專利名稱：基于并行結構的駕駛員請求扭矩濾波安全架構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于汽車扭矩管理與控制領域，所提出的并行式駕駛員請求扭矩濾波安全架構是一種通用的力矩解釋解決方案，不僅適合于采用發(fā)動機作為動力源的傳統(tǒng)汽車，也適合于純電動汽車、混合動力汽車及燃料電池汽車等新能源汽車。
背景技術：
汽車產(chǎn)業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)，2010年全國汽車銷量已經(jīng)突破1700萬輛。汽車作為一種交通工具，對我國的交通安全、能源安全和社會和諧發(fā)展起著越來越重要的作用。另一方面，隨著汽車保有量的不斷攀升，能源安全和環(huán)境保護問題越來越受到政府和社會的重視。發(fā)展新的清潔替代能源，通過混合動力汽車和純電動汽車等新能源汽車，實現(xiàn)低排放和高效率，在有效減少車輛環(huán)境污染的同時緩解了交通對石油資源的過度消耗，是解決我國當前能源和環(huán)境問題的一項重要手段。傳統(tǒng)汽車的動力系統(tǒng)由發(fā)動機本體、發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS)、變速箱本體、變速箱控制系統(tǒng)(TCU)組成。新能源汽車的動力系統(tǒng)主要由整車控制器(VCU)、驅動電機、電機控制器、高壓電池組、電池管理系統(tǒng)、直流/直流變換器等部件組成。無論是傳統(tǒng)汽車還是新能源汽車，控制器(EMS/V⑶)是整個動力系統(tǒng)的核心，主要進行整個系統(tǒng)的扭矩管理、電源管理、空調等附件管理及動力系統(tǒng)故障診斷，其中扭矩管理是控制器最為重要的功能。無論是傳統(tǒng)汽車還是新能源汽車，從扭矩管理的角度來說，都是控制器根據(jù)加速踏板位置、制動踏板位置、換檔桿位置等輸入信號，將駕駛員的駕駛需求最終轉化為對動力源的扭矩請求的決策過程。對于傳統(tǒng)汽車而言，發(fā)動機管理系統(tǒng)對噴油、點火等進行控制，通過發(fā)動機做功將化學能轉變?yōu)闄C械能，驅動車輛行駛；對于新能源汽車而言，除了發(fā)動機夕卜，驅動電機也是可以提供動力的裝置，輔助或者作為唯一動力源(對于純電動汽車而言)來驅動車輛。扭矩管理必須考慮扭矩安全問題?？刂破?EMS/VCU)作為發(fā)出扭矩請求指令的控制單元，必須保證能夠安全、可靠的工作。因此，必須設計一套完整的控制架構及監(jiān)控機制，當其工作異常時(如由于內(nèi)存等硬件故障，控制器發(fā)出的扭矩指令與當前的駕駛工況和駕駛員的扭矩請求意圖出現(xiàn)嚴重偏差，引起過大的駕駛員非期望的加速度)，能夠及時的發(fā)現(xiàn)并采取相應的故障處理措施、保證行車安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，而提供一種避免由于整車控制器硬件故障導致對動力源(發(fā)動機或者電機)的扭矩請求產(chǎn)生異常，進而引發(fā)非期望的車輛加速或減速的危險，從而保證整個驅動動力系統(tǒng)能夠安全、可靠工作的基于并行結構的駕駛員請求扭矩濾波安全架構。為實現(xiàn)以上的技術目的，本發(fā)明將采取以下的技術方案
一種基于并行結構的駕駛員請求扭矩濾波安全架構，其特征在于包括駕駛員請求扭矩濾波模塊與駕駛員請求扭矩濾波監(jiān)控模塊，這兩個模塊相互并行計算，并相互保持獨立，其中
所述的駕駛員請求扭矩濾波模塊，用于對駕駛員請求扭矩解釋模塊輸出的驅動動力源請求扭矩進行濾波處理，以保證車輛的駕駛性能。駕駛員請求扭矩濾波模塊的說明請參考公開的發(fā)明申請基于并行結構的汽車力矩安全架構(蘇州力久新能源科技有限公司January 2012: CN 201110186798. X)
