CN104773155A - 一种汽车制动***早期故障诊断方法 - Google Patents

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王凌
潘静
陈长骏
陈锡爱
许宏
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
    • B60T17/22—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices
    • B60T17/221—Procedure or apparatus for checking or keeping in a correct functioning condition of brake systems

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  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Valves And Accessory Devices For Braking Systems (AREA)

Abstract

一种汽车制动***早期故障诊断方法，其具体步骤依次为：在汽车行驶过程中采集分析汽车的制动踏板位移值x；采集计算x对应的汽车加速度值y(前进方向加速度)；组成并存储一个(x，y)样本；在汽车行驶过程中不断的采集、计算和存储，得到多个(x，y)样本；采用指数函数y＝a×bx+c拟合一段时间内的若干个(x，y)样本；利用经过训练的支持向量机对特征值(a，b，c)进行制动***劣化状态分类；基于劣化状态分类结果判断汽车制动***是否出现早期故障。本发明依据制动***的输入和输出进行早期故障诊断判定，可以较好防止汽车制动失效导致的安全行车问题。

Description

一种汽车制动***早期故障诊断方法
技术领域
本发明专利涉及一种汽车制动***早期故障诊断方法，特别涉及一种基于车辆制动时加速度信息变化的一种汽车制动***早期故障诊断方法。
背景技术
制动***是保证车辆安全行驶的关键，由于制动***故障导致的交通事故时常发生。当前多数车辆都采用定期的方法对制动***进行检查和维修保养。然而，由于车主保养不到位或主观随意性，车辆制动***的日常保养经常延误或忽视，造成车辆使用的极大安全隐患。现有车辆有的安装有制动液传感器，但是只能监测制动液的存量是否超限，对于制动液品质下降和刹车***其他部分的故障无法检测。因此，需要借助新的技术手段对制动***功能进行监控从而保障行车安全。
发明专利“制动助力器故障诊断”(申请公布号CN103818373A)提出了一种车辆制动***助力器的故障诊断方法。发明专利“制动***的故障诊断装置以及制动***的故障诊断方法”(申请公布号CN103786713A)可以实现制动***真空泵的故障诊断。
上述技术只能实现汽车制动***的部分部件的故障诊断，并且无法用于当前迅速发展的电动汽车的制动***故障监测和诊断。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种汽车制动***早期故障诊断方法用于发现各类汽车制动***的早期故障。
为实现本发明所述目的，本发明从汽车制动***的输入信息(即制动踏板位移)和输出信息(即汽车加速度，刹车时加速度为负值)入手，基于在早期故障阶段或者故障发展阶段的制动***输入信息和输出信息对应关系必然发生变化这一原理，利用数据驱动的方法实现汽车制动***的早期故障诊断。
本发明具体步骤依次为：
步骤a：在汽车行驶过程中采集分析汽车的制动踏板位移值x；
步骤b：采集计算x对应的汽车加速度值y(前进方向加速度)；
步骤c：组成并存储一个(x，y)样本；
步骤d：在汽车行驶过程中不断的采集、计算和存储，得到多个(x，y)样本；
步骤e：采用指数函数y＝a×bx+c拟合一段时间内的若干个(x，y)样本；
步骤f：利用经过训练的支持向量机对特征值(a，b，c)进行制动***劣化状态分类；
步骤g：基于劣化状态分类结果判断汽车制动***是否出现早期故障。
本发明的汽车加速度值y是基于GPS模块或者加速度传感器或者汽车速度传感器进行分析计算得到，是平行于路面的汽车前进方向加速度，而不是垂直于路面的加速度。
