CN116360390A - 用于混动汽车诊断的中央控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于混动汽车诊断的中央控制系统，包括：工况识别模块，用于识别出混动汽车的当前工况；模型生成模块，用于基于当前工况对应的控制策略架构和混动汽车的控制系统拓扑结构，生成混动汽车的实时能量流动模型；范围确定模块，用于基于实时能量流动模型确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围；故障诊断模块，用于基于正常运行参数范围判断出每个待诊断部件是否发生运行故障，获得诊断结果；应急处理模块，用于基于诊断结果进行故障应急处理，获得故障应急处理结果；用以基于混动汽车的当前工况生成实时能量流动模型，进而准确及时地确定出每个待诊断部件的正常运行参数范围，实现对混动汽车故障的高效准确识别。

Description

用于混动汽车诊断的中央控制系统

技术领域

本发明涉及混动汽车技术领域，特别涉及用于混动汽车诊断的中央控制系统。

背景技术

目前，最普遍的混动汽车是指油电混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV)，即采用传统的内燃机(柴油机或汽油机)和电动机作为动力源，在实际使用时根据汽车所需的功率采用不同的工况模式，对内燃机(柴油机或汽油机)和电动机两种动力源的输出功率进行实时分配控制。

由于混动汽车的工况模式的多变性导致部件的故障诊断难度大大增加，此时，例如将检测仪表检测部件的实时参数与预先设定阈值进行比较的传统故障检测方法已经不能满足实际使用情况，若要根据混动汽车的工况模式设置不同工况模式的比较阈值进行故障判断，不仅需要提前预测出混动汽车所有工况模式下的标准运行参数范围，计算量巨大，而且此种判断方式欠缺灵活性，导致故障判断精度不高，导致对故障的应急处理也不够有效。

因此，本发明提出了用于混动汽车诊断的中央控制系统。

发明内容

本发明提供用于混动汽车诊断的中央控制系统，用以基于混动汽车的当前工况对应的控制策略架构，并结合混动汽车的控制系统拓扑结构，生成实时能量流动模型，进而准确及时地确定出混动汽车中每个待诊断部件在当前工况下的正常运行参数范围，基于该正常运行参数范围实现对混动汽车故障的高效准确识别，减少了计算量，提高了故障识别精度，并实现对故障的有效应急处理。

本发明提供用于混动汽车诊断的中央控制系统，包括：

工况识别模块，用于识别出混动汽车的当前工况；

模型生成模块，用于基于当前工况对应的控制策略架构和混动汽车的控制系统拓扑结构，生成混动汽车的实时能量流动模型；

范围确定模块，用于基于实时能量流动模型确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围；

故障诊断模块，用于基于正常运行参数范围判断出每个待诊断部件是否发生运行故障，获得诊断结果；

应急处理模块，用于基于诊断结果进行故障应急处理，获得故障应急处理结果。

优选的，工况识别模块，包括：

边界确定单元，用于基于混动汽车的控制系统拓扑结构中每个控制系统部件的外特性和电机的效率MAP图以及控制系统拓扑结构的初始约束条件，确定出每种工况的工况边界条件；

数据获取单元，用于基于每种工况的工况边界条件中的判断依据对应的数据来源，获取混动汽车的当前运行数据；

工况识别单元，用于基于当前运行数据和每种工况的工况边界条件，确定出混动汽车的当前工况。

优选的，模型生成模块，包括：

第一确定单元，用于基于当前工况的控制策略架构在混动汽车的控制系统拓扑结构中确定出当前工况的标准控制路径；

第二确定单元，用于确定出当前工况的目标能量类型，在标准控制路径中确定出所有目标能量类型的能量流动路径；

模型搭建单元，用于基于控制系统拓扑结构中所有控制系统部件的拓扑关系和所有目标能量类型的能量流动路径，搭建出混动汽车的实时能量流动模型。

优选的，范围确定模块，包括：

第三确定单元，用于当基于实时能量流动模型确定出混动汽车的控制系统拓扑结构中当前存在的目标能量类型只有一种时，则基于实时能量流动模型中包含的控制系统部件的外特性和控制系统拓扑结构的初始约束条件，确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围；

第四确定单元，用于当基于实时能量流动模型确定出混动汽车的控制系统拓扑结构中当前存在的目标能量类型不止一种时，则基于混动汽车的当前状态参数确定出控制系统拓扑结构中当前存在的所有目标能量类型的动力源分配策略；

范围确定单元，用于基于动力源分配策略和实时能量流动模型中包含的控制系统部件的外特性以及控制系统拓扑结构的初始约束条件，确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围。

优选的，第三确定单元，包括：

约束挖掘子单元，用于当基于实时能量流动模型确定出混动汽车的控制系统拓扑结构中当前存在的目标能量类型只有一种时，则挖掘出实时能量流动模型中包含的控制系统部件之间的运行约束；

第一确定子单元，用于基于实时能量流动模型中包含的控制系统部件的外特性和控制系统拓扑结构的初始约束条件以及控制系统部件之间的运行约束，确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围。

优选的，第四确定单元，包括：

第二确定子单元，用于当基于实时能量流动模型确定出混动汽车的控制系统拓扑结构中当前存在的目标能量类型不止一种时，则基于混动汽车的当前状态参数确定出混动汽车的SOC平衡控制策略；

第三确定子单元，用于基于SOC平衡控制策略确定出控制系统拓扑结构中当前存在的所有目标能量类型的动力源分配策略。

优选的，范围确定单元，包括：

阈值确定子单元，用于基于动力源分配策略确定出每种目标能量类型的输出功率阈值；

第四确定子单元，用于基于每种目标能量类型的输出功率阈值和实时能量流动模型中包含的控制系统部件的外特性以及控制系统拓扑结构的初始约束条件，确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围。

