專利名稱：電動汽車的故障診斷和處理的控制方法和控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動汽車的控制，特別是提供用于電動汽車整車故障診斷和處理的控 制方法和控制裝置。
背景技術(shù)：
當今社會，隨著節(jié)能減排的呼聲日漸高漲，新能源汽車的研究越來越成為各個汽 車廠商研發(fā)的重點，尤其是電動車憑借零油耗、零排放、噪音低、結(jié)構(gòu)簡單等特點備受青睞。 中國國內(nèi)各自主品牌廠商以及世界各國的汽車研制者、生產(chǎn)者都將電動汽車列入短期及長 期發(fā)展計劃中。國家相關(guān)政策的出臺也促進了電動車研發(fā)的發(fā)展同時也帶動了相關(guān)零部件 的興起。如同常規(guī)汽油車一樣，電動汽車也存在系統(tǒng)各部件的失效情況，而且目前電動車 處于發(fā)展初期，系統(tǒng)的穩(wěn)定性亟待提高。如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，需要及時提示駕駛員并采取相 應的控制措施。對于整車系統(tǒng)而言，無論是目前的研發(fā)狀態(tài)抑或是發(fā)展成熟以后的電動車 產(chǎn)品，系統(tǒng)都需要開發(fā)一套合理的故障診斷及處理機制保證能準確檢測出故障、并合理控 制報警燈提示駕駛員、同時采取相應的控制措施對故障進行處理保證車輛和用戶安全。另 外需要將確定存在的故障存儲在存儲器中，以方便維修人員進行故障排查和車輛維修。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利提出一種電動汽車故障診斷處理控制方法，通過整車控制單元對故障 進行判斷并存儲，實時讀取檢測到的故障，根據(jù)故障類別進行相應的操作處理和控制報警 燈提示駕駛員，達到保護整車系統(tǒng)和用戶安全的目的。本發(fā)明例中的電動汽車開發(fā)了故障診斷功能，整車控制單元根據(jù)控制器的硬件 輸入信號、硬件輸出信號、CAN輸入信號、信號的有效性、信號間相互校驗等因素進行判斷系 統(tǒng)各個部件或功能是否出現(xiàn)異常，如果檢測到故障出現(xiàn)，整車控制單元初步認為是瞬時故 障，因為可能存在干擾等因素引起暫時性的異常。應用層軟件將瞬時故障傳送給底層平臺 軟件，底層平臺軟件按照預先設(shè)定的規(guī)則對瞬時故障進行處理，當特定參數(shù)達到設(shè)定的閥 值則認為故障確實發(fā)生，確認故障存儲在控制器內(nèi)存中。每一個故障分配唯一的故障代碼 (簡稱DTC碼)。當維修人員對車輛進行維修時，能通過專用診斷儀快速讀取DTC故障碼， 經(jīng)診斷儀解析顯示故障名稱和描述，盡快排查并修復故障。整車控制單元應用層軟件在整車上電的情況下實時讀取內(nèi)存中的故障代碼，根據(jù) 故障的點燈參數(shù)設(shè)置控制報警燈，同時根據(jù)故障的動作處理參數(shù)設(shè)置限制系統(tǒng)功能或者禁 止系統(tǒng)功能。點燈參數(shù)設(shè)置和動作處理參數(shù)設(shè)置有嚴格等級之分，當多個故障同時存在，則 按照故障級別最高的執(zhí)行。點燈參數(shù)設(shè)置涉及的故障燈包括系統(tǒng)故障燈、動力電池報警燈、蓄電池報警燈。 VCU中報警燈處理模塊讀取內(nèi)存中故障控制報警燈的信息，并根據(jù)不同故障的級別定義報 警燈顯示方式為點亮或者閃爍系統(tǒng)故障燈、點亮或者閃爍動力電池故障燈、點亮或者閃爍蓄電池故障燈，點亮故障燈級別低于閃爍故障燈。點燈參數(shù)設(shè)置在設(shè)計開發(fā)過程中根據(jù)故 障對整車的影響、駕駛員需求和標準法規(guī)要求設(shè)定。動作處理參數(shù)設(shè)置包括禁止再生制動功能、禁止DC/DC轉(zhuǎn)換器、禁止整車驅(qū)動功 能、關(guān)斷動力電池。其中禁止再生制動功能級別最低，關(guān)斷動力電池級別最高。動作處理參 數(shù)設(shè)置在設(shè)計開發(fā)過程中根據(jù)故障對整車的影響和標準法規(guī)要求設(shè)定。本發(fā)明通過對整車控制單元的功能結(jié)構(gòu)進行劃分，提供了優(yōu)化的故障診斷和處理 手段。