CN104329169A - 一种通用的传感器信号诊断和容错方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通用的传感器信号容错方法和处理策略。包括以下几个步骤:A1:ECU初始化,不断地从传感器获取采样值并初始化传感器类型参数;A2:将采样值送入到故障判断与分类模块来不断检测采样值并判断故障的类型;A3:将传感器类型参数送入传感器类型获取模块来判断传感器类型;A4:将故障出判断模块和传感器类型获取模块处理后的值送入到故障处理模块进行处理,处理完后重复A1-A4。本发明在ECU初始化后开始执行,不仅可以适用于多种不同类型传感器,同时将故障分类得更加明细,更好的处理故障,保证发动机时刻处于最佳状态。并且还增加了延时去抖来排除偶然事件对故障判断准确性的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及电控柴油机技术信号诊断方法领域,尤其涉及一种通用的传感器信号诊断和容错方法。
背景技术
对于发动机管理系统(简称EMS)来说,传感器信号非常重要。它是汽车电子控制单元(Electrical Control Unit,简称ECU)的输入装置,它把汽车在运行过程中的各种工况信息,如进气压力、燃油压力、各种介质的温度等,转化成电信号输入到ECU中进行处理,然后通过控制策略来控制执行器,以便使发动机时刻处于最佳工作状态。
然而对于EMS来说需要很多不同类型的传感器,并且针对不同功能的传感器其采取的诊断和故障处理方法也不一样,这使得设计工作量较大。而本发明是一种通用的传感器信号容错方法和处理策略,具有普遍的适用性,使设计工作更加简洁,提高设计效率;并且对故障进行了分类,可以针对不同的故障状况采取不同的处理策略,使发动机始终保持最佳的工作状态。
现有技术中公开的传感器信号故障容错的方法主要是通过控制单元来检测由传感器输入的信号是否存在变化或者通过与标准值之间的偏差,根据偏差是否在合理范围内来判断冷却液温度传感器是否发生故障;另外现有的技术公开的故障处理方法主要是采取一个默认值或者用别的传感器的值来代替传感器故障时的输出。此外,现有技术针对不同传感器需要制定不同的容错和处理策略。设计过程需要独立化,所以工作量大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供一种通用的传感器信号诊断和容错方法,本发明的主要内容是集成了不同传感器的诊断和故障容错方法,并在原有的故障容错方法的基础上进行改进,不需要设定标准值,通过直接比较采样值是否在设定范围内来判断传感器是否故障,并且还增加了延时去抖来排除偶然事件对故障判断准确性的干扰。此外在原有故障处理方法上提出新的故障处理策略,对故障进行了分类,针对不同类型设置了不同的故障容错方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案步骤如下:
A1:ECU(电子控制单元,Electrical Control Unit)初始化,不断地从传感器获取采样值并初始化传感器类型参数;
A2:将采样值送入到故障判断与分类模块来不断检测采样值并判断故障的类型;
A3:将传感器类型参数送入传感器类型获取模块来判断传感器类型;
A4:将故障判断与分类模块和传感器类型获取模块处理后的结果送入到故障处理模块进行处理,处理完后重复步骤A1至步骤A4。
步骤A2中的故障判断和分类模块,其中故障类型分为:临时故障、持久故障、临时修复、持久修复,其具体包括以下步骤:
步骤1:ECU初始化后认为信号初始状态是持久修复状态(即无故障),相应故障参数的故障标志位XXX_Signal_Status.3置为1;然后信号分成最大值检测和最小值检测两路,若传感器的当前测量值在信号设定范围之内,则判定为持久修复状态;若检测到传感器的当前测量值大于信号设定范围的最大值或小于信号设定范围的最小值则判定为临时故障状态,相应故障参数的故障标志位XXX_Signal_Status.0置为1;
步骤2:步骤1中判定为临时故障后需经过延时去抖检测,延时去抖检测完成后再次检测当前测量值,若当前测量值在信号设定范围之内,则判定为持久修复,相应故障参数的故障标志位XXX_Signal_Status.3置为1;若当前测量值仍然大于信号设定范围的最大值或小于信号设定范围的最小值,则判定为持久故障,相应故障参数的故障标志位XXX_Signal_Status.1置为1;