优选的，故障诊断模块，包括：

稳定度计算单元，用于基于待诊断部件的实时运行参数的波动频率和波动幅度以及波动均匀度，计算出待诊断部件的运行稳定度；

第一诊断单元，用于当待诊断部件的实时运行参数超出对应的正常运行参数范围或运行稳定度低于稳定度阈值时，则将对应待诊断部件发生运行故障作为对应待诊断部件的诊断结果，否则，将对应待诊断部件未发生运行故障作为对应待诊断部件的诊断结果。

优选的，应急处理模块，包括：

部件标记单元，用于将诊断结果为发生运行故障的故障部件标记在控制系统拓扑结构中，获得控制系统故障分布拓扑图；

图库筛选单元，用于在故障数据分布拓扑图库中筛选出控制系统拓扑结构的相似控制系统拓扑结构在当前工况下的故障数据分布拓扑图集；

图集划分单元，用于基于故障数据分布拓扑图集中每个故障数据分布拓扑图的历史故障深层因素，对故障数据分布拓扑图集进行划分，获得每个历史故障深层因素的拓扑图子集；

路径生成单元，用于基于历史故障深层因素在对应的故障数据分布拓扑图中标记出故障传播路径，基于故障传播路径上每个控制系统部件的运行参数生成故障数据传播路径；

路径处理单元，用于对拓扑图子集中的所有故障数据分布拓扑图的故障数据传播路径进行降维并特征提取，获得故障数据传播路径底层特征，将拓扑图子集中的所有故障数据传播路径底层特征进行深度融合，获得对应历史故障深层因素的标准传播路径底层特征；

范围确定单元，用于基于实时能量流动模型确定出能量流动路径，基于控制系统故障分布拓扑图中的故障部件的第一分布位置和能量流动路径的第二分布位置，确定出故障部件的故障溯源范围；

因素确定单元，用于基于每种历史故障深层因素的标准传播路径底层特征和所有故障部件的故障溯源范围，确定出混动汽车的故障深层因素；

应急处理单元，用于基于故障深层因素确定出故障应急处理方案，执行故障应急处理方案，获得故障应急处理结果。

优选的，因素确定单元，包括：

路径确定子单元，用于基于控制系统拓扑结构中在故障溯源范围内的所有拓扑结构关系和故障部件的第一分布位置以及每个控制系统部件的实时运行参数，确定出多条待选故障数据传播路径；

路径处理子单元，用于对待选故障数据传播路径进行降维并特征提取，获得对应的传播路径底层特征；

因素确定子单元，用于计算出每个传播路径底层特征和每个历史故障深层因素的标准传播路径底层特征之间的相似度，将最大相似度对应的标准传播路径底层特征对应的历史故障深层因素作为混动汽车的故障深层因素。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中用于混动汽车诊断的中央控制系统示意图；

图2为本发明实施例中一种工况识别模块示意图；

图3为本发明实施例中一种模型生成模块示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

本发明提供了一种用于混动汽车诊断的中央控制系统，参考图1，包括：

工况识别模块，用于识别出混动汽车的当前工况；

模型生成模块，用于基于当前工况对应的控制策略架构和混动汽车的控制系统拓扑结构，生成混动汽车的实时能量流动模型；

范围确定模块，用于基于实时能量流动模型确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围；

故障诊断模块，用于基于正常运行参数范围判断出每个待诊断部件是否发生运行故障，获得诊断结果；

应急处理模块，用于基于诊断结果进行故障应急处理，获得故障应急处理结果。

该实施例中，当前工况即为混动汽车当前处于的工况模式，例如有：纯电动力模式(只由电动机为混动汽车提供动力的工况模式)、纯油动力模式(只由内燃机(柴油机或汽油机)为混动汽车提供动力的工况模式)、混合动力模式(由电动机和内燃机(柴油机或汽油机)同时为混动汽车提供动力的工况模式)，也可根据混动汽车的行驶状态对上述模式进行进一步细化，例如纯电动力模式下的行驶状态、纯电动力模式下的制动状态等。

该实施例中，控制策略架构即为混动汽车在不同工况模式下对应的对控制系统中的部件的能量流动的控制策略的架构。

该实施例中，控制系统拓扑结构即为包含混动汽车的动力控制系统中所有部件(例如：内燃机、内燃机和发电机、电动机、离合器、内燃机控制器、内燃机和发电机控制器、电动机控制器、离合器控制器、仪表系统、电池系统等)之间的连接关系的结构。

该实施例中，实时能量流动模型即为包含互动汽车的控制系统中能量流动过程的模型，能量流动过程例如：内燃机向发电机传送机械能，发电机向蓄电池传送电能，蓄电池向控制器传送电能，控制器向电动机传输电能，电动机向车轮驱动轴传输机械能。

该实施例中，待诊断部件即为混动汽车中需要被故障诊断的部件，例如：发电机、内燃机、控制器、蓄电池、车轮驱动轴等。

该实施例中，正常运行参数范围即为基于实时能量流动模型确定出的混动汽车中每个待诊断部件在混动汽车的当前工况下对应的未发生故障时的运行参数范围。

该实施例中，诊断结果即为基于正常运行参数范围判断出的待诊断部件是否发生故障的判断结果。

该实施例中，故障应急处理即为基于诊断结果对混动汽车的控制系统中的部件的进一步应急控制，例如：增大控制器的输出功率，增大内燃机的输出机械能等。

该实施例中，故障应急处理结果即为基于诊断结果进行故障应急处理后获得的控制处理结果。

该实施例中，中央控制系统是一种对混动汽车的控制系统(实现对混动汽车的动力和电力以及各种能量的传播过程控制的系统)中的部件发生故障的诊断并进行应急处理控制的系统。

以上技术的有益效果为：基于混动汽车的当前工况对应的控制策略架构，并结合混动汽车的控制系统拓扑结构，生成实时能量流动模型，进而准确及时地确定出混动汽车中每个待诊断部件在当前工况下的正常运行参数范围，基于该正常运行参数范围实现对混动汽车故障的高效准确识别，减少了计算量，提高了故障识别精度，并实现对故障的有效应急处理。

