CN107782917A - 车速传感器的故障诊断及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车速传感器的故障诊断及处理方法，对于车速传感器存在电气性故障时，采用电气性故障诊断方法进行故障诊断；对于除电气性故障之外的其他故障主要利用驱动车轮的轮速传感器感测轮速作为诊断车速传感器的依据，通过判断轮速的有效性及检验所述平均轮速是否大于车速传感器在低精度区域内的转速分别屏蔽轮速无效和车速传感器低精度区域，以降低车速误诊断的风险；通过离线对驱动车轮平均轮速信号的精度校验，合理匹配故障判断阈值，以减少对车速传感器故障的误报几率，从而获得较为合理的最终车速。由此可见，基于本发明的车速传感器的故障诊断及处理方法适用范围较广，诊断结果可靠性高，满足实际需求。

Description

车速传感器的故障诊断及处理方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种车速传感器的故障诊断及处理方法。

背景技术

通常车辆动力系统包括发动机、变速箱、主减速器、差速器等。其中，所述变速箱具有一输出轴，所述输出轴上设置有一用于确定输出轴转速的车速传感器，变速箱将发动机转矩传递到输出轴，再通过主减速器、差速器传给驱动车轮。车速传感器采集的车速信号是发动机控制输出扭矩、变速箱控制器计算换挡线的重要参数。若车速信号异常，则车辆动力会突然变化并异常换挡，若在爬坡过程中换到高档位，将影响车辆爬坡性能；若在高速行驶中换到低档位，将导致发动机转速飙升，车辆的动力性和经济性降低，且容易损坏变速箱本体。因此，车速传感器的性能会直接影响车辆动力系统运行状态的判断。

目前汽车上的车速传感器的故障诊断方法大多数采用电气性故障诊断方法。但是，电气性故障诊断只能诊断由于传感器断线或短路故障导致的车速信号变成最大或最小的故障，不能校验信号偏差故障。例如，当车速传感器是脉冲信号轮式转速传感器时，在脉冲发射器失效或脉冲发射器与信号轮安装有偏差时，同样会导致车速信号存在感测偏差甚至感测不到，因此，无法使用电气性故障诊断方法有效检测车速传感器是否存在故障。

此外，现有技术中用于车速传感器的诊断系统及方法，主要是根据发动机转速、发动机转矩及换挡类型诊断车速传感器的故障，但这种方法存在误报的风险。此外，现有技术的诊断车速故障的方法及系统，只考虑了车辆运行的特殊工况，如爬坡时根据当前档位状态屏蔽诊断工况来减少车速故障误报的几率。但是，现有技术仅从车辆的运动状态和工况来对车速传感器进行诊断，无法覆盖所有驾驶工况。

综上，寻找一种适用于各种情况下的车速传感器的故障诊断及处理方法，成为提高车速传感器的故障诊断精准度的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车速传感器的故障诊断及处理方法，以解决使用现有技术中车速传感器的故障诊断诊断范围小、诊断精度低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种车速传感器的故障诊断及处理方法，适用于至少驱动车轮均配置有轮速传感器的车辆，包括：

检查车速传感器是否报有电气性故障，若有，则采用电气性故障诊断方法进行故障诊断；反之，则继续诊断；

检查驱动车轮的配置的轮速传感器感测的轮速是否有效，若是，则继续诊断；反之，则诊断终止；

计算所有有效的驱动车轮的轮速的平均轮速，检验所述平均轮速是否大于车速传感器在低精度区域内的转速，若是，则继续诊断；反之，则诊断终止；

计算所述车速传感器感测的车速与所述平均轮速的差值；

在所有驱动车轮的轮速传感器和车速传感器均正常时，获取不同工况下驱动车轮的实际平均轮速和实际车速，统计出实际车速与实际平均轮速的做差结果中的最大差值和平均差值；

将所述差值的绝对值与所述最大差值作比较，以确定所述车速传感器感测的车速是否合理，若不合理，则以所述平均轮速作为最终车速；反之，则以所述车速作为最终车速；

当初次确定所述车速传感器感测的车速不合理后，将所述差值的绝对值与所述平均差值作比较，以再次确定所述车速传感器感测的车速是否合理，若不合理，则以所述车速作为最终车速；反之，则仍用所述平均轮速作为最终车速。

