一种混合动力汽车故障诊断方法
【专利摘要】本发明公开了一种混合动力汽车故障诊断方法，旨在解决现有混合动力汽车故障诊断方法不完善、不能满足混合动力汽车对短时故障、闭环系统间歇故障诊断要求的问题，本方法包括以下步骤：一、混合动力汽车故障检测，对混合动力系统主要部件输入信号、动力源转矩响应信号以及整车CAN通信信号进行故障检测，得到表征各待检信号故障状态的标识符；二、混合动力汽车故障确认，依据步骤一得到的各待检信号故障状态标识符，进一步进行混合动力系统故障确认。
【专利说明】
一种混合动力汽车故障诊断方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种车辆故障诊断方法，更确切的说，本发明涉及一种混合动力汽车 故障诊断方法。
【背景技术】
[0002] 混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle，HEV)作为缓解当前能源危机与环境污 染等问题的重要途径之一，近年来得到了长足的发展。区别于传统汽车，混合动力汽车是一 个复杂的机电耦合系统，系统中增加的动力电池、电池管理系统、驱动电机、电机控制器等 电器元件，使得混合动力系统的可靠性较传统汽车要低，车辆可能出现的潜在故障也更多。
[0003] -方面，由于混合动力系统中各部件与设备之间的电磁辐射与干扰，以及车载通 信系统和车内网络信道带宽约束、量化误差、网络拥塞和节点竞争等容易导致混合动力系 统产生间歇故障。此类故障不同于永久故障和瞬态故障，其持续时间短，可反复出现、未经 处理又可自行消失，是一种特殊的非永久故障，检测十分困难。另一方面，混合动力系统往 往存在由于信号噪声尖峰引起的短时故障，该类故障持续时间很短，若直接用于系统的容 错控制和故障代码输出势必给系统的稳定性带来不利的影响，而且会导致非必要的代码存 储量。同时由于整车闭环控制系统的反馈补偿效果，使得混合动力系统自身具备一定的容 错能力，当故障处于早期阶段或者幅值较小时，故障带来的影响可能会被控制量掩盖，导致 故障难以检测。
[0004] 目前传统汽车的故障诊断技术多针对发动机、变速器以及ABS系统等，对于上述混 合动力汽车系统短时故障以及特殊的闭环间歇故障等，传统汽车的故障诊断技术显然不能 满足要求，针对混合动力系统建立有效的故障诊断体系对于混合动力汽车的安全性与可靠 性仍然十分必要。
[0005] 现有的一些专利，如中国专利公开号为CN 101364111A，【公开日】为2009年2月11日， 发明名称为"一种混合动力汽车故障检测及处理方法"，该发明以混合动力汽车控制单元的 故障处理系统为故障处理决策中心，以电机控制单元、电池管理系统、发动机管理系统中的 故障处理单元为子系统共同完成故障检测和处理。中国专利公开号CN 101941439A，【公开日】 为2011年1月12日，发明名称为"一种用于混合动力汽车的避免并发性故障的控制系统故障 诊断方法"，该发明根据故障信息到达的先后顺序，以最先报出故障的电控单元为准，可实 现对有多个电控单元组成的混合动力汽车电控系统的精确故障诊断功能。中国专利公开号 CN 102901639A，【公开日】为2013年1月30日，发明名称为"一种混合动力汽车的加速踏板诊断 方法"，该发明提供了一种混合动力汽车的加速踏板诊断方法，解决加速踏板长时间使用后 传感器内部接触电阻需要进行高阻抗检查的技术问题。中国专利公开号CN 104656026A，公 开日为2015年5月27日，发明名称为"一种混合动力汽车电池过充诊断方法及系统"，该发明 提供了一种可以准确判断电池是否过充、不受环境温度变化影响的混合动力汽车电池过充 诊断方法及系统。
[0006] 综上所述，传统汽车的故障诊断技术不能满足混合动力汽车故障诊断的需求;现 有的混合动力汽车方面的专利多针对系统故障诊断架构以及混合动力系统各单独部件的 诊断与检测;而针对混合动力系统中经常出现的短时故障、间歇故障等，目前尚未提出有效 的故障诊断解决办法。
【发明内容】
[0007] 本发明旨在解决现有混合动力汽车故障诊断方法不完善、不能满足混合动力汽车 对短时故障、闭环系统间歇故障诊断要求的问题，提出一种合理、完善的混合动力汽车故障 诊断方法。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：
[0009 ] -种混合动力汽车故障诊断方法，包括以下步骤：
[0010]步骤一、混合动力汽车故障检测，对混合动力系统主要部件输入信号、动力源转矩 响应信号以及整车CAN通信信号进行故障检测，得到表征各待检信号故障状态的标识符，包 括以下步骤：
