智能汽車遠程監(jiān)控與診斷技術(shù)研究_第1頁
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摘要 1目錄 2第一章引言 3第二章遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 42.1遠程監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成 42.2遠程監(jiān)控系統(tǒng)的核心功能 42.3遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 4第三章汽車的故障診斷 63.1遠程監(jiān)控在故障診斷中的應用優(yōu)勢 63.1汽車故障及處理方法 6第四章利用遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行故障分析實例 84.1案例一 84.2案例二 10結(jié)論 11參考文獻 13第一章引言隨著科技的飛速發(fā)展和創(chuàng)新,汽車行業(yè)正經(jīng)歷著前所未有的變革。新能源汽車的崛起,使得汽車零部件的質(zhì)量問題變得愈發(fā)突出。相較于傳統(tǒng)汽車,新能源汽車的復雜性更高,質(zhì)量問題也相對更多。此外,智能汽車涉及信號繁多,一旦出現(xiàn)問題,利用相關(guān)儀器進行檢查時,難以迅速定位故障。這不僅浪費了人力和物力,而且某些故障可能無法在實車測試中復現(xiàn)。在汽車出現(xiàn)故障時,客戶往往期望盡快修復,因此對維修人員的要求極高。在這種情況下,遠程監(jiān)控系統(tǒng)應運而生,成為解決這些問題的關(guān)鍵技術(shù)。遠程監(jiān)控系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)記錄功能,可以通過數(shù)據(jù)分析來排查故障,實現(xiàn)快速定位。這不僅能夠提高維修效率,還能降低維修成本,滿足客戶對高效維修的需求。為確保汽車的穩(wěn)定運行和可靠性,大量實際運行數(shù)據(jù)是不可或缺的支撐。遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以實時查看汽車運行數(shù)據(jù),并具備數(shù)據(jù)存儲功能。通過下載離線數(shù)據(jù),實現(xiàn)故障分析,為電動汽車運營提供技術(shù)保障。此外,遠程監(jiān)控系統(tǒng)還可以為汽車制造商、維修企業(yè)和用戶提供有力的數(shù)據(jù)支持,促進整個汽車行業(yè)的發(fā)展。在我國,針對電動汽車的安全監(jiān)控需求,許多科研機構(gòu)和企業(yè)都在積極研發(fā)遠程監(jiān)控技術(shù)。隨著技術(shù)的不斷成熟,遠程監(jiān)控系統(tǒng)在電動汽車領(lǐng)域的應用將越來越廣泛。第二章遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計2.1遠程監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成遠程監(jiān)控系統(tǒng)作為汽車的重要組成部分,其主要功能是對車輛的實時狀態(tài)進行監(jiān)控和管理。該系統(tǒng)主要由兩大部分構(gòu)成:遠程監(jiān)控終端和監(jiān)控平臺。遠程監(jiān)控終端,顧名思義,是安裝在智能汽車上的一臺數(shù)據(jù)采集設(shè)備。它具有多種功能,主要包括采集車輛的GPS定位信息、時間、狀態(tài)、故障以及CAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺,實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)的收集和傳輸。監(jiān)控平臺是遠程監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分,它負責接收遠程終端傳輸來的數(shù)據(jù),并對這些數(shù)據(jù)進行處理和分析。平臺能夠?qū)崟r顯示車輛的位置、狀態(tài)和故障等信息,一旦檢測到故障,監(jiān)控平臺還能夠進行故障彈屏,提醒駕駛員注意。同時,監(jiān)控平臺還具備數(shù)據(jù)存儲功能,將采集到的數(shù)據(jù)存儲在服務(wù)器中,以供離線數(shù)據(jù)分析使用。2.2遠程監(jiān)控系統(tǒng)的核心功能(1)實時數(shù)據(jù)監(jiān)測:通過車載傳感器對汽車的運行狀態(tài)、電池狀態(tài)、電機狀態(tài)等進行實時監(jiān)測,確保汽車的安全穩(wěn)定運行。(2)數(shù)據(jù)上傳與存儲:將實時監(jiān)測到的數(shù)據(jù)上傳至云端平臺,便于后期分析和處理。同時,云端平臺具有大數(shù)據(jù)存儲能力,可存儲車輛的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。