CN107120262B - 一种电动空压机控制策略与故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是一种电动空压机控制策略与故障诊断方法，包括以下具体步骤：步骤（一）：对输入信号的有效性进行判断与处理，步骤（二）：对电动空压机进行操作控制，步骤（三）：根据步骤（二）的控制流程中的信号对电动空压机进行故障诊断。本发明不仅提出了电动空压机的控制策略，而且也提出了该控制策略中对于故障诊断的具体方法，实现在输入信号正常的情况下，既能有效地避免空压机的频繁启停，延长空压机的使用寿命，又能保证储气筒的水能及时地排出，避免积水；同时实现在输入信号异常的情况下，不仅能维持整车气压值始终在制动安全气压值以上，保证制动安全，而且可以及时有效地判断故障，降低车辆的故障率，提高车辆运营效率。

Description

一种电动空压机控制策略与故障诊断方法

技术领域

本发明涉及的是车用电动空压机控制与维护领域，更具体地说是一种电动空压机控制策略与故障诊断方法。

背景技术

目前6米以上客车普遍采用压缩空气向刹车制动、空气悬架、门泵、离合器分泵等气动系统提供动力，电动客车会专门设置电动空压机，为整车提供压缩空气气源，满足整车压缩空气设备的工作需求，从而取代常规客车使用发动机打气的功能。整车控制器通过CAN总线给空压机变频器发送使能信号，变频器即可控制空压机是否工作打气。

目前电动空压机的启机策略大体一致，而停机策略一般采取两种方法：

（1）如中国专利号201410823502.4公开了一种纯电动汽车打气泵控制方法，VCU根据制动气压启动打气泵工作，在接收到干燥器的卸荷信号停止打气泵工作。

（2）如中国专利号201610689021.8公开了一种电动空压机自适应停机控制方法及装置，VCU通过电动空压机工作电流来判断干燥器是否卸荷，从而控制打气泵停机。

上述两种控制方法均能达到电动空压机自动启停的目的，但是未涉及到控制信号故障情况下的诊断与处理措施，存在可靠性不高，适应性较差的问题。

发明内容

本发明公开的是一种电动空压机控制策略与故障诊断方法，其主要目的在于克服现有技术存在的上述不足和缺点，不仅提出了电动空压机的控制策略，而且也提出了该控制策略中对于故障诊断的具体方法，实现在输入信号正常的情况下，既能有效地避免空压机的频繁启停，延长空压机的使用寿命，又能保证储气筒的水能及时地排出，避免积水；同时实现在输入信号异常的情况下，不仅能维持整车气压值始终在制动安全气压值以上，保证制动安全，而且可以及时有效地判断故障，降低车辆的故障率，提高车辆运营效率。

本发明采用的技术方案如下：

一种电动空压机控制策略与故障诊断方法，包括以下具体步骤：

步骤（一）：对输入信号的有效性进行判断与处理：所述输入信号包括：若干个储气筒气压传感器信号和卸荷信号，整车控制器预先对所述输入信号进行判断和处理；

步骤（二）：对电动空压机进行操作控制，首先根据步骤（一）中该整车控制器判断后并根据输入的信号决定电动空压机是否启动打气操作，启动打气后，当检测到的储气筒气压值满足条件后或者当卸荷信号判断为有效后，停止该电动空压机的打气操作，完成一个打气周期；

步骤（三）：根据步骤（二）的控制流程中的信号对电动空压机进行故障诊断。

更进一步，所述步骤一中，所述储气筒气压传感器信号由仪表或其它设备采集后通过CAN总线发给整车控制器或者由整车控制器直接采集，该整车控制器再进行有效性判断和输出信号。

更进一步，所述步骤一中，所述卸荷信号为卸荷压力开关传感器的开关量信号或者为通过采集电动空压机工作电流进行判断的卸荷信号中的任意一种。

更进一步，步骤（一）中整车控制器有效性判断和处理包括以下具体方式：

A、当储气筒气压传感器均正常的情况下，该整车控制器选择两者较小的气压值进行输出；

B、当储气筒气压传感器的其中一路或几路出现故障的情况下，该整车控制器选择正常状态的储气筒气压值或其中较小值进行输出；

C、当储气筒气压传感器均故障的情况下，该整车控制器则控制输出车辆长期停放或者极限使用后的最小气压值。

更进一步，所述步骤（二）的具体控制流程包括以下步骤：

A、高压上电完成，系统进入Ready状态后，进入状态1；

B、状态1时该电动空压机处于停机状态，当经过整车控制器有效性判断后输入的气压值Pe不大于整车维持制动性能的最低安全气压值Ps1时，系统进入状态2；

C、状态2时该电动空压机开始进行打气工作状态，当经过整车控制器有效性判断后输入的气压值Pe不小于Ps3值时，或者当卸荷信号S1处于卸荷状态即S1=1（1表示有效，0表示无效），且延时T2时，系统进入状态3；该Ps3值为卸荷气压开关有效时的气压最低值并兼顾整车的气密性较差时所能达到的一个最高气压值；该延时T2为用于防止卸荷开关故障信号一直有效使控制流程跳过状态2，电动空压机一直不工作而设置的延时时间；

