CN101254787A - 一种混合动力汽车安全监控器scu的监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混合动力控制器三CPU中之一的安全监控芯片SCU在混合动力车中的监控方法。在混合动力汽车的控制器中提供一个安全监控控制器SCU，监测其通过CAN或其他方式连接的部件的状态，从而进入不同模式进行整车的控制，例如，监测发动机和电机的输出扭矩，当扭矩的输出值大于监控器SCU软件设置的上限值，则混合动力汽车进入故障模式，监控器SCU进行安全处理；还可以通过监测点火钥匙信号状态，从而进入不同模式进行整车的安全处理，本发明采用了专用的安全芯片，即使其他芯片失效依然还能正常地工作，可以有效地检查混合动力汽车的安全状态并处理故障。

Description

一种混合动力汽车安全监控器SCU的监控方法

技术领域

本发明涉及混合动力控制器三个CPU中之一的安全监控芯片SCU在混合动力车中的监控方法。

背景技术

杜邦汽车最新调查表明，大部分用户认为最需要考虑的问题是汽车的安全性，它比汽车性能、车载娱乐和燃油效率都更重要。现今的混合动力电动汽车上，安装有高压大功率的电机和电池，稍有不慎，出现危险的几率程度都是相当高的。有些混合动力车仅靠几个断路继电器在遭受碰撞时切断高压电源就能确保车高速行驶过程中的安全行驶吗？我们的混合动力车在混合动力控制器的设计之初就着眼于安全。ISG混合动力车控制器采用三控制器联合工作的模式，HCU(混合动力多能源管理控制器)负责整车能源分配管理的控制，MCU(电机控制器)控制电机，SCU(安全控制器)来监控整车的安全。这种三控制器工作模式既确保了整车和电机的高效运转，又增加了***的安全性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提高混合动力汽车控制***的安全性能。

混合动力控制器在硬件上采用三个CPU，分别实现混合动力能源管理控制，电机控制，和安全控制。

安全监控***对整车控制器发来的发动机需求力矩和从硬件监测电机电流和电压从而计算出电机需求力矩以及实际输出力矩进行效验，只有通过力矩安全效验，混合动力***才能使能；如果力矩不能通过安全效验，那么混合动力***将会被禁止；

如果安全监控器监测到混合动力车存在不安全现象，混合动力***被禁止、断开高压电池和整车控制器、连接发动机管理***不能收到整车控制器发送的有效的CAN信号，将会进入“跛行回家”的模式；

在混合动力汽车的控制器添加安全监控控制器SCU(safety controlunit)，SCU的主要功能为检测点火钥匙信号状态、逆变桥电路的状态，计算当前的输出扭矩并判断是否超出其规定的上限值，从而来控制高压电池和整车控制器的通断、中断HCU CAN消息传输、是否屏蔽混合动力功能以及是否进入故障模式等，在这里电机实际输出的扭矩的大小是通过检测高压电池端的电压以及电流计算得来的。

一种混合动力汽车安全监控器的监控方法：

在混合动力汽车的控制器中提供一个安全监控控制器SCU；

该监控器SCU监测其通过CAN或其他方式连接的部件的状态，从而进入不同模式进行整车的控制。

该监控器SCU可以通过监测整车传动***上的扭矩的信息来控制是否屏蔽混合动力***。

其中，混合动力汽车的电机实际输出的扭矩通过检测高压电池端的电压和电流计算；监控器SCU监测整车控制器发来的发动机需求扭矩，以及，监测电机电流和电压，计算出电机需求扭矩以及实际输出扭矩；对上述扭矩进行安全效验并根据效验结果控制是否屏蔽混合动力***。