(3)數(shù)據(jù)分析與診斷:云端平臺對收集到的數(shù)據(jù)進行分析和處理,根據(jù)預設(shè)的診斷規(guī)則,判斷車輛是否存在故障。若發(fā)現(xiàn)異常,平臺將自動發(fā)出警報,并提供診斷建議。(4)故障預測與預防:通過分析車輛的歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù),預測潛在的故障風險,并提前發(fā)出預警,以便車主和維修人員及時采取措施,降低維修成本。(5)數(shù)據(jù)可視化:將車輛的實時數(shù)據(jù)以圖表或地圖形式展示給用戶,方便用戶了解車輛運行狀況。2.3遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計本系統(tǒng)采用的遠程監(jiān)控終端是一款支持2G網(wǎng)絡(luò)的多功能車載設(shè)備。它不僅能采集GPS定位信息,還能監(jiān)測車輛行駛過程中的電機、電池電壓、電流、溫度、車速、行駛距離、行駛軌跡以及CAN總線等相關(guān)參數(shù)。這些數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺,為監(jiān)控平臺提供了豐富的數(shù)據(jù)支持。整個遠程監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)分為四個層次:汽車終端、平臺服務(wù)、后臺數(shù)據(jù)分析軟件和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)。汽車終端負責數(shù)據(jù)采集,平臺服務(wù)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺層和應用軟件層,主要負責數(shù)據(jù)處理和展示,后臺數(shù)據(jù)分析軟件用于對收集到的數(shù)據(jù)進行深度分析,服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)則負責數(shù)據(jù)的存儲和傳輸。圖1展示了純電動汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成,從中可以更直觀地了解系統(tǒng)的架構(gòu)和各個部分的功能??傮w來說,這套遠程監(jiān)控系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、分析和展示于一體,為智能汽車的管理和監(jiān)控提供了強大的技術(shù)支持。圖1汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成圖2展示了汽車遠程監(jiān)控平臺的具體示意圖。通過這個遠程監(jiān)控平臺,用戶可以全面了解汽車的在線狀態(tài)、實時位置信息以及與其運行相關(guān)的各項參數(shù)。這使得遠程監(jiān)控變得更加直觀便捷,有助于提高汽車的使用效率和安全性。第三章汽車的故障診斷3.1遠程監(jiān)控在故障診斷中的應用優(yōu)勢相較于傳統(tǒng)的故障診斷方法,遠程監(jiān)控在故障診斷中的應用具有以下優(yōu)勢:(1)實時性強:遠程監(jiān)控可以實時收集汽車的運行數(shù)據(jù),提高了故障診斷的實時性。(2)準確性高:通過對大量數(shù)據(jù)的分析,遠程監(jiān)控可以更準確地判斷車輛的故障情況。(3)效率高:遠程監(jiān)控可以實現(xiàn)快速診斷,減少了維修時間,提高了維修效率。(4)成本低:遠程監(jiān)控可以節(jié)省大量的人力物力,降低維修成本。(5)客戶體驗優(yōu)化:遠程監(jiān)控可以提供精準的故障診斷結(jié)果和維修建議,提升了客戶體驗。3.1汽車故障及處理方法為了實現(xiàn)實時故障診斷,確保人身與汽車安全,需要對零部件、操縱件及電附件進行實時監(jiān)控。一旦發(fā)現(xiàn)故障,必須及時處理。在這種情況下,我們不僅要考慮高壓安全,還要確保部件不被損壞,同時保障行車安全。這些因素使得實時診斷與安全處理策略的開發(fā)變得極具挑戰(zhàn)性。在整車控制策略中,汽車的所有故障都有相應的診斷策略和故障處理方法。特別地,對于電池和電機的故障,電池和電機控制器會通過CAN總線將故障信息發(fā)出。整車控制器會在電池和電機控制器發(fā)出故障信息的幾秒內(nèi),提前采取保護措施,如降低高壓、限制功率、避免制動能量回收以及限制驅(qū)動和制動扭矩等。對于整車控制器及其他零部件的故障,整車控制器會根據(jù)診斷策略,提前發(fā)出預警,并采取相應措施進行保護。以下表格1展示了汽車故障及相應的處理方法在汽車故障診斷與處理過程中,實時監(jiān)控、快速響應和預防措施至關(guān)重要。只有確保各個部件的正常運行,才能降低故障風險,保障人身和汽車安全。此外,汽車制造商和零部件供應商還需不斷優(yōu)化診斷策略和處理方法,以便在故障發(fā)生時迅速采取措施,降低損失。