D、状态3时该电动空压机继续进行打气工作状态，当卸荷信号处于卸荷状态S1=1（1表示有效，0表示无效）；或者当延时T1时，系统回到状态1，空压机停止工作，完成一个打气周期；该延时T1为用于防止卸荷开关故障信号一直无效使控制流程一直处于状态3，电动空压机一直工作而设置的延时时间。

更进一步，所述步骤（三）中对电动空压机进行故障诊断包括以下三个具体方面，分别为对输入设备故障诊断、对输出设备故障诊断和对控制量故障诊断，所述输入设备故障诊断分为气压传感器故障判断与卸荷信号故障判断两种情况；所述输出设备故障诊断为通过电动空压机控制器采样工作电流进行故障判断；所述控制量故障诊断为利用电动空压机控制量气压值的变化进行故障判断，采取分级报警方式进行判断提醒，控制车辆制动性能。

更进一步，所述气压传感器故障判断为使用输入气压真值表中的判断故障状态来判断气压传感器故障。

更进一步，所述卸荷信号故障判断为两种情况，分别为：

当卸荷信号始终为0（0表示无效，1表示有效），经过整车控制器有效性判断后输入的气压值Pe高于Ps3，且该电动空压机处于工作状态，同时延时T1时，判断该卸荷信号故障；该Ps3为卸荷气压开关有效时的气压最低值并兼顾整车的气密性较差时所能达到的一个最高气压值；

当卸荷信号始终为1（0表示无效，1表示有效），经过整车控制器有效性判断后输入的气压值Pe低于整车维持制动性能的最低安全气压值Ps1时，判断该卸荷信号故障。

更进一步，所述卸荷信号根据气压值和当前的电动空压机工作状态进行校验，在判断卸荷信号故障的情况下，根据气压值对卸荷信号进行修正后输出。

通过上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明不仅提出了电动空压机的控制策略，而且也提出了该控制策略中对于故障诊断的具体方法，实现在输入信号正常的情况下，既能有效地避免空压机的频繁启停，延长空压机的使用寿命，又能保证储气筒的水能及时地排出，避免积水；同时实现在输入信号异常的情况下，不仅能维持整车气压值始终在制动安全气压值以上，保证制动安全，而且可以及时有效地判断故障，降低车辆的故障率，提高车辆运营效率。

附图说明

图1是本发明电动空压机的控制流程图。

具体实施方式

下面参照附图说明来进一步地说明本发明的具体实施方式，具体实施方式中以两个储气筒气压传感器为例，三个及以上气压传感器可参照执行。

一种电动空压机控制策略与故障诊断方法，包括以下具体步骤：

步骤（一）：对输入信号的有效性进行判断与处理：输入信号包括：前储气筒气压传感器信号、后储气筒气压传感器信号和卸荷信号，所述卸荷信号为卸荷压力开关传感器的开关量信号或者为通过采集电动空压机工作电流进行判断的卸荷电流信号中的任意一种，该前、后储气筒气压传感器信号由仪表或其它设备采集后通过CAN总线发给整车控制器或者由整车控制器直接采集，该整车控制器再进行有效性判断和输出信号；

所述步骤（一）中整车控制器有效性判断和处理包括以下具体方式：

A、当前、后储气筒气压传感器均正常的情况下，该整车控制器选择两者较小的气压值进行输出；

B、当前、后储气筒气压传感器的其中一路出现故障的情况下，该整车控制器选择正常状态的这一路储气筒气压值进行输出；

C、当前、后储气筒气压传感器均故障的情况下，该整车控制器则控制输出车辆长期停放或者极限使用后的最小气压值。

更进一步，所述前、后储气筒气压传感器出现故障时，输出的气压值处在车辆长期停放或者极限使用后的最小气压值与整车气路所能达到的最大气压值之间的范围之外。

以下是步骤一的气压真值表：

说明：1表示有效，0表示无效，前储气筒气压值P1、后储气筒气压值P2和卸荷信号S1，Pmin为车辆长期停放或者极限使用后的最小气压值，0<Pmin≤PS1，PS1是整车维持制动性能的最低安全气压值并考虑气压传感器信号的滞后而留有一定余量。Pmax为整车气路所能达到的最大气压值，气压传感器故障（如掉线或采样线与电源线短路）时的值应该在{Pmin，Pmax}范围之外。Pe是经过判断后的气压有效值，Er是气压传感器的故障状态，做为后续故障诊断的依据。

