CN108177650A - 一种混合动力汽车及其安全控制方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种混合动力汽车及其安全控制方法和系统，该安全控制方法包括：变速箱控制单元检测到变速箱传感器信号超出设定传感信号阈值和/或变速箱档位信号超出设定档位信号阈值，生成安全模式请求信号并输出；整车控制单元获取安全模式请求信号，并控制混合动力汽车的扭矩清零、以及控制向变速箱控制单元发出离合器分离指令和执行器关闭指令以使变速箱的离合器分离和变速箱的执行器关闭。本发明实施例无需增加硬件结构，则成本未增加；本发明实施例中变速箱控制单元的安全监控功能能够有效监控换挡失效等故障，整车控制单元的安全控制功能可以降低换挡失效带来的安全风险，有效保证整车安全性和行驶安全性。

Description

一种混合动力汽车及其安全控制方法和系统
技术领域
本发明实施例涉及汽车领域，尤其涉及一种混合动力汽车及其安全控制方法和系统。
背景技术
燃油汽车即以汽油为动力源进行驱动的汽车，燃油汽车虽然目前占据着大份额的汽车市场，但其消耗不可再生石油资源且排放废气污染环境的问题，使得前景也逐渐模糊。随之而来的，各种各样的电动汽车和混合动力汽车脱颖而出。
混合动力汽车是将电动机与发动机组合在一辆汽车上做驱动力，让一部分动力由电动机系统承担。现有的混合动力汽车的变速箱在换挡过程中能够准确识别换挡是否成功，然而针对档位故障却没有处理方式，导致车辆的行驶安全性较差。
发明内容
本发明实施例提供一种混合动力汽车及其安全控制方法和系统，以实现变速箱的故障监控和处理。
本发明实施例提供了一种混合动力汽车的安全控制方法，包括：
变速箱控制单元检测到变速箱传感器信号超出设定传感信号阈值和/或变速箱档位信号超出设定档位信号阈值，生成安全模式请求信号并输出；
整车控制单元获取所述安全模式请求信号，并控制所述混合动力汽车的扭矩清零、以及控制向所述变速箱控制单元发出离合器分离指令和执行器关闭指令以使所述变速箱的离合器分离和所述变速箱的执行器关闭。
进一步地，所述变速箱传感器信号包括：变速箱输入轴转速信号和变速箱输出轴转速信号中的至少一种；
所述设定传感信号阈值包括：与所述变速箱输入轴转速信号对应的第一转速阈值、以及与所述变速箱输出轴转速信号对应的第二转速阈值中的至少一种。
进一步地，所述变速箱控制单元检测到所述变速箱档位信号超出所述设定档位信号阈值包括：
所述变速箱控制单元根据所述变速箱输入轴转速信号和所述变速箱输出轴转速信号计算变速箱速比，并将与所述变速箱速比对应的档位信号确定为目标档位信号；
所述变速箱控制单元将所述目标档位信号与所述设定档位信号阈值进行匹配，在检测到所述目标档位信号和所述设定档位信号阈值不一致时生成所述安全模式请求信号。
进一步地，还包括：所述变速箱控制单元在检测到所述目标档位信号和所述设定档位信号阈值不一致、以及所述目标档位信号持续时间长度超过设定持续时间阈值时，生成所述安全模式请求信号。
进一步地，所述整车控制单元控制所述混合动力汽车的扭矩清零的具体执行过程包括：
所述整车控制单元分别向发动机和电动机发出清扭矩指令，以使所述发动机的扭矩清零、以及所述电动机的扭矩清零。
本发明实施例还提供了一种混合动力汽车的安全控制系统，包括：
变速箱控制单元，用于在检测到变速箱传感器信号超出设定传感信号阈值和/或变速箱档位信号超出设定档位信号阈值，生成安全模式请求信号并输出；
整车控制单元，用于获取所述安全模式请求信号，并控制所述混合动力汽车的扭矩清零、以及控制向所述变速箱控制单元发出离合器分离指令和执行器关闭指令以使所述变速箱的离合器分离和所述变速箱的执行器关闭。
进一步地，所述变速箱传感器信号包括：变速箱输入轴转速信号和变速箱输出轴转速信号中的至少一种；
所述设定传感信号阈值包括：与所述变速箱输入轴转速信号对应的第一转速阈值、以及与所述变速箱输出轴转速信号对应的第二转速阈值中的至少一种。
进一步地，所述变速箱控制单元包括：
确定档位子单元，用于根据所述变速箱输入轴转速信号和所述变速箱输出轴转速信号计算变速箱速比，并将与所述变速箱速比对应的档位信号确定为目标档位信号；
