燃料电池汽车故障诊断研究

燃料电池汽车故障诊断研究

随着燃料电池汽车技术的不断发展，其故障诊断系统的设计和实现变得尤为重要。本文将从常见故障分类、故障诊断开发方法以及先进车型的故障诊断系统设计等方面，深入探讨燃料电池汽车的故障诊断技术。

燃料电池汽车常见故障

搭载氢燃料电池系统的电动汽车相比传统汽车，最大的不同点在于燃料的替代。由于氢气无色无味，泄漏后极易产生爆炸。为了保证人身财产安全及燃料电池系统的稳定运行，对燃料电池系统零部件的状态进行实时监测与诊断变得尤为重要。

常见的燃料电池汽车的故障主要分为以下四类：软件控制、电子电器故障、通讯故障、硬件故障。

燃料电池汽车故障诊断开发方法

故障诊断开发需遵守统一的开发协议，便于开发过程中不同控制器之间信号交互，快速识别发生故障的系统与故障位置。故障实时监测的过程中首先需确定故障是否真实发生，例如空气流量计信号丢失，需要在特定的时间内多次检测到流量计信号丢失，诊断系统确认故障真实存在，输出故障码并限制燃料电池输出功率。

诊断系统开发协议

搭载氢燃料电池系统的电动汽车因不涉及排放相关的故障诊断（OBD），主机厂开发故障诊断功能时应遵守UDS（Unified Diagnostic Services，统一诊断服务,有时也称增强诊断）开发协议（见图1）。

图1 摘自ISO 14229-1-2013

故障码定义

故障码DTC（Diagnostic Trouble Code）通常由四个字节组成，最高字节均保留未使用，剩下三个字节分别为：DTC High Byte、DTC Middle Byte、DTC Low Byte。DTC分为OBD格式和非OBD格式，燃料电池汽车故障码设计遵循非OBD格式。DTC High Byte和DTC Middle Byte两个字节表示故障内码（详见图2），DTC Low Byte描述了故障的类别和子类型，对故障类型作进一步的区分/描述。

图2 摘自ISO 15031-6-2010

故障状态分类

DTC（Diagnostic Trouble Code）故障码可以处于不同的状态，以表示不同的情况和条件，以下是燃料电池汽车DTC故障码状态详细分类：

先进车型典型故障信息及报警

某M车型燃料电池系统故障诊断主要分析内容为：DTC定义规则、故障内容、仪表提示信息、DTC输出地址、故障等级、故障阈值、声音提示以及发生故障时系统状态与系统零部件执行状态。

M车型故障诊断系统设计：

1. 当燃料电池系统发生重大故障严重影响燃料电池系统运行时，仪表会主动提示车辆允许行驶的距离，并伴随“蜂鸣”声提示驾驶者；
2. 仪表根据燃料电池系统发生的不同故障提供不同的文字提示；
3. 根据故障对燃料电池系统的影响程度，系统采用不同的应对策略，例如禁止吹扫、储氢瓶阀关闭、风扇开启、功率限制等；
4. 优化开发成本，均衡控制器算力，将零部件诊断控制器分为“整车控制器”和“燃料电池系统控制器”。

图3 供气压力超出范围

图4 氢气泄漏