其中通過應用層軟件對狀態(tài)信息中的異常進行檢測，通過底層平臺軟件排查瞬時故 障，使得整車控制系統(tǒng)的故障診斷高效合理，并且能夠顯著降低整體的運算處理負荷。在確 認存在故障時依據(jù)故障的類型對整車功能進行分級別的限制和禁止，并結(jié)合相應的報警 燈提示，從而能夠盡量在不影響用戶使用的情況下保護系統(tǒng)和用戶的安全，提升了車輛運 行的可靠性和安全性。本發(fā)明提供的故障診斷處理機制能夠應對各種可能的故障情況，設(shè)計者能夠根據(jù) 車輛的具體應用環(huán)境，針對故障對整車性能的影響、駕駛員需求、以及各種設(shè)計和法規(guī)標準 進行優(yōu)化設(shè)置。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電動車的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的整車控制單元(VCU)的功能框圖；圖3示出了 V⑶的故障處理控制以及與I⑶的接口示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，在根據(jù)本發(fā)明的電動車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，電池管理系統(tǒng)(Battery Management System, BMS)將電池相關(guān)參數(shù)及故障信息反饋給整車控制單元(Vehicle Control Unit，VCU)，電機控制單元(Motor Control Unit, MCU)將電機相關(guān)參數(shù)及故障信 息反饋給VCU，VCU根據(jù)接收到的BMS和MCU的信息及系統(tǒng)請求進行系統(tǒng)功能控制和部分故 障診斷控制，VCU同時對其附件系統(tǒng)的零部件進行故障診斷。應用層診斷出的故障包括輸 入信號故障、CAN接收故障、電機系統(tǒng)故障、電池系統(tǒng)故障、信號無效等等，診斷出的故障信 息傳送給底層平臺軟件，底層平臺按照規(guī)則進行故障管理并存儲在內(nèi)存中。應用層軟件讀 取內(nèi)存中故障并按嚴重級別進行故障燈提示控制和動作處理控制。確認的故障被存儲，維 修人員可通過診斷儀快速進行故障排查，及時修復車倆。圖2是VCU的硬件層、底層平臺軟件層、和應用軟件層的系統(tǒng)框圖。外部信號通過 硬件層的引線連接至V⑶硬件，硬件信號通過底層平臺軟件處理以后傳送給應用層軟件， 應用層軟件根據(jù)接收到的輸入信號進行算法計算或者邏輯控制；當應用層計算出的結(jié)果 需要驅(qū)動外部附件或者通過CAN發(fā)送給別的節(jié)點時，應用層軟件將信號傳送給底層平臺軟 件，底層平臺軟件解析以后輸出到控制芯片各PIN腳，然后通過VCU硬件電路處理以后驅(qū) 動外部附件或者通過CAN線傳輸。VCU應用層軟件對硬件輸入信號、CAN輸入信號進行有效性判斷，對應用層相關(guān)信 號進行相互校驗等手段進行故障檢測，當輸入信號數(shù)值不合理或者信號間相互矛盾時認為 是瞬時故障，因為此時檢測到的故障可能由于干擾等因素引起，所以產(chǎn)生瞬時故障不進行點燈提示以及不做動作處理。給每個故障分配唯一的故障代碼(簡稱DTC碼)，應用層軟件 判斷出的故障根據(jù)不同的DTC碼將瞬時故障傳送給底層平臺軟件，底層平臺軟件在控制器 正常工作的每個運行周期按照底層診斷規(guī)則對故障相關(guān)參數(shù)進行更新，經(jīng)底層軟件平臺確 認后的故障會存儲在內(nèi)存空間中，應用層軟件通過特定函數(shù)讀取內(nèi)存中的故障信息，通過 讀取的故障信息控制報警指示燈和控制整車功能。所述故障相關(guān)參數(shù)包含可標定更改參數(shù)和測量參數(shù)?？蓸硕ǜ膮?shù)包括瞬時故 障遞增步長、瞬時故障遞減步長、瞬時故障限值、確認故障遞增步長、確認故障遞減步長、確 認故障限值、點亮報警燈參數(shù)、處理動作參數(shù)、是否鎖存、故障類型等。測量的參數(shù)包括瞬時 故障計數(shù)器、確認故障計數(shù)器等等。在一個實施例中，當VCU檢測到傳感器供電電壓超出允許范圍時，將瞬時故障發(fā) 送給底層平臺軟件層，定義該故障的遞增步長為10，遞減步長為1，確認閾值為50。如果在 當前周期中檢測到瞬時故障，則故障計數(shù)器加10 ；如果在當前周期中未檢測到瞬時故障， 則瞬時故障計數(shù)器減1，故障計數(shù)器最小值為0。