CN113103975B - 氢能汽车整车故障处理方法、系统及氢能汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氢能汽车整车故障处理方法、系统及氢能汽车，确定氢能汽车内各零部件当前故障对应的整车故障等级；确定各零部件与整车控制器之间通讯故障对应的整车故障等级；确定整车控制器内部故障信息对应的整车故障等级；在三种整车故障等级中选择最高的等级作为最终整车故障等级；根据最终整车故障等级进行故障指示，最终整车故障等级至少包括一级故障至四级故障。本发明提出的技术方案的有益效果是：综合分析整车控制器自身故障、外部内零部件故障、零部件和整车控制器之间的通讯故障，根据各故障对整车造成的影响来划分故障等级，将整车控制器内部故障和外部其它零部件上报的故障等级取大，得到最终的整车故障等级状态和对应整车层面处理。
Description
技术领域
本发明涉及氢能汽车技术领域，尤其涉及一种氢能汽车整车故障处理方法、系统及氢能汽车。
背景技术
氢能汽车比传统燃油汽车、新能源纯电动、油电混动汽车技术更加密集，零部件更多更复杂，涉及氢安全、高压、扭矩安全等，引入了动力电池、驱动电机、DCDC等一系列高压器件，并且引入了与高压器件对应的驱动电机控制器MCU、动力电池BMS、变速箱控制器TCU、燃料电池系统控制器FCU、热管理控制器HMC等控制部件，从而构成了氢能汽车的电气结构。鉴于氢能汽车独特的电气结构，为了使氢能汽车可靠、安全的运行，需实时检测各零部件的故障状态，并且及时对故障进行处理。因此车辆发生不同程度的故障时，需要一个统筹全局、安全、快速有效的整车故障处理方案。
发明内容
有鉴于此，为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种氢能汽车整车故障处理方法、系统及氢能汽车。
本发明的实施例提供一种氢能汽车整车故障处理方法包括以下步骤：
S1获取氢能汽车内各零部件当前故障等级，根据零部件故障等级与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级；
获取各零部件与整车控制器之间是否出现通讯故障，根据零部件通讯故障与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级；
获取整车控制器内部故障信息，根据整车控制器内部故障与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级；
在以上三种整车故障等级中选择等级最高的整车故障等级作为最终整车故障等级；
S2根据最终整车故障等级进行故障指示，最终整车故障等级至少包括一级故障至四级故障；
当为一级故障时，发送相应的报警信息到仪表以提示驾驶员；
当为二级故障时，限制电机驱动功率，控制整车系统进入坡行模式，并点亮仪表的龟速灯；
当为三级故障时，控制仪表Ready灯熄灭，禁止电机驱动；
当为四级故障时，控制仪表Ready灯熄灭，禁止电机驱动，进行高压下电。
进一步地，步骤S2之后还包括：
S3将步骤S1得到的最终整车故障等级视为第一最终整车故障等级，每隔预设时间按照步骤S1获取当前时刻的最终整车故障等级，将当前时刻的最终整车故障等级视为第二最终整车故障等级；
S4将第一最终整车故障等级与四级故障进行比较；
S5若第一最终整车故障等级小于四级故障时，则车辆当前的故障等级为第二最终整车故障等级。
进一步地，步骤S4之后还包括：
S6若第一最终整车故障等级为四级故障时，则车辆当前的故障等级仍四级故障。
进一步地，所述零部件包括动力电池、高压配电箱、驱动电机控制器、燃料电池系统控制器、氢控制器、热管理控制器、变速箱控制器、超级电容、双向DC。
进一步地，所述零部件故障等级与整车故障等级的映射关系中，所述零部件的故障等级为一级故障时，相应的整车故障等级为一级故障；所述零部件的故障等级为二级故障时，相应的整车故障等级为二级故障；所述零部件的故障等级为三级故障时，相应的整车故障等级为三级故障，其中动力电池的故障等级为三级故障时，相应的整车故障等级为四级故障；所述零部件的故障等级为四级故障时，相应的整车故障等级为四级故障。
进一步地，所述零部件还包括电子液压助力转向系统、空压机、降压DC，各所述零部件与整车控制器通过CAN总线通讯连接；
所述零部件通讯故障与整车故障等级的映射关系中，所述热管理控制器、电子液压助力转向系统、空压机、燃料电池系统控制器、氢控制器、双向DC、超级电容与整车控制器之间出现通讯故障，相应的整车故障等级为二级故障；
