电控悬架系统的故障监测及处理方法与流程

本发明涉及车辆，具体涉及一种电控悬架系统的故障监测及处理方法。

背景技术：

1、电控悬架系统能够根据车身高度、车速、转向角度及速率、制动等信号，由电子控制单元（ecu）控制悬架执行机构，使悬架系统的刚度、减振器的阻尼力及车身高度等参数得以改变，从而使汽车具有良好的乘坐舒适性、操纵稳定性以及通过性，例如空气弹簧控制系统、半主动式悬架系统、主动式悬架系统等多种控制方式不同的类型。

2、虽然，汽车电控悬架系统的结构形式和控制方式多种多样，但它们的基本原理却是相同的。通常，电控悬架系统由连续阻尼可调系统（continuous damping control，cdc）和空气弹簧控制系统（electronic-controlled air suspension，ecas）组成，其中电控阻尼可调系统需要利用加速度传感器采集簧上加速度信号、利用高度传感器采集的信号计算簧下加速度信号，通过电子控制单元（ecu）中的控制算法计算所需电磁阀驱动电流，进而调整阻尼可调减振器电磁阀开度大小以实现减振器阻尼力连续可调，电控阻尼可调系统在发生电气故障时由于基础阀系的存在能够维持基本的阻尼力，从而保证车辆的行驶安全；空气弹簧控制系统，又被称为电子控制的空气悬架系统（electronic-controlled airsuspension，ecas），是由压力传感器、温度传感器、高度传感器、气体分配阀（即控制电磁阀）、空气压缩机、储气罐以及空气弹簧组成，其功能是通过采集传感器信号、整车can总线信号、hmi交互信号以及驾驶员驾驶状态来控制车辆的高度和刚度，从而提高车辆行驶的平顺性和通过性。空气弹簧作为悬架的弹性原件起到支撑整车的作用，若空气弹簧系统传感器、执行器、零部件存在故障，会导致控制算法误判，进而影响车辆行驶安全，比如高度传感器故障或信号无效，在调整空气弹簧目标高度后该信号失真会造成空气弹簧过充或过放，从而导致车辆状态失衡威胁驾乘人员人身安全。为了保证车辆行驶的安全，必须对电控悬架系统零部件的工作状态进行监控，一旦发现故障，才能及时作出处理。但是，目前针对电控悬架系统的诊断策略研究大多基于对传感器基本电路的故障诊断，例如，公开号为cn117382364a的《一种车用空气悬架控制系统及控制方法》其公开的技术是对can通信、传感器、打气泵继电器等电子部件进行诊断，如“当故障诊断结果存在can通信故障时，悬架进入功能降级模式，以禁用与故障的整车can信号相关的功能，如后备箱盖状态信号异常时，禁用装载功能；车门状态信号异常时，禁用迎宾功能；车速信号异常时，禁用所有功能，以锁定车身高度，并使可调阻尼减振器维持在预设阻尼状态下等。当故障诊断结果为传感器故障时，悬架进入功能降级模式，以禁用与故障传感器相关的功能，如高度传感器、温度传感器、压力传感器中的一个或多个传感器故障时，主控芯片禁止打气泵继电器开启，并锁定气路分配阀组件的分配阀，以限制空气悬架的高度调节；如高度传感器、加速度传感器中的一个或多个传感器故障时，主控芯片对减振器电磁阀进行调节，以使可调阻尼减振器维持在预设阻尼状态等。若打气泵继电器故障，悬架进入功能降级模式以禁止打气泵开启，并锁定气路分配阀组件的分配阀，实现车身高度锁定；若气路分配阀组件中的分配阀故障时，悬架进入功能降级模式使车身维持在固定高度状态；若减振器电磁阀故障，悬架进入功能降级模式使所有减振器电磁阀失能，使可调阻尼减振器维持在初始阻尼状态”（见cn117382364a的说明书第[0045]至[0047]段），即通过can通信、传感器、打气泵继电器等故障信号直接判断有故障，并采用简单的一刀切方式直接禁用相关功能进行处理，如锁定车身高度，使可调阻尼减振器维持在预设阻尼状态或初始阻尼状态。这种技术缺乏对系统机械结构故障的全面诊断，以及相应处理，诊断手段和处理方式简单粗暴，难以适应电控悬架系统的实际应用过程中产生的各种故障问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种电控悬架系统的故障监测及处理方法，以电控悬架系统的控制器硬件电路、底层诊断电路对各种传感器、执行器进行的底层电路故障判断结果为基础，对电控悬架系统在实际应用过程中产生的各种故障问题进行重要性分析，划分出不同的故障等级，在应用层中建立一套故障诊断控制策略与故障处理机制，以保障车辆在行驶过程中的安全。

