CN109624891A - 用于隔离车载故障的方法和装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种车辆，该车辆包括用于评估车辆子系统的监测系统和控制器。监测系统包括设置为监测车载噪声或振动的传感器。子系统包括致动器，并且与子系统相关联的故障由故障振动特征定义。监测与来自传感器的信号输入一致的激活子系统的命令。基于来自传感器的信号输入确定第一振动特征，并针对与子系统相关联的故障确定第一振动特征和故障振动特征之间的相关。当第一振动特征和与子系统相关联的故障振动特征之间的相关大于阈值相关时，可以检测到与子系统相关联的故障的发生。

Description

用于隔离车载故障的方法和装置

引言

车载监测系统是配置为检测故障的发生或者检测需要进行维修和/或车辆保养的其他迹象，这种系统给车辆带来了益处。

发明内容

描述了一种车辆，该车辆包括设置来评估车辆子系统的监测系统和相关联的控制器。监测系统包括设置为监测车载噪声或振动的传感器。子系统包括致动器，并且与子系统相关联的故障由故障振动特征定义。

控制器与传感器和子系统进行通信，并且包括指令集，该指令集可执行来监测激活子系统的命令。控制器监测来自传感器的与激活子系统的命令一致的信号输入。控制器基于来自传感器的信号输入确定第一振动特征，并确定第一振动特征和与子系统相关联的故障的故障振动特征之间的相关。当第一振动特征和与子系统相关联的故障振动特征之间的相关大于阈值相关时，控制器检测与子系统相关联的故障的发生。

本公开的一个方面包括致动器是可旋转元件，其中与子系统相关联的故障振动特征基于致动器的可旋转元件的旋转速度来确定。

本公开的另一方面包括子系统是雨刮系统，并且可旋转元件是雨刮电机的轴。

本公开的另一方面包括子系统是车辆制动系统，并且可旋转元件是车轮。

本公开的另一方面包括子系统是充电系统，并且可旋转元件是交流发电机的轴。

本公开的另一方面包括子系统是起动系统，并且可旋转元件是起动电机的轴。

本公开的另一方面包括子系统是冷却剂循环系统并且致动器是水泵的轴。

本公开的另一方面包括子系统是电力推进系统并且致动器是电动机/发电机的轴。

本公开的另一方面包括子系统是内燃发动机并且致动器是曲轴。

本公开的另一方面包括传感器是具有与可听频谱相关联的振动检测范围的音频麦克风。

本公开的另一方面包括传感器是加速度计。

本公开的另一方面包括远程信息处理设备与控制器进行通信并且设置为实现车辆外通信，其中指令集可执行来将与子系统相关联的故障传送到车辆外控制器。

本公开的另一方面包括与控制器通信的人机接口设备，其中指令集可执行来经由人机接口将与子系统相关联的故障传送给车辆操作者。

本公开的另一方面包括指令集可执行来执行对来自振动传感器的信号输入的频谱分析，进而确定第一振动特征。

本公开的另一方面包括指令集可执行来将检测到的故障发生与子系统隔离。

本公开的另一方面包括指令集可执行来以干扰方式命令子系统的激活。

结合附图，通过以下对用于实现如所附权利要求中限定的本教导的一些最佳方式和其他实施例的详细描述，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将容易变得显而易见。

附图说明

现将参考附图通过示例的方式描述一个或多个实施例，其中：

图1示意性地示出了根据本公开的包括多个子系统和基于振动的监测系统的车辆；

图2示意性地示出了根据本公开的检测和隔离与其中一个子系统相关联的故障的过程；以及

图3示意性地示出了根据本公开的基于与故障振动特征相关联的子系统故障频率和由基于振动的监测系统检测到的噪声/振动信号之间的相关来隔离其中一个子系统中的故障的频率相关例程。

应当理解的是，附图不一定按比例绘制，并且展示出了如在此所公开的本公开的各种特征的某种程度上的简化表示，包括例如具体的尺寸、朝向、位置和形状。与这些特征相关联的细节将部分地由特定的预期应用和使用环境确定。

具体实施方式

如本文所描述和示出的，所公开的实施例的各部件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下详细描述并非旨在限制所要求保护的本公开的范围，而是仅代表其可能的实施例。另外，尽管为了提供对本文公开的实施例的透彻理解而在以下描述中阐述了许多具体细节，但是可以在没有这些细节中的一些细节的情况下实践一些实施例。此外，为了清楚起见，没有详细描述在相关领域中能理解的技术材料，从而避免不必要地使本公开变得模糊不清。此外，如本文所示和所述的本公开可以在缺少本文未具体公开的要素的情况下加以实践。