所述的駕駛員請求扭矩濾波監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控駕駛員請求扭矩濾波模塊濾波后的驅動動力源請求扭矩通過將請求扭矩濾波模塊濾波后的驅動動力源請求扭矩與濾波前的驅動動力源請求扭矩進行比較進行合理性檢查，包括合理性檢查一和合理性檢查二，判別所述駕駛員請求扭矩濾波模塊是否存在故障，來保證駕駛員請求扭矩濾波是否安全。其中合理性檢查一是當駕駛員的扭矩需求下降時，請求扭矩濾波模塊濾波計算得出的扭矩必須單調下降；當駕駛員需求力矩已小于濾波后力矩，但濾波后力矩沒有連續(xù)單調下降時，則觸發(fā)請求扭矩濾波監(jiān)控合理性瞬時故障，經(jīng)防抖處理，該瞬時故障持續(xù)一段時間且超過一標定數(shù)值A仍然存在，則觸發(fā)請求扭矩濾波監(jiān)控合理性故障置位。所述合理性檢查二是當駕駛員的扭矩需求下降時，監(jiān)控用定時器復位計時，用于計算力矩下降至目標力矩所用的時間，直至濾波力矩等于期望力矩或者濾波力矩達到齒隙控制力矩區(qū)間停止計時，當計數(shù)器時間大于允許的最大持續(xù)時間時，觸發(fā)請求扭矩濾波監(jiān)控合理性故障，其中最大持續(xù)時間根據(jù)計時開始時刻的車速查表得到。本發(fā)明公開了一種基于并行結構的駕駛員請求扭矩濾波安全架構，包括應用層的請求扭矩濾波模塊、監(jiān)控層的請求扭矩濾波監(jiān)控模塊。監(jiān)控層的請求扭矩濾波監(jiān)控模塊對應用層的請求扭矩濾波模塊輸出的濾波后的扭矩進行合理性檢查，通過濾波扭矩的合理性檢查，來控制整車控制器能夠正確的解釋駕駛員的扭矩意圖，其普遍適用于各種汽車的并行式力矩安全架構。根據(jù)以上的技術方案，可以實現(xiàn)以下的有益效果
本發(fā)明采用監(jiān)控層對應用層的數(shù)據(jù)運行進行監(jiān)控，因此，可以避免由于整車控制器硬件故障導致對動力源(發(fā)動機或者電機)的扭矩請求產(chǎn)生異常，進而引發(fā)非期望的車輛加速或減速的危險，從而保證整個驅動動力系統(tǒng)能夠安全、可靠的工作。


圖1本發(fā)明的并行式力矩安全架構示意圖。圖2純電動汽車驅動系統(tǒng)組成示意圖。圖3為本發(fā)明駕駛員請求扭矩濾波安全架構示意圖。附圖標記說明1、整車控制器；2、驅動電機；3、主減速器；4、12伏蓄電池；5、直流-交流逆變器；6、直流-直流變換器；7、驅動電機控制器；8、高壓電池管理系統(tǒng)；9、高壓動力電池；10、擋位控制器；11、加速踏板位置傳感器/制動踏板位置傳感器。
具體實施例方式附圖非限制性地公開了本發(fā)明所涉及優(yōu)選實施例的結構示意圖。以下將結合附圖詳細地說明本發(fā)明的技術方案。如圖1所示，本發(fā)明所述的基于并行結構的汽車力矩安全架構，應用層與監(jiān)控層以及并行結構的說明請參考公開的發(fā)明申請基于并行結構的汽車力矩安全架構(蘇州力久新能源科技有限公司January 2012: CN 201110186798. X),包括整車控制器，所述整車控制器包括主芯片以及輔助芯片，主芯片上集成有存儲區(qū)、力矩安全故障處理模塊以及相互并行計算的應用層和監(jiān)控層，且應用層和監(jiān)控層的相關數(shù)據(jù)均分別存儲于存儲區(qū)的相應位置，而輔助芯片上則集成有硬件監(jiān)控層，其中所述應用層，根據(jù)駕駛員的請求輸入信號以及各下層控制器通過CAN總線輸入的反饋信息，計算當前工況下對驅動動力源的扭矩請求；所述監(jiān)控層，對應于應用層的各功能模塊設置相應的功能模塊，以監(jiān)控應用層每一功能模塊數(shù)據(jù)運行；所述硬件監(jiān)控層，用于檢測主芯片的存儲區(qū)、力矩安全故障處理模塊、應用層以及監(jiān)控層工作狀況；所述力矩安全故障處理模塊，根據(jù)監(jiān)控層的各功能模塊對應用層相應功能模塊的監(jiān)控結果，控制驅動動力源的運行。