CN112099463A - 一种汽车驱动桥远程诊断系统 - Google Patents

Abstract

一种汽车驱动桥远程监控系统，包括车桥信息采集单元、车辆CAN网络、车联网终端和车桥智能监控系统。车桥信息采集单元通过车辆里程增量、车速、油门开度信息，自动触发采集任务，采集驱动桥桥壳振动信息、油温信息、摩擦片温度信息和摩擦片磨损状态信息通过车辆CAN网络和车联网终端将采集数据传输给车桥智能监控系统进行分析和逻辑判断，然后向车联网终端发布预警信息。本发明的优点在于：本发明基于当前车联网技术，开发了汽车驱动桥远程诊断系统。实现了驱动桥实时状态监控与早期预警，避免行车状态下突发严重故障，减少由驱动桥故障所引发的交通安全事故，维护驾乘人员的生命与财产安全。助力汽车智能化的发展，如无人驾驶技术。

Description

一种汽车驱动桥远程诊断系统

技术领域

本发明属于汽车远程诊断系统，尤其涉及一种汽车驱动桥远程诊断系统。

背景技术

汽车驱动桥作为车辆动力总成核心部件之一，在使用中存在齿轮裂纹、制动器拖磨等故障隐患。由于驾驶室距离驱动桥较远，同时车内伴有其它噪声的干扰。因此，驱动桥的故障信号，如振动、噪声难以被人体感知。最终，在故障末期演变为主减速器或制动器损坏等恶劣故障，严重时会危及驾乘人员的生命安全。目前，汽车远程诊断系统大多针对于电控系统的功能性故障，但在驱动桥产品领域尚处于空白状态。

发明内容

本发明提供了一种基于车联网无线通讯系统，而搭建的汽车驱动桥远程诊断系统通讯链，从而实现驱动桥动态数据的现场采集与后台诊断。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种汽车驱动桥远程诊断系统，其特征在于：包括车桥信息采集单元、车辆CAN网络、车联网终端和车桥智能监控系统；

所述车桥信息采集单元通过车辆里程增量、车速、油门开度信息，自动触发采集任务，采集驱动桥桥壳振动信息、油温信息、摩擦片温度信息和摩擦片磨损状态信息；

所述车辆CAN网络用于把车桥信息采集单元采集的信息传输给车联网终端；

所述车联网终端用于把采集的信息上报于车桥智能监控系统；

所述车桥智能监控系统用于下发采集指令，通过车桥信息采集单元对车辆实时动态数据进行抓取，对抓取信息建立参数曲线进行分析，通过分析结果对驱动桥健康状况进行逻辑判断，同时向车辆负责人发布故障预警信息。

优选的：所述车桥信息采集单元包括车桥信息采集器、振动传感器、油温传感器、摩擦片温度传感器、摩擦片磨损传感器、线缆，所述车桥信息采集器通过线缆分别连接振动传感器、油温传感器、摩擦片温度传感器、摩擦片磨损传感器。

优选的：所述车桥信息采集器共采集12路信号，包括驱动桥中桥振动信号、驱动桥后桥振动信号、驱动桥中桥油温信号、驱动桥后桥油温信号、驱动桥右中摩擦片温度信号、驱动桥右后摩擦片温度信号、驱动桥左中摩擦片温度信号、驱动桥左后摩擦片温度信号、驱动桥右中摩擦片磨损信号、驱动桥右后摩擦片磨损信号、驱动桥左中摩擦片磨损信号和驱动桥左后摩擦片磨损信号。

优选的：车桥信息采集器对桥壳振动信号进行采集，采集频率为2048Hz；所述桥壳振动信号低通滤波截至频率为500Hz；所述车桥信息采集器支持故障信号的滤波、提取，以及本地计算特征值；所述车桥信息采集器与车辆CAN网络的通信功能，可以通过车联网终端进行本地数据回传；所述车桥信息采集器对摩擦片温度状态和摩擦片磨损状态进行实时监控，同时进行超限报警。

