专利名称：一种整车集成系统及其故障处理方法
技术领域：
本发明涉及整车集成系统及其故障处理方法，具体涉及一种在混合动力车上使用的整车集成系统及其故障处理方法。
背景技术：
随着汽车自动化和智能化要求的不断提高，在整车上需要的电器元件及微控系统也不断增多，对整车集成控制的性能提出了挑战，尤其是对当前发展火热的混合动力汽车而言，其新能源系统的增加也带来了相应控制和故障保护等系统集成的难度。目前，针对普通混合动力汽车，其整车系统的集成主要体现于混合动力整车控制器(HCU)功能的集成，具体是混合动力整车控制器进行整车所有控制策略和保护策略的运算，而其他微控制器通过CAN总线或LIN总线与混合动力整车控制器通讯，仅仅是混合动力整车控制器指令的执行器。因此，普通混合动力汽车的集成加大了混合动力整车控制器的负荷，增加了集成的难度，其集成性能及响应速度受到限制，使车辆在某些需要快速响应的突发故障下不能及时响应，产生的后果及影响不堪设想
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的第一个目的是提供一种整车集成系统，该整车集成系统减少了整车线束的布置，加强了整车公共数据的共享，提高了各子系统的实时响应能力。为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的第二个目的是提供一种整车集成系统的故障处理方法，该故障处理方法减轻了 HCU的负荷，提高了 HCU的响应速度，能够提高整车的安全性。为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种整车集成系统，其包括混合动力整车控制器、发动机控制器、电机控制器、电池管理系统、制动及能量回收系统、变速箱控制器、车身控制器、电动助力转向系统、仪表控制器、直流变压稳压器、电池组采集板、故障诊断系统、中央门锁系统、座椅调节系统以及车灯控制系统；该整车集成系统还包括通信网络，所述通信网络包括信息传输速率为第一速率的第一 CAN总线、信息传输速率为第二速率的第二 CAN总线和信息传输速率为第三速率的第三CAN总线，所述第一速率高于第二速率，所述第二速率高于第三速率，所述第一 CAN总线与第二 CAN总线通过第一网关连接，所述第二 CAN总线与第三CAN总线通过第二网关连接；所述混合动力整车控制器、发动机、电机控制器、电池管理系统和制动及能量回收系统与所述第一 CAN总线相连；所述变速箱控制器、车身控制器、电动助力转向系统、仪表控制器、直流变压稳压器、电池组采集板和故障诊断系统与所述第二 CAN总线相连；所述中央门锁系统、座椅调节系统和车灯控制系统与所述第三CAN总线相连。本发明的整车集成系统采用CAN网络，减少了整车线束的布置，加强了整车公共数据的共享，提高了各子系统的实时响应能力。本发明通讯网络的CAN总线采用三种不同的速率，根据各个微控制器在整车中实时性要求接入不同速率的CAN总线，在减轻总线负载的同时合理提高总线利用率。本发 明的整车集成系统结构清晰，网络分层明了，当整车需要添加新的节点时，只需要根据所添加节点实时性要求接入相应网络，提高了系统的可扩展性。为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种故障处理方法，其包括如下步骤SI :发动机控制器、电机控制器、电池管理系统、制动及能量回收系统、变速箱控制器、车身控制器、电动助力转向系统、仪表控制器、直流变压稳压器、电池组采集板、故障诊断系统、中央门锁系统、座椅调节系统以及车灯控制系统检测故障信息并判断故障所属的等级，所述故障等级分为致命、严重、一般和轻微四级；S2 :发动机控制器、电机控制器、电池管理系统、制动及能量回收系统、变速箱控制器、车身控制器、电动助力转向系统、仪表控制器、直流变压稳压器、电池组采集板、故障诊断系统、中央门锁系统、座椅调节系统以及车灯控制系统对故障进行处理并在故障等级是致命或严重时将故障信息发送给混合动力整车控制器；S3:所述混合动力整车控制器切断发动机的动力、通过仪表显示故障、通过报警装置报警并将故障信息上传至通信网络。本发明的故障处理方法根据故障等级决定各微控制器是否将故障上报混合动力整车控制器，减轻了混合动力整车控制器的负荷，提高了混合动力整车控制器的响应速度。