本发明是一种汽车制动***早期故障诊断方法，该方法利用在正常阶段和早期故障阶段汽车制动***工作时，其制动踏板位移值和加速度值的对应关系发生变化这一特性，实现汽车制动***早期故障诊断。本发明不仅可以适用用于各类汽油车、柴油车的制动***早期故障诊断，也可以用于电动汽车的制动***监测。
附图说明
图1是本发明的步骤示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括七个步骤：步骤a：在汽车行驶过程中采集分析汽车的制动踏板位移值x；步骤b：采集计算x对应的汽车加速度值y(前进方向加速度)；步骤c：组成并存储一个(x，y)样本；步骤d：在汽车行驶过程中不断的采集、计算和存储，得到多个(x，y)样本；步骤e：采用指数函数y＝a×bx+c拟合一段时间内的若干个(x，y)样本；步骤f：利用经过训练的支持向量机对特征值(a，b，c)进行制动***劣化状态分类；步骤g：基于劣化状态分类结果判断汽车制动***是否出现早期故障。
本具体实施例中的步骤a需要采集汽车制动踏板的位移值x。由于汽车行驶过程中制动要求是多变的，驾驶员踩踏汽车制动踏板的动作导致制动踏板位移值也经常变化的。因此，在考虑汽车刹车***响应速度的基础上，本发明步骤a是在制动踏板位移值非零时(即踩踏制动踏板有效时)，并且该位移值稳定时间超过0.5秒的情况下，采集分析对应的该0.5秒内的汽车加速度均值，记录为y。该具体实施例中，制动踏板位移值变化区间小于3mm时，认为制动踏板位移值是稳定的。
本具体实施例中步骤b采集计算x对应的汽车加速度值y，是指步骤a所述的制动踏板位移值稳定的0.5秒内的平行于路面方向的加速度均值(简称“前进方向加速度”)，即0.5秒结束时刻的速度值减去0.5秒开始时刻的速度值，得到的差值再除以0.5，即为y值。由于汽车是在制动，一般情况下，y均为负值。极少数情况下，汽车处于下坡阶段并且驾驶员制动踩踏较轻，因此y也有可能是正值。
本具体实施例中的步骤c是将步骤a中得到的x值和对应的y值，组成一个样本(x，y)，并适当存储。
本具体实施例中的步骤d是在汽车行驶过程中不断的重复上述步骤a、步骤b和步骤c，得到不同的多个样本(x，y)，并适当存储。
本具体实施例的步骤e采用指数函数y＝a×bx+c拟合一段时间内的若干个(x，y)样本。这里“一段时间”是汽车行驶时间100小时，是多次汽车行驶时间的累积时长。
本具体实施例的步骤f利用支持向量机对前述步骤e的100小时行驶中的制动数据得出的一组特征值(a，b，c)进行制动***劣化状态分类。该支持向量机的相关参数已经利用大量同类车型的制动***监测历史数据训练确定的。这些监测历史数据对于制动***各故障过程具有广泛代表性，该支持向量机可以进行特征分类，从而实现制动***“正常状态”、“早期故障状态”和“严重故障状态”进行分类识别。
本具体实施例的步骤g基于步骤f的结果，给出劣化状态分类结果，判断汽车制动***是否出现早期故障，并向车辆驾驶员或维修人员作出相应警告。
本具体实施例的步骤e、步骤f、步骤g也是在汽车寿命周期中不断重复的，从而可以不断的实现汽车制动***早期故障诊断。
汽车行驶过程中，路面起伏状况、路面摩擦力和坡度是可能经常变化的。然而本发明是从制动***效果的统计信息入手，分析一段较长时间内(本具体实施例为汽车行驶100小时内)的汽车制动时加速度特征，因此可以适用于汽车行驶过程中的大部分情况。
本具体实施例的方法步骤只利用了汽车制动***的输入信息(制动踏板位移值)和输出信息(汽车加速度值)，因此不受制动***组成结构的限制，可以应用于汽油车、柴油车和电动汽车等各类汽车。

Claims (2)

1.一种汽车制动***早期故障诊断方法，其特征在于，其具体步骤依次为：
步骤a：在汽车行驶过程中采集分析汽车的制动踏板位移值x；
步骤b：采集计算x对应的汽车加速度值y(前进方向加速度)；
步骤c：组成并存储一个(x，y)样本；
步骤d：在汽车行驶过程中不断的采集、计算和存储，得到多个(x，y)样本；
步骤e：采用指数函数y＝a×bx+c拟合一段时间内的若干个(x，y)样本；
步骤f：利用经过训练的支持向量机对特征值(a，b，c)进行制动***劣化状态分类；
步骤g：基于劣化状态分类结果判断汽车制动***是否出现早期故障。
2.根据权利要求1所述的一种汽车制动***早期故障诊断方法，其特征是，汽车的加速度值y是基于GPS模块或者加速度传感器或者汽车速度传感器进行分析计算得到。
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