CN101941439B - 一种用于混合动力汽车的避免并发性故障的控制系统故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

一种用于混合动力汽车的避免并发性故障的控制系统故障诊断方法，所述方法采用是由多个电控单元组成的混合动力汽车控制系统，诊断方法的具体过程是当汽车发生故障时，故障模块通过自身的诊断时序和诊断条件控制，依次向主控制模块发送故障信息，主控制模块根据故障信息到达的先后顺序，以最先报出故障的电控单元为准，记录该电控单元所发出的故障代码，并通过诊断接口对外输出。本方法可实现对由多个电控单元组成的混合动力汽车电控系统的精确故障诊断功能，使得由非自身故障引发的故障误报率降低到一个可以接受的范围内，提高控制系统故障诊断的精准程度。

Description

一种用于混合动力汽车的避免并发性故障的控制系统故障诊断方法

技术领域

本发明涉及一种用于由多个控制单元组成的混合动力汽车控制系统的避免并发性故障的诊断方法。

背景技术

随着科技的不断进步，人们对控制系统的要求越来越高，例如信号识别精度和控制逻辑复杂程度的提高，已经很少有一个单一的控制器能完成一套高科技系统的控制工作，更多的是由多个电控单元组成的控制系统来共同完成该项工作。

对于混合动力汽车而言，其包含了电机、电池、发动机、变速箱等多个关键零件，每个零件都有其独立的控制单元。由于各电控单元相互之间的物理连接关系非常紧密，其部分关重特性也往往形成相互关联的关系，所以必然存在由一种故障导致多个控制单元连锁报出故障的可能性，这种故障被称之为并发性故障。

发明内容

本发明提出一种用于混合动力汽车的避免并发性故障的控制系统故障诊断方法，以提高控制系统故障诊断的精准程度。 

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种可靠、准确的电控单元系统诊断方法，所述控制系统是由多个电控单元组成的混合动力汽车控制系统。通过从系统的角度进行分析，对各电控单元的故障诊断进行系统级的调节和布置，由各控制器分别进行初步的自诊断，最后通过主控制器对整个系统的故障进行合理的判定。

所述方法耐以实现的诊断框架结构如下：

所述诊断框架结构是以混合动力汽车的控制系统的一电控单元作为主控制器，主控制器处于诊断结构最顶层，负责收集自身和控制系统的其他电控单元的故障信息，并对故障信息进行分析判定，形成精准的判定结果通过诊断接口对外输出；以控制系统的其他各电控单元处于诊断结构第2层，负责对自身的各关键特性做出诊断，并向主控制器输出诊断结果；以具备自诊断功能的芯片等设备处于诊断结构第3层，也就是最底层，负责将自诊断结果及时通报给各自所在的电控单元；所述主电控单元与其他电控单元形成总线关系，对外界预留诊断接口。

所述诊断方法的具体步骤如下：

当汽车发生故障时，故障模块通过自身的诊断时序和诊断条件控制，依次向主控制模块发送故障信息，主控制模块根据故障信息到达的先后顺序，以最先报出故障的电控单元为准，记录该电控单元所发出的故障代码，并通过诊断接口对外输出；

采用发明方法可以实现对由多个电控单元组成的混合动力汽车电控系统的精确故障诊断功能，通过前期的合理规划和对关联特性的合理识别，使得由非自身故障引发的故障误报率降低到一个可以接受的范围内，提高了控制系统故障诊断的精准程度。按照该方法设计的控制系统诊断策略，可以保证其诊断正确率达到95%以上。

附图说明

图1：控制系统电器连接关系示意图。

图2：控制系统层次关系和各层次功能示意图。

图3：举例控制系统连接示意图。

图4：主控制器故障时序处理MATLAB模型。

具体实施方式

以下具体说明本发明方法的具体实现。

1) 设计自下而上的系统诊断框架结构：

为减少控制系统的对外接口，控制系统应该首先确认一个电控单元为主控制器。主控制器处于诊断结构最顶层，负责收集自身和其他电控单元的故障信息，并对其进行分析判定，形成精准的判定结果通过诊断接口对外输出。其他各电控单元处于诊断结构第2层，负责对自身的各关键特性做出诊断，并向主控制器输出诊断结果。具备自诊断功能的芯片等设备处于诊断结构第3层，也就是最底层，负责将自诊断结果及时通报给各自所在的电控单元。主电控单元与其他电控单元形成总线关系，对外界预留诊断接口，电器连接关系如图1所示，各电控单元的层次关系和各层次的责任如图2所示。

2) 根据各电控单元设计各自诊断范畴：

由于各电控单元对自身的关重特性关注点不同，根据各自的功能需求，为各电控单元量身定做各自的诊断范畴，使其能够完整的诊断出自身可诊断的故障类型。

3) 统计各电控单元自诊断细节信息：

本环节为决定整个系统诊断策略成功与否的关键环节。应尽可能地搜集各电控单元所使用的诊断方法、诊断参数和故障判定触发条件，以便进行后续的系统级规划设计。

4) 分析细节信息并尽可能规避并发性诊断情况发生：

根据上一环节中调查得到的三方面信息，首先区分出由于其他电控单元的关联特性所可能引发的非自身故障类型，分析其诊断参数和故障判定触发条件，合理地做出调整，使其形成具备可靠先后逻辑关系的诊断时序。梳理诊断时序时应更多地考虑受控单元的主导方是谁，取消重复诊断对系统的可靠性会构成什么样的影响等相关信息。在这个基础上，再次清理各电控单元向主控制器报出的故障类型，并形成具备唯一对应关系的故障代码清单。

