本发明涉及混合动力系统监控，尤其是一种混合动力汽车系统的扭矩全面监控方法。
背景技术：
1、近年来，新能源渗透率持续增高，越来越多的新能源车辆出现在道路上。混合动力汽车属于新能源汽车中的一种，其相较于燃油车，电子电气系统的集成度更高更复杂。因此出现了更多系统安全问题，特别是扭矩安全方面，所以混合动力系统需要考虑扭矩安全隐患带来的严重后果。现有技术还只是监控发动机扭矩、电机扭矩或者轮端需求扭矩与实际扭矩的差值，扭矩监控并不全面。例如：公告号为cn117087641a的专利公开了一种车辆及其扭矩监控阈值的确定方法、装置和存储介质，在发动机的实际输出扭矩大于当前最大允许扭矩时，向故障监控模块发送监控故障提醒信号，并实时获取车辆的运行状态；判断车辆的运行状态是否满足第一功能安全需求；若是，则将当前最大允许扭矩确定为车辆的当前扭矩监控阈值；可以看出，该专利只是监控发电机扭矩。
2、公告号为cn116605052a 的专利公开了一种新能源汽车的扭矩控制方法、装置、设备及存储介质，通过在监测值与实际值超过第一安全阈值时对扭矩进行干预，并在干预后再次对监测值与实际值进行校核，在监测值与实际值超过第二安全阈值时才将电机需求扭矩设置为零；可以看出，该专利只是监控第一电机和第二电机的扭矩。
3、公告号为cn117799611a的专利公开了一种动力系统的扭矩监控方法、存储介质以及车辆，在轮端实际扭矩大于轮端需求扭矩，且实际再生制动扭矩大于轮端需求扭矩的情况下，确定目标车辆的整车扭矩信号失效，实现了对车辆的动力系统扭矩进行有效监控。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是：为了解决上述背景技术中的现有技术存在的问题，提供一种混合动力汽车系统的扭矩全面监控方法。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种混合动力汽车系统的扭矩全面监控方法，包括动力系统和控制系统，所述动力系统包括发动机、第一电机和第二电机，所述控制系统具有三层控制模块，分别为底层模块、中间层模块和上层模块，所述底层模块为中间层模块和上层模块提供硬件环境，所述中间层模块为扭矩管理功能模块，负责应用层信号处理、模式选择、扭矩计算和部件的实际扭矩响应；所述上层模块为扭矩管理功能监控模块，综合分析驾驶员操作和各个交互零部件状态，实现扭矩监控，扭矩管理功能监控模块包括扭矩请求监控和实际行为监控；
3、所述扭矩请求监控实时监控扭矩管理功能模块是否正常，具体为：整车为驻车状态时是否无扭矩请求，若无则正常；蠕行状态下车辆扭矩请求是否超过蠕行目标扭矩一定阈值，若无则正常；车辆扭矩请求是否大于对应油门踏板位置的最大限制，若无则正常；刹车踩下时车辆轮端扭矩请求是否小于最大制动回收扭矩设定的阈值，若无则正常；
4、实际行为监控实时监控扭矩管理功能模块是否正常，具体为：发动机不启动时，第一电机实际扭矩是否大于对第一电机请求扭矩，如无，则正常；启机过程中，第一电机实际扭矩是否大于正常启动扭矩，如无，则正常；第二电机实际扭矩是否大于对第二电机请求扭矩，如无，则正常；发动机实际扭矩是否大于对发动机请求扭矩，若无，则正常；第一电机实际轮端扭矩、第二电机实际轮端扭矩和发动机实际轮端扭矩之和是否大于轮端扭矩请求，如无，则正常；
5、若任一上述判断中为有，则混合动力系统的扭矩请求变为0nm或请求动力系统下高压，确保车辆进入安全状态。
