CN102915033A - 车辆故障诊断系统和工程机械 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种车辆故障诊断系统，包括：至少一个主控制器、至少一个从控制器和故障输出装置，其中：每个所述从控制器连接至对应的主控制器，且所述主控制器连接至所述故障输出装置；所述从控制器连接至至少一个待测对象，用于对所述待测对象的运行状态进行检测，并将检测结果发送至所述主控制器，和/或所述主控制器连接至至少一个所述待测对象，用于对所述待测对象的运行状态进行检测；以及所述主控制器通过所述故障输出装置输出生成或接收到的检测结果。根据本发明的又一方面，还提出了一种工程机械。通过本发明的技术方案，能够简化系统内部线路布设，提高故障诊断的速度及准确率。
Description
技术领域
本发明涉及车辆故障诊断技术领域，具体而言，涉及一种车辆故障诊断系统和一种工程机械。
背景技术
泵车的工作环境相当恶劣，需要及时保养以免出现故障，而由于泵车结构复杂、发生的故障类型较多且故障之间的逻辑关系较为复杂，从而导致泵车的故障诊断与维修较为困难。
目前，泵车的故障诊断主要是靠维修人员的凭经验来判断引发泵车故障的原因，人工判断故障的方法，故障诊断的准确性较低，使得维修的效率及成功率较低；而部分采用智能诊断的系统，系统内部线路复杂，且诊断方法单一，诊断速度及诊断准确率都不理想。
因此，需要一种新的故障诊断系统，能够简化系统内部线路布设，提高故障诊断的速度及准确率。
发明内容
本发明正是基于上述问题，提出了一种车辆故障诊断系统，能够简化系统内部线路布设，提高故障诊断的速度及准确率。
有鉴于此，本发明提出了一种车辆故障诊断系统，包括：至少一个主控制器、至少一个从控制器和故障输出装置，其中：每个所述从控制器连接至对应的主控制器，且所述主控制器连接至所述故障输出装置；所述从控制器连接至至少一个待测对象，用于对所述待测对象的运行状态进行检测，并将检测结果发送至所述主控制器，和/或所述主控制器连接至至少一个所述待测对象，用于对所述待测对象的运行状态进行检测；以及所述主控制器通过所述故障输出装置输出生成或接收到的检测结果。
在该技术方案中，系统采用主从式结构，主控制器附近的待测对象通过主控制器检测，对于远离主控制器的待测对象，则在其附近设置从控制器，并由从控制器对附近的待测对象进行检测，这种集成诊断的方式降低了系统线路铺设的复杂程度，有利于降低系统出现故障的概率，提高了诊断速度和准确率。
在上述技术方案中，优选地，所述待测对象包括：连接至所述主控制器或所述从控制器的系统线路或检测部件，则所述主控制器或所述从控制器对与之相连的待测对象进行运行状态检测的过程包括：所述主控制器或所述从控制器从相连的待测对象处获取检测信号，并在所述检测信号的值或值的变化率不符合预设规则时，判定所述待测对象处于运行故障状态；和/或所述主控制器或所述从控制器从相连的待测对象处获取周期性的心跳帧信号，若所述控制器未接收到所述心跳帧信号或接收周期不符合预设周期，则判定所述待测对象处于运行故障状态。
在该技术方案中，针对不同的待测对象采用与之相适应的诊断方法，可以有效地提高诊断的效率和准确率。
在上述技术方案中，优选地，所述待测对象包括：连接至所述主控制器或所述从控制器的执行部件，则所述主控制器根据所述检测结果，生成相应的树状逻辑框图，并通过所述故障输出装置进行输出。
在该技术方案中，通过故障输出装置能够可视化地显示故障信息，便于故障的观察和诊断。优选地，这里可以通过树状逻辑框图显示检测结果，便于维修人员由总体到部分查看故障点，分析故障概率，提高了诊断的准确率，并提高了维修的方便程度。
在上述任一技术方案中，优选地，还包括：所述主控制器与所述从控制器之间通过至少一条总线线路进行连接。
在该技术方案中，主控制器与从控制器可以通过多条CAN总线和/或RS485总线连接，进一步地，可以采用CAN和RS485双总线通讯，当一条总线故障时，可以切换至另一条总线继续进行工作，提高了系统运行的可靠性。
在上述任一技术方案中，优选地，还包括：所述主控制器从相连的从控制器处获取周期性的心跳帧信号，若所述主控制器未接收到所述心跳帧信号或接收周期不符合预设周期，则判定所述从控制器对应的总线节点处于运行故障状态。
在上述任一技术方案中，优选地，还包括：当处于运行故障状态的总线节点的数量大于或等于预设数量阈值时，所述主控制器判定所述总线线路发生故障。
