整车功能安全监控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种整车功能安全监控系统，是具有扭矩监控和加速度监控的集中式整车功能安全监控系统，引入加速度信号源以实时监测整车瞬时加速度信息，通过扭矩比较监控和整车加速度比较监控来考量整车扭矩分配控制的正确性，当整车动力系统扭矩计算和控制发生非期望的扭矩增大时，将基于当前车辆的扭矩比较信息以及整车瞬时加速度信息来进行安全保护，从而实现了整车功能安全集中式的监控，该发明专利技术降低了对于终端动力源控制器的功能安全等级要求，从而降低了监控系统的复杂度和成本，并且有助于实现更高功能安全等级的系统设计。

【技术实现步骤摘要】
整车功能安全监控系统
本专利技术涉及汽车安全技术，特别涉及一种整车功能安全监控系统。
技术介绍
随着汽车节能减排技术的发展，汽车动力控制系统日益复杂化,已从传统的单个动力控制系统扩展到整车多动力控制系统(如混合动力系统及电动汽车控制系统)，图1与图2分别为混合动力汽车与纯电动汽车的整车动力控制系统结构简图，由图1、图2可见，整车的动力系统控制由整车控制器、发动机控制器、电机控制器以及电池管理系统协同工作，整车动力系统核心已经从传统的发动机电子控制器转移到整车控制器为核心的整车动力控制系统，由此引发对于多动力系统的整车功能安全提出巨大的挑战。随着功能安全国际标准ISO26262的发布实施，防止车辆发生非期望的加速是整车动力控制系统至关重要的安全目标，现有技术有针对该功能安全目标的功能安全等级为ASIL(AutomotiveSafetyIntegrityLevel，汽车安全完整性等级)B的技术方案，但随着车载辅助驾驶技术的引入(如自适应巡航，无人驾驶技术等)，整车厂逐渐对于整车动力控制系统提出更高的功能安全等级和目标要求，因而开发满足ISO26262国际标准及更高功能安全等级的整车动力系统控制器是整车动力控制系统所需解决的技术难题。现有的防止车辆发生非期望的加速相关技术有：(一)汽车发动机电子控制器电子节气门体标准化监控该相关技术提供了一个三级扭矩监控架构，按照ISO26262标准对于发动机电子控制器进行功能安全系统开发，对于“防止车辆发生非期望的加速”的功能安全目标给出相似性冗余的扭矩监控概念以达到ASILB的功能安全等级的要求。该相关技术对于“防止车辆发生非期望的加速”的安全目标对应的安全等级为ASILB，并没有提出满足更高安全等级的技术方案；此外，该相关技术仅限于发动机电子控制器的功能安全提出三级监控架构的技术解决方案，对于扩展至多动力控制系统的整车控制器的应用并没有给出具体的技术方案，存在扩展应用的局限性。(二)现有一种整车控制器扭矩监控的技术方案，由图3所示，整车控制器10负责计算驾驶员整车扭矩需求，经过扭矩分配单元101实现对于发动机控制器20和电机控制器30的需求扭矩分配，同时整车扭矩安全模块103基于发动机以及电机的当前转速以及加速踏板信号计算出对于发动机控制器以及电机控制器的允许扭矩；该扭矩监控系统方案要求发动机电子控制器以及电机控制器内部的扭矩比较模块205，305实现对于需求扭矩与允许扭矩的监控。该相关技术是一种基于扭矩监控的分布式整车功能安全结构,为了满足ISO26262要求，要求整车控制器、发动机控制器以及电机控制器都需要满足图5所示的相应安全等级需求，图5中，X可以为A、B、C或D。该相关技术并没有对整车的功能安全等级进行有效的降解分配，从而要求发动机电子控制器及电机控制器都需要按照整车层面的功能安全等级进行设计开发，导致整个控制系统复杂度及系统成本大大增加。(三)现有一种基于扭矩监控的分布式整车功能安全结构，如图4所示，由整车控制器10发出扭矩请求至电机控制器12，整车控制器10根据电机控制器12的扭矩反馈来进一步监控整车安全状态。该相关技术，在扭矩监控结构中仍采用分布式的扭矩监控结构，车辆状态监控功能中所采用的车辆加速度信息仅来自于车速信号，并没有一个冗余的校验信号来进行加速度信息的校验，从而并不能够实现集中式的车辆状态监控，因而整车功能安全等级并没有得到有效的降解分配，从而导致系统复杂度和系统成本大大增加。由上可见，现有整车功能安全监控系统，采用是基于扭矩分配的分布式功能安全监控结构，基于ISO26262标准要求，该分布式功能安全监控系统通常采用如图5所示的功能安全等级的拓扑结构，结构复杂，成本高；现有整车功能安全监控系统，采用相似性冗余的功能安全软件架构设计，该相似性冗余功能安全软件架构不足以满足更高功能安全等级的功能安全设计。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种整车功能安全监控系统，能够实现更高功能安全等级的技术要求，降低对于终端动力源控制器的功能安全等级要求，实现整车层面的功能安全降解，降低监控系统的复杂度和成本。