实施例2：

在实施例1的基础上，工况识别模块，包括：

边界确定单元，用于基于混动汽车的控制系统拓扑结构中每个控制系统部件的外特性和电机的效率MAP图以及控制系统拓扑结构的初始约束条件，确定出每种工况的工况边界条件；

数据获取单元，用于基于每种工况的工况边界条件中的判断依据对应的数据来源，获取混动汽车的当前运行数据；

工况识别单元，用于基于当前运行数据和每种工况的工况边界条件，确定出混动汽车的当前工况。

该实施例中，控制系统部件即为混动汽车的控制系统中包含的所有部件，例如：内燃机、内燃机和发电机、电动机、离合器、内燃机控制器、内燃机和发电机控制器、电动机控制器、离合器控制器、仪表系统、电池系统等。

该实施例中，外特性即为控制系统部件的输入量之间或输入量之间或者输出量与输入量之间的关系量。

该实施例中，效率MAP图即为电机(和控制器)在给定转速和转矩下的效率分布，电机(和控制器)的效率是电机转速和输出转矩的二元函数，在三维坐标中是一个曲面。

该实施例中，初始约束条件即为控制系统拓扑结构中的控制系统部件的物理极限和电池的充放电功率等条件对整个控制系统中各部件的功率、扭矩、转速上的约束。

该实施例中，工况边界条件即为基于混动汽车的控制系统拓扑结构中每个控制系统部件的外特性和电机的效率MAP图以及控制系统拓扑结构的初始约束条件确定出的混动汽车不同工况模式下的混动汽车的运行数据边界条件。

该实施例中，基于混动汽车的控制系统拓扑结构中每个控制系统部件的外特性和电机的效率MAP图以及控制系统拓扑结构的初始约束条件，确定出每种工况的工况边界条件，即为：

基于控制系统部件的外特性确定出每个控制系统部件的第一约束，基于电机的效率MAP图确定出电机(和控制器)在给定转速和转矩下的效率分布；

基于每个控制系统部件的第一约束和电机(和控制器)在给定转速和转矩下的效率分布以及控制系统拓扑结构的初始约束条件确定出混动汽车在每种工况模式下的运行数据极限值；

基于混动汽车在每种工况模式下的运行数据极限值确定出每种工况的工况边界条件。

该实施例中，判断依据即为工况边界条件中的判断式，例如：混动汽车在纯电工况模式下对应的工况边界条件之一为发电机的输出功率为1900W，因此，判断依据为发电机的输出功率为1900W。

该实施例中，数据来源即为工况边界条件中待判断的运行数据种类，例如，混动汽车在纯电工况模式下对应的工况边界条件之一为发电机的输出功率为1900W，则数据来源为发电机的输出功率。

该实施例中，当前运行数据即为混动汽车中的各部件的实时运行数据，例如发电机当前的输出功率。

该实施例中，基于当前运行数据和每种工况的工况边界条件，确定出混动汽车的当前工况，即为：

将当前运行数据中每种工况边界条件中对应的运行数据种类对应的运行数据与每种工况的工况边界条件中的运行数据阈值进行比较，进而确定出混动汽车当前所在的工况模式作为混动汽车的当前工况。

以上技术的有益效果为：实现基于混动汽车的控制系统拓扑结构中每个控制系统部件的外特性和电机的效率MAP图以及控制系统拓扑结构的初始约束条件，准确确定出每种工况的工况边界条件，相比于传统故障诊断方式中预测混动汽车在各种工况模式下的工况边界条件，大大减少了计算量，且确定出的工况边界条件更加贴合实际运行情况，使得对混动汽车的当前工况的识别更加准确高效。

实施例3：

在实施例1的基础上，模型生成模块，包括：

第一确定单元，用于基于当前工况的控制策略架构在混动汽车的控制系统拓扑结构中确定出当前工况的标准控制路径；

第二确定单元，用于确定出当前工况的目标能量类型，在标准控制路径中确定出所有目标能量类型的能量流动路径；

模型搭建单元，用于基于控制系统拓扑结构中所有控制系统部件的拓扑关系和所有目标能量类型的能量流动路径，搭建出混动汽车的实时能量流动模型。

该实施例中，标准控制路径即为基于当前工况的控制策略架构在混动汽车的控制系统拓扑结构中确定出混动汽车当前工况下的控制路径，例如：整车控制器对内燃机和发电机控制器、电极控制器、离合器控制器、仪表系统和电池系统进行控制，内燃机和发电机控制器对内燃机和发电机进行控制，电机控制器对电机进行控制，离合器控制器对离合器进行控制。

该实施例中，目标能量类型即为当前工况下为混动汽车提供动力源的能量种类，包含电能和机械能。

该实施例中，能量流动路径即为目标能量类型的能量在标准控制路径中的流动路径，例如：内燃机控制器向内燃机传送电能，发电机控制器向发电机传输电能，内燃机向发电机传送机械能，发电机向蓄电池传送电能，蓄电池向所有控制器传送电能，电动机控制器向电动机传输电能，电动机向车轮驱动轴传输机械能。

该实施例中，基于控制系统拓扑结构中所有控制系统部件的拓扑关系和所有目标能量类型的能量流动路径，搭建出混动汽车的实时能量流动模型，即为：

基于控制系统拓扑结构中所有控制系统部件的拓扑关系将所有目标能量类型的能量流动路径标记在控制系统拓扑结构中，将能量流动路径在控制系统拓扑结构中经过的部件及其之间的拓扑结构和能量流动关系作为一个整体，获得实时能量流动模型。