6、进一步地，所述扭矩管理功能模块包括蠕行扭矩计算模块、油门扭矩和滑行能量回收扭矩计算模块、响应制动能量回收扭矩请求模块、响应自适应巡航扭矩请求模块、响应底盘扭矩请求模块和制动能量回收最大扭矩计算模块，
7、所述蠕行扭矩计算模块实时计算蠕行扭矩请求，所述油门扭矩和滑行能量回收扭矩计算模块实时计算油门扭矩请求，所述响应制动能量回收扭矩请求模块使混合动力系统制动能量回收实际扭矩与请求扭矩相一致，所述响应自适应巡航扭矩请求模块使混合动力系统自适应巡航实际扭矩与请求扭矩相一致，响应底盘扭矩请求模块使混合动力系统轮端实际扭矩与请求扭矩相一致，制动能量回收最大扭矩计算模块实时计算车辆当前模式下制动能量回收最大扭矩。
8、更进一步地，所述蠕行扭矩计算模块使用刹车踏板、油门踏板、档位、车速、坡度、电子驻车、制动缸压力和底盘功能的信号，实时判断蠕行状态并计算和修正蠕行扭矩请求；蠕行扭矩计算模块包括蠕行扭矩使能模块、蠕行基础扭矩计算、蠕行扭矩修正和蠕行扭矩请求，所述蠕行扭矩请求模块接收蠕行扭矩使能状态、基础蠕行扭矩和修正系数后，综合判断后给出蠕行扭矩请求传递到响应制动能量回收扭矩请求模块。
9、更进一步地，所述油门扭矩和滑行能量回收扭矩计算模块使用刹车踏板、油门踏板、档位、车速、坡度、驾驶模式、动力模式、电量管理模式、制动缸压力和滑行能量回收等级信号，实时计算油门扭矩请求；油门扭矩和滑行能量回收扭矩计算模块具有油门踏板扭矩计算模块和刹车优先模块，油门踏板扭矩计算模块处理各个动力模式和驾驶模式组合下的油门扭矩和滑行能量回收扭矩，并确定当前模式下的两个扭矩并输出到刹车优先模块，具体为：判断油门踏板和刹车踏板是否同时踩下，如果同时踩下则输出扭矩请求为0，反之则输出油门踏板扭矩计算模块的扭矩请求至响应制动能量回收扭矩请求模块。
10、更进一步地，所述响应制动能量回收扭矩请求模块使用底盘制动能量回收扭矩请求信号，使混合动力系统制动能量回收实际扭矩与请求扭矩一致，具体为：先计算混合动力系统能力、车速限制输入的蠕行扭矩请求和油门扭矩请求之和，再减去底盘请求的制动能量回收扭矩，输入到响应自适应巡航扭矩请求模块。
11、更进一步地，所述响应自适应巡航扭矩请求模块使用巡航功能激活和巡航扭矩请求等信号，使混合动力系统自适应巡航实际扭矩与请求扭矩一致；具体为：判断是否进入自适应巡航状态，巡航激活后输出自适应巡航扭矩和响应制动能量回收扭矩请求的最大值，若巡航没有激活则直接输出响应制动能量回收扭矩请求模块的扭矩请求。
12、更进一步地，所述响应底盘扭矩请求模块使用底盘功能激活、增扭请求、降扭请求、和档位信号，使混合动力系统轮端实际扭矩与请求扭矩一致；具体为：判断底盘各扭矩请求功能是否激活，激活后输出底盘请求扭矩，未激活则输出响应自适应巡航扭矩请求模块的扭矩请求。
13、更进一步地，所述制动能量回收最大扭矩计算模块使用电池功率限制、变速箱控制、车速、发动机实际扭矩、档位、第一电机扭矩限制和第二电机扭矩限制信号，实时计算车辆当前模式下制动能量回收最大扭矩。
14、进一步地，所述扭矩管理功能监控模块还包括通信监控，通讯类监控具体为：实时监控档把、第一电机、第二电机、发动机和底盘的通讯信号是否出现节点丢失、节点无效和信号值为无效的情况，以及监控包括碰撞硬线信号、两路油门硬线信号、两路刹车硬线、新能源can总线、动力源can总线的硬线信号。