可选的，在所述的车速传感器的故障诊断及处理方法中，将所述差值的绝对值与所述最大差值作比较，以确定所述车速传感器感测的车速是否合理采用不等式如下：

|V_df|>V_mx×f₁，

其中，V_df为差值，V_df＝V_s-V_d，V_s为车速传感器感测的车速，V_d为平均轮速，f₁为故障确认系数，V_mx为最大差值。

可选的，在所述的车速传感器的故障诊断及处理方法中，将所述差值的绝对值与所述平均差值作比较，以再次确定所述车速传感器感测的车速是否合理，采用不等式如下：

|V_df|<V_ma×f₂，

其中，V_df为差值，V_df＝V_s-V_d，V_s为车速传感器感测的车速，V_d为平均轮速，f₂为故障清除系数，V_ma为平均差值。

可选的，在所述的车速传感器的故障诊断及处理方法中，所述车辆包括用于主动安全控制的控制器及与所述控制器建立通信的变速箱控制器，所述车速传感器设置于所述变速箱的输出轴上，所有轮速传感器感测的轮速均传递给所述控制器。

可选的，在所述的车速传感器的故障诊断及处理方法中，所述控制器通过CAN总线与变速箱控制器建立通信。

可选的，在所述的车速传感器的故障诊断及处理方法中，所述车辆为标配有制动防抱死系统的车辆。

可选的，在所述的车速传感器的故障诊断及处理方法中，所述车辆为标配有车身电子稳定系统的车辆。

可选的，在所述的车速传感器的故障诊断及处理方法中，所述车辆为前轮驱动车辆。

可选的，在所述的车速传感器的故障诊断及处理方法中，所述车辆为后轮驱动车辆。

可选的，在所述的车速传感器的故障诊断及处理方法中，所述车辆为四轮驱动车辆。

在本发明所提供的车速传感器的故障诊断及处理方法中，对于车速传感器存在电气性故障时，采用电气性故障诊断方法进行故障诊断；对于除电气性故障之外的其他故障主要利用驱动车轮的轮速传感器感测轮速作为诊断车速传感器的依据，通过判断轮速的有效性及检验所述平均轮速是否大于车速传感器在低精度区域内的转速分别屏蔽轮速无效和车速传感器低精度区域，以降低车速误诊断的风险；通过离线对驱动车轮平均轮速信号的精度校验，合理匹配故障判断阈值，以减少对车速传感器故障的误报几率，从而获得较为合理的最终车速。由此可见，基于本发明的车速传感器的故障诊断及处理方法适用范围较广，诊断结果可靠性高，满足实际需求。

附图说明

图1是本发明一实施例中车速传感器的故障诊断及处理方法的流程图；

图2是本发明一实施例中车辆为前轮驱动时的原理示意图；

图3是本发明一实施例中驱动车轮轮速校验的仿真图。

图2中：1a,1b,1c,1d-轮速传感器；2-车速传感器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的车速传感器的故障诊断及处理方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图1，其为本发明的车速传感器的故障诊断及处理方法的流程图。所述车速传感器的故障诊断及处理方法适用于至少驱动车轮均配置有轮速传感器的车辆，所述车速传感器的故障诊断及处理方法包括步骤如下：

S1：检查车速传感器是否报有电气性故障，若有，则采用电气性故障诊断方法进行故障诊断；反之，则继续诊断；

S2：检查驱动车轮的配置的轮速传感器感测的轮速是否有效，若是，则继续诊断；反之，则诊断终止；

检查驱动车轮的轮速传感器的轮速原因在于：由于驱动车轮直接与变速箱的输出轴相连，因此以驱动车轮的轮速作为评判车速的准确度更高，而非驱动车轮的轮速在极端工况下，如车轮打滑时不能真实反应实际车速的大小。

S3：计算所有有效的驱动车轮的轮速的平均轮速，检验所述平均轮速是否大于车速传感器在低精度区域内的转速，若是，则继续诊断；反之，则诊断终止；

S4：计算所述车速传感器感测的车速与所述平均轮速的差值；

S5：在所有驱动车轮的轮速传感器和车速传感器均正常时，获取不同工况下驱动车轮的实际平均轮速和实际车速，统计出实际车速与实际平均轮速的做差结果中的最大差值和平均差值；

请参考图3，为了校验驱动车轮的平均轮速对车速的诊断精度，在所有轮速传感器和车速传感器均正常时的理想情况下，获取不同工况下驱动车轮的轮速传感器感测的实际轮速和车速传感器感测的实际车速，分别计算每种工况下实际车速与实际平均轮速做差的结果，接着统计出所有工况下做差结果中的最大差值V_mx和所有工况下做差结果求平均值获得的平均差值V_ma，最大差值V_mx和平均差值V_ma均作为后续获取最终车速的依据，从而提高了诊断精准度。

S6：将所述差值V_df的绝对值与所述最大差值V_mx作比较，以确定所述车速传感器感测的车速V_s是否合理，若不合理，则以所述平均轮速V_d作为最终车速；反之，则以所述车速V_s作为最终车速；

