包括以下步驟
A、 當(dāng)混合動(dòng)力控制模塊加電后，進(jìn)入啟動(dòng)初始化模式，此時(shí)安全控制單 元斷開所述的逆變器電源、斷開所述的高壓電池的連接、打開混合動(dòng)力控制模 塊與整車控制局域網(wǎng)的發(fā)送器，并進(jìn)行自檢。初始化正常后進(jìn)入步驟B。如果 .不正常，則進(jìn)入步驟A1。
Al 、刷新工作模式所述的安全控制單元內(nèi)部處理器通過調(diào)用存儲(chǔ)器內(nèi)的 程序進(jìn)行刷新，進(jìn)入步驟A。
B、 判斷混合動(dòng)力汽車是否處于怠速停車狀態(tài)；Bl、若步驟B是肯定的，則通過所述的安全控制單元關(guān)斷電動(dòng)機(jī)控制模塊 的逆變器的工作電源，并判斷混合動(dòng)力車輛動(dòng)力系統(tǒng)是否安全、可靠地處于動(dòng) 力傳動(dòng)系統(tǒng)斷開狀態(tài)，同時(shí)判斷所述混合動(dòng)力控制單元是否請(qǐng)求了發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)
重起；若全為肯定的，則進(jìn)入步驟C;否則返回到步驟B;
B2、若步驟B是否定的，則通過所述的安全控制單元接收混合動(dòng)力控制單 元計(jì)算的許可的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩；同時(shí)接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、駕駛員油門踏板 信號(hào)、高壓電池荷電狀態(tài)信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)最小穩(wěn)定扭矩信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)最大能力輸 出扭矩信號(hào)、電機(jī)直流端電壓信號(hào)、電機(jī)直流端電流信號(hào)，計(jì)算許可的發(fā)動(dòng)機(jī) 輸出扭矩值；對(duì)兩個(gè)扭矩值進(jìn)行比較，如果比較結(jié)果超過預(yù)定值則進(jìn)入步驟C; 否則返回步驟B;
C、進(jìn)入故障保護(hù)運(yùn)行模式安全控制單元將斷開混合動(dòng)力控制單元與整車 控制局域網(wǎng)的發(fā)送器、斷開高壓電池的開關(guān)、斷開所述的逆變器工作電源。
權(quán)利要求
1、一種混合動(dòng)力汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括混合動(dòng)力控制模塊；其特征在于所述的混合動(dòng)力控制模塊內(nèi)還包括安全控制單元，該單元監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)重起動(dòng)是否在動(dòng)力系統(tǒng)完全斷開的條件下進(jìn)行和監(jiān)測(cè)混合動(dòng)力控制單元輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的發(fā)動(dòng)機(jī)許可扭矩是否在有效的安全范圍之內(nèi)；所述的安全控制單元包括處理器、存儲(chǔ)器；所述的處理器與所述的存儲(chǔ)器聯(lián)接，并利用所述混合動(dòng)力控制模塊中的網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器與整車控制局域網(wǎng)聯(lián)接，其控制信號(hào)輸出端分別與高壓電池的開關(guān)端、逆變器的開關(guān)端和所述收發(fā)器的控制端聯(lián)接。
2、 權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，將混合動(dòng) 力汽車監(jiān)控系統(tǒng)的工作模式分為啟動(dòng)初始化模式、正常工作模式、故障保護(hù)運(yùn) 行模式，所述混合動(dòng)力汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)的工作過程包括以下步驟A、 當(dāng)混合動(dòng)力控制模塊加電后，進(jìn)入啟動(dòng)初始化模式，初始化正常后進(jìn) 入步驟B;B、 判斷混合動(dòng)力汽車是否處于怠速停車狀態(tài)；Bl、若步驟B是肯定的，則通過所述的安全控制單元關(guān)斷電動(dòng)機(jī)控制模塊 的逆變器的工作電源，并判斷混合動(dòng)力車輛動(dòng)力系統(tǒng)是否處于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)斷 開狀態(tài)，同時(shí)判斷所述混合動(dòng)力控制單元是否請(qǐng)求了發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)重起；若全為 肯定的，則進(jìn)入步驟C;否則返回到步驟B;B2、若步驟B是否定的，則通過所述的安全控制單元接收混合動(dòng)力控制單 元計(jì)算的許可發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩；同時(shí)接收混合動(dòng)力汽車的實(shí)時(shí)工況信號(hào)在安全 控制單元內(nèi)計(jì)算許可的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩值；對(duì)兩個(gè)扭矩值進(jìn)行比較，如果比較 結(jié)果差超過預(yù)定值則進(jìn)入步驟C;否則返回步驟B; C、進(jìn)入故障保護(hù)運(yùn)行模式。