CN109739208A - 一种汽车发动机运行状态判断方法及系统 - Google Patents

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本发明公开了一种汽车发动机运行状态判断方法及系统，方法包括：S1：分别采集N个汽车主电电压值样本（V0、V1……Vn‑1）；计算该N个电压值的方差值VT，和电压差值和VD：VD=VD0+VD1+……+VDn‑1，其中VDi=Vi+1‑Vi；S2：分别获取发动机X、Y、Z轴的M组加速度值；分别计算每个轴的加速度方差值ATx、ATy、ATz，再计算出X、Y、Z轴加速度方差值的和向量AT；S3：根据电压方差值VT、电压差值和VD与预设规则R1的关系，和/或和向量AT与预设规则R2的关系，判断汽车发动机的运行状态。系统包括处理器及其分别连接的电压采样模块、状态输出模块和加速度传感模块。本发明优化了连接线路的复杂度，无需占用OBDII接口，不影响对车辆的维护、检测工作，无需适配OBD协议，具有极高的通用性。

Description

一种汽车发动机运行状态判断方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车电子领域，尤其是一种汽车发动机运行状态判断方法及系统。
背景技术
市场上，汽车保有量是非常巨大的，而伴随着汽车投入市场数量的不断增多，汽车的盗窃事故频次也在不断增多，为此，急需可以对汽车进行监控的方案，其中就包括对汽车发动机状态进行监控的产品。
目前市场中对于汽车发动机运行状态的判断方案为：通过OBD II接口读取发动机转速监控发动机运行状态。该方案存在如下不足之处：1、连接线路多：至少连接5根线路(2根电源线、2根CAN通讯信号线和1根K_BUS通讯信号线)；2、因占用汽车OBD II接口，而对于汽车维护或者检查时也需要该接口，影响了对汽车的维护检测。3.由于不同汽车厂商所制定的OBD协议存在差异，现有方案需要适配市面上大量车型OBD协议，工作量巨大。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在全部或部分的问题，提供一种汽车发动机运行状态判断方法及系统，以无需占用OBDII接口的方案，优化布线，减少安装工作量的情况下，实现对汽车发动机运行状态的检测。
本发明采用的技术方案如下：
一种汽车发动机运行状态判断方法，包括以下步骤：
S1：分别采集N个汽车主电电压值样本（V0、V1……Vn-1）；计算该N个电压值的方差值VT，和电压差值和VD：VD=VD0+VD1+……+VDn-1，其中VDi=Vi+1-Vi；
S2：根据电压方差值VT、电压差值和VD与预设规则R1的关系，判断汽车发动机的运行状态。
本方案仅需接入汽车电源（即两根线路），即可完成对于汽车发送机运行状态的准确判断，线路构造简单，系统复杂度低。同时，无需接入到OBD接口，不需要获取车辆诊断数据，精简了算法，节约了算力；不需要对OBD协议的适配，通用性极强。
进一步的，所述S2中，预设规则R1中设置有若干阈值，包括：VT1：发动机有点火动作的电压方差阈值、VT2：发动机有熄火动作的电压方差阈值、VD1：发动机有点火动作的电压差和阈值，此值为正数、VD2：发动机有熄火动作的电压差和阈值，此值为负数；所述S2具体为：根据电压方差值VT、电压差值和VD与VT1、VT2、VD1、VD2的关系，判断汽车发动机的运行状态。
通过阈值对采集计算的参数进行简单评价，即可得到对发动机运行状态的判断，算法简单、效果准确。
进一步的，所述S2具体为：在电压方差值VT大于VT1且电压差值和VD大于VD1时，则判断发动机为第一状态；在电压方差值VT大于VT2且差值和VD小于VD2时，则判断发动机为第二状态。