其中，确定所述车速传感器感测的车速是否合理采用不等式如下：

|V_df|>V_mx×f₁ (1)

当不等式(1)不成立时，说明车速传感器感测的车速合理，即车速传感器无故障；反之，则说明车速传感器感测的车速不合理，即车速传感器存在故障，报出故障，车速传感器感测的车速不准确，此时利用驱动车轮的轮速传感器的平均轮速作为车辆的最终车速，以维持车辆的正常行驶。其中，V_df为差值，V_df＝V_s-V_d，V_s为车速传感器感测的车速，V_d为平均轮速，f₁为故障确认系数，f₁越大，诊断范围越小，误报的几率也越小；f₁越小，诊断范围越大，但误报风险会提高。f₁的取值可根据实际应用需求配置，例如可以令f₁满足f₁≥1，从而降低极端工况下的误诊断风险，持续一段时间后才报出故障，V_mx为最大差值。

S7：请继续参考图3，当初次确定所述车速传感器感测的车速不合理后，将所述差值的绝对值与所述平均差值作比较，以再次确定所述车速传感器感测的车速是否合理，若不合理，则以所述车速V_s作为最终车速；反之，则仍用所述平均轮速V_d作为最终车速。

其中，再次确定所述车速传感器感测的车速V_s是否合理采用不等式如下：

|V_df|<V_ma×f₂ (2)

当不等式(2)成立时，则说明车速传感器感测的车速合理，即车速传感器无故障，修复故障，以车速V_s作为最终车速。这种判断主要用于先前诊断车速传感器有不合理故障，但后面车辆行驶一段时间后车速传感器可能又恢复正常的判断。反之，则说明车速传感器感测的车速不合理，即车速传感器仍然存在故障，车速传感器感测的车速不准确，此时仍以驱动车轮的轮速传感器的平均轮速作为车辆的最终车速。其中，V_df为差值，V_df＝V_s-V_d，V_s为车速传感器感测的车速，V_d为平均轮速，f₂为故障清除系数，f₂越大，故障清除范围越小，条件越严苛；反之f₂越小，故障清除范围越大，条件越松。f₂的取值可根据实际应用需求配置，本实施例中令f₂满足f₂≤1，从而维持一段时间后修复故障，以降低误清除风险，V_ma为平均差值。

进一步地，所述车辆为标配有制动防抱死系统(ABS)或车身电子稳定系统(ESP)的车辆。配有ABS或ESP系统的车辆，其四个车轮上都安装有轮速传感器，可为车速传感器的诊断提供参考。其中，ABS是防抱死系统，全称Anti-Brake System，作用是紧急情况下驾驶员急刹车可以防止刹车压力过大而把车轮抱死，导致车辆有翻车的危险。ESP是ABS的升级系统，除了可以防抱死还可以防止车辆在雨天等极端路况下失稳。ABS和ESP系统的重要输入是轮速信号，通过检测轮速信号的变化趋势及相互关系判断什么时候车辆失稳，什么时候要激活防抱死或稳定性控制功能。本发明并不限于ABS或ESP，凡是装了轮速传感器的车辆都可以。

本发明的方案适用于前轮驱动车辆、后轮驱动车辆及四轮驱动车辆，下面以前轮驱动车辆为实例进行详细阐述。

请参考图2，所述车辆包括顺次连接的发动机、变速箱及主减/差速器，此外，还包括用于主动安全控制的控制器、所述控制器建立通信的变速箱控制器、设置于变速箱的输出轴上的车速传感器2、以及设置于四个车轮上用于感测轮速的轮速传感器1a,1b,1c,1d；变速箱将发动机转矩传递到输出轴。在车辆为前轮驱动车辆时，变速箱的输出轴与左前轮和右前轮连接，以将经输出轴及主减/差速器处理后的转矩传递给左前轮和右前轮；所有轮速传感器1a,1b,1c,1d感测的轮速均传递给所述控制器，所述控制器通过CAN总线与变速箱控制器建立通信，所述控制器用于汇总轮速传感器感测的轮速信号，进而判断轮速的有效性。本实施例中，车速传感器包括但不限于图2中所示安装位置和信号采集方式，所述控制器为ABS或ESP。

本实例中，左前轮和右前轮为驱动车轮，通过轮速传感器1a和轮速传感器1b分别感测各自车轮的轮速，获取轮速分别为Vd1，Vd2，此时，计算平均轮速Vd＝mean(Vd1,Vd2)。