2、本发明的目的是采用下述方案实现的：一种电控悬架系统的故障监测及处理方法，包括以下步骤：

3、1）将电控悬架系统的故障划分为零级故障、一级故障、二级故障、三级故障四个故障等级，其中：

4、一级故障为加速度传感器故障，或高度传感器一级故障，或空气压缩机温度故障，或空气压缩机充气故障，或空气弹簧压力故障，或储气罐压力故障；

5、二级故障为总线通讯故障，或高度传感器二级故障，或压力传感器故障，或温度传感器故障，或空气压缩机继电器故障，或空气弹簧控制阀故障，或储气罐电磁阀故障，或空气弹簧泄露故障，或储气罐泄露故障，或储气罐管路破裂故障；

6、三级故障为空气弹簧破裂故障，或空气弹簧管路破裂故障；

7、零级故障为加速度传感器、高度传感器、空气压缩机、空气弹簧、储气罐、总线通讯、压力传感器、温度传感器，以及储气罐管路和空气弹簧管路均无故障；

8、2）通过标定实验标定各故障等级的故障判断阈值，存储在电控悬架系统的控制器；

9、3）实时采集电控悬架系统的电信号，根据故障判断阈值判断电控悬架系统是否存在故障以及对应的故障等级，在作出对应的故障处理的同时，将故障信息以及处理方式发送至hmi以告知驾驶员。

10、优选地，所述故障判断阈值包括一级故障阈值、二级故障阈值、三级故障阈值；

11、所述一级故障阈值包括高度传感器一级故障数量阈值、空气压缩机温度阈值、空气压缩机充气时间阈值，空气弹簧正常压力阈值、空气弹簧高度误差阈值、储气罐压力上限阈值，储气罐压力下限阈值；