步骤3:继续检测传感器的当前测量值,若检测到当前测量值大于等于信号设定范围的最小值或小于等于信号设定范围的最大值时,则判定为临时修复,相应故障参数的故障标志位XXX_Signal_Status.2置为1;若当前测量值仍然大于信号设定范围的最大值或小于信号设定范围的最小值,则判定为持久故障,相应故障参数的故障标志位XXX_Signal_Status.1置为1;
步骤4:步骤3中判定为临时修复后需经过延时去抖检测,延时去抖检测完成后再次检测当前测量值,若当前测量值在信号设定范围之内,则判定为持久修复,相应故障参数的故障标志位XXX_Signal_Status.3置为1;若当前测量值仍然大于信号设定范围的最大值或小于信号设定范围的最小值,则判定为持久故障,相应故障参数的故障标志位XXX_Signal_Status.1置为1。
步骤A3中的传感器类型获取模块,其中传感器类型分为4种:传感器类型1、传感器类型2、传感器类型3、传感器类型4。其主要包括以下步骤:
步骤a:从ECU读取传感器类型参数XXX_SensorIDWord_C,然后分别与十六进制数做与运算;
步骤b:若传感器类型参数XXX_SensorIDWord_C.0=1,其与0x01做与运算后结果为1,则判定为传感器类型1;
步骤c:若传感器类型参数XXX_SensorIDWord_C.1=1,其与0x02做与运算后结果为1,则判定为传感器类型2;
步骤d:若传感器类型参数XXX_SensorIDWord_C.2=1,其与0x04做与运算后结果为1,则判定为传感器类型3;
步骤e:若传感器类型参数XXX_SensorIDWord_C.3=1,其与0x08做与运算后结果为1,则判定为传感器类型4。
步骤A4中的故障处理模块,其包括以下步骤:
1):当检测到XXX_SensorIDWord_C.0=1时,如果故障类型为临时故障、持久故障、临时故障或者持久恢复,输出值为当前传感器测量值;
2):当检测到XXX_SensorIDWord_C.1=1时,如果故障类型为临时故障、持久故障、临时故障输出值为上一次传感器的有效测量值;如果是持久恢复,输出值则由上一次传感器的有效测量值跳变成当前传感器的测量值;
3):当检测到XXX_SensorIDWord_C.2=1时,如果故障类型为临时故障,输出值上一次传感器的有效测量值;如果为持久故障,输出值则由上一次传感器的有效测量值跳变成ECU中储存的默认值;如果为临时恢复,输出值直接为ECU中储存的默认值;如果为持久恢复,输出值则由默认值通过斜坡函数缓慢变成当前测量值;
4):当检测到XXX_SensorIDWord_C.3=1时,如果故障类型为临时故障,则输出值为上一次传感器的有效测量值;如果为持久故障,输出值则由上一次传感器的有效测量值通过斜坡函数缓慢变成ECU中储存的默认值;如果为临时恢复,输出值为ECU中储存的默认值;如果为持久恢复,输出值则由默认值通过斜坡函数缓慢变成当前测量值。
本发明集成了不同传感器的容错和故障处理策略,并在原有的故障容错方法的基础上进行改进,不需要设定标准值,通过直接比较采样值是否在设定范围内来判断传感器是否故障,并且还增加了延时去抖来排除偶然事件对故障判断准确性的干扰。此外在原有故障处理方法上提出新的故障处理策略,对故障进行了分类,针对不同类型设置了不同的故障处理策略。
附图说明
图1为本发明的传感器故障判断和处理流程图;
图2为本发明的传感器故障判断与分类模块图;
图3为本发明的传感器型号获取模块图;
图4为本发明的传感器类型1时的处理流程图;
图5为本发明的传感器类型2时的处理流程图;
图6为本发明的传感器类型3时的处理流程图;
图7为本发明的传感器类型4时的处理流程图;
图8为具体实施举例中轨压传感器故障判断与分类模块的有限状态机图。
具体实施方式
本发明中包含的4种容错处理方法可以涵盖绝大部分的传感器,传感器1主要是指在不重要且允许突变场合使用的传感器,传感器2主要是指在不重要但不允许突变场合使用的传感器,传感器3主要是指在重要但允许突变场合使用的传感器,如油温传感器、水温传感器、大气压力传感器等。传感器4主要是指在重要且不允许突变场合使用的传感器,如轨压传感器、油门踏板位置传感器等。因为故障处理模块主要是根据传感器的不同来划分容错方法的,所以故障处理模块中的四种传感器分别对应4种情形,如图4~图7所示。由于本发明主要针对电控柴油机领域,所以主要用到的容错方法是情形3和情形4。
