談車輛電控系統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功能的重要要求之一。然而車輛運行工況的復雜性，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，可能會短暫地報出來，但是并不是真實的有故障發生，會給診斷造成一定困難。本文針對故障診斷的這一難點問題，進行原始故障狀態的去抖動方法研究。

關鍵詞：故障診斷；去抖動；電控

隨著汽車工業的發展，汽車電子化程度日益提高，多種電子控制系統在車輛上得到了廣泛的應用。并且隨著電控程度的提高，電控系統采用了更多的傳感器和執行器，這些傳感器、執行器及電控系統本身工作情況的診斷，也成為電控系統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，即系統有故障時，要及時報出來，提醒用戶，而系統沒有故障時，不能誤報故障，給用戶的使用造成困擾。然而車輛運行工況的復雜性，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，可能會短暫地報出來，但是并不是真實的有故障發生，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，使某一信號短時丟失，并不是真正的線束斷路，這時不能報出該信號的開路故障。本文針對故障診斷的這一難點問題，進行了原始故障狀態的去抖動方法研究。可以根據具體故障，采取不同的故障去抖動方法，設定不同的故障確認時間及故障修復時間，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：基于時間清零的故障去抖動方法和基于時間可累加的故障去抖動方法。

1基于時間清零的故障去抖動方法

1.1原理

每個故障的確認時間不同。例如有的故障持續發生1s就能確認該故障真實發生，如電氣故障。有的故障需要持續發生30s才能確認該故障真實發生，如動態合理性故障。需要針對每個故障設定故障確認時間。故障的原始狀態為1，表示按照故障的診斷邏輯，有故障發生。故障的原始狀態為0，表示按照故障的診斷邏輯，沒有故障發生。如圖1所示，基于時間清零的故障去抖動方法，即當故障原始狀態為1的持續時間達到故障確認時間時，才確認該故障發生。如果故障原始狀態為1的持續時間未達到故障確認時間，則故障計數器和故障確認等級都清零。同樣在故障修復時，只有該故障原始狀態為0的持續時間達到故障修復時間時，才確認該故障修復。否則，該故障還是屬于確認發生狀態。

1.2控制邏輯

如圖2所示，電控系統運行且無故障時，程序進入OFF狀態，此時故障的原始狀態st為0，故障計數器DDRC_st和故障確認等級DDRC_DbLv的值也為0。當故障的原始狀態st變為1時，程序跳轉至ON狀態的A1分狀態。如果st持續為1，計數器DDRC_st的值在程序的每個運行周期加1，故障確認等級DDRC_DbLv的值為：式中：dt——該段程序運行周期；DebDef———故障確認時間。如果故障計數器DDRC_st的值累加到DebDef/dt，程序跳轉至A3分狀態，故障確認等級DDRC_DbLv的值為100，即該故障確認發生。故障計數器DDRC_st的值清零，等待重新計數。如果故障計數器DDRC_st的值在沒有累加到DebDef/dt時，故障的原始狀態st就變為0，則程序進入A2分狀態，故障確認等級DDRC_DbLv的值和故障計數器DDRC_st的值都清零，等待重新計數。如上所述，故障確認發生時處于A3分狀態。如果這時故障的原始狀態st變為0，程序跳轉至B1分狀態。如果st持續為0，計數器DDRC_st的值在程序的每個運行周期加1，故障確認等級DDRC_DbLv的值為：當故障計數器的值大于等于DebOk/dt時，由分狀態B1跳轉到分狀態A2，故障完全修復。如果故障再次發生，則由分狀態A2跳轉到A1，重復上述過程。

2基于時間可累加的故障去抖動方法

2.1原理

如圖3所示，基于時間可累加的故障去抖動方法，即當故障原始狀態為1時，故障計數器的值和故障確認等級都增加。當故障原始狀態變為0時，故障計數器的值和故障確認等級都減小，不會直接清零。只有當故障原始狀態為1的累積時間達到故障確認時間時，才確認該故障發生。同樣在故障修復時，只有當該故障的原始狀態為0的累積時間達到故障修復時間時，才確認該故障修復。否則，該故障還是屬于確認狀態。該種去抖動方法適用于故障原始狀態變化比較頻繁的故障。這類故障由于故障原始狀態在1與0之間頻繁變化，很難維持較長時間，因此用基于時間清零的去抖動方法較難確認。

2.2控制邏輯

如圖4所示，電控系統運行且無故障時，程序進入OFF狀態，此時故障的原始狀態st為0，故障計數器DDRC_st和故障確認等級DDRC_DbLv的值也為0。當故障的原始狀態st變為1時，程序跳轉至ON狀態的A1分狀態。如果st持續為1，計數器DDRC_st的值在程序的每個運行周期加1，故障確認等級DDRC_DbLv的值由公式（1）計算。如果故障計數器DDRC_st的值累加到DebDef/dt，程序跳轉至A3分狀態，故障確認等級DDRC_DbLv的值為100，即該故障確認發生。故障計數器DDRC_st的值清零，等待重新計數。如果故障計數器DDRC_st的值在沒有累加到DebDef/dt時，故障的原始狀態st就變為0，則程序進入A2分狀態，計數器DDRC_st的值在程序的每個運行周期減1，故障確認等級DDRC_DbLv的值由公式（1）計算。如果故障計數器的值減小到0，則跳轉至C1分狀態故障計數器和故障確認等級值都為0。如果故障的原始狀態st變為1，則程序跳轉至A1狀態，故障計數器和故障確認等級值繼續累加。如上所述，故障確認發生時處于A3分狀態。如果這時故障的原始狀態st變為0，程序跳轉至B1分狀態。如果st持續為0，計數器DDRC_st的值在程序的每個運行周期加1，故障確認等級DDRC_DbLv的值由公式（2）計算。如果故障計數器DDRC_st的值在沒有累加到DebOk/dt時，故障的原始狀態st就變為1，則程序跳轉至B2分狀態，計數器DDRC_st的值在程序的每個運行周期減1，故障確認等級DDRC_DbLv的值由公式（2）計算。當st變為1時，跳轉至B1分狀態，故障計數器和故障確認等級值繼續累加。當故障計數器的值大于等于DebOk/dt時，由分狀態B1跳轉到分狀態C1，故障完全修復。如果故障再次發生，則由分狀態C1跳轉到A1，重復上述過程。

3仿真運行結果

設故障確認時間DebDef為3000ms，故障修復時間DebOk為1000ms，程序運行周期dt為200ms。故障原始狀態如圖5所示。基于時間清零的故障去抖動方法，故障計數器和故障確認等級的值如圖6所示。基于時間可累積的故障去抖動方法，故障計數器和故障確認等級的值如圖7所示。其中，橙色曲線為故障確認等級的值，藍色曲線為故障計數器的值。當故障確認等級為100時，該故障確認，可以向用戶報出故障。當故障確認等級為0時，該故障修復。

4結論

通過以上仿真結果可以看到，采用基于時間清零的故障去抖動方法和基于時間可累積的故障去抖動方法，能有效防止故障誤報。通過對每個故障設置故障確認時間和故障修復時間，能夠根據每個故障發生的實際情況，進行準確報出和修復。

參考文獻：

［1］張云龍，袁大宏，王國戟，等.電控汽車故障診斷技術的現狀與發展趨勢［J］.汽車技術，2000（7）：30-32.

［2］李東江.汽車電控系統故障檢修［M］.北京：機械工業出版社，2001.

作者：翟霄雁 郭慶波 高發廷 單位：中國重型汽車集團汽車研究總院