CN113602096A - 纯电动汽车整车控制器的故障分级系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种纯电动汽车整车控制器的故障分级系统和方法，系统包括MCU、BMS、DC/DC、充电机、ABM、ABS、BCM、TBOX、通信总线、加速踏板、制动踏板、大气压力传感器、室内温度传感器、空调温度传感器、档位传感器、整车控制器、PTC温度信号、真空泵控制、MCU唤醒控制、DC/DC唤醒控制。其中整车控制器作为控制核心，通过本发明的故障处理策略对其他部件的故障进行分级和制定相应的处理策略。
Description
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域，具体涉及一种纯电动汽车整车控制器的故障分级及处理技术领域。
背景技术
近些年随着国家大力倡导纯电动汽车的研发、生产和销售以来，市面上已经保有大量的纯电动汽车，随着纯电动汽车的普及，引发的车辆故障也越来越多，为了保证车辆的正常功能和行驶安全，纯电动汽车的故障处理就显得格外重要。作为纯电动汽车的大脑，整车控制器在整车的故障处理中起着至关重要的作用。目前整车控制器对于故的分级和处理过于复杂，增加了整车控制器的工作负担，不仅会增加自身故障的概率，也降低了处理故障的效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种使纯电动汽车的故障处理策略更加的细化，以及当车辆发生故障时可以第一时间处理使安全性达到最高的处理方法和系统。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：纯电动汽车整车控制器的故障分级系统，整车控制器通过通信总线连接MCU、BMS、DC/DC、充电机、ABM、ABS、BCM、TBOX中的部分或全部，所述整车控制器连接加速踏板、制动踏板、大气气压传感器、室内温度传感器、空调温度传感器、档位传感器、PTC温度传感器中的部分或全部，所述整车控制器连接并输出控制信号至真空泵、MCU和DCDC。
所述整车控制器与MCU交互电机的信息和控制信号；
所述整车控制器与BMS交互高压电池的信息和控制信号；
所述整车控制器与DC/DC连接控制高压电池为蓄电池充电；
所述整车控制器与充电机连接控制慢充输入电流为高压电池充电；
所述整车控制器与ABM连接获取气囊状态和车辆碰撞信号；
所述整车控制器与ABS连接获取制动控制信号；
所述整车控制器与BCM连接获取车身电子器件信息；
所述整车控制器与TBOX连接获取车辆信息与后台平台的数据交互信息；
所述整车控制器与加速踏板连接获取加速踏板踩踏幅度信号；
所述整车控制器与制动踏板连接获取制动踏板踩踏幅度信号；
所述整车控制器与大气气压传感器连接获取大气压力信号；
所述整车控制器与室内温度传感器连接获取车内温度信号；
所述整车控制器与空调温度传感器连接获取汽车空调蒸发器温度信号；
所述整车控制器与档位传感器连接获取车辆档位所处位置信号；
所述整车控制器与PTC温度传感连接获取取暖电阻的温度信号；
所述整车控制器与真空泵交互真空泵的信息和控制信号。
基于所述纯电动汽车整车控制器的故障分级系统的分级方法，故障分类包括：通信类故障、动力总线相关控制器故障、输入输出信号故障、整车总线相关控制器故障和整车控制器自身故障；
每个故障分类内根据获取的参数信号匹配，当匹配成功后获取所匹配的故障等级，并执行所对应故障等级的故障处理方法，故障等级由轻至严重依次为故障等级0、故障等级1、故障等级2、故障等级5、故障等级6、故障等级7、故障等级8、故障等级9、故障等级11、故障等级13、故障等级15。
所述故障等级0为无故障；
所述故障等级1的故障处理方法为记录故障码；
所述故障等级2的故障处理方法为记录故障码；
所述故障等级5的故障处理方法为限制功率50％；
所述故障等级6的故障处理方法为限制车速上限位60km/h；
所述故障等级7的故障处理方法为限制车速上限位20km/h
所述故障等级8的故障处理方法为限制车速为蠕行状态；
所述故障等级9的故障处理方法为设定时间内们，慢速0扭矩；
所述故障等级11的故障处理方法为慢速0扭矩；
