双内气压传感器真空助力刹车系统的故障分级处理方法与流程

本发明属于汽车制动安全控制，尤其涉及双内气压传感器真空助力刹车系统的故障分级处理方法。

背景技术：

1、当前汽车制动系统主流采用真空助力或机电伺服助力架构，助力系统一旦发生故障，会直接导致助力减弱甚至完全丧失，大幅降低车辆刹车性能，严重威胁行车安全。真空助力刹车系统依赖助力器内部的气压传感器实时检测气室气压，进而控制真空泵启停，维持助力器处于有效助力区间，同时结合真空泵工作状态、驾驶员制动操作状态判断系统是否漏气、抽真空性能下降，因此气压传感器的可靠性，以及配套的故障诊断和处置策略，是保障制动功能安全的核心要素。

2、现有技术中，单内气压传感器的真空助力刹车系统已逐步无法满足高阶功能安全需求：公开的现有故障诊断方案仅配置一个气压传感器，传感器一旦发生故障，整个刹车助力系统直接停运，完全无法对采集到的气压值做不可信校验；同时诊断抽真空性能下降时，仅通过检测制动踏板松开后真空泵从启动到预设真空度的总时长完成判定，完全没有考虑制动踏板松开瞬间的初始真空度差异，故障诊断的准确性和时效性均存在明显缺陷，更没有设置分故障等级的梯度处置机制，无法在保障制动安全的前提下尽可能保留车辆的可用行驶能力，用户体验和场景适配性较差。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的缺陷，依托真空助力器内增设双内气压传感器的硬件架构，由整车控制器vcu分别为两个独立气压传感器独立供电，采集两个传感器的adc信号经滤波换算得到助力器内部气压值，vcu结合实时采集的气压数据与当前车速控制真空泵的驱动状态。本发明针对性完成真空泵驱动失效、气压传感器全类型失效、气压传感器气压值不可信、真空助力系统漏气、抽真空性能下降的全场景故障诊断规则设计，能够精准及时捕捉各类故障信息，同时对所有故障组合完成分级处置逻辑设计，输出适配不同故障等级的真空泵控制策略和车速限制规则，在最大化提升车辆制动功能安全的同时，尽可能提升故障状态下的车辆行驶可用性。

2、本发明具体采用如下技术方案：

3、本发明的一方面，提供了一种双内气压传感器真空助力刹车系统的故障分级处理方法，包括：

4、步骤s1：由整车控制器vcu为真空助力器内的两个独立气压传感器供电，采集两个传感器的信号经滤波换算得到助力器内气压值；

5、步骤s2：基于助力器内气压值预先定义真空助力刹车系统的真空泵驱动故障、气压传感器供电/硬件故障、气压传感器同步故障、分两级的真空助力静态弱故障、分两级的真空助力动态弱故障的判定规则；

6、步骤s3：基于助力器内气压值、当前车速，结合制动开关有效/无效的不同场景，对所有故障组合匹配分级标定的真空泵控制策略和车速限制规则，同步输出对应故障提示。

7、进一步的，所述双内气压传感器真空助力刹车系统的故障分级处理方法还包括有：在全故障分级处理流程中，所有诊出的故障会锁存一个驾驶循环，同类型的一级、二级真空助力弱故障互斥：先诊出二级故障则不再判定对应一级故障，先诊出一级故障后续诊出二级故障时自动清除一级故障。

8、具体而言，真空泵驱动故障、气压传感器供电/硬件故障、气压传感器同步故障、真空助力静态弱（分为一级和二级）故障、真空助力动态弱（分为一级和二级）故障诊出后锁存一个驾驶循环。其中，若先诊出真空助力静态弱一级故障、再诊出真空助力静态弱二级故障，则清除真空助力静态弱一级故障，若先诊出真空助力静态弱二级故障、则不再诊出真空助力静态弱一级故障，一级和二级故障只能同时存在一个，真空助力动态弱一级和二级故障的锁存和清除同等处理。

9、进一步的，在本实施例步骤s2中：

10、所述真空泵驱动故障的判定规则具体为：针对开关驱动型真空泵，vcu通过高边或低边驱动控制继电器吸合断开来控制真空泵工作与否，当驱动控制状态与反馈状态不同，或无法控制驱动维持标定的时间时，诊出真空泵驱动故障。