以上技术的有益效果为：基于当前工况的控制策略架构确定出的标准控制路径，并在标准控制路径中确定出所有目标能量类型的能量流动路径，进而实时搭建出包含混动汽车中能量流动过程的实时能量流动模型。

实施例4：

在实施例1的基础上，范围确定模块，包括：

第三确定单元，用于当基于实时能量流动模型确定出混动汽车的控制系统拓扑结构中当前存在的目标能量类型只有一种时，则基于实时能量流动模型中包含的控制系统部件的外特性和控制系统拓扑结构的初始约束条件，确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围；

第四确定单元，用于当基于实时能量流动模型确定出混动汽车的控制系统拓扑结构中当前存在的目标能量类型不止一种时，则基于混动汽车的当前状态参数确定出控制系统拓扑结构中当前存在的所有目标能量类型的动力源分配策略；

范围确定单元，用于基于动力源分配策略和实时能量流动模型中包含的控制系统部件的外特性以及控制系统拓扑结构的初始约束条件，确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围。

该实施例中，动力源分配策略即为当基于实时能量流动模型确定出混动汽车的控制系统拓扑结构中当前存在的目标能量类型不止一种时，基于混动汽车的当前状态参数确定出包含控制系统拓扑结构中当前存在的所有目标能量类型的动力源的输出功率之间的分配比(比值)。

该实施例中，当前状态参数例如有车速(驾驶需求功率)、SOC、电池充放电能力、电池的期望充放电功率等。

以上技术的有益效果为：实现根据实时能量流动模型中当前存在的目标能量类型，分别采用不同的方法准确确定出混动汽车中所有待诊断部件在当前工况下的正常运行参数范围。

实施例5：

在实施例4的基础上，第三确定单元，包括：

约束挖掘子单元，用于当基于实时能量流动模型确定出混动汽车的控制系统拓扑结构中当前存在的目标能量类型只有一种时，则挖掘出实时能量流动模型中包含的控制系统部件之间的运行约束；

第一确定子单元，用于基于实时能量流动模型中包含的控制系统部件的外特性和控制系统拓扑结构的初始约束条件以及控制系统部件之间的运行约束，确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围。

该实施例中，挖掘出实时能量流动模型中包含的控制系统部件之间的运行约束，即为：

基于实时能量流动模型中的能量流动路径确定出能量流动路径中的控制系统部件之间的关系量，将基于控制系统部件之间的关系量作为控制系统部件之间的运行约束。

该实施例中，基于实时能量流动模型中包含的控制系统部件的外特性和控制系统拓扑结构的初始约束条件以及控制系统部件之间的运行约束，确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围，即为：

基于控制系统部件的外特性确定出控制系统部件的第一约束，基于控制系统拓扑结构的初始约束条件确定出每个控制系统部件的第二约束，基于控制系统部件之间的运行约束中的对应关系量和每个控制系统部件的第一约束和第二约束，计算出控制系统部件的运行参数的可取值范围，将对应待诊断部件的运行参数的可取值范围作为对应待诊断部件的正常运行参数范围。

以上技术的有益效果为：实现了当混动汽车的控制系统拓扑结构中当前存在的目标能量类型只有一种时，基于实时能量流动模型确定出控制系统部件之间的运行约束，并结合控制系统部件的外特性和控制系统拓扑结构的初始约束，准确确定出每个待诊断部件在当前工况下的正常运行参数范围。

实施例6：

在实施例4的基础上，第四确定单元，包括：

第二确定子单元，用于当基于实时能量流动模型确定出混动汽车的控制系统拓扑结构中当前存在的目标能量类型不止一种时，则基于混动汽车的当前状态参数确定出混动汽车的SOC平衡控制策略；

第三确定子单元，用于基于SOC平衡控制策略确定出控制系统拓扑结构中当前存在的所有目标能量类型的动力源分配策略。

该实施例中，SOC平衡控制策略即为包含基于驾驶需求功率、电池的期望充放电功率等确定出的内燃机和发电机的目标请求功率的策略，SOC平衡控制策略的目的是为了计算出合理的内燃机和发电机的目标请求功率，使得SOC始终维持在合理的水平，既有提高良好的后备功率，也能保持良好的经济性。

该实施例中，基于混动汽车的当前状态参数确定出混动汽车的SOC平衡控制策略，即为：

基于混动汽车的当前状态参数中的驾驶需求功率(即为混动汽车在当前工况下行驶所需要的所有输出功率)和电池的期望充放电功率等确定出内燃机和发电机的目标请求功率，进而使得混动汽车的电池在内燃机和发电机的目标请求功率之下可以维持在合理的范围内，将内燃机和发电机的目标请求功率作为混动汽车的SOC平衡控制策略。

该实施例中，基于SOC平衡控制策略确定出控制系统拓扑结构中当前存在的所有目标能量类型的动力源分配策略，即为：

将SOC平衡控制策略中的内燃机的目标请求功率和发电机的目标请求功的比值作为动力源分配策略。

以上技术的有益效果为：实现了当基于实时能量流动模型确定出混动汽车的控制系统拓扑结构中当前存在的目标能量类型不止一种时，基于混动汽车的当前状态参数确定出混动汽车的SOC平衡控制策略，基于SOC平衡控制策略进一步确定出当前存在的所有目标能量类型的动力源的输出功率之间的分配比。

实施例7：

在实施例4的基础上，范围确定单元，包括：

阈值确定子单元，用于基于动力源分配策略确定出每种目标能量类型的输出功率阈值；

第四确定子单元，用于基于每种目标能量类型的输出功率阈值和实时能量流动模型中包含的控制系统部件的外特性以及控制系统拓扑结构的初始约束条件，确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围。

该实施例中，输出功率阈值即为基于动力分配策略中内燃机的目标请求功率和发电机的目标请求功的比值以及内燃机的最大输出功率和发电机的最大输出功率计算出的每种目标能量类型的最大输出功率。