生成请求子单元，用于将所述目标档位信号与所述设定档位信号阈值进行匹配，在检测到所述目标档位信号和所述设定档位信号阈值不一致时生成所述安全模式请求信号。
进一步地，所述生成请求子模块还用于，在检测到所述目标档位信号和所述设定档位信号阈值不一致、以及所述目标档位信号持续时间长度超过设定持续时间阈值时，生成所述安全模式请求信号。
进一步地，所述整车控制单元用于分别向发动机和电动机发出清扭矩指令，以使所述发动机的扭矩清零、以及所述电动机的扭矩清零。
本发明实施例还提供了一种混合动力汽车，包括：变速箱、设置在所述变速箱中的变速箱传感器、离合器、变速箱执行器、以及如上所述的安全控制系统。
本发明实施例中，变速箱控制单元用于对变速箱的安全进行监控，在检测到变速箱传感器信号超出设定传感信号阈值和/或变速箱档位信号超出设定档位信号阈值，生成安全模式请求信号，整车控制单元用于对整车安全进行控制，在获取安全模式请求信号后，控制混合动力汽车的扭矩清零、以及控制向变速箱控制单元发出离合器分离指令和执行器关闭指令以使变速箱的离合器分离和变速箱的执行器关闭。本发明实施例，无需增加硬件结构，则成本并未增加；本发明实施例中变速箱控制单元的安全监控功能能够有效监控换挡失效等故障，整车控制单元的安全控制功能可以降低换挡失效带来的安全风险，有效保证整车安全性和行驶安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种混合动力汽车的安全控制方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种混合动力汽车的安全控制系统的结构图；
图3是本发明实施例提供的变速箱控制单元的控制流程图；
图4是本发明实施例提供的整车控制单元的控制流程图；
图5是本发明实施例提供的一种混合动力汽车的安全控制系统的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1所示，为本发明实施例提供的一种混合动力汽车的安全控制方法的流程图，该安全控制方法可以由安全控制系统来执行，该安全控制系统可以采用软件和/或硬件的方式实现，配置在混合动力汽车中执行。
本实施例提供的混合动力汽车的安全控制方法，具体包括如下步骤：
步骤110、变速箱控制单元检测到变速箱传感器信号超出设定传感信号阈值和/或变速箱档位信号超出设定档位信号阈值，生成安全模式请求信号并输出。
变速箱控制单元可用于对变速箱的安全进行监控，变速箱传感器的信号出现异常和/或变速箱档位信号出现异常均会对变速箱的安全产生影响，例如出现短路、开路、卡滞、异常加速等故障，影响混合动力汽车的运行安全，因此变速箱控制单元具体可通过对集成在变速箱中的变速箱传感器的信号进行采集和校验以实现对变速箱的安全监控，以及变速箱控制单元还通过对变速箱档位信号的监控以实现对变速箱的安全监控。
变速箱控制单元检测到采集的变速箱传感器信号处于设定传感信号阈值范围内，判定变速箱传感器信号正常，同时，变速箱控制单元检测到监控的变速箱档位信号处于设定档位信号阈值范围内，判定变速箱档位信号正常，此时变速箱控制单元判定变速箱功能安全。而变速箱控制单元若检测到变速箱传感器信号超出设定传感信号阈值范围，则判定变速箱传感器信号不可信即异常，和/或，若检测到变速箱档位信号超出设定档位信号阈值范围，则判定变速箱档位信号故障，此时变速箱控制单元判定变速箱功能不安全，则生成安全模式请求信号。
本领域技术人员可以理解，除了对变速箱传感器信号和变速箱档位信号进行监控之外，变速箱控制单元还可以对其他影响变速箱安全的部件进行监控，并在监控到异常或故障时生成安全模式请求信号并输出，以提高变速箱的安全性和稳定性。
步骤120、整车控制单元获取安全模式请求信号，并控制混合动力汽车的扭矩清零、以及控制向变速箱控制单元发出离合器分离指令和执行器关闭指令以使变速箱的离合器分离和变速箱的执行器关闭。