监控器SCU监测发动机和电机的输出扭矩，当扭矩的输出值大于监控器SCU软件设置的上限值，则混合动力汽车进入故障模式，监控器SCU进行安全处理：

1)中断混合动力多能源管理控制器HCU与外部CAN的通讯；

2)断开整车控制器与高压电池的连接；

3)屏蔽整车混合动力***。

此外，监控器SCU监测驾驶员的安全带是否系上；当安全带没有系上，监控器SCU禁止整车被启动；当整车在运行过程中安全带没有系上，则整车进入故障模式，直到故障消除。

该监控器SCU还可以通过监测点火钥匙信号状态，从而进入不同模式进行整车的控制：

当点火钥匙开关处于熄火状态，安全监控芯片做出安全反应：

1)安全监控芯片不能被刷新程序；

2)混合动力功能被屏蔽；

3)断开高压电池和整车控制器的连接；

4)SCU不发送任何CAN消息；

5)允许混合动力多能源管理控制器HCU发送CAN消息。

当点火钥匙开关从熄火状态拨到点火状态，在启动时，安全监控芯片做出安全反应：

1)切断高压电池和整车控制器的连接；

2)进行混合动力功能屏蔽测试，当测试失败，则进入故障模式；

3)SCU本身不发送CAN消息；

4)屏蔽混合动力多能源管理控制器HCU发送CAN消息。

当安全监控芯片在启动模式时通过功能屏蔽测试，在正常工作模式，安全监控芯片做出安全反应：

1)控制高压电池和整车控制器的连接；

2)整车混合动力功能有效；

3)SCU和混合动力多能源管理控制器HCU可以通过整车CAN电路向外输出CAN消息；

4)安全监控芯片定时监控整车的最大扭矩输出以及HCU的重新启动请求。

汽车正常运行中，当检测到超过最大限制值的危险扭矩和/或未预料到的重新启动的信号，则安全监控控制器SCU进入故障模式，并进行安全反应：

1)屏蔽混合动力***；

2)切断高压电池和整车控制器的连接；

3)切断混合动力多能源管理控制器HCU向外部发送CAN消息；

4)阻止向安全监控芯片进行程序刷新；

5)通过整车CAN口给整车仪表发送CAN消息来点亮故障灯，警告驾驶员进入故障模式。

在启动模式过程中控制器芯片中没有存在应用程序，或，在正常运行过程中，有效的刷新请求存在，可以进入SCU刷新模式；点火钥匙开关打到熄火状态时，***退出刷新模式。

本发明采用了专用的安全芯片，即使其他芯片失效依然还能正常地工作，可以有效地检查混合动力汽车的安全状态；并及时进行例如下述控制：混合动力车输出扭矩安全监控，安全监控器监测发动机和电机的输出扭矩，如果它们的输出值超出安全监控器软件设置的上限值，则使混合动力车进入故障模式，进行安全处理。汽车安全状态检测，比如监测驾驶员安全带是否系好，发动机控制器是否工作等状态，以此做为混合动力车启停、加速等的依据，提高***的安全性能。

附图说明

图1：本发明SCU安全监控CPU在混合动力控制器中的应用中的拓扑结构框图。

图2：本发明SCU安全监控CPU在混合动力控制器中的应用中CAN接口拓扑图。

图3：本发明SCU安全监控CPU在混合动力控制器中的应用扭矩监控实现示意图。

图4：安全监控芯片的五种工作模式的转换示意图。

在图4中：A、高压电池和整车控制器连接；B、具有混合动力功能；C、安全监控芯片可以发出CAN消息；D、多能源管理控制器可以发出CAN消息；E、安全监控芯片可以被刷新程序；F、监控整车输出扭矩安全值和多能源管理控制器重新启动的请求的安全性；A B C D E F为A、B、C、D、E、F的相反的状态。

具体实施方式

图1所示即为SCU安全监控CPU在混合动力控制器中的应用中的拓扑结构图。

为了防止客户或其他人通过刷新工具向三个控制器乱下载程序，擦除有效的程序，我们在HCU软件里面设计安全刷新的验证码，如果对方面没有通过验证码，对方就不能向三个控制器刷新程序。由于安全验证码是在HCU里面做的，因此SCU、MCU程序的刷新由HCU来决定。三控制器和整车CAN通讯接口电路图如图2所示。

1.安全监控设计：

1)扭矩安全监控

针对驾驶员未意料的传动***扭矩突增，为了确保扭矩不超过当前的许可值，需要对传动***上的扭矩进行监控，确切的说，安全监控器需要确保发动机和电机的扭矩不能超过各自许可的上限。图3为监控***的示意简图。