基于采集的参数与阈值间的细分关系，可以更准确地判断出发动机的运行状态，且该所谓的状态为细分状态。
进一步的，所述S1中，所采集的N个汽车主电电压值样本为以T1采样间隔所采集的电压样本。以预定频率采集电压样本，可以精简采样规则，使得采样行为更加简单，同时，以相同时间间隔进行电压采样，也可以减小随机误差对于采样效果的影响。
进一步的，所述S2前还包括：
S1-2：分别获取发动机X、Y、Z轴的M组加速度值；分别计算每个轴的加速度方差值ATx、ATy、ATz，再计算出X、Y、Z轴加速度方差值的和向量AT；
所述S2具体为：根据电压方差值VT、电压差值和VD与预设规则R1的关系，和/或和向量AT与预设规则R2的关系，判断汽车发动机的运行状态。
增加对发送机三轴加速度值的采样，结合电压值进行综合判断，可以提高判断结果的准确性，即发送机三轴加速度值对于发动机运行状态的判断有着良好的辅助作用。同时，本设计中，无需高精度的传感器（如六轴传感器），成本较低，参数较少，数据运算量也较小。
进一步的，所述S2中，预设规则R2设置有若干阈值，包括：AT1：车辆运动的加速度方差阈值、AT2：车辆静止的加速度方差阈值、T2：车辆运动的加速度检测时间、T3：车辆静止的加速度检测时间；所述根据和向量AT与预设规则R2的关系，判断汽车发动机的运行状态具体为：在和向量AT的模大于AT1的持续时间超过T2时，则判断发动机为第三状态；在和向量AT的模小于AT2的持续时间超过T3时，则判断发动机为第四状态。
基于加速度值对发动机运行状态进行进一步细分，可以更加精确地判断出发送机的运行状态，以便于对发动机有一个更加清晰的了解。
为解决上述全部或部分问题，本发明提供了一种汽车发动机运动状态判断系统，包括电压采样模块、处理器和状态输出模块，其中：
电压采集模块连接于汽车主电电源，用以分别采集N个汽车主电电压值样本（V0、V1……Vn-1），并将电压样本值传输给处理器；
处理器用于接收电压采集模块的电压样本值，计算N个电压值的方差值VT，和电压差值和VD：VD=VD0+VD1+……+VDn-1，其中VDi=Vi+1-Vi；还根据电压方差值VT、电压差值和VD与预设规则R1的关系，判断出汽车发送机的运行状态；还将判断结果发送给状态输出模块进行输出。
进一步的，系统还包括连接到处理器的加速度传感模块，该加速度传感模块用于分别获取发动机 X、Y、Z轴的M组加速度值，并将该M组加速度值传输给处理器；加速度传感模块可选用三轴陀螺仪采集数据；
处理器还用于接收加速度传感模块发送的M组加速度值，计算每个轴的加速度方差值ATx、ATy、ATz，还计算出X、Y、Z轴加速度方差值的向量和AT；处理器根据电压方差值VT、电压差值和VD与预设规则R1的关系，和/或和向量AT与预设规则R2的关系，判断汽车发动机的运行状态。
进一步的，所述处理器包括阈值存储模块，该阈值存储模块预设有若干阈值，具体包括：VT1：发动机有点火动作的电压方差阈值、VT2：发动机有熄火动作的电压方差阈值、VD1：发动机有点火动作的电压差和阈值，此值为正数、VD2：发动机有熄火动作的电压差和阈值，此值为负数、AT1：车辆运动的加速度方差阈值、AT2：车辆静止的加速度方差阈值、T2：车辆运动的加速度检测时间、T3：车辆静止的加速度检测时间。
进一步的，所述电压采集模块以T1采样间隔采集电压值样本。
进一步的，处理器的判断规则R1为：在电压方差值VT大于VT1且电压差值和VD大于VD1时，则判断发动机为第一状态；在电压方差值VT大于VT2且差值和VD小于VD2时，则判断发动机为第二状态。
进一步的，处理器的判断规则R2为：在和向量AT的模大于AT1 的持续时间超过T2时，则判断发动机为第三状态；在和向量AT的模小于AT2的持续时间超过T3时，则判断发动机为第四状态。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明优化了连接线路的复杂度，将现有设计中的至少5条线路优化到仅需两条电源线，大幅降低了系统复杂度，减少了工作人员的安装难度，提高了安装成功率。