若瞬時故障在連續(xù)5個周期內(nèi)都存在，使 得故障計數(shù)器累加到50，則認為所檢測到的瞬時故障為真實故障，此時將該故障對應的動 作處理值輸出。對真實故障進行駕駛循環(huán)的計數(shù)，如果在連續(xù)多個駕駛循環(huán)內(nèi)都存在真實 故障，則確認故障存在并將該故障對應的點燈處理值輸出。應用層軟件根據(jù)從接口函數(shù)讀 取的動作處理和點燈處理分別進行控制。當檢測到鑰匙斷開信號后VCU對故障的參數(shù)進行 存儲，根據(jù)故障類型的定義，可以選擇性地存儲故障的不同參數(shù)，例如只存儲故障確認標志 位，或者同時存儲故障標志位和故障計數(shù)器等。上述實施例僅是底層平臺軟件層所執(zhí)行的故障診斷的一個示例。在由應用軟件 層初始檢測瞬時故障、由底層平臺軟件層對瞬時故障進行確認(診斷)的總體框架下，能夠 根據(jù)具體應用環(huán)境和要求來應用各種不同的底層診斷規(guī)則，并且各種適當?shù)膶崿F(xiàn)方式均能 夠取得在整車控制單元運算負荷較低的情況下可靠地檢測故障的有益技術(shù)效果。圖3描述了 VCU故障判斷處理以及點亮報警指示燈的處理。VCU讀取內(nèi)存中的故 障，并對讀取的故障進行處理。在一個實施例中，根據(jù)讀取的動作處理參數(shù)將處理方式定義 為四種禁止再生制動功能、禁止DC/DC轉(zhuǎn)換器、禁止整車驅(qū)動功能、斷開動力電池。當制動 系統(tǒng)的ABS出現(xiàn)故障時，禁止再生制動功能，保證制動安全；當動力電池出現(xiàn)故障時，斷開 動力電池以保護電池和整車，并同時禁止DC/DC轉(zhuǎn)換器；當電機及其控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時， 停止電機工作，禁止整車驅(qū)動；當VCU相關(guān)的附件系統(tǒng)被診斷出故障時，根據(jù)不同的故障對 整車的影響而設(shè)定不同的處理方式。四種動作處理方式具有不同的嚴重級別，當同時出現(xiàn) 多個故障時，故障判斷處理模塊按最高級別的處理方式執(zhí)行，并將判斷的結(jié)果發(fā)送至VCU 中系統(tǒng)功能控制模塊，實現(xiàn)對整車功能的限制或者禁止，保證系統(tǒng)安全和用戶安全。當VCU相關(guān)附件或者系統(tǒng)出現(xiàn)故障時點亮或者閃爍系統(tǒng)故障燈；當動力電池系統(tǒng) 出現(xiàn)故障時點亮或者閃爍動力電池報警燈；當蓄電池電壓過低或者DC/DC轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)故障 時點亮或者閃爍蓄電池報警燈。點亮報警燈的等級低于閃爍報警燈。當多個故障同時存在 時按照最高級別的執(zhí)行。具體各故障的點燈策略根據(jù)設(shè)計時故障對系統(tǒng)的影響程度設(shè)定， 并做為可標定變量，在設(shè)計開發(fā)過程中可以進行標定修改。VCU報警燈處理模塊將判斷的 結(jié)果通過CAN傳送的方式發(fā)給儀表控制單元(Instrument Cluster Unit, ICU)，ICU通過 接收到的信息按要求點亮或者閃爍各報警指示燈。如根據(jù)系統(tǒng)故障等級做相應的處理并及時點亮報警燈提示駕駛員，當故障級別較低時，整車仍可行駛，但是可提示駕駛員小心駕 駛，此時功能受限。如發(fā)生嚴重故障，將禁止整車行駛功能以保證車輛和用戶安全，并使故 障燈閃爍表明當前故障嚴重禁止行車，需聯(lián)系專業(yè)人員進行維修。
應該理解的是本發(fā)明并不限于上述的實施例，在不脫離權(quán)利要求所限定的本發(fā)明 的精神和范圍的情況下可以做出各種變化和修改。
權(quán)利要求