优选的：所述振动传感器为磁电式振动速度传感器，垂直安装于驱动桥，方向与地面平行；所述摩擦片温度传感器通过镶嵌于摩擦片的内部的铜钉采集温度信号，所述铜钉和摩擦片同步磨损。

优选的：所述车桥智能监控系统以里程增量为坐标建立参数曲线，所述参数曲线包括驱动桥壳体振动的峭度指标趋势曲线、峰峰值指标趋势曲线、润滑油温度变化曲线、摩擦片温度变化曲线以及摩擦片磨损状态曲线。

优选的：所述车桥智能监控系统通过驱动桥壳体振动峭度指标趋势曲线和驱动桥壳体振动峰峰值指标趋势曲线可以判断齿轮和轴承的使用状态。

优选的：一种汽车驱动桥远程诊断系统，包括一种诊断方法：

步骤一：启动汽车，车桥信息采集单元进入自动采集模式，实时跟踪车辆里程、车速和油门开度信息；

步骤二：设定车辆里程、车速和油门开度采集区间，根据设定的采集区间重复采集数据，同时上报于车桥智能监控系统，并测算车辆里程增量；

步骤三：车桥智能监控系统以设定里程增量为坐标，同时设定驱动桥壳体振动的峭度指标、峰峰值指标、润滑油温度指标、摩擦片温度变化指标以及摩擦片磨损状态指标的预警值；

步骤四：车桥智能监控系统以车辆实时里程为坐标建立驱动桥壳体振动的峭度指标趋势曲线、峰峰值指标趋势曲线、润滑油温度变化曲线、摩擦片温度变化曲线以及摩擦片磨损状态曲线；

步骤五：车桥智能监控系统对比实时数据的曲线与设定指标差值，判断是否达到预警值；

步骤六：达到预警值，以曲线数据判断预警信号部位，同时发送预警信息和预警部位至车联网终端；无故障，重复步骤五和步骤六。

附图说明与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的优点在于本发明基于当前车联网技术，开发了汽车驱动桥远程诊断系统。实现了驱动桥实时状态监控与早期预警，从而，避免行车状态下突发严重故障，减少由驱动桥故障所引发的道路交通安全威胁，维护驾乘人员的生命与财产安全。同时，助力汽车智能化的发展，如无人驾驶技术。

附图说明

图1为本发明的驱动桥远程诊断系统通信链示意图；

图2为本发明的驱动桥峭度指标趋势曲线图；

图3为驱动桥摩擦片温度变化曲线图；

图4为本发明的车桥信息采集器信号通图；

图5本发明的车桥信息采集系统布置图；

图6为本发明摩擦片温度传感器安装方案设计图；

附图标记说明

1为车桥信息采集器，2为磁电式振动速度传感器，3为壳体温度传感器，4为摩擦片，5为铜钉，6为摩擦片温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述，所述是对本发明的解释而不是限定。

一种汽车驱动桥远程诊断系统，包括车桥信息采集单元、车辆CAN网络、车联网终端和车桥智能监控系统。车桥信息采集单元通过车辆里程增量、车速、油门开度信息，自动触发采集任务，采集驱动桥桥壳振动信息、油温信息、摩擦片温度信息和摩擦片磨损状态信息。车辆CAN网络用于把车桥信息采集单元采集的信息传输给车联网终端。车联网终端用于把采集的信息上报于车桥智能监控系统。车桥智能监控系统用于下发采集指令，通过车桥信息采集单元对车辆实时动态数据进行抓取，对抓取信息建立参数曲线进行分析，通过分析结果对驱动桥健康状况进行逻辑判断，同时向车辆负责人发布故障预警信息。主要通过电子邮件与手机短信的方式，向车辆负责人发出故障预警信息。由图1可知本系统的通讯全部采取车辆CAN网络进行数据传输和通信。