燃料电池系统控制器、氢控制器、双向DC、超级电容与整车控制器之间出现通讯故障并持续预设时间仍未消除，相应的整车故障等级升级为三级故障；变速箱控制器与整车控制器之间出现通讯故障，相应的整车故障等级为三级故障；
动力电池、高压配电箱、驱动电机控制器、降压DC与整车控制器之间出现通讯故障，相应的整车故障等级为四级故障。
进一步地，所述整车控制器内部故障与整车故障等级的映射关系中，整车控制器巡航按键出现故障，相应的整车故障等级为一级故障；
至少一油门深度信号采集电压超出预设范围、两路油门信号不一致、两路油门信号均故障、至少一制动踏板信号采集电压超出预设范围、两路制动信号不一致、传感器信号和对应开关信号不一致，相应的整车故障等级为二级故障；
两路制动踏板信号全部故障、档位故障，相应的整车故障等级为三级故障；
低压蓄电池电压过高、低压蓄电池电压过低、高压互锁故障，相应的整车故障等级为四级故障。
本发明的实施例还提供一种氢能汽车整车故障处理系统，包括：
故障检测模块，用于检测车辆各零部件是否存在故障，各零部件与整车控制器之间是否出现通讯故障，整车控制器内部是否出现故障；
判断模块，用于确定各零部件当前故障等级，根据零部件故障等级与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级，根据零部件通讯故障与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级，根据整车控制器内部故障与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级；
逻辑模块，用于在以上三种整车故障等级中选择等级最高的整车故障等级作为最终整车故障等级；
控制模块，用于控制根据车辆最终整车故障等级控制车辆进入对应的模式；
当为一级故障时，发送相应的报警信息到仪表以提示驾驶员；
当为二级故障时，限制电机驱动功率，控制整车系统进入坡行模式，并点亮仪表的龟速灯；
当为三级故障时，控制仪表Ready灯熄灭，禁止电机驱动；
当为四级故障时，控制仪表Ready灯熄灭，禁止电机驱动，进行高压下电。
本发明的实施例还提供一种氢能汽车，包括上述氢能汽车整车故障处理系统。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：以整车控制器VCU为整车故障处理的核心，综合分析整车控制器自身故障、汽车内零部件故障、零部件和整车控制器之间的通讯故障，根据各故障对整车造成的影响来划分故障等级，确定各自相对应的整车故障等级，将整车控制器内部故障和外部其它零部件上报的整车故障等级取大，得到最终整车故障等级。定义四个最终整车故障等级及相应的处理动作，进行整车故障等级判定及整车层面处理。针对整车中各种故障进行合理的处理，进而有效保护各部件及整车的安全，提升车辆的安全性和可靠性。
附图说明
图1是本发明提供的氢能汽车整车故障处理系统一实施例的结构示意图。
图中：氢能汽车整车故障处理系统1、故障检测模块10、判断模块20、逻辑模块30、控制模块40。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参见图1，本发明的实施例提供一种氢能汽车整车故障处理方法，包括以下步骤：
S1获取氢能汽车内各零部件当前故障等级，根据零部件故障等级与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级；
获取各零部件与整车控制器之间是否出现通讯故障，根据零部件通讯故障与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级；
获取整车控制器内部故障信息，根据整车控制器内部故障与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级；
在以上三种整车故障等级中选择等级最高的整车故障等级作为最终整车故障等级；
S2根据最终整车故障等级进行故障指示，最终整车故障等级至少包括一级故障至四级故障；
当为一级故障时，发送相应的报警信息到仪表以提示驾驶员；
当为二级故障时，限制电机驱动功率，控制整车系统进入坡行模式，并点亮仪表的龟速灯；
当为三级故障时，控制仪表Ready灯熄灭，禁止电机驱动；
当为四级故障时，控制仪表Ready灯熄灭，禁止电机驱动，进行高压下电。
