混合动力汽车的扭矩控制安全监控系统的架构及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种混合动力汽车的扭矩控制安全监控系统的架构，包括用于完成各种控制动作的功能层，对功能层信号的极值进行限制的限制层，对功能层信号进行检验的冗余监控层，以及检查各存储区及程序流是否正常工作的物理检查层。本发明专利技术通过采用上述四层结构，在对混合动力汽车扭矩输出进行控制的同时，还对各动力部件的工作状态进行监控，大大提高了混合动力汽车工作的安全性和可靠性。本发明专利技术还公开了一种混合动力汽车的扭矩控制安全监控系统，包括发动机控制器模块、多能源控制器模块和电机控制器模块等，其保留了发动机控制器模块中已经很成熟的扭矩监控和故障处理模块，当电机控制系统发生故障时，可以将混合动力汽车切换为传统汽车运行，从而提高了混合动力汽车的运行可靠性。

Structure and system of torque control safety monitoring system for hybrid electric vehicle

The invention discloses a hybrid vehicle torque control and safety monitoring system architecture, including the function layer for completing various controls, restrictions on the extreme limit layer functional layer signals, the redundant monitoring function layers of signal test, physical examination and inspection of the layer storage area and program flow is normal work. The invention adopts the four layer structure, the control of the HEV torque output at the same time, monitor the operation state of the power components, greatly improve the safety and reliability of hybrid electric vehicle. The invention also discloses a hybrid vehicle torque control and safety monitoring system, including the engine controller module, multi power controller module and motor controller module, which retains the engine controller module has a very mature torque monitoring and fault processing module, when the fault of motor control system, can be hybrid cars switch to the traditional vehicle operation, so as to improve the reliability of hybrid electric vehicle.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种混合动力汽车的扭矩控制系统架构，尤其是一种混合动力汽车具有安全监控功能的扭矩控制系统架构；本专利技术还涉及一种混合动力汽车的扭矩控制安全监控系统。
技术介绍