用于對電動汽車中的故障進行診斷和處理的方法，所述電動汽車包括整車控制單元，用于采集和處理來自電動汽車各個部件的狀態(tài)信息并且根據(jù)處理結(jié)果控制各個控制單元的操作，所述整車控制單元包括硬件層、底層平臺軟件層和應用軟件層，所述方法包括如下步驟應用軟件層基于所述狀態(tài)信息檢測電動汽車系統(tǒng)中的故障；為所述故障分配唯一的故障代碼，并將所述故障代碼傳送至底層平臺軟件層；底層平臺軟件層對所述故障進行進一步的確認，并將確認后的故障存儲在存儲器中；應用軟件層從存儲器中讀取故障信息，并且根據(jù)動作處理參數(shù)設(shè)置執(zhí)行相應的動作處理；根據(jù)點燈參數(shù)設(shè)置操作報警燈向用戶提示故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述進一步確認故障的步驟包括在控制器正常工作 的每個運行周期按照底層診斷規(guī)則對故障相關(guān)參數(shù)進行更新，并且當特定參數(shù)達到設(shè)定閾 值時，確認出現(xiàn)了故障。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述執(zhí)行動作處理的步驟對整車功能進行限制或者禁 止，其中所述動作處理包括禁止再生制動功能、禁止DC/DC轉(zhuǎn)換器、禁止整車驅(qū)動功能、關(guān) 斷動力電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中根據(jù)點燈參數(shù)設(shè)置來操作報警燈，所述操作報警燈包 括點亮或者閃爍系統(tǒng)故障燈、點亮或者閃爍動力電池故障燈、點亮或者閃爍蓄電池故障 燈。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其中當同時存在多個故障時，按照最高級別的故障執(zhí) 行處理。
6.一種能夠?qū)﹄妱悠囍械墓收线M行診斷和處理的整車控制單元，包括應用軟件層，其基于電動汽車各個部件的狀態(tài)信息檢測電動汽車系統(tǒng)中的故障，為所 述故障分配唯一的故障代碼并將所述故障代碼傳送至底層平臺軟件層，從存儲器中讀取經(jīng) 底層平臺軟件層確認后的故障信息并執(zhí)行相應的動作處理和報警提示；底層平臺軟件層，其采集和處理來自硬件層的輸入信號并提供給應用軟件層，接收來 自應用軟件層的控制指令、進行解析并驅(qū)動硬件層，所述底層平臺軟件層針對應用軟件層 提供的故障代碼進行進一步的確認，并將確認后的故障存儲在存儲器中；和硬件層，用于將各個節(jié)點的信號發(fā)送至底層軟件平臺層，并根據(jù)來自底層軟件平臺層 的控制信號驅(qū)動各個節(jié)點。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中底層平臺軟件層在控制器正常工作的每個運行周期按 照底層診斷規(guī)則對故障相關(guān)參數(shù)進行更新，并且當特定參數(shù)達到設(shè)定閾值時，確認出現(xiàn)了 故障。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述整車控制單元在出現(xiàn)故障時根據(jù)動作處理參數(shù)設(shè) 置對整車功能進行限制或者禁止，其中所述動作處理包括禁止再生制動功能、禁止DC/DC 轉(zhuǎn)換器、禁止整車驅(qū)動功能、關(guān)斷動力電池。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述整車控制單元在出現(xiàn)故障時根據(jù)點燈參數(shù)設(shè)置來 操作報警燈，所述操作報警燈包括點亮或者閃爍系統(tǒng)故障燈、點亮或者閃爍動力電池故障 燈、點亮或者閃爍蓄電池故障燈。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的方法，其中所述整車控制單元在同時存在多個故障時按照最 高級別的故障執(zhí)行處理。
全文摘要
本發(fā)明提供了電動汽車故障診斷和處理的方法和裝置。電動汽車包括整車控制單元，所述整車控制單元包括硬件層、底層平臺軟件層和應用軟件層。其中應用軟件層基于各部件的狀態(tài)信息檢測電動汽車系統(tǒng)中的故障；為所述故障分配唯一的故障代碼，并將故障代碼傳送至底層平臺軟件層；底層平臺軟件層對所述故障進行進一步的確認，并將確認后的故障存儲在存儲器中；應用軟件層從存儲器中讀取故障信息，并且根據(jù)動作處理參數(shù)設(shè)置執(zhí)行相應的動作處理；根據(jù)點燈參數(shù)設(shè)置操作報警燈向用戶提示故障。
文檔編號G05B23/02GK101916107SQ201010253450
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者孔令靜, 李芳 申請人:奇瑞汽車股份有限公司