談車輛電控系統(tǒng)故障診斷去抖動方法
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摘要：精確的故障診斷是對車輛電控系統(tǒng)功能的重要要求之一。然而車輛運(yùn)行工況的復(fù)雜性，決定了故障的診斷具有一定的難度。尤其是某些故障在某些工況下，可能會短暫地報(bào)出來，但是并不是真實(shí)的有故障發(fā)生，會給診斷造成一定困難。本文針對故障診斷的這一難點(diǎn)問題，進(jìn)行原始故障狀態(tài)的去抖動方法研究。
關(guān)鍵詞：故障診斷；去抖動；電控
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車電子化程度日益提高，多種電子控制系統(tǒng)在車輛上得到了廣泛的應(yīng)用。并且隨著電控程度的提高，電控系統(tǒng)采用了更多的傳感器和執(zhí)行器，這些傳感器、執(zhí)行器及電控系統(tǒng)本身工作情況的診斷，也成為電控系統(tǒng)功能的重要組成部分［1］。故障診斷必須首選滿足精確性的要求，即系統(tǒng)有故障時(shí)，要及時(shí)報(bào)出來，提醒用戶，而系統(tǒng)沒有故障時(shí)，不能誤報(bào)故障，給用戶的使用造成困擾。然而車輛運(yùn)行工況的復(fù)雜性，決定了故障的診斷具有一定的難度。尤其是某些故障在某些工況下，可能會短暫地報(bào)出來，但是并不是真實(shí)的有故障發(fā)生，會給診斷造成一定困難。例如，車輛在崎嶇路面行駛，由于振動可能會造成線束短暫接觸不良，使某一信號短時(shí)丟失，并不是真正的線束斷路，這時(shí)不能報(bào)出該信號的開路故障。本文針對故障診斷的這一難點(diǎn)問題，進(jìn)行了原始故障狀態(tài)的去抖動方法研究。可以根據(jù)具體故障，采取不同的故障去抖動方法，設(shè)定不同的故障確認(rèn)時(shí)間及故障修復(fù)時(shí)間，保證故障診斷的精確性。本文提出的故障去抖動方法有兩種：基于時(shí)間清零的故障去抖動方法和基于時(shí)間可累加的故障去抖動方法。
1基于時(shí)間清零的故障去抖動方法
1.1原理
每個故障的確認(rèn)時(shí)間不同。例如有的故障持續(xù)發(fā)生1s就能確認(rèn)該故障真實(shí)發(fā)生，如電氣故障。有的故障需要持續(xù)發(fā)生30s才能確認(rèn)該故障真實(shí)發(fā)生，如動態(tài)合理性故障。需要針對每個故障設(shè)定故障確認(rèn)時(shí)間。故障的原始狀態(tài)為1，表示按照故障的診斷邏輯，有故障發(fā)生。故障的原始狀態(tài)為0，表示按照故障的診斷邏輯，沒有故障發(fā)生。如圖1所示，基于時(shí)間清零的故障去抖動方法，即當(dāng)故障原始狀態(tài)為1的持續(xù)時(shí)間達(dá)到故障確認(rèn)時(shí)間時(shí)，才確認(rèn)該故障發(fā)生。如果故障原始狀態(tài)為1的持續(xù)時(shí)間未達(dá)到故障確認(rèn)時(shí)間，則故障計(jì)數(shù)器和故障確認(rèn)等級都清零。同樣在故障修復(fù)時(shí)，只有該故障原始狀態(tài)為0的持續(xù)時(shí)間達(dá)到故障修復(fù)時(shí)間時(shí)，才確認(rèn)該故障修復(fù)。否則，該故障還是屬于確認(rèn)發(fā)生狀態(tài)。
1.2控制邏輯