该实施例中，基于动力源分配策略确定出每种目标能量类型的输出功率阈值，即为：

基于动力分配策略中内燃机的目标请求功率和发电机的目标请求功的比值以及内燃机的最大输出功率和发电机的最大输出功率计算出每种目标能量类型的最大输出功率，将最大输出功率作为对应目标能量类型的输出功率阈值，例如：

动力分配策略中内燃机的目标请求功率和发电机的目标请求功的比值为1:1，内燃机的最大输出功率为1000W，发电机的最大输出功率为2000w，则内燃机和发电机的功率阈值都为1000W。

该实施例中，基于每种目标能量类型的输出功率阈值和实时能量流动模型中包含的控制系统部件的外特性以及控制系统拓扑结构的初始约束条件，确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围，即为：

基于实时能量流动模型中包含的控制系统部件的外特性确定出每个控制系统部件的第一约束；

基于控制系统拓扑结构的初始约束条件确定出每个控制系统部件的第二约束；

基于每种目标能量类型的输出功率阈值和实时能量流动模型确定出每个控制系统部件的第一运行参数范围；

将第一约束对应的第二运行参数范围和第二约束对应的第三运行参数范围以及输出功率阈值以及控制系统部件的第一运行参数范围的交集作为正常雨欣参数范围。

以上技术的有益效果为：实现了基于动力分配策略确定出每种目标能量类型的输出功率阈值，并结合实时能量流动模型中包含的控制系统部件的外特性和控制系统拓扑结构的初始约束，实现准确确定出混动汽车中每个待诊断部件在当前功率下的正常运行参数范围。

实施例8：

在实施例1的基础上，故障诊断模块，包括：

稳定度计算单元，用于基于待诊断部件的实时运行参数的波动频率和波动幅度以及波动均匀度，计算出待诊断部件的运行稳定度；

第一诊断单元，用于当待诊断部件的实时运行参数超出对应的正常运行参数范围或运行稳定度低于稳定度阈值时，则将对应待诊断部件发生运行故障作为对应待诊断部件的诊断结果，否则，将对应待诊断部件未发生运行故障作为对应待诊断部件的诊断结果。

该实施例中，实时运行参数即为实时获取的待诊断部件的运行参数，例如：发电机的输出功率，蓄电池的荷电状态、所有控制器的输出电压和输出电流等。

该实施例中，波动频率即为实时运行参数的实时波动频率，具体为：将对应项运行参数的历史运行参数中除当前时刻外最近一次出现对应项实时运行参数的数值时的出现时刻与当前时刻的间隔时间的倒数作为实时运行参数的波动频率。

该实施例中，波动幅度即为实时运行参数的历史运行参数中最近一次出现的极大值和最近一次出现的极小值之间的差值。

该实施例中，实时运行参数的波动均匀度，即为：

式中，τ为实时运行参数的波动均匀度，t_maximum为对应项实时运行参数对应的历史运行参数中最近一次出现运行参数极大值的出现时刻，

为对应项实时运行参数对应的历史运行参数中最近一次出现的运行参数极大值和运行参数极小值的平均值，/>

为对应项实时运行参数对应的历史运行参数中最近一次出现

对应的数值的出现时刻，t_minimum为对应项实时运行参数对应的历史运行参数中最近一次出现运行参数极小值的出现时刻；

基于上述公式可以基于对应项实时运行参数对应的历史运行参数中最近一次出现运行参数极大值的出现时刻和最近一次出现运行参数极小值的出现时刻以及最近一次出现的运行参数极大值和运行参数极小值的平均值的出现时刻，准确计算出实时运行参数的波动均匀度。

该实施例中，基于待诊断部件的实时运行参数的波动频率和波动幅度以及波动均匀度，计算出待诊断部件的运行稳定度，包括：

式中，δ为待诊断部件的运行稳定度，f为待诊断部件的实时运行参数的波动频率，f₀为待诊断部件的实时运行参数的标准波动频率(预设的)，M为待诊断部件的实时运行参数的波动幅度，M₀为待诊断部件的实时运行参数的标准波动幅度(预设的)，τ为待诊断部件的实时运行参数的波动均匀度，τ₀为待诊断部件的实时运行参数的标准波动均匀度(预设的)；

基于上述公式可以同时结合待诊断部件的实时运行参数的波动频率和波动幅度以及波动均匀度准确计算出待诊断部件的运行稳定度。

该实施例中，稳定度阈值即为预先设定的待诊断部件正常运行时可能出现的最小运行稳定度。

以上技术的有益效果为：计算出表征待诊断部件的实时运行参数的波动频率和波动幅度以及波动均匀度的运行稳定度，通过将待诊断部件的实时运行参数和运行稳定度与对应的正常运行参数范围和稳定度阈值进行比较，实现对待诊断部件的准确地故障诊断。

实施例9：

在实施例3的基础上，应急处理模块，包括：

部件标记单元，用于将诊断结果为发生运行故障的故障部件标记在控制系统拓扑结构中，获得控制系统故障分布拓扑图；

图库筛选单元，用于在故障数据分布拓扑图库中筛选出控制系统拓扑结构的相似控制系统拓扑结构在当前工况下的故障数据分布拓扑图集；

图集划分单元，用于基于故障数据分布拓扑图集中每个故障数据分布拓扑图的历史故障深层因素，对故障数据分布拓扑图集进行划分，获得每个历史故障深层因素的拓扑图子集；

路径生成单元，用于基于历史故障深层因素在对应的故障数据分布拓扑图中标记出故障传播路径，基于故障传播路径上每个控制系统部件的运行参数生成故障数据传播路径；

路径处理单元，用于对拓扑图子集中的所有故障数据分布拓扑图的故障数据传播路径进行降维并特征提取，获得故障数据传播路径底层特征，将拓扑图子集中的所有故障数据传播路径底层特征进行深度融合，获得对应历史故障深层因素的标准传播路径底层特征；