5) 完善主控制器诊断分析策略：

主控制器的诊断分析策略要合理规划出故障等级，针对不同的故障等级系统将采取不同的响应方式对系统工作状态进行调节。由于在前一环节已经对控制器报出故障的时序进行了合理的调节，所以在多个控制器先后报出故障时，以最先报出故障的电控单元为准，记录该电控单元所发出的故障代码，并通过诊断接口对外输出。

下面以一套简单的控制系统为例对本方法的实施进行详细说明。

电喷控制单元ECU、车身控制单元BCM和变速箱控制单元TCU形成了一套控制系统。ECU和BCM之间的电路通过BCM控制继电器导通，ECU和TCU之间共享一组转速信息，转速具体数值由ECU控制。三者关系参考图3。现在开始为该系统按照本发明的提供的方法进行诊断系统设计。

首先，因为ECU和BCM、TCU之间都存在物理连接关系，所以我们选定了ECU作为整个控制系统的主控制器。由ECU来完成诊断分析和数据存储功能。

从上表中我们可以看见，ECU和BCM同时在对继电器进行诊断，ECU和TCU同时在对转速信号进行诊断，ECU诊断的输入电压信号和BCM诊断的输出电压信号在正常情况下是同一个信号。我们需要重点对这3组关联信号进行梳理。

从控制逻辑来看，继电器是由BCM控制的，所以对于继电器的诊断应该由BCM来完成，ECU可以取消该项诊断功能。

对于另外一组ECU和BCM的交叉诊断——输入输出电压诊断则必须保留。因为由BCM去诊断自身的输出电压信号可以对继电器的工作状态形成2次诊断，提高系统诊断的可靠性。而由ECU去诊断自身的输入电压信号则可以对整个电路连接形成间接诊断效果，也能提高系统诊断的可靠性，所以两个项目都必须保留。与此同时，由于BCM为整个回路电压信号的主导方，在诊断参数的设定方面应当注意两组关系：

BCM的继电器诊断延迟<BCM的输出电压诊断延迟<ECU的输入电压诊断延迟    （1）

BCM的输出电压故障触发阀值严格度>ECU的输入电压故障触发阀值严格度      （2）

根据同样的思路，ECU和TCU之间的转速信号的诊断也必须双方都保留。与此同时，由于ECU为整个转速信号的主导方，在诊断参数的设定方面应当注意两组关系：

ECU的转速诊断延迟<TCU的转速诊断延迟                     （1）

ECU转速故障触发阀值严格度>TCU的转速故障触发阀值严格度   （2）

例如BCM的继电器具备自诊断功能，BCM在连续30ms收到该故障信号后判定继电器故障，则BCM的输出电压故障延迟必须在50ms以上，对应的ECU的输入电压故障延迟则必须更长。如果BCM的输出电压故障触发阀值是11V，则ECU的输入电压故障触发阀值必须是11V以下，如10V。

系统故障等级的划分和相应方式可以从两种角度考虑：

1) 系统故障的严重程度

2) 缺少该部份功能后系统可以采取何种方式维持系统的相对稳定

根据上述信息，重新整合系统的诊断内容，并为每个故障制定相应的故障代码，整理结果如下：

 

因为前期各电控单元的诊断已经有了非常合理的时序，所以主控制器ECU在对系统进行诊断时，可以以各电控单元的诊断时序为判定标准，以第一个上报的故障为导致系统异常的原因，对其进行记录用于后续诊断设备读取故障时输出该故障类型。以系统需要诊断5种故障类型为例，其MATLAB模型如图4所示。

按照该方案对举例系统进行处理后，各电控单元的故障报出时间具有非常完美的时序性，故障清晰且有条理。而且每次导致系统故障的故障记录只有一个，故障原因准确且指向明确，有效解决了并发性故障引起的诊断指向性不明确的问题。

Claims (1)

1.一种用于混合动力汽车的避免并发性故障的控制系统故障诊断方法，所述方法赖以实现的诊断框架结构如下：

所述诊断框架结构是以混合动力汽车的控制系统的一电控单元作为主控制器，主控制器处于诊断结构最顶层，负责收集自身和控制系统的其他电控单元的故障信息，并对故障信息进行分析判定，形成精准的判定结果通过诊断接口对外输出；以控制系统的其他各电控单元处于诊断结构第2层，负责对自身的各关键特性做出诊断，并向主控制器输出诊断结果；以具备自诊断功能的芯片处于诊断结构第3层，也就是最底层，负责将自诊断结果及时通报给各自所在的电控单元；所述主控制器与其他电控单元形成总线关系，对外界预留诊断接口；

所述诊断方法的具体步骤如下：

当汽车发生故障时，故障模块通过自身的诊断时序和诊断条件控制，依次向主控制器发送故障信息，主控制器根据故障信息到达的先后顺序，以最先报出故障的电控单元为准，记录该电控单元所发出的故障代码，并通过诊断接口对外输出；

所述诊断时序和诊断条件是根据各电控单元所使用的诊断方法、诊断参数和故障判定触发条件这三方面信息，首先区分出由于其他电控单元的关联特性所可能引发的非自身故障类型，分析其诊断参数和故障判定触发条件，合理地做出调整，使其形成具备可靠先后逻辑关系的诊断时序。

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