本发明提供的整车故障处理方法，以整车控制器VCU为整车故障处理的核心，综合分析整车控制器自身故障、汽车内零部件故障、零部件和整车控制器之间的通讯故障，根据各故障对整车造成的影响来划分故障等级，确定各自相对应的整车故障等级，将整车控制器内部故障和外部其它零部件上报的整车故障等级取大，得到最终整车故障等级。定义四个最终整车故障等级及相应的处理动作，进行整车故障等级判定及整车层面处理。针对整车中各种故障进行合理的处理，进而有效保护各部件及整车的安全，提升车辆的安全性和可靠性。
步骤S2之后还包括：S3将步骤S1得到的最终整车故障等级视为第一最终整车故障等级，每隔预设时间按照步骤S1获取当前时刻的最终整车故障等级，将当前时刻的最终整车故障等级视为第二最终整车故障等级；
S4将第一最终整车故障等级与四级故障进行比较；
S5若第一最终整车故障等级小于四级故障时，则车辆当前的故障等级为第二最终整车故障等级。
S6若第一最终整车故障等级为四级故障时，则车辆当前的故障等级仍四级故障。
最终整车故障等级为一级、二级、三级故障时，均为可恢复故障，当各零部件在预设时间后上报的故障等级降低或为无故障后，最终整车故障等级亦可相应地恢复，同时解除对车辆的限制状态，恢复对应的整车层面处理和仪表报警提示。最终整车故障等级为四级故障时，为不可恢复故障，即使当前上电循环内故障消除，最终整车故障等级仍保持为四级故障，直到下电完成再重新上电。
具体地，氢能汽车的所述零部件包括动力电池BMS、高压配电箱PDU、驱动电机控制器MCU、燃料电池系统控制器FCU、氢控制器HCU、热管理控制器HMC、变速箱控制器TCU、超级电容SCMS、双向DC(BDC)。
所述零部件故障等级与整车故障等级的映射关系中，如表1所示，所述零部件的故障等级为一级故障时，相应的整车故障等级为一级故障；所述零部件的故障等级为二级故障时，相应的整车故障等级为二级故障；所述零部件的故障等级为三级故障时，相应的整车故障等级为三级故障，其中动力电池BMS的故障等级为三级故障时，相应的整车故障等级为四级故障；所述零部件的故障等级为四级故障时，相应的整车故障等级为四级故障。各零部件按四个等级对故障进行分类，并将故障等级通过CAN总线实时上报给整车控制器。
氢能汽车的所述零部件还包括电子液压助力转向系统EHPS、空压机APC、降压DC(DCL)，各所述零部件与整车控制器通过CAN总线通讯连接。所述零部件通讯故障与整车故障等级的映射关系中，如表2所示，所述热管理控制器HMC、电子液压助力转向系统EHPS、空压机APC、燃料电池系统控制器FCU、氢控制器HCU、双向DC(BDC)、超级电容SCMS与整车控制器之间出现通讯故障，相应的整车故障等级为二级故障；燃料电池系统控制器FCU、氢控制器HCU、双向DC(BDC)、超级电容SCMS与整车控制器之间出现通讯故障并持续预设时间仍未消除，相应的整车故障等级升级为三级故障，预设时间可以设为60秒；变速箱控制器TCU与整车控制器之间出现通讯故障，相应的整车故障等级为三级故障；动力电池BMS、高压配电箱PDU、驱动电机控制器MCU、降压DC(DCL)与整车控制器之间出现通讯故障，相应的整车故障等级为四级故障。
表1 零部件故障等级与整车故障等级的映射关系表
表2 零部件通讯故障与整车故障等级的映射关系表
| VCU与零部件的CAN通讯故障 | 整车故障等级 |
| HMC热管理控制器通讯故障 | 二级故障 |
| EHPS转向助力通讯故障 | 二级故障 |
| APC空压机通讯故障 | 二级故障 |
| FCU燃料电池系统通讯故障 | 二级故障，持续60仍未消除则升级为三级故障 |
| HCU氢控制器通讯故障 | 二级故障，持续60仍未消除则升级为三级故障 |
| BDC双向DC通讯故障 | 二级故障，持续60仍未消除则升级为三级故障 |
| SCMS超级电容通讯故障 | 二级故障，持续60仍未消除则升级为三级故障 |
| TCU变速箱控制器通讯故障 | 三级故障 |
| BMS动力电池通讯故障 | 四级故障 |
| PDU高压配电箱通讯故障 | 四级故障 |
| MCU驱动电机控制器通讯故障 | 四级故障 |
| DCL降压DC通讯故障 | 四级故障 |
整车控制器内部故障与整车故障等级的映射关系中，如表3所示，整车控制器巡航按键出现故障，相应的整车故障等级为一级故障；氢能汽车具有两路油门信号和两路制动踏板信号，至少一油门深度信号采集电压超出预设范围、两路油门信号不一致、两路油门信号均故障、至少一制动踏板信号采集电压超出预设范围、两路制动信号不一致、传感器信号和对应开关信号不一致，相应的整车故障等级为二级故障；两路制动踏板信号全部故障、档位故障，相应的整车故障等级为三级故障；低压蓄电池电压过高、低压蓄电池电压过低、高压互锁故障，相应的整车故障等级为四级故障。