2、本设计凭借对电源电压的采样实现对发动机状态的监控，无需占用OBDII接口，不影响对车辆的维护、检测工作。
3、本设计不接入汽车OBD总线（CAN或K_BUS），避免了对汽车ECU产生干扰的可能。
4、由于本设计无需借助OBD来采集数据，因此，无需适配OBD协议，具有极高的通用性，这样可以节省对协议适配开发和调式工作量，缩短开发周期。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1-2是汽车发动机运行状态判断方法的两个实施例。
图3是汽车发动机运行状态判断系统的构造图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，本实施例公开了一种汽车发动机运行状态判断方法，包括以下步骤：
S1：分别采集N个汽车主电电压值样本（V0、V1……Vn-1）；计算该N个电压值的方差值VT，和电压差值和VD：VD=VD0+VD1+……+VDn-1，其中VDi=Vi+1-Vi。优选的，所采集的N个汽车主电电压值样本为以T1采样间隔所采集的电压样本。
S2：根据电压方差值VT、电压差值和VD与预设规则R1的关系，判断汽车发动机的运行状态。具体的为：在电压方差值VT大于VT1且电压差值和VD大于VD1时，则判断发动机为第一状态，如点火状态；在电压方差值VT大于VT2且差值和VD小于VD2时，则判断发动机为第二状态，如熄火状态，其中，VT1、VT2、VD1、VD2分别为：VT1：发动机有点火动作的电压方差阈值、VT2：发动机有熄火动作的电压方差阈值、VD1：发动机有点火动作的电压差和阈值，此值为正数、VD2：发动机有熄火动作的电压差和阈值，此值为负数。
为对发动机运行状态的判断结果起到提高精度的作用，如图2所示，本实施例公开了另一种汽车发动机运行状态判断方法，包括以下步骤：
S1：分别采集N个汽车主电电压值样本（V0、V1……Vn-1）；计算该N个电压值的方差值VT，和电压差值和VD：VD=VD0+VD1+……+VDn-1，其中VDi=Vi+1-Vi。优选的，以T1采样间隔采集N个汽车主电电压值样本。
S2：分别获取发动机X、Y、Z轴的M组加速度值；分别计算每个轴的加速度方差值ATx、ATy、ATz，再计算出X、Y、Z轴加速度方差值的和向量AT。需要说明的是，所谓获取发动机的M组加速度值，并非一定要直接获取，也可以通过固定安装在汽车上的设备的感应值视为发动机的加速度值。
上述S1和S2不分先后；
S3：根据电压方差值VT、电压差值和VD与预设规则R1的关系，和/或和向量AT与预设规则R2的关系，判断汽车发动机的运行状态。
具体而言，S3中，预设规则R1中设置有若干阈值，包括：VT1：发动机有点火动作的电压方差阈值、VT2：发动机有熄火动作的电压方差阈值、VD1：发动机有点火动作的电压差和阈值，此值为正数、VD2：发动机有熄火动作的电压差和阈值，此值为负数。预设规则R2中设置有若干阈值，包括：AT1：车辆运动的加速度方差阈值、AT2：车辆静止的加速度方差阈值、T2：车辆运动的加速度检测时间、T3：车辆静止的加速度检测时间。
上述根据电压方差值VT、电压差值和VD与预设规则R1的关系，判断汽车发动机的运行状态具体为：在电压方差值VT大于VT1且电压差值和VD大于VD1时，则判断发动机为点火状态；在电压方差值VT大于VT2且差值和VD小于VD2时，则判断发动机为熄火状态。
上述根据和向量AT与预设规则R2的关系，判断汽车发动机的运行状态具体为：在和向量AT的模大于AT1的持续时间超过T2时，则判断发动机为第三状态，如运动状态；在和向量AT的模小于AT2的持续时间超过T3时，则判断发动机为第四状态，如静止状态。