所述故障等级13的故障处理方法为执行正常下电操作；
所述故障等级15的故障处理方法为执行紧急下电操作。
所述通信类故障定义为故障等级15，所述通信类故障包括通信总线BUSOFF、与MCU通信丢失、与BMS通信丢失、与ABS通信丢失、与BCM通信丢失。
所述动力总线相关控制器故障中：
当MCU或MCU广播的为故障等级1时，整车控制器故障定义为故障等级5；
当MCU或MCU广播的为故障等级2时，整车控制器故障定义为故障等级11；
当MCU或MCU广播的为故障等级3时，整车控制器故障定义为故障等级13；
当MCU或MCU广播的为故障等级4时，整车控制器故障定义为故障等级15。
所述输入输出信号故障包括：
制动踏板信号缺失故障，定义为故障等级7
加速踏板传感器信号差异性故障，定义为故障等级7；
加速踏板传感器单路信号异常故障，定义为故障等级8；
加速踏板传感器双路信号异常故障，定义为故障等级9；
室内温度传感器数据异常故障，定义为故障等级1；
空调温度传感器数据异常故障，定义为故障等级2；
PTC温度信号数据异常故障，定义为故障等级2；
大气压力传感器数据异常故障，定义为故障等级9；
大气压力传感器数据恢复时间异常故障，第一次发生时定义为故障等级6，连续第二次发生时，定义为故障等级7，第三次发生时，定义为故障等级11；
真空泵控制模块持续工作超过设定时间，且大气压力传感器检测数值异常，定义为故障等级7；
当整车控制器检测到MCU唤醒控制模块异常时，定义为故障等级15；
当整车控制器检测到DC/DC唤醒控制模块异常时，定义为故障等级5。
所述整车总线相关控制器故障包括：
TBOX通信丢失，定义为故障等级8；
DC/DC通信丢失，定义为故障等级5。
所述整车控制器自身故障为整车控制器内部监测模块诊断到内部软件陷阱及运行错误，定义为故障等级15。
本发明将整车控制器作为纯电动汽车的中央核心，将相关的其他电子部件进行合理分类和模型化，通过将其故障的分级和制定相应的处理策略，从而使新能源汽车的控制系统更加的安全可靠。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：
图1为纯电动汽车整车控制器故障处理项关键拓扑图；
图2为纯电动汽车整车控制器故障分类和故障等级定义表。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1所示，整车控制器通过通信总线与MCU、BMS、DC/DC、充电机、ABM、ABS、BCM、TBOX连接，当然可以仅连接其中部分元器件，同时整车控制器通过硬线连接加速踏板、制动踏板、大气气压传感器、室内温度传感器、空调温度传感器、档位传感器、PTC温度传感器、真空泵，当然也可以仅连接其中部分元器件；通信总线泛指汽车控制器之间通信的总线系统，这里指代CAN总线，其中整车控制器作为控制核心，负责整车控制系统的统一调度以及故障系统的统一管理，通过本发明的故障处理策略对其他部件的故障进行分级和制定相应的处理策略。
下面对各个元器件介绍如下：
MCU：电机控制器的简称，主要作用为电机的控制；
BMS：电池管理系统的简称，主要对电池信息和电池的相关电子部件进行检测和控制；
DC/DC：蓄电池充电系统，利用高压电池进行高压到低压的转换，从而对蓄电池进行充电；
充电机：电池包充电控制系统，主要针对慢充输入的交流电进行整流，输出高压直流电对电池包进行充电；
ABM：气囊控制器，检测车辆碰撞等异常，并控制气囊开启；
ABS：防抱死刹车系统，当车辆出现紧急制动时，自动控制制动器制动力的大小，使车轮不被抱死；
BCM：车身控制器，负责车身电子器件的控制；
TBOX：远程控制模块，车联网控制器，负责车辆信息与后台平台的数据交互；
加速踏板：根据驾驶员的踩踏，不同的深度提供不同的动力扭矩；
制动踏板：根据驾驶员的踩踏，提供车辆的制动力；
大气压力传感器：检测制动系统的管路压强以及车辆环境的大气压强；
室内温度传感器：检测车辆室内的温度信号；
空调温度传感器：检测空调系统蒸发器的温度信号；
档位传感器：检测车辆档位所处位置并输出电信号；
PTC温度信号：检测采暖电阻的温度信号；
真空泵控制：控制制动真空泵的控制信号；
MCU唤醒控制：从休眠状态将电机控制器唤醒的电信号；
