CN102713778A - 控制系统的异常判定装置以及异常判定方法 - Google Patents

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Abstract

电动发电机ECU（172）的第三CPU（330），在判定为由电压传感器（180）、电压传感器（182）、电流传感器（192）、温度传感器（193）、温度传感器（194）、第一CPU（310）、第二CPU（320）以及通信电路（350）传送来的信号异常的情况下，判定为控制系统异常。第三（CPU330）在判定为控制系统异常的情况下，判定电压传感器（180）、电压传感器（182）、电流传感器（192）、温度传感器（193）、温度传感器（194）、第一CPU（310）、第二CPU（320）以及通信电路（350）的每一个是否异常。

Description

控制系统的异常判定装置以及异常判定方法
技术领域
本发明涉及控制系统的异常判定装置以及异常判定方法，特别涉及对使用由多个设备传送来的信号的控制系统的异常进行判断的技术。
背景技术
在车辆上搭载有用于控制发动机以及自动变速器等装置的ECU（Electronic Control Unit：电子控制单元）。ECU是包含CPU（CentralProcessing Unit：中央处理单元）、ROM（Read Only Memory：只读存储器）、RAM（Random Access Memory：随机读取存储器）等的计算机。ECU处理加速开度传感器、车速传感器、温度传感器、电压传感器以及电流传感器等各种传感器检测的信号，运算对控制对象的指令值。
在ECU处理的信号异常的情况下，不能高精度地控制车辆。为了在车辆的修理工厂等中容易地确定发生了故障的部位，将对发生了故障的部件进行确定的信号存储于ECU内的RAM等。
日本特开平9-160602号公报（专利文献1），公开了如下的车辆用控制系统：包含共用控制数据的多个ECU，各ECU判定控制数据的正常以及异常，当检测到异常时，将在检测前后得到的全部控制数据存储于CPU的存储器内。
现有技术文献
专利文献1：日本特开平9-160602号公报
发明内容
发明要解决的问题
除了信号以外，也需要判定例如CPU自身是否异常。例如，比较由温度传感器检测出的实际温度和由CPU推定的温度，对CPU是否异常进行自诊断。在如此CPU进行自诊断的情况下，不得不判定为CPU接受的信号是正常的。如果温度传感器异常、温度传感器输出的信号异常的话，就不能确定CPU异常。因此，在CPU进行自诊断之前，就不得不判定温度传感器是否异常。因此，为了最终判断由传感器以及ECU等构成的控制系统是否存在异常，就需要一个一个依次判定构成控制系统的设备是否异常。其结果，用于最终判断控制系统是否存在异常所需要的时间可能会变长。如此，在控制系统存在异常的情况下，异常的检测可能会延迟。
本发明的目的是快速检测控制系统的异常，并且确定异常的部位。用于解决问题的技术方案
异常判定装置，判定使用由多个设备传送来的信号的控制系统的异常。异常判定装置包含：判定控制系统是否异常的判定部；和在判定为控制系统异常的情况下，存储控制系统异常的存储部。判定部判定由多个设备传送来的信号是否异常，在判定为由多个设备传送来的信号异常的情况下，判定为控制系统异常，在判定为控制系统异常的情况下，判定多个设备的每一个是否异常。
发明效果
若控制系统所使用的信号异常，则在判定传送信号的多个设备的每个是否异常之前，先判定为控制系统异常。如此，能够快速检测控制系统的异常。在判定为控制系统异常之后，判定传送信号的多个设备的每个是否异常。如此，能够确定异常的部位。因此，能够快速检测控制系统的异常，并且确定异常的部位。
附图说明
图1是表示混合动力车辆的概略结构图。
图2是表示混合动力车辆的电气系统的图。
图3是表示控制系统的一个例子的图。
图4是表示被作为异常设备而存储的设备的图。
图5是表示电动发电机ECU的控制构造的流程图。
附图标记的说明
100发动机、102催化剂、110第一电动发电机、120第二电动发电机、130动力分配机构、140减速器、150电池、160前轮、170发动机ECU、172电动发电机ECU、180,182电压传感器、191,192电流传感器、193,194温度传感器、200转换器、210第一变换器、220第二变换器、230系统主要继电器、310第一CPU、312模拟/数字变换器、320第二CPU、322模拟/数字变换器、330第三CPU、340RAM、350通信电路。
具体实施方式