发动机运行状态主要判断依据为点火和熄火动作。若电压方差识别有点火动作，则发动机处于工作状态，若电压方差识别有熄火动作，则发动机处于静止状态。车辆运动和静止状态辅助提升识别精度。若加速度方差识别车辆为静止，则发动机处于静止状态。
如图3所示，本实施例公开了一种汽车发动机运动状态判断系统，包括电压采样模块、处理器和状态输出模块，其中：电压采样模块输入端连接汽车主电电源，输出端连接处理器，处理器输出端连接状态输出模块的输入端；
电压采集模块连接于汽车主电电源，用以分别采集N个汽车主电电压值样本（V0、V1……Vn-1），并将电压样本值传输给处理器；电压采集模块可以通过ADC（模数转换器）采集电压；优选以T1采样间隔采集电压值样本；
处理器（如MCU）用于接收电压采集模块的电压样本值，计算N个电压值的方差值VT，和电压差值和VD：VD=VD0+VD1+……+VDn-1，其中VDi=Vi+1-Vi；还根据电压方差值VT、电压差值和VD与预设规则R1的关系，判断出汽车发送机的运行状态；还将判断结果发送给状态输出模块进行输出。
处理器包括阈值存储模块，该阈值存储模块预设有若干阈值，具体包括：VT1：发动机有点火动作的电压方差阈值、VT2：发动机有熄火动作的电压方差阈值、VD1：发动机有点火动作的电压差和阈值，此值为正数、VD2：发动机有熄火动作的电压差和阈值，此值为负数；处理器根据电压方差值VT、电压差值和VD与阈值存储模块中所存储的阈值的关系，判断出汽车发送机的运行状态。具体而言，处理器的判断规则R1为：在电压方差值VT大于VT1且电压差值和VD大于VD1时，则判断发动机为第一状态，如点火状态；在电压方差值VT大于VT2且差值和VD小于VD2时，则判断发动机为第二状态，如熄火状态。
基于上述系统实施例，本实施例公开了另一种汽车发动机运动状态判断系统，该系统还包括连接到处理器的加速度传感模块，该加速度传感模块用于分别获取发动机 X、Y、Z轴的M组加速度值，并将该M组加速度值传输给处理器；加速度传感模块可选用三轴陀螺仪采集数据；
处理器还用于接收加速度传感模块发送的M组加速度值，计算每个轴的加速度方差值ATx、ATy、ATz，还计算出X、Y、Z轴加速度方差值的向量和AT；处理器根据电压方差值VT、电压差值和VD与预设规则R1的关系，和/或和向量AT与预设规则R2的关系，判断汽车发动机的运行状态。
阈值存储模块还预设有若干阈值：AT1：车辆运动的加速度方差阈值、AT2：车辆静止的加速度方差阈值、T2：车辆运动的加速度检测时间、T3：车辆静止的加速度检测时间；处理器根据和向量AT的模与阈值存储模块预存的AT1、AT2、T2、T3间的关系，判断汽车发动机的运行状态。
具体而言，处理器根据和向量AT的模与阈值存储模块预存的AT1、AT2、T2、T3间的关系，判断汽车发动机的运行状态具体为：在和向量AT的模大于AT1 的持续时间超过T2时，则判断发动机为第三状态，如运动状态；在和向量AT的模小于AT2的持续时间超过T3时，则判断发动机为第四状态，如静止状态。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种汽车发动机运行状态判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：分别采集N个汽车主电电压值样本（V0、V1……Vn-1）；计算该N个电压值的方差值VT，和电压差值和VD：VD=VD0+VD1+……+VDn-1，其中VDi=Vi+1-Vi；
S2：根据电压方差值VT、电压差值和VD与预设规则R1的关系，判断汽车发动机的运行状态。