本案中卸荷信号可以是卸荷压力开关传感器的开关量信号，也可以通过采集空压机工作电流来判断，此信号输入到整车控制器VCU后，可以先进行滤波或超时处理，然后根据气压有效值和当前的空压机工作状态进行校验，在判断卸荷信号故障的情况下，根据气压值对卸荷信号进行修正后输入控制流程，从而保证控制流程输入信号的有效性和输出结果的可靠性。

步骤（二）：如图1所示，对电动空压机进行操作控制，首先根据步骤（一）中该整车控制器判断后并根据输入的信号决定电动空压机是否启动打气操作，当启动打气后，当检测到的前、后储气筒气压值满足条件后或者当卸荷信号判断为有效后，停止该电动空压机的打气操作，完成一个打气周期。

所述步骤（二）的具体控制流程包括以下步骤：

A、高压上电完成，系统进入Ready状态后，进入状态1；

B、状态1时该电动空压机处于停机状态，当经过整车控制器有效性判断后输入的气压值Pe不大于整车维持制动性能的最低安全气压值Ps1时，系统进入状态2；

C、状态2时该电动空压机开始进行打气工作状态，当经过整车控制器有效性判断后输入的气压值Pe不小于Ps3值时，或者当卸荷信号S1处于卸荷状态即S1=1（1表示有效，0表示无效），且延时T2时，系统进入状态3；该Ps3值为卸荷气压开关有效时的气压最低值并兼顾整车的气密性较差时所能达到的一个最高气压值；该延时T2为用于防止卸荷开关故障信号一直有效使控制流程跳过状态2，电动空压机一直不工作而设置的延时时间；

D、状态3时该电动空压机继续进行打气工作状态，当卸荷信号处于卸荷状态S1=1（1表示有效，0表示无效）；或者当延时T1时，系统回到状态1，空压机停止工作，完成一个打气周期；该延时T1为用于防止卸荷开关故障信号一直无效使控制流程一直处于状态3，电动空压机一直工作而设置的延时时间。

通过流程分析，S1的设置可以保证正常情况下每次打气均达到干燥器卸荷排水。

步骤（三）：根据步骤（二）的控制流程中的信号对电动空压机进行故障诊断。

所述步骤（三）中对电动空压机进行故障诊断包括以下三个具体方面，分别为对输入设备故障诊断、对输出设备故障诊断和对控制量故障诊断，所述输入设备故障诊断分为气压传感器故障判断与卸荷信号故障判断两种情况；所述输出设备故障诊断为通过电动空压机控制器采样工作电流进行故障判断；所述控制量故障诊断为利用电动空压机控制量气压值的变化进行故障判断，采取分级报警方式进行判断提醒，控制车辆制动性能。

更进一步，所述气压传感器故障判断为使用上述输入气压真值表中的判断故障状态来判断气压传感器故障。

更进一步，所述卸荷信号故障判断为两各种情况，分别为：

当卸荷信号始终为0（0表示无效，1表示有效），经过整车控制器有效性判断后输入的气压值Pe高于Ps3，且该电动空压机处于工作状态，同时延时T1时，判断该卸荷信号故障；该Ps3为卸荷气压开关有效时的气压最低值并兼顾整车的气密性较差时所能达到的一个最高气压值；

当卸荷信号始终为1（0表示无效，1表示有效），经过整车控制器有效性判断后输入的气压值Pe低于整车维持制动性能的最低安全气压值Ps1时，判断该卸荷信号故障。

更进一步，所述卸荷信号根据气压值和当前的电动空压机工作状态进行校验，在判断卸荷信号故障的情况下，根据气压值对卸荷信号进行修正后输出。

本发明不仅提出了电动空压机的控制策略，而且也提出了该控制策略中对于故障诊断的具体方法，实现在输入信号正常的情况下，既能有效地避免空压机的频繁启停，延长空压机的使用寿命，又能保证储气筒的水能及时地排出，避免积水；同时实现在输入信号异常的情况下，不仅能维持整车气压值始终在制动安全气压值以上，保证制动安全，而且可以及时有效地判断故障，降低车辆的故障率，提高车辆运营效率。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不仅局限于此，凡是利用此构思对本发明进行非实质性地改进，均应该属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (8)