15、进一步地，所述底层模块具有硬件控制器，该硬件控制器包括微控制器模块、电源模块、输入模块、输出模块和通讯模块，以支持混合动力系统扭矩监控功能实现；硬件控制器采用32-bit mcu，具有多路can/canfd/lin通讯接口和特殊帧唤醒功能，支持analog，digital和pwm采集通道，输出通道支持lsd、hsd以及lsd/hsd。
16、进一步地，混合动力系统还包括变速箱输入轴、离合器、变速箱输出轴、差速器、惰轮、二档主动齿轮、同步器、一档主动齿轮和驱动齿轮，所述发动机与变速箱输入轴连接，所述变速箱输入轴与离合器连接，所述第一电机与惰轮连接，所述惰轮与离合器连接，同步器在挡时与一档主动齿轮或二档主动齿轮相连接；所述第二电机与驱动齿轮连接，发动机、第一电机和第二电机通过变速箱输出轴和差速器输出扭矩到轮端。
17、本发明的有益效果：
18、针对混合动力系统，采用三层结构的扭矩监控方法，实现互相支持，上层约束，提升动力系统扭矩安全性；中间层扭矩管理逻辑，区别于传统的动力系统监控方案不全面问题，根据特定的混合动力系统特性综合考虑车辆各零部件状态，更适用于多档式的混合动力系统；上层扭矩监控模块发现问题时，则主动关闭相关动力源或者请求动力系统下高压，确保车辆进入安全状态；
19、本发明的全面扭矩监控方法，可以降低车辆扭矩异常的风险，避免非期望的车辆加减速和非预期移动方向的出现，从而保证驾乘人员的生命安全和车辆安全，满足高等级功能安全要求，提升扭矩安全性；适用于多档式的混动变速箱，严谨地考虑了多档混动变速箱自身的结构特点和车辆扭矩管理的特殊性。
1.一种混合动力汽车系统的扭矩全面监控方法，包括动力系统和控制系统，所述动力系统包括发动机（8）、第一电机（1）和第二电机（2），所述控制系统具有三层控制模块，分别为底层模块、中间层模块和上层模块，所述底层模块为中间层模块和上层模块提供硬件环境，其特征在于：所述中间层模块为扭矩管理功能模块，负责应用层信号处理、模式选择、扭矩计算和部件的实际扭矩响应；所述上层模块为扭矩管理功能监控模块，综合分析驾驶员操作和各个交互零部件状态，实现扭矩监控，扭矩管理功能监控模块包括扭矩请求监控和实际行为监控；
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车系统的扭矩全面监控方法，其特征在于：所述扭矩管理功能模块包括蠕行扭矩计算模块、油门扭矩和滑行能量回收扭矩计算模块、响应制动能量回收扭矩请求模块、响应自适应巡航扭矩请求模块、响应底盘扭矩请求模块和制动能量回收最大扭矩计算模块，
3.根据权利要求2所述的混合动力汽车系统的扭矩全面监控方法，其特征在于：所述蠕行扭矩计算模块使用刹车踏板、油门踏板、档位、车速、坡度、电子驻车、制动缸压力和底盘功能的信号，实时判断蠕行状态并计算和修正蠕行扭矩请求；蠕行扭矩计算模块包括蠕行扭矩使能模块、蠕行基础扭矩计算、蠕行扭矩修正和蠕行扭矩请求，所述蠕行扭矩请求模块接收蠕行扭矩使能状态、基础蠕行扭矩和修正系数后，综合判断后给出蠕行扭矩请求传递到响应制动能量回收扭矩请求模块。
4.根据权利要求2所述的混合动力汽车系统的扭矩全面监控方法，其特征在于：所述油门扭矩和滑行能量回收扭矩计算模块使用刹车踏板、油门踏板、档位、车速、坡度、驾驶模式、动力模式、电量管理模式、制动缸压力和滑行能量回收等级信号，实时计算油门扭矩请求；油门扭矩和滑行能量回收扭矩计算模块具有油门踏板扭矩计算模块和刹车优先模块，油门踏板扭矩计算模块处理各个动力模式和驾驶模式组合下的油门扭矩和滑行能量回收扭矩，并确定当前模式下的两个扭矩并输出到刹车优先模块，具体为：判断油门踏板和刹车踏板是否同时踩下，如果同时踩下则输出扭矩请求为0，反之则输出油门踏板扭矩计算模块的扭矩请求至响应制动能量回收扭矩请求模块。
