CN114486298A - 一种电控空气悬架故障诊断模拟系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电控空气悬架故障诊断模拟系统及方法，包括：故障控制单元、故障模拟单元和故障诊断单元；故障控制单元包括：上位机和PLC控制器，上位机用于接收故障诊断单元的故障状态、以及下发故障指令信号传递至PLC控制器，PLC控制器用于接收上位机下发的故障指令信号并传递至故障模拟单元；故障模拟单元用于模拟悬架系统的故障；故障诊断单元包括：ECU控制器，ECU控制器与故障模拟单元和故障控制单元连接，ECU控制器用于检测故障模拟单元的故障状态并将故障状态上传至上位机与故障库匹配；本发明的优点是：通过上位机输入故障指令，ECU控制器进行故障诊断，基本涵盖所有空气悬架系统故障模式，便于电控空气悬架系统软件优化。
Description
技术领域
本发明涉及汽车空气悬架故障诊断技术领域，具体涉及一种电控空气悬架故障诊断模拟系统及方法。
背景技术
随着我国汽车工业发展，汽车在普通家庭越来越普及，人们对汽车的驾驶舒适性和操控性要求也越来越高。因此越来越多的配有主动悬架空气悬架系统的汽车被开发生产。
空气悬架系统其最主要的特点就是可以自动调节悬架的高低及软硬。由于该系统包含的部件种类较多，结构与功能逻辑较为复杂，系统本身长时间使用容易出现故障，且该系统为国内汽车新生智能驾驶系统，用户不熟悉且会频繁使用，容易造成不正当操作，该系统有可能会出现故障，现亟需搭建一种空气悬架故障诊断模拟系统对空气悬架系统故障诊断功能模块优化升级，提前发现功能隐患和软件缺陷，增强实车客户体验和安全。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种电控空气悬架故障诊断模拟系统及方法，用于空气悬架系统全功能逻辑、机械、气路、通讯故障诊断模拟。尤其是故障诊断模块的优化，软件BUG的清除，以克服上述现有技术的不足。
本发明提供的电控空气悬架故障诊断模拟方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：利用故障模拟单元模拟空气悬架上的执行部件，其中，所述故障模拟单元包括：台架和设置在台架上用于模拟空气悬架故障的执行部件的高度传感器、气泵、气路分配阀、空气弹簧、温度传感器、压力传感器、管路、单向电磁阀、继电器、伺服电机和气缸；
步骤S2：利用故障诊断单元中ECU控制器上的自检功能，自检后的相应指令发送至故障控制单元，确认系统无异常，开始诊断模拟过程；利用故障诊断单元的ECU控制器检测故障模拟单元的故障状态并将故障状态上传至上位机与故障库匹配；
步骤S3：利用故障控制单元的上位机接收故障诊断单元的故障状态、以及下发故障指令信号传递至PLC控制器；利用故障控制单元的PLC控制器接收上位机下发的故障指令信号并传递至故障模拟单元；
步骤S4：故障模拟单元接收到PLC控制器下发的故障执行指令，故障模拟单元根据指令相应制造故障，其中，通过对高度传感器、温度传感器、压力传感器线束进行短路或断路制造传感器失效故障；通过控制伺服电机打开气缸对空气弹簧快速泄气和缓慢泄气，制造空气弹簧爆裂和缓慢漏气故障现象；通过对继电器、气路分配阀、单向电磁阀线束进行短路或者断路制造阀堵塞或者异常开启失效故障；
步骤S5：在故障模拟单元制造故障后，ECU控制器通过检测高度传感器、温度传感器、气压分配阀、继电器、压力传感器、CAN信号的状态，当监测到信号异常，将故障状态发送到CAN总线上，通过上位机自动接收CAN总线上的故障状态后解析出故障码；上位机自动将故障码与故障库的故障码匹配，此时上位机屏幕显示系统故障状态与故障代码；若无法匹配，此屏幕显示未知故障。