11、所述气压传感器供电故障的判定规则具体为：助力器气室内两个气压传感器分别由vcu独立供电，当任意气压传感器的回采供电电压小于标定值或大于标定值，且该状态持续标定时长时，诊出对应传感器的供电故障；

12、所述气压传感器硬件故障的判定规则具体为：vcu采集两个气压传感器的adc信号值，当采集的adc值小于标定值或大于标定值，且该状态持续标定时长时，诊出对应传感器的硬件故障。

13、所述气压传感器同步故障的判定规则具体为：在两个气压传感器均无供电故障、硬件故障的前提下，二者输出的气压值差值大于分段标定的阈值（为一维标定量，根据气压传感器和气压值分段标定），且该差值状态持续标定时长时，诊出气压传感器同步故障。

14、所述真空助力静态弱故障的判定规则具体为：对应传感器无供电/硬件故障、系统无真空泵驱动故障，制动开关信号有效且真空泵处于非驱动状态，制动踏板松开并维持松开状态达标定时长后，该传感器的气压值增大量处于区间则诊出一级静态弱故障，增大量大于则诊出二级静态弱故障，用于判定系统漏气及漏气严重程度。

15、所述真空助力动态弱故障的判定规则具体为：对应传感器无供电/硬件故障、系统无真空泵驱动故障，制动开关信号有效且真空泵处于驱动状态，制动踏板松开并维持松开状态达标定时长后，该传感器的气压值减少量处于区间则诊出一级动态弱故障，减少量小于则诊出二级动态弱故障，用于判定系统漏气、抽真空性能下降及二者的严重程度。

16、进一步的，、、、、、、、、、、、、、、分别根据实车测试标定，分别决定各故障诊出的难易准确程度；其中，、、、、、的标定原则是为：对于真空助力刹车系统相同的漏气工况，诊出的静态弱故障与动态弱故障等级保持一致。

17、进一步的，步骤s3中还包括正常模式运行步骤：当所有故障均不存在时进入正常工作模式，vcu取两个气压传感器采集的气压平均值，调用正常工况标定表控制真空泵，车速越高，真空泵启停的气压标定阈值越低。

18、进一步的，步骤s3中所述基于制动开关有效/无效的不同场景，对所有故障组合匹配分级标定的真空泵控制策略和车速限制规则，具体包括：

19、对于无真空泵驱动故障且制动开关信号有效场景的分级处理为：

20、a：若当仅存在同步故障、无真空助力弱故障时，取两个气压传感器的气压大值，调用故障标定表控制真空泵，同等车速下的真空泵启停气压阈值低于正常工况标定表；同步故障伴随单个传感器存在真空助力弱故障时，判定无弱故障的传感器气压值可信，采用可信传感器的气压值调用控制真空泵。

21、b：若单个气压传感器存在供电故障或硬件故障、剩余单个传感器状态正常时，采用正常传感器的气压值调用故障标定表控制真空泵，同等车速下的真空泵启停气压阈值低于；双传感器同时诊出一级真空助力弱故障时，取两个传感器气压平均值，调用故障标定表控制真空泵，同等车速下的真空泵启停气压阈值低于，同步输出故障提示并限制最高车速为。

22、c：若双传感器一级真空助力弱故障叠加同步故障时，取两个传感器气压的大值或可信传感器的气压值，调用控制真空泵，同步输出故障提示并限速至；单传感器失效叠加剩余单个传感器诊出一级真空助力弱故障时，采用可用传感器的气压值调用故障标定表控制真空泵，同等车速下的真空泵启停气压阈值低于，同步输出故障提示并限制最高车速为小于的。

23、d：若双传感器同时诊出二级真空助力弱故障时，取两个传感器气压平均值，调用故障标定表控制真空泵，同等车速下的真空泵启停气压阈值低于，同步输出故障提示并限制最高车速为小于的；双传感器二级真空助力弱故障叠加同步故障时，取两个传感器气压的大值或可信传感器的气压值，调用控制真空泵，同步输出故障提示并限速至。