可选的，如图2所示整车控制单元和变速箱控制单元通过CAN总线进行通信交互。变速箱控制单元在监控到变速箱传感器和/或档位出现异常时，生成安全模式请求信号并传输至整车控制单元以请求整车控制单元进入安全模式，保证变速箱及整车功能安全，从而保证整车的行驶安全。
扭矩是使车轮保持旋转的力，整车控制单元控制车辆扭矩清零可使车辆的车轮停止旋转以提高行驶安全。离合器用于将传动系统和汽车系统分离或接合，整车控制单元向变速箱控制单元发送离合器分离指令可使离合器分离以使传动系统与汽车系统分离，提高行驶安全。整车控制单元向变速箱控制单元发送执行器关闭指令可使变速箱的执行器关闭，进而关闭变速箱，提高行驶安全。
本实施例中，变速箱控制单元用于对变速箱的安全进行监控，在检测到变速箱传感器信号超出设定传感信号阈值和/或变速箱档位信号超出设定档位信号阈值，生成安全模式请求信号，整车控制单元用于对整车安全进行控制，在获取安全模式请求信号后，控制混合动力汽车的扭矩清零、以及控制向变速箱控制单元发出离合器分离指令和执行器关闭指令以使变速箱的离合器分离和变速箱的执行器关闭。本实施例无需增加硬件结构，则成本并未增加；本实施例中变速箱控制单元的安全监控功能能够有效监控换挡失效等故障，整车控制单元的安全控制功能可以降低换挡失效带来的安全风险，有效保证整车安全性和行驶安全性。
可选的，变速箱传感器信号包括：变速箱输入轴转速信号和变速箱输出轴转速信号中的至少一种；设定传感信号阈值包括：与变速箱输入轴转速信号对应的第一转速阈值、以及与变速箱输出轴转速信号对应的第二转速阈值中的至少一种。
变速箱中设置有多个传感器，其中变速箱输入轴上设置有输入轴传感器，用于采集变速箱输入轴转速信号，变速箱输出轴上设置有输出轴传感器，用于采集变速箱输出轴转速信号，变速箱档位上设置有档位位置传感器，用于采集变速箱的档位位置信号。变速箱控制单元中存储有与变速箱输入轴转速信号对应的第一转速阈值、以及与变速箱输出轴转速信号对应的第二转速阈值。
变速箱控制单元实现了对变速箱传感器信号的采集和校验。具体的，变速箱控制单元通过各个传感器获取到变速箱传感器信号后，对变速箱传感器信号进行检测，在检测到变速箱输入轴转速信号超出第一转速阈值，和/或，变速箱输出轴转速信号超出第二转速阈值，可判定出现传感器短路、开路、卡滞等故障。
需要说明的是，第一转速阈值和第二转速阈值是在多次测试和统计中合理得出的转速阈值，相关从业人员可在对汽车测试中得出第一转速阈值和第二转速阈值。
可选的，参考图3所示为变速箱控制单元的控制流程，变速箱控制单元检测到变速箱档位信号超出设定档位信号阈值包括：
变速箱控制单元根据变速箱输入轴转速信号和变速箱输出轴转速信号计算变速箱速比，并将与变速箱速比对应的档位信号确定为目标档位信号；
变速箱控制单元将目标档位信号与设定档位信号阈值进行匹配，在检测到目标档位信号和设定档位信号阈值不一致时生成安全模式请求信号。
变速箱控制单元中存储有多个档位信息和每个档位信息对应的速比值。变速箱输入轴转速和变速箱输出轴转速相比，可得到变速箱当前实际速比(即传动比)，根据该变速箱速比可确定变速箱当前对应的实际档位信号(例如速比为3，则当前档位信号为3档)即目标档位信号。
变速箱中还集成有档位位置传感器，档位位置传感器给变速箱控制单元提供了档位位置信号，在此档位位置传感器提供的档位位置信号(非空挡时)即为设定档位信号阈值，显然，设定档位信号阈值非固定值，根据用户的档位需求而变动。变速箱控制单元将目标档位信号与设定档位信号阈值进行比较即进行档位校验，如果档位相同，则当前目标档位信号真实有效，变速箱继续正常运行；如果档位不同，则变速箱控制单元可判定变速箱的档位位置传感器不能反馈正确的档位信号，继续运行会有错档风险，可能导致整车异常加减速，此时变速箱控制单元向整车控制单元发送安全模式请求信号。
可选的，该安全控制方法还包括：变速箱控制单元在检测到目标档位信号和设定档位信号阈值不一致、以及目标档位信号持续时间长度超过设定持续时间阈值时，生成安全模式请求信号。
