CN111391865A - 一种纯电动商用车emt自动变速器故障诊断处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理系统及方法；针对EMT自动变速器，设计了包括故障诊断模块、故障采集模块、故障处理模块、故障分析模块和故障应用模块的系统，该系统将EMT自动变速器相关零部件所有的故障统计出，最终得出零部件的使用寿命，各个故障发生时对应的零部件使用寿命和外部信息，使得工作人员或驾乘人员能够清楚的运行中的变速器有可能发生的故障，进而提前做出相关处理；该系统针对纯电动商用车EMT自动变速器特有的故障进行分析处理，能够有效对解决因自动变速器故障带来的各个问题。

Description

一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理系统及方法

【技术领域】

本发明属于新能源系统动力领域，涉及一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理系统及方法。

【背景技术】

随着近几年空气质量下降，各大城市空气污染严重；中以及地方政府出台一系列政策，推动新能源汽车走上了快速发展的道路，并且市场保有量逐年提高。由于纯电动商用车整车质量较大，为满足整车动力性及道路要求，常采用驱动电机+EMT自动变速器的技术路线(EMT为新能源汽车自动变速器的简称)。

伴随新能源商用车逐步进入市场，车辆可靠性与经济性等方面受到了终端客户及运行商的关注，特别是以营利为主的纯电动商用车，可靠性备受关注。由于纯电动汽车的电控技术集成度高，当车辆发生故障时，非专业人士很难掌握车辆的具体故障，而盲目的操作可能危及车辆与驾乘人员的安全，导致不必要的伤害。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理系统及方法。以克服现有的电动汽车EMT自动变速器没有特有的车辆故障诊断及处理系统的问题，减少电动车有可能危及驾乘人员安全的情况发生。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理系统，包括：

故障诊断模块，用于从TCU接收EMT自动变速器的故障并传递至故障采集模块；

故障采集模块，用于定义各个故障的代码，并给故障划分严重等级，将实时故障信息传递至故障处理模块；

故障处理模块，用于整合故障信息，将故障信息及历史故障信息传递至故障分析模块；同时将实时车辆信息和外部信息传递至数据分析模块；

数据分析模块，用于统计EMT自动变速器内所有故障的次数，故障对应的车辆行驶里程数、故障对应零部件的使用时间及所有故障每次发生时的外部信息，由统计结果分析得到EMT自动变速器各零部件失效模式，进而得到改善性建议，将改善性建议传递至故障应用模块；