DC/DC唤醒控制：从休眠状态将DC/DC控制器唤醒的电信号。
本系统以整车控制器为车辆的最高等级控制器，其他的控制器均接受整车控制器的控制指令。关于整车故障的处理也是以整车控制器为中心，进行故障等级的划分和制定对应的处理策略。
具体的针对不同的故障分类和故障等级对本发明进行说明：
1、通信类故障：
通信类故障指代通信总线发生未知的丢帧，数据结构错误等，当整车控制器检测到该类的故障时，定义故障等级为15，进行紧急下电。具体表现为：通信总线BUSOFF、与MCU通信丢失、与BMS通信丢失、与ABS通信丢失、与BCM通信丢失。
2、动力总线相关控制器故障
动力总线控制器主要包含MCU及BMS。整车控制器根据MCU及BMS的总线广播故障等级进行故障等级定义及制定处理策略。具体为：当MCU或MCU广播的故障等级为1时，整车控制器定义其为故障等级5，限制动力输出功率为50％，当MCU或BMS广播故障等级为2时，整车控制器定义其故障等级为11，快速将扭矩限制为0。当MCU或BMS广播故障等级为3时，整车控制器定义其故障等级为13，此时为较严重故障，进行正常下电操作。当MCU或BMS广播故障等级为4时，整车控制器定义其故障等级为15，此时为严重故障，进行紧急下电。
3、输入输出信号故障
指代整车控制器的硬件输入、输出信号的硬件相关类故障。具体如下：
制动踏板信号缺失故障，定义为故障等级7，限制车速20km/h。
加速踏板传感器信号差异性故障，定义为故障等级7，限制车速20km/h。
加速踏板传感器单路信号异常故障，定义为故障等级8，限制车速为蠕行车速(典型值为5km/h或7km/h)。
加速踏板传感器双路信号异常故障，定义为故障等级9，慢速降低扭矩至0(扭矩归零时间不少于15秒，最多不超过22秒)。
室内温度传感器数据异常故障，定义为故障等级1，此时只记录故障码，并限制空调只能运行在手动模式。
空调温度传感器数据异常故障，定义为故障等级2，此故障不影响车辆动力性能，处理方式为不允许空调制冷功能开启。
PTC温度信号数据异常故障，定义为故障等级2，此故障不影响车辆动力性能，处理方式为不允许辅热功能开启。
大气压力传感器数据异常故障，定义为故障等级9，慢速降低扭矩至0(降扭时间不少于15秒，最多不超过22秒)。
大气压力传感器数据恢复时间异常故障，第一次发生时定义为故障等级6，此时限制车速60km/h。连续第二次发生时，定义为故障等级7，限制车速20km/h。第三次发生时，定义为故障等级11，在5秒内将扭矩降低至0。以上均为连续检测异常时的处理情况，如果发生故障后传感器数据连续10次监测正常，则清除故障标志，重新对异常进行计数。
真空泵控制模块持续工作30秒，大气压力传感器检测数值异常，定义为故障等级7，限制车速20km/h。
MCU唤醒故障，当整车控制器检测到MCU唤醒控制模块异常时，定义为故障等级15，执行紧急下电操作。
DC/DC唤醒故障，当整车控制器检测到DC/DC唤醒控制模块异常时，定义为故障等级5，限制扭矩50％。
4、整车总线相关控制器故障
TBOX通信丢失，定义为故障等级8，限制车速为蠕行车速(典型值为5km/h或7km/h)。
DC/DC通信丢失，定义为故障等级5，限制扭矩50％。
5、整车控制器自身故障
整车控制器内部监测模块诊断到内部软件陷阱及运行错误，定义为故障等级15，执行紧急下电操作。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.纯电动汽车整车控制器的故障分级系统，其特征在于：整车控制器通过通信总线连接MCU、BMS、DC/DC、充电机、ABM、ABS、BCM、TBOX中的部分或全部，所述整车控制器连接加速踏板、制动踏板、大气气压传感器、室内温度传感器、空调温度传感器、档位传感器、PTC温度传感器中的部分或全部，所述整车控制器连接并输出控制信号至真空泵、MCU和DCDC。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车整车控制器的故障分级系统，其特征在于：
所述整车控制器与MCU交互电机的信息和控制信号；
所述整车控制器与BMS交互高压电池的信息和控制信号；
所述整车控制器与DC/DC连接控制高压电池为蓄电池充电；