5.根据权利要求2所述的混合动力汽车系统的扭矩全面监控方法，其特征在于：所述响应制动能量回收扭矩请求模块使用底盘制动能量回收扭矩请求信号，使混合动力系统制动能量回收实际扭矩与请求扭矩一致，具体为：先计算混合动力系统能力、车速限制输入的蠕行扭矩请求和油门扭矩请求之和，再减去底盘请求的制动能量回收扭矩，输入到响应自适应巡航扭矩请求模块。
6.根据权利要求2所述的混合动力汽车系统的扭矩全面监控方法，其特征在于：所述响应自适应巡航扭矩请求模块使用巡航功能激活和巡航扭矩请求等信号，使混合动力系统自适应巡航实际扭矩与请求扭矩一致；具体为：判断是否进入自适应巡航状态，巡航激活后输出自适应巡航扭矩和响应制动能量回收扭矩请求的最大值，若巡航没有激活则直接输出响应制动能量回收扭矩请求模块的扭矩请求。
7.根据权利要求2所述的混合动力汽车系统的扭矩全面监控方法，其特征在于：所述响应底盘扭矩请求模块使用底盘功能激活、增扭请求、降扭请求、和档位信号，使混合动力系统轮端实际扭矩与请求扭矩一致；具体为：判断底盘各扭矩请求功能是否激活，激活后输出底盘请求扭矩，未激活则输出响应自适应巡航扭矩请求模块的扭矩请求。
8.根据权利要求2所述的混合动力汽车系统的扭矩全面监控方法，其特征在于：所述制动能量回收最大扭矩计算模块使用电池功率限制、变速箱控制、车速、发动机（8）实际扭矩、档位、第一电机（1）扭矩限制和第二电机（2）扭矩限制信号，实时计算车辆当前模式下制动能量回收最大扭矩。
9.根据权利要求1所述的混合动力汽车系统的扭矩全面监控方法，其特征在于：所述扭矩管理功能监控模块还包括通信监控，通讯类监控具体为：实时监控档把、第一电机（1）、第二电机（2）、发动机（8）和底盘的通讯信号是否出现节点丢失、节点无效和信号值为无效的情况，以及监控包括碰撞硬线信号、两路油门硬线信号、两路刹车硬线、新能源can总线、动力源can总线的硬线信号。
10.根据权利要求1所述的混合动力汽车系统的扭矩全面监控方法，其特征在于：所述底层模块具有硬件控制器，该硬件控制器包括微控制器模块、电源模块、输入模块、输出模块和通讯模块，以支持混合动力系统扭矩监控功能实现；硬件控制器采用32-bit mcu，具有多路can/canfd/lin通讯接口和特殊帧唤醒功能，支持analog，digital和pwm采集通道，输出通道支持lsd、hsd以及lsd/hsd。
11.根据权利要求1所述的混合动力汽车系统的扭矩全面监控方法，其特征在于：混合动力系统还包括变速箱输入轴（9）、离合器（10）、变速箱输出轴（11）、差速器（12）、惰轮（3）、二档主动齿轮（4）、同步器（5）、一档主动齿轮（6）和驱动齿轮（7），所述发动机（8）与变速箱输入轴（9）连接，所述变速箱输入轴（9）与离合器（10）连接，所述第一电机（1）与惰轮（3）连接，所述惰轮（3）与离合器（10）连接，同步器（5）在挡时与一档主动齿轮（6）或二档主动齿轮（4）相连接；所述第二电机（2）与驱动齿轮（7）连接，发动机（8）、第一电机（1）和第二电机（2）通过变速箱输出轴（11）和差速器（12）输出扭矩到轮端。