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于在步驟A中，所述的安全控制單元斷開所述的逆變器電源、斷開所述的高壓電池的連接、打開混合動(dòng)力控 制模塊與整車控制局域網(wǎng)的發(fā)送器，并進(jìn)行自檢。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于在所述的安全控制單元自檢 不正常時(shí)，所述的啟動(dòng)初始化模式還包括以下步驟Al、刷新工作模式所述的安全控制單元內(nèi)部處理器通過調(diào)用存儲(chǔ)器內(nèi)的 程序進(jìn)行刷新，進(jìn)入步驟A。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于在步驟B中，當(dāng)有外部指示 信號(hào)控制安全控制單元使安全控制單元進(jìn)入刷新模式時(shí)，轉(zhuǎn)入步驟Al。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于在步驟B中，安全控制單元 通過接收混合動(dòng)力控制單元發(fā)出的消息來判斷混合動(dòng)力汽車是否處于怠速停 車狀態(tài)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于在步驟B1中，安全控制單元根據(jù)混合動(dòng)力車輛安裝在離合器底部開關(guān)和變速箱空當(dāng)開關(guān)信號(hào)判斷混合 動(dòng)力車輛動(dòng)力系統(tǒng)是否處于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)斷開狀態(tài)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于在步驟B中，所述的混合動(dòng) 力汽車實(shí)時(shí)工況信號(hào)包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、駕駛員油門踏板信號(hào)、高壓電池 荷電狀態(tài)信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)最小穩(wěn)定扭矩信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)最大能力輸出扭矩信號(hào)、電 機(jī)直流端電流信號(hào)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于在步驟B中，當(dāng)檢測(cè)到鑰匙 開關(guān)下電時(shí)，進(jìn)入以下步驟B3、設(shè)定一計(jì)時(shí)器，當(dāng)計(jì)時(shí)器未超時(shí)時(shí)，檢測(cè)到鑰匙開關(guān)上電信號(hào)轉(zhuǎn)入步 驟B,否則，當(dāng)有鑰匙開關(guān)上電時(shí)，轉(zhuǎn)入步驟A。
10、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于在步驟C中，安全控制單 元將斷開混合動(dòng)力控制單元與整車控制局域網(wǎng)的發(fā)送器、斷開高壓電池的開 關(guān)、斷開所述的逆變器工作電源。
全文摘要
本發(fā)明公開一種混合動(dòng)力汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控方法，該監(jiān)控系統(tǒng)包括混合動(dòng)力控制模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、混合動(dòng)力控制單元和電機(jī)控制單元。該監(jiān)控方法主要是監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)重起動(dòng)是否在動(dòng)力系統(tǒng)完全斷開的條件下進(jìn)行和監(jiān)測(cè)混合動(dòng)力控制單元輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的發(fā)動(dòng)機(jī)許可扭矩是否在有效的安全范圍之內(nèi)；該系統(tǒng)中由于設(shè)置獨(dú)立于HCU的安全監(jiān)控單元SCU，利用SCU通過CAN接受實(shí)時(shí)測(cè)量的各汽油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和ISG電機(jī)，以及高壓鎳氫動(dòng)力電池的工作狀態(tài)，在SCU內(nèi)進(jìn)行模擬扭矩分配，并將分配結(jié)果與HCU的分配情況相比較，如果發(fā)現(xiàn)異常則進(jìn)入故障模式，減少事故。
文檔編號(hào)B60W20/00GK101353044SQ20081014171
公開日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者鄒海斌 申請(qǐng)人:奇瑞汽車股份有限公司