表3 整车控制器内部故障与整车故障等级的映射关系表
| VCU内部故障 | 整车故障等级 |
| 巡航按键故障 | 一级故障 |
| 油门深度信号1采集电压超出上限值 | 二级故障 |
| 油门深度信号1采集电压低于下限值 | 二级故障 |
| 两路油门信号不一致 | 二级故障 |
| 油门深度信号2采集电压超出上限值 | 二级故障 |
| 油门深度信号2采集电压低于下限值 | 二级故障 |
| 两路油门信号均故障 | 二级故障 |
| 制动踏板信号1采集电压超出上限值 | 二级故障 |
| 制动踏板信号1采集电压低于下限值 | 二级故障 |
| 两路制动信号不一致 | 二级故障 |
| 制动踏板信号2采集电压超出上限值 | 二级故障 |
| 制动踏板信号2采集电压低于下限值 | 二级故障 |
| 传感器信号和开关信号不一致 | 二级故障 |
| 两路制动踏板信号全部故障 | 三级故障 |
| 档位故障 | 三级故障 |
| 低压蓄电池电压过高 | 四级故障 |
| 低压蓄电池电压过低 | 四级故障 |
| 高压互锁故障 | 四级故障 |
上述故障等级设定是根据整车控制器VCU自身内部故障对整车的影响，将自身内部故障按等级划分，同时接收各零部件上报的故障等级，根据各零部件故障对整车的影响，将零部件的故障等级映射到整车故障等级。
本发明的实施例还提供一种氢能汽车整车故障处理系统1和氢能汽车，氢能汽车包括氢能汽车整车故障处理系统1。具体的，氢能汽车整车故障处理系统1包括故障检测模块10、判断模块20、逻辑模块30和控制模块40。
故障检测模块10用于检测车辆各零部件是否存在故障，各零部件与整车控制器之间是否出现通讯故障，整车控制器内部是否出现故障；
判断模块20用于确定各零部件当前故障等级，根据零部件故障等级与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级，根据零部件通讯故障与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级，根据整车控制器内部故障与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级；
逻辑模块30用于在以上三种整车故障等级中选择等级最高的整车故障等级作为最终整车故障等级；
控制模块40用于控制根据车辆最终整车故障等级控制车辆进入对应的模式；
当为一级故障时，发送相应的报警信息到仪表以提示驾驶员；
当为二级故障时，限制电机驱动功率，控制整车系统进入坡行模式，并点亮仪表的龟速灯；
当为三级故障时，控制仪表Ready灯熄灭，禁止电机驱动；
当为四级故障时，控制仪表Ready灯熄灭，禁止电机驱动，进行高压下电。
本发明提供的技术方案基于以下故障处理原则：
以驾乘人员安全为首位，在人身安全前提下最大可能减小故障对车辆零部件的损伤，在人身安全及车辆零部件安全的前提下最大可能保留车辆的故障跛行能力，当故障对车辆行驶及人员安全无影响时，对驾驶员进行故障提示。
基于氢能汽车的控制架构，整车控制器汇总整理车辆故障状态信息，并发送仪表显示；整车控制器控制氢能汽车的低压、高压上下电；整车控制器控制氢燃料电池系统开关机及功率输出；整车控制器控制氢燃料电池车辆的驱动扭矩和功率，使得整车控制器VCU得以实现整车故障的统筹管理。基于故障等级映射关系表使得整车控制器VCU可以针对各个控制器上报的故障和VCU内部故障进行针对性的故障处理。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种氢能汽车整车故障处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1获取氢能汽车内各零部件当前故障等级，根据零部件故障等级与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级；
获取各零部件与整车控制器之间是否出现通讯故障，根据零部件通讯故障与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级；
获取整车控制器内部故障信息，根据整车控制器内部故障与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级；
在以上三种整车故障等级中选择等级最高的整车故障等级作为最终整车故障等级；