下面通过对轨压传感器信号容错和处理过程进一步详细说明,其整体执行流程框图如图1所示,(本发明只提供了最小值检测的状态机,最大值检测的状态机与其相似)。以下实例用于说明本发明,但不限制本发明的使用范围。
轨压传感器信号诊断和容错方法具体实施细节如下:
ECU初始化后,ECU通过传感器型号获取模块(如图3所示)读取传感器类型参数(RailPressure_SensorIDWord_C),然后分别与十六进制数做与运算,由于在设计阶段将轨压传感器设定为方案4比较合适,所以RailPressure_SensorIDWord_C.3=1,那么其于0x08作与运算=1,即判断为传感器类型4;
ECU初始化后,同时会进入传感器故障判断与分类模块图(如图2所示),其有限状态机图如图8所示,刚开始认为信号是持久修复(即无故障),相应故障参数的故障标志位(RailPressure_Signal_Status.3)置1。然后信号分成两路去检测。若传感器的当前测量值在信号设定范围(0.5V~4.5V)之内,则判定为持久修复;若检测到传感器的当前测量值大于4.5V或小于0.5V,则相应故障参数的故障标志位(RailPressure_Signal_Status.0)置1,判定为临时故障;
判定为临时故障后需经过延时去抖检测,延时去抖检测完成后再次检测当前测量值。若当前测量值在信号设定范围之内,则判定为持久修复,相应故障参数的故障标志位(RailPressure_Signal_Status.3)置1;若当前测量值仍然大于信号设定范围的最大值或小于信号设定范围的最小值,则相应故障参数的故障标志位(RailPressure_Signal_Status.1)置1,判定为持久故障;
继续检测传感器的当前测量值,若检测到当前测量值大于等于信号设定范围的最小值或小于等于信号设定范围的最大值时,则相应故障参数的故障标志位(RailPressure_Signal_Status.2)置1,判定为临时修复;若当前测量值仍然大于信号设定范围的最大值或小于信号设定范围的最小值,则相应故障参数的故障标志位(RailPressure_Signal_Status.1)置1,判定为持久故障;
判定为临时修复后需经过延时去抖检测,延时去抖检测完成后再次检测当前测量值。若当前测量值在信号设定范围之内,则相应故障参数的故障标志位(RailPressure_Signal_Status.3)置1,判定为持久修复;若当前测量值仍然大于信号设定范围的最大值或小于信号设定范围的最小值,则相应故障参数的故障标志位(RailPressure_Signal_Status.1)置1判定为持久故障;
ECU在获得故障参数和传感器类型参数会进入故障处理模块,由于是轨压传感器定义为传感器类型4,所以采用图7所示的容错方法。当RailPressure_Signal_Status.0=1时,输出值为上一次传感器采样到的有效值;当RailPressure_Signal_Status.1=1时,输出值由上一次传感器的有效测量值通过斜坡函数缓慢变成ECU中储存的默认值;当RailPressure_Signal_Status.2=1时,输出值直接为储存在ECU中的默认值;当RailPressure_Signal_Status.3=1时,输出值由默认值通过斜坡函数缓慢变成当前的测量值。
Claims (10)
1.一种通用的传感器信号诊断和容错方法,其特征在于,主要包括如下步骤:
A1:ECU初始化,不断地从传感器获取采样值并初始化传感器类型参数;
A2:将采样值送入到故障判断与分类模块来不断检测采样值并判断故障的类型;
A3:将传感器类型参数送入传感器类型获取模块来判断传感器类型;
A4:将故障判断与分类模块和传感器类型获取模块处理后的结果送入到故障处理模块进行处理,处理完后重复步骤A1至步骤A4。
2.根据权利要求1中所述的通用的传感器信号诊断和容错方法,其特征在于所述步骤A2包括以下步骤:
步骤1:ECU初始化后认为信号初始状态是持久修复状态,相应故障参数的故障标志位XXX_Signal_Status.3置为1;然后信号分成最大值检测和最小值检测两路,若传感器的当前测量值在信号设定范围之内,则判定为持久修复状态;若检测到传感器的当前测量值大于信号设定范围的最大值或小于信号设定范围的最小值则判定为临时故障状态,相应故障参数的故障标志位XXX_Signal_Status.0置为1;