参照附图，其中相同的附图标记在若干附图中对应于相同或相似的部件，与本文公开的实施例相一致的图1示意性地示出了车辆10，车辆10设置在地面11上，并包括与车辆操作相关联的多个子系统30以及包括一个或多个传感器40的基于振动的监测系统20，所述传感器设置在车辆上以监测噪声和/或振动并且与监测控制器42进行通信。之所以提供车辆10是为了说明本文描述的概念。在一个实施例中，车辆10包括设置为实现自动车辆控制水平的自主车辆控制系统15。替代地，车辆10可以是非自主车辆。车辆10包括设置为产生用于车辆推进的牵引力的传动系18。在一个实施例中，传动系18包括内燃机和固定齿轮变速器。替代地，传动系18可以包括燃料/电动混合动力系统或者采用电动机/发电机提供牵引力的全电动系统。替代地，传动系18可以包括提供牵引力的另一设备。在一个实施例中，车辆10配置为具有可转向前轮和固定后轮的四轮乘用车。作为非限制性示例，车辆10可以配置为乘用车、轻型或重型卡车、多用途车辆、农用车辆、工业/仓库车辆或休闲越野车辆。其他车辆可以包括飞行器和船只。

如本文所用，自主车辆控制系统15包括能够提供一定程度的驾驶自动化的车载控制系统。术语“驾驶员”和“操作者”描述的是负责指挥车辆10的操作的人员，不管他是主动地参与到一个或多个车辆功能的控制中还是自主车辆操作的指挥中。驾驶自动化可以包括一系列动态驾驶和车辆操作。驾驶自动化可以包括与单个车辆功能(例如转向、加速和/或制动)有关的一定程度的自动控制或干预，同时驾驶员持续地对车辆施加全面控制。驾驶自动化可以包括与多个车辆功能(例如转向、加速和/或制动)的同时控制有关的一定程度的自动控制或干预，同时驾驶员持续地对车辆施加整体性控制。驾驶自动化可以包括同时地自动控制所有车辆驾驶功能，包括转向、加速和制动，其中驾驶员在行程期间在一段时间内放弃对车辆的控制。驾驶自动化可以包括同时自动控制车辆驾驶功能，包括转向、加速和制动，其中驾驶员在整个行程内放弃对车辆的控制。驾驶自动化包括配置为在各种驾驶模式下监测空间环境以在动态操作期间执行各种驾驶任务的硬件和控制器。作为非限制性示例，驾驶自动化可以包括巡航控制、自适应巡航控制、车道变换警告、干预和控制、自动停车、加速、制动等。

自主车辆控制系统15优选地包括提供一定程度的驾驶自动化的一个或多个车辆系统及相关联的控制器。与自主车辆控制系统15相关联的车辆系统、子系统和控制器被实现为执行与自主车辆功能相关联的一个或多个操作，作为非限制性示例，所述操作包括自适应巡航控制(ACC)操作、车道引导和车道保持操作、车道变换操作、转向辅助操作、物体避让操作、停车辅助操作、车辆制动操作、车辆速度和加速操作、车辆横向运动操作，例如，作为车道引导、车道保持和车道变换操作的一部分等。作为非限制性示例，自主车辆控制系统15的车辆系统及相关联的控制器可以包括传动系18和传动系控制器(PCM)；由车辆控制器(VCM)控制的转向系统、制动系统和底盘系统；车辆空间监测系统和空间监测控制器、人机接口(HMI)系统16和相关联的HMI控制器；HVAC系统和相关联的HVAC控制器；操作者控制装置和相关联的操作者控制器；以及车辆灯光、照明和外部信令系统和相关联的灯光控制器。