故障应用模块，用于将改善性建议告知工作人员和驾乘人员。

优选的，TCU通过零部件的电压、电流或电阻的异常判断对应零部件故障，或TCU直接得到零部件的故障信号。

优选的，故障等级分为三级，一级故障轻，二级故障中等，三级故障严重。

优选的，所述故障信息包括每一个故障的故障数据、故障代码、故障等级和故障发生时间，以及实时的故障总数；所述故障历史信息指各个故障发生过的次数。

优选的，对于故障信息和历史故障信息，故障处理模块通过CAN网络传递至数据分析模块；对于车辆信息和外部信息，故障处理模块通过GPRS网络传递至数据分析模块。

优选的，所述车辆信息包括实时的车速、驱动电机扭矩及转速、档位、刹车油门情况、驱动电机温度和MCU温度；

所述外部信息包括各零部件发生故障时刻车辆所处的位置，所述位置的坡度和路面，故障发生时的外部温度和天气信息。

优选的，所述故障分析模块，通过将所有的信息上传至终端云平台完成数据的统计分析；

故障分析模块还能够将故障信息实时传递给仪表装置。

优选的，所述改善性建议包括EMT自动变速器各个零部件的剩余使用寿命，以及各个零部件的失效模式。

一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理方法，

采集EMT自动变速器的故障；

定义故障代码并给故障划分等级；

处理各个故障；

统计各个故障发生时对应的车辆信息和外部信息，得到EMT自动变速器部件的失效模式，得到改善性建议。

优选的，所述处理故障为：

划分故障数组，所述故障数组包含故障等级、故障代码和故障标志位；

循环检测故障数组，当任意数组的故障标志位使能时，提取所述故障信息；

整合所述故障信息及历史故障信息并输出。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理系统；针对EMT自动变速器，设计了包括故障诊断模块、故障采集模块、故障处理模块、故障分析模块和故障应用模块的系统，该系统将EMT自动变速器相关零部件所有的故障统计出，最终得出零部件的使用寿命，各个故障发生时对应的零部件使用寿命和外部信息，使得工作人员或驾乘人员能够清楚的运行中的变速器有可能发生的故障，进而提前做出相关处理，最终通过大数据分析得出零部件的相似的失效模式，提醒驾乘人员、售后维修人员在车辆保养时需要注意事项，并汇总数据到技术研发领域，提供该部件可靠性改善的建议；该系统针对纯电动商用车EMT自动变速器特有的故障进行分析处理，能够有效对解决因自动变速器故障带来的各个问题，能够通过电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理系统提高产品的可靠性，为终端客户带来更多的利益。

进一步的，所有故障的采集，均由故障诊断模块配合TCU得到，得到的故障信息全面而有效。

进一步的，将故障进行分类，便于工作人员或驾乘人员根据故障的严重程度做出相应处理。

进一步的，故障分析模块在处理故障时，不仅仅包括实时的故障，还包括对应故障的历史信息，保证传输到故障分析模块中的故障全面。

进一步的，针对不同的信息，通过不同的网络传递；CAN网络通信具有高可靠性、实时性和灵活性的特点，GPRS网络可实时、高效的完成无线远距离的数据传输。

进一步的，在统计内部故障信息的同时，将其对应的车辆信息和外部信息一并考虑处理，使得故障分析的统计因素更加全面。

进一步的，通过云平台完成数据的统计分析，保证数据的全面可靠。利用纯电动车辆车载终端技术，能将发生的EMT自动变速器故障数据上传至终端云平台；且能记录查询EMT自动变速器相关零部件所有的故障发生时间、车辆内部故障数据、故障发生次数及外部环境因素。

本发明还公开了一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理方法，该方法针对纯电动车内EMT自动变速器的各个故障，进行诊断、采集、处理和分析，最终得到改善性建议，帮助工作人员和驾乘人员掌握故障信息。

【附图说明】

图1为本发明涉及的纯电动汽车结构简图；

图2为本发明涉及的EMT自动变速器结构简图；

图3为本发明的故障诊断处理原理图；

图4为本发明涉及的车载终端上传的道路天气信息图；

图5为本发明涉及的车载终端上传的故障数据图；

其中：1-输入轴；2-机械本体；3-输入轴转速传感器；4-1-3轴电磁阀；5-换挡执行机构；6-1-3轴位置传感器；7-输出轴转速传感器；8-输出法兰；9-仪表；10-终端；11-空调压缩机；12-风扇；13-多合一控制器；14-转向泵；15-动力电池；16-电机；18-变速器；19-VCU/TCU；20-BMS；21-储气罐；22-卸荷口；23-空气处理单元；24-进气冷却管路；25-空压机；26-便携式故障诊断仪；27-车架。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1为纯电动商用车的结构简图，所述纯电动汽车包括：动力电池及电池管理系统20(以下简称BMS)、驱动电机(以下简称MCU，MCU也可能集成在多合一控制器中)、多合一控制器13(集成电动空压机控制器、电动转向泵控制器、电空调高压配电、电加热高压配电、DCDC控制器和上装高压配电)、整车控制器、车身系统和上装系统、EMT自动变速器构成，各系统通过整车CAN网络及高低压线束连接通信。