作为本发明的优选，在步骤S3中还包括：
步骤S31：在上位机中创建故障库用于调取故障输入，上位机通过Labview编程模块将电控空气悬架系统产生的气路、机械、电路、信号故障程序或故障清除程序录入至故障库，其中故障库中故障模式任意创建，可随时创建或者任意PC机编写后导入上位机且模式数量无上限；
步骤S32：上位机与PLC控制器通过OPC通讯，由工程师任意选择调取故障库中的故障模式，并将故障模式指令信号输入给PLC控制器。
作为本发明的优选，在步骤S3中的上位机与PLC通过OPC通讯，上位机软件运行后，先进入初始化模块，进行变量的初始化，以及参数读取，初始化运行完毕后进入故障程序与故障清除程序循环中。
作为本发明的优选，在步骤S3中的上位机界面显示分为手动选项模块和自动选项模块，其中手动选项模块可手动选取故障模式输入，手动清除故障维持系统正常运行；所述自动选项模块可自动输入故障模式，自动清除故障维持系统正常运行。
作为本发明的优选，在步骤S3中的上位机通过编写或刷写工具模块对空气悬架系统故障程序和通信模块程序进行升级更新。
作为本发明的优选，在步骤S3中的上位机系统自诊断和CAN网络诊断，CAN网络诊断是空气悬架系统启动两分钟之后若ECU或上位机未接收到CAN信号，则表示CAN网络故障，否则为CAN网络正常。
本发明的另一个目的是提供一种电控空气悬架故障诊断模拟系统，包括：故障控制单元、故障模拟单元和故障诊断单元；
所述故障控制单元包括：上位机和PLC控制器，所述上位机用于接收故障诊断单元的故障状态、以及下发故障指令信号传递至PLC控制器，所述PLC控制器用于接收上位机下发的故障指令信号并传递至故障模拟单元，其中所述上位机与故障诊断单元通过CAN总线连接，所述上位机和PLC控制器通过OPC通讯连接，所述上位机内设置有用于调取故障输入的故障库；
所述故障模拟单元用于模拟空气悬架系统的故障并呈现给故障诊断单元，所述故障模拟单元包括：台架和设置在台架上用于模拟空气悬架故障的执行部件的高度传感器、气泵、气路分配阀、空气弹簧、温度传感器、压力传感器、管路、单向电磁阀、继电器、伺服电机和气缸；
所述故障诊断单元包括：ECU控制器，所述ECU控制器分别与故障模拟单元和故障控制单元连接，所述ECU控制器用于检测故障模拟单元的故障状态并将故障状态上传至上位机与故障库匹配。
作为本发明的优选，所述上位机内设置有Labview编程模块，所述Labview编程模块用于将电控空气悬架系统的气路、机械、电路、信号故障程序和故障清除程序编写至故障库；所述上位机上设置有用于生成随机故障指令的随机故障模拟模块，所述随机故障模拟模块用于将故障指令信号通过PLC控制器传递至故障模拟单元，所述随机故障模拟模块用于故障模式任意创建，并随时创建或者任意PC机编写后导入上位机。
作为本发明的优选，所述故障模拟单元的台架上设置有对高度传感器、温度传感器、压力传感器线束进行短路或断路制造传感器失效故障的控制开关，所述台架上设置有对继电器、气路分配阀、单向电磁阀线束进行短路或者断路制造阀堵塞或者异常开启失效故障的控制开关，所述台架上设置有对ECU与COM接口未接收信号，制造信号失效故障的控制开关，所述伺服电机与气缸连接，所述伺服电机用于控制气缸的开启与关闭，所述气缸与空气弹簧连接，所述气缸用于对空气弹簧快速泄气和缓慢泄气，制造空气弹簧爆裂和缓慢漏气故障现象。
作为本发明的优选，所述ECU控制器设置有自动驱动系统及自检系统功能模块，在系统出现故障时，所述ECU控制器通过检测高度传感器、温度传感器、气压分配阀、继电器、压力传感器、CAN信号的状态，所述ECU控制器监测到信号异常，将故障状态发送到CAN总线上，所述上位机自动接收CAN总线上的故障状态后解析出故障码；所述上位机将故障码与故障库的故障码匹配，所述上位机屏幕显示系统故障状态与故障代码。若无法匹配，此屏幕显示未知故障。