车辆系统和相关联的控制器中的每一者还可以包括一个或多个子系统和相关联的控制器。为了便于描述，子系统和控制器被示出为离散元件。之所以提供对子系统的前述分类是为了描述一个实施例，并且这种分类是说明性的。可以想到在本公开的范围内的其他配置。应当理解，可以使用一个或多个设备来执行由离散元件描述和执行的功能，所述一个或多个设备可以包括算法代码、校准、硬件、专用集成电路(ASIC)和/或车外或基于云的计算系统。每个上述控制器可以作为算法代码、校准、硬件、专用集成电路(ASIC)或其他元件来实现和执行。数据记录可以包括周期性和/或基于事件的数据记录、单个时间点数据记录和/或某段持续时间内的连续时间点数据记录，例如在事件触发之前和/或之后。可以使用循环存储缓冲器或其他合适的存储器设备来完成这种数据记录。

PCM与传动系18进行通信并与其可操作地连接，并且响应于驾驶员输入、外部条件和车辆操作条件，通过执行控制程序来控制发动机和/或其他扭矩机、变速器和传动系统(它们中间没有一个被示出)的操作，以将牵引扭矩传递到车轮。PCM可以包括多个控制器设备，这些控制器设备可操作以控制各种动力系致动器，包括发动机、变速器、扭矩机、车轮电机和传动系18的其他元件，它们均未被示出。作为非限制性示例，传动系18可以包括内燃发动机和变速器，以及相关联的发动机控制器和变速器控制器。此外，内燃机可以包括具有单独控制器的多个离散子系统，包括例如电子节气门设备和控制器、燃料喷射器和控制器等。传动系18还可以由具有相关联的逆变器模块和逆变器控制器的电动马达/发电机组成。PCM的控制例程还可以包括自适应巡航控制系统(ACC)，该系统响应于驾驶员输入和/或自主车辆控制输入来控制车辆速度、加速度和制动。

VCM与多个车辆操作系统通信并可操作地连接到该多个车辆操作系统，并且通过执行控制例程来控制其操作。车辆操作系统可以包括制动、稳定性控制和转向，而这些可以分别由与VCM控制的制动系统24、底盘系统26和转向系统22相关联的致动器控制。

转向系统22配置为控制车辆横向运动。转向系统22可以包括电动助力转向系统(EPS)，该系统与主动前轮转向系统相结合，通过在执行自主操纵(如车道变更操纵)期间控制车辆10的可转向轮的转向角来借助于方向盘23增强或取代操作者输入。示例性的主动前轮转向系统允许车辆驾驶员进行主要转向操作，包括增强方向盘角度控制，以实现期望的转向角和/或车辆横摆角。替代地或另外地，主动前轮转向系统可以提供对车辆转向功能的完全自主控制。应当理解，本文描述的系统适用于对车辆转向控制系统的修改，例如电动助力转向、四轮/后轮转向系统以及控制每个车轮的牵引力以产生横摆运动的直接横摆控制系统。

制动系统24配置为控制车辆制动，并且包括车轮制动设备，例如盘式制动元件、制动钳、主缸和制动执行机构(如踏板)。车轮速度传感器监测各个车轮的速度，制动控制器可以通过机械化来包括防抱死制动功能。

底盘系统26优选地包括用于监测车辆操作以确定车辆运动状态的多个车载感测系统和设备，并且在一个实施例中，还包括用于动态地控制车辆悬架的多个设备。车辆运动状态优选地包括例如车辆速度、可转向前轮的转向角以及横摆率。车载传感系统和设备包括惯性传感器，例如速率陀螺仪和加速度计。底盘系统26估计车辆运动状态，例如纵向速度、横摆率和横向速度，并估计车辆10的横向偏移和方位角。测量出的横摆率与转向角测量值相结合，由此估计出横向速度的车辆状态。可以基于来自车轮速度传感器的信号输入来确定纵向速度，所述车轮速度传感器布置成监测前轮和后轮中的每一个。与车辆运动状态相关联的信号可以被传送到其他车辆控制系统并由其加以监测，以便实现车辆控制和操作。

HVAC系统28设置成响应于操作者命令对乘客舱中的周围环境进行管理，包括例如温度、湿度、空气质量等。HVAC系统28包括泵送设备(其包括可旋转轴)，并且可以布置在联接到发动机的皮带传动系统中，或者可以布置在联接到电动机的直接传动系统中。

操作者控制装置可以包括在车辆10的乘客舱中，并且作为非限制性示例，可以包括方向盘23、加速踏板和制动踏板25以及操作者输入设备。操作者控制装置和相关联的操作者控制器使得车辆操作者能够与车辆10进行交互并指挥车辆10的用于实现客运的操作。当配置为自主车辆时，在车辆10的一些实施例中可以省略掉包括方向盘、加速踏板、制动踏板、变速器变速杆等在内的操作者控制设备。