本发明的有益效果：

1)利用目前汽车标配ABS/ESP的轮速信号，能有效诊断车速传感器的偏差故障；

2)屏蔽轮速无效和车速传感器低精度区域，能降低车速合理性误诊断的风险；

3)通过离线对驱动车轮平均轮速信号的精度校验，合理匹配故障判断阈值，可减少对车速传感器故障的误报几率，该方法能应用到批产车辆的自学习中；

4)确认车速传感器故障后，能用可替代来源对最终车速进行赋值，使车辆可以正常行驶，不需要进入跛行；诊断出电气性以外的机械性故障及车速信号偏大或偏小的不合理故障；

5)当车速传感器恢复正常后，可修复故障并采用车速传感器信号正常行驶。

综上，在本发明所提供的车速传感器的故障诊断及处理方法中，对于车速传感器存在电气性故障时，采用电气性故障诊断方法进行故障诊断；对于除电气性故障之外的其他故障主要利用驱动车轮的轮速传感器感测轮速作为诊断车速传感器的依据，通过判断轮速的有效性及检验所述平均轮速是否大于车速传感器在低精度区域内的转速分别屏蔽轮速无效和车速传感器低精度区域，以降低车速误诊断的风险；通过离线对驱动车轮平均轮速信号的精度校验，合理匹配故障判断阈值，以减少对车速传感器故障的误报几率，从而获得较为合理的最终车速。由此可见，基于本发明的车速传感器的故障诊断及处理方法适用范围较广，诊断结果可靠性高，满足实际需求。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种车速传感器的故障诊断及处理方法，适用于至少驱动车轮均配置有轮速传感器的车辆，其特征在于，包括步骤如下：

检查车速传感器是否报有电气性故障，若有，则采用电气性故障诊断方法进行故障诊断；反之，则继续诊断；

检查驱动车轮的配置的轮速传感器感测的轮速是否有效，若是，则继续诊断；反之，则诊断终止；

计算所有有效的驱动车轮的轮速的平均轮速，检验所述平均轮速是否大于车速传感器在低精度区域内的转速，若是，则继续诊断；反之，则诊断终止；

计算所述车速传感器感测的车速与所述平均轮速的差值；

在所有驱动车轮的轮速传感器和车速传感器均正常时，获取不同工况下驱动车轮的实际平均轮速和实际车速，统计出实际车速与实际平均轮速的做差结果中的最大差值和平均差值；

将所述差值的绝对值与所述最大差值作比较，以确定所述车速传感器感测的车速是否合理，若不合理，则以所述平均轮速作为最终车速；反之，则以所述车速作为最终车速；

当初次确定所述车速传感器感测的车速不合理后，将所述差值的绝对值与所述平均差值作比较，以再次确定所述车速传感器感测的车速是否合理，若不合理，则以所述车速作为最终车速；反之，则仍用所述平均轮速作为最终车速。

2.如权利要求1所述的车速传感器的故障诊断及处理方法，其特征在于，将所述差值的绝对值与所述最大差值作比较，以确定所述车速传感器感测的车速是否合理采用不等式如下：

|V_df|〉V_mx×f₁，

其中，V_df为差值，V_df＝V_s-V_d，V_s为车速传感器感测的车速，V_d为平均轮速，f₁为故障确认系数，V_mx为最大差值。

3.如权利要求2所述的车速传感器的故障诊断及处理方法，其特征在于，将所述差值的绝对值与所述平均差值作比较，以再次确定所述车速传感器感测的车速是否合理，采用不等式如下：

|V_df|＜V_ma×f₂，

其中，V_df为差值，V_df＝V_s-V_d，V_s为车速传感器感测的车速，V_d为平均轮速，f₂为故障清除系数，V_ma为平均差值。

4.如权利要求1所述的车速传感器的故障诊断及处理方法，其特征在于，所述车辆包括用于主动安全控制的控制器及与所述控制器建立通信的变速箱控制器，所述车速传感器设置于所述变速箱的输出轴上，所有轮速传感器感测的轮速均传递给所述控制器。

5.如权利要求4所述的车速传感器的故障诊断及处理方法，其特征在于，所述控制器通过CAN总线与变速箱控制器建立通信。

6.如权利要求1所述的车速传感器的故障诊断及处理方法，其特征在于，所述车辆为标配有制动防抱死系统的车辆。

7.如权利要求1所述的车速传感器的故障诊断及处理方法，其特征在于，所述车辆为标配有车身电子稳定系统的车辆。

8.如权利要求1～5中任一项所述的车速传感器的故障诊断及处理方法，其特征在于，所述车辆为前轮驱动车辆。

9.如权利要求1～5中任一项所述的车速传感器的故障诊断及处理方法，其特征在于，所述车辆为后轮驱动车辆。

10.如权利要求1～5中任一项所述的车速传感器的故障诊断及处理方法，其特征在于，所述车辆为四轮驱动车辆。