混合动力汽车的故障诊断和管理方法与流程

本发明属于车辆技术领域，尤其涉及一种混合动力汽车的故障诊断和管理方法。

背景技术：

随着汽车行业的不断发展，汽车为人们的出行带来了更多方便，但与此同时，汽车排放问题和汽车安全问题也越来越引起了人们的高度重视。为了能够最大限度地减少排放和提高汽车的安全性，就需要我们能够很好地对汽车的工作状态进行监控，实时地对汽车进行故障诊断，以便在发生实质性故障之前，对车辆存在的潜在危险进行分析和处理，避免发生人员及物质伤害，并且在车辆维修时有助于维修人员及时找到故障源，进行及时且有效的维修。

传统车的故障诊断机制较侧重于对整车油耗和排放的监控和相应部件状态的诊断，并且整车零部件相对较少，与传统车相比，混合动力汽车在此基础上增加了整车控制器、电机系统、动力电池系统和DCDC等零部件系统。混合动力汽车的零部件系统较多，发生的故障情况更加复杂多变，汽车行驶安全保障工作变的尤为复杂。

相关技术中表明，新能源汽车的故障诊断系统多集中在对整车运行中车辆重要参数的记录和计算，对于记录数据的分析多在离线情况下进行，进而用以优化整车控制策略。有相关技术方案中揭示了一种基于CANope的车载故障诊断功能以外增加了对车辆实时数据进行检测并显示的功能。但是，相关技术中没有记录故障的行程历史，无法了解故障的历史信息。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明需要提出一种混合动力汽车的故障诊断和管理方法，该诊断和管理方法可以进行故障在线分析，并记录故障的当前和历史信息，更加有利于对故障数据进行离线分析。

为解决上述问题，本发明实施例提出一种混合动力汽车的故障诊断和管理方法，该方法包括以下步骤：混合动力汽车的整车控制器获得所述混合动力汽车的整车以及各零部件系统的状态信息和故障信息以生成故障列表，并为所述故障列表中的所有故障分配相应的故障标识和故障等级；所述整车控制器根据整车输入信号进行整车故障分析和故障判断； 当发生故障时，所述整车控制器确定所述故障对应的故障标识，并计算所述故障标识对应的多个故障状态标志位以记录所述故障的当前信息和历史信息，其中，所述故障标识和所述故障状态标志位构成所述故障的完整故障码；以及所述整车控制器根据所述故障的故障等级和所述完整故障码对所述混合动力汽车整车进行管理。

根据本发明的混合动力汽车的故障诊断和管理方法，通过整车控制器根据整车输入信号进行整车故障分析和故障判断，并在发生故障时，整车控制器计算故障标识对应故障的多个故障状态标志位，通过故障状态标志位记录当前故障的当前和历史信息，与相关技术相比，可以记录故障历史信息，便于了解故障的形成过程，更加有利于对故障进行离线分析以优化功能策略，并且，整车控制器还根据故障等级和完整故障码进行整车管理，提高车辆驾驶安全性。

具体地，所述故障状态标志位包括可靠性故障状态标志位、持续性故障状态标志位和永久性故障状态标志位。

其中，对于可靠性故障状态标志位，计算所述故障标识对应的多个故障状态标志位以记录所述故障的当前和历史信息具体包括：当发生故障时，可靠性故障计数器以预设可靠性故障累加步长累加；当所述可靠性故障计数器的计数超过可靠性故障上限阈值时，所述可靠性故障状态标志位置为1。

当未发生故障时，所述可靠性故障计数器以预设可靠性故障累减步长累减；当所述可靠性故障计数器的计数超过可靠性故障下限阈值时，所述可靠性故障状态标志位置为0。

其中，对于持续性故障状态标志位，上述方法还包括：如果在一个周期内所述可靠性故障状态标志位置为1，当可靠性故障计数器的计数未超过所述预设可靠性故障下限阈值时，所述持续性故障计数器以预设持续性故障累加步长进行累加；以及如果所述持续性故障计数器的计数超过预设持续性故障上限阈值，所述持续性故障状态标志位置为1。

当所述可靠性故障计数器的计数超过所述预设可靠性故障下限阈值时，所述持续性故障计数器以预设持续性故障累减步长进行累减；以及如果所述持续性故障计数器的计数超过预设持续性故障下限阈值，则所述持续性故障状态标志位置为0。

其中，对于永久性故障状态标志位，上述方法还包括：如果所述持续性故障状态标志位置为1，则永久性故障计数器置为0且永久性故障状态标志位置为1。

如果所述持续性故障状态标志位置为0，则所述永久性故障计数器以预设永久性故障累加步长进行累加；以及当所述永久性故障计数器的计数超过预设永久性故障累计上限阈值时，所述永久性故障状态标志位置为0。

