一种汽车用电磁离合器故障监测系统及监测方法与流程

1.本发明涉及离合器故障检测系统，具体为一种汽车用电磁离合器故障监测系统及监测方法。


背景技术：

2.在混合动力汽车上大量使用了电磁离合器，相对于传统的机械离合器而言，其优点是能够实现远距离的操作控制，所需要的安装空间小，所以被大量的运用。
3.但是在使用过程中，也会出现一些问题，电磁离合器容易受到灰尘以及油污的污染，且其最高工作温度受电磁绝缘体的额定温度的限制，一旦电磁离合器发生故障，汽车在加速超车过程中因缺乏电机助力，极易发生交通事故，但是现在混合动力汽车缺乏对电磁离合器的故障监测预警，造成安全隐患无法及时被发现并处理掉，为此，我们提供一种汽车用电磁离合器故障监测系统及监测方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供了一种汽车用电磁离合器故障监测系统及监测方法。
5.本发明所解决的技术问题为：
6.(1)通过设置数据处理单元，解决对电磁离合器的重要部件的重要参数进行监控预警的问题。
7.(2)通过设置预警分析单元和反馈报警单元，解决对电磁离合器在使用过程中发生的问题的预警分析难，以及电磁离合器性能下降的趋势不能把控的问题。
8.本发明可以通过以下技术方案实现：一种汽车用电磁离合器故障监测系统，包括：
9.状态监测单元，用于对电磁离合器的工作状态进行监测和数据获取并将获取的数据发送至数据存储单元进行存储；
10.数据处理单元，用于从数据存储单元中提取对应数据对电磁离合器的工作部件进行综合计算处理，并将得到的信号和数据分别传输至反馈报警单元和预警分析单元；
11.预警分析单元，用于对电磁传感器的整体工况进行预警分析，并将得到的发热预警信号、响应警示信号、离合打滑信号和保养时间发送至反馈报警单元。
12.本发明的进一步技术改进在于：状态监测单元主要对电磁离合器的电磁线圈、轴毂总成和摩擦盘三个部件进行数据采集，同时记录电磁离合器的接合时长以及接合保持时长。
13.本发明的进一步技术改进在于：电磁离合器在接合后的工作过程中会出现发热现象，发热源主要来自于电磁线圈和接合过程中主动端和从动端的摩擦，数据处理单元对电磁线圈的散热系数进行计算，进而反向得到最大接合保持时长。
14.本发明的进一步技术改进在于：数据处理单元将径向测量数据和转速数据整合到平面直角坐标系中，得到周期性变化的曲线图，并通过获取曲线图的峰值和谷值，计算得出平均跳动值，预警分析单元根据平均跳动值确定角度偏差。
15.本发明的进一步技术改进在于：数据处理单元还通过粘滞阻力数据的比对和工作表面影像数据的比对，确定电磁离合器的摩擦盘污染状况以及磨损状况。
16.本发明的进一步技术改进在于：预警分析单元根据电磁离合器主动端和从动端接合时间的比对，判断电磁离合器的响应速度快慢，当响应速度慢时，生成响应警示信号，同时反馈报警单元给出相应语音提示，提醒车主对电磁离合器的电路敏捷性进行检验同时进行机械传动结构的润滑。
17.本发明的进一步技术改进在于：预警分析单元对电磁离合器的主动端和从动端的转速进行分析，判断电磁离合器是否出现打滑现象。
18.本发明的进一步技术改进在于：预警分析单元通过对接合保持时长和分离保持时长进行求和计算后，将接合总时长与车辆行驶总时长进行比例运算得到使用率，进而根据使用率确定电磁离合器的保养频次，其中，车辆使用总时长为接合总时长和分离总时长之和。
19.该汽车用电磁离合器故障检测方法，主要为：
20.步骤一：状态监测单元对电磁离合器的工作状态进行监测和数据采集，并将采集到的数据发送至数据存储单元进行存储；
21.步骤二：数据处理单元从数据存储单元中提取对应数据对电磁离合器的主要工作部件进行综合计算处理，将计算处理得到的断路警报信号、短路警报信号、摩擦盘更换信号以及摩擦盘清理信号发送至反馈警报信号，将最大接合保持时长和平均跳动值发送至预警分析单元；
22.步骤三：预警分析单元用于对数据处理数据传输的最大接合保持时长和平均跳动值进行分析，同时对电磁传感器的整体工况进行进一步预警分析，并将得到的发热预警信号、响应警示信号、离合打滑信号和保养时间发送至反馈报警单元；
23.步骤四：反馈报警单元接收到信号和数据进行识别处理，通过车载语音向车主发出对应的语音提示，同时将数据信息通过车机互联系统传输至车主的手机终端。