在该技术方案中，若预定时间内主控制器收到从控制器的心跳帧，则判定总线正常，将总线错误计数清零；若预定时间内主控制器未收到从控制器的心跳帧，则总线错误计数加一，当总线错误累加到预设数量阈值时，判定总线故障，并将相应的总线故障信息传输至故障输出装置。
在上述任一技术方案中，优选地，还包括至少一个连接至所述从控制器的子从控制器，以及至少一个连接至所述子从控制器的待测对象，则所述子从控制器还用于：对与之相连的待测对象的运行状态进行检测，并将检测结果发送至对应的从控制器，以由所述从控制器发送至对应的主控制器。
在该技术方案中，可以进一步地设置子从控制器，连接至从控制器，以便将子从控制器附近的待测对象连接至子从控制器，并通过子从控制器进行检测，从而进一步降低系统内部结构的复杂程度，提高诊断的速度及诊断的准确率。
在上述任一技术方案中，优选地，所述从控制器与所述子从控制器之间通过至少一条总线线路进行连接。
在该技术方案中，从控制器与子从控制器可以通过CAN总线和/或RS485总线连接，进一步地，可以采用CAN和RS485双总线通讯，当一条总线故障时，可以切换至另一条总线继续进行工作，提高了系统运行的可靠性。
在上述任一技术方案中，优选地，还包括：所述从控制器从相连的子从控制器处获取周期性的心跳帧信号，若所述从控制器未接收到所述心跳帧信号或接收周期不符合预设周期，则判定所述子从控制器对应的总线节点处于运行故障状态。
根据本发明的又一方面，还提出了一种工程机械，包括上述任一技术方案所述的车辆故障诊断系统。
通过以上技术方案，可以能够简化系统内部线路布设，提高故障诊断的速度及准确率。
附图说明
图1A至图1E示出了根据本发明的实施例的车辆故障诊断系统的结构示意图；
图2示出了根据本发明的实施例的故障输出装置显示示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图1A至图1E示出了根据本发明的实施例的车辆故障诊断系统的结构示意图。
如图1A所示，车辆故障诊断系统包括：至少一个主控制器102、至少一个从控制器104和故障输出装置106，其中：每个从控制器104连接至对应的主控制器102，且主控制器102连接至故障输出装置106；从控制器104连接至至少一个待测对象110，用于对待测对象110的运行状态进行检测，并将检测结果发送至主控制器102，和/或主控制器102连接至至少一个待测对象110，用于对待测对象110的运行状态进行检测；以及主控制器102通过故障输出装置106输出生成或接收到的检测结果。
在该技术方案中，系统采用主从式结构，主控制器102附近的待测对象110通过主控制器检测，对于远离主控制器102的待测对象110，则在其附近设置从控制器104，并由从控制器104对附近的待测对象110进行检测，这种集成诊断的方式降低了系统线路铺设的复杂程度，有利于降低系统出现故障的概率，提高了诊断速度和准确率。
在上述技术方案中，待测对象110包括：连接至主控制器102或从控制器104的系统线路或检测部件，则主控制器102或从控制器104对与之相连的待测对象110进行运行状态检测的过程包括：主控制器102或从控制器104从相连的待测对象110处获取检测信号，并在检测信号的值或值的变化率不符合预设规则时，判定待测对象110处于运行故障状态；和/或主控制器102或从控制器104从相连的待测对象110处获取周期性的心跳帧信号，若控制器未接收到心跳帧信号或接收周期不符合预设周期，则判定待测对象110处于运行故障状态。
在该技术方案中，针对不同的待测对象110采用与之相适应的诊断方法，可以有效地提高诊断的效率和准确率。
具体的，对于保险线路诊断，可以将保险与电气部件相连的一端通过降压电路与控制器（可以是主控制器、从控制器或子从控制器）的数字输入端口连接，保险正常时控制器数字输入端口为高电平，当保险断路时，控制器的数字输入端口为低电平，控制器逻辑判断为保险线路断路并发送故障信息至故障输出装置106。
对于输出线路的诊断，控制器的输出端口可以外接逻辑判断电路及升压电路，电路中有一个输出端口状态反馈，当输出线路开路时，控制器输出低电平反馈逻辑为高电平，且输出端口电压大于预定电压值；当输出线路与地短路时，控制器输出高电平反馈逻辑为低电平；当输出线路与电源短路时，控制器输出低电平反馈逻辑为高电平。由此可诊断控制器输出给继电器、电磁阀等器件的输出线路开路、对地短路、对电源短路故障，控制器发送故障信息至故障输出装置106。