方向盘23可以安装在转向柱上，同时输入设备配置为与操作者控制器通信。输入设备可以位于对于车辆操作者而言比较方便的位置，并且包括接口设备，车辆操作者可以通过该接口设备以一种或多种自主控制模式命令车辆操作，例如通过命令自主车辆控制系统15的一个或多个元件的激活。输入设备的机械化是说明性的。输入设备可以在多个设备中的一个或多个中进行机械化，或者可以是由语音激活的控制器的形式，或者可以是另一个合适的系统。

为了指挥信息娱乐系统、车载GPS跟踪设备、导航系统等的操作，HMI系统16提供了人/机交互。HMI系统16监测操作者请求，并向操作者提供包括车辆系统的状态、服务和保养信息在内的信息。HMI系统16与多个操作者接口设备进行通信和/或控制多个操作者接口设备的操作，其中操作者接口设备能够传输与其中一个自主车辆控制系统的操作相关联的消息。为了便于描述，HMI系统16被描绘为单一设备，但是在本文描述的系统的实施例中，其可以配置为多个控制器和相关联的感测设备。操作者接口设备可以包括能够传输促使操作者作出动作的消息的设备，并且可以包括电子可视显示模块，例如液晶显示器(LCD)设备、抬头显示器(HUD)、音频反馈设备、可穿戴设备和触觉座椅。能够促使操作者作出动作的操作者接口设备优选地由HMI系统16控制或通过HMI系统16控制。HUD可以在操作者的视野内投射反射到车辆挡风玻璃内侧的信息，包括传输与操作其中一个自主车辆控制系统相关联的置信水平。HUD还可以提供增强现实信息，例如车道位置、车辆路径和轨迹、方向信息和/或导航信息等。

车辆10包括环境条件监测系统75，环境条件监测系统75包括一个或多个传感器、控制器和通信例程，并且设置成监测或以其他方式确定邻近环境条件。邻近环境条件包括例如外部温度、风速和风向、降水量、环境声学噪声水平、交通条件等。为了便于描述，环境条件监测系统75被描绘为单一的设备，并且可以替代地配置为布置成监测或以其他方式确定邻近环境条件的多个设备、控制器和/或通信设备。

术语“控制器”和诸如控制模块、模块、控制装置、控制单元、处理器和类似术语之类的相关术语是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元(例如，微处理器)和相关联的存储器和存储设备形式的非暂时性存储器组件(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等)中的一种或多种组合。非暂时性存储器组件能够以一个或多个软件或固件程序或例程、组合逻辑电路、输入/输出电路和设备、信号调节和缓冲电路以及可以由一个或多个处理器访问以提供所描述的功能的其他组件的形式存储机器可读指令。输入/输出电路和设备包括监视来自传感器的输入的模拟/数字转换器和相关设备，其中以预设的采样频率或响应于触发事件来监测这些输入。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似术语意思是包括校准和查找表的任何控制器可执行指令集。每个控制器执行控制例程，从而提供所需的功能。例程可以以规则的间隔执行，例如，在正在进行的操作期间每100微秒执行一次。替代地，可以响应于触发事件的发生来执行例程。术语“模型”是指基于处理器或者处理器可执行代码以及相关的校准，其模拟设备或物理过程的物理存在。术语“动态的”和“动态地”描述实时执行的步骤或过程，并且其特征在于：监测或以其他方式确定参数的状态，并且在执行例程期间或者例程执行的迭代之间定期地或周期性地更新参数的状态。术语“校准”、“进行校准”和相关术语是指将与设备相关联的实际或标准测量值与感知或观察测量值或命令位置进行比较的结果或过程。如本文所述的校准可以被简化为可存储的参数表格、多个可执行的方程式或其他合适的形式。

控制器之间的通信、以及控制器、致动器和/或传感器之间的通信可以是通过使用直接有线点对点链路、网络通信总线链路、无线链路或者另一合适的通信链路来完成，并且由线65表示。通信包括以任何合适的形式来交换数据信号，包括：例如，经由导电介质进行交换的电信号、经由空气进行交换的电磁信号、经由光波导进行交换的光学信号等。数据信号可以包括离散信号、模拟信号、或者数字化模拟信号，这些信号表示来自传感器的输入、致动器命令以及控制器之间的通信。术语“信号”是指传达信息的在物理上可辨别的指示符，并且可以是能够通过介质传播的合适波形(例如，电波、光波、磁波、机械波或电磁波)，诸如DC、AC、正弦波、三角波、方波、振动等。参数是被定义为可测量的量，此量表示使用一个或多个传感器和/或物理模型而可识别出的设备或其他元件的物理特性。参数可以具有离散值，例如“1”或“0”，或者可以是无限可变的值。