如圖2所示，電控系統(tǒng)運(yùn)行且無故障時(shí)，程序進(jìn)入OFF狀態(tài)，此時(shí)故障的原始狀態(tài)st為0，故障計(jì)數(shù)器DDRC_st和故障確認(rèn)等級DDRC_DbLv的值也為0。當(dāng)故障的原始狀態(tài)st變?yōu)?時(shí)，程序跳轉(zhuǎn)至ON狀態(tài)的A1分狀態(tài)。如果st持續(xù)為1，計(jì)數(shù)器DDRC_st的值在程序的每個運(yùn)行周期加1，故障確認(rèn)等級DDRC_DbLv的值為：式中：dt——該段程序運(yùn)行周期；DebDef———故障確認(rèn)時(shí)間。如果故障計(jì)數(shù)器DDRC_st的值累加到DebDef/dt，程序跳轉(zhuǎn)至A3分狀態(tài)，故障確認(rèn)等級DDRC_DbLv的值為100，即該故障確認(rèn)發(fā)生。故障計(jì)數(shù)器DDRC_st的值清零，等待重新計(jì)數(shù)。如果故障計(jì)數(shù)器DDRC_st的值在沒有累加到DebDef/dt時(shí)，故障的原始狀態(tài)st就變?yōu)?，則程序進(jìn)入A2分狀態(tài)，故障確認(rèn)等級DDRC_DbLv的值和故障計(jì)數(shù)器DDRC_st的值都清零，等待重新計(jì)數(shù)。如上所述，故障確認(rèn)發(fā)生時(shí)處于A3分狀態(tài)。如果這時(shí)故障的原始狀態(tài)st變?yōu)?，程序跳轉(zhuǎn)至B1分狀態(tài)。如果st持續(xù)為0，計(jì)數(shù)器DDRC_st的值在程序的每個運(yùn)行周期加1，故障確認(rèn)等級DDRC_DbLv的值為：當(dāng)故障計(jì)數(shù)器的值大于等于DebOk/dt時(shí)，由分狀態(tài)B1跳轉(zhuǎn)到分狀態(tài)A2，故障完全修復(fù)。如果故障再次發(fā)生，則由分狀態(tài)A2跳轉(zhuǎn)到A1，重復(fù)上述過程。
2基于時(shí)間可累加的故障去抖動方法
2.1原理
如圖3所示，基于時(shí)間可累加的故障去抖動方法，即當(dāng)故障原始狀態(tài)為1時(shí)，故障計(jì)數(shù)器的值和故障確認(rèn)等級都增加。當(dāng)故障原始狀態(tài)變?yōu)?時(shí)，故障計(jì)數(shù)器的值和故障確認(rèn)等級都減小，不會直接清零。只有當(dāng)故障原始狀態(tài)為1的累積時(shí)間達(dá)到故障確認(rèn)時(shí)間時(shí)，才確認(rèn)該故障發(fā)生。同樣在故障修復(fù)時(shí)，只有當(dāng)該故障的原始狀態(tài)為0的累積時(shí)間達(dá)到故障修復(fù)時(shí)間時(shí)，才確認(rèn)該故障修復(fù)。否則，該故障還是屬于確認(rèn)狀態(tài)。該種去抖動方法適用于故障原始狀態(tài)變化比較頻繁的故障。這類故障由于故障原始狀態(tài)在1與0之間頻繁變化，很難維持較長時(shí)間，因此用基于時(shí)間清零的去抖動方法較難確認(rèn)。
2.2控制邏輯
如圖4所示，電控系統(tǒng)運(yùn)行且無故障時(shí)，程序進(jìn)入OFF狀態(tài)，此時(shí)故障的原始狀態(tài)st為0，故障計(jì)數(shù)器DDRC_st和故障確認(rèn)等級DDRC_DbLv的值也為0。當(dāng)故障的原始狀態(tài)st變?yōu)?時(shí)，程序跳轉(zhuǎn)至ON狀態(tài)的A1分狀態(tài)。如果st持續(xù)為1，計(jì)數(shù)器DDRC_st的值在程序的每個運(yùn)行周期加1，故障確認(rèn)等級DDRC_DbLv的值由公式（1）計(jì)算。如果故障計(jì)數(shù)器DDRC_st的值累加到DebDef/dt，程序跳轉(zhuǎn)至A3分狀態(tài)，故障確認(rèn)等級DDRC_DbLv的值為100，即該故障確認(rèn)發(fā)生。故障計(jì)數(shù)器DDRC_st的值清零，等待重新計(jì)數(shù)。