同时，各微控制器具有整车相应部件的故障保护策略，能第一时间对故障进行处理，避免了传统整车控制器包揽整车故障保护的弊端，仅当出现致命或严重故障时，混合动力整车控制器才参与故障的冗余保护，能够提高整车的安全性。在本发明中的一种优选实施方式中，所述发动机控制器，电机控制器，电池管理系统，制动及能量回收系统，变速箱控制器，车身控制器，电动助力转向系统，仪表控制器，直流变压稳压器，电池组采集板，故障诊断系统，中央门锁系统，座椅调节系统以及车灯控制系统对故障进行处理的步骤为Sll :判断故障等级，所述故障等级分为致命、严重、一般和轻微四级；S12 :当故障等级为轻微时，通过仪表显示故障；S13 :当故障等级为一般时，通过仪表显示故障并通过报警装置报警；S14:当故障等级为致命或严重时，切断发动机的动力、通过仪表显示故障并通过报警装置报警；S15 :将故障信息上传至通信网络本发明的混合动力整车控制器主要负责功率分配和整车安全保护策略，而各微控制器也具有自己的控制策略，相比传统控制方法减轻了混合动力整车控制器的负荷，提高了混合动力整车控制器的响应速度。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I是本发明整车集成系统的结构框图；图2是本发明故障处理方法的流程图；图3是本发明各微控制器的故障处理步骤流程图。附图标记I混合动力整车控制器；2发动机控制器；3电机控制器；4电池管理系统；5制动及能量回收系统；6变速箱控制器；7车身控制器；8仪表控制器；9电动助力转向系统；10直流变压稳压器；11电池组采集板；12故障诊断系统；13中央门锁系统；14座椅调节系统；15 车灯控制系统。
具体实施例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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本发明提供了一种整车集成系统，其包括混合动力整车控制器I、发动机控制器2、电机控制器3、电池管理系统4、制动及能量回收系统5、变速箱控制器6、车身控制器7、仪表控制器8、电动助力转向系统9、直流变压稳压器10、电池组采集板11、故障诊断系统12、中央门锁系统13、座椅调节系统14以及车灯控制系统15，还包括发动机、仪表和报警装置，该发动机与发动机控制器2相连，由发动机控制器2控制实现开启或关闭，仪表与仪表控制器8相连，由仪表控制器8控制对故障信息进行显示，报警装置可以与报警控制器相连，也可以与仪表控制器8相连，由仪表控制器8控制对故障信息进行报警。在本实施方式中，混合动力整车控制器I、发动机控制器2、电机控制器3、电池管理系统4、制动及能量回收系统5、变速箱控制器6、车身控制器7、仪表控制器8、电动助力转向系统9、直流变压稳压器10、电池组采集板11、故障诊断系统12、中央门锁系统13、座椅调节系统14以及车灯控制系统15，还包括发动机、仪表和报警装置均可以采用现有技术，它们与整车上各种传感器的连接也可以采用现有技术，在此不作赘述。该整车集成系统还包括通信网络，该信网络包括信息传输速率为第一速率的第一CAN总线、信息传输速率为第二速率的第二 CAN总线和信息传输速率为第三速率的第三CAN总线，其中，第一速率高于第二速率，第二速率高于第三速率，第一 CAN总线与第二 CAN总线通过第一网关连接，第二 CAN总线与第三CAN总线通过第二网关连接。在本实施方式中，混合动力整车控制器I、发动机控制器2、电机控制器3、电池管理系统4和制动及能量回收系统5与第一 CAN总线相连。变速箱控制器6、车身控制器7、仪表控制器8、电动助力转向系统9、直流变压稳压器10、电池组采集板11和故障诊断系统12与第二 CAN总线相连；中央门锁系统13、座椅调节系统14和车灯控制系统15与第三CAN总线相连。当报警装置与报警控制器相连，报警控制器与第二 CAN总线相连。