术语“预后”、“预测”和相关术语与数据监测以及呈现出与组件、子系统或系统相关联的可能未来事件的提前指示的算法和评估相关联。预测可以包括分类，该分类包括指示组件、子系统或系统根据其规范操作的第一状态(“绿色”或“G”)、指示组件、子系统或系统的操作发生劣化的第二状态(“黄色”或“Y”)以及指示组件、子系统或系统的操作出现故障的第三状态(“红色”或“R”)。术语“诊断学”、“诊断”和相关术语与数据监测以及呈现出组件、子系统或系统存在或不存在特定故障的指示的算法和评估相关联。术语“减缓”和相关术语与操作来减轻组件、子系统或系统中的故障的影响的操作、动作或控制例程相关联。

远程信息处理控制器70包括能够进行车外通信的无线远程信息处理通信系统，其中包括与具有无线和有线通信能力的通信网络系统90进行通信。远程信息处理控制器70能够进行包括短程车辆到车辆(V2V)通信的车外通信。替代地或另外地，远程信息处理控制器70具有能够与手持设备(例如，蜂窝电话、卫星电话或另一电话设备)进行短程无线通信的无线远程信息处理通信系统。在一个实施例中，手持设备加载有软件应用程序，该软件应用程序包括用于与远程信息处理控制器进行通信的无线协议。手持设备是设置为执行车外通信，其中包括经由通信网络90与车外控制器95进行通信。替代地或另外地，远程信息处理控制器通过经由通信网络90与车外控制器95进行通信来直接执行车外通信。

用于监测子系统30的基于振动的监测系统20被示意性地示出，并且包括与监测控制器42进行通信的一个或多个噪声/振动传感器40。监测控制器42包括提供诊断性和预测性分析功能和能力的可执行算法。

示出了两个不同的噪声/振动传感器40，包括加速度计40-1和音频麦克风40-2。在一个实施例中，加速度计40-1是压电器件。可以将加速度计40-1和音频麦克风40-2中的任一个或两者设置来监测车载振动。一个或多个加速度计40-1可以安装在车辆上的任何期望位置处以感测振动，包括例如悬架减震器、车轮安装座、车辆底盘12、方向盘23、车辆座椅14、车顶支撑柱等。一个或多个音频麦克风40-2可以安装在车辆上的任何期望位置处以感测可听噪声，包括例如乘客舱中的拐角位置、发动机舱等。加速度计40-1和麦克风40-2中的任一个或两者可以是独立设备，或者可以用作其中一个子系统30或另一个子系统的监测设备。

在一个实施例中，每个子系统30包括子系统控制器32、致动器34、可旋转构件36和旋转速度/位置传感器38，旋转速度/位置传感器38设置成监测可旋转构件36的旋转并向子系统控制器32提供反馈。子系统控制器32配置为生成被传送到致动器34的致动命令33。子系统控制器32设置成经由通信链路65与监测控制器42传送与致动命令33有关的信息和来自旋转速度/位置传感器38的反馈。“事件”是定义为被传送到致动器34的致动命令33的出现，并且可以是激活致动器34的命令或停用致动器34的命令。

子系统30可以包括内燃机、电动机/发电机、转向系统22、制动系统24、底盘系统26、HVAC系统28、发动机起动器、交流发电机/发电机设备、挡风玻璃雨刮系统等中的任何一个。