表1汽車故障及處理方法部件故障VCU故障診斷條件故障處理油門故障連續(xù)10s滿足以下條件:無制動信號且某一路AD值超出正常范圍20%,或兩路AD不符合2倍的關(guān)系(1.5~2.5倍都認為是2倍)目標扭矩為零。如果駕駛員踩著剎車掛前進或倒擋,進入“跛行回家模式(定速20km/h,只有剎車才可以停車”制動系統(tǒng)故障讀故障狀態(tài)或制動踏板未踏情況下,連續(xù)2min檢測到真空泵在工作限速25km/h預充繼電器故障閉合命令發(fā)出,2.5s后,電機電壓還未達到電池電壓的90%下電主繼電器故障運行過程中電機電壓連續(xù)5s低于電池電壓的75%,或下電流程中斷開主繼電器6s后電機電壓仍然沒下降,或上電流程中閉合主繼電器斷開預充0.5s后電機電壓<75%電池電壓下電風扇故障電機控制器溫度>65℃或電機溫度>90℃,且連續(xù)2min內(nèi)電機或控制器每秒溫升>5℃,且風扇繼電器閉合限速40km/h水泵故障電機控制器溫度>65℃或電機溫度>90℃,且連續(xù)2min內(nèi)電機或控制器每秒溫升>6℃,且水泵繼電器閉合溫度≥120℃,溫度高,嚴重限速40km/h嚴重故障時下高低壓電且不允許上電,否則不處理VCU溫度過高80℃≤溫度<120℃,溫度高,警告溫度<80℃,正常不處理VCU總線故障延時繼電器閉合后,VCU之前有過至少1次接收到其他節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)信號,之后3s內(nèi)接收不到任何其他的網(wǎng)絡(luò)信號,VCU總線故障進入時間下高壓電模式且不允許上高壓電嚴重故障時下高低壓電且不允許上電,否則不處理輔助蓄電池充電故障延時繼電器閉合,dcdc繼電器閉合,VCU電壓連續(xù)90s以上低于130V下高低壓電且不允許上電第四章利用遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行故障分析實例遠程監(jiān)控終端在現(xiàn)代汽車行業(yè)中的應用日益廣泛,它具備實時傳輸和歷史數(shù)據(jù)回溯的功能,使得汽車運行狀態(tài)的監(jiān)控變得更加便捷。通過將這些數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控服務(wù)平臺,平臺可以對車輛進行精準定位和后臺數(shù)據(jù)分析,從而為開發(fā)人員提供便利,無需親自跟隨車輛進行測試。遠程監(jiān)控服務(wù)平臺的一大優(yōu)勢是其故障彈屏功能。當汽車出現(xiàn)故障時,系統(tǒng)會自動彈出相關(guān)信息,幫助工作人員迅速了解問題所在。對于一些明確且易于判斷的故障,如電池電壓不均衡、電池溫度過高、電機堵轉(zhuǎn)故障及電機相電流故障等,通過彈屏信息即可直接判斷出問題部件。然而,對于一些整車報出的故障,例如主繼電器故障和預充繼電器故障等,需要現(xiàn)場排查或借助數(shù)據(jù)分析來進一步確定故障原因。此外,還存在一些特殊情況,即汽車未報出任何故障,但無法正常行駛,或者出現(xiàn)一些難以理解的故障現(xiàn)象。在這種情況下,遠程監(jiān)控服務(wù)平臺的作用就顯得尤為重要。通過對故障數(shù)據(jù)的分析,可以快速定位問題,為車輛維修提供有力支持。4.1案例一現(xiàn)象:汽車可正常通電,無故障報告,但不能駕駛。(1)在檢驗過程中,我們發(fā)現(xiàn)電機扭矩顯示為0或極小。這種現(xiàn)象可能源于電機未響應,或者是電機的目標扭矩本身就為0。因此,僅從這一現(xiàn)象出發(fā),很難進行準確的分析。通過遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)(如圖3所示),發(fā)現(xiàn)在400~600s時,汽車的油門正常響應(0~100%),VCU(車輛控制單元)發(fā)的電機目標扭矩(0~1000N·m)也正常發(fā)出。然而,電機的真實扭矩(-5~10N·m)卻非常小。據(jù)此,可以判斷問題是出在電機上。隨后,將這個問題反饋給電機生產(chǎn)商,請他們協(xié)助查找原因。圖3電機目標轉(zhuǎn)矩和真實轉(zhuǎn)矩隨油門變化曲線圖(2)油門正常,通過儀表查看電機真實扭矩也正常發(fā)出,但汽車就是不響應。在汽車駕駛過程中,有時會遇到這樣的問題:油門正常,電機真實扭矩也正常發(fā)出,但汽車就是不響應。這種情況讓人困惑,不知道問題出在哪里。其實,這種現(xiàn)象可能是由電機本身的旋變線有問題,或者其他原因?qū)е碌?。如果直接去查線,可能需要花費很長時間才能找到故障原因。但是,通過遠程監(jiān)控和分析,可以迅速定位故障,節(jié)省時間和精力。如圖4所示,通過遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)可以看到,在140~200秒的時間段,剎車和油門同時存在。根據(jù)整車控制策略,當剎車和油門同時存在時,為了保障駕駛安全,系統(tǒng)會優(yōu)先識別為踩剎車。此時,目標扭矩為0,汽車不能行駛。從這個角度來看,油門數(shù)據(jù)可以正常變化,說明油門信號基本無問題。