进一步地，所述整车控制器根据所述故障的故障等级和所述完整故障码对所述混合动力汽车整车进行管理具体包括：当所述可靠性故障状态标志位置为1或者所述持续性故障 状态标志位置为1时，所述整车控制器控制所述混合动力汽车的报警灯点亮和/或进行冻结帧存储处理。当确定所述故障等级为致命故障时，所述整车控制器对所述混合动力汽车进行限值或禁止处理。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的混合动力汽车的故障诊断和管理方法的流程图；

图2是根据本发明的一个具体实施例的混合动力汽车的动力总成系统的示意图；

图3是根据本发明的另一个具体实施例的整车控制器的控制过程的示意图；

图4是根据本发明的一个具体实施例的计算可靠性故障状态标志位的流程图；

图5是根据本发明的另一个具体实施例的计算持续性故障状态标志位的流程图；以及

图6是根据本发明的再一个具体实施例的计算永久性故障状态标志位的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例的混合动力汽车的故障诊断和管理方法。

图1是根据本发明的一个实施例的混合动力汽车的故障诊断和管理方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

S1，混合动力汽车的整车控制器获得混合动力汽车的整车以及各零部件系统的状态信息故障信息以生成故障列表，并为故障列表中的所有故障分配相应的故障标识和故障等级。

具体地，图2为本发明的一个具体实施例的混合动力汽车的动力总成的示意图，如图2所示，该动力总成包括：前轮驱动系统和后轮驱动系统以及动力电池10。前轮驱动系统包括发动机11、自动变速箱(AMT)12、ISG(Integrated Starter and Generator，启动-发电一体机)电机13、ISG电机逆变器14及前驱动桥15，其中，ISG电机13兼具启动发动机、发电功能，同时也能进行发动机11的辅助驱动，发动机11可以利用ISG电机13的发电功能来调整自己的工作点，提高发动机11的工作效率。后轮驱动系统包括后驱电机16、后驱电机逆变器17及减速差速系统，后驱电机16能够单独驱动车辆，后驱电机16和ISG电机13共用一块动力电池10。

混合动力控制单位(HCU，Hybrid Control Unit)，即整车控制器20，负责监督和协调驾驶员、MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)、EMS(Engine Management System，发动机管理系统)之间的通讯，执行 顺序以及运行状态，为整车的核心控制单元。其中，在本发明的一个实施例中，对于整车控制器的具体构成，可以包括硬件层、底层平台软件层和应用层软件，如图3所示。应用层软件包括整车功能策略和故障诊断策略两部分。整车各部分的状态信息可以通过硬线或CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)信号传送给整车控制器20，整车控制器20综合考虑各零部件系统的状态信号诊断所有可能发生的故障，生成故障列表，并为故障列表中的所有故障即每一个可能发生的故障分配一个唯一的故障标识和确定一个故障等级，即故障对应唯一的故障标识。

其中，整车控制器可以根据混合动力汽车的各个部件在不同的运行工况下对车辆的影响确定故障的等级，即对故障进行实时在线分析。在本发明的一个实施例中，故障等级可以分为：一般故障、轻微故障、严重故障和致命故障，例如在混合动力汽车运行过程中，根据电池管理器反馈的电池状态信息，整车控制器判断电池故障，而电池故障对整车运行影响严重，甚至不能行驶，则确定该故障为致命故障。

S2，整车控制器根据整车输入信号进行整车故障分析和故障判断。

如图3所示，整车控制器的应用层软件可以基于输入信号即当前各部件的状态信息分析和判断系统中的故障，判断程序可以载入整车控制器中。

S3，当发生故障时，整车控制器确定故障对应的故障标识，并计算该故障代码对应的多个故障状态标志位以记录故障的当前和历史信息。

其中，故障标识和对应的故障状态标志位构成对应故障的完整故障码。当发生故障时，整车控制器确定故障对应的故障标识和故障等级，并通过故障标识对应的一系列故障状态标志位来描述该信号发生故障的当前信息和历史信息，进而根据故障标识和故障状态标志位生成故障码。

在本发明的一个实施例中，故障状态标志位包括可靠性故障(CDF，credible failure)状态标志位、持续性故障(PDF,pending failuer)状态标志位和永久性故障(CFF,confirmed failure)状态标志位。三个故障状态标志位组合能够对故障的短期、中长期和长期的发生情况进行有效的记录，与相关技术相比，通过故障对应的一系列故障状态标志位，可以了解故障的形成历史，知道故障形成的时间，更加有利于对故障的离线分析，以优化功能策略。

