商用车AMT故障诊断技术的研究

商用车AMT故障诊断技术的研究

何琪，夏佳磊

湖南行必达网联科技有限公司 湖南省长沙市 410100

摘要：在当前的社会发展形势下，商用车的应用已经十分普遍，并且在社会生产生活的多个领域中发挥出了十分积极的作用。商用车的结构组成十分复杂，零部件十分多样化。再加上长时间的使用，以及环境因素，客观因素的影响，导致商用车出现故障是在所难免的。在商用车的构成中，AMT是影响整个车辆传动系统的核心部件。当AMT系统出现故障时，对商用车的使用影响，安全影响是十分深远的。为了进一步保障商用车的使用安全，延长商用车的使用寿命，发挥出商用车的最大使用价值，就需要不断地深入研究AMT故障诊断技术，并落实实践与应用。

关键词：商用车；AMT故障诊断；故障降级

前言： 商用车的使用安全，是建立在诸多基础之上的。其中，故障诊断的及时性、有效性与针对性是至关重要的。基于商用车结构的特殊性，功能的复杂性，以及使用过程的不确定性，落实对故障诊断技术的研究与应用十分关键。AMT作为一种电控机械式的自动变速器，突破了传统手动变速器结构的局限性，能够通过微机来实现自动操控。自动换挡，虽然很好的提升操控能力，但是商用车使用的环境是十分复杂的，在一些特殊环境下，会导致AMT的负载增加，进而发生故障问题。通过加强对AMT故障诊断技术的有效研究，采用正确的故障处理方法对变速箱及整车行驶状况做出合理、准确的判断，发现故障并能及时使用降级处理策略，最大限度确保整车的驾驶安全，避免造成事故和损失。本文就商用车AMT系统的主要特点，以及AMT故障诊断技术的研究及典型故障实例应用进行简单介绍，以供参考。

1商用车AMT系统的主要特点

AMT是传统变速器系统的升级，具有自动变速操纵功能，而且传动效率高、操纵灵敏、成本效益显著。随着汽车行业的不断发展，汽车市场的持续繁荣，AMT系统由于其优势性、功能卓越性，良好的性价比，很好地适应了商用汽车的使用需求。AMT作为一种变速器总成的革新技术，但仍然保留了原本手动变速器的相关结构，其中，最大的变化是操纵机构由手动转变为自动。而且自动操纵机构具有操纵性好、生产效率高、成本低等特点，而且可拓展及优化能力强，能够利用软件优化设计技术来全面提升车辆的使用性能 。也因此，AMT得到广泛的应用，当前世界各地在不同的商用车上，都已经广泛地运用了AMT系统。而且，随着技术的日益进步，AMT在更多重型商用车，以及在更加复杂的使用条件下，换挡品质，以及换挡能力得到了进一步的提高。而且随着设计与制造技术的不断改良，即使在一些重型的商用车的使用过程中，换挡时噪声问题也得到了很好地解决，提供了更好的使用感。

2商用车AMT故障诊断技术的研究

在商用车AMT故障诊断的过程中，首先要遵循一定的诊断原则，运用有效的诊断方法，对故障进行全面的影响分析，根据具体的故障问题再对症下药，制定相应的故障降级处理策略，保障商用车的使用安全，运行稳定。同时，基于故障树的分析，可以快速有效的进行故障定位，确保能够更快地恢复使用功能，提升运营效率。

2.1商用车AMT故障类型分析

商用车AMT结构虽然很复杂，但是AMT故障类型基本是如下几种：

1）、控制器自身故障，包括控制器控制芯片故障，控制器本身的电压故障，CAN收发芯片故障，供电故障，看门狗复位故障，NVM数据校验故障等；

2）、传感器故障，包括档位位移传感器、气压传感器、油温传感器、输入轴转速传感器、输出轴转速传感器，TCU温度传感器，加速度传感器等信号是否超出有效范围；

3）、执行器故障，执行器的短路、开路、过温故障等；

4）、CAN通讯故障，包括AMT接收的报文超时故障、校验故障，接收的信号故障等；

5）、合理性诊断故障，如基于输入输出轴转速的速比校验，基于发动机转速和输入轴转速的离合器结合校验，基于输出轴和ABS车速的主减速比校验等；

2.2 AMT故障诊断流程

AMT故障诊断流程如图一所示，首先收集测量信号，即明确诊断信号源，诊断信号源来自控制芯片的故障状态、传感器的原始信号、CAN总线收集的信号、车辆状态信号等。基于诊断信号源实现故障的检测识别，同时需要明确故障在什么条件下检测是合理的，不合理的条件下需要抑制故障的检测，避免故障的误触发。依据故障的识别，通过基于时间或基于计数等方式对故障进行确认或者消除。故障一旦确认，需要对当前条件下的故障信息进行存储，包括故障码、故障类型、车辆状态、环境状态等。同时基于确认的故障，对故障影响进行详细分析，确认当前故障状态下的最优控制路径，通过故障降级处理，如禁止换挡、强制换挡、开环控制等，以跛行的方式来维持车辆的行驶，以此来保障能够行驶到最近的维修站进行全面维修。