那么,問題很可能出在剎車信號上。為了確認這一判斷,需要現(xiàn)場查看剎車信號。經(jīng)過檢查,發(fā)現(xiàn)剎車傳感器存在問題。這就是導致汽車不響應的原因。一旦找到問題所在,就可以針對性地進行修復,讓汽車恢復正常運行。通過此案例,可以看到,在解決汽車故障問題時,遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析的重要性。它們可以幫助我們快速定位故障,節(jié)省時間和成本。圖4剎車和油門信號曲線圖4.2案例二現(xiàn)象:汽車在定遠試驗時,駕駛員突然報告說汽車行駛時會自動加速,如果派技術(shù)人員去現(xiàn)場,還需跟車再實車測試,至少要一天時間,因車速是VCU發(fā)出給儀表的,所以此問題可能是VCU程序問題導致,也可能是由于電機系統(tǒng)出問題導致。汽車帶有遠程監(jiān)控終端,通過遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)查看可知(見圖5),在3000s后,油門很小,甚至油門為0時,車速仍然是會自動增加到100km/h以上,而電機轉(zhuǎn)速也不停的增加(見圖6)。車速是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速通過一定公式換算的,因此根據(jù)電機轉(zhuǎn)速,通過數(shù)據(jù)測試,可以計算車速和實車車速一致。據(jù)此判斷不是車速換算有問題,而是電機本身有問題。后經(jīng)電機控制器廠家排查,是由于換了新的電機控制器,而電機為老電機,2個不相匹配導致,換新電機后汽車正常運行?,F(xiàn)象2:汽車在定遠試驗時,駕駛員突然報告說汽車行駛時會自動加速。這種情況的出現(xiàn)讓人頗感意外,因為它不僅對駕駛員的安全構(gòu)成威脅,同時也可能引發(fā)嚴重的交通事故。為了解決這個問題,技術(shù)人員需要親自前往現(xiàn)場進行實車測試,這至少需要一天的時間。汽車的速度是由車輛控制單元(VCU)發(fā)出的信號,因此,這個問題可能是由VCU程序出現(xiàn)問題導致的。另一方面,也可能是電機系統(tǒng)出現(xiàn)問題。為了找到問題的根源,技術(shù)人員需要對車輛進行深入的檢查。這輛汽車配備了遠程監(jiān)控終端,通過這個終端,我們可以獲取到實時的車輛數(shù)據(jù)。根據(jù)遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)(如圖5所示),在3000秒后,即使油門開度很小,甚至油門為0,車速仍然會自動增加到100公里/小時以上。同時,電機轉(zhuǎn)速也在不斷增加(如圖6所示)。車速是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速通過一定公式換算出來的,因此,根據(jù)電機轉(zhuǎn)速,我們可以計算出車速。實車測試表明,計算出的車速與實際車速一致。這就排除了車速換算出現(xiàn)問題的可能性,而指向了電機本身可能出現(xiàn)問題。經(jīng)過電機控制器廠家的排查,發(fā)現(xiàn)問題出在新舊電機控制器不匹配上。由于更換了新的電機控制器,而電機卻是舊的,這兩者之間的不匹配導致了汽車自動加速的現(xiàn)象。解決這個問題的辦法很簡單,那就是更換新的電機。經(jīng)過這樣的處理,汽車恢復了正常運行。圖5車速隨油門變化曲線圖圖6電機轉(zhuǎn)速隨油門變化曲線圖結(jié)論在現(xiàn)代汽車維修領(lǐng)域,遠程監(jiān)控平臺的作用日益凸顯。本文將通過兩個實例,詳細介紹如何利用遠程監(jiān)控平臺的離線數(shù)據(jù)下載功能,對汽車運行數(shù)據(jù)進行分析,從而快速定位汽車故障,大大縮短故障排查的時間,為汽車維修提供了一個簡單、快速且有效的方法。首先,需要明白,汽車在運行過程中,不可避免地會出現(xiàn)各種故障。傳統(tǒng)的故障排查方式是依靠維修人員在現(xiàn)場進行檢查和測試,這種方式不僅耗時較長,而且效率低下。以試驗車為例,如果出現(xiàn)故障,維修人員去試驗場進行檢查,至少需要花費1天的時間。然而,通過遠程監(jiān)控平臺的離線數(shù)據(jù)下載功能,我們可以輕松地解決這個問題。遠程監(jiān)控平臺可以實時收集汽車的運行數(shù)據(jù),將這些數(shù)據(jù)進行分析和處理,從而為維修人員提供有力的故障排查依據(jù)。在實際操作中,簡單故障只需幾分鐘就能定位,復雜故障最多半天也能快速定位。這種方式大大節(jié)約了時間、人力和物力,為電動汽車故障排查提供了一個有效的方法。兩個實例具體展示了這一過程。在第一個實例中,通過遠程監(jiān)控平臺的離線數(shù)據(jù)下載,我們獲取了汽車在3萬km測試過程中的運行數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)涵蓋了各種工況,為我們提供了豐富的故障排查素材。在第二個實例中,我們利

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