24、e：若单传感器失效叠加剩余单个传感器诊出二级真空助力弱故障时，采用可用传感器的气压值调用故障标定表控制真空泵，同等车速下的真空泵启停气压阈值低于，同步输出故障提示并限制最高车速为小于的。

25、对于无真空泵驱动故障且制动开关信号有效场景的分级处理，还包括：

26、在制动开关信号有效场景下，双气压传感器同时存在供电故障或硬件故障完全不可用时，先输出故障提示并限制最高车速为小于的；收到制动踏板踩下信号立即启动真空泵，踏板松开后真空泵至少维持标定的单次最短工作时间才可停止；真空泵连续运行超过单次最长工作时间则暂停标定的时间后再重启循环，累计超最长工作时间后再次输出故障提示，限制最高车速为小于的。

27、对于制动开关信号有效场景下诊出真空泵驱动故障时，判定真空助力完全失效，输出故障提示并限制最高车速为，小于。

28、进一步的，车速为制动开关无效场景下的最高限速基准阈值，数值小于，是所有传感器类故障限速的最低基准线，用于衔接传感器全失效场景和真空泵完全失效场景的限速过渡。车速是真空泵驱动完全失效、真空助力彻底丧失时的最高限速，数值小于，是整个体系中数值最低的最终兜底限速，适配制动助力完全不可用的最高风险场景。

29、对于无真空泵驱动故障且制动开关信号无效场景的分级处理为：

30、f：因无法精准区分部分细分故障等级，采用就高不就低的保守分级策略：

31、双气压传感器无失效时，直接按最高等级的双传感器二级真空助力弱叠加同步故障模式运行（d工况），输出故障提示并限速至小于的；

32、仅单个气压传感器可用时，直接按最高等级的单传感器失效叠加剩余传感器二级真空助力弱故障模式运行（e工况），输出故障提示并限速至小于且小于的。

33、具体而言，此处最高故障等级工况为单传感器可用场景下的局部最高等级故障‌，仅限定在“一个气压传感器可用、一个气压传感器不可用”的子场景范围内，是该子场景下风险最高的故障状态，并非整个系统的全局最高等级故障。

34、进一步的，双气压传感器完全不可用时，判定为最高等级故障，输出故障提示并限速至小于且小于的。

35、对于制动开关信号无效场景下诊出真空泵驱动故障时，判定真空助力完全不可控，直接归入全系统全局最高等级故障，输出故障提示并限制最高车速为，的数值小于且小于。

36、具体而言，此时的最高等级故障为整个真空助力刹车系统的全局最高等级故障‌，覆盖所有故障场景的最高风险层级，是全系统中处置最严格的故障状态。

37、本发明的另一方面，还提供了一种双内气压传感器真空助力刹车系统，所述系统包括真空助力器、独立设置在真空助力器内部的第一气压传感器与第二气压传感器、真空泵、整车控制器vcu；

38、所述整车控制器vcu分别与第一气压传感器、第二气压传感器、真空泵电连接，vcu内置本发明第一方面所述的双内气压传感器真空助力刹车系统的故障分级处理方法的故障分级处置逻辑，可独立为两个气压传感器供电并采集滤波后的气压信号，基于制动开关有效/无效的不同场景完成全故障分级判定，匹配对应真空泵控制策略与车速限制规则，在保障制动功能安全的前提下最大化保留车辆行驶可用性。

39、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

40、第一，充分考虑不同起始真空度，通过检测制动踏板松开后真空泵非工作状态下的真空度上升速率判定漏气严重程度，通过检测制动踏板松开后真空泵工作时的真空度下降速率，同步判定漏气和抽真空性能下降的严重程度，诊断过程快速准确，分级结果精准可追溯；

41、第二，通过双内气压传感器气压值分段差值对比诊断气压传感器同步故障，结合真空泵工作状态和制动踏板状态锁定不可信的气压传感器，锁定前优先使用两个气压值的大值控制真空泵，锁定后使用正常传感器的气压值维持控制，避免单传感器故障导致助力系统直接停运；

42、第三，对所有故障组合进行分级处置设计，从真空泵启停气压阈值逐级下探、车速分级限制两个维度提升安全冗余，在充分保障制动功能安全的前提下，尽可能提升车辆故障状态下的可用性。

43、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。