图一：AMT故障诊断流程

2.3 AMT故障降级策略

故障降级策略是整个故障诊断系统的核心部分。对于商用车AMT，挡位是非常多的，一般都是12档，16档，换挡比较复杂，针对一些复杂的故障，我们首先需要分析控制原理，比如换挡的动力传递路径是什么样的，挡位状态是如何分布的，每个挡位与哪些电磁阀相关，通过对单个电磁阀的失效模式以及不同状态下的影响分析，确认当前状态下的理论最优档位输出结果；针对一般的故障，影响程度很清晰，而且针对降级功能也是很单一的，比如说进气阀只影响供气，像这类故障可以采用了基于矩阵式可配置的故障降级软件架构，通过标定配置就可以明确故障降级输出，这样也大大减少了软件的开发难度，做到模块的通用化，而且可扩展性好。 基于商用车AMT故障的影响分析，故障降级输出通过包括禁止换挡、禁止换奇数档、禁止换偶数档、请求空档、请求供气开环控制、请求换挡开环控制、请求单电磁阀离合器控制等等。

3商用车AMT典型故障实例应用

通过商用车AMT故障诊断技术的研究，通过硬件在环HIL系统的故障注入测试，评估AMT故障触发时车辆的实际表现，验证故障降级策略的合理性，最大程度的确保车辆使用及驾驶安全。

3.1奇数档电磁阀故障

商用车AMT机械本体从结构上分类可分为三段式结构：前副箱、主箱、后副箱。根据AMT结构及动力传递路径分析，前副箱的控制主要区分奇数档和偶数档，即当奇数档电磁阀控制时，挂入的档位则为奇数档。车辆运行过程中，当出现奇数档电磁阀开路故障时，即使控制器对该电磁阀进行控制，实际的换挡拨叉是没有执行的。通过对该故障的识别、检测和确认，通过降级处理策略输出禁止换奇数档指令给目标档位选择模块，最终的目标档位只有偶数档，这样在实车驾驶时，避免了意外的换挡失败，而且仍能满足驾驶员的驾驶需求，同时通过仪表提醒驾驶员，以此来保障车辆能够行驶到最近的维修站进行全面维修。

3.2选档位置传感器故障

从AMT三段式机械结构可知，要确定一个档位需要明确知道前副箱的位置、后副箱的位置、主箱的位置以及选档的位置。档位的识别都是基于传感器的反馈，当某个传感器位置信号错误，整体的档位识别就会出错，此时TCU会因为长时间没有换到目标档位而不知所措。以选档位置传感器故障为例，当选档位置传感器值超出范围，通过对该故障的识别、检测和确认，通过降级处理策略输出请求选档开环控制指令给换挡控制模块以及换挡位置识别模块。因为降级输出改变原有的换挡及档位识别方式，确保AMT依然能换挡，从而保证行驶安全。

3.3输出轴转速传感器故障

输出轴转速传感器是AMT变速箱换挡的主要信号来源，输出轴转速传感器故障主要通过传感器频率、脉宽、供电电压等信号进行识别，当有效识别到该故障时，通过有效性的校验，需要其它信号来替换输出轴转速，以保证正常的换挡逻辑。当该故障发生时，降级输出故障状态给信号处理模块，信号处理模块从可用的信号源选择信号来替换输出轴转速，比如通过ABS车速的换算。这样，即便故障发生时，也能保证车辆的正常行驶。从而保证行驶安全。 结束语： 综上所述，基于AMT系统在商用车领域中的广泛应用，以及重要作用，以及AMT故障问题对商用车的安全性影响等不利因素，要更好地保障商用车的使用安全，提升使用体验，就需要加强对AMT故障诊断技术的使用研究。

参考文献：

[1]刘峰. 某越野车气动AMT故障诊断技术和容错控制技术研究[D].北京理工大学,2016.

[2]敖星. 商用车变速器试验检测技术研究与故障诊断[D].重庆理工大学,2015. [3]程禹. 基于湿式离合器的扭矩辅助型AMT控制技术研究[D].吉林大学，2014.