在本发明的一种优选实施，第一速率不低于500kb/s，为高速网络，用于实时性要求严格的系统通讯；第二速率为100kb/s-250kb/s，为中速网络，用于实时性要求较低的系统通讯；第三速率低于100kb/s，第三CAN总线为传输速率100kb/s以下的整车附件控制所用的低速网络，用于实时性要求不严格的系统通讯。在本实施方式中，第一网关采用适用于ISO 11898-1，ISO 11898-2或ISO11898-3的高速收发器，第二网关采用适用于ISO 11898-1，ISO 11898-2或ISO 11898-3的低速容错收发器。本发明各微控制器，即发动机控制器2、电机控制器3、电池管理系统4、制动及能量回收系统5、变速箱控制器6、车身控制器7、仪表控制器8、电动助力转向系统9、直流变压稳压器10、电池组采集板11、故障诊断系统12、中央门锁系统13、座椅调节系统14和车灯控制系统15，根据在整车系统中实时性的要求而采用不同速率的CAN总线进行通讯，并且两个网关跨接高、中、低速三条总线，实现各节点间信息交换。 在本实施方式中，混合动力整车控制器I主要负责功率分配和整车安全保护，其通过传感器和通信网络接收踏板、档位、转速、电量等信号，按预先设定的控制策略算出整车功率需求，再根据发动机和电机工作状态以及电池状态按策略分配功率输出，使整车动力性和能耗均达到最优状态，同时通过总线接收故障信息和发送故障处理指令，保证整车安全。各微控制器接收相应传感器以及通过通信网络接收来自混合动力整车控制器I和其他微控制器的指令及信号，按预先设定的控制策略算出执行条件并执行及修正，同时通过传感器接收相应部件的故障信号并按预先设定故障保护策略进行故障处理，保证各部件及整车安全。本集成系统中的安全保护策略基于标准《QC/T 34-1992汽车的故障模式及分类》考虑，将整车故障分为致命、严重、一般、轻微四个级别，所有故障皆通过相应微控制器保护策略处理，当遇到致命和严重故障时，相应微控制器按故障保护策略处理的同时通讯给混合动力整车控制器1，混合动力整车控制器I按整车故障保护策略再次发送指令以处理故障，这样既提高了故障指令冗余度，即时有效的保证了整车安全，同时又减轻了混合动力整车控制器I的负荷。如图2所示，本发明整车集成系统的故障处理方法包括如下步骤SI :发动机控制器2、电机控制器3、电池管理系统4、制动及能量回收系统5、变速箱控制器6、车身控制器7、仪表控制器8、电动助力转向系统9、直流变压稳压器10、电池组采集11、故障诊断系统12、中央门锁系统13、座椅调节14以及车灯控制系统15检测故障信息并判断故障所属的等级，其中，故障等级分为致命、严重、一般和轻微四级；S2 :发动机控制器2、电机控制器3、电池管理系统4、制动及能量回收系统5、变速箱控制器6、车身控制器7、仪表控制器8、电动助力转向系统9、直流变压稳压器10、电池组采集11、故障诊断系统12、中央门锁系统13、座椅调节14以及车灯控制系统15对故障进行处理并在故障等级是致命或严重时将故障信息发送给混合动力整车控制器I ;S3 :混合动力整车控制器I向发动机控制器2和仪表控制器8发送控制命令，切断发动机的动力、通过仪表显示故障、通过报警装置报警并将故障信息上传至通信网络。在本发明的一种优选实施方式中，发动机控制器2,电机控制器3,电池管理系统4，制动及能量回收系统5，变速箱控制器6，车身控制器7，仪表控制器8，电动助力转向系统9，直流变压稳压器10，电池组采集11，故障诊断系统12，中央门锁系统13，座椅调节14以及车灯控制系统15对故障进行处理的步骤为Sll : 判断故障等级，故障等级分为致命、严重、一般和轻微四级；S12 :当故障等级为轻微时，通过仪表显示故障；S13 :当故障等级为一般时，通过仪表显示故障并通过报警装置报警；S14 :当故障等级为致命或严重时，发动机控制器2切断发动机的动力、仪表控制器8通过仪表显示故障并通过报警装置报警；S15 :将故障信息上传至通信网络。在本实施方式中，当发生致命或严重故障时，虽然发动机控制器2切断发动机的动力、仪表控制器8通过仪表显示故障并通过报警装置报警，此时为了安全，混合动力整车控制器I也向发动机控制器2和仪表控制器8发送控制命令，控制切断发动机的动力、通过仪表显示故障、通过报警装置报警，从而提高了安全性。本发明各微控制器具有自己相应的控制策略，以减小混合动力整车控制器I的负荷，为保证整车安全及响应速度，相互之间通过汽车主流通讯方式CAN进行信息及指令的交换和执行。