本发明的优点及积极效果是：
1、本发明通过上位机输入故障指令，ECU控制器进行故障诊断，基本涵盖所有空气悬架系统故障模式，便于电控空气悬架系统软件优化。
2、本发明针对现有技术中存在的软件仿真故障模拟不充分和试验样车故障诊断模拟开发周期长问题，本发明通过设置故障模拟单元代替试验样车中的电控空气悬架，并通过模拟行车电脑的故障诊断单元，以及故障控制单元的组合方式，实现空气悬架系统全功能逻辑、机械、气路、通讯故障诊断模拟。尤其是故障诊断模块的优化，软件BUG的清除。
3、本发明的上位机通过Lbaview编写故障程序，故障模式存储于故障库，可任意手动或自动调取故障模式输入，对系统进行故障诊断。
4、本发明通过传感器的短路或断路制造电气故障、伺服电机控制气缸的气量制造弹簧和气路故障，上位机停止发送CAN报文与OPC数据，制造通讯故障。ECU检测，发送故障码，清楚，优化ECU故障诊断模块。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为根据本发明实施例的整体结构逻辑框图。
图2为根据本发明实施例的故障模拟单元结构框图。
图3为根据本发明实施例的流程图。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
实施例1
图1-2示出了根据本发明实施例的整体结构示意图。
如图1-2所示，本发明实施例提供的电控空气悬架故障诊断模拟系统，包括：故障控制单元、故障模拟单元和故障诊断单元；
所述故障控制单元包括：上位机和PLC控制器，所述上位机用于接收故障诊断单元的故障状态、以及下发故障指令信号传递至PLC控制器，所述PLC控制器用于接收上位机下发的故障指令信号并传递至故障模拟单元，其中所述上位机与故障诊断单元通过CAN总线连接，所述上位机和PLC控制器通过OPC通讯连接，所述上位机内设置有用于调取故障输入的故障库；
所述故障模拟单元用于模拟空气悬架系统的故障并呈现给故障诊断单元，所述故障模拟单元包括：台架和设置在台架上用于模拟空气悬架执行部件的高度传感器、气泵、气路分配阀、空气弹簧、温度传感器、压力传感器、管路、单向电磁阀、继电器、伺服电机和气缸；
所述故障诊断单元包括：ECU控制器，所述ECU控制器分别与故障模拟单元和故障控制单元连接，所述ECU控制器用于检测故障模拟单元的故障状态并将故障状态上传至上位机与故障库匹配。
本实施例中的上位机内设置有Labview编程模块，所述Labview编程模块用于将电控空气悬架系统的气路、机械、电路、信号故障程序和故障清除程序编写至故障库；所述上位机上设置有用于生成随机故障指令的随机故障模拟模块，所述随机故障模拟模块用于将故障指令信号通过PLC控制器传递至故障模拟单元，所述随机故障模拟模块用于故障模式任意创建，并随时创建或者任意PC机编写后导入上位机。
本实施例中的故障模拟单元的台架上设置有对高度传感器、温度传感器、压力传感器线束进行短路或断路制造传感器失效故障的控制开关，所述台架上设置有对继电器、气路分配阀、单向电磁阀线束进行短路或者断路制造阀堵塞或者异常开启失效故障的控制开关，所述台架上设置有对ECU与COM接口未接收信号，制造信号失效故障的控制开关，所述伺服电机与气缸连接，所述伺服电机用于控制气缸的开启与关闭，所述气缸与空气弹簧连接，所述气缸用于对空气弹簧快速泄气和缓慢泄气，制造空气弹簧爆裂和缓慢漏气故障现象。
本实施例中的故障诊断单元作为故障呈现的主要方式：所述故障诊断单元设有ECU控制器连接空气悬架台架用于系统故障诊断与正常程序运行。