整車控制器I由主芯片和輔助芯片兩部分組成，應用層軟件和監(jiān)控層軟件運行于主芯片上，輔助芯片對主芯片的運行進行監(jiān)控。通過問答機制檢測主芯片的存儲區(qū)及運算邏輯單元是否正常工作。應用層主要由輸入信號處理、駕駛員請求扭矩解釋、請求扭矩濾波、請求扭矩限制及輸出信號處理等5個功能模塊組成，其輸入為加速踏板位置傳感器和制動踏板位置傳感器11提供的模擬信號，以及直流-直流變換器6、驅動電機控制器7、高壓電池管理系統(tǒng)8、擋位控制器10通過CAN總線發(fā)送的相應信號。其輸出為對驅動電機的扭矩請求，以及該扭矩請求的有效標志位及承載該信號信息幀的校驗位。監(jiān)控層與應用層的控制結構相對應，主要由輸入信號監(jiān)控、駕駛員請求扭矩監(jiān)控、請求扭矩濾波監(jiān)控、請求扭矩限制監(jiān)控、驅動電機扭矩監(jiān)控、程序完整性監(jiān)控及輸出信號監(jiān)控等7個功能模塊組成。當應用層的某一功能模塊運行時出現(xiàn)故障，發(fā)出異常的電機扭矩請求時，相應的監(jiān)控層的功能模塊便會觸發(fā)力矩安全故障處理模塊，并請求驅動電機緊急停機。本發(fā)明提出的并行式駕駛員扭矩濾波安全架構是一種適合于各種車輛的力矩架構。為了更好的說明其應用方式，現(xiàn)以純電動汽車為應用對象，通過使用本專利提出的并行式力矩安全架構，來實現(xiàn)純電動汽汽車的力矩安全。在本例中，驅動動力源為驅動電機。圖2為某純電動汽車的驅動系統(tǒng)架構示意圖，整車控制器I通過CAN總線和直流-直流變換器6、驅動電機控制器7、高壓電池管理系統(tǒng)
8、擋位控制器10相連。加速踏板位置傳感器和制動踏板位置傳感器通過低壓線束和整車控制器I的模擬輸入端相連。高壓動力電池9通過高壓線束為驅動電機2提供電流，由驅動電機控制器7通過直流-交流變換器5控制驅動電機2工作，并通過主減速器3和差速器將電機發(fā)出的扭矩傳遞到2個前輪。同時高壓動力電池9通過直流-直流變換器6對12伏蓄電池4進行充電。請求扭矩濾波監(jiān)控模塊，如圖3所示。首先將駕駛員請求扭矩監(jiān)控模塊得到的駕駛員請求扭矩與應用層的駕駛員請求扭矩濾波模塊得到的濾波后的請求扭矩進行合理性檢查，該駕駛員請求扭矩濾波模塊認為以下任意一項(合理性檢查一和合理性檢查二)滿足即認為駕駛員請求扭矩濾波模塊存在故障(I)當監(jiān)控層駕駛員請求扭矩監(jiān)控模塊得到的駕駛員的扭矩需求下降時，監(jiān)控用定時器復位并開始計時，用于計算力矩下降至目標力矩所用的時間，直至應用層駕駛員請求扭矩濾波模塊得到的濾波力矩等于期望力矩時停止計時。持續(xù)時間最大限值則根據(jù)計時開始時刻的車速查表得到。當計數(shù)器時間大于允許的最大持續(xù)時間時，觸發(fā)請求扭矩濾波監(jiān)控合理性故障。(2) 當監(jiān)控層駕駛員請求扭矩監(jiān)控模塊得到的駕駛員的扭矩需求下降時，應用層請求扭矩濾波模塊濾波計算得出的濾波扭矩必須單調下降。當監(jiān)控層駕駛員需求力矩已小于應用層濾波后力矩，但應用層濾波后力矩沒有連續(xù)單調下降時，則觸發(fā)請求扭矩濾波監(jiān)控合理性瞬時故障，經(jīng)防抖處理，該瞬時故障持續(xù)一段時間且超過一可標定數(shù)值^如200ms，仍然存在，則觸發(fā)請求扭矩濾波監(jiān)控合理性故障置位。如果觸發(fā)請求扭矩濾波監(jiān)控合理性故障，監(jiān)控層則將此信息反饋至力矩安全故障處理模塊對驅動動力源控制器發(fā)送緊急停機請求指令，同時在存儲區(qū)記錄相應的故障碼和凍結幀。如果應用層駕駛員請求扭矩濾波的輸出，在監(jiān)控層中經(jīng)過合理性檢查后不存在合理性故障，則認為應用層請求扭矩濾波模塊工作正常，將應用層請求扭矩濾波模塊計算得到的濾波扭矩，作為監(jiān)控層 請求扭矩濾波監(jiān)控模塊的輸出。