[0011] 1)信号读取与处理，混合动力汽车整车控制器HCU对各待检信号依次进行信号读 取、信号A/D转换与标定以及信号滤波处理，得到处理后的待检信号；
[0012] 2)信号故障检测，混合动力汽车整车控制器HCU将经过上述步骤1)处理后的待检 信号进行信号特征检测以及信号间逻辑关系检测，得到表征信号故障状态的标识符；
[0013] 3)故障状态输出，混合动力汽车整车控制器HCU输出步骤2)故障检测得到的各待 检信号故障状态标识符，用于混合动力汽车故障确认。
[0014] 步骤二、混合动力汽车故障确认，依据步骤一得到的各待检信号故障状态标识符， 进一步进行混合动力系统故障确认，包括以下内容：
[0015] 1)基于计时的故障确认方法，混合动力汽车整车控制器HCU依据经过上述步骤一 混合动力汽车故障检测得到的各待检信号故障状态标识符，采用计时的方式进行故障确 认，以滤除系统的短时故障；
[0016] 2)基于计数的故障确认方法，混合动力汽车整车控制器HCU依据经过上述步骤一 混合动力汽车故障检测得到的各待检信号故障状态标识符，采用计数的方式进行故障确 认，实现系统间歇故障确认。
[0017]本发明所述的一种混合动力汽车故障诊断方法，其中，步骤一混合动力汽车故障 检测中所述的信号读取与处理具体包括以下步骤：
[0018] (1)待检信号读取及A/D转换与标定:混合动力汽车整车控制器读取各待检信号， 分别对各待检信号进行A/D转换，并依据公式(1)对A/D转换后得到的数字量进行标定。
(1 )
[0020]式中，f一一信号标定值 [0021] Vs一一电压信号A/D转换之后的值 [0022] Vmin一一信号正常工作电压的下限值 [0023] Vmax--信号正常工作电压的上限值 [0024] rh一一信号实际取值范围的上限值 [0025] n一一信号实际取值范围的下限值
[0026] (2)信号滤波处理，混合动力汽车整车控制器对经过上述步骤（1)A/D转换与标定 后得到的各待检信号，依据公式(2)进行滤波处理，以滤除信号中的噪声，抑制信号干扰。
[0027] y(k) = (1-Q)y(k-1)+Qx(k) (2)
[0028]式中，y(k)-一当前时刻滤波输出值 [0029] y(k-l)一一前一时刻滤波输出值
[0030] x(k)--当期时刻采样值
[0031] Q--滤波系数，Q = dT/(dT+T)
[0032] dT--采样周期 [0033] I--时间常数
[0034]本发明所述的一种混合动力汽车故障诊断方法，其中，步骤一混合动力汽车故障 检测中所述的信号故障检测具体包括以下内容：
[0035] (1)信号特征检测，混合动力汽车整车控制器H⑶对经过滤波处理后的信号分别进 行信号卡死故障、信号斜率异常故障以及信号门限故障特征检测。具体如下所述：
[0036] a.信号卡死检测，混合动力整车控制器HCU对经过滤波处理后的信号进行延时处 理得到前一时刻待检信号，并与当前时刻待检信号做差提取绝对值，当绝对值高于信号卡 死检测门限值时，HCU判定待检信号不存在卡死故障，并给出待检信号卡死故障标识符为第 二类标识符；当绝对值小于信号卡死检测门限值时，HCU判定待检信号存在卡死故障的可 能。信号卡死故障表征一般是某一信号较长时间维持在某一固定的值，因此HCU判定待检信 号存在卡死故障的可能之后便开始计时，当绝对值小于信号卡死检测门限值的时间超过预 设卡死故障时间门限值时，HCU给出待检信号卡死故障标识符为第一类标识符;如果在卡死 故障时间门限值之内，信号差值绝对值恢复至高于信号卡死检测门限值，则HCU判定待检信 号不存在卡死故障，将计时器清零并给出待检信号卡死故障的标识符为第二类标识符。 [0037] b.信号斜率检测，混合动力整车控制器HCU对经过滤波处理后的信号进行延时处 理得到前一时刻待检信号，并依据公式(3)计算待检信号斜率。当待检信号斜率超出信号斜 率检测门限值，则HCU判定待检信号存在斜率异常故障，并给出信号斜率异常故障标识符为 第一类标识符；当待检信号斜率低于信号斜率检测门限值时，则HCU判定信号斜率正常，并 给出信号斜率异常故障标识符为第二类标识符。
[0038] dx(i)/dt= | x(i)-x(i_l) |/dT (3)
[0039] 式中，dx(i)/dt--待检信号斜率 [0040] x(i)一一当前时刻待检信号 [00411 x(i-l)--前一时刻待检信号