2)汽车安全状态检测

SCU从硬件输入上检测驾驶员的安全带是否系上，从而判断是否由驾驶员坐在驾驶座上，进而决定整车的运行状况。如果：

安全带没有系上，SCU禁止整车被启动，如果整车在运行过程中安全带没有系上，则整车进入故障模式去处理，至到故障消除。

2.安全监控功能实施：

1)中断HCU与外部CAN的通讯；

2)控制断开整车控制器与高压电池的连接；

3)屏蔽整车混合动力功能。

3.SCU的五个工作模式：图4为安全监控芯片的五种工作模式的转换图。

1)停车模式：

当钥匙开关处于熄火状态时，安全监控芯片会做出如下的安全反应：

一、安全监控芯片不能被刷新程序；

二、混合动力功能被屏蔽；

三、断开高压电池和整车控制器的连接；

四、SCU不发送任何的CAN消息；

五、允许HCU发送CAN消息。

2)启动模式：

启动模式：当点火钥匙开关从熄火状态拨到点火状态，控制器上电复位这段时间叫做启动模式。在启动时，安全监控芯片会做出如下的安全反应：

一、控制切断高压电池和整车控制器的连接；

二、进行混合动力功能屏蔽测试，如果测试失败，则进入故障模式；

三、SCU本身不发送CAN消息；

四、屏蔽HCU发送CAN消息。

3)运行模式：

当安全监控芯片在启动模式时通过功能屏蔽测试后就进入正常运行模式，在正常工作模式下，安全监控芯片做出如下的安全反应：

一、控制高压电池和整车控制器的连接；

二、整车混合动力功能有效；

三、SCU和HCU可以通过整车CAN电路向外输出CAN消息；

四、安全监控芯片定时监控整车的最大扭矩输出以及HCU的重新启动请求。

4)故障模式：

在正常运行中，如果检测到超过最大限制值的危险扭矩和未预料到的重新启动的信号，则安全监控芯片进入故障模式。在故障模式下，安全监控芯片会做出如下安全反应：

一、屏蔽混合动力功能；

二、控制切断高压电池和整车控制器的连接；

三、控制切断HCU向外部发送CAN消息；

四、阻止向安全监控芯片进行程序的刷新；

五、通过整车CAN口给整车仪表发送CAN消息来点亮故障灯，达到警告驾驶员的目的。

只有钥匙开关打到熄火状态时，***才会退出故障模式。

5)刷新模式：

有两种途径可以进入刷新模式：一、在启动模式过程中如果控制器芯片中没有存在应用程序  二、在正常运行过程中，有效的刷新请求存在。只有点火钥匙开关打到熄火状态时，***才会退出刷新模式。

Claims (11)

1、一种混合动力汽车安全监控器的监控方法，其特征在于，

在混合动力汽车的控制器中提供一个安全监控控制器SCU；

该监控器SCU监测其通过CAN或其他方式连接的部件的状态，从而进入不同模式进行整车的控制。

2、根据权利要求1所述的混合动力汽车安全监控器的监控方法，其特征在于，

该监控器SCU通过监测整车传动***上的扭矩的信息来控制是否屏蔽混合动力***。

3、根据权利要求2所述的混合动力汽车安全监控器的监控方法，其特征在于，

混合动力汽车的电机实际输出的扭矩通过检测高压电池端的电压和电流计算；

监控器SCU监测整车控制器发来的发动机需求扭矩，以及，监测电机电流和电压，计算出电机需求扭矩以及实际输出扭矩；

对上述扭矩进行安全效验并根据效验结果控制是否屏蔽混合动力***。

4、根据权利要求2或3所述的混合动力汽车安全监控器的监控方法，其特征在于，

监控器SCU监测发动机和电机的输出扭矩，当扭矩的输出值大于监控器SCU软件设置的上限值，则混合动力汽车进入故障模式，监控器SCU进行安全处理：

1)中断混合动力多能源管理控制器HCU与外部CAN的通讯；

2)断开整车控制器与高压电池的连接；

3)屏蔽整车混合动力***。

5、根据权利要求1所述的混合动力汽车安全监控器的监控方法，其特征在于，

监控器SCU监测驾驶员的安全带是否系上；

当安全带没有系上，监控器SCU禁止整车被启动；

当整车在运行过程中安全带未系上，则整车进入故障模式，直到故障消除。

6、根据权利要求1所述的混合动力汽车安全监控器的监控方法，其特征在于，

该监控器SCU通过监测点火钥匙信号状态，从而进入不同模式进行整车的控制。

7、根据权利要求6所述的混合动力汽车安全监控器的监控方法，其特征在于，

当点火钥匙开关处于熄火状态，安全监控芯片做出安全反应：

1)安全监控芯片不能被刷新程序；

2)混合动力功能被屏蔽；

3)断开高压电池和整车控制器的连接；

4)SCU不发送任何CAN消息；

5)允许混合动力多能源管理控制器HCU发送CAN消息。

8、根据权利要求6所述的混合动力汽车安全监控器的监控方法，其特征在于，

当点火钥匙开关从熄火状态拨到点火状态，在启动时，安全监控芯片做出安全反应：

1)切断高压电池和整车控制器的连接；

2)进行混合动力功能屏蔽测试，当测试失败，则进入故障模式；

3)SCU本身不发送CAN消息；

4)屏蔽混合动力多能源管理控制器HCU发送CAN消息。

9、根据权利要求6或8所述的混合动力汽车安全监控器的监控方法，其特征在于，

当安全监控芯片在启动模式时通过功能屏蔽测试，在正常工作模式，安全监控芯片做出安全反应：

1)控制高压电池和整车控制器的连接；

2)整车混合动力功能有效；

3)SCU和混合动力多能源管理控制器HCU可以通过整车CAN电路向外输出CAN消息；

4)安全监控芯片定时监控整车的最大扭矩输出以及HCU的重新启动请求。

10、根据权利要求1-3或6中任一项所述的混合动力汽车安全监控器的监控方法，其特征在于，

汽车正常运行中，当检测到超过最大限制值的危险扭矩和/或未预料到的重新启动的信号，则安全监控控制器SCU进入故障模式，并进行安全反应：

1)屏蔽混合动力***；

2)切断高压电池和整车控制器的连接；

3)切断混合动力多能源管理控制器HCU向外部发送CAN消息；

4)阻止向安全监控芯片进行程序刷新；

5)通过整车CAN口给整车仪表发送CAN消息来点亮故障灯，警告驾驶员进入故障模式。

11、根据权利要求1或6所述的混合动力汽车安全监控器的监控方法，其特征在于，在启动模式过程中控制器芯片中没有存在应用程序，或，在正常运行过程中，有效的刷新请求存在，可以进入SCU刷新模式；

点火钥匙开关打到熄火状态时，***退出刷新模式。

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