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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种整车集成系统，包括混合动力整车控制器(I)、发动机控制器(2)、电机控制器(3)、电池管理系统(4)、制动及能量回收系统(5)、变速箱控制器(6)、车身控制器(7)、仪表控制器(8)、电动助力转向系统(9)、直流变压稳压器(10)、电池组采集板(11)、故障诊断系统(12)、中央门锁系统(13)、座椅调节系统(14)以及车灯控制系统(15)； 其特征在于还包括通信网络，所述通信网络包括信息传输速率为第一速率的第一CAN总线、信息传输速率为第二速率的第二 CAN总线和信息传输速率为第三速率的第三CAN总线，所述第一速率高于第二速率，所述第二速率高于第三速率，所述第一 CAN总线与第二CAN总线通过第一网关连接，所述第二 CAN总线与第三CAN总线通过第二网关连接； 所述混合动力整车控制器(I)、发动机控制器(2)、电机控制器(3)、电池管理系统(4)和制动及能量回收系统(5)与所述第一 CAN总线相连； 所述变速箱控制器(6)、车身控制器(7)、仪表控制器(8)、电动助力转向系统(9)、直流变压稳压器(10)、电池组采集板(11)和故障诊断系统(12)与所述第二 CAN总线相连； 所述中央门锁系统(13 )、座椅调节系统(14 )和车灯控制系统(15 )与所述第三CAN总线相连。
2.如权利要求I所述的整车集成系统，其特征在于所述第一速率不低于500kb/s。
3.如权利要求I所述的整车集成系统，其特征在于所述第二速率为100kb/s-250kb/So
4.如权利要求I所述的整车集成系统，其特征在于所述第三速率低于lOOkb/s。
5.一种权利要求I所述整车集成系统的故障处理方法，其特征在于，包括如下步骤 51:发动机控制器(2)、电机控制器(3)、电池管理系统(4)、制动及能量回收系统(5)、变速箱控制器(6)、车身控制器(7BCM)、仪表控制器(8)、电动助力转向系统(9)、直流变压稳压器(10)、电池组采集板(11)、故障诊断系统(12)、中央门锁系统(13)、座椅调节系统(14)以及车灯控制系统(15)检测故障信息并判断故障所属的等级，所述故障等级分为致命、严重、一般和轻微四级； 52:发动机控制器(2)、电机控制器(3)、电池管理系统(4)、制动及能量回收系统(5)、变速箱控制器(6)、车身控制器(7BCM)、仪表控制器(8)、电动助力转向系统(9)、直流变压稳压器(10)、电池组采集板(11)、故障诊断系统(12)、中央门锁系统(13)、座椅调节系统(14)以及车灯控制系统(15)对故障进行处理并在故障等级是致命或严重时将故障信息发送给混合动力整车控制器(I)； 53:所述混合动力整车控制器(I)切断发动机的动力、通过仪表显示故障、通过报警装置报警并将故障信息上传至通信网络。
6.如权利要求5所述的故障处理方法，其特征在于所述发动机控制器(2)、电机控制器(3)、电池管理系统(4)、制动及能量回收系统(5)、变速箱控制器(6)、车身控制器(7BCM)、仪表控制器(8)、电动助力转向系统(9)、直流变压稳压器(10)、电池组采集板(11)、故障诊断系统(12)、中央门锁系统(13)、座椅调节系统(14)以及车灯控制系统(15)对故障进行处理的步骤为 511:判断故障等级，所述故障等级分为致命、严重、一般和轻微四级； 512:当故障等级为轻微时，通过仪表显示故障； 513:当故障等级为一般时，通过仪表显示故障并通过报警装置报警；S14:当故障等级为致命或严重时，切断发动机的动力、通过仪表显示故障并通过报警装置报警； S15 :将故障信息上传至通信网络。
全文摘要
本发明提出了一种整车集成系统及其故障处理方法，该整车集成系统包括微控制器和通信网络，通信网络包括第一CAN总线、第二CAN总线和第三CAN总线。本发明的CAN总线采用三种不同的速率，根据各个微控制器在整车中实时性要求接入不同速率的CAN总线，在减轻总线负载的同时合理提高总线利用率。本发明的故障处理方法根据故障等级决定各微控制器是否将故障上报混合动力整车控制器，减轻了混合动力整车控制器的负荷，提高了混合动力整车控制器的响应速度。同时，各微控制器具有整车相应部件的故障保护策略，能第一时间对故障进行处理，避免了整车控制器包揽整车故障保护的弊端，仅当出现致命或严重故障时，整车控制器才参与故障保护，提高整车的安全性。
文档编号B60R16/023GK102848997SQ20121036148
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者梁雄林, 隋毅 申请人:力帆实业(集团)股份有限公司