能源危机和环境恶化是当今影响全球发展的两个重大问题，研发节能、低排放的汽车能够有效缓解能源压力和改善环境质量。混合动力汽车具有低油耗、低排放、长行驶里程、技术成熟等优点，是目前最切实可行、可批量生产的节能汽车。混合动力汽车将发动机、电机、能量储存装置(蓄电池)组合在一起，它们之间的良好匹配和优化控制，可充分发挥内燃机汽车和电动汽车的优点，避免各自的不足。混合动力汽车主要通过以下功能达到提高燃油经济性和降低排放的目标发动机运行于高效和低排放区在发动机工作时，可以通过功率辅助或主动充电方式调节发动机的工作点，使得发动机工作于高效区附近。通过电机功率辅助，可以选择小功率的发动机，从而提高发动机的工作效率、降低质量。减速或制动时的能量回收，将汽车的动能转换为电能存入蓄电池。这些电能可以用来驱动车辆运行。以上功能由混合动力汽车动力总成控制系统完成。该控制系统采集驾驶员的踏板请求信号、电池SOC、车辆行驶路况和其它与车辆运行相关的参数，将驾驶员的踏板需求转换为对离合器端和车轮端的扭矩需求，并根据多能源控制策略将这些扭矩需求在发动机、电动机、发电机、自动变速系统和刹车系统之间分配，使得在离合器端和车轮端输出的实际扭矩输出符合驾驶员的需求，优化混合动力汽车的油耗和排放，提高驾驶舒适性。目前，关于混合动力汽车动力总成控制系统设计的研究很多。但是，这些设计研究要么开发成本较高，要么不能对混合动力汽车进行安全可靠的扭矩控制，存在以下缺点一些混合动力汽车动力总成控制系统设计的研究单位由于缺乏相关的发动机控制系统的知识和设计经验，不能对发动机进行较准确的扭矩控制，也就很难对整个混合动力汽车动力总成进行较准确的扭矩控制，更不能设计基于扭矩控制结构的安全监控和故障处理系统；一些混合动力汽车动力总成控制系统设计的研究单位具有发动机控制器模块的设计经验，但是它们采用的方法是将发动机作为混合动力汽车多能源控制器的从属控制器，不再使用一些发动机控制器模块中已有的关于动力总成控制的模块，而在多能源控制器中重新设计类似模块，同时对发动机控制器模块进行了较大改动。这种开发方式的周期较长，成本很高，而且不便于混合动力汽车的变型设计。大部分混合动力汽车动力总成控制系统设计的研究主要集中于控制系统的功能开发，还没有涉及到安全监控和故障处理系统设计领域。而混合动力汽车扭矩安全监控和故障处理系统是保证混合动力汽车安全运行，满足各项法规，达到批量生产要求的必要组件。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种混合动力汽车的扭矩控制安全监控系统的架构及系统，能够在对混合动力汽车进行扭矩控制的同时，还对所述扭矩控制进行安全监控，使混合动力汽车能够安全运行。为解决上述技术问题，本专利技术混合动力汽车的扭矩控制安全监控系统的架构的技术方案是，包括，功能层，产生混合动力汽车动力总成的各种控制信号，包括驾驶员需求模块、扭矩分配模块、发动机扭矩控制模块和电机扭矩控制模块，所述驾驶员需求模块接收驾驶员动力需求信号，将所述驾驶员动力需求信号转化为驾驶员扭矩需求信号，然后将所述驾驶员扭矩需求信号传送至所述扭矩分配模块，所述扭矩分配模块将所述驾驶员扭矩需求信号转化为发动机扭矩需求信号和电机扭矩需求信号，并分别传送给发动机扭矩控制模块和电机扭矩控制模块，所述发动机扭矩控制模块根据所述发动机扭矩需求信号，控制发动机工作，提供与所述发动机扭矩需求信号相符合的扭矩输出，所述电机扭矩控制模块根据所述电机扭矩需求信号，控制电机工作，提供与所述电机扭矩需求信号相符合的扭矩输出；限制层，根据功能层各模块的输入信号，计算各模块的最大允许输出，限制功能层的各模块的输出信号的最大输出值，保证混合动力汽车控制系统安全运行；冗余监控层，采用与功能层和限制层不同的控制算法，根据功能层各模块所控制部件的工作信息计算该模块的冗余输出值，并将该冗余输出值和功能层该模块所控制部件的实际输出进行比较，如果所述冗余输出值与所述输出的差值超过一定阈值，就表明在混合动力汽车控制系统中出现了故障，将调用相应的故障处理模块，并通过硬件方式关断相关控制器的驱动级；物理检查层，检查各模块存储区是否工作正常，以及检查各模块的程序流是否工作正常。