本系统的运行原理为车桥智能监控系统下发采集指令，由车联网通讯系统将指令信息传送给车辆终端，车辆终端又通过车辆CAN网络将指令传送给车桥信息采集单元。车辆CAN网络负责车桥信息采集单元和车联网终端之间的双向数据传递任务。

由图4的车桥信息采集器通道设计图可知车桥信息采集单元包括车桥信息采集器1、振动传感器、油温传感器、摩擦片温度传感器、摩擦片磨损传感器、线缆。车桥信息采集器1通过线缆分别连接振动传感器、油温传感器、摩擦片温度传感器6、摩擦片磨损传感器。车桥信息采集器共采集12路信号，两路振动信号、两路油温信号、四路摩擦片温度信号和四路摩擦片磨损状态信号。包括驱动桥中桥振动信号、驱动桥后桥振动信号、驱动桥中桥油温信号、驱动桥后桥油温信号、驱动桥右中摩擦片温度信号、驱动桥右后摩擦片温度信号、驱动桥左中摩擦片温度信号、驱动桥左后摩擦片温度信号、驱动桥右中摩擦片磨损信号、驱动桥右后摩擦片磨损信号、驱动桥左中摩擦片磨损信号和驱动桥左后摩擦片磨损信号。车桥信息采集器采用24V电源。车桥信息采集器1直接与CAN网络相连联通车联网终端，遵循车辆CAN通讯协议，将各路采集数据发送至车联网终端。车桥信息采集器1主要以高位数据线CAN-H、低位数据线CAN-L以及CAN-屏蔽实现数据传输和抗干扰功能。

车桥信息采集器1对桥壳振动信号采集频率为2048Hz，桥壳振动信号的低通滤波截至频率为500Hz。车桥信息采集器1支持故障信号的滤波、提取，以及特征值本地计算功能。车桥信息采集器与车辆CAN网络的通信功能，可以通过车联网终端进行本地数据回传。车桥信息集器1对摩擦片温度6状态和摩擦片磨损状态进行实时监控，同时进行超限报警。车桥信息采集器1采样时，对振动信号进行高频采样，并根据驱动桥壳体共振带进行局部带通滤波。在完成实时采集后，采集器对振动数据进行故障信号提取，并对故障信号的特征值进行本地计算，然后将提取出的特征值发回车桥智能监控系统。

由图5车桥信息采集单元的布置图可知振动传感器为磁电式振动速度传感器2，设计型号为垂直方向，采用水平方向安装于驱动桥。磁电式振动速度传感器2用以监测驱动桥壳体振动信号。传感器主要沿车辆前进方向水平布置在驱动桥壳体上。传感器和驱动桥壳体之间通过螺纹联结，实现振动能量的传递与信号拾取。

由图6摩擦片温度传感器6可以看出摩擦片4的安装方式，内部通过铜钉5固定。摩擦片温度传感器6通过镶嵌于摩擦片4的内部的铜钉5采集温度信号，铜钉5和摩擦片4同步磨损。制动器为鼓式制动器，铜钉5安装方式为：顺着鼓式制动器领蹄包角中心位置，沿径向在摩擦片4内嵌入铜钉5，铜钉端面与摩擦片端面平齐，最后温度传感器6压紧在铜钉5内侧端面，实现摩擦片4接触区温度的间接测量，这样的安装方式对制动鼓也不会产生损害。

根据本系统衍生的一种汽车驱动桥远程诊断方法，包括：

步骤一：启动汽车，车桥信息采集单元进入自动采集模式，实时跟踪车辆里程、车速和油门开度信息，

步骤二：设定车辆里程、车速和油门开度采集区间，根据设定的采集区间重复采集数据，同时上报于车桥智能监控系统，并测算车辆里程增量；

步骤三：车桥智能监控系统以设定里程增量为坐标，同时设定驱动桥壳体振动的峭度指标、峰峰值指标、润滑油温度指标、摩擦片温度变化指标以及摩擦片磨损状态指标的预警值。

步骤四：车桥智能监控系统以车辆实时里程为坐标建立驱动桥壳体振动的峭度指标趋势曲线、峰峰值指标趋势曲线、润滑油温度变化曲线、摩擦片温度变化曲线以及摩擦片磨损状态曲线。

