一种车载印刷电路板组件运行故障的快速预警方法与流程

1.本发明涉及一种车载印刷电路板组件故障预警领域，尤其涉及一种车载印刷电路板组件运行故障的快速预警方法。


背景技术：

2.随着5g的大规模应用，车载印刷电路板组件的使用频率以指数倍率增加，传统的离线检测已经不能满足复杂多变的车况要求。车载印刷电路板组件复杂多样，既有以集成电路为代表的有源器件，也有大量电阻、电容和电感组成的无源器件系统。单独测量具体的元件失效状态，难度极高。因此如何利用车载印刷电路板组件在运行过程中的实时数据变化，并构建与车载印刷电路板组件相匹配的故障预测模型成为重要的研究内容。
3.现有车载控制系统的故障诊断模型以经典康托集合理论为基础，其特点就是“0
‑
1”理论，即失效已经发生并被检查，该模型可以精确计算可靠度水平。如果该失效未被检查，则无法判断其是否发生失效。但当测试车况不断转化，产品可靠度状态实时变化的情况下，现有可靠度评估模型就将无法及时准确计算控制系统的可靠度水平。
4.例如，一种在中国专利文献上公开的“一种评估准确的车辆可靠性评估系统”，其公告号cn107133469a，包括子系统评估模块和整车评估模块，所述子系统评估模块用于对车辆各子系统的可靠性进行评估，获取各子系统的可靠性函数，所述整车评估模块根据各子系统可靠性函数对车辆整体的可靠性进行评估。该方案无法准确地实现故障预警。


