用于对电动汽车进行故障诊断和处理的方法和 整车控制单元

1.用于对电动汽车中的故障进行诊断和处理的方法，所述电动汽车包括整车控制单元，用于采集和处理来自电动汽车各个部件的状态信息并且根据处理结果控制各个控制单元的操作，所述整车控制单元包括硬件层、底层平台软件层和应用软件层，所述方法包括如下步骤：
应用软件层基于所述状态信息检测电动汽车系统中的故障；
为所述故障分配唯一的故障代码，并将所述故障代码传送至底层平台软件层；
底层平台软件层对所述故障进行进一步的确认，并将确认后的故障存储在存储器中；
应用软件层从存储器中读取故障信息，并且根据动作处理参数设置执行相应的动作处理；
根据点灯参数设置操作报警灯向用户提示故障。
2.根据权利要求1的方法，其中所述进一步确认故障的步骤包括：在整车控制单元正常工作的每个运行周期按照底层诊断规则对故障相关参数进行更新，并且当特定参数达到设定阈值时，确认出现了故障。
3.根据权利要求1的方法，其中所述执行动作处理的步骤对整车功能进行限制或者禁止，其中所述动作处理包括：禁止再生制动功能、禁止DC/DC转换器、禁止整车驱动功能、关断动力电池。
4.根据权利要求1的方法，其中根据点灯参数设置来操作报警灯，所述操作报警灯包括：点亮或者闪烁系统故障灯、点亮或者闪烁动力电池故障灯、点亮或者闪烁蓄电池故障灯。
5.如权利要求3或4所述的方法，其中当同时存在多个故障时，按照最高级别的故障执行处理。
6.一种能够对电动汽车中的故障进行诊断和处理的整车控制单元，包括：
应用软件层，其基于电动汽车各个部件的状态信息检测电动汽车系统中的故障，为所述故障分配唯一的故障代码并将所述故障代码传送至底层平台软件层，从存储器中读取经底层平台软件层确认后的故障信息并执行相应的动作处理和报警提示；
底层平台软件层，其采集和处理来自硬件层的输入信号并提供给应用软件层，接收来自应用软件层的控制指令、进行解析并驱动硬件层，所述底层平台软件层针对应用软件层提供的故障代码进行进一步的确认，并将确认后的故障存储在存储器中；和硬件层，用于将各个节点的信号发送至底层软件平台层，并根据来自底层软件平台层的控制信号驱动各个节点。
7.根据权利要求6的整车控制单元，其中底层平台软件层在整车控制单元正常工作的每个运行周期按照底层诊断规则对故障相关参数进行更新，并且当特定参数达到设定阈值时，确认出现了故障。
8.根据权利要求6的整车控制单元，其中所述整车控制单元在出现故障时根据动作处理参数设置对整车功能进行限制或者禁止，其中所述动作处理包括：禁止再生制动功能、禁止DC/DC转换器、禁止整车驱动功能、关断动力电池。
9.根据权利要求6的整车控制单元，其中所述整车控制单元在出现故障时根据点灯参数设置来操作报警灯，所述操作报警灯包括：点亮或者闪烁系统故障灯、点亮或者闪烁动力电池故障灯、点亮或者闪烁蓄电池故障灯。
10.根据权利要求8或9的整车控制单元，其中所述整车控制单元在同时存在多个故障时按照最高级别的故障执行处理。

用于对电动汽车进行故障诊断和处理的方法和整车\n控制单元\n技术领域\n[0001] 本发明涉及电动汽车的控制，特别是提供用于对电动汽车进行故障诊断和处理的方法和整车控制单元。\n背景技术\n[0002] 当今社会，随着节能减排的呼声日渐高涨，新能源汽车的研究越来越成为各个汽车厂商研发的重点，尤其是电动车凭借零油耗、零排放、噪音低、结构简单等特点备受青睐。\n中国国内各自主品牌厂商以及世界各国的汽车研制者、生产者都将电动汽车列入短期及长期发展计划中。国家相关政策的出台也促进了电动车研发的发展同时也带动了相关零部件的兴起。\n[0003] 如同常规汽油车一样，电动汽车也存在系统各部件的失效情况，而且目前电动车处于发展初期，系统的稳定性亟待提高。如果系统出现故障，需要及时提示驾驶员并采取相应的控制措施。对于整车系统而言，无论是目前的研发状态抑或是发展成熟以后的电动车产品，系统都需要开发一套合理的故障诊断及处理机制保证能准确检测出故障、并合理控制报警灯提示驾驶员、同时采取相应的控制措施对故障进行处理保证车辆和用户安全。另外需要将确定存在的故障存储在存储器中，以方便维修人员进行故障排查和车辆维修。\n发明内容\n[0004] 本发明提出一种电动汽车故障诊断处理控制方法，通过整车控制单元对故障进行判断并存储，实时读取检测到的故障，根据故障类别进行相应的操作处理和控制报警灯提示驾驶员，达到保护整车系统和用户安全的目的。