MCU系统用于控制车辆的驱动电机，使驱动电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间等进行工作的控制器，BMS系统用于承担动力电池的系统管理、TCU系统用于承担EMT自动变速器选换挡的控制管理、多合一系统用于承担整高压附件等控制管理，车身系统用于承担低压附件等控制管理，所述低压附件包括如车门，冷却水泵、风扇等低压系统，车身传感器装置。上装系统主要指EMT自动变速器取力器后端的装置及多合一高压上装接口系统后端的装置，如水泥搅拌车的搅拌装置、自卸车的举升装置、环卫车的清扫装置等。

针对上述的纯电动汽车装置，本发明公开了一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理系统和处理方法，参见图2，所述纯电动商用车的EMT自动变速器包括输入轴1、机械本体2、输入轴转速传感器3、1-3轴电磁阀4、换挡执行机构5、1-3轴位置传感器6、输出轴转速传感器7和输出法兰8；输入轴转速传感器3和输出轴转速传感器7固定设置在机械本体2上，输入轴1从机械本体2的侧壁穿过机械本体，输入轴1的末端和输出法兰8固定连接，机械本体2上固定设置有换挡执行机构5，换挡执行机构5上固定设置有1-3轴电磁阀4和1-3轴位置传感器6。

参见图3，针对该EMT自动变速器中的各个零部件，该处理系统包括故障诊断模块、故障采集模块、故障处理模块、数据分析模块和故障应用模块。各模块间通过内部变量、CAN网络、GPRS网络等连接通信。CAN是ISO国际标准化的串行通信协议，是国际上常用的现场总线之一且优势明显，CAN总线通信具有高可靠性、实时性和灵活性等特点，CAN总线技术也广泛应用于汽车电子控制。CAN总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，CAN2.0B协议只包括数据链路层和物理层，用户可以自定义应用层协议，具有很大的灵活性。

故障诊断模块：纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断系统故障诊断模块能够简单便捷、实时地配合变速器控制器(已下简称TCU)诊断系统故障；EMT自动变速器中的输入轴转速传感器3、1-3轴电磁阀4、1-3轴位置传感器6及输出轴转速传感器7均和TCU系统连接，当的输入轴转速传感器3、1-3轴电磁阀4、1-3轴位置传感器6及输出轴转速传感器7出现故障时，通过电压、电流或电阻的变化使得TCU系统采集到上述4个装置出现故障，TCU系统传递至故障诊断模块，故障诊断模块得到故障信息；当机械本体2和换挡执行机构5出现故障时，TCU内部发出TCU内部发出报文，故障诊断模块得到故障信息；针对EMT自动变速器内的各个零部件，具体故障信息包括：输入轴转速传感器故障、输出轴转速传感器故障、换挡执行机构一轴电磁阀故障、换挡执行机构二轴电磁阀故障、换挡执行机构三轴电磁阀故障、换挡执行机构一轴位置传感器故障、换挡执行机构二轴位置传感器故障、换挡执行机构三轴位置传感器故障、变速器一挡挂挡失败故障、变速器二挡挂挡失败故障、变速器三挡挂挡失败故障、变速器四挡挂挡失败故障、变速器五挡挂挡失败故障、变速器六挡挂挡失败故障。故障诊断模块通过内部变量将所有的故障信息传递至故障采集模块。

故障采集模块：集成在TCU中的纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断系统中故障采集模块，通过内部变量的形式安全可靠接收到所有的故障信息后，将每一个故障定义一个唯一的故障代码，并根据故障的严重程度将每一个故障划分等级，共有三个等级，其中一级故障最轻、二级中等、三级故障最严重。定义后的故障继续以内部变量的形式安全可靠地传递给故障处理模块。故障等级的划分依据为对车辆及人员安全威胁的影响，其中一级为最轻，不会威胁人身或车辆安全，包括：输入轴转速传感器故障，车载终端会发出报警、指示灯闪烁或显示故障代码等；二级有可能威胁人身安全，包括：换挡执行机构一轴电磁阀故障、换挡执行机构二轴电磁阀故障、换挡执行机构三轴电磁阀故障、换挡执行机构一轴位置传感器故障、换挡执行机构二轴位置传感器故障、换挡执行机构三轴位置传感器故障，当出现二级人身安全时，整车控制器会进行限速等措施；三级为威胁人身或车辆安全的故障，包括：输出轴转速传感器故障、变速器1挡挂挡失败故障、变速器2挡挂挡失败故障、变速器3挡挂挡失败故障、变速器4挡挂挡失败故障、变速器5挡挂挡失败故障、变速器6挡挂挡失败故障，当出现三级人身安全时，整车控制器会控制车辆会直接指示停止运行。