范围确定单元，用于基于实时能量流动模型确定出能量流动路径，基于控制系统故障分布拓扑图中的故障部件的第一分布位置和能量流动路径的第二分布位置，确定出故障部件的故障溯源范围；

因素确定单元，用于基于每种历史故障深层因素的标准传播路径底层特征和所有故障部件的故障溯源范围，确定出混动汽车的故障深层因素；

应急处理单元，用于基于故障深层因素确定出故障应急处理方案，执行故障应急处理方案，获得故障应急处理结果。

该实施例中，故障部件即为诊断结果为发生运行故障的待诊断部件，其中，运行故障主要指故障部件的实时运行参数出现运行异常的情况。

该实施例中，控制系统故障分布拓扑图即为将诊断结果为发生运行故障的故障部件标记在控制系统拓扑结构中后获得的新的拓扑图。

该实施例中，相似控制系统拓扑结构即为故障数据分布拓扑图库中与控制系统拓扑结构相似的控制系统拓扑结构。

该实施例中，故障数据分布拓扑图库即为预先准备的包含多种控制系统拓扑结构的故障数据分布拓扑图集的图库。

该实施例中，在故障数据分布拓扑图库中筛选出控制系统拓扑结构的相似控制系统拓扑结构在当前工况下的故障数据分布拓扑图集，包括：

计算出控制系统拓扑结构与故障数据分布拓扑图库中每个标准控制系统拓扑结构之间的结构相似值，包括：

统计出控制系统拓扑结构中包含的控制系统部件的第一总数和故障数据分布拓扑图库中每个标准控制系统拓扑结构中包含的控制系统部件的第二总数，并统计出控制系统拓扑结构中包含的控制系统部件连接组合(即控制系统拓扑结构或标准控制系统拓扑结构中包含的连续连接的三个控制系统部件构成的连接组合)与每个标准控制系统拓扑结构中包含的控制系统部件连接组合完全一致的组合总数；

基于第一总数和第二总数以及组合总数，计算出控制系统拓扑结构和当前计算的标准控制系统拓扑结构之间的结构相似值：

式中，s为控制系统拓扑结构和当前计算的标准控制系统拓扑结构之间的结构相似值，x₁为控制系统拓扑结构中包含的控制系统部件的第一总数，x₂为当前计算的标准控制系统拓扑结构中包含的控制系统部件的第二总数，y_∩为控制系统拓扑结构中包含的控制系统部件连接组合与当前计算的标准控制系统拓扑结构中包含的控制系统部件连接组合完全一致的组合总数，y₁为控制系统拓扑结构中包含的控制系统部件连接组合的总数，y₂为当前计算的标准控制系统拓扑结构中包含的控制系统部件连接组合的总数；

基于上述公式可以基于控制系统拓扑结构中包含的控制系统部件的第一总数和当前计算的标准控制系统拓扑结构中包含的控制系统部件的第二总数以及控制系统拓扑结构中包含的控制系统部件连接组合与当前计算的标准控制系统拓扑结构中包含的控制系统部件连接组合完全一致的组合总数，准确计算出控制系统拓扑结构和故障数据分布拓扑图库中每个标准控制系统拓扑结构之间的结构相似值。

将故障数据分布拓扑图库中与控制系统拓扑结构结构相似值不小于结构相似阈值的标准控制系统拓扑结构作为控制系统拓扑结构的相似控制系统拓扑结构；

调取出控制系统拓扑结构的相似控制系统拓扑结构在当前工况下的故障数据分布拓扑图集。

该实施例中，故障数据分布拓扑图集即为包含控制系统拓扑结构的相似控制系统拓扑结构在当前工况下的故障数据分布拓扑图的集合，其中，故障数据分布拓扑图即为相似控制系统拓扑结构被判定存在故障部件时，包含相似控制系统拓扑结构包含的所有控制系统部件的实时运行参数的相似控制系统拓扑结构。

该实施例中，历史故障深层因素即为故障数据分布拓扑图对应的相似控制系统拓扑结构在当时被诊断出的故障深层原因，例如，故障部件为电动机，电动机的输出功率不稳定，其历史故障深层因素为内燃机和发电机的输出功率存在不合理相位差。

该实施例中，拓扑图子集即为基于故障数据分布拓扑图集中每个故障数据分布拓扑图的历史故障深层因素对故障数据分布拓扑图集进行划分后获得的部分故障数据分布拓扑图集。

该实施例中，故障传播路径即为从历史故障深层原因对应的深层故障部件(例如，故障部件为电动机，电动机的输出功率不稳定，其故障深层原因为内燃机和发电机的输出功率存在不合理相位差，则历史故障深层原因对应的深层故障部件为内燃机和发电机)至故障部件之间的能量流动路径。

该实施例中，基于历史故障深层因素在对应的故障数据分布拓扑图中标记出故障传播路径，即为：

确定出历史故障深层原因对应的深层故障部件，将深层故障部件至故障部件之间的能量流动路径作为故障传播路径。

该实施例中，降维即为基于预设的降维算法(例如主成分分析算法)对故障数据传播路径进行的降维操作，

该实施例中，特征提取即为基于预设的特征提取算法(例如独立成分分析算法)对被降维后的故障数据传播路径进行的特征提取操作。

该实施例中，故障数据传播路径底层特征即为对拓扑图子集中的所有故障数据分布拓扑图的故障数据传播路径进行降维并特征提取后获得的特征数据。

该实施例中，标准传播路径底层特征即为将拓扑图子集中的所有故障数据传播路径底层特征进行深度融合后获得的融合特征数据。

该实施例中，深度融合即为对拓扑图子集中的所有故障数据传播路径底层特征进行求平均的操作。

该实施例中，第一分布位置即为故障部件在控制系统故障分布拓扑图中的分布位置。

该实施例中，第二分布位置即为能量流动路径在控制系统故障分布拓扑图中的分布位置。

该实施例中，基于实时能量流动模型确定出能量流动路径，基于控制系统故障分布拓扑图中的故障部件的第一分布位置和能量流动路径的第二分布位置，确定出故障部件的故障溯源范围，即为：