[0042] c.信号门限检测，混合动力整车控制器HCU将经过滤波处理后的信号与该信号正 常范围对应的门限值进行比较，当待检信号高于信号门限检测上限值，HCU判定待检信号过 大故障，并给定待检信号过大故障标识符为第一类标识符；当待检信号低于信号门限检测 下限值，则HCU判定待检信号过小故障，并给出待检信号过小故障标识符为第一类标识符； 当待检信号处于信号门限检测上限值与下限值之间，HCU判定待检信号无门限异常故障，并 给出待检信号过大、过小故障标识符为第二类故障标识符。
[0043] (2)信号逻辑关系检测，混合动力汽车整车控制器HCU通过待检信号和系统中与之 相关联信号之间逻辑关系的相互校验，判定待检信号是否存在逻辑关系异常故障。当HCU检 测出待检信号存在逻辑关系异常故障，则给出信号逻辑关系异常状态标识符为第一类标识 符；当HCU检测待检信号与关联信号逻辑关系正确，则给出信号逻辑关系异常状态标识符为 第二类标识符。
[0044]本发明所述的一种混合动力汽车故障诊断方法，其中，步骤二混合动力汽车故障 确认中所述的基于计时的故障确认方法具体包括以下规则：
[0045] (1)当待检信号故障状态标识符置零，则混合动力整车控制器HCU确认当前信号无 故障，计时器清零；
[0046] (2)当故障状态标识符不为零，则混合动力整车控制器HCU通过计时器计算故障标 识符的置零时间；
[0047] (3)当待检信号故障计时器时间超过设定的故障时间门限，则HCU确认待检信号发 生故障，并给出故障确认的标识符；
[0048] (4)当待检信号在设定的故障时间门限内置零，则混合动力整车控制器HCU确认当 前信号无故障，故障计时器清零。
[0049]本发明所述的一种混合动力汽车故障诊断方法，其中，步骤二混合动力汽车故障 确认中所述的基于计数的故障确认方法具体包括以下规则：
[0050] (1)当信号故障状态标识符置零时，计数器减一；
[0051] (2)当故障状态标识符不为零时，计数器加一；
[0052] (3)当前时刻故障计数器计数值在给定的计数上限和计数下限之间时，计数器输 出实际计数值；
[0053] (4)当前时刻故障计数器计数值超过计数上限时，则计数器输出计数上限值；
[0054] (5)当前时刻故障计数器计数值小于或者等于计数下限，且当前信号故障状态标 识符置零时，则计数器输出计数下限值；
[0055] (6)当前时刻故障计数器计数值小于或者等于计数下限，且当前信号故障状态标 识符不为零时，则计数器清零。
[0056] (7)当故障计数器计数输出值达到计数上限，HCU即确认该故障，并输出故障确认 状态。
[0057]与现有技术相比本发明的有益效果是：
[0058] 1.在故障检测阶段利用信号滤波方法去除信号中的噪声与干扰，提高混合动力系 统故障检测的精准度；
[0059] 2.综合利用信号的各项特征以及不同信号之间的逻辑关系进行故障检测，提高混 合动力系统故障检测的可靠性；
[0060] 3.通过基于计时的故障确认方法对混合动力汽车故障进行确认，可以将持续时间 较短的短时故障滤除，排除由于信号干扰等造成的错误的故障警报；
[0061 ] 4.通过基于计数的故障确认方法对混合动力汽车故障进行确认，可以实现混合动 力系统间歇故障诊断，能够防止故障检测中对持续时间不长但是出现频繁的间歇故障漏 报。
【附图说明】
[0062]下面结合附图对本发明作进一步的说明：
[0063]图1为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法整体流程图；
[0064]图2为本发明所述的混合动力汽车故障检测方法流程图；
[0065]图3为本发明所述的混合动力汽车信号卡死检测流程图；
[0066]图4为本发明所述的混合动力汽车信号斜率检测流程图；
[0067]图5为本发明所述的混合动力汽车信号门限检测流程图；
[0068] 图6为本发明所述的混合动力汽车信号逻辑关系检测流程图；
[0069] 图7为本发明所述的基于计时的混合动力汽车故障确认方法流程图；
[0070] 图8为本发明所述的基于计数的混合动力汽车故障确认方法流程图；
[0071] 图9为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法实施例中电子油门信号滤波前状 态图；
[0072] 图10为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法实施例中电子油门信号滤波处 理后状态图；
[0073] 图11为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法实施例中电子油门信号卡死故 障状态图；