權利要求
1.一種基于并行結構的駕駛員請求扭矩濾波安全架構，其特征在于:包括駕駛員請求扭矩濾波模塊與駕駛員請求扭矩濾波監(jiān)控模塊，這兩個模塊相互并行計算，并相互保持獨立，其中:所述的駕駛員請求扭矩濾波模塊，用于對駕駛員請求扭矩解釋模塊輸出的驅動動力源請求扭矩進行濾波處理；駕駛員請求扭矩濾波監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控駕駛員請求扭矩濾波模塊濾波后的驅動動力源請求扭矩:通過將請求扭矩濾波模塊濾波后的驅動動力源請求扭矩與濾波前的驅動動力源請求扭矩進行合理性檢查，包括合理性檢查一和合理性檢查二，判別所述駕駛員請求扭矩濾波模塊是否存在故障，來保證駕駛員請求扭矩濾波安全。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于并行結構的駕駛員請求扭矩濾波安全架構，其特征在于:駕駛員請求扭矩濾波監(jiān)控模塊合理性檢查一是:當駕駛員的扭矩需求下降時，請求扭矩濾波模塊濾波計算得出的扭矩必須單調下降；當駕駛員需求力矩已小于濾波后力矩，但濾波后力矩沒有連續(xù)單調下降時，則觸發(fā)請求扭矩濾波監(jiān)控合理性瞬時故障，經(jīng)防抖處理，該瞬時故障持續(xù)一段時間且仍然存在，則觸發(fā)請求扭矩濾波監(jiān)控合理性故障置位。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于并行結構的駕駛員請求扭矩濾波安全架構，其特征在于:駕駛員請求扭矩濾波監(jiān)控模塊合理性檢查二是:當駕駛員的扭矩需求下降時，監(jiān)控用定時器復位計時，用于計算力矩下降至目標力矩所用的時間，直至濾波力矩等于期望力矩或者濾波力矩達到齒隙控制力矩區(qū)間停止計時，當計數(shù)器時間大于允許的最大持續(xù)時間時,觸發(fā)請求扭矩濾波 監(jiān)控合理性故障,其中最大持續(xù)時間根據(jù)計時開始時刻的車速查表得到。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于并行結構的駕駛員請求扭矩濾波安全架構，包括駕駛員請求扭矩濾波模塊與駕駛員請求扭矩濾波監(jiān)控模塊，其中駕駛員請求扭矩濾波模塊用于對駕駛員請求扭矩解釋模塊輸出的驅動動力源請求扭矩進行濾波處理；駕駛員請求扭矩濾波監(jiān)控模塊用于監(jiān)控駕駛員請求扭矩濾波模塊濾波后的驅動動力源請求扭矩通過將請求扭矩濾波模塊濾波后的驅動動力源請求扭矩與濾波前的驅動動力源請求扭矩進行合理性檢查，判別駕駛員請求扭矩濾波模塊是否存在故障，來保證駕駛員請求扭矩濾波安全?？梢员苊庥捎谡嚳刂破饔布收蠈е聦恿υ吹呐ぞ卣埱螽a(chǎn)生異常，進而引發(fā)非期望的車輛加速或減速的危險，從而保證整個驅動動力系統(tǒng)能夠安全、可靠的工作。
文檔編號B60W40/08GK103072579SQ201210399618
公開日2013年5月1日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權日2012年10月19日
發(fā)明者張臻, 高曉杰, 潘陽, 陳雷, 牛敬彬 申請人:昆山力久新能源汽車技術有限公司