为解决上述技术问题，本专利技术提供的整车功能安全监控系统，包括加速度信号源、主控模块；所述加速度信号源，用于输出整车瞬时加速度到所述主控模块；所述主控模块，包括动力控制模块、安全扭矩监控模块、安全加速度监控模块；所述动力控制模块，用于计算整车动力系统的驾驶员轮端需求扭矩，将整车动力系统的驾驶员轮端需求扭矩分解成发动机需求扭矩和电机需求扭矩，将发动机需求扭矩分配给发动机电子控制器，将电机需求扭矩分配给电机控制器，并控制传动链离合器工作；如果接收到所述安全加速度监控模块的功能安全故障响应或者所述安全扭矩监控模块输出的扭矩比较错误响应，则控制断开传动链离合器，并且禁止对发动机电子控制器、电机控制器发送扭矩请求；所述安全扭矩监控模块，实时比较当时工况下的整车实际输出驱动扭矩和该工况下的车辆最大允许扭矩、车辆最小允许扭矩，如果当时工况下的整车实际输出驱动扭矩大于该工况下的车辆最大允许扭矩，或者小于该工况下的车辆最小允许扭矩，则输出扭矩比较错误响应到所述安全加速度监控模块和所述动力控制模块；所述安全加速度监控模块，实时比较当前工况下的车辆实际瞬时加速度和该工况下的车辆最大允许提速加速度和车辆最大允许降速加速度，如果车辆提速时当前工况下的车辆实际瞬时加速度超过该工况下的车辆最大允许提速加速度且满足故障确认时间，或者车辆降速时当前工况下的车辆实际瞬时加速度超过该工况下的车辆最大允许降速加速度且满足故障确认时间，或者接收到所述安全扭矩监控模块输出的扭矩比较错误响应，则输出功能安全故障响应到所述动力控制模块。较佳的，所述整车功能安全监控系统，还包括监控模块；所述监控模块，同所述主控模块通信，监控所述动力控制模块、安全扭矩监控模块、安全加速度监控模块是否正常，如果所述动力控制模块、安全扭矩监控模块或安全加速度监控模块运行不正常或主控模块存在硬件故障，则触发所述主控模块复位。较佳的，所述动力控制模块，结合外部扭矩请求以及整车系统驱动控制模式将整车动力系统的驾驶员轮端需求扭矩分解成发动机需求扭矩和电机需求扭矩，并配合整车系统驱动控制模式控制传动链离合器工作。较佳的，所述安全扭矩监控模块，基于整车实际动力系统拓扑结构计算整车实际输出驱动扭矩；对于多动力源，所述安全扭矩监控模块根据各个动力源驱动扭矩的动力组合，并考虑传动系传动比及传动效率，计算整车实际输出驱动扭矩；对于单一动力源，所述安全扭矩监控模块根据单一动力源的扭矩模型计算整车实际输出驱动扭矩；所述安全扭矩监控模块，根据加速踏板信息、车辆传动链输出轴的转速以及档位等信息，计算车辆最大允许扭矩、车辆最小允许扭矩。较佳的，所述安全加速度监控模块，根据所述加速度信号源传来的整车瞬时加速度信息，以及车速信号，进行车辆实际瞬时加速度计算及诊断；如果基于加速度信号源传来的整车瞬时加速度信息计算的瞬时加速度同基于车速信号计算的瞬时加速度的偏差在一定阀值范围内，则判定加速度检测信息有效，确定当前工况下的车辆实际瞬时加速度；如果基于加速度信号源传来的整车瞬时加速度信息计算的瞬时加速度同基于车速信号计算的瞬时加速度的超出一定阀值范围，则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整车功能安全监控系统，其特征在于，包括加速度信号源、主控模块；所述加速度信号源，用于输出整车瞬时加速度到所述主控模块；所述主控模块，包括动力控制模块、安全扭矩监控模块、安全加速度监控模块；所述动力控制模块，用于计算整车动力系统的驾驶员轮端需求扭矩，将整车动力系统的驾驶员轮端需求扭矩分解成发动机需求扭矩和电机需求扭矩，将发动机需求扭矩分配给发动机电子控制器，将电机需求扭矩分配给电机控制器，并控制传动链离合器工作；如果接收到所述安全加速度监控模块的功能安全故障响应或者所述安全扭矩监控模块输出的扭矩比较错误响应，则控制断开传动链离合器，并且禁止对发动机电子控制器、电机控制器发送扭矩请求；所述安全扭矩监控模块，实时比较当时工况下的整车实际输出驱动扭矩和该工况下的车辆最大允许扭矩、车辆最小允许扭矩，如果当时工况下的整车实际输出驱动扭矩大于该工况下的车辆最大允许扭矩，或者小于该工况下的车辆最小允许扭矩，则输出扭矩比较错误响应到所述安全加速度监控模块和所述动力控制模块；所述安全加速度监控模块，实时比较当前工况下的车辆实际瞬时加速度和该工况下的车辆最大允许提速加速度和车辆最大允许降速加速度，如果车辆提速时当前工况下的车辆实际瞬时加速度超过该工况下的车辆最大允许提速加速度且满足故障确认时间，或者车辆降速时当前工况下的车辆实际瞬时加速度超过该工况下的车辆最大允许降速加速度且满足故障确认时间，或者接收到所述安全扭矩监控模块输出的扭矩比较错误响应，则输出功能安全故障响应到所述动力控制模块。...