1.一种电动空压机控制策略与故障诊断方法，其特征在于：包括以下具体步骤：

步骤（一）：对输入信号的有效性进行判断与处理：所述输入信号包括：若干个储气筒气压传感器信号和卸荷信号，整车控制器预先对所述输入信号进行判断和处理；

步骤（二）：对电动空压机进行操作控制，首先根据步骤（一）中该整车控制器判断后并根据输入的信号决定电动空压机是否启动打气操作，启动打气后，当检测到的储气筒气压值满足条件后或者当卸荷信号判断为有效后，停止该电动空压机的打气操作，完成一个打气周期；

步骤（三）：根据步骤（二）的控制流程中的信号对电动空压机进行故障诊断；

所述步骤（二）的具体控制流程包括以下步骤：

A、高压上电完成，系统进入Ready状态后，进入状态1；

B、状态1时该电动空压机处于停机状态，当经过整车控制器有效性判断后输入的气压值Pe不大于整车维持制动性能的最低安全气压值Ps1时，系统进入状态2；

C、状态2时该电动空压机开始进行打气工作状态，当经过整车控制器有效性判断后输入的气压值Pe不小于Ps3值时，或者当卸荷信号S1处于卸荷状态即S1=1（1表示有效，0表示无效），且延时T2时，系统进入状态3；该Ps3值为卸荷气压开关有效时的气压最低值,并且为整车的气密性较差时所能达到的一个最高气压值；该延时T2为用于防止卸荷开关故障信号一直有效使控制流程跳过状态2，电动空压机一直不工作而设置的延时时间；

D、状态3时该电动空压机继续进行打气工作状态，当卸荷信号处于卸荷状态S1=1（1表示有效，0表示无效）；或者当延时T1时，系统回到状态1，空压机停止工作，完成一个打气周期；该延时T1为用于防止卸荷开关故障信号一直无效使控制流程一直处于状态3，电动空压机一直工作而设置的延时时间。

2.根据权利要求1所述的一种电动空压机控制策略与故障诊断方法，其特征在于：所述步骤一中，所述储气筒气压传感器信号由仪表或其它设备采集后通过CAN总线发给整车控制器或者由整车控制器直接采集，该整车控制器再进行有效性判断和输出信号。

3.根据权利要求2所述的一种电动空压机控制策略与故障诊断方法，其特征在于：所述步骤一中，所述卸荷信号为卸荷压力开关传感器的开关量信号或者为通过采集电动空压机工作电流进行判断的卸荷信号中的任意一种。

4.根据权利要求3所述的一种电动空压机控制策略与故障诊断方法，其特征在于：步骤（一）中整车控制器有效性判断和处理包括以下具体方式：

A、当储气筒气压传感器均正常的情况下，该整车控制器选择两者较小的气压值进行输出；

B、当储气筒气压传感器的其中一路或几路出现故障的情况下，该整车控制器选择正常状态的储气筒气压值或其中较小值进行输出；

C、当储气筒气压传感器均故障的情况下，该整车控制器则控制输出车辆长期停放或者极限使用后的最小气压值。

5.根据权利要求1所述的一种电动空压机控制策略与故障诊断方法，其特征在于：所述步骤（三）中对电动空压机进行故障诊断包括以下三个具体方面，分别为对输入设备故障诊断、对输出设备故障诊断和对控制量故障诊断，所述输入设备故障诊断分为气压传感器故障判断与卸荷信号故障判断两种情况；所述输出设备故障诊断为通过电动空压机控制器采样工作电流进行故障判断；所述控制量故障诊断为利用电动空压机控制量气压值的变化进行故障判断，采取分级报警方式进行判断提醒，控制车辆制动性能。

6.根据权利要求5所述的一种电动空压机控制策略与故障诊断方法，其特征在于：所述气压传感器故障判断为使用输入气压真值表中的判断故障状态来判断气压传感器故障。

7.根据权利要求5所述的一种电动空压机控制策略与故障诊断方法，其特征在于：所述卸荷信号故障判断为两种情况，分别为：

当卸荷信号始终为0（0表示无效，1表示有效），经过整车控制器有效性判断后输入的气压值Pe高于Ps3，且该电动空压机处于工作状态，同时延时T1时，判断该卸荷信号故障；该Ps3为卸荷气压开关有效时的气压最低值，并且为整车的气密性较差时所能达到的一个最高气压值；

当卸荷信号始终为1（0表示无效，1表示有效），经过整车控制器有效性判断后输入的气压值Pe低于整车维持制动性能的最低安全气压值Ps1时，判断该卸荷信号故障。

8.根据权利要求6所述的一种电动空压机控制策略与故障诊断方法，其特征在于：所述卸荷信号根据气压值和当前的电动空压机工作状态进行校验，在判断卸荷信号故障的情况下，根据气压值对卸荷信号进行修正后输出。