基于控制系统故障分布拓扑图中的故障部件的第一分布位置和能量流动路径的第二分布位置，确定出经过故障部件的所有能量流动路径；

确定出所有经过故障部件的能量流动路径中的所有控制系统部件与故障部件之间的关系量；

将存在与故障部件的关系量的控制系统部件的分布位置构成的范围作为故障溯源范围。

该实施例中，故障溯源范围即为在控制系统故障分布拓扑图中确定出的故障部件的故障深层因素对应的深层故障部件可能分布的范围。

该实施例中，故障深层因素即为故障部件被诊断出的故障深层原因，例如，故障部件为电动机，电动机的输出功率不稳定，其故障深层因素为内燃机和发电机的输出功率存在不合理相位差。

该实施例中，故障应急处理方案即为基于故障深层因素在预设的应急处理方案库中匹配出的对混动汽车的故障部件发生的运行故障进行应急处理的控制方案。

以上技术的有益效果为：基于对应的历史故障深层因素对在故障数据分布拓扑图库中筛选出控制系统拓扑结构的相似控制系统拓扑结构在当前工况下的故障数据分布拓扑图集进行划分、降维、特征提取、深度融合，获得表征历史故障深层因素的故障传播路径的标准底层特征的特征数据，并结合基于实时能量流动模型中的能量流动路径确定出故障部件的故障溯源范围，可以准确确定出混动汽车的故障深层因素，进而基于故障深层因素进行故障应急处理，实现对混动汽车中出现的运行故障的精准定位和高效应对，避免故障影响范围的继续扩大。

实施例10：

在实施例9的基础上，因素确定单元，包括：

路径确定子单元，用于基于控制系统拓扑结构中在故障溯源范围内的所有拓扑结构关系和故障部件的第一分布位置以及每个控制系统部件的实时运行参数，确定出多条待选故障数据传播路径；

路径处理子单元，用于对待选故障数据传播路径进行降维并特征提取，获得对应的传播路径底层特征；

因素确定子单元，用于计算出每个传播路径底层特征和每个历史故障深层因素的标准传播路径底层特征之间的相似度，将最大相似度对应的标准传播路径底层特征对应的历史故障深层因素作为混动汽车的故障深层因素。

该实施例中，拓扑结构关系即为控制系统拓扑结构中所有控制系统部件的连接关系。

该实施例中，基于控制系统拓扑结构中在故障溯源范围内的所有拓扑结构关系和故障部件的第一分布位置以及每个控制系统部件的实时运行参数，确定出多条待选故障数据传播路径，即为：

基于控制系统拓扑结构中在故障溯源范围内的所有拓扑结构关系和故障部件的第一分布位置，确定出多条经过故障部件的能量流动路径，并将能量流动路径在故障溯源范围内且以故障部件为终点的部分能量流动路径作为待选故障传播路径；

将待选故障传播路径中所有控制系统部件的实时运行参数标记出来，获得待选故障数据传播路径。

该实施例中，传播路径底层特征即为对待选故障数据传播路径进行降维并特征提取后获得的低维特征数据。

该实施例中，降维为基于预设的降维算法(与对故障数据传播路径进行的降维操作时采用的降维算法一致)对待选故障数据传播路径进行的降维操作。

该实施例中，特征提取即为基于预设的特征提取算法(与对故障数据传播路径进行的特征提取操作时采用的特征提取算法一致)对待选故障数据传播路径进行的特征提取操作。

该实施例中，计算出每个传播路径底层特征和每个历史故障深层因素的标准传播路径底层特征之间的相似度，即为：

将当前计算的传播路径底层特征中的每个单位特征数据和当前计算的历史故障深层因素的标准传播路径底层特征中的对应顺序的单位特征数据之间的差值的平均值与传播路径底层特征和标准传播路径底层特征中的所有单位特征数据的平均值的比值，作为当前计算的传播路径底层特征和当前计算的历史故障深层因素的标准传播路径底层特征的偏差值；

将1和偏差值的差值作为当前计算的传播路径底层特征和当前计算的历史故障深层因素的标准传播路径底层特征的相似度。

以上技术的有益效果为：基于计算出的表征故障部件中每条待选故障数据传播路径的低维特征的数据和表征每个历史故障深层因素的标准低维特征的数据的相似度，在众多历史故障深层因素中准确筛选出故障部件的故障深层因素。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.用于混动汽车诊断的中央控制系统，其特征在于，包括：