24.与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
25.1、通过设置数据处理单元，对电磁离合器的主要组成部件进行分析计算，使车主能够实时掌握电磁离合器的重要部件的工况，同时在电磁离合器出现问题的情况下，能够精准地对电磁离合器的问题进行定位，从而提示车主及时对相关部件进行维护和更换，保证了车辆行驶的安全性的同时还减少的维护保养的时间和难度。
26.2、通过设置预警分析单元和反馈报警单元，对电磁离合器的整体工况进行预警分析，及时发现在使用过程中电磁离合器发生的问题，以及电磁离合器性能下降的趋势，提前进行预警，大大降低了出现突发情况的概率，提高了安全性，为电磁离合器的保养维护提供了数据支撑，代替了传统经验上的判断。
附图说明
27.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
28.图1为本发明的系统原理框图。
具体实施方式
29.为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
30.请参阅图1所示，一种汽车用电磁离合器故障监测系统，包括状态监测单元、数据存储单元、数据处理单元、预警分析单元和反馈报警单元；
31.状态监测单元用于对电磁离合器的工作状态进行监测，通过万用表实时采集电磁线圈的工作电流数据和工作电压数据，通过温度传感器实时采集电磁线圈的线圈工作温度，通过测距仪测量电磁离合器的轴毂总成的表面到测量头的距离，将其标记为径向测量距离，同时记录当前的转速数据；
32.状态监测单元还通过探针对摩擦片表面的阻力进行测量，并将其标记为粘滞阻力数据，同时定期获取电磁离合器的摩擦片的工作表面影像数据，在电磁离合器开始接合到接合完成过程中，记录主动端与从动端的接合时间数据，同时记录这段时间内主动端转速和从动端转速，汽车行驶时，状态监测单元对电磁离合器单次保持接合和单次分离的时长进行记录，并分别标记为接合保持时长和分离保持时长；
33.状态监测单元将采集到的数据传输至数据存储单元进行存储，数据存储单元中预存有电磁离合器的规格数据，规格数据包括电磁线圈的最大额定工作温度、最大额定工作电流；
34.数据处理单元从数据存储单元中提取对应数据对电磁离合器的主要工作部件进行综合计算处理，具体为：
35.步骤s1：对电磁线圈的工作电流数据和工作电压数据进行处理，当工作电流数据为零值且工作电压数据为电源输出电压时，此时电磁线圈为正常开路状态或线圈处于烧断状态；
36.为判断电磁线圈的具体状态，状态监测单元内设置有线圈检测模块，线圈检测模块包括检测电源，检测电源的输出电压远小于电磁离合器的额定工作电压，车辆处于行驶状态，当判断电磁线圈为正常开路状态或线圈处于烧断状态时，定时接通检测电源对电磁线圈进行检查，当此时电压和电流都有示数，则认定电磁线圈为正常开路状态，否则为烧断状态，当判定为烧断状态时，生成断路警报信号；
37.当工作电流数据大于电磁离合器的最大额定工作电流且工作电压数据为零值时，判断电磁线圈为短路状态，此时立即切断电源的电压供应，并生成短路警报信号；
38.步骤s2：当工作电流数据和工作电压数据与电磁离合器的额定工作电流和额定工作电压相匹配时，判定电磁线圈工作正常，根据电磁线圈的电阻和工作电流数据获得单位时间内的电磁线圈的发热功率，将其与接合保持时长进行乘积运算得到单次接合产生的热量，根据热量与温度的计算式得到理论温升数据，从而得到理论线圈温度，将线圈工作温度与理论线圈温度代入计算式：得到电磁离合器的散热系数；
39.对多次保持接合时的散热系数进行计算，最终得到平均散热系数，根据平均散热系数并将最大额定工作温度作为线圈工作温度，利用上述公式反向计算最大理论线圈温度，进而得到最大接合保持时长；
40.步骤s3：获取径向测量数据和对应的转速数据，根据转速数据得到轴毂总成转动的转动周期，以时间为横轴、径向测量距离为纵轴建立平面直角坐标系，按照转动周期进行划分，将每个转动周期内采集的径向测量距离在平面坐标系中进行标记，并用平滑曲线连接，则在平面直角坐标系形成了周期性变化的曲线图；
41.取每一个转动周期内的峰值和谷值，且计算峰值与谷值之差的平均值，并将这个平均值作为单次跳动值，将所有转动周期的单次跳动值累加并取平均值，得到平均跳动值；