变速箱的档位位置信号有时会发生瞬时跳变，并非是档位故障，因此为了避免档位瞬时跳变可能引发的安全模式控制，在此变速箱控制单元可在检测到目标档位信号和设定档位信号阈值不一致时，还检测该目标档位信号持续时间长度，用于判断是否是发生了档位瞬时跳变。若该目标档位信号持续时间长度超过设定持续时间阈值，则确认并非是档位瞬时跳变，而是档位故障，基于此，变速箱控制单元可生成安全模式请求信号。可选设定持续时间阈值为1秒。
可选的，参考图4所示为整车控制单元的控制流程，整车控制单元控制混合动力汽车的扭矩清零的具体执行过程包括：整车控制单元分别向发动机和电动机发出清扭矩指令，以使发动机的扭矩清零、以及电动机的扭矩清零。
混合动力汽车中的动力源包括电动机和发动机，纯电动模式下电动机作为动力源驱动混合动力汽车运行，混动模式下发动机和电动机结合作为动力源驱动混合动力汽车运行，可选故障模式下发动机作为动力源驱动混合动力汽车运行。因此整车控制单元接收到安全模式请求信号后，需分别向混合动力汽车的发动机和电动机发送清扭矩指令，以使发动机的扭矩清零同时电动机的扭矩清零，保证了整车安全性。需要说明的是，为了保证行驶安全，在清扭矩完成后再发送离合器分离指令和变速箱(AMT)执行器关闭指令，当离合器分离，变速箱执行器关闭后，此时整车进入安全模式状态。
参考图5所示，为本发明实施例提供的一种混合动力汽车的安全控制系统的流程图，该安全控制系统可以执行上述任意实施例所述的安全控制方法，该安全控制系统可以采用软件和/或硬件的方式实现，配置在混合动力汽车中执行。
本实施例提供的混合动力汽车的安全控制系统，具体包括如下结构：
变速箱控制单元210，用于在检测到变速箱传感器信号超出设定传感信号阈值和/或变速箱档位信号超出设定档位信号阈值，生成安全模式请求信号并输出；
整车控制单元220，用于获取安全模式请求信号，并控制混合动力汽车的扭矩清零、以及控制向变速箱控制单元发出离合器分离指令和执行器关闭指令以使变速箱的离合器分离和变速箱的执行器关闭。
可选的，变速箱传感器信号包括：变速箱输入轴转速信号和变速箱输出轴转速信号中的至少一种；设定传感信号阈值包括：与变速箱输入轴转速信号对应的第一转速阈值、以及与变速箱输出轴转速信号对应的第二转速阈值中的至少一种。
可选的，变速箱控制单元210包括：确定档位子单元211，用于根据变速箱输入轴转速信号和变速箱输出轴转速信号计算变速箱速比，并将与变速箱速比对应的档位信号确定为目标档位信号；生成请求子单元212，用于将目标档位信号与设定档位信号阈值进行匹配，在检测到目标档位信号和设定档位信号阈值不一致时生成安全模式请求信号。
可选的，生成请求子模块212还用于，在检测到目标档位信号和设定档位信号阈值不一致、以及目标档位信号持续时间长度超过设定持续时间阈值时，生成安全模式请求信号。
可选的，整车控制单元220用于分别向发动机和电动机发出清扭矩指令，以使发动机的扭矩清零、以及电动机的扭矩清零。
本实施例中，变速箱控制单元用于对变速箱的安全进行监控，在检测到变速箱传感器信号超出设定传感信号阈值和/或变速箱档位信号超出设定档位信号阈值，生成安全模式请求信号，整车控制单元用于对整车安全进行控制，在获取安全模式请求信号后，控制混合动力汽车的扭矩清零、以及控制向变速箱控制单元发出离合器分离指令和执行器关闭指令以使变速箱的离合器分离和变速箱的执行器关闭。本实施例没有增加硬件结构，因此并未增加成本；本实施例中变速箱控制单元的安全监控功能能够有效监控换挡失效等故障，整车控制单元的安全控制功能可以降低换挡失效带来的安全风险，有效保证整车安全性和行驶安全性。
本发明实施例还提供了一种混合动力汽车，该混合动力汽车包括：变速箱、设置在变速箱中的变速箱传感器、离合器、变速箱执行器、以及如上任意实施例所述的安全控制系统。
本发明实施例中，不需要额外增加硬件配置或线束布置，而是在变速箱控制单元中增加了变速箱传感器信号校验及档位位置信号监控功能，在整车控制单元中增加了相应的安全模式控制功能，实现了对变速箱及其档位的监控及故障判断和处理，在不增加成本的前提下提升了变速箱及整车功能安全，可以有效保证发生档位失效故障时的整车安全性，保证整车的行驶安全，降低换挡失效带来的安全风险。