12、所述二级故障阈值包括高度传感器二级故障数量阈值、空气弹簧泄露阈值、储气罐泄露阈值；

13、所述三级故障阈值包括空气弹簧破裂阈值。

14、优选地，所述一级故障中各部件的故障，具体如下：

15、（1-1）加速度传感器故障：

16、底层诊断电路判断出加速传感器信号无效；

17、（1-2）高度传感器一级故障：

18、底层诊断电路判断出当前发生故障的高度传感器数量后，若0＜当前发生故障的高度传感器数量≤高度传感器一级故障数量阈值；

19、（1-3）空气压缩机温度故障：

20、当前的空气压缩机温度不在空气压缩机温度阈值范围内；

21、（1-4）空气压缩机充气故障：

22、空气压缩机给空气弹簧/储气罐的充气时间超过空气压缩机充气时间阈值；

23、（1-5）空气弹簧压力故障：

24、空气弹簧泄露阈值＞空气弹簧在固定周期内的下降高度≥空气弹簧高度误差阈值；

25、（1-6）储气罐压力故障：

26、储气罐内部的实时气压处于储气罐压力下限阈值范围内，或者储气罐内部的实时气压处于储气罐压力上限阈值范围内。

27、优选地，所述二级故障中各部件的故障，具体如下：

28、（2-1）总线通讯故障：

29、底层诊断电路判断出总线信号的通讯存在故障；

30、（2-2）高度传感器二级故障：

31、底层诊断电路判断出当前发生故障的高度传感器数量后，若当前发生故障的高度传感器数量≥高度传感器二级故障数量阈值；

32、（2-3）压力传感器故障：

33、底层诊断电路判断出压力传感器存在故障；

34、（2-4）温度传感器故障：

35、底层诊断电路判断出空气压缩机的温度传感器存在故障；

36、（2-5）空气压缩机继电器故障：

37、底层诊断电路判断出空气压缩机继电器存在故障；

38、（2-6）空气弹簧控制阀故障：

39、底层诊断电路判断出空气弹簧控制阀存在故障；

40、（2-7）储气罐电磁阀故障：

41、底层诊断电路判断出储气罐电磁阀存在故障；

42、（2-8）空气弹簧泄露故障：

43、空气弹簧破裂阈值＞空气弹簧在固定周期内的下降高度≥空气弹簧泄露阈值；

44、（2-9）储气罐泄露故障：

45、储气罐内部的实时气压处于储气罐泄露阈值范围内；

46、（2-10）储气罐管路破裂故障：

47、电控悬架系统判断出与储气罐连通的管路发生破裂。

48、优选地，所述三级故障中各部件的故障，具体如下：

49、（3-1）空气弹簧破裂故障：

50、空气弹簧在固定周期内的下降高度≥空气弹簧破裂阈值；

51、（3-2）空气弹簧管路破裂故障：

52、电控悬架系统判断出与空气弹簧连通的管路发生破裂。

53、优选地，所述一级故障的处理方式包括

54、1-1）加速度传感器故障处理：

55、将连续阻尼可调控制系统的电流设置为中等阻尼输出状态；

56、1-2）高度传感器一级故障处理：

57、将该高度传感器的输出信号用同轴的另一个高度传感器代替，并禁用四轮独立调平功能；

58、1-3）空气压缩机温度故障处理：

59、禁止空气压缩机工作；

60、1-4）空气压缩机充气故障处理：

61、在本次驾驶周期内禁止使用压缩机给空气弹簧/储气罐充气；

62、1-5）空气弹簧压力故障处理：

63、启动储气罐给空气弹簧充气，将空气弹簧的高度调整到目标高度；

64、1-6）储气罐压力故障处理：

65、若储气罐内部的实时气压处于储气罐压力下限阈值范围内，则开启压缩机给储气罐补气；

66、若储气罐内部的实时气压处于储气罐压力上限阈值范围内，则开启排气阀给储气罐排气。

67、优选地，所述二级故障的处理方式包括

68、2-1）总线通讯故障处理：

69、锁定当前ecas模式，禁止模式切换，以及空气弹簧的高度调整；

70、2-2）高度传感器二级故障处理：

71、锁定当前ecas模式，禁止模式切换，以及空气弹簧的高度调整；

72、2-3）压力传感器故障处理：

73、锁定当前ecas模式，禁止模式切换，以及空气弹簧的高度调整；

74、2-4）温度传感器故障处理：

75、锁定当前ecas模式，禁止模式切换，以及空气弹簧的高度调整；

76、2-5）空气压缩机继电器故障处理：

77、锁定当前ecas模式，禁止模式切换，以及空气弹簧的高度调整；

78、2-6）空气弹簧控制阀故障处理：

79、锁定当前ecas模式，禁止模式切换，以及空气弹簧的高度调整；

80、2-7）储气罐电磁阀故障处理：

81、禁止使用储气罐，保持储气罐电磁阀常闭，并在空气弹簧需要充气时，采用压缩机为空气弹簧充气；

82、2-8）空气弹簧泄露故障处理：

83、将实时车速限制在安全车速阈值范围内；

84、2-9）储气罐泄露故障：

85、若储气罐内部的实时气压处于储气罐泄露阈值范围内，禁止使用储气罐，保持储气罐电磁阀常闭，在空气弹簧需要充气时，采用压缩机为空气弹簧充气；

86、2-10）储气罐管路破裂故障：

87、若储气罐管路发生破裂，禁止使用储气罐，保持储气罐电磁阀常闭，在空气弹簧需要充气时，采用压缩机为空气弹簧充气。

88、优选地，所述三级故障的处理方式如下：

89、禁用电控悬架系统所有功能，强制汽车进入车辆跛行回家模式，用于满足汽车的基本移动条件。

90、优选地，所述空气弹簧在固定周期内的下降高度通过空气弹簧静态高度周期检测获取，所述空气弹簧静态高度周期检测包括：

91、设置唤醒时间阈值，在车辆停车后，下电之前记录空气弹簧的高度并存储在nvm中，下电后的间隔时间一旦达到唤醒时间阈值，通过ecu自我唤醒读取当前空气弹簧的实时高度，并与nvm存储的空气弹簧高度相减，得到空气弹簧在固定周期内的下降高度。

92、本发明的优点在于以下几点：

93、① 本发明以电控悬架系统的控制器硬件电路、底层诊断电路对各种传感器、执行器进行的底层电路故障判断结果为基础，对电控悬架系统在实际应用过程中产生的各种故障问题进行重要性分析，根据各零部件失效对系统功能的影响程度以及对驾乘人员人身安全的危害程度，划分出不同的故障等级，在应用层中建立一套故障诊断控制策略与故障处理机制，以保障车辆在行驶过程中的安全。

94、② 本发明不仅仅只对传感器和执行器的基本电路故障进行判断，还对电控悬架系统的机械结构故障具有全面的诊断，以及相应的处理，能够适应电控悬架系统的实际应用过程中产生的各种故障问题。

95、名词解释

96、hmi：即人机交互，人机交互的本质就是人与机器之间互动反馈的过程。hmi全称是humanmachineinterface(interaction)，狭义的汽车hmi设计主要是界面设计(interface)，更多强调的是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，比如说中控屏、数字仪表还有语音交互，关注的是信息在不同媒介之前的信息流转，包括中控的布局、按钮、仪表的显示及语音交互界面设计等，广义的交互(interaction)更加宏观，更加强调不同技术、不同媒介、不同座舱布局等宏观信息给用户带来的主观感受，侧重的是人与自动驾驶系统、人与车机界面、人与其他车内硬件的交互体验。