以下，参照附图，关于本发明的实施方式进行说明。在以下的说明中，对相同部位给予相同符号。它们的名称以及功能也相同。因此，关于它们的详细说明不再重复。
参照图1，在混合动力车辆，搭载发动机100、第一电动发电机110、第二电动发电机120、动力分配机构130、减速器140、和电池150。并且，在以下的说明中，作为一个例子，关于混合动力车辆进行了说明，但是，代替混合动力车辆，使用电动汽车以及燃料电池车等也可以。并且，使用仅仅具有发动机作为驱动源的一般的车辆也可以。
发动机100由发动机ECU170控制。第一电动发电机110和第二电动发电机120由电动发电机ECU172控制。发动机ECU170以及电动发电机ECU172，基于来自功率管理控制计算机174的指令值来工作。也可以整合发动机ECU170、电动发电机ECU172以及功率管理控制计算机174。
此车辆通过来自发动机100以及第二电动发电机120中的至少一方的驱动力来行驶。也就是说，根据运行状态，自动地选择发动机100以及第二电动发电机120中的任一方或者两方作为驱动源。
例如在加速开度小的情况、车速低的情况等，仅仅将第二电动发电机120作为驱动源，使混合动力车辆行驶。此情况下，停止发动机100。但是，有时为了发电等而驱动发动机100。
另外，在加速开度大的情况、车速高的情况、电池150的剩余容量小的情况等，发动机100被驱动。此情况下，仅将发动机100，或者将发动机100以及第二电动发电机120两方作为驱动源，使混合动力车辆。
发动机100是内燃机。通过燃料和空气的混合器在燃烧室内燃烧，输出轴即曲轴旋转。从发动机100排出的排气，在由催化剂102净化后，向车外排出。催化剂102通过被预热到特定的温度，发挥净化作用。催化剂102的预热，利用排气的热来进行。催化剂102例如是三元催化剂。
发动机100、第一电动发电机110以及第二电动发电机120，介由动力分配机构130被连接。发动机100产生的动力，由动力分配机构130分配到2条路径。一条是介由减速器140驱动前轮160的路径。另一条是驱动第一电动发电机110进行发电的路径。
第一电动发电机110是包含U相线圈、V相线圈以及W相线圈的三相交流旋转电机。第一电动发电机110，通过由动力分配结构130分配来的发动机100的动力进行发电。由第一电动发电机110发电产生的电力，根据车辆的行驶状态、和/或电池150的剩余容量的状态而分别使用。例如，在通常行驶时，将由第一电动发电机110发电产生的电力直接作为驱动第二电动发电机120的电力。另一方面，在电池150的SOC比预定的值低的情况下，由第一电动发电机110发电产生的电力，由后述的变换器从交流变换为直流。之后，由后述的转换器调整电压，蓄积在电池150中。
在第一电动发电机110作为发电机作用的情况下，第一电动发电机110产生负的转矩。此处，负的转矩，是指成为发动机100的负载的转矩。在第一电动发电机110接受电力供给而作为马达作用的情况下，第一电动发电机110产生正的转矩。此处，正的转矩，是不会成为发动机100的负载的转矩，也就是说，是指辅助发动机100的旋转的转矩。此外，关于第二电动发电机也是同样的。
第二电动发电机120是包含U相线圈、V相线圈以及W相线圈的三相交流旋转电机。第二电动发电机120，通过蓄积在电池150的电力以及由第一电动发电机110发电产生的电力中的至少一方的电力来驱动。
第二电动发电机120的驱动力，介由减速器140被传送到前轮160。如此，第二电动发电机120辅助发动机100，或者通过来自第二电动发电机120的驱动力使车辆行驶。此外，也可以代替前轮160而驱动后轮，或者驱动前轮160以及后轮。
在混合动力车辆再生制动时，介由减速器140由前轮160驱动第二电动发电机120，第二电动发电机120作为发电机而工作。如此，第二电动发电机120，作为将制动能量变换为电力的再生制动器而工作。由第二电动发电机120发电产生的电力被蓄积在电池150中。
动力分配机构130由包含太阳轮、小齿轮、行星架、和齿圈的行星齿轮构成。小齿轮与太阳轮以及齿圈啮合。行星架进行支撑小齿轮以使得能够自传。太阳轮连结于第一电动发电机110的转轴。行星架连结于发动机100的曲轴。齿圈连结于第二电动发电机120的转轴以及减速器140。
发动机100、第一电动发电机110以及第二电动发电机120，通过介由行星齿轮构成的动力分配机构130而连结，由此发动机100、第一电动发电机110以及第二电动发电机120的转速，成为在共线图中由直线连结的关系。
电池150是将多个电池单元一体化的电池模块、进一步串联多个而构成的电池组。电池150的电压是例如200V左右。也可以取代电池150而使用电容器，或者使用电池150以及电容器。