步骤五：车桥智能监控系统对比实时数据的曲线与设定指标差值，判断是否达到预警值；

步骤六：达到预警值，以曲线数据判断预警信号部位，同时发送预警信息和预警部位至车联网终端；无故障，重复步骤四和步骤五

车桥智能监控系统以里程增量为坐标建立参数曲线，分别建立驱动桥壳体振动的峭度指标趋势曲线、峰峰值指标趋势曲线、润滑油温度变化曲线、摩擦片温度变化曲线以及摩擦片磨损状态曲线。车桥智能监控系统通过驱动桥壳体振动峭度指标趋势曲线和驱动桥壳体振动峰峰值指标趋势曲线可以判断齿轮和轴承的使用状态。

在实施例中，驱动桥远程诊断系统工作流程为：

1)：车辆启动后，车桥信息采集系统进入自动采集模式；

2)：车桥信息采集单元实时跟踪里程、车速以及油门开度；

3)：如车速、油门开度同时达到各自设定区间，则触发首次自动采集任务，并将采集数据由车联网终端上报车桥智能监控系统；

4)：当距离上次采集点的里程增量达到预定值后，车桥信息采集单元继续跟踪车速、油门开度信息，当两者再次同时达到各自设定区间，则再次触发自动采集任务，并将采集数据由车联网终端上报车桥智能监控系统；

5)：同时，如摩擦片温度或油温达到报警值，则触发预警采集任务，并向车辆发出预警信息；

6)：重复第4-5步工作，直至驱动桥因发生潜在故障而报警。

在本实施例中，选取振动速度信号的峭度指标与峰峰值指标作为驱动桥故障状态的判定依据。期间，在计算峰峰值指标时，首先从车辆服役开始，将最初20组振动信号的峰峰值进行平均，作为后续数据峰峰值指标的参考。

A)：峭度指标公式

B)：峰峰值指标公式

在峭度指标公式中。x_i代表一组振动速度信号序列中的一项。x代表一组振动速度信号序列的平均值。在峰峰值指标公式中：x_i代表第1-20组振动速度信号序列；x代表当前一组振动速度信号序列。车桥信息采集器对振动数据进行故障信号提取，并计算故障信号的峭度指标与峰峰值指标，作为驱动桥齿轮、轴承等零部件故障诊断的判定依据。

整体而言，汽车驱动桥远程诊断系统主要由车桥信息采集单元、车桥智能监控系统以及车联网通讯系统组成。首先，车桥信息采集系统在车辆行驶状态下，对驱动桥振动、温度等信号进行实时采集并计算特征值；其次，车桥信息采集单元将特征值数据发送至车联网终端；然后，车联网终端通过车联网通讯系统将数据传递至车桥智能监控系统；最后，车桥智能监控系统根据特征值数据对驱动桥的健康状态进行逻辑判定，如出现潜在故障，则向车辆发出预警信息。

以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种汽车驱动桥远程诊断系统，其特征在于：包括车桥信息采集单元、车辆CAN网络、车联网终端和车桥智能监控系统；

所述车桥信息采集单元通过车辆里程增量、车速、油门开度信息，自动触发采集任务，采集驱动桥桥壳振动信息、油温信息、摩擦片温度信息和摩擦片磨损状态信息；

所述车辆CAN网络用于把车桥信息采集单元采集的信息传输给车联网终端；

所述车联网终端用于把采集的信息上报于车桥智能监控系统；

所述车桥智能监控系统用于下发采集指令，通过车桥信息采集单元对车辆实时动态数据进行抓取，对抓取信息建立参数曲线进行分析，通过分析结果对驱动桥健康状况进行逻辑判断，同时向车辆负责人发布故障预警信息。