【技术特征摘要】
1.一种整车功能安全监控系统，其特征在于，包括加速度信号源、主控模块；所述加速度信号源，用于输出整车瞬时加速度到所述主控模块；所述主控模块，包括动力控制模块、安全扭矩监控模块、安全加速度监控模块；所述动力控制模块，用于计算整车动力系统的驾驶员轮端需求扭矩，将整车动力系统的驾驶员轮端需求扭矩分解成发动机需求扭矩和电机需求扭矩，将发动机需求扭矩分配给发动机电子控制器，将电机需求扭矩分配给电机控制器，并控制传动链离合器工作；如果接收到所述安全加速度监控模块的功能安全故障响应或者所述安全扭矩监控模块输出的扭矩比较错误响应，则控制断开传动链离合器，并且禁止对发动机电子控制器、电机控制器发送扭矩请求；所述安全扭矩监控模块，实时比较当时工况下的整车实际输出驱动扭矩和该工况下的车辆最大允许扭矩、车辆最小允许扭矩，如果当时工况下的整车实际输出驱动扭矩大于该工况下的车辆最大允许扭矩，或者小于该工况下的车辆最小允许扭矩，则输出扭矩比较错误响应到所述安全加速度监控模块和所述动力控制模块；所述安全加速度监控模块，实时比较当前工况下的车辆实际瞬时加速度和该工况下的车辆最大允许提速加速度和车辆最大允许降速加速度，如果车辆提速时当前工况下的车辆实际瞬时加速度超过该工况下的车辆最大允许提速加速度且满足故障确认时间，或者车辆降速时当前工况下的车辆实际瞬时加速度超过该工况下的车辆最大允许降速加速度且满足故障确认时间，或者接收到所述安全扭矩监控模块输出的扭矩比较错误响应，则输出功能安全故障响应到所述动力控制模块。2.根据权利要求1所述的整车功能安全监控系统，其特征在于，所述整车功能安全监控系统，还包括监控模块；所述监控模块，同所述主控模块通信，监控所述动力控制模块、安全扭矩监控模块、安全加速度监控模块是否正常，如果所述动力控制模块、安全扭矩监控模块或安全加速度监控模块运行不正常或主控模块存在硬件故障，则触发所述主控模块复位。3.根据权利要求1所述的整车功能安全监控系统，其特征在于，所述动力控制模块，结合外部扭矩请求以及整车系统驱动控制模式将整车动力系统的驾驶员轮端需求扭矩分解成发动机需求扭矩和电机需求扭矩，并配合整车系统驱动控制模式控制传动链离合器工作。4.根据权利要求1所述的整车功能安全监控系统，其特征在于，所述安全扭矩监控模块，基于整车实际动力系统拓扑结构计算整车实际输出驱动扭矩；对于多动力源，所述安全扭矩监控模块根据各个动力源驱动扭矩的动力组合，并考虑传动系传动比及传动效率，计算整车实际输出驱动扭矩；对于单一动力源，所述安全扭矩监控模块根据单一动力源的扭矩模型计算整车实际输出驱动扭矩；所述安全扭矩监控模块，根据加速踏板信息、车辆传动链输出轴的转速以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：于世涛，郭辉，张威，蒋云，李君，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31