技术实现要素：

5.本发明主要解决现有技术无法将多种实时测试参数与故障产生概率结合起来，无法准确地实现故障预警的问题；提供一种车载印刷电路板组件运行故障的快速预警方法，通过构建多量纲物元模型和可拓关联函数，利用可拓关联度指数，定量描述可靠度，实现从测试车况可拓集合生成车载印刷电路板组件的动态可靠度。且能够通过不同时序下的可拓关联函数梯度变化，进行车载印刷电路板组件中电子元件故障预警。
6.本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括以下步骤：s1：通过上位机实时采集车辆运行过程中的发动机冷却水温度、转速和扭矩，建立运行车况物元x以及运行车况物元库x
k
；s2：利用传感器实时采集车载印刷电路板组件中的热敏电阻温度、扭矩，构建实时测试参数物元x；s3：分别计算车载印刷电路板组件不同实时测试参数物元x与运行车况物元x的可拓关联函数；s4：计算相邻测试的运行车况物元x之间的可拓关联度指数d，判断相邻测试的运行车况物元x之间的影响程度；s5：根据可靠度计算公式，计算实时可靠度r
ij
；
s6：计算运行车况物元库x
k
中全部运行车况物元x的可靠度r，判断车载印刷电路板组件是否需要终止运行。
7.本方案通过上位机实时采集车辆运行过程中的发动机冷却水温度、转速和扭矩，建立分车况、分时域下的可拓物元库、车况转化过程中的可拓关联函数；根据不同温度、转速和扭矩关联函数可靠度变化，对车载印刷电路板组件的故障提前预警。能够实时评估被测车载印刷电路板组件的可靠度水平，避免发生严重系统故障，保证可靠度不断增长。本方案能够与现有汽车电子系统集成，改造费用低，工业附加值高。
8.作为优选，所述的运行车况物元x包括物元名n、车况物元特征c和特征量值v；运行车况物元x为：其中，c
m
表示第m个车况物元特征，v
m
表示第m个特征量值，a和b分别为特征量值v的范围下限与范围上限。
9.物元为可拓学里用于描述事物的一种形式化模型，本方案构建多量纲物元模型，能够可拓关联函数，利用可拓关联度指数，定量描述可靠度，实现从测试车况可拓集合生成车载印刷电路板组件的动态可靠度。
10.作为优选，所述的运行车况物元库x
k
为x
k
＝{x1，x2，
…
，x
k
}其中，x
k
表示第k个运行车况物元。
11.建立多量纲的运行车况物元库，方便进行后续的计算。
12.作为优选，所述的传感器采集到的实时运行参数物元x包括物元名n
x
、测试参数特征c和特征量值v；实时运行参数物元x为：其中，n
x
为测试参数物元x的物元名；c
m
为第m个测试参数特征，v
m
表示第m个特征量值。
13.车载印刷电路板组件实时故障评估系统包括测试传感器、上位机，通过传感器提取测试过程的运行参数(如温度、扭矩等)，建立可靠度参数库，并与测试车况物元数据库相连。计算不同测试参数物元x与上位机中运行车况物元x的可拓关联函数。
14.作为优选，所述的可拓关联函数ρ(x，x)为：所述的可拓关联度指数d为：d(x
ni
，x
nj
)＝|ρ(x，x
ni
)
‑
ρ(x，x
nj
)|其中，x
ni
和x
nj
表示两个相邻测试的运行车况物元x。
15.利用可拓关联度指数，能够定量描述可靠度，实现从测试车况可拓集合生成车载印刷电路板组件的动态可靠度。
16.当d＞1时，表示前一个车况状态会影响后一个车况状态；且d值越大，影响程度越大。
17.当d＝1时，表示前一个车况状态引起后一个车况状态没有影响。
18.当d＜1时，表示前一个车况状态引起后一个车况状态的变化值很小。
19.作为优选，计算实时可靠度r
ij
；其中，k、m表示车况个数。
20.实时定量描述可靠度，反映被测车载印刷电路板组件的动态可靠度水平。
21.作为优选，所述的步骤s6中，计算运行车况物元库x
k
中全部运行车况物元x的可靠度r，按照汽车行业通用标准，当累积可靠度降为小于90％时，则车辆终止运行。采用可拓关联函数的方法定量描述实时车况与故障发生概率之间的关联关系，应用在车载印刷电路板组件的故障预估上。提前预估车载印刷电路板组件在车辆运行过程中带来的失效风险，避免发生整车系统故障，保证可靠度不断增长。
22.本发明的有益效果是：1.通过构建多量纲物元模型和可拓关联函数，利用可拓关联度指数，定量描述可靠度，实现从测试车况可拓集合生成车载印刷电路板组件的动态可靠度。将实时车况与故障发生概率之间关联关系。
23.2.应用在车载印刷电路板组件的故障预估上，能够实时评估被测车载印刷电路板组件的可靠度水平，提前预估车载印刷电路板组件在车辆运行过程中带来的失效风险，避免发生整车系统故障，保证可靠度不断增长。
附图说明
24.图1是本发明的一种车载印刷电路板组件运行故障的快速预警流程图。
具体实施方式
25.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
26.实施例：本实施例的一种车载印刷电路板组件运行故障的快速预警方法，如图1所示，包括以下步骤：s1：通过上位机实时采集车辆运行过程中的发动机冷却水温度、转速和扭矩，建立运行车况物元x以及运行车况物元库x
k
，建立运行车况物元x包括物元名n、车况物元特征c和特征量值v。
27.运行车况物元x为：
其中，c
m
表示第m个车况物元特征，v
m
表示第m个特征量值，a和b分别为特征量值v的范围下限与范围上限。
28.例如，m＝3时：运行车况物元库x
k
为：x
k
＝{x1，x2，
…
，x
k
}其中，x
k
表示第k个运行车况物元。
29.例如，例如，s2：利用传感器实时采集车载印刷电路板组件中的热敏电阻温度、扭矩，构建实时测试参数物元x。
30.传感器采集到的实时运行参数物元x包括物元名n
x
、测试参数特征c和特征量值v。
31.车载印刷电路板组件实时测试参数物元x为：其中，n
x
为运行参数物元x的物元名；c
m
为第m个测试参数特征，v
m
表示第m个特征量值。
32.例如：s3：分别计算车载印刷电路板组件不同实时测试参数物元x与运行车况物元x的可拓关联函数。
33.可拓关联函数ρ(x，x)为：例如，计算温度和运行时长相耦合的可拓关联函数，设x
11
＝[30，70]，x
12
＝[0，
20]，x1＝78，x2＝17，m＝2，n＝2。
[0034]
则，则，设x
21
＝[80，90]，x
12
＝[0，10]，x1＝78，x2＝17，m＝2，n＝2。
[0035]
则，则，s4：计算相邻测试的运行车况物元x之间的可拓关联度指数d，判断相邻测试的运行车况物元x之间的影响程度。
[0036]
可拓关联度指数d为：d(x
ni
，x
nj
)＝|ρ(x，x
ni
)
‑
ρ(x，x
nj
)|其中，x
ni
和x
nj
表示两个相邻测试的运行车况物元x。
[0037]
当d＞1时，表示前一个车况状态会影响后一个车况状态；且d值越大，影响程度越大。
[0038]
当d＝1时，表示前一个车况状态引起后一个车况状态没有影响。
[0039]
当d＜1时，表示前一个车况状态引起后一个车况状态的变化值很小。
[0040]
在本实施例中，计算出来的可拓关联度指数d为：d(x
11
，x
12
)＝|ρ(x1，x
11
)
‑
ρ(x2，x
12
)|＝|0.2 0.15|＝0.35；d(x
21
，x
22
)＝|ρ(x1，x
21
)
‑
ρ(x2，x
22
)|＝|0.4
‑
0.7|＝0.3；s5：根据可靠度计算公式，计算实时可靠度r
ij
。
[0041]
其中，其中，k、m表示车况个数。
[0042]
在本实施例中，按照例子中的数据计算可靠度，r＝1
‑
|1
‑
0.35|*|1
‑
0.3|＝54.5％；s6：计算运行车况物元库x
k
中全部运行车况物元x的可靠度r，判断车载印刷电路板组件是否需要终止运行。
[0043]
计算运行车况物元库x
k
中全部运行车况物元x的可靠度r，按照汽车行业通用标准，当累积可靠度降为小于90％时，则车辆终止运行。
[0044]
例如，上方计算结果的目前车载印刷电路板组件可靠度仅为54.5％，由于瞬时温升超过许用值，需要立刻停止车辆运行。
[0045]
本实施例的方法通过车载印刷电路板组件实时故障评估系统实现，包括测试传感器、上位机，通过传感器提取测试过程的运行参数(如温度、扭矩等)，建立可靠度参数库，并与测试车况物元数据库相连。上位机中包括关联度指标计算器、可靠度计算器。该系统既可
以独立显示，可以作为汽车电子模块的子系统。
[0046]
本发明的方法能够与现有汽车电子系统集成，改造费用低，工业附加值高。
[0047]
本发明采用可拓关联函数的方法定量描述实时车况与故障发生概率之间的关联关系，并应用在车载印刷电路板组件的故障预估上，能够实时评估被测车载印刷电路板组件的可靠度水平，提前预估车载印刷电路板组件在车辆运行过程中带来的失效风险，避免发生整车系统故障，保证可靠度不断增长。