具体地，控制器输出端口外接逻辑判断电路及升压电路的电路图如图1B所示，电路中设置有输入端口、输出端口和一个输出端口的状态反馈，其反馈逻辑如表1所示。
表1
当输出线路开路时，控制器输出低电平反馈逻辑为高电平，且输出端口电压大于2.7V；当输出线路与地短路时控制器输出高电平反馈逻辑为低电平；当输出线路与电源短路时控制器输出低电平反馈逻辑为高电平。由此可诊断控制器输出给继电器、电磁阀等器件的输出线路开路、对地短路、对电源短路故障。控制器发送对应输出线路故障号至故障输出装置106。
对于传感器的诊断，可以由控制器运行相应算法进行诊断。对于工作在一定范围内的传感器信号可以采用值域判定法，如图1C，步骤202，判断采集的传感器信号值是否大于最大预设值，若大于，则判断传感器故障，若不大于，则至步骤204，判断采集的传感器信号值是否小于最小预设值，若小于，则判断传感器故障，若不小于，则判断传感器正常，并发送诊断结构至故障输出装置106。
对于时变信号可以采用变化率判定，如图1D，步骤206，判断Δt1时间内采集的传感器信号值是否保持不变，若发生变化，则判断为传感器故障，若保持不变，则至步骤208，判断Δt2时间内采集的传感器信号值是否发生了阶跃变化，若发生了，判断为传感器故障，若未发生，则判断为传感器正常，并发送诊断结构至故障输出装置106。当然，这里的步骤206和步骤208也可以调换顺序，只要检测传感器信号值是否处于正常范围，即可判断对应的传感器是否正常或出现故障。
对于总线型传感器可以采用心跳数据诊断，如图1E所示，步骤210，判断传感器发送的心跳帧是否异常，若异常，则判断为传感器故障，若正常，则判断为传感器正常，并发送诊断结构至故障输出装置106。
在上述技术方案中，待测对象110包括：连接至主控制器102或从控制器104的执行部件，则主控制器102根据检测结果，生成相应的树状逻辑框图，并通过故障输出装置106进行输出。
在该技术方案中，通过故障输出装置106能够可视化地显示故障信息，便于故障的观察和诊断。优选地，这里可以通过树状逻辑框图显示检测结果，便于维修人员由总体到部分查看故障点，分析故障概率，提高了诊断的准确率，并提高了维修的方便程度。
在上述任一技术方案中，还包括：主控制器102与从控制器104之间通过至少一条总线线路进行连接。
在该技术方案中，主控制器102与从控制器104可以通过多条CAN总线和/或RS485总线连接，进一步地，可以采用CAN和RS485双总线通讯，当一条总线故障时，可以切换至另一条总线继续进行工作，提高了系统运行的可靠性。
在上述技术方案中，还包括：主控制器102从相连的从控制器104处获取周期性的心跳帧信号，若主控制器102未接收到心跳帧信号或接收周期不符合预设周期，则判定从控制器104对应的总线节点处于运行故障状态。
在上述技术方案中，还包括：当处于运行故障状态的总线节点的数量大于或等于预设数量阈值时，主控制器102判定总线线路发生故障。
在该技术方案中，若在预定时间内主控制器102收到从控制器104的心跳帧，则判定总线正常，将总线错误计数清零；若预定时间内主控制器102未收到从控制器104的心跳帧，则总线错误计数加一，当总线错误累加到预设数量阈值时，判定总线故障，并将相应的总线故障信息传输至故障输出装置106。
在上述技术方案中，还包括至少一个连接至从控制器104的子从控制器108，以及至少一个连接至子从控制器108的待测对象110，则子从控制器108还用于：对与之相连的待测对象110的运行状态进行检测，并将检测结果发送至对应的从控制器104，以由从控制器104发送至对应的主控制器102。
在该技术方案中，可以进一步地设置子从控制器108，连接至从控制器104，以便将子从控制器108附近的待测对象110连接至子从控制器108，并通过子从控制器108进行检测，从而进一步降低系统内部结构的复杂程度，提高诊断的速度及诊断的准确率。
在上述技术方案中，从控制器104与子从控制器108之间通过至少一条总线线路进行连接。
在该技术方案中，从控制器104与子从控制器108可以通过CAN总线和/或RS485总线连接，进一步地，可以采用CAN和RS485双总线通讯，当一条总线故障时，可以切换至另一条总线继续进行工作，提高了系统运行的可靠性。
在上述技术方案中，还包括：从控制器104从相连的子从控制器108处获取周期性的心跳帧信号，若从控制器104未接收到心跳帧信号或接收周期不符合预设周期，则判定子从控制器108对应的总线节点处于运行故障状态。