S2根据最终整车故障等级进行故障指示，最终整车故障等级至少包括一级故障至四级故障；
当为一级故障时，发送相应的报警信息到仪表以提示驾驶员；
当为二级故障时，限制电机驱动功率，控制整车系统进入坡行模式，并点亮仪表的龟速灯；
当为三级故障时，控制仪表Ready灯熄灭，禁止电机驱动；
当为四级故障时，控制仪表Ready灯熄灭，禁止电机驱动，进行高压下电；
步骤S2之后还包括：
S3将步骤S1得到的最终整车故障等级视为第一最终整车故障等级，每隔预设时间按照步骤S1获取当前时刻的最终整车故障等级，将当前时刻的最终整车故障等级视为第二最终整车故障等级；
S4将第一最终整车故障等级与四级故障进行比较；
S5若第一最终整车故障等级小于四级故障时，则车辆当前的故障等级为第二最终整车故障等级；
步骤S4之后还包括：
S6若第一最终整车故障等级仍为四级故障时，则车辆当前的故障等级仍四级故障。
2.如权利要求1所述的氢能汽车整车故障处理方法，其特征在于，所述零部件包括动力电池、高压配电箱、驱动电机控制器、燃料电池系统控制器、氢控制器、热管理控制器、变速箱控制器、超级电容、双向DC。
3.如权利要求2所述的氢能汽车整车故障处理方法，其特征在于，所述零部件故障等级与整车故障等级的映射关系中，所述零部件的故障等级为一级故障时，相应的整车故障等级为一级故障；所述零部件的故障等级为二级故障时，相应的整车故障等级为二级故障；所述零部件的故障等级为三级故障时，相应的整车故障等级为三级故障，其中动力电池的故障等级为三级故障时，相应的整车故障等级为四级故障；所述零部件的故障等级为四级故障时，相应的整车故障等级为四级故障。
4.如权利要求3所述的氢能汽车整车故障处理方法，其特征在于，所述零部件还包括电子液压助力转向系统、空压机、降压DC，各所述零部件与整车控制器通过CAN总线通讯连接；
所述零部件通讯故障与整车故障等级的映射关系中，所述热管理控制器、电子液压助力转向系统、空压机、燃料电池系统控制器、氢控制器、双向DC、超级电容与整车控制器之间出现通讯故障，相应的整车故障等级为二级故障；
燃料电池系统控制器、氢控制器、双向DC、超级电容与整车控制器之间出现通讯故障并持续预设时间仍未消除，相应的整车故障等级升级为三级故障；变速箱控制器与整车控制器之间出现通讯故障，相应的整车故障等级为三级故障；
动力电池、高压配电箱、驱动电机控制器、降压DC与整车控制器之间出现通讯故障，相应的整车故障等级为四级故障。
5.如权利要求1所述的氢能汽车整车故障处理方法，其特征在于，所述整车控制器内部故障与整车故障等级的映射关系中，整车控制器巡航按键出现故障，相应的整车故障等级为一级故障；
至少一油门深度信号采集电压超出预设范围、两路油门信号不一致、两路油门信号均故障、至少一制动踏板信号采集电压超出预设范围、两路制动信号不一致、传感器信号和对应开关信号不一致，相应的整车故障等级为二级故障；
两路制动踏板信号全部故障、档位故障，相应的整车故障等级为三级故障；
低压蓄电池电压过高、低压蓄电池电压过低、高压互锁故障，相应的整车故障等级为四级故障。
6.一种氢能汽车整车故障处理系统，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的氢能汽车整车故障处理方法，所述故障处理系统包括：
故障检测模块，用于检测车辆各零部件是否存在故障，各零部件与整车控制器之间是否出现通讯故障，整车控制器内部是否出现故障；
判断模块，用于确定各零部件当前故障等级，根据零部件故障等级与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级，根据零部件通讯故障与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级，根据整车控制器内部故障与整车故障等级的映射关系，确定对应的整车故障等级；
逻辑模块，用于在以上三种整车故障等级中选择等级最高的整车故障等级作为最终整车故障等级；
控制模块，用于控制根据车辆最终整车故障等级控制车辆进入对应的模式；
当为一级故障时，发送相应的报警信息到仪表以提示驾驶员；
当为二级故障时，限制电机驱动功率，控制整车系统进入坡行模式，并点亮仪表的龟速灯；
当为三级故障时，控制仪表Ready灯熄灭，禁止电机驱动；
当为四级故障时，控制仪表Ready灯熄灭，禁止电机驱动，进行高压下电。
7.一种氢能汽车，其特征在于，包括如权利要求6所述的氢能汽车整车故障处理系统。
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