参照图2，对混合动力车的电气系统进一步说明。在混合动力车，设置转换器200、第一变换器210、第二变换器220、和系统主要继电器230。
转换器200包含电抗器、2个npn型晶体管、2个二极管。电抗器的一端连接于各电池的正极侧，另一端连接于2个npn型晶体管的连接点。
2个npn型晶体管串联连接。在各npn型晶体管的集电极－发射极之间，分别连接二极管使得电流从发射极侧流向集电极侧。
此外，作为npn型晶体管，例如可以使用IGBT（Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管）。可以代替npn型晶体管，使用功率MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应管）等的电力开关元件。
在将从电池150放电的电力供给到第一电动发电机110或者第二电动发电机120时，电压通过转换器200被升压。反之，在将由第一电动发电机110或者第二电动发电机120发电的产生电力充电到电池150时，电压通过转换器200被降压。
转换器200和各个电池之间的系统电压VH，由电压传感器180检测。电池150和转换器200之间的电压VL，由电压传感器182检测。表示电压传感器180以及电压传感器182的检测结果的信号，被发送到电动发电机ECU172。
第一变换器210包含U相臂、V相臂以及W相臂。U相臂、V相臂以及W相臂并联。U相臂、V相臂以及W相臂，分别具有串联的2个npn型晶体管。在各npn型晶体管的集电极－发射极之间，分别连接有可使电流从发射极侧流向集电极侧的二极管。并且，各臂的各npn型晶体管的连接点，分别被连接于与第一电动发电机110的各线圈的中性点112不同的端部。
第一变换器210将从电池150供给的直流电流变换为交流电流，供给到第一电动发电机110。并且，第一变换器210将由第一电动发电机110发电产生的交流电流变换为直流电流。
第二变换器220包含U相臂、V相臂以及W相臂。U相臂、V相臂以及W相臂并联。U相臂、V相臂以及W相臂，分别具有串联的2个npn型晶体管。在各npn型晶体管的集电极－发射极之间，分别连接有可使电流从发射极侧流向集电极侧的二极管。并且，各臂的各npn型晶体管的连接点，分别被连接于与第二电动发电机120的各线圈的中性点122不同的端部。
第二变换器220将从电池150供给的直流电流变换为交流电流，供给到第二电动发电机120。并且，第二变换器220将由第二电动发电机120发电产生的交流电流变换为直流电流。
转换器200、第一变换器210以及第二变换器220，由电动发电机ECU172控制。
在第一变换器210内以及第二变换器220内，分别设置电流传感器191以及电流传感器192。电流传感器191检测第一电动发电机110的输入输出电流。电流传感器192检测第二电动发电机120的输入输出电流。表示电流传感器191以及电流传感器192的检测结果的信号，被输入到电动发电机ECU172。
除了电流传感器191以及电流传感器192以外，还设置有温度传感器193以及温度传感器194。温度传感器193检测第一变换器210的温度。温度传感器194检测第二变换器220的温度。表示温度传感器193以及温度传感器194的检测结果的信号，被输入到电动发电机ECU172。
系统主要继电器230是对电池150和转换器200的连接状态和切断状态进行切换的继电器。在系统主要继电器230处于断开的状态时，电池150被从转换器200断开。在系统主要继电器230处于闭合的状态时，电池150被连接于转换器200。
参照图3，关于电动发电机ECU172进一步进行说明。电动发电机ECU172包含第一CPU310、第二CPU320、第三CPU330、RAM340以及通信电路350。
作为一个例子，由电压传感器180、电压传感器182、电流传感器192、温度传感器193、温度传感器194、第一CPU310、第二CPU320以及通信电路350，构成第二电动发电机120的控制系统。控制系统并没有限定为此。
第一CPU310包含模拟/数字变换器312。模拟/数字变换器312将从电压传感器180、电压传感器182以及温度传感器193传送来的模拟信号变换为数字信号。第一CPU310使用从电压传感器180、电压传感器182以及温度传感器193传送来的信号，控制第一变换器210。例如，第一CPU310基于从电压传感器180、电压传感器182以及温度传感器193传送来的信号，生成用于控制第一变换器210的信号。