[0074] 图12为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法实施例中电子油门信号卡死故 障检测结果图；
[0075] 图13为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法实施例中电子油门信号斜率故 障状态图；
[0076] 图14为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法实施例中电子油门信号斜率故 障检测结果图；
[0077] 图15为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法实施例中电子油门信号门限故 障状态图。
[0078] 图16为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法实施例中电子油门信号门限故 障检测结果图；
[0079] 图17为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法实施例中电子油门信号逻辑关 系检测电子油门信号状态图；
[0080] 图18为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法实施例中电子油门信号逻辑关 系检测怠速开关信号状态图；
[0081] 图19为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法实施例中电子油门信号逻辑关 系故障检测结果图；
[0082] 图20为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法实施例中基于计时的故障状态 图；
[0083] 图21为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法实施例中基于计时的故障计时 时间；
[0084] 图22为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法实施例中基于计时的故障确认 结果图；
[0085] 图23为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法实施例中基于计数的故障状态 图；
[0086] 图24为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法实施例中基于计数的故障计数 器计数值；
[0087] 图25为本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法实施例中基于计数的故障确认 结果图。
【具体实施方式】
[0088] 下面结合附图对本发明作详细的描述：
[0089] 参阅图1，本发明所述的混合动力汽车故障诊断流程分为两个步骤:步骤一为混合 动力汽车故障检测，对混合动力系统主要部件输入信号、动力源转矩响应信号以及整车CAN 通信信号进行故障检测，包括信号读取与处理、信号故障检测以及故障状态输出；步骤二为 混合动力汽车故障确认，包括短时故障滤除以及间歇故障确认，其中短时故障滤除采用基 于计时的故障确认方法，间歇故障确认采用基于计数的故障确认方法。
[0090] 首先，经过步骤一混合动力汽车故障检测，得到各类故障的错误状态标识符;然后 依据步骤二基于计时的故障确认方法以及基于计数的故障确认方法，对混合动力系统短时 故障与间歇故障进行确认。
[0091] 本发明所述的混合动力汽车故障诊断方法包括以下步骤：
[0092]步骤一、混合动力汽车故障检测，参阅图1，混合动力系统故障检测内容包括：（1) 主要部件输入信号检测，检测输入到HEV控制器（Hybrid Electric Vehicle Control Unit，HCU)的各个信号是否正常。例如，对信号是否超过其最大最小门限值的检测，对信号 斜率是否异常的检测以及对各个信号之间的逻辑关系是否正常的检测等。（2)动力源转矩 合理性检测，检测各个动力源实际的转矩响应是否与控制策略给出的期望的转矩一致。例 如，通过检测电机当前的实际转矩与电机的期望转矩，来确保对动力源输出转矩的精确控 制，从而保证HEV具有优异动力性能和经济性。（3)整车CAN通信检测，检测HEV中各个部件之 间CAN通讯是否正常。
[0093]参阅图2,本发明所述的混合动力汽车故障检测方法步骤如下：
[0094] (1)信号读取与处理