工况识别模块，用于识别出混动汽车的当前工况；

模型生成模块，用于基于当前工况对应的控制策略架构和混动汽车的控制系统拓扑结构，生成混动汽车的实时能量流动模型；

范围确定模块，用于基于实时能量流动模型确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围；

故障诊断模块，用于基于正常运行参数范围判断出每个待诊断部件是否发生运行故障，获得诊断结果；

应急处理模块，用于基于诊断结果进行故障应急处理，获得故障应急处理结果。

2.根据权利要求1所述的用于混动汽车诊断的中央控制系统，其特征在于，工况识别模块，包括：

边界确定单元，用于基于混动汽车的控制系统拓扑结构中每个控制系统部件的外特性和电机的效率MAP图以及控制系统拓扑结构的初始约束条件，确定出每种工况的工况边界条件；

数据获取单元，用于基于每种工况的工况边界条件中的判断依据对应的数据来源，获取混动汽车的当前运行数据；

工况识别单元，用于基于当前运行数据和每种工况的工况边界条件，确定出混动汽车的当前工况。

3.根据权利要求1所述的用于混动汽车诊断的中央控制系统，其特征在于，模型生成模块，包括：

第一确定单元，用于基于当前工况的控制策略架构在混动汽车的控制系统拓扑结构中确定出当前工况的标准控制路径；

第二确定单元，用于确定出当前工况的目标能量类型，在标准控制路径中确定出所有目标能量类型的能量流动路径；

模型搭建单元，用于基于控制系统拓扑结构中所有控制系统部件的拓扑关系和所有目标能量类型的能量流动路径，搭建出混动汽车的实时能量流动模型。

4.根据权利要求1所述的用于混动汽车诊断的中央控制系统，其特征在于，范围确定模块，包括：

第三确定单元，用于当基于实时能量流动模型确定出混动汽车的控制系统拓扑结构中当前存在的目标能量类型只有一种时，则基于实时能量流动模型中包含的控制系统部件的外特性和控制系统拓扑结构的初始约束条件，确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围；

第四确定单元，用于当基于实时能量流动模型确定出混动汽车的控制系统拓扑结构中当前存在的目标能量类型不止一种时，则基于混动汽车的当前状态参数确定出控制系统拓扑结构中当前存在的所有目标能量类型的动力源分配策略；

范围确定单元，用于基于动力源分配策略和实时能量流动模型中包含的控制系统部件的外特性以及控制系统拓扑结构的初始约束条件，确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围。

5.根据权利要求4所述的用于混动汽车诊断的中央控制系统，其特征在于，第三确定单元，包括：

约束挖掘子单元，用于当基于实时能量流动模型确定出混动汽车的控制系统拓扑结构中当前存在的目标能量类型只有一种时，则挖掘出实时能量流动模型中包含的控制系统部件之间的运行约束；

第一确定子单元，用于基于实时能量流动模型中包含的控制系统部件的外特性和控制系统拓扑结构的初始约束条件以及控制系统部件之间的运行约束，确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围。

6.根据权利要求4所述的用于混动汽车诊断的中央控制系统，其特征在于，第四确定单元，包括：

第二确定子单元，用于当基于实时能量流动模型确定出混动汽车的控制系统拓扑结构中当前存在的目标能量类型不止一种时，则基于混动汽车的当前状态参数确定出混动汽车的SOC平衡控制策略；

第三确定子单元，用于基于SOC平衡控制策略确定出控制系统拓扑结构中当前存在的所有目标能量类型的动力源分配策略。

7.根据权利要求4所述的用于混动汽车诊断的中央控制系统，其特征在于，范围确定单元，包括：

阈值确定子单元，用于基于动力源分配策略确定出每种目标能量类型的输出功率阈值；

第四确定子单元，用于基于每种目标能量类型的输出功率阈值和实时能量流动模型中包含的控制系统部件的外特性以及控制系统拓扑结构的初始约束条件，确定出混动汽车中每个待诊断部件的正常运行参数范围。

8.根据权利要求1所述的用于混动汽车诊断的中央控制系统，其特征在于，故障诊断模块，包括：

稳定度计算单元，用于基于待诊断部件的实时运行参数的波动频率和波动幅度以及波动均匀度，计算出待诊断部件的运行稳定度；

第一诊断单元，用于当待诊断部件的实时运行参数超出对应的正常运行参数范围或运行稳定度低于稳定度阈值时，则将对应待诊断部件发生运行故障作为对应待诊断部件的诊断结果，否则，将对应待诊断部件未发生运行故障作为对应待诊断部件的诊断结果。

9.根据权利要求3所述的用于混动汽车诊断的中央控制系统，其特征在于，应急处理模块，包括：

部件标记单元，用于将诊断结果为发生运行故障的故障部件标记在控制系统拓扑结构中，获得控制系统故障分布拓扑图；

图库筛选单元，用于在故障数据分布拓扑图库中筛选出控制系统拓扑结构的相似控制系统拓扑结构在当前工况下的故障数据分布拓扑图集；

图集划分单元，用于基于故障数据分布拓扑图集中每个故障数据分布拓扑图的历史故障深层因素，对故障数据分布拓扑图集进行划分，获得每个历史故障深层因素的拓扑图子集；

路径生成单元，用于基于历史故障深层因素在对应的故障数据分布拓扑图中标记出故障传播路径，基于故障传播路径上每个控制系统部件的运行参数生成故障数据传播路径；

路径处理单元，用于对拓扑图子集中的所有故障数据分布拓扑图的故障数据传播路径进行降维并特征提取，获得故障数据传播路径底层特征，将拓扑图子集中的所有故障数据传播路径底层特征进行深度融合，获得对应历史故障深层因素的标准传播路径底层特征；

范围确定单元，用于基于实时能量流动模型确定出能量流动路径，基于控制系统故障分布拓扑图中的故障部件的第一分布位置和能量流动路径的第二分布位置，确定出故障部件的故障溯源范围；

因素确定单元，用于基于每种历史故障深层因素的标准传播路径底层特征和所有故障部件的故障溯源范围，确定出混动汽车的故障深层因素；

应急处理单元，用于基于故障深层因素确定出故障应急处理方案，执行故障应急处理方案，获得故障应急处理结果。

10.根据权利要求9所述的用于混动汽车诊断的中央控制系统，其特征在于，因素确定单元，包括：

路径确定子单元，用于基于控制系统拓扑结构中在故障溯源范围内的所有拓扑结构关系和故障部件的第一分布位置以及每个控制系统部件的实时运行参数，确定出多条待选故障数据传播路径；

路径处理子单元，用于对待选故障数据传播路径进行降维并特征提取，获得对应的传播路径底层特征；

因素确定子单元，用于计算出每个传播路径底层特征和每个历史故障深层因素的标准传播路径底层特征之间的相似度，将最大相似度对应的标准传播路径底层特征对应的历史故障深层因素作为混动汽车的故障深层因素。

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