本实施例中故障库的故障模式程序可通过上位机Labview编写，也可远程任意创建导入故障库。
本实施例中的空气悬架系统故障输入与显示上位机面板按钮分为：手动选项卡，按下后，选项卡切换到手动界面，手动输入故障模式；曲线选项卡，按下后，选项卡切换到曲线界面，实时显示传感器示数曲线；参数选项卡：按下后，选项卡切换到参数界面，根据不同的整车需求，输入不同的悬架参数；OPC选项卡：按下后，选项卡切换到OPC界面，监测上位机与PLC通讯数据；CAN选项卡：按下后，选项卡切换到CAN界面，监测上位机与ECU通讯数据。
本实施例中的故障执行单元通过对系统电路中高度传感器、温度传感器、压力传感器、继电器、气压分配阀、电磁阀制造断路或短路故障。故障监测单元ECU监测悬架高度、空气弹簧和储气罐的压力、气泵的温度，监测到异常信号时，将故障状态发送到CAN总线上；例如，空气弹簧快速漏气的故障状态设定为Error stauts1，高度传感器失效的故障状态设定为Error stauts2。上位机主动接收ECU发出的故障状态后与故障库中的故障模式匹配分析出故障码，当匹配成功时，上位机面板显示出故障码，例如左后空气弹簧缓慢漏气故障码为DTC-0010，右后高度传感器短路故障码为DTC-0100。当无法匹配时，上位机面板无故障码出现时，显示未知故障。
本实施例中的上位机还涉及系统自诊断和CAN网络诊断，CAN网络诊断是空气悬架系统启动两分钟之后若ECU或上位机未接收到CAN信号，则表示CAN网络故障，否则为CAN网络正常。
本实施例中的上位机能够通过软件编写或刷写工具对空气悬架系统故障程序和通信模块程序进行升级，便于随时更新程序。
实施例2
图3示出了根据本发明实施例的整体结构示意图。
实施例提供的电控空气悬架故障诊断模拟方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：利用故障模拟单元模拟空气悬架上的执行部件，其中，所述故障模拟单元模拟包括：台架和设置在台架上用于模拟空气悬架故障的执行部件的高度传感器、气泵、气路分配阀、空气弹簧、温度传感器、压力传感器、管路、单向电磁阀、继电器、伺服电机和气缸；
步骤S2：利用故障诊断单元中ECU控制器上的自检功能，自检后的相应指令发送至故障控制单元，确认系统无异常，开始诊断模拟过程；利用故障诊断单元的ECU控制器检测故障模拟单元的故障状态并将故障状态上传至上位机与故障库匹配；
步骤S3：利用故障控制单元的上位机接收故障诊断单元的故障状态、以及下发故障指令信号传递至PLC控制器；利用故障控制单元的PLC控制器接收上位机下发的故障指令信号并传递至故障模拟单元；
步骤S4：故障模拟单元接收到PLC控制器下发的故障执行指令，故障模拟单元根据指令相应制造故障，其中，通过对高度传感器、温度传感器、压力传感器线束进行短路或断路制造传感器失效故障；通过控制伺服电机打开气缸对空气弹簧快速泄气和缓慢泄气，制造空气弹簧爆裂和缓慢漏气故障现象；通过对继电器、气路分配阀、单向电磁阀线束进行短路或者断路制造阀堵塞或者异常开启失效故障；
步骤S5：在故障模拟单元制造故障后，ECU控制器通过检测高度传感器、温度传感器、气压分配阀、继电器、压力传感器、CAN信号的状态，当监测到信号异常，将故障状态发送到CAN总线上，通过上位机自动接收CAN总线上的故障状态后解析出故障码；上位机自动将故障码与故障库的故障码匹配，此时上位机屏幕显示系统故障状态与故障代码；若无法匹配，此屏幕显示未知故障。
本实施例的步骤S3中还包括：
步骤S31：在上位机中创建故障库用于调取故障输入，上位机通过Labview编程模块将电控空气悬架系统产生的气路、机械、电路、信号故障程序或故障清除程序录入至故障库，其中故障库中故障模式任意创建，可随时创建或者任意PC机编写后导入上位机且模式数量无上限；