[0095]混合动力整车控制器HCU读取各待检信号，比如加速踏板信号、怠速开关信号等， 并依次进行A/D转换与标定以及信号滤波处理。
[0096] 1)信号A/D转换与标定
[0097]混合动力汽车HCU对各信号分别进行A/D转换，将电压信号转换为数字量，然后根 据公式(1)对得到的数字信号进行标定。
⑴
[0099] 式中，f一一信号标定值
[0100] Vs--电压信号A/D转换之后的值
[0101] Vmin一一信号正常工作电压的下限值
[0102] Vmax--信号正常工作电压的上限值
[0103] rh一一信号实际取值范围的上限值
[0104] n一一信号实际取值范围的下限值
[0105] 2)信号滤波处理
[0106] 在进行各待检信号的故障检测之前，HCU依据公式(2)对A/D转换之后的信号进行 滤波处理。对信号进行滤波的目的在于去除信号中的噪声，抑制干扰信号，同时进行滤波时 应尽量保证滤波前后信号不失真。
[0107] y(k) = (1-Q)y(k-1)+Qx(k) (2)
[0108] 式中，y(k)-一当前时刻滤波输出值
[0109] y(k-l)一一前一时刻滤波输出值
[0110] x(k)--当期时刻采样值
[0111] Q--滤波系数，Q = dT/(dT+T)
[0112] dT--采样周期
[0113] I--时间常数
[0114] (2)各信号故障检测
[0115] 将经过滤波处理步骤的待检信号进行信号故障检测，主要包括信号特征检测以及 信号逻辑关系检测。其中，信号特征检测包括信号卡死检测、信号斜率检测以及信号门限检 测 。
[0116] 1)信号特征检测
[0117] 参阅图2,混合动力汽车信号故障特征检测主要包括信号卡死检测、信号斜率检测 以及信号门限检测。具体叙述如下：
[0118] ①信号卡死检测：参阅图3，HCU将滤波处理过后的待检信号x(i)进行延时处理，得 到前一时刻待检信号x(i-l)，并与当前信号x(i)做差提取绝对值，得到信号差值Ax(i);当 待检信号x(i)与前一时刻待检信号x(i-l)差值Ax(i)高于信号卡死检测门限值Axlm时， HCU判定待检信号x(i)不存在卡死故障，并给出待检信号x(i)不存在卡死故障的标识符 ErrOl =0;反之，当待检信号x( i)与前一时刻待检信号x( i-1)差值Ax( i)小于信号卡死检 测门限值八孔^时，则HCU判定待检信号x(i)存在卡死故障的可能。信号卡死故障表征一般 是某一信号较长时间维持在某一固定的值，因此HCU判定待检信号x(i)存在卡死故障的可 能之后便开始计时，当待检信号x(i)与前一时刻待检信号x(i-l)差值Ax(i)小于信号卡死 检测门限值Axlm的时间t⑴超过卡死故障时间门限tLIM时，HCU输出待检信号x(i)存在卡 死故障的标识符ErrOl = 1;如果在卡死故障时间门限Urn之内，待检信号x(i)与前一时刻待 检信号x(i-l)差值Ax(i)恢复至高于信号卡死检测门限值Axlm，则HCU判定待检信号x(i) 不存在卡死故障，将计时器清零并给出待检信号x(i)不存在卡死故障的标识符Err01=0。
[0119] ②信号斜率检测：参阅图4，HCU将滤波处理过后的待检信号x(i)进行延时处理，得 到前一时刻待检信号x(i-l)。根据公式(3)可以计算得到待检信号的斜率。当待检信号斜率 超出待检信号斜率检测门限值dxLiM时，HCU直接输出待检信号X⑴斜率异常故障的标识符 Err02 = 1;反之，当待检信号斜率低于待检信号斜率检测门限值dxLiM时，HCU判定待检信号x (i)斜率正常，并输出待检信号x(i)斜率异常故障的标识符Err02 = 0。
[0120] dx(i)/dt= |x(i)-x(i-l) |/dT (3)
[0121] 式中，dx(i)/dt--待检信号斜率
[0122] x(i)一一当前时刻待检信号
[0123] x(i_l) 前一时刻待检{目号
[0124] ③信号门限检测：参阅图5，HCU将滤波处理过后的待检信号x(i)与该信号正常范 围对应的门限值进行比较，如果待检信号X(i)高于信号门限检测上限值Xmax，则HCU判定待 检信号x(i)过大故障，并给出信号过大故障标识符Err03 = l;如果待检信号x(i)低于信号 门限检测下限值xmin，则HCU判定待检信号x(i)过小故障，并给出信号过小故障标识符Err04 =1;否则，如果待检信号x⑴处于信号门限检测下限值1_与信号门限检测上限值 Xmax之 间，贝ijH⑶判定待检信号x(i)正常，并给出信号过大、过小故障标识符为Err03 = 0，Err04 = 0〇
[0125] 2)信号逻辑关系检测