2.根据权利要求1所述的一种汽车驱动桥远程诊断系统，其特征在于，所述车桥信息采集单元包括车桥信息采集器(1)、振动传感器、油温传感器、摩擦片温度传感器(6)、摩擦片磨损传感器、线缆，所述车桥信息采集器通过线缆分别连接振动传感器、油温传感器、摩擦片温度传感器(6)、摩擦片磨损传感器。

3.根据权利要求2所述的一种汽车驱动桥远程诊断系统，其特征在于，所述车桥信息采集器(1)共采集12路信号，包括驱动桥中桥振动信号、驱动桥后桥振动信号、驱动桥中桥油温信号、驱动桥后桥油温信号、驱动桥右中摩擦片温度信号、驱动桥右后摩擦片温度信号、驱动桥左中摩擦片温度信号、驱动桥左后摩擦片温度信号、驱动桥右中摩擦片磨损信号、驱动桥右后摩擦片磨损信号、驱动桥左中摩擦片磨损信号和驱动桥左后摩擦片磨损信号。

4.根据权利要求2所述的一种汽车驱动桥远程诊断系统，其特征在于，所述车桥信息采集器(1)对桥壳振动信号进行采集，采集频率为2048Hz；所述桥壳振动信号低通滤波截至频率为500Hz；所述车桥信息采集器支持故障信号的提取和滤波，以及本地计算特征值；所述车桥信息采集器(1)与车辆CAN网络的通信功能，可以通过车联网终端进行本地数据回传；所述车桥信息采集器(1)对摩擦片温度状态和摩擦片磨损状态进行实时监控，同时进行超限报警。

5.根据权利要求2所述的一种汽车驱动桥远程诊断系统，其特征在于，所述振动传感器为磁电式振动速度传感器(2)，垂直安装于驱动桥，方向与地面平行；所述摩擦片温度传感器(6)通过镶嵌于摩擦片(4)的内部的铜钉(5)采集温度信号，所述铜钉(5)和摩擦片同步磨损。

6.根据权利要求1所述的一种汽车驱动桥远程诊断系统，其特征在于，所述车桥智能监控系统以里程增量为坐标建立参数曲线，所述参数曲线包括驱动桥壳体振动的峭度指标趋势曲线、峰峰值趋势曲线、润滑油温度变化曲线、摩擦片温度变化曲线以及摩擦片磨损状态曲线。

7.根据权利要求1所述的一种汽车驱动桥远程诊断系统，其特征在于，所述车桥智能监控系统通过驱动桥壳体振动峭度指标趋势曲线和驱动桥壳体振动峰峰值指标趋势曲线可以判断齿轮和轴承的使用状态。

8.根据权利要求1所述的一种汽车驱动桥远程诊断系统，包括一种诊断方法：

步骤一：启动汽车，车桥信息采集单元进入自动采集模式，实时跟踪车辆里程、车速和油门开度信息；

步骤二：设定车辆里程、车速和油门开度采集区间，根据设定的采集区间重复采集数据，同时上报于车桥智能监控系统，并测算车辆里程增量；

步骤三：车桥智能监控系统以设定里程增量为坐标，同时设定驱动桥壳体振动的峭度指标、峰峰值指标、润滑油温度指标、摩擦片温度变化指标以及摩擦片磨损状态指标的预警值；

步骤四：车桥智能监控系统以车辆实时里程为坐标建立驱动桥壳体振动的峭度指标趋势曲线、峰峰值指标趋势曲线、润滑油温度变化曲线、摩擦片温度变化曲线以及摩擦片磨损状态曲线；

步骤五：车桥智能监控系统对比实时数据的曲线与设定指标差值，判断是否达到预警值；

步骤六：达到预警值，以曲线数据判断预警信号部位，同时发送预警信息和预警部位至车联网终端；无故障，重复步骤四和步骤五。

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