[发明专利]一种燃料电池系统故障诊断及容错控制方法

权利要求书

1.一种燃料电池系统故障诊断及容错控制方法，其特征在于，该方法包括以下几个步骤：

步骤一、故障类型划分，本系统定义三种故障类型：

一是通讯故障，针对各个子控制器间的通信问题进行故障检测，包括空气压缩机控制器(ACP)、氢气管理系统控制器(HMS)、冷却水泵控制器(WCS)、DCF控制器以及整车VCU控制器进行故障检测，检测方法是捕捉上述各个控制器的心跳祯信号，检测心跳祯静止的帧数，若丢祯超过100，则初步判定为控制器通讯故障；

二是安全阈值故障，需要对系统的输入输出物理量设定安全阈值，判定超限则为安全阈值过限故障；

三是状态检测故障，在燃料电池系统启动和关机的过程中，各个子部件的使能以及运行是具有相应时序的，在启动和关机的过程中任何一步或者任何一个子模式的运行出现问题，没有正确响应或者及时响应，燃料电池系统均不可以继续运转，此类故障定义为状态检测故障；

步骤二、故障确认，在步骤一故障类型划分结束后，控制器依据不同的故障类型进行故障确认；

若为通讯故障，则依据检测心跳祯的实时情况，分别对空气压缩机控制器(ACP)、氢气管理系统控制器(HMS)、DCF控制器进行逻辑检测，确定各个控制器的心跳信号是否正常变化，若发生超过100祯的停滞，则输出布尔1，标识通讯故障确认；

若为安全阈值故障，当入堆水温大于标定阈值上限或者小于标定阈值下限，则判定超限，输出布尔1，表示为安全阈值故障确认；

若为状态检测故障，则需在正常上电和下电的逻辑中，附加计时器timer，并且定义标定量为零部件正常响应时间，若响应时间超时，则判定为状态检测故障确认；

燃料电池系统在故障确认进程完毕后，进入故障信号校验模块，且校验过程具备故障确认延时及故障消除延时功能；

延时情况一：从无故障到有故障的故障延时时间定义为：

T_delay＝ThdUL*cycletime

式中，ThdUL表示延时上限阈值；cycletime表示故障采样周期，单位为s；

延时情况二：从有故障到无故障再到有故障，如果间隔时间Δt≤ThdLL时，故障延时时间为T_delay＝Δt*2，其中ThdLL表示延时下限阈值；

延时情况三：从有故障到无故障再到有故障，如果间隔时间Δt≥ThdLL时，故障延时时间为T_delay＝ThdUL*cycletime；

当故障信号在300ms时有一个短暂的确认，需要进行过滤处理，当故障信号在500ms时持续时间大于故障确认时间阈值100ms则故障校验生效，向外输出真实故障，并进行相应的容错控制；

步骤三、容错控制，根据步骤二的校验结果和判定规则，确定故障等级从高到低分别是：故障等级1，即系统出现较为严重的故障，继续运行会对系统造成损害或者存在安全隐患，系统进行紧急停机处理，此时所有的执行器全部关闭，故障等级2，即系统出现比较严重的故障，需要停机进行故障处理，故障等级3，即系统的操作条件开始出现偏离或者性能下降，应采取降功率的方法对系统进行故障处理，待系统操作条件恢复后，取消功率限制，故障等级4，即未发生实质故障，不需采取处理措施，但是故障时长超过限定阈值后，升级为故障等级3；每一类故障发生，系统均会有相应的故障处理措施；

设定紧急下电功能，当系统故障为1级故障时，系统需要第一时间卸掉负载，关闭相关继电器和使能命令，当系统故障为2级故障时进入补氢关机模式，氢阀开启→氢气循环泵开启→补氢结束后下电初始化→关闭空压机→关闭冷却系统→关闭继电器与相应使能，当故障等级为3时，进行系统限功率运行，出水温度大于70度且超过30s，燃料电池系统输出限制到半功率以内；

步骤四、故障显示，输出故障按等级从高到低排列，并显示相应的故障DTC码与相应的维修建议。