[0126] 混合动力系统各信号之间往往存在一定的逻辑关系，可以作为混合动力汽车故障 检测的依据。参阅图6，HCU通过待检信号x(i)以及与之相关联信号y(i)之间逻辑关系的相 互校验，判定待检信号x(i)是否存在逻辑关系异常故障。当HCU检测出信号之间存在逻辑关 系异常故障，则给出信号逻辑关系异常故障状态标识符Err05 = l;反之，当HCU检测出各信 号间逻辑关系正常，则给出信号逻辑关系异常故障状态标识符Err05 = 0。
[0127] (3)输出故障状态
[0128] 经过信号特征检测以及信号逻辑关系检测之后，HCU输出各信号的故障状态标识 符，并通过故障确认进一步判定当前信号是否存在故障。
[0129] 步骤二、混合动力汽车故障确认
[0130] 在步骤一中对混合动力汽车各信号完成故障检测后，得到了各信号的故障状态标 识符。依据各信号故障状态标识符进行混合动力汽车系统的故障确认。其中，通过基于计时 的故障确认方法滤除系统的短时故障，以排除由于信号干扰造成的错误警报，减少非必要 的代码存储量;并通过基于计数的方法实现系统间歇故障的确认，减少故障诊断的漏报率。 [0131] (1)基于计时的故障确认
[0132] 参阅图7，HCU读取系统故障检测输出各类故障状态标识符，故障状态标识符置零， HCU即确认当前信号无故障，并输出故障确认结果；当故障状态标识符不为零时，即上层故 障检测结果显示待检信号当前时刻存在故障，则HCU通过计时器开始计时。计时的原理如公 式(4)所示，每次计时开始的时间初值均设置为零。每个采样周期内，HCU均根据当前的信号 故障状态标识符以及设定的故障时间门限阈值进行判断。在设定的故障时间门限阈值之 内，如果故障状态标识符没有置零，则计时器便在前一时刻累计故障时间T(i-l)的基础上， 再累加采样周期时间dT，得到当前时刻的故障发生时间T(i)，直到故障累计时间T(i)超过 设定的时间门限阈值，HCU确认当前信号存在故障，并输出故障确认结果;在设定的故障时 间门限阈值之内，如果故障状态标识符置零，则HCU确认当前信号无故障，并将计时器清零。
[0133] T(i)=T(i-l)+dT (4)
[0134] 式中，T(i) 当前米样周期内故障累计时间
[0135] T(i_l) 前一米样周期内故障累计时间
[0136] (2)基于计数的故障确认
[0137] 参阅图8，HCU读取上层故障检测输出的各类故障状态信息，并依据当前故障状态 进行计数，最后根据计数值得到基于计数的故障确认状态。
[0138] 故障计数器的计数规则叙述如下：
[0139] 1)当信号故障状态标识符置零时，计数器减一；
[0140] 2)当故障状态标识符不为零时，计数器加一；
[0141] 3)当前时刻故障计数器计数值在给定的计数上限ThdUL和计数下限ThdLL之间时， 计数器输出实际计数值；
[0142] 4)当前时刻故障计数器计数值超过计数上限ThdUL时，则计数器输出计数上限值 ThdUL；
[0143] 5)当前时刻故障计数器计数值小于或者等于计数下限ThdLL，且当前信号故障状 态标识符置零时，则计数器输出计数下限值ThdLL;
[0144] 6)当前时刻故障计数器计数值小于或者等于计数下限ThdLL，且当前信号故障状 态标识符不为零时，则计数器清零。
[0145] 7)当故障计数器计数值达到计数上限ThdUL时，H⑶即确认该故障，并输出故障确 认状态。
[0146] 根据上述计数规则，混合动力整车控制器HCU在进行故障确认时，当信号之前长时 间处于正确状态而当前时刻发生了故障时，确认故障所需的时间较长;而当信号之前在短 时间内出现过故障而当前又发生故障时，确认故障的时间较短。这样就能针对故障出现的 时间和间隔更加合理地识别系统中的间歇故障。
[0147] 实施例
[0148] 本实施例基于混合动力汽车电子油门信号故障诊断，验证本发明提出的故障诊断 方法的有效性。
[0149] 参阅图9、图10,滤波后的信号相比原始信号，时间大约2s处，滤波处理后的信号斜 率发生了轻微的变化，但其变化和大小基本一致；同时始信号的噪声干扰造成的信号错误 被滤除，在时间为4s_6s之间信号值超过100 %的三处尖峰经滤波处理后处于正常的范围 内。
[0150] 参阅图11、图12,时间经过40s之后，电子油门卡死，电子油门开度信号长时间维持 在一个固定值。此时HCU经过一段时间的故障检测之后，检测出电子油门卡死的故障状态， 并输出该故障状态标识符ErrOl = 1。