图2示出了根据本发明的实施例的故障输出装置显示示意图。
如图2所示，为连接至主控制器或从控制器的执行部件发生故障时，主控制器生成的树状逻辑框图，传输至故障输出装置进行显示。
如此执行部件共有13个可能发生故障的故障点，在树状逻辑框图中分别显示为故障点1至故障点13，当某个故障点发生故障时，其对应的框图会发生相应的变化，可以是颜色的改变，字体的改变，发出提示信号等。图中故障点2、故障点3、故障点5、故障点8、故障点10、故障点11、故障点12、故障点13发生故障，则相应的框图的框体发生改变，文字加深变大。
用户也可根据具体需要设置故障信息显示方法，如在表格中显示，在结构图中显示等。
根据本发明的又一方面，还提出了一种工程机械，包括上述任一技术方案所述的车辆故障诊断系统。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中，故障诊断系统的结构复杂，诊断速度及诊断准确率都不理想。本发明提出了一种车辆故障诊断系统，能够简化系统内部线路布设，提高故障诊断的速度及准确率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)
1.一种车辆故障诊断系统，其特征在于，包括：至少一个主控制器、至少一个从控制器和故障输出装置，其中：
每个所述从控制器连接至对应的主控制器，且所述主控制器连接至所述故障输出装置；
所述从控制器连接至至少一个待测对象，用于对所述待测对象的运行状态进行检测，并将检测结果发送至所述主控制器，和/或，所述主控制器连接至至少一个所述待测对象，用于对所述待测对象的运行状态进行检测；以及，
所述主控制器通过所述故障输出装置输出生成或接收到的检测结果。
2.根据权利要求1所述的车辆故障诊断系统，其特征在于，所述待测对象包括：连接至所述主控制器或所述从控制器的系统线路或检测部件，则所述主控制器或所述从控制器对与之相连的待测对象进行运行状态检测的过程包括：
所述主控制器或所述从控制器从相连的待测对象处获取检测信号，并在所述检测信号的值或值的变化率不符合预设规则时，判定所述待测对象处于运行故障状态；和/或，
所述主控制器或所述从控制器从相连的待测对象处获取周期性的心跳帧信号，若所述控制器未接收到所述心跳帧信号或接收周期不符合预设周期，则判定所述待测对象处于运行故障状态。
3.根据权利要求1所述的车辆故障诊断系统，其特征在于，所述待测对象包括：连接至所述主控制器或所述从控制器的执行部件，则所述主控制器根据所述检测结果，生成相应的树状逻辑框图，并通过所述故障输出装置进行输出。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆故障诊断系统，其特征在于，还包括：
所述主控制器与所述从控制器之间通过至少一条总线线路进行连接。
5.根据权利要求4所述的车辆故障诊断系统，其特征在于，还包括：
所述主控制器从相连的从控制器处获取周期性的心跳帧信号，若所述主控制器未接收到所述心跳帧信号或接收周期不符合预设周期，则判定所述从控制器对应的总线节点处于运行故障状态。
6.根据权利要求5所述的车辆故障诊断系统，其特征在于，还包括：
当处于运行故障状态的总线节点的数量大于或等于预设数量阈值时，所述主控制器判定所述总线线路发生故障。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆故障诊断系统，其特征在于，还包括至少一个连接至所述从控制器的子从控制器，以及至少一个连接至所述子从控制器的待测对象，则所述子从控制器还用于：对与之相连的待测对象的运行状态进行检测，并将检测结果发送至对应的从控制器，以由所述从控制器发送至对应的主控制器。
8.根据权利要求7所述的车辆故障诊断系统，其特征在于，所述从控制器与所述子从控制器之间通过至少一条总线线路进行连接。
9.根据权利要求8所述的车辆故障诊断系统，其特征在于，还包括：
所述从控制器从相连的子从控制器处获取周期性的心跳帧信号，若所述从控制器未接收到所述心跳帧信号或接收周期不符合预设周期，则判定所述子从控制器对应的总线节点处于运行故障状态。
10.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的车辆故障诊断系统。
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