当子系统30是内燃机时，致动器34的形式为附接到可旋转曲轴的多个气缸，并且旋转构件36是曲轴。

当子系统30是HVAC系统28时，致动器34的形式可以是制冷泵和由继电器激活的离合器，并且旋转构件36是制冷泵的旋转轴。

当子系统30是转向系统22时，致动器34的形式可以是动力转向流体泵并且旋转构件36是该动力转向泵的旋转轴，或者替代地是电动动力转向电机。

当子系统30是制动系统24时，致动器34的形式可以是制动钳并且旋转构件36是旋转轮，或者替代地是电动式制动助力器电机。

当子系统30是发动机起动器时，致动器34可以是起动器的电动机，并且旋转构件36是起动器的电动机的可旋转轴和相关联的小齿轮。

当子系统30是交流发电机/发电机设备时，致动器可以是电机并且旋转构件36是其转子轴。

当子系统30是电动机/发电机时，致动器可以是电动机/发电机并且旋转构件36是其转子。

当子系统30是挡风玻璃雨刮系统时，致动器可以是电动机并且旋转构件36是其转子。

在上述每种情况下，子系统30可以执行致动命令33，而致动命令33使得致动器34施加作用在相关联的可旋转构件36上的作业。

此外，每个子系统30在出现故障时都表现出了振动故障特征，此振动故障特征可以在频域中有利地进行描述。振动故障特征可以与如下故障相关联：致动器34中的故障、与可旋转构件36相关联的故障和/或与连接到致动器34的元件相关联的故障。作为非限制性示例，当子系统30是挡风玻璃雨刮系统时，致动器可以是电动机/发电机，旋转构件36是其转子，雨刮片可以联接到雨刮臂，而雨刮臂联接到旋转构件36，其中振动故障特征与由存在故障的雨刮片产生的可听噪声相关联。其他子系统30具有类似的特性和振动故障特征。

图2示意性地示出了例程200，例程200是作为基于振动的监测系统20的一部分而执行并且与参考图1描述的车辆10的实施例的操作相关联，其中车辆10包括一个或多个子系统30以及与监测控制器42进行通信的一个或多个噪声/振动传感器40。例程200包括用于检测和隔离与前述子系统30之一相关联的故障的过程，该过程包括确定观察到的振动特征和与子系统相关联的故障的振动故障特征之间的相关。表1被提供为一种索引，其中经过数字标记的块和对应的功能如下所述，对应于例程200。可以在功能和/或逻辑块组件和/或各种处理步骤方面描述本教导。应该认识到的是，这样的块组件可以由已经配置为执行指定功能的硬件、软件和/或固件组件组成。

表1

例程200可以如下执行。例程200的各步骤可以以合适的顺序执行，并且并不限于参照图2描述的顺序。如本文所用，术语“1”表示答案是肯定的或者表示“是”，而术语“0”表示答案是否定的或者表示“否”。例程200开始于(202)，并且优选地在每次车辆行程期间定期执行。执行包括监测可以与事件相关联的车辆功能信号，即，监测操作者和/或用于致动与事件有关的子系统30的自主命令(204)。采用车载噪声/振动传感器40测量噪声/振动水平。如本文所用，术语“振动”是指固体物体的振荡性或其他重复性移动。如本文所用，术语“噪声”是指穿过诸如空气之类的流体介质并且是可听见的机械波，即，在20Hz和20kHz之间的频谱内。可以理解的是，噪声可以由车载元件的振动引起，或者由位于车辆外部的源引起。使用环境条件监测系统75来同时地监测邻近环境条件。可以由环境条件监测系统75监测的邻近环境条件包括外部温度、风速和风向、降水量、环境噪声水平、交通条件等(206)。对附带时间标记的相关噪声/振动信号进行记录并将其存储在存储器设备(208)中。

对频谱分析结果进行评估，以确定噪声/振动水平的大小是否大于频带内的阈值。(210)。如果不是(210)(0)，则例程返回到步骤204，继续监测操作者和/或用于致动与事件有关的子系统30的自主命令。

如果是(210)(1)，则对噪声/振动水平的大小进行评估，以确定噪声/振动的源是否位于车辆10外部，即，是否因邻近环境条件而导致(212)。

当噪声/振动源位于车辆10外部时(即，因邻近环境条件导致)(212)(1)，例程返回到步骤204，继续监测操作者和/或用于致动与事件有关的子系统30的自主命令

当在车辆10外部没有产生噪声/振动源时(即，不是因邻近环境条件导致的，而是很可能在车辆10内产生的)(212)(0)，则通过采用诸如相关系数计算或协方差确定例程等相关例程来将车辆功能信号的记录时间戳与来自车载噪声/振动传感器40的噪声/振动水平的时间戳相关(214)。