2.如权利要求1所述的汽车发动机运行状态判断方法，其特征在于，所述S2中，预设规则R1中设置有若干阈值，包括：VT1：发动机有点火动作的电压方差阈值、VT2：发动机有熄火动作的电压方差阈值、VD1：发动机有点火动作的电压差和阈值，此值为正数、VD2：发动机有熄火动作的电压差和阈值，此值为负数；所述S2具体为：根据电压方差值VT、电压差值和VD与VT1、VT2、VD1、VD2的关系，判断汽车发动机的运行状态。
3.如权利要求2所述的汽车发动机运行状态判断方法，其特征在于，所述S2具体为：在电压方差值VT大于VT1且电压差值和VD大于VD1时，则判断发动机为第一状态；在电压方差值VT大于VT2且差值和VD小于VD2时，则判断发动机为第二状态。
4.如权利要求1-3之一所述的汽车发动机运行状态判断方法，其特征在于，所述S1中，所采集的N个汽车主电电压值样本为以T1采样间隔所采集的电压样本。
5.如权利要求4所述的汽车发动机运行状态判断方法，其特征在于，所述S2前还包括：
S1-2：分别获取发动机X、Y、Z轴的M组加速度值；分别计算每个轴的加速度方差值ATx、ATy、ATz，再计算出X、Y、Z轴加速度方差值的和向量AT；
所述S2具体为：根据电压方差值VT、电压差值和VD与预设规则R1的关系，和/或和向量AT与预设规则R2的关系，判断汽车发动机的运行状态。
6.如权利要求5所述的汽车发动机运行状态判断方法，其特征在于，所述S2中，预设规则R2设置有若干阈值，包括：AT1：车辆运动的加速度方差阈值、AT2：车辆静止的加速度方差阈值、T2：车辆运动的加速度检测时间、T3：车辆静止的加速度检测时间；所述根据和向量AT与预设规则R2的关系，判断汽车发动机的运行状态具体为：在和向量AT的模大于AT1的持续时间超过T2时，则判断发动机为第三状态；在和向量AT的模小于AT2的持续时间超过T3时，则判断发动机为第四状态。
7.一种汽车发动机运动状态判断系统，其特征在于，包括电压采样模块、处理器和状态输出模块，其中：
所述电压采集模块连接于汽车主电电源，用以分别采集N个汽车主电电压值样本（V0、V1……Vn-1），并将电压样本值传输给处理器；
所述处理器用于接收电压采集模块的电压样本值，计算N个电压值的方差值VT，和电压差值和VD：VD=VD0+VD1+……+VDn-1，其中VDi=Vi+1-Vi；还根据电压方差值VT、电压差值和VD与预设规则R1的关系，判断出汽车发送机的运行状态；还将判断结果发送给状态输出模块进行输出。
8.如权利要求7所述的汽车发动机运动状态判断系统，其特征在于，系统还包括连接到处理器的加速度传感模块，该加速度传感模块用于分别获取发动机 X、Y、Z轴的M组加速度值，并将该M组加速度值传输给处理器；加速度传感模块可选用三轴陀螺仪采集数据；
处理器还用于接收加速度传感模块发送的M组加速度值，计算每个轴的加速度方差值ATx、ATy、ATz，还计算出X、Y、Z轴加速度方差值的向量和AT；处理器根据电压方差值VT、电压差值和VD与预设规则R1的关系，和/或和向量AT与预设规则R2的关系，判断汽车发动机的运行状态。
9.如权利要求8所述的汽车发动机运动状态判断系统，其特征在于，所述处理器包括阈值存储模块，该阈值存储模块预设有若干阈值，具体包括：VT1：发动机有点火动作的电压方差阈值、VT2：发动机有熄火动作的电压方差阈值、VD1：发动机有点火动作的电压差和阈值，此值为正数、VD2：发动机有熄火动作的电压差和阈值，此值为负数、AT1：车辆运动的加速度方差阈值、AT2：车辆静止的加速度方差阈值、T2：车辆运动的加速度检测时间、T3：车辆静止的加速度检测时间。
10.如权利要求7-9之一所述的汽车发动机运动状态判断系统，其特征在于，所述电压采集模块以T1采样间隔采集电压值样本。
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