步骤S32：上位机与PLC控制器通过OPC通讯，由工程师任意选择调取故障库中的故障模式，并将故障模式指令信号输入给PLC控制器。
本实施例在步骤S3中的上位机与PLC通过OPC通讯，上位机软件运行后，先进入初始化模块，进行变量的初始化，以及参数读取，初始化运行完毕后进入故障程序与故障清除程序循环中。
本实施例在步骤S3中的上位机界面显示分为手动选项模块和自动选项模块，其中手动选项模块可手动选取故障模式输入，手动清除故障维持系统正常运行；所述自动选项模块可自动输入故障模式，自动清除故障维持系统正常运行。
本实施例在步骤S3中的上位机通过编写或刷写工具模块对空气悬架系统故障程序和通信模块程序进行升级更新。
本实施例在步骤S3中的上位机系统自诊断和CAN网络诊断，CAN网络诊断是空气悬架系统启动两分钟之后若ECU或上位机未接收到CAN信号，则表示CAN网络故障，否则为CAN网络正常。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种电控空气悬架故障诊断模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：利用故障模拟单元模拟空气悬架上的执行部件，其中，所述故障模拟单元包括：台架和设置在台架上用于模拟空气悬架故障的执行部件的高度传感器、气泵、气路分配阀、空气弹簧、温度传感器、压力传感器、管路、单向电磁阀、继电器、伺服电机和气缸；
步骤S2：利用故障诊断单元中的ECU控制器上的自检功能，自检后的相应指令发送至故障控制单元，确认系统无异常，开始诊断模拟过程；利用故障诊断单元的ECU控制器检测故障模拟单元的故障状态并将故障状态上传至上位机与故障库匹配；
步骤S3：利用故障控制单元的上位机接收故障诊断单元的故障状态、以及下发故障指令信号传递至PLC控制器；利用故障控制单元的PLC控制器接收上位机下发的故障指令信号并传递至故障模拟单元；
步骤S4：故障模拟单元接收到PLC控制器下发的故障执行指令，故障模拟单元根据指令相应制造故障，其中，通过对高度传感器、温度传感器、压力传感器线束进行短路或断路制造传感器失效故障；通过控制伺服电机打开气缸对空气弹簧快速泄气和缓慢泄气，制造空气弹簧爆裂和缓慢漏气故障现象；通过对继电器、气路分配阀、单向电磁阀线束进行短路或者断路制造阀堵塞或者异常开启失效故障；
步骤S5：在故障模拟单元制造故障后，ECU控制器通过检测高度传感器、温度传感器、气压分配阀、继电器、压力传感器、CAN信号的状态，当监测到信号异常，将故障状态发送到CAN总线上，通过上位机自动接收CAN总线上的故障状态后解析出故障码；上位机自动将故障码与故障库的故障码匹配，此时上位机屏幕显示系统故障状态与故障代码；若无法匹配，此屏幕显示未知故障。
2.根据权利要求1所述的一种电控空气悬架故障诊断模拟方法，其特征在于，在步骤S3中还包括：
步骤S31：在上位机中创建故障库用于调取故障输入，上位机通过Labview编程模块将电控空气悬架系统产生的气路、机械、电路、信号故障程序或故障清除程序录入至故障库，其中故障库中故障模式任意创建，可随时创建或者任意PC机编写后导入上位机且模式数量无上限；
步骤S32：上位机与PLC控制器通过OPC通讯，由工程师任意选择调取故障库中的故障模式，并将故障模式指令信号输入给PLC控制器。
3.根据权利要求1-2任一所述的一种电控空气悬架故障诊断模拟方法，其特征在于，在步骤S3中的上位机与PLC通过OPC通讯，上位机软件运行后，先进入初始化模块，进行变量的初始化，以及参数读取，初始化运行完毕后进入故障程序与故障清除程序循环中。