\n[0005] 本发明例中的电动汽车开发了故障诊断功能，整车控制单元根据硬件输入信号、硬件输出信号、CAN输入信号、信号的有效性、信号间相互校验等因素进行判断系统各个部件或功能是否出现异常，如果检测到故障出现，整车控制单元初步认为是瞬时故障，因为可能存在干扰等因素引起暂时性的异常。应用层软件将瞬时故障传送给底层平台软件，底层平台软件按照预先设定的规则对瞬时故障进行处理，当特定参数达到设定的阀值则认为故障确实发生，确认故障存储在整车控制单元内存中。每一个故障分配唯一的故障代码(简称DTC码)。当维修人员对车辆进行维修时，能通过专用诊断仪快速读取DTC故障码，经诊断仪解析显示故障名称和描述，尽快排查并修复故障。\n[0006] 整车控制单元应用层软件在整车上电的情况下实时读取内存中的故障代码，根据故障的点灯参数设置控制报警灯，同时根据故障的动作处理参数设置限制系统功能或者禁止系统功能。点灯参数设置和动作处理参数设置有严格等级之分，当多个故障同时存在，则按照故障级别最高的执行。\n[0007] 点灯参数设置涉及的故障灯包括：系统故障灯、动力电池报警灯、蓄电池报警灯。\nVCU中报警灯处理模块读取内存中故障控制报警灯的信息，并根据不同故障的级别定义报警灯显示方式为：点亮或者闪烁系统故障灯、点亮或者闪烁动力电池故障灯、点亮或者闪烁蓄电池故障灯，点亮故障灯级别低于闪烁故障灯。点灯参数设置在设计开发过程中根据故障对整车的影响、驾驶员需求和标准法规要求设定。\n[0008] 动作处理参数设置包括：禁止再生制动功能、禁止DC/DC转换器、禁止整车驱动功能、关断动力电池。其中禁止再生制动功能级别最低，关断动力电池级别最高。动作处理参数设置在设计开发过程中根据故障对整车的影响和标准法规要求设定。\n[0009] 本发明通过对整车控制单元的功能结构进行划分，提供了优化的故障诊断和处理手段。其中通过应用层软件对状态信息中的异常进行检测，通过底层平台软件排查瞬时故障，使得整车控制系统的故障诊断高效合理，并且能够显著降低整体的运算处理负荷。在确认存在故障时依据故障的类型对整车功能进行分级别的限制和禁止，并结合相应的报警灯提示，从而能够尽量在不影响用户使用的情况下保护系统和用户的安全，提升了车辆运行的可靠性和安全性。\n[0010] 本发明提供的故障诊断处理机制能够应对各种可能的故障情况，设计者能够根据车辆的具体应用环境，针对故障对整车性能的影响、驾驶员需求、以及各种设计和法规标准进行优化设置。\n附图说明\n[0011] 图一示出了根据本发明的电动车的系统结构图；\n[0012] 图二示出了根据本发明的整车控制单元(VCU)的功能框图；\n[0013] 图三示出了VCU的故障处理控制以及与ICU的接口示意图。\n具体实施方式\n[0014] 如图一所示，在根据本发明的电动车系统结构中，电池管理系统(Battery Management System，BMS)将电池相关参数及故障信息反馈给整车控制单元(Vehicle Control Unit，VCU)，电机控制单元(Motor Control Unit，MCU)将电机相关参数及故障信息反馈给VCU，VCU根据接收到的BMS和MCU的信息及系统请求进行系统功能控制和部分故障诊断控制，VCU同时对其附件系统的零部件进行故障诊断。应用层诊断出的故障包括输入信号故障、CAN接收故障、电机系统故障、电池系统故障、信号无效等等，诊断出的故障信息传送给底层平台软件，底层平台按照规则进行故障管理并存储在内存中。应用层软件读取内存中故障并按严重级别进行故障灯提示控制和动作处理控制。确认的故障被存储，维修人员可通过诊断仪快速进行故障排查，及时修复车俩。\n[0015] 图二是VCU的硬件层、底层平台软件层、和应用软件层的系统框图。外部信号通过硬件层的引线连接至VCU硬件，硬件信号通过底层平台软件处理以后传送给应用层软件，应用层软件根据接收到的输入信号进行算法计算或者逻辑控制；当应用层计算出的结果需要驱动外部附件或者通过CAN发送给别的节点时，应用层软件将信号传送给底层平台软件，底层平台软件解析以后输出到控制芯片各PIN脚，然后通过VCU硬件电路处理以后驱动外部附件或者通过CAN线传输。