故障处理模块：EMT自动变速器故障诊断系统故障处理模块最终整合故障采集模块采集到EMT自动变速器的所有故障数据，最终输出故障代码、整车最大故障等级、当前故障总数、故障发生时间信息，并通过调用历史故障计算出EMT自动变速器各零部件故障的累计发生次数，快速通过CAN网络，将信息导入故障分析模块中。

为配合上述故障信息的统计和记录，故障处理模块同时还包括车载终端系统，车载终端系统将实时的车辆信息和外部信息通过GPRS网络传递至故障分析模块中；所述车辆信息包括实时的车速、驱动电机扭矩及转速、档位、刹车油门情况、驱动电机温度和MCU温度；所述外部信息包括各零部件发生故障时刻车辆所处的位置，该位置的坡度、路面、温度、天气等信息。

故障处理模块的故障处理过程为：

EMT自动变速器故障诊断系统故障处理模块将故障采集模块输入的故障数据，按定义好的故障代码分成14个数组，数组内包含故障等级、故障代码和故障标志位；定义好的14个数组在故障处理模块循环检测，当任意一个数组内的故障标志位使能时，故障处理模块会将该数组中的故障信息提取出来，最终整合后输出故障代码、整车最大故障等级、当前故障总数、故障发生时间信息通过CAN网络，将信息导入车辆自身仪表系统、远程车载终端设备。当同时发生多个故障时，故障处理模块以2秒的周期(此周期可标定)循环播报。

与此同时，故障处理模块会调用该数组的历史故障信息，计算出EMT自动变速器中该零部件故障的累计发生次数，一同通过CAN网络，将信息导入车辆自身仪表系统、远程车载终端设备。

发生故障的数组会继续参与故障处理模块循环检测，直到该数组中的故障标志位清除，系统会停止采集该数组中的故障信息。

故障分析模块：EMT自动变速器故障诊断系统故障分析模块会根据远程车载终端上传的车辆故障信息进行大数据分析，故障处理模块整合的故障信息和远程车载终端记录的故障时车辆及外部信息一同上传至远程车载终端云平台。由于运营的车辆基数大，存储在载终端云平台的EMT自动变速器14个故障信息会组成庞大的故障数据库。

数据分析模块可以通过手动选择想要分析的故障，对比该故障发生时的各个条件，并检索出类似的车辆工况和环境因素，最终输出建议信息给故障应用模块具体内容包括：

1、统计各个零部件发生故障的次数、各零部件完全失效时实际运用的里程及相对使用时间(此信息会和实验室可靠性实验得出的数据，一同提供给驾乘人员、售后服务人员、研发技术人员等各零部件的剩余可用寿命技术支持)

2、通过车载终端GPS系统，统计各零部件发生故障时刻的车辆及路况天气信息(车辆信息包含此时的车速、驱动电机扭矩及转速、档位、刹车油门情况、驱动电机温度、MCU温度；路况天气信息包括：各零部件发生故障时刻车辆所处的位置，该位置的坡度、路面、温度、天气等信息)，通过故障大数据分析，模拟出典型的EMT自动变速器各零部件失效模式。

远程车载终端会根据接收到的故障数据实时快速的上传至车载终端云平台，告知运营、研发等技术人员故障信息，为数据分析模块提供EMT自动变速器各零部件大数据可靠性分析数据支持。