4.根据权利要求1-2任一所述的一种电控空气悬架故障诊断模拟方法，其特征在于，在步骤S3中的上位机界面显示分为手动选项模块和自动选项模块，其中手动选项模块可手动选取故障模式输入，手动清除故障维持系统正常运行；所述自动选项模块可自动输入故障模式，自动清除故障维持系统正常运行。
5.根据权利要求1-2任一所述的一种电控空气悬架故障诊断模拟方法，其特征在于，在步骤S3中的上位机通过编写或刷写工具模块对空气悬架系统故障程序和通信模块程序进行升级更新。
6.根据权利要求1-2任一所述的一种电控空气悬架故障诊断模拟方法，其特征在于，在步骤S3中的上位机系统自诊断和CAN网络诊断，CAN网络诊断是空气悬架系统启动两分钟之后若ECU或上位机未接收到CAN信号，则表示CAN网络故障，否则为CAN网络正常。
7.一种电控空气悬架故障诊断模拟系统，其特征在于，包括：故障控制单元、故障模拟单元和故障诊断单元；
所述故障控制单元包括：上位机和PLC控制器，所述上位机用于接收故障诊断单元的故障状态、以及下发故障指令信号传递至PLC控制器，所述PLC控制器用于接收上位机下发的故障指令信号并传递至故障模拟单元，其中所述上位机与故障诊断单元通过CAN总线连接，所述上位机和PLC控制器通过OPC通讯连接，所述上位机内设置有用于调取故障输入的故障库；
所述故障模拟单元用于模拟空气悬架系统的故障并呈现给故障诊断单元，所述故障模拟单元包括：台架和设置在台架上用于模拟空气悬架执行部件的高度传感器、气泵、气路分配阀、空气弹簧、温度传感器、压力传感器、管路、单向电磁阀、继电器、伺服电机和气缸；
所述故障诊断单元包括：ECU控制器，所述ECU控制器分别与故障模拟单元和故障控制单元连接，所述ECU控制器用于检测故障模拟单元的故障状态并将故障状态上传至上位机与故障库匹配。
8.根据权利要求7所述的一种电控空气悬架故障诊断模拟系统，其特征在于，所述上位机内设置有Labview编程模块，所述Labview编程模块用于将电控空气悬架系统的气路、机械、电路、信号故障程序和故障清除程序编写至故障库；所述上位机上设置有用于生成随机故障指令的随机故障模拟模块，所述随机故障模拟模块用于将故障指令信号通过PLC控制器传递至故障模拟单元，所述随机故障模拟模块用于故障模式任意创建，并随时创建或者任意PC机编写后导入上位机。
9.根据权利要求7所述的一种电控空气悬架故障诊断模拟系统，其特征在于，所述故障模拟单元的台架上设置有对高度传感器、温度传感器、压力传感器线束进行短路或断路制造传感器失效故障的控制开关，所述台架上设置有对继电器、气路分配阀、单向电磁阀线束进行短路或者断路制造阀堵塞或者异常开启失效故障的控制开关，所述台架上设置有对ECU与COM接口未接收信号，制造信号失效故障的控制开关，所述伺服电机与气缸连接，所述伺服电机用于控制气缸的开启与关闭，所述气缸与空气弹簧连接，所述气缸用于对空气弹簧快速泄气和缓慢泄气，制造空气弹簧爆裂和缓慢漏气故障现象。
10.根据权利要求7所述的一种电控空气悬架故障诊断模拟系统，其特征在于，所述ECU控制器设置有自动驱动系统及自检系统功能模块，在系统出现故障时，所述ECU控制器通过检测高度传感器、温度传感器、气压分配阀、继电器、压力传感器、CAN信号的状态，所述ECU控制器监测到信号异常，将故障状态发送到CAN总线上，所述上位机自动接收CAN总线上的故障状态后解析出故障码；所述上位机将故障码与故障库的故障码匹配，所述上位机屏幕显示系统故障状态与故障代码。若无法匹配，此屏幕显示未知故障。
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