在本实施方式中，第二CPU320介由第一CPU310以及通信电路350，接受电压传感器180、电压传感器182以及温度传感器193产生的信号。
第二CPU320包含模拟/数字变换器322。模拟/数字变换器322将从电流传感器192以及温度传感器194传送来的模拟信号变换为数字信号。第二CPU320使用从电压传感器180、电压传感器182、电流传感器192、温度传感器193以及温度传感器194传送来的信号，控制作为控制对象的第二变换器220。第二CPU320通过控制第二变换器220来控制第二电动发电机。例如，第二CPU320基于从电压传感器180、电压传感器182、电流传感器192、温度传感器193以及温度传感器194传送来的信号，生成用于控制第二变换器220的信号。
如上所述，由电压传感器180生成的信号，依次通过电压传感器180、模拟/数字变换器312、第一CPU310、通信电路350以及第二CPU320而传送。
由电压传感器182生成的信号，依次通过电压传感器182、模拟/数字变换器312、第一CPU310、通信电路350以及第二CPU320而传送。
由温度传感器193生成的信号，依次顺序通过温度传感器193、模拟/数字变换器312、第一CPU310、通信电路350以及第二CPU320而传送。
由电流传感器192生成的信号，依次通过电流传感器192、模拟/数字变换器322以及第二CPU320而传送。
由温度传感器194生成的信号，依次通过温度传感器194、模拟/数字变换器322以及第二CPU320而传送。
如此，控制系统具有传送信号的5条传送路径。传送路径的数量与传感器的数量对应。此外，传送路径的数量不限于此。
第三CPU330判定控制系统是否异常。例如，第三CPU330判定从电压传感器180、电压传感器182、电流传感器192、温度传感器193以及温度传感器194传送到第二CPU320的信号是否异常。由传送来的信号表示的值在上限值以上或者下限值以下的情况下，判定为传送来的信号异常。另外，在信号没有传送到第二CPU320的情况下，判定为信号异常。此外，检测信号异常的方法不限于此。
第三CPU330在判定为传送到第二CPU320的信号异常的情况下，判定为控制系统异常。例如，在判定为信号异常的持续时间在预定的时间以上的情况下，判定为控制系统异常。在判定为控制系统异常时，为了向电动发电机ECU172以外的ECU以及计算机通知控制系统异常这一情况，使表示控制系统异常的标记激活（ON）。
为了在修理工厂等向使用了诊断工具的工作者报知控制系统异常这一情况，将表示控制系统异常这一情况的信息存储在RAM340中。此外，可以使用RAM之外的非易失性存储器。
在判定为控制系统异常的情况下，第二CPU320执行故障安全防护（fail-safe）。例如，禁止第二变换器220的工作。此外，故障安全防护的方式不限于此。也可以执行故障安全防护以使混合动力车辆能够仅以低速行驶。
进而，第三CPU330在判定为控制系统异常的情况下，判定电压传感器180、电压传感器182、电流传感器192、温度传感器193、温度传感器194、第一CPU310、第二CPU320以及通信电路350的每个是否异常。这些各个设备是否异常，不使用从其它的设备传送来的信号进行判定。对于各个设备的异常的检测方法而言，由于使用公知的一般的方法就可以，因此此处不再重复说明。也可以使用多个CPU，判定电压传感器180、电压传感器182、电流传感器192、温度传感器193、温度传感器194、第一CPU310、第二CPU320以及通信电路350的每个是否异常。第一CPU310以及第二CPU320，可对是否异常进行自诊断。在检测出异常的情况下，使对应于各设备的标记为激活（ON）。
将被判定为异常的设备中的、位于所述信号的传送路径中最下游的设备，作为异常的设备而存储于RAM340。例如，将表示异常的设备的信息存储于RAM340。此外，也可以使用RAM以外的非易失性存储器。
如图4所示，例如，在包含电压传感器180、模拟/数字变换器312、第一CPU310、通信电路350以及第二CPU320的信号传送路径中，判定为电压传感器180异常的情况下，将表示异常的设备是电压传感器180这一情况的信息存储于RAM340。在判定为电压传感器180以及模拟/数字变换器312异常的情况下，将表示异常的设备是模拟/数字变换器312这一情况的信息存储于RAM340。此情况下，在通过修理第一CPU310而使模拟/数字变换器312正常以后，存储异常的设备是电压传感器180。在判定为通信电路350异常的情况下，将表示异常的设备是通信电路350这一情况的信息存储于RAM340。