在实际应用中，整车控制器可以通过计数器的计数，对每个故障的一系列状态标志位累计计算分析之后进行更新，并存入底层存储器中，对故障状态标志位的计算过程将在下面具体实施例中进行详细说明，其中，在计算状态标志位的过程中整车控制器实时地读取相应底层存储器中的值。

S4，整车控制器根据故障的故障等级和完整故障码对混合动力汽车整车进行管理。

本发明实施例的故障诊断和管理方法，不仅仅停留在简单记录和分析的层面，还包括根据故障等级和完整故障码对整车进行管理，例如，如图3所示，整成控制器的应用层软件对警告灯控制，以及在发生严重故障时对系统部分功能进行限值和禁止处理，以及对故障信息的实时存入和读取以及冻结帧存储管理，输出控制信号通过硬线和CAN总线输出至整车对应的部件。

可以看出，本发明实施例的混合动力汽车的故障诊断和管理方法，通过整车控制器根据整车输入信号进行整车故障分析和故障判断，并在发生故障时，整车控制器计算故障标识对应故障的多个故障状态标志位，通过故障状态标志位记录当前故障的当前和历史信息，与相关技术相比，通过故障状态标志位可以记录故障历史信息，更加有利于对故障进行离线分析以优化功能策略，并且，整车控制器还根据故障等级和故障状态标志位进行整车管理，提高车辆驾驶安全性。

下面在具体实施例中，对计算故障标识对应故障的多个故障状态标志位的过程进行详细说明，其中，通过设置计数器，整车控制器根据计数器的计数计算三种故障状态标志位，根据计数器计数还可以了解故障发生的次数。

首先，对于可靠性故障状态标志位简称为CDF状态标志位，用于描述一个确定的故障，而非瞬时性故障，从而可以过滤掉“假故障”，能够记录真实的故障信息。描述参数包括：可靠性故障计数器(CDF_CNT)，预设可靠性故障累加步长(CDF_INC)，可靠性故障上限阈值(CDF_INC_THED)，预设可靠性故障累减步长(CDF_DEC)，可靠性故障下限阈值(CDF_DEC_THED)和可靠性故障状态标志位(CDF_FLAG)。

具体地，当发生故障时，可靠性故障计数器以预设可靠性故障累加步长累加；当可靠性故障计数器的计数超过可靠性故障上限阈值时，判断该故障为可靠性故障，可靠性故障状态标志位置为1，可以过滤掉“假故障”例如瞬时故障。当未发生故障时，可靠性故障计数器以预设可靠性故障累减步长累减；当可靠性故障计数器的计数超过可靠性故障下限阈值时，判断该故障确定未发生，可靠性故障状态标志位置为0。

进一步地，当可靠性故障状态标志位置为1，整车控制器控制混合动力汽车的报警灯点亮和/或进行冻结帧存储处理。当CDF_FLAG＝1时，即该故障为确定性故障，当确定该故障等级为致命故障时，整车控制器对混合动力汽车进行限值或禁止处理，即对于致命故障需要对系统某些功能进行限值或禁止，以保证驾驶安全性，该控制不能在线自动解除，可以通过诊断仪解除。

作为具体实施例，图4为计算可靠性故障状态标志位的过程的流程图，如图4所示包括以下步骤：

S11，判断上电和各个控制单元初始化是否完成。如果是，则进入步骤S12，否则结束。

S12，CDF_CNT＝0,CDF_FLAG＝0。

S13，判断是否发生故障，如果是，则进入步骤S14，否则进入步骤S21。

S14，判断是否满足CDF_CNT+CDF_INC≥CDF_INC_THED，如果是，则进入步骤S15，否则进入步骤S16。

S15，CDF_CNT＝CDF_INC_THED。

S16，CDF_CNT＝CDF_CNT+CDF_INC。

S17，CDF_FLAG＝1。

S18，判断故障级别是否为致命故障？如果是，则进入步骤S19，否则进入步骤S20。

S19，系统功能限值或禁止。

S20，冻结帧存储。

S21，判断是否满足CDF_CNT-CDF-DEC≤CDF_DEC_THED，如果是，则进入步骤S22，否则进入步骤S24。

S22，CDF_CNT＝CDF_DEC_THED。

S23，CDF_FLAG＝0。

S24，CDF_CNT＝CDF_CNT-CDF_DEC。

其次，对于持续性故障状态标志位简称为PDF状态标志位，用于描述故障发生的短期持续性，描述参数包括：持续性故障计数器(PDF_CNT)，预设持续性故障累加步长(PDF_INC)，预设持续性故障上限阈值(PDF_INC_THED)，预设持续性故障累减步长(PDF_DEC)，预设持续性故障下限阈值(PDF_DEC_THED)例如0和持续性故障状态标志位(PDF_FLAG)。