如果故障計(jì)數(shù)器DDRC_st的值在沒有累加到DebDef/dt時(shí)，故障的原始狀態(tài)st就變?yōu)?，則程序進(jìn)入A2分狀態(tài)，計(jì)數(shù)器DDRC_st的值在程序的每個運(yùn)行周期減1，故障確認(rèn)等級DDRC_DbLv的值由公式（1）計(jì)算。如果故障計(jì)數(shù)器的值減小到0，則跳轉(zhuǎn)至C1分狀態(tài)故障計(jì)數(shù)器和故障確認(rèn)等級值都為0。如果故障的原始狀態(tài)st變?yōu)?，則程序跳轉(zhuǎn)至A1狀態(tài)，故障計(jì)數(shù)器和故障確認(rèn)等級值繼續(xù)累加。如上所述，故障確認(rèn)發(fā)生時(shí)處于A3分狀態(tài)。如果這時(shí)故障的原始狀態(tài)st變?yōu)?，程序跳轉(zhuǎn)至B1分狀態(tài)。如果st持續(xù)為0，計(jì)數(shù)器DDRC_st的值在程序的每個運(yùn)行周期加1，故障確認(rèn)等級DDRC_DbLv的值由公式（2）計(jì)算。如果故障計(jì)數(shù)器DDRC_st的值在沒有累加到DebOk/dt時(shí)，故障的原始狀態(tài)st就變?yōu)?，則程序跳轉(zhuǎn)至B2分狀態(tài)，計(jì)數(shù)器DDRC_st的值在程序的每個運(yùn)行周期減1，故障確認(rèn)等級DDRC_DbLv的值由公式（2）計(jì)算。當(dāng)st變?yōu)?時(shí)，跳轉(zhuǎn)至B1分狀態(tài)，故障計(jì)數(shù)器和故障確認(rèn)等級值繼續(xù)累加。當(dāng)故障計(jì)數(shù)器的值大于等于DebOk/dt時(shí)，由分狀態(tài)B1跳轉(zhuǎn)到分狀態(tài)C1，故障完全修復(fù)。如果故障再次發(fā)生，則由分狀態(tài)C1跳轉(zhuǎn)到A1，重復(fù)上述過程。
3仿真運(yùn)行結(jié)果
設(shè)故障確認(rèn)時(shí)間DebDef為3000ms，故障修復(fù)時(shí)間DebOk為1000ms，程序運(yùn)行周期dt為200ms。故障原始狀態(tài)如圖5所示。基于時(shí)間清零的故障去抖動方法，故障計(jì)數(shù)器和故障確認(rèn)等級的值如圖6所示。基于時(shí)間可累積的故障去抖動方法，故障計(jì)數(shù)器和故障確認(rèn)等級的值如圖7所示。其中，橙色曲線為故障確認(rèn)等級的值，藍(lán)色曲線為故障計(jì)數(shù)器的值。當(dāng)故障確認(rèn)等級為100時(shí)，該故障確認(rèn)，可以向用戶報(bào)出故障。當(dāng)故障確認(rèn)等級為0時(shí)，該故障修復(fù)。
4結(jié)論
通過以上仿真結(jié)果可以看到，采用基于時(shí)間清零的故障去抖動方法和基于時(shí)間可累積的故障去抖動方法，能有效防止故障誤報(bào)。通過對每個故障設(shè)置故障確認(rèn)時(shí)間和故障修復(fù)時(shí)間，能夠根據(jù)每個故障發(fā)生的實(shí)際情況，進(jìn)行準(zhǔn)確報(bào)出和修復(fù)。
參考文獻(xiàn)：
［1］張?jiān)讫垼蠛辏鯂?電控汽車故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.汽車技術(shù)，2000（7）：30-32.
［2］李東江.汽車電控系統(tǒng)故障檢修［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.
作者：翟霄雁 郭慶波 高發(fā)廷 單位：中國重型汽車集團(tuán)汽車研究總院