对每个车辆功能信号进行评估，以确定在步骤204中监测到的事件之一和来自车载噪声/振动传感器40的记录噪声/振动水平之一之间是否存在相关(216)。事件的类型与车辆子系统30中的各个子系统有关。此外，事件的类型可以包括激活车辆子系统30中的各个子系统并且停用车辆子系统30中的各个子系统。

如果是(216)(1)，则对车辆功能信号进行评估，以确定与其中一个车辆子系统30的操作相关联的振动和来自车载噪声/振动传感器40的记录噪声/振动水平之一之间是否存在频率相关(218)。频率相关过程参考图3进行了描述，并且包括用于确定在与其中一个车辆子系统30相关联的故障所引起的振动和来自车载噪声/振动传感器40的记录噪声/振动水平之一之间是否存在频率相关的过程。这种用于确定频率相关的过程包括确定子系统故障频率(优选地是离线)，并且将该子系统故障频率与来自车载噪声/振动传感器40的记录噪声/振动水平进行比较。

在一个实施例中，当存在频率相关时(218)(1)，对车辆功能信号进行评估，以确定是否存在与来自其中一个车载噪声/振动传感器40的记录噪声/振动水平之一的邻近相关(220)。在一个实施例中，可以省略掉邻近相关步骤。当不存在频率相关时(218)(0)，可以向特定车辆子系统30上报可能的或待定的故障(228)。

如果存在邻近相关(220)(1)，则增加与相关事件相关联的计数器(222)。可以理解，可以存在多个计数器，其中在步骤204中获取的每种类型的事件可以具有相关联的计数器。事件的类型与车辆子系统30中的各个子系统有关。此外，事件的类型可以包括激活车辆子系统30中的各个子系统并停用车辆子系统30中的各个子系统，并且利用该信息执行监测和相关步骤。当不存在邻近相关时(220)(0)，可以向特定车辆子系统30上报可能的或待定的故障(228)。

将每个计数器与相关联的阈值进行比较(224)，并且当计数器大于相关联的阈值时(224)(1)，可以上报与特定车辆子系统30相关联的故障(226)。当计数器小于相关联的阈值时(224)(0)，可以向特定车辆子系统30上报可能的或待定的故障(228)。不管怎样，迭代都会结束(230)。故障上报和待定故障上报可以包括经由HMI系统16与车辆操作者进行通信。替代地或另外地，故障上报和待定故障上报可以包括经由通信网络90与车外控制器95进行通信。

图3示意性地示出了频率相关例程200，例程300是作为在基于振动的监测系统20中执行的例程200的步骤218的一部分而执行，并且与车辆10、一个或多个子系统30以及与监测控制器42通信的一个或多个噪声/振动传感器40的实施例的操作相关联。频率相关例程300包括基于与来自每个车辆子系统30的故障振动特征相关联的子系统故障频率和采用车载噪声/振动传感器40所测量的噪声/振动信号之间的频率相关来将故障与其中一个车辆子系统30隔离的过程。表2被提供为一种索引，其中经过数字标记的块和对应的功能如下所述，对应于频率相关例程300。可以在功能和/或逻辑块组件和/或各种处理步骤方面描述本教导。应该认识到的是，这样的块组件可以由已经配置为执行指定功能的硬件、软件和/或固件组件组成。

表2

频率相关例程300执行来确定在与故障(其与其中一个车辆子系统30相关联)相关联的频率和来自车载噪声/振动传感器40的记录噪声/振动水平之一之间是否存在频率相关。在开始(302)后，对噪声/振动数据加以分析，这可以包括执行频谱分析，从而针对来自每个车载噪声/振动传感器40的噪声/振动信号以及来自环境条件监测系统75的信号输入以幅度/频率分析的形式确定振动特征。频谱分析可以经由FFT(快速傅里叶变换)或其他分析技术来完成。通过执行FFT来分析来自车载噪声/振动传感器40的记录噪声/振动信号，进而提取噪声/振动信号的频谱(304)。为了比较性评估，选出通过FFT分析所得的与最大幅度相关联的频率(306)。评估包括将通过FFT分析所得的与最大幅度相关联的频率与来自每个车辆子系统30的子系统故障频率进行比较，如下参考表3所述。说明本文描述的概念的示例性子系统包括制动系统、内燃发动机、发动机起动器、交流发电机/发电机、水泵、电动机/发电机、HVAC系统和挡风玻璃雨刮系统。