步骤2:步骤1中判定为临时故障后需经过延时去抖检测,延时去抖检测完成后再次检测当前测量值,若当前测量值在信号设定范围之内,则判定为持久修复,相应故障参数的故障标志位XXX_Signal_Status.3置为1;若当前测量值仍然大于信号设定范围的最大值或小于信号设定范围的最小值,则判定为持久故障,相应故障参数的故障标志位XXX_Signal_Status.1置为1;
步骤3:继续检测传感器的当前测量值,若检测到当前测量值大于等于信号设定范围的最小值或小于等于信号设定范围的最大值时,则判定为临时修复,相应故障参数的故障标志位XXX_Signal_Status.2置为1;若当前测量值仍然大于信号设定范围的最大值或小于信号设定范围的最小值,则判定为持久故障,相应故障参数的故障标志位XXX_Signal_Status.1置为1;
步骤4:步骤3中判定为临时修复后需经过延时去抖检测,延时去抖检测完成后再次检测当前测量值,若当前测量值在信号设定范围之内,则判定为持久修复,相应故障参数的故障标志位XXX_Signal_Status.3置为1;若当前测量值仍然大于信号设定范围的最大值或小于信号设定范围的最小值,则判定为持久故障,相应故障参数的故障标志位XXX_Signal_Status.1置为1。
3.根据权利要求1中所述的通用的传感器信号诊断和容错方法,其特征在于所述的步骤A3包括以下步骤:
步骤a:从ECU读取传感器类型参数XXX_SensorIDWord_C,然后分别与十六进制数做与运算;
步骤b:若传感器类型参数XXX_SensorIDWord_C.0=1,其与0x01做与运算后结果为1,则判定为传感器类型1;
步骤c:若传感器类型参数XXX_SensorIDWord_C.1=1,其与0x02做与运算后结果为1,则判定为传感器类型2;
步骤d:若传感器类型参数XXX_SensorIDWord_C.2=1,其与0x04做与运算后结果为1,则判定为传感器类型3;
步骤e:若传感器类型参数XXX_SensorIDWord_C.3=1,其与0x08做与运算后结果为1,则判定为传感器类型4。
4.根据权利要求1中所述的通用的传感器信号诊断和容错方法,其特征在于所述的步骤A4包括以下情形:
1):当检测到XXX_SensorIDWord_C.0=1时,如果故障类型为临时故障、持久故障、临时故障或者持久恢复,输出值为当前传感器测量值;
2):当检测到XXX_SensorIDWord_C.1=1时,如果故障类型为临时故障、持久故障、临时故障输出值为上一次传感器的有效测量值;如果是持久恢复,输出值则由上一次传感器的有效测量值跳变成当前传感器的测量值;
3):当检测到XXX_SensorIDWord_C.2=1时,如果故障类型为临时故障,输出值上一次传感器的有效测量值;如果为持久故障,输出值则由上一次传感器的有效测量值跳变成ECU中储存的默认值;如果为临时恢复,输出值直接为ECU中储存的默认值;如果为持久恢复,输出值则由默认值通过斜坡函数缓慢变成当前测量值;
4):当检测到XXX_SensorIDWord_C.3=1时,如果故障类型为临时故障,则输出值为上一次传感器的有效测量值;如果为持久故障,输出值则由上一次传感器的有效测量值通过斜坡函数缓慢变成ECU中储存的默认值;如果为临时恢复,输出值为ECU中储存的默认值;如果为持久恢复,输出值则由默认值通过斜坡函数缓慢变成当前测量值。
5.根据权利要求1或2所述的通用的传感器信号诊断和容错方法,其特征在于所述的故障类型分为:临时故障、持久故障、临时修复、持久修复。
6.根据权利要求1或3所述的通用的传感器信号诊断和容错方法,其特征在于所述的传感器类型被划分为4种:传感器类型1、传感器类型2、传感器类型3、传感器类型4。
7.根据权利要求2所述的通用的传感器信号诊断和容错方法,其特征在于所述的步骤1中的信号设定范围由相应传感器决定,取0.5V~4.5V,所述步骤2和步骤4中的延时去抖检测时间为200ms。
8.根据权利要求4所述的通用的传感器信号诊断和容错方法,其特征在于所述步骤3)和步骤4)中的斜坡函数让输出信号缓慢增加或减少,不允许其突变。
9.根据权利要求2所述的通用的传感器信号诊断和容错方法,其特征在于所述的步骤1中的故障标志参数XXX_Signal_Status以十六进制数储存在ECU中。
10.根据权利要求3所述的通用的传感器信号诊断和容错方法,其特征在于所述的步骤a中的传感器类型参数XXX_SensorIDWord_C以十六进制数储存在ECU中。
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