PDF状态标志位在一个驱动周期内最多只改变一次。如果在一个周期内可靠性故障状态标志位置为1，此后当一个周期内可靠性故障计数器的计数未超过预设可靠性故障下限阈值时，持续性故障计数器以预设持续性故障累加步长进行累加，如果持续性故障计数器的计数超过预设持续性故障上限阈值，持续性故障状态标志位置为1。当可靠性故障计数器的计数超过预设可靠性故障下限阈值时，持续性故障计数器以预设持续性故障累减步长进行累减，如果持续性故障计数器的计数超过预设持续性故障下限阈值，则持续性故障状态标志位置为0。

进一步地，当持续性故障状态标志位置为1时，整车控制器控制混合动力汽车的报警灯点亮和/或进行冻结帧存储处理。当PDF_FLAG＝1时，即该故障为持续性故障，当确定该故障等级为致命故障时，整车控制器对混合动力汽车进行限值或禁止处理，即对于致命故障需要对系统某些功能进行限值或禁止，以保证驾驶安全性。

作为具体实施例，图5为计算持续性故障状态标志位的过程的流程图，如图5所示包括以下步骤：

S31，判断上电和初始化是否完成，如果完成则进入步骤S32，否则进入步骤S46。

S32，判断是否为首次启动，如果是，则进入步骤S33，否则进入步骤S34。

S33，PDF_CNT＝0。

S34，读取存储器PDF_CNT值。

S35，判断本周期内是否未发生CDF_FLAG＝0，如果是，则进入步骤S36，否则进入步骤S37。

S36，PDF_CNT+＝PDF_INT。

S37，PDF_CNT-＝PDF_DEC。

S38，判断是否满足PDF_CNT≥PDF_THED,如果是，则进入步骤S39，否则进入步骤S42。

S39，PDF_FLAG＝1。

S40，点亮报警灯。

S41，冻结帧储存。

S42，判断是否满足PDF_CNT≤0(下限值)，如果是，则进入步骤S43，否则进入步骤S46。

S43，判断该故障是否为致命故障，如果是则进入步骤S46，否则进入步骤S44。

S44，PDF_FLAG＝0。

S45，熄灭报警灯。

S46，下电存储PDF_CNT值。

最后，对于永久性故障状态标志位简称为CFF状态标志位，用于故障的历史记录，描述参数包括：永久性故障状态标志位(CFF_FLAG)，永久性故障计数器(CFF_CNT)，预设永久性故障累加步长(CFF_INC)，预设永久性故障累计上限阈值(CFF_THED)。

一旦故障被确认且具有短期持续性，CFF状态标志位即被置为1，该故障持续一定数量周期未发生该CFF状态标志位才被置为0。具体地，如果持续性故障状态标志位置为1，则永久性故障计数器置为0且永久性故障状态标志位置为1。如果持续性故障状态标志位置为0，则永久性故障计数器以预设永久性故障累加步长进行累加，当永久性故障计数器的计数超过预设永久性故障累计上限阈值时，永久性故障状态标志位置为0。

作为具体实施例，图6为根据本发明的一个实施例计算永久性故障状态标志位的过程的流程图，如图6所示包括以下步骤：

S51，判断上电和初始化是否完成，如果是则步骤S52，否则结束。

S52，判断是否为首次启动，如果是则进入步骤S53，否则进入步骤S54.

S53，CFF_CNT＝0。

S54，判断是否满足PDF_FLAG＝1，如果是则进入步骤S55，否则进入步骤S56。

S55，CFF_FLAG＝1,CFF_CNT＝0。

S56，CFF_CNT+＝1。

S57，CFF_CNT≥CFF-THED。

S58，CFF_FLAG＝0，CFF_CNT＝0。

基于上述说明，概括地说，本发明实施例的混合动力汽车的故障诊断和管理方法，考虑到混合动力汽车的零部件系统较多，整车发生故障的情况更加负责，汽车的行驶安全保证工作尤为复杂，除了考虑传统车辆的诊断策略之外需要开发针对新能源部件的诊断机制，本发明的方法不仅仅停留在简单记录和分析的层面，基于整车控制器开发了一种车载故障诊断系统的实现方法，包括对故障发生的实时分析、警告灯的控制、发生重要故障时对系统部分功能的限值和禁止、故障信息的实时读取与存储以及冻结帧管理等功能，在没有增加任何装置的前提下，通过简单的方法实现了车载故障诊断系统应具备的功能，提高混合动力汽车的行驶安全性。

在本说明书的描述中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行 的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。