\n[0016] VCU应用层软件对硬件输入信号、CAN输入信号进行有效性判断，对应用层相关信号进行相互校验等手段进行故障检测，当输入信号数值不合理或者信号间相互矛盾时认为是瞬时故障，因为此时检测到的故障可能由于干扰等因素引起，所以产生瞬时故障不进行点灯提示以及不做动作处理。给每个故障分配唯一的故障代码(简称DTC码)，应用层软件判断出的故障根据不同的DTC码将瞬时故障传送给底层平台软件，底层平台软件在整车控制单元正常工作的每个运行周期按照底层诊断规则对故障相关参数进行更新，经底层软件平台确认后的故障会存储在内存空间中，应用层软件通过特定函数读取内存中的故障信息，通过读取的故障信息控制报警指示灯和控制整车功能。\n[0017] 所述故障相关参数包含可标定更改参数和测量参数。可标定更改参数包括瞬时故障递增步长、瞬时故障递减步长、瞬时故障限值、确认故障递增步长、确认故障递减步长、确认故障限值、点亮报警灯参数、处理动作参数、是否锁存、故障类型等。测量的参数包括瞬时故障计数器、确认故障计数器等等。\n[0018] 在一个实施例中，当VCU检测到传感器供电电压超出允许范围时，将瞬时故障发送给底层平台软件层，定义该故障的递增步长为10，递减步长为1，确认阈值为50。如果在当前周期中检测到瞬时故障，则故障计数器加10；如果在当前周期中未检测到瞬时故障，则瞬时故障计数器减1，故障计数器最小值为0。若瞬时故障在连续5个周期内都存在，使得故障计数器累加到50，则认为所检测到的瞬时故障为真实故障，此时将该故障对应的动作处理值输出。对真实故障进行驾驶循环的计数，如果在连续多个驾驶循环内都存在真实故障，则确认故障存在并将该故障对应的点灯处理值输出。应用层软件根据从接口函数读取的动作处理和点灯处理分别进行控制。当检测到钥匙断开信号后VCU对故障的参数进行存储，根据故障类型的定义，可以选择性地存储故障的不同参数，例如只存储故障确认标志位，或者同时存储故障标志位和故障计数器等。\n[0019] 上述实施例仅是底层平台软件层所执行的故障诊断的一个示例。在由应用软件层初始检测瞬时故障、由底层平台软件层对瞬时故障进行确认(诊断)的总体框架下，能够根据具体应用环境和要求来应用各种不同的底层诊断规则，并且各种适当的实现方式均能够取得在整车控制单元运算负荷较低的情况下可靠地检测故障的有益技术效果。\n[0020] 图三描述了VCU故障判断处理以及点亮报警指示灯的处理。VCU读取内存中的故障，并对读取的故障进行处理。在一个实施例中，根据读取的动作处理参数将处理方式定义为四种：禁止再生制动功能、禁止DC/DC转换器、禁止整车驱动功能、断开动力电池。当制动系统的ABS出现故障时，禁止再生制动功能，保证制动安全；当动力电池出现故障时，断开动力电池以保护电池和整车，并同时禁止DC/DC转换器；当电机及其控制系统出现故障时，停止电机工作，禁止整车驱动；当VCU相关的附件系统被诊断出故障时，根据不同的故障对整车的影响而设定不同的处理方式。四种动作处理方式具有不同的严重级别，当同时出现多个故障时，故障判断处理模块按最高级别的处理方式执行，并将判断的结果发送至VCU中系统功能控制模块，实现对整车功能的限制或者禁止，保证系统安全和用户安全。\n[0021] 当VCU相关附件或者系统出现故障时点亮或者闪烁系统故障灯；当动力电池系统出现故障时点亮或者闪烁动力电池报警灯；当蓄电池电压过低或者DC/DC转换器出现故障时点亮或者闪烁蓄电池报警灯。点亮报警灯的等级低于闪烁报警灯。当多个故障同时存在时按照最高级别的执行。具体各故障的点灯策略根据设计时故障对系统的影响程度设定，并做为可标定变量，在设计开发过程中可以进行标定修改。VCU报警灯处理模块将判断的结果通过CAN传送的方式发给仪表控制单元(Instrument Cluster Unit，ICU)，ICU通过接收到的信息按要求点亮或者闪烁各报警指示灯。如：根据系统故障等级做相应的处理并及时点亮报警灯提示驾驶员，当故障级别较低时，整车仍可行驶，但是可提示驾驶员小心驾驶，此时功能受限。如发生严重故障，将禁止整车行驶功能以保证车辆和用户安全，并使故障灯闪烁表明当前故障严重禁止行车，需联系专业人员进行维修。\n[0022] 应该理解的是本发明并不限于上述的实施例，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以做出各种变化和修改。