42.步骤s4：状态监测单元监测到电磁离合器处于分离状态时，使探针自动在摩擦盘表面均匀滑动若干秒，通过阻尼传感器产生了多个粘滞阻力数据，将粘滞阻力数据进行标准差计算，当得到的标准差结果小于设定阈值，判定摩擦盘表面没有出现局部过度磨损，当标准差结果大于等于设定阈值时，判定摩擦盘表面磨损严重，此时提取其最近获取的工作表面影像数据，并与标准规格的摩擦盘表面的平整度以及厚度进行比较，当平整度与厚度的比对结果均为不匹配时，生成摩擦盘更换信号，同时自动对电磁离合器进行禁用；
43.将粘滞阻力数据与阻力设定阈值比较，当超出阻力设定阈值时，判定电磁离合器灰尘油泥污染严重，生成摩擦盘清理信号，否则不进行任何处理。
44.数据处理单元将计算处理得到的断路警报信号、短路警报信号、摩擦盘更换信号以及摩擦盘清理信号发送至反馈警报信号，将最大接合保持时长和平均跳动值发送至预警分析单元。
45.预警分析单元用于对数据处理数据传输的最大接合保持时长和平均跳动值进行分析，同时对电磁传感器的整体工况进行进一步预警分析，具体步骤为：
46.步骤ss1：将最大接合保持时长乘以弹性系数，并将得到的结果标记为接合保持时长标准限值，其中，弹性系数为预设值，且弹性系数小于1，在执行本步骤之前，会对最大接合保持时长与前一次确定的接合保持时长标准限值进行比对，当出现最大接合保持时长小于保持时长标准限值时，判定电磁离合器线路老化且磨损发热量大，生成发热预警信号，同时根据平均跳动值确定传动轴线与安装轴线的角度差值；
47.步骤ss2：提取电磁离合器主动端与从动端的接合时间数据，将接合时间数据与限定时间数据进行比较，当接合时间数据不超过限定时间数据时，不进行任何处理，当接合时间数据大于限定时间数据，判定电磁离合器响应速度慢或传动阻力大，生成响应警示信号；
48.步骤ss3：提取主动端和从动端接合时间段内的主动端转速和从动端转速，并计算其转速差值，将转速差值按照时间顺序进行排列，当转速差值呈逐渐递减趋势时，判定工作正常，此时进一步判断在接合时间结束时，转速差值是否为零值，当为零值时，不进行任何处理，当不为零值时，判定主动端与从动端出现打滑现象，生成离合打滑信号；
49.步骤ss4：对接合保持时长与分离保持时长分别进行求和，得到接合总时长和分离总时长，从而通过计算式：得到电磁离合器的使用率，根据使用率评估电磁离合器的保养频率，且保养频率随着电磁离合器的使用率的增加成正方向变化，且预警分析单元会将确定的保养频率转化成保养时间。
50.预警分析单元将得到的发热预警信号、响应警示信号、离合打滑信号和保养时间发送至反馈报警单元；
51.反馈报警单元接收到信号和数据进行识别处理，具体为：
52.当识别到断路警报信号或断路警报信号时，切断电磁离合器电路，将信号转化成线路问题警报并利用车载语音进行语音提示；
53.当识别到摩擦盘更换信号或摩擦盘清理信号时，通过车载语音向车主进行提示；
54.当识别到发热预警信号时，通过车载系统提示车主断开电磁离合器并在延时10s后自动进行电磁离合器断电；
55.当识别到响应警示信号时，语音提示车主对电磁离合器的电路敏捷性进行检验同时进行机械传动结构的润滑；
56.当识别到离合打滑信号时，语音提示车主进行电磁离合器的连接件紧固和配合间隙的检查；
57.反馈报警单元还通过车机互联系统将传动轴线与安装轴线的角度差值以及保养时间发送至车主的手机终端。
58.该汽车用电磁离合器故障检测方法，主要为：
59.步骤一：状态监测单元对电磁离合器的工作状态进行监测和数据采集，并将采集到的数据发送至数据存储单元进行存储；
60.步骤二：数据处理单元从数据存储单元中提取对应数据对电磁离合器的主要工作部件进行综合计算处理，将计算处理得到的断路警报信号、短路警报信号、摩擦盘更换信号以及摩擦盘清理信号发送至反馈警报信号，将最大接合保持时长和平均跳动值发送至预警分析单元，其中，主要工作部件包括电磁线圈、轴毂总成和摩擦盘；
61.步骤三：预警分析单元用于对数据处理数据传输的最大接合保持时长和平均跳动值进行分析，同时对电磁传感器的整体工况进行进一步预警分析，并将得到的发热预警信号、响应警示信号、离合打滑信号和保养时间发送至反馈报警单元；
62.步骤四：反馈报警单元接收到信号和数据进行识别处理，通过车载语音向车主发出对应的语音提示，同时将数据信息通过车机互联系统传输至车主的手机终端。
63.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。