另一方面，车辆自身仪表系统会根据接收到的故障数据实时通过指示灯、故障名称显示、故障内容语音播报告知驾乘、维修与技术等人员故障信息，为车辆故障恢复、故障维修提供方向性参考。

故障应用模块：EMT自动变速器故障诊断系统故障应用模块会根据数据分析模块提供的大数据支持，提醒驾乘人员、售后维修人员在车辆保养时需要注意事项，并汇总数据到技术研发领域，提供该部件可靠性改善的建议，同时在车辆保养时告知驾乘人员车辆潜在的失效风险。

参见图4为车载终端上传的道路天气信息图；图5为车载终端上传的故障数据图；从图中可以看出远程终端系统会实时将故障信息传导至远程终端后台，存储并告知运营、售后技术等人员此时车辆的故障信息及整车数据，为进一步的现场故障处理做好方向性判断及物料准备。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理系统，其特征在于，包括：

故障诊断模块，用于从TCU接收EMT自动变速器的故障并传递至故障采集模块；

故障采集模块，用于定义各个故障的代码，并给故障划分严重等级，将实时故障信息传递至故障处理模块；

故障处理模块，用于整合故障信息，将故障信息及历史故障信息传递至故障分析模块；同时将实时车辆信息和外部信息传递至数据分析模块；

数据分析模块，用于统计EMT自动变速器内所有故障的次数，故障对应的车辆行驶里程数、故障对应零部件的使用时间及所有故障每次发生时的外部信息，由统计结果分析得到EMT自动变速器各零部件失效模式，进而得到改善性建议，将改善性建议传递至故障应用模块；

故障应用模块，用于将改善性建议告知工作人员和驾乘人员。

2.根据权利要求1所述的一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理系统，其特征在于，TCU通过零部件的电压、电流或电阻的异常判断对应零部件故障，或TCU直接得到零部件的故障信号。

3.根据权利要求1所述的一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理系统，其特征在于，故障等级分为三级，一级故障轻，二级故障中等，三级故障严重。

4.根据权利要求1所述的一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理系统，其特征在于，所述故障信息包括每一个故障的故障数据、故障代码、故障等级和故障发生时间，以及实时的故障总数；所述故障历史信息指各个故障发生过的次数。

5.根据权利要求1所述的一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理系统，其特征在于，对于故障信息和历史故障信息，故障处理模块通过CAN网络传递至数据分析模块；对于车辆信息和外部信息，故障处理模块通过GPRS网络传递至数据分析模块。

6.根据权利要求1所述的一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理系统，其特征在于，所述车辆信息包括实时的车速、驱动电机扭矩及转速、档位、刹车油门情况、驱动电机温度和MCU温度；

所述外部信息包括各零部件发生故障时刻车辆所处的位置，所述位置的坡度和路面，故障发生时的外部温度和天气信息。

7.根据权利要求1所述的一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理系统，其特征在于，所述故障分析模块，通过将所有的信息上传至终端云平台完成数据的统计分析；

故障分析模块还能够将故障信息实时传递给仪表装置。

8.根据权利要求1所述的一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理系统，其特征在于，所述改善性建议包括EMT自动变速器各个零部件的剩余使用寿命，以及各个零部件的失效模式。

9.一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理方法，其特征在于：

采集EMT自动变速器的故障；

定义故障代码并给故障划分等级；

处理各个故障；

统计各个故障发生时对应的车辆信息和外部信息，得到EMT自动变速器部件的失效模式，得到改善性建议。

10.根据权利要求1所述的一种纯电动商用车EMT自动变速器故障诊断处理系统，其特征在于，所述处理故障为：

划分故障数组，所述故障数组包含故障等级、故障代码和故障标志位；

循环检测故障数组，当任意数组的故障标志位使能时，提取所述故障信息；

整合所述故障信息及历史故障信息并输出。

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