可选混合动力汽车采用单轴并联式混合动力系统。需要说明的是，整车控制单元与变速箱控制单元通过CAN总线通信交互的内容除了进入安全模式请求、离合器分离指令和变速箱执行器关闭指令，还包括执行其他功能时的通信交互。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种混合动力汽车的安全控制方法，其特征在于，包括：
变速箱控制单元检测到变速箱传感器信号超出设定传感信号阈值和/或变速箱档位信号超出设定档位信号阈值，生成安全模式请求信号并输出；
整车控制单元获取所述安全模式请求信号，并控制所述混合动力汽车的扭矩清零、以及控制向所述变速箱控制单元发出离合器分离指令和执行器关闭指令以使所述变速箱的离合器分离和所述变速箱的执行器关闭。
2.根据权利要求1所述的安全控制方法，其特征在于，所述变速箱传感器信号包括：变速箱输入轴转速信号和变速箱输出轴转速信号中的至少一种；
所述设定传感信号阈值包括：与所述变速箱输入轴转速信号对应的第一转速阈值、以及与所述变速箱输出轴转速信号对应的第二转速阈值中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的安全控制方法，其特征在于，所述变速箱控制单元检测到所述变速箱档位信号超出所述设定档位信号阈值包括：
所述变速箱控制单元根据所述变速箱输入轴转速信号和所述变速箱输出轴转速信号计算变速箱速比，并将与所述变速箱速比对应的档位信号确定为目标档位信号；
所述变速箱控制单元将所述目标档位信号与所述设定档位信号阈值进行匹配，在检测到所述目标档位信号和所述设定档位信号阈值不一致时生成所述安全模式请求信号。
4.根据权利要求3所述的安全控制方法，其特征在于，还包括：所述变速箱控制单元在检测到所述目标档位信号和所述设定档位信号阈值不一致、以及所述目标档位信号持续时间长度超过设定持续时间阈值时，生成所述安全模式请求信号。
5.根据权利要求1所述的安全控制方法，其特征在于，所述整车控制单元控制所述混合动力汽车的扭矩清零的具体执行过程包括：
所述整车控制单元分别向发动机和电动机发出清扭矩指令，以使所述发动机的扭矩清零、以及所述电动机的扭矩清零。
6.一种混合动力汽车的安全控制系统，其特征在于，包括：
变速箱控制单元，用于在检测到变速箱传感器信号超出设定传感信号阈值和/或变速箱档位信号超出设定档位信号阈值，生成安全模式请求信号并输出；
整车控制单元，用于获取所述安全模式请求信号，并控制所述混合动力汽车的扭矩清零、以及控制向所述变速箱控制单元发出离合器分离指令和执行器关闭指令以使所述变速箱的离合器分离和所述变速箱的执行器关闭。
7.根据权利要求6所述的安全控制系统，其特征在于，所述变速箱传感器信号包括：变速箱输入轴转速信号和变速箱输出轴转速信号中的至少一种；
所述设定传感信号阈值包括：与所述变速箱输入轴转速信号对应的第一转速阈值、以及与所述变速箱输出轴转速信号对应的第二转速阈值中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的安全控制系统，其特征在于，所述变速箱控制单元包括：
确定档位子单元，用于根据所述变速箱输入轴转速信号和所述变速箱输出轴转速信号计算变速箱速比，并将与所述变速箱速比对应的档位信号确定为目标档位信号；
生成请求子单元，用于将所述目标档位信号与所述设定档位信号阈值进行匹配，在检测到所述目标档位信号和所述设定档位信号阈值不一致时生成所述安全模式请求信号。
9.根据权利要求8所述的安全控制系统，其特征在于，所述生成请求子模块还用于，在检测到所述目标档位信号和所述设定档位信号阈值不一致、以及所述目标档位信号持续时间长度超过设定持续时间阈值时，生成所述安全模式请求信号。
10.根据权利要求6所述的安全控制系统，其特征在于，所述整车控制单元用于分别向发动机和电动机发出清扭矩指令，以使所述发动机的扭矩清零、以及所述电动机的扭矩清零。
11.一种混合动力汽车，其特征在于，包括：变速箱、设置在所述变速箱中的变速箱传感器、离合器、变速箱执行器、以及如权利要求6-10任一项所述的安全控制系统。
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