[0151 ]参阅图13、图14,时间30s-40s左右，电子油门接触不良导致电子油门开度信号发 生突变，此时HCU经过一段时间的故障检测之后，检测出电子油门斜率异常的故障状态，并 输出该故障状态标识符Err02 = 1。
[0152]参阅图15、图16,时间30s-40s左右，电子油门开度信号超过正常信号值的最大值 100%，此时HCU经过一段时间的故障检测之后，检测出电子油门信号过大的故障状态，并输 出该故障状态标识符Err03 = 1。
[0153]电子油门开度信号和电子油门怠速开关信号具有一定的逻辑关系。电子油门开度 信号小于一定值时，怠速开关信号值为1;电子油门开度信号大于一定值时，怠速开关信号 变为〇。信号逻辑关系检测即检测这两个信号之间的逻辑关系是否正常，并在信号之间逻辑 关系出现异常时输出故障错误状态信号。参阅图17、图18和图19,在时间为45s之前的时间 段内，怠速开关信号随着电子油门开度信号发生变化，当电子油门开度信号为〇时，怠速开 关状态为1;当电子油门开度信号大于〇时，怠速开关状态为0。大约45s之后，信号逻辑关系 发生异常，这时电子油门开度信号与电子油门怠速开关信号之间的逻辑关系不再与前面所 述一致，此时HCU经过一段时间的故障检测之后，检测出电子油门信号逻辑关系异常的故障 状态，并输出该故障状态标识符Err05 = 1。
[0154] 参阅图20、图21和图22,本发明提出的基于计时的故障确认方法，能够根据故障检 测得到的故障状态标识符记录故障持续的时间。当故障持续时间超过给定门限值时，计时 确认后的故障状态变为1。而当故障持续的时间小于给定门限值时，计时确认后的故障状态 为0，即滤除了系统中存在的短时故障。
[0155] 依据IS0 26262标准，本发明将基于计数的故障确认方法中的计数上限ThdUL取值 为127，计数下限ThdLL取值为-128。参阅图23、图24和图25，当故障状态标识符置零时，故障 状态计数器计数值减小；当故障状态不为零时，故障状态计数器计数值变大；当计数值达到 计数上限127时，HCU输出故障确认状态。
【主权项】
1. 一种混合动力汽车故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一、混合动力汽车故障检测，对混合动力系统主要部件输入信号、动力源转矩响应 信号以及整车CAN通信信号进行故障检测，得到表征各待检信号故障状态的标识符，包括以 下步骤： 1) 信号读取与处理，混合动力汽车整车控制器HCU对各待检信号依次进行信号读取、信 号A/D转换与标定以及信号滤波处理，得到处理后的待检信号； 2) 信号故障检测，混合动力汽车整车控制器HCU将经过上述步骤1)处理后的待检信号 进行信号特征检测以及信号间逻辑关系检测，得到表征信号故障状态的标识符； 3) 故障状态输出，混合动力汽车整车控制器HCU输出步骤2)故障检测得到的各待检信 号故障状态标识符，用于混合动力汽车故障确认； 步骤二、混合动力汽车故障确认，依据步骤一得到的各待检信号故障状态标识符，进一 步进行混合动力系统故障确认，包括以下内容： 1) 基于计时的故障确认方法，混合动力汽车整车控制器HCU依据经过上述步骤一混合 动力汽车故障检测得到的各待检信号故障状态标识符，采用计时的方式进行故障确认，以 滤除系统的短时故障； 2) 基于计数的故障确认方法，混合动力汽车整车控制器HCU依据经过上述步骤一混合 动力汽车故障检测得到的各待检信号故障状态标识符，采用计数的方式进行故障确认，实 现系统间歇故障确认；2. 按照权利要求1所述的一种混合动力汽车故障诊断方法，其特征在于，所述步骤一混 合动力汽车故障检测中所述的信号读取与处理具体包括以下步骤： (1) 待检信号读取及A/D转换与标定:混合动力汽车整车控制器HCU读取各待检信号，分 别对各待检信号进行A/D转换，并依据公式(1)对A/D转换后得到的数字量进行标定；(1 ) 式中，t--1目亏称疋但 Vs一一电压信号A/D转换之后的值 Vmin--信号正常工作电压的下限值 Vmax-一信号正常工作电压的上限值 ΓΗ一一信号实际取值范围的上限值 Π 一一信号实际取值范围的下限值 (2) 信号滤波处理，混合动力汽车整车控制器对经过上述步骤（1)A/D转换与标定后得 到的各待检信号，依据公式(2)进行滤波处理，以滤除信号中的噪声，抑制信号干扰； y(k) = (l-Q)y(k-l)+Qx(k) (2) 式中，y(k)--当前时刻滤波输出值 y(k-l)--前一时刻滤波输出值 x(k)一一当期时刻采样值 Q 滤波系数，Q = dT/(dT+O dT一一采样周期 τ一一时间常数3. 