表3

每个车辆子系统30具有相关联的故障特征振动N，该故障特征振动N包括当相关联的车辆子系统30中已经发生故障时噪声/振动信号升高或处于最大水平下的一个或多个频率或频率范围。可以识别出噪声/振动信号升高的子系统故障频率，并且该子系统故障频率与相关联的可旋转构件36的旋转速度成比例。每个车辆子系统30的子系统故障频率是建立在车辆子系统30的故障振动特征N和相关联的可旋转构件36的旋转速度的基础上。

将通过FFT分析所得的与最大幅度相关联的频率和与来自每个车辆子系统30的故障振动特征相关联的频率范围N进行比较的步骤被执行来确定观察到的频率和与其中一个子系统30的故障振动特征相关联的频率之间是否存在相关(308)，并且在观察到相关时(308)(1)，进行上报(310)。同样地，当没有观察到相关时(308)(0)，也进行上报(312)。以这种方式，例程300可以确定观察到的频率和与其中一个子系统30的故障振动特征(这允许对故障进行隔离)相关联的频率之间是否存在相关。

这样，本文描述的概念可以用于使用车辆功能信号来明确产生车辆异常噪声或振动的根本原因，并且可以为噪声或振动问题提供快速且准确的诊断能力。这些概念还提供了与车载噪声和/或振动是其前兆现象的问题有关的预测能力。这些概念还包括使用可感知的可用环境信息来过滤不相干噪声的能力，例如，牵引条件、负荷条件、交通条件、风力条件或道路条件。此外，噪声和/或噪声/振动传感器阵列可以识别出噪声/振动在车上的位置并将其与车辆子系统和有关部件的位置信息相关。

流程图和流程图中的框图说明了根据本公开的各个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方案的架构、功能性和操作。关于这一点，流程图或框图中的每个框可以表示模块、代码段或部分，其包含用于实施指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当注意的是，流程图和/或流程图图示中的每个框以及框图和/或流程图图示中的框的组合可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件与计算机指令的组合来实施。这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可指导控制器或其他可编程数据处理装置以特定方式运作，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的指令的制品。

详细描述和附图或图式支持并且描述本教导，但是本教导的范围仅由权利要求限定。虽然已详细地描述了用于实行本教导的某些最佳方式和其他实施例，但是仍存在有用于实践所附权利要求书中限定的本教导的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于车辆的监测系统，包括：

设置为监测车载噪声或振动的传感器；

包括致动器的子系统，其中与所述子系统相关联的故障由故障振动特征定义；以及

与所述传感器和所述子系统进行通信的控制器，所述控制器包括指令集，所述指令集可执行来：

监测激活所述子系统的命令；

监测来自所述传感器的与激活所述子系统的所述命令一致的信号输入；

基于所监测到的来自所述传感器的所述信号输入，确定第一振动特征，所述信号输入与激活所述子系统的所述命令一致，

确定所述第一振动特征和与所述子系统相关联的所述故障振动特征之间的相关，并且

当所述相关大于阈值相关时，检测与所述子系统相关联的故障的发生。

2.根据权利要求1所述的监测系统，其中所述致动器包括可旋转元件，并且其中与所述子系统相关联的所述故障振动特征基于所述致动器的所述可旋转元件的旋转速度来确定。

3.根据权利要求2所述的监测系统，其中所述子系统包括雨刮系统，并且其中所述可旋转元件包括雨刮电机的轴。

4.根据权利要求2所述的监测系统，其中所述子系统包括车辆制动系统，并且其中所述可旋转元件包括车轮。

5.根据权利要求2所述的监测系统，其中所述子系统包括充电系统，并且其中所述可旋转元件包括交流发电机的轴。

6.根据权利要求2所述的监测系统，其中所述子系统包括起动系统，并且其中所述致动器包括起动电机的轴。

7.根据权利要求2所述的监测系统，其中所述子系统包括冷却剂循环系统，并且其中所述致动器包括水泵的轴。

8.根据权利要求2所述的监测系统，其中所述子系统包括电力推进系统，并且其中所述致动器包括电动机/发电机的轴。

9.根据权利要求2所述的监测系统，其中所述子系统包括内燃机，并且其中所述致动器包括曲轴。

10.根据权利要求1所述的监测系统，其中设置为监测车载噪声或振动的所述传感器包括音频麦克风，所述音频麦克风具有与可听频谱相关联的检测范围。