电动汽车的故障有很多种,每种故障发生时产生危害性是不同的,因此对于不同故障应采取不同的处理方式。目前一般有两种故障处理方式,一种是针对每一种故障对其故障危害性进行判断,然后针对不同故障设定不同的故障处理机制;另一种是针对危害性相似的故障进行分类分级划分,同一级别故障采用同样的故障处理方式。故障处理方式一的优点是故障处理精细化,能应对不同故障设定适应性强的故障处理方式,既能满足保证人员车辆安全,也能维持车辆正常功能不受影响,缺点是故障较多时,故障处理机制复杂;故障处理方式二的优点是故障分类分级处理,既能保证人员车辆安全性,也能简化控制,提高可靠性,缺点是由于几个故障合为一个级别的故障处理,可能会存在故障保护过度的情况,即同一级别的故障处理,对于一个故障是能达到人员车辆安全与车辆正常功能维持的平衡,对于另一个故障则可能出现保护过度,一些本可以正常工作的功能被禁止。但是综合考虑,故障处理方式二,控制方式简单,可靠性好,且能达到较好的控制效果,在实际控制中是一种常用的方式。本文针对电动汽车故障分级处理策略进行介绍,并介绍Simulink建模方法。
目录
一、电动汽车故障分级处理策略
二、电动汽车故障分级处理Simulink建模方法
1、输入信号
2、输出信号
3、控制逻辑
4、Simulink建模
三、总结
一、电动汽车故障分级处理策略
电动汽车有很多控制器,主要控制器包括VCU、BMS、MCU、PDU等,另外还有ABS、EPS(电动助力转向系统)、IC(仪表)、EAS(空调压缩机控制器)等,每个控制器内部都会有故障判定机制,并会发送出故障代码和故障等级,VCU在接收到各控制器发送的故障等级后应进行判断,取最高故障等级;
VCU判定的故障根据故障危害度也会划分为不同等级,一般分为4级,一级故障,对行车无影响,但是会影响驾驶体验,只报警,不限扭矩不限功率;二级故障,对行车有一定程度安全风险及失控风险,限功率至峰值的50%,车速限定至低速行驶,比如说20km/h;三级故障,会导致车辆无法行车,或者继续行车会极大危害人员及车辆安全,限功率至峰值的0%;四级故障,VCU供电电压异常,无法正常工作,或与BMS及PDU通讯丢失,或高压接触器无法正常闭合断开,车辆完全失控,断所有高压。
最后,VCU根据接收到其他控制器的故障等级与VCU自己判断的故障等级取最高等级做故障处理。
二、电动汽车故障分级处理Simulink建模方法
1、输入信号
ABS_FltLvl:ABS故障等级
EPS_FltLvl:电动助力转向系统故障等级
EAS_FltLvl:压缩机控制器故障等级
MCU_FltLvl:电机控制器故障等级
BMS_FltLvl:电池管理系统故障等级
PDU_FltLvl:电源分配单元故障等级
IC_CANTimeOut_Flt:仪表CAN通讯丢失故障
EAS_CANTimeOut_Flt:空调压缩机控制器CAN通讯故障
ABS_CANTimeOut_Flt:ABS CAN通讯故障
APDiff_Flt:油门踏板两路信号差异过大故障
APBat1_Flt:油门踏板信号1供电电压异常故障
APBat2_Flt:油门踏板信号2供电电压异常故障
AP1OvPc_Flt:油门踏板信号1电压超限故障
AP2OvPc_Flt:油门踏板信号2电压超限故障
EPS_CANTimeOut_Flt:电动助力转向系统CAN通讯故障
VacmPump_Flt:真空助力系统故障
MCU_CANTimeOut_Flt:电机控制器CAN通讯故障
APVolt_Flt:油门踏板故障(油门踏板1及油门踏板2均有故障)
Gear_Flt:档位故障
Brk_Flt:制动踏板故障
BMS_CANTimeOut_Flt:电池管理系统CAN通讯故障
PDU_CANTimeOut_Flt:电源管理单元CAN通讯故障
BatOvv_Flt:VCU供电电压过高故障
BatUdv_Flt:VCU供电电压过低故障
PreChrg_Flt:主预充接触器闭合超时故障
MainRly_Flt:主正接触器闭合超时故障
MainNegRlyON_Flt:主负接触器闭合超时故障
MainNegRlyOFF_Flt:主负接触器断开超时故障
KeyON_Sw:钥匙ON挡信号
SlowChrgCC_St:慢充插枪信号
FastChrgCC_St:快充插枪信号
2、输出信号
VDIAG_FltLvl:整车诊断故障等级
3、控制逻辑
1)其他控制器故障等级判断模块
VCU获取ABS故障等级、电动助力转向系统故障等级、压缩机控制器故障等级、电机控制器故障等级、电池管理系统故障等级、电源分配单元故障等级,取其中最高故障等级输出
2)VCU判定的故障等级1
VCU判定仪表CAN通讯丢失故障、空调压缩机控制器CAN通讯故障、ABS CAN通讯故障、油门踏板两路信号差异过大故障时,不影响车辆正常行车,因此判定为1级故障,仅报警提示驾驶员维修
3)VCU判定的故障等级2
VCU判定油门踏板信号1供电电压异常故障、油门踏板信号2供电电压异常故障、油门踏板信号1电压超限故障、油门踏板信号2电压超限故障时,说明油门踏板1或油门踏板2存在故障,会导致油门踏板信号解析失真,不能真实反映驾驶员真实意图,应进行限功限速处理
VCU判定电动助力转向系统CAN通讯故障、真空助力系统故障时,转向助力及制动助力丧失,存在行车无法正常转向或制动的安全隐患,应进行限功限速处理
4)VCU判定的故障等级3
VCU判定电机控制器CAN通讯故障、油门踏板故障(油门踏板1及油门踏板2均有故障)、档位故障、制动踏板故障时,会导致无法正常行车,应进行限功率至0的处理
5)VCU判定的故障等级4
VCU判定电池管理系统CAN通讯故障、电源管理单元CAN通讯故障、VCU供电电压过高故障、VCU供电电压过低故障时,VCU无法正常工作或者BMS和PDU无法正常进行通讯,高压接触器处于失控状态,应断所有高压或不允许上高压
VCU判定主预充接触器闭合超时故障、主正接触器闭合超时故障、主负接触器闭合超时故障、主负接触器断开超时故障时,车辆无法完成高压的正常接通,不具备停车及行车工作条件,应断所有高压或不允许上高压
6)故障等级开始判定条件
当VCU检测到钥匙ON挡信号、慢充插枪信号或快充插枪信号有效超过一定时间(比如3s),控制器都已经处于唤醒激活状态,开始判定故障等级,否则输出故障等级为0
4、Simulink建模
1)其他控制器故障等级判断模块
2)VCU判定的故障等级1
3)VCU判定的故障等级2
4)VCU判定的故障等级3
5)VCU判定的故障等级4
6)故障等级开始判定条件
7)整个故障等级判定模型
三、总结
本文介绍了两种电动汽车故障处理办法以及优缺点,并详细介绍了故障分级处理方法的控制策略,及Simulink建模方法,这只是其中一种常用的故障分级处理办法,实际应用中可以根据需求进行不同故障处理方法的混合应用。希望能给相关技术人员带来一参考和帮助。