混合动力汽车的车载故障诊断系统..

• 点火失效监测：由于有电动机会过滤掉电 机的粗糙系数。 • 燃油箱泄露监测：发动机空载时独立运行 • 冷启动排气减少策略的监测：催化剂蒸汽 策略必须考虑和检测 • 发动机冷却系统的检测：为了检测发动机 冷却系统必须在发动机温度模型中考虑愈 加复杂的冷却系统和混合运行策略。
混合电动汽车的行驶循环
• 行驶循环定义为最优化的传统传动系，指 循环开始于发动机的启动，停止于发动机 的熄灭。
监测单元
发动机失火
综合组件
氧气传感器
催化器工作效率
主要监测对象
燃油蒸发系统
涡轮增压器
废气再循环系统
燃油系统
监测单元
空气压力传感器 控制阀门 废气再循环系统 涡轮增压器
氧气传感器
燃油蒸发系统
三元催化器
燃油系统
综合组件
监测单元– 失火检测
发动机失火检测是监测中的难点之一。在美国，发动机失火 状况的检测范围必须从发动机空载到发动机负载极限。
• 曲轴的加速瞬态受到许多力矩元件的影响： 而实际是通过检测发动机在燃烧过程中对曲轴的力矩来检 测点火系统是否失效。
产生力矩干扰的因素有：发动机重叠点火，往复运动的质 量块，扭转震动，曲轴扭曲，附加负载，变速箱和动力传 动系统的共振，以及外部干扰，如粗糙的路面。
含有失火信号的没有过滤的曲轴信号
曲轴信号 校正齿轮组件的 公差和对齐错误
曲轴信号 处理
获取时间间距 滤波和计算速度
过滤信号判别失火 失火信号 去除周期信号 处理
计算加速度
放大周期信号
利用滤波器过滤掉低频信号
检测和 报告
检测失火信号并形成 数据诊断报告
检测单元-V10失火结果 （被检测到失火的可能性）
随机模式
单缸模式
多缸模式
测试数据来源于所提供的发动机，空载时为70%是由于低转矩的波动。 结果表明通过这个方法可以较为准确的检测到点火失效状态
混合动力传动系统—样机
欧洲制造了一辆具有并列 混合动力结构的样机，其 具有较高的性能和良好的 燃油经济性。由于有排放 的要求，它不能完全达到 理论上的燃油经济性。车 载故障诊断的要求也同样 限制其燃油经济性。
按欧洲行驶工况 理论值
实际值
内部结构
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1、逆变器 6、电动机（75kW） 2、交流发电机的启动带 7、逆变器 3、内燃机Βιβλιοθήκη Baidu8、锂离子电池 4、飞轮 9、自动变速器 5、离合器 10、交流空气压缩机
混合动力传动系统-电动四轮驱动
应用标准模式： 电功率150W
混合动力电池
箱固 的定 传转 动速 比齿 轮 电力电子 电动机控制 直流直流变换器
交频调制或幅移调制驱动
电池（12V）
后轮驱动电机
混合动力传动系统-功率分配前轮驱动
HP150-150模型参数
电力电子 电动机控制 直流直流升压变换器 14v的直流直流变换器
混合动力传动系统
• 混合动力传动系统的结构包括：并列前轮 驱动，并列后轮驱动，电动四轮驱动，同 时还包括功率分配结构，这些结构都能实 现如启动、制动、加速、再生发电制动等 功能。 • 具有功率分配结构的混合动力汽车由于能 达到发动机运转最优点，因此就有较高的 燃油经济性，但是需要安装两个电动机和 一些逆变器。
混合动力汽车的车载故障诊断 —从汽油发动机到混合驱动的挑战之路
ZY1013110 江文
纲要
• • • • • • • • 背景介绍 车载故障诊断的结构 检测单元 混合动力传动系统 车载故障诊断的要求 混合动力汽车的检测单元 混合动力汽车的行驶循环 结论
背景介绍
车载故障诊断的由来：
1990 在美国修订的清洁空气法案对汽车废气排放
混合动力传动系统-前轮驱动
混合模型的主要参数 混合动力电池 电力电子 电动机控制 直流直流变换器 电池（12V） 方法 交频调制（零频率） 电功率150W
混合动力传动系统-后轮驱动
混合模型的主要参数
混 合 动 力 电 池
电力电子 电动机控制 直流直流变换器 电池（12V）
方法 交频调制（零频率） 逆变器电功率150w/200w
混合动力汽车的监测单元
• 从车载故障诊断的角度来看，混合动力汽 车不仅仅是增加了对电动机和逆变器的检 测单元，简单来说，就是通过检测电子器 件的电流和电压来代替检测内燃机的空气 和燃油。 • 尽管监测电能较为复杂，但相对于燃油发 动机来说其算法和模型较为简单。
混合传动系统的独特之处
混合传动系统中车载故障检测所面临的挑战
拟定了新的法规，其中包括对汽车故障检测设立了新 的标准。其确定了在汽车上对所有与排气系统相关部 件进行电子检测。
1996 所有出口美国的的汽车必须满足强化后的汽
车故障检测条件：检测所有与排气系统相关元件的状 况；对那些可能退化或损坏能导致废气排放量超过原 标准的1.5倍的系统进行检测。若故障出现，故障指 示灯必须亮，且故障代码必须储存到ECU中，以供 维修师使用。
直接检测 间接检测
汽缸内置传感器
曲轴位置传感器
压力或电离
曲轴转速
准确性高
应用广
价格昂贵，耐久性差
价格便宜
监测单元– 失火检测
• 监测原理：利用当发动机点火失效时，曲 轴转速减小，通过检测转速减小来判别发 动机是否失火。其核心是通过过滤掉曲轴 信号中的噪声来确定点火是否失效，并避 免检测有误。
监测单元– 失火检测
两电机控制器 电流150A，相电压 电压升压器 14V的直流直流变换器 电流140A
标准信号发生器
车载故障诊断的要求
发动机的要求 混合动力车增加的要求
发动机失火 催化器工作效率 氧气传感器 燃油蒸发系统 燃油系统 废气再循环系统 涡轮增压器 综合组件 （所有能影响排气的组件） 如：变速箱系统
电动机系统 转换器系统 电池系统 混合动力结构
车载故障诊断的结构
故障指示（灯） 缺陷状态 测试结果 监测单元 行驶循环 故障管理 发动机预热循环 预备状态
基本监测 故障逻辑代码 测试结果
冻结帧
车载故障诊断的结构
• 监测单元：除了监测测试结果以外还采集发动机 管理系统中潜在的故障。 • 基本监测：由行驶循环单元检测，旨在巩固监测 单元，防止其出现错误。 • 若汽车在达到发动机的最低温度40°C后以 45km/h以上速度行驶600秒，其行驶循环会被检 测到。否则，内置于基本监测单元的错误使用计 数器的计数将增加。 • 在一个行驶循环中有一些监控功能（催化器效率） 只运行一次，而主要系统（燃油系统）仍继续监 测。