实例讲解电动汽车VCU故障分类、故障码发送策略及Simulink建模方法

汽车作为一个上万零部件组成的工业品，从设计研发到试制调试再到路试可靠性测试再到车辆批量生产，要经历一个相当长的周期。在设计研发阶段，从设计方案与原理上尽量减少故障出现的可能，在试制调试阶段，通过全面的调试测试发现问题进行优化，减少故障出现的可能，在路试可靠性测试阶段通过各种工况，包括高温、高寒、高原、坏路、山路等极限工况的实车测试，进一步将产生的故障进行原因分析及优化。即使这样，在实际用车过程中，仍然可能会出现一些故障，因此，我们要将故障检测出来，由车辆控制器进行故障情况下的处理，保证人员及车辆安全，另外，要将故障码发送出来，由仪表显示故障码，提示驾驶员小心驾驶，并将车辆送至维修站维修。本文介绍电动汽车VCU的故障分类，故障码发送策略以及Simulink建模方法。

一、电动汽车VCU故障分类

1、控制器供电电压异常

2、与其他控制器通讯丢失

3、油门、制动、档位等信号故障

4、接触器响应超时故障

二、VCU故障码发送策略

三、故障码发送Simulink模型搭建

1、输入信号

2、输出信号

3、控制逻辑模块

四、总结

一、电动汽车VCU故障分类

故障检测与处理模块是VCU必备的模块，VCU检测到的故障类型一般分为以下4类：

1、控制器供电电压异常

主要包括供电电压过低和供电电压过高，比如12V系统的控制器正常工作范围为9-16V，超出此范围，控制器无法正常工作，判定为供电电压异常故障。

2、与其他控制器通讯丢失

主要包括与BMS、MCU通讯丢失，此时无法正常通讯控制，车辆处于失控状态，需进行下高压停车处理；此外还有EPS通讯丢失、ABS通讯丢失等故障，需要根据故障严重程度进行判断处理。

3、油门、制动、档位等信号故障

采集的油门信号超出设定的正常范围，制动开关与制动行程值不一致，没有档位信号有效或两个以上档位信号同时有效，此时也会严重影响行车安全，VCU将判定故障，并根据故障严重程度进行判断处理。

4、接触器响应超时故障

主要包括主负接触器闭合断开超时故障，主正预充接触器闭合超时故障，主正接触器闭合超时故障等，当VCU发出相应控制指令后，规定时间内，未接收到PDU反馈的接触器闭合或断开状态信号，即报接触器响应超时故障，这类故障一般会影响车辆上高压，导致车辆无法行车。

二、VCU故障码发送策略

VCU进行故障判定后，VCU会根据故障严重程度进行相应的故障处理，另一方面会将故障码发送出来，由仪表接收后显示，提示提示驾驶员小心驾驶，并将车辆送至维修站维修。

1、故障码发送触发条件，一般在判定钥匙ON挡信号有效后开始发送故障码。

2、VCU判定故障后，最初只有故障状态标志位而没有故障码，因此需要将标志位进行排序输出，比如1、2、3……，当检测到该故障发生时，则发送该故障的故障序列号

3、故障码发出后，是要显示在仪表，由于需要驾驶员及维修人员观察，因此故障码显示变化的周期不能太短，避免跳动过快，无法看清，一般将故障码发送的周期定为1s

4、在VCU进行故障判定时，需要对设定的故障依次进行判定，如果出现该故障，则报出对应的故障序列号，如果未出现该故障，则跳过该故障判定模块，进入下一故障判定模块，循环判定，并发送检测出的故障序列号

5、由于整车有很多控制器，每个控制器都会进行故障判定与故障码输出，如果各控制器都发送1、2、3……这样的序列号，在仪表显示时会造成混乱，无法判定是哪个系统的故障，因此，一般在车辆设计之初，各系统会约定故障码显示区间，比如VCU显示区间为100-199，当故障序列号报出后再进行转换，转换为该控制器分配的故障码范围。

三、故障码发送Simulink模型搭建

1、输入信号

KeyON_Sw：钥匙ON挡信号

VDIAG_BatOvv_Flt：供电电压过高故障

VDIAG_BatUdv_Flt：供电电压过低故障

BMS_CANTimeOut_Flt：BMS通讯丢失故障

MCU_CANTimeOut_Flt：MCU通讯丢失故障

EPS_CANTimeOut_Flt：EPS通讯丢失故障

ABS_CANTimeOut_Flt：ABS通讯丢失故障

VDIAG_PreChrg_Flt：主正预充接触器闭合超时故障

VDIAG_MainRly_Flt：主正接触器闭合超时故障

VDIAG_MainNegRlyON_Flt：主负接触器闭合超时故障

VDIAG_MainNegRlyOFF_Flt：主负接触器断开超时故障

VDIAG_APBat1_Flt：油门踏板1供电电压故障

VDIAG_APBat2_Flt：油门踏板2供电电压故障

VDIAG_APDiff_Flt：两路油门踏板信号差异过大故障

VDIAG_APVolt_Flt：油门踏板故障（两路油门踏板均有故障）

VDIAG_AP1OvPc_Flt：油门踏板1信号电压超限故障

VDIAG_AP2OvPc_Flt：油门踏板2信号电压超限故障

VDIAG_Brk_Flt：制动踏板故障

VDIAG_Gear_Flt：档位故障

2、输出信号

VDIAG_FltCode：故障代码

3、控制逻辑模块

1）故障码发送触发条件，当检测到钥匙ON挡信号后，开始发送故障代码

2）故障代码发送控制逻辑架构

当接收到钥匙ON挡信号进入故障码发送模块后，将判定的故障状态标志位输入到stateflow，并输入故障码发送周期1000ms，由于VCU应用层程序运行周期为10ms，即10ms运行1次，因此输入周期值乘以0.1。故障判定后输出的CodeNmb为故障码序列号，从1开始，需将此序列号进行转换，转换为VCU定义的故障码范围100-199

3）故障码判定及输出模块

进入故障码判定模块后，开始逐一判定输入的故障判定结果即Flt_Flg是否为1，如果为1，则说明当前存在该故障，比如检测到Flt_Flg1=1，进入Flt1故障模块，输出故障码CodeNmb=1，同时开始计时，当计时超过1000ms后，进入下一个故障的判定，如果Flt_Flg2≠1，则跳过Flt2模块，进入下一个故障码判定模块，以此类推，将所有故障码判定一遍之后，如果当前Flt_Flg1~Flt_Flg18存在为1的，则继续循环判定故障码，如果Flt_Flg1~Flt_Flg18全部为0，则退出故障码判定循环，进入无故障模块NoFlt，故障码输出为0