所述整车控制器与充电机连接控制慢充输入电流为高压电池充电；
所述整车控制器与ABM连接获取气囊状态和车辆碰撞信号；
所述整车控制器与ABS连接获取制动控制信号；
所述整车控制器与BCM连接获取车身电子器件信息；
所述整车控制器与TBOX连接获取车辆信息与后台平台的数据交互信息；
所述整车控制器与加速踏板连接获取加速踏板踩踏幅度信号；
所述整车控制器与制动踏板连接获取制动踏板踩踏幅度信号；
所述整车控制器与大气气压传感器连接获取大气压力信号；
所述整车控制器与室内温度传感器连接获取车内温度信号；
所述整车控制器与空调温度传感器连接获取汽车空调蒸发器温度信号；
所述整车控制器与档位传感器连接获取车辆档位所处位置信号；
所述整车控制器与PTC温度传感连接获取取暖电阻的温度信号；
所述整车控制器与真空泵交互真空泵的信息和控制信号。
3.基于权利要求1或2所述纯电动汽车整车控制器的故障分级系统的分级方法，其特征在于：故障分类包括：通信类故障、动力总线相关控制器故障、输入输出信号故障、整车总线相关控制器故障和整车控制器自身故障；
每个故障分类内根据获取的参数信号匹配，当匹配成功后获取所匹配的故障等级，并执行所对应故障等级的故障处理方法，故障等级由轻至严重依次为故障等级0、故障等级1、故障等级2、故障等级5、故障等级6、故障等级7、故障等级8、故障等级9、故障等级11、故障等级13、故障等级15。
4.根据权利要求3所述的分级方法，其特征在于：
所述故障等级0为无故障；
所述故障等级1的故障处理方法为记录故障码；
所述故障等级2的故障处理方法为记录故障码；
所述故障等级5的故障处理方法为限制功率50％；
所述故障等级6的故障处理方法为限制车速上限位60km/h；
所述故障等级7的故障处理方法为限制车速上限位20km/h
所述故障等级8的故障处理方法为限制车速为蠕行状态；
所述故障等级9的故障处理方法为设定时间内们，慢速0扭矩；
所述故障等级11的故障处理方法为慢速0扭矩；
所述故障等级13的故障处理方法为执行正常下电操作；
所述故障等级15的故障处理方法为执行紧急下电操作。
5.根据权利要求3或4所述的分级方法，其特征在于：所述通信类故障定义为故障等级15，所述通信类故障包括通信总线BUSOFF、与MCU通信丢失、与BMS通信丢失、与ABS通信丢失、与BCM通信丢失。
6.根据权利要求3或4所述的分级方法，其特征在于：所述动力总线相关控制器故障中：
当MCU或MCU广播的为故障等级1时，整车控制器故障定义为故障等级5；
当MCU或MCU广播的为故障等级2时，整车控制器故障定义为故障等级11；
当MCU或MCU广播的为故障等级3时，整车控制器故障定义为故障等级13；
当MCU或MCU广播的为故障等级4时，整车控制器故障定义为故障等级15。
7.根据权利要求3或4所述的分级方法，其特征在于：所述输入输出信号故障包括：
制动踏板信号缺失故障，定义为故障等级7
加速踏板传感器信号差异性故障，定义为故障等级7；
加速踏板传感器单路信号异常故障，定义为故障等级8；
加速踏板传感器双路信号异常故障，定义为故障等级9；
室内温度传感器数据异常故障，定义为故障等级1；
空调温度传感器数据异常故障，定义为故障等级2；
PTC温度信号数据异常故障，定义为故障等级2；
大气压力传感器数据异常故障，定义为故障等级9；
大气压力传感器数据恢复时间异常故障，第一次发生时定义为故障等级6，连续第二次发生时，定义为故障等级7，第三次发生时，定义为故障等级11；
真空泵控制模块持续工作超过设定时间，且大气压力传感器检测数值异常，定义为故障等级7；
当整车控制器检测到MCU唤醒控制模块异常时，定义为故障等级15；
当整车控制器检测到DC/DC唤醒控制模块异常时，定义为故障等级5。
8.根据权利要求3或4所述的分级方法，其特征在于：所述整车总线相关控制器故障包括：
TBOX通信丢失，定义为故障等级8；
DC/DC通信丢失，定义为故障等级5。
9.根据权利要求3或4所述的分级方法，其特征在于：所述整车控制器自身故障为整车控制器内部监测模块诊断到内部软件陷阱及运行错误，定义为故障等级15。
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