按照权利要求1所述的一种混合动力汽车故障诊断方法，其特征在于，所述步骤一混 合动力汽车故障检测中所述的信号故障检测具体包括以下内容： (1) 信号特征检测，混合动力汽车整车控制器HCU对经过滤波处理后的信号分别进行信 号卡死故障、信号斜率异常故障以及信号门限故障特征检测，具体如下所述： a. 信号卡死检测，混合动力整车控制器HCU对经过滤波处理后的信号进行延时处理得 到前一时刻待检信号，并与当前时刻待检信号做差提取绝对值，当绝对值高于信号卡死检 测门限值时，HCU判定待检信号不存在卡死故障，并给出待检信号卡死故障标识符为第二类 标识符；当绝对值小于信号卡死检测门限值时，HCU判定待检信号存在卡死故障的可能，信 号卡死故障表征一般是某一信号较长时间维持在某一固定的值，因此HCU判定待检信号存 在卡死故障的可能之后便开始计时，当绝对值小于信号卡死检测门限值的时间超过预设卡 死故障时间门限值时，HCU给出待检信号卡死故障标识符为第一类标识符;如果在卡死故障 时间门限值之内，信号差值绝对值恢复至高于信号卡死检测门限值，则HCU判定待检信号不 存在卡死故障，将计时器清零并给出待检信号卡死故障的标识符为第二类标识符； b. 信号斜率检测，混合动力整车控制器HCU对经过滤波处理后的信号进行延时处理得 到前一时刻待检信号，并依据公式(3)计算待检信号斜率，当待检信号斜率超出信号斜率检 测门限值，则HCU判定待检信号存在斜率异常故障，并给出信号斜率异常故障标识符为第一 类标识符；当待检信号斜率低于信号斜率检测门限值时，则HCU判定信号斜率正常，并给出 信号斜率异常故障标识符为第二类标识符； dx(i)/dt= I x(i)-x(i_l) I/dT (3) 式中，dx (i) /dt-一待检信号斜率 x(i)一一当前时刻待检信号 x(i_l) 前一时刻待检?西号 c. 信号门限检测，混合动力整车控制器HCU将经过滤波处理后的信号与该信号正常范 围对应的门限值进行比较，当待检信号高于信号门限检测上限值，HCU判定待检信号过大故 障，并给定待检信号过大故障标识符为第一类标识符；当待检信号低于信号门限检测下限 值，则HCU判定待检信号过小故障，并给出待检信号过小故障标识符为第一类标识符；当待 检信号处于信号门限检测上限值与下限值之间，HCU判定待检信号无门限异常故障，并给出 待检信号过大、过小故障标识符为第二类故障标识符； (2) 信号逻辑关系检测，混合动力汽车整车控制器HCU通过待检信号和系统中与之相关 联信号之间逻辑关系的相互校验，判定待检信号是否存在逻辑关系异常故障，当HCU检测出 待检信号存在逻辑关系异常故障，则给出信号逻辑关系异常状态标识符为第一类标识符； 当HCU检测待检信号与关联信号逻辑关系正确，则给出信号逻辑关系异常状态标识符为第 二类标识符；4. 按照权利要求1所述的一种混合动力汽车故障诊断方法，其特征在于，所述步骤二混 合动力汽车故障确认中所述的基于计时的故障确认方法具体包括以下规则： (1) 当待检信号故障状态标识符置零，则混合动力整车控制器HCU确认当前信号无故 障，计时器清零； (2) 当故障状态标识符不为零，则混合动力整车控制器HCU通过计时器计算故障标识符 的置零时间； (3) 当待检信号故障计时器时间超过设定的故障时间门限，则HCU确认待检信号发生故 障，并给出故障确认的标识符； (4) 当待检信号在设定的故障时间门限内置零，则混合动力整车控制器HCU确认当前信 号无故障，故障计时器清零；5.按照权利要求1所述的一种混合动力汽车故障诊断方法，其特征在于，所述步骤二混 合动力汽车故障确认中所述的基于计数的故障确认方法具体包括以下规则： (1) 当信号故障状态标识符置零时，计数器减一； (2) 当故障状态标识符不为零时，计数器加一； (3) 当前时刻故障计数器计数值在给定的计数上限和计数下限之间时，计数器输出实 际计数值； (4) 当前时刻故障计数器计数值超过计数上限时，则计数器输出计数上限值； (5) 当前时刻故障计数器计数值小于或者等于计数下限，且当前信号故障状态标识符 置零时，则计数器输出计数下限值； (6) 当前时刻故障计数器计数值小于或者等于计数下限，且当前信号故障状态标识符 不为零时，则计数器清零； (7) 当故障计数器计数输出值达到计数上限，HCU即确认该故障，并输出故障确认状态。
【文档编号】B60W20/50GK105882649SQ201610322885
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】曾小华, 李广含, 宋大凤, 彭宇君, 杨南南, 冯涛, 陈琴琴, 王广义, 张峻恺
【申请人】吉林大学