本专利技术混合动力汽车的扭矩控制安全监控系统的技术方案是，包括发动机控制器模块，多能源控制器模块，电池控制器模块，电机控制器模块和刹车控制器模块，加速踏板信号输入至所述发动机控制器模块，所述发动机控制器模块根据所述加速踏板信号换算出加速需求信号，并将所述加速需求信号和最大允许发动机扭矩信号传送给所述多能源控制器模块，刹车踏板信号同时输入至所述多能源控制器模块，所述多能源控制器模块根据所述加速需求信号、最大发动机扭矩信号、刹车踏板信号以及电机最大驱动扭矩和电机最大发电扭矩进行换算，得到驾驶员扭矩需求信号，之后将所述驾驶员扭矩需求信号传送到所述多能源控制器模块中的扭矩分配模块，所述电池控制器模块将电池的荷电状态信号同时传送至扭矩分配模块，所述扭矩分配模块根据发动机工作效率图、电机工作效率图、当前车辆运行状态和所述电池荷电状态信号，将所述滤波后的驾驶员扭矩需求信号转化成发动机扭矩需求信号、电机扭矩需求信号和刹车扭矩需求信号，所述多能源控制器模块将所述发动机扭矩需求信号传递给所述发动机控制器模块，将所述电机扭矩需求信号传递给所述电机控制器模块，将所述刹车扭矩需求信号传递给所述刹车控制器模块。本专利技术通过采用功能层、限制层、冗余监控层和物理检查层的四层结构，在对混合动力汽车扭矩输出进行控制的同时，还对各动力部件的工作状态进行监控，大大提高了混合动力汽车工作的安全性和可靠性。同时，本专利技术尽量保留发动机管理系统中已有很成熟的关于动力总成扭矩控制安全监控模块，降低了成本，提高了系统的可靠性。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明图1为本专利技术混合动力汽车的扭矩控制安全监控系统的架构的示意图；图2为本专利技术混合动力汽车的扭矩控制安全监控系统的示意图。具体实施例方式本专利技术混合动力汽车的扭矩控制安全监控系统的架构可参见图1所示，包括，功能层，产生混合动力汽车动力总成的各种控制信号，包括驾驶员需求模块、扭矩分配模块、发动机扭矩控制模块和电机扭矩控制模块，所述驾驶员需求模块接收驾驶员动力需求信号，将所述驾驶员动力需求信号转化为驾驶员扭矩需求信号，然后将所述驾驶员扭矩需求信号传送至所述扭矩分配模块，所述扭矩分配模块将所述驾驶员扭矩需求信号转化为发动机扭矩需求信号和电机扭矩需求信号，并分别传送给发动机扭矩控制模块和电机扭矩控制模块，所述发动机扭矩控制模块根据所述发动机扭矩需求信号，控制发动机工作，提供与所述发动机扭矩需求信号相符合的扭矩输出，所述电机扭矩控制模块根据所述电机扭矩需求信号，控制电机工作，提供与所述电机扭矩需求信号相符合的扭矩输出；限制层，根据功能层各模块的输入信号，计算各模块的最大允许输出，限制功能层的各模块的输出信号的最大输出值，保证混合动力汽车控制系统安全运行；冗余监控层，采用与功能层和限制层不同的控制算法，根据功能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力汽车的扭矩控制安全监控系统的架构，其特征在于，包括，　　　　功能层，产生混合动力汽车动力总成的各种控制信号，包括驾驶员需求模块、扭矩分配模块、发动机扭矩控制模块和电机扭矩控制模块，所述驾驶员需求模块接收驾驶员动力需求信号，将所述驾驶员动力需求信号转化为驾驶员扭矩需求信号，然后将所述驾驶员扭矩需求信号传送至所述扭矩分配模块，所述扭矩分配模块将所述驾驶员扭矩需求信号转化为发动机扭矩需求信号和电机扭矩需求信号，并分别传送给发动机扭矩控制模块和电机扭矩控制模块，所述发动机扭矩控制模块根据所述发动机扭矩需求信号，控制发动机工作，提供与所述发动机扭矩需求信号相符合的扭矩输出，所述电机扭矩控制模块根据所述电机扭矩需求信号，控制电机工作，提供与所述电机扭矩需求信号相符合的扭矩输出；　　　　限制层，根据功能层各模块的输入信号，计算各模块的最大允许输出，限制功能层的各模块的输出信号的最大输出值，保证混合动力汽车控制系统安全运行；　　　　冗余监控层，采用与功能层和限制层不同的控制算法，根据功能层各模块所控制部件的工作信息计算该模块的冗余输出值，并将该冗余输出值和功能层该模块所控制部件的实际输出进行比较，如果所述冗余输出值与所述输出的差值超过一定阈值，就表明在混合动力汽车控制系统中出现了故障，将调用相应的故障处理模块，并通过硬件方式关断相关控制器的驱动级；　　　　物理检查层，检查各模块存储区是否工作正常，以及检查各模块的程序流是否工作正常。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何海，托马斯温茨勒，李君，卢万成，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]