关于其他的传送路径也是同样的，将表示异常的设备的信息存储于RAM340。
参照图5，关于电动发电机ECU172的控制构造进行说明。
在步骤（以下将步骤略为S）100中，判定从电压传感器180、电压传感器182、电流传感器192、温度传感器193以及温度传感器194传送来的信号是否异常。在传送来的信号异常时（S100中是），处理移动到S102。否则（S100中否）处理返回S100。
在S102中，判定为控制系统异常。在S104中，存储控制系统异常这一情况。
在S106中，判定电压传感器180、电压传感器182、电流传感器192、温度传感器193、温度传感器194、第一CPU310、第二CPU320以及通信电路350的每个是否异常。
在S108中，将判定为异常的设备中的、位于信号的传送路径中最下游的设备，作为异常的设备进行存储。在S110中，执行故障安全防护。
如上所述，当控制系统所使用的信号异常时，在判定传送信号的多个设备的每个是否异常之前，判定为控制系统异常。如此，能够快速检测控制系统的异常。在判定为控制系统异常之后，判定传送信号的多个设备的每个是否异常。如此，能够确定异常的部位。因此，能够快速检测控制系统的异常，并且确定异常的部位。
应该认为，本次所公开的实施方式在所有的方面都是例示而不是限制性的内容。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求表示，包括与权利要求等同的意思以及范围内的所有的变更。

Claims (5)

1.一种控制系统的异常判定装置，是使用由多个设备(180,182,192,193,194,310,320,350)传送来的信号的控制系统的异常判定装置，包含：
判定所述控制系统是否异常的判定部(330);和
在判定为所述控制系统异常的情况下，存储所述控制系统异常的存储部(340)，
所述判定部(330)，
判定由所述多个设备(180,182,192,193,194,310,320,350)传送来的信号是否异常，
在判定为由所述多个设备(180,182,192,193,194,310,320,350)传送来的信号异常的情况下，判定为所述控制系统异常，
在判定为所述控制系统异常的情况下，判定所述多个设备(180,182,192,193,194,310,320,350)的每一个是否异常。
2.如权利要求1所述的控制系统的异常判定装置，
所述信号，依次通过所述多个设备(180,182,192,193,194,310,320,350)而被传送，
所述存储部(340)，将被判定为异常的设备中的、位于所述信号的传送路径中最下游的设备，作为异常的设备进行存储。
3.如权利要求1所述的控制系统的异常判定装置，
所述多个设备(180,182,192,193,194,310,320,350)包含使用所述信号的控制设备（320），
所述控制设备(320)，在判定为所述控制系统异常的情况下，执行故障安全防护。
4.一种控制系统的异常判定方法，是使用由多个设备(180,182,192,193,194,310,320,350)传送来的信号的控制系统的异常判定方法，包含：
判定由所述多个设备(180,182,192,193,194,310,320,350)传送来的信号是否异常的步骤；
在判定为由所述多个设备(180,182,192,193,194,310,320,350)传送来的信号异常的情况下，判定为所述控制系统异常的步骤；和
在判定为所述控制系统异常的情况下，判定所述多个设备(180,182,192,193,194,310,320,350)的每一个是否异常的步骤。
5.一种控制系统的异常判定装置，是使用由多个设备(180,182,192,193,194,310,320,350)传送来的信号的控制系统的异常判定装置，包含：
判定所述控制系统是否异常的判定单元(330)；和
用于在判定为所述控制系统异常的情况下，存储所述控制系统异常的存储单元(340)；
所述判定单元(330)，
判定由所述多个设备(180,182,192,193,194,310,320,350)传送来的信号是否异常，
在判定为由所述多个设备(180,182,192,193,194,310,320,350)传送来的信号异常的情况下，判定为所述控制系统异常，
在判定为所述控制系统异常的情况下，判定所述多个设备(180,182,192,193,194,310,320,350)的每一个是否异常。
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