技术特征：
1.一种车载印刷电路板组件运行故障的快速预警方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：通过上位机实时采集车辆运行过程中的发动机冷却水温度、转速和扭矩，建立运行车况物元x以及运行车况物元库x
k
；s2：利用传感器实时采集车载印刷电路板组件中的热敏电阻温度、扭矩，构建实时测试参数物元x；s3：分别计算车载印刷电路板组件不同实时测试参数物元x与运行车况物元x的可拓关联函数；s4：计算相邻测试的运行车况物元x之间的可拓关联度指数d，判断相邻测试的运行车况物元x之间的影响程度；s5：根据可靠度计算公式，计算实时可靠度r
ij
；s6：计算运行车况物元库x
k
中全部运行车况物元x的可靠度r，判断车载印刷电路板组件是否需要终止运行。2.根据权利要求1所述的一种车载印刷电路板组件运行故障的快速预警方法，其特征在于，所述的发动机冷却水温度、转速和扭矩等运行车况物元x，包括物元名n、车况物元特征c和特征量值v；运行车况物元x为：其中，c
m
表示第m个车况物元特征，v
m
表示第m个特征量值，a和b分别为特征量值v的范围下限与范围上限。3.根据权利要求1或2所述的一种车载印刷电路板组件运行故障的快速预警方法，其特征在于，所述的运行车况物元库x
k
为x
k
＝{x1，x2，
…
，x
k
}其中，x
k
表示第k个运行车况物元。4.根据权利要求1或2所述的一种车载印刷电路板组件运行故障的快速预警方法，其特征在于，所述的传感器采集到的车载印刷电路板组件热敏电阻温度、扭矩等实时测试参数物元x，包括物元名n
x
、测试参数特征c和特征量值v；车载印刷电路板组件实时测试参数物元x为：其中，n
x
为测试参数物元x的物元名；c
m
为第m个测试参数特征，v
m
表示第m个特征量值。5.根据权利要求2所述的一种车载印刷电路板组件运行故障的快速预警方法，其特征在于，所述的可拓关联函数ρ(x，x)为：所述的可拓关联度指数d为：
d(x
ni
，x
nj
)＝|ρ(x，x
ni
)
‑
ρ(x，x
nj
)|其中，x
ni
和x
nj
表示两个相邻测试的运行车况物元x。6.根据权利要求1或5所述的一种车载印刷电路板组件运行故障的快速预警方法，其特征在于，计算实时可靠度r
ij
：其中，k、m表示车况个数。7.根据权利要求1所述的一种车载印刷电路板组件运行故障的快速预警方法，其特征在于，所述的步骤s6中，计算运行车况物元库x
k
中全部运行车况物元x的可靠度r，按照汽车行业通用标准，当累积可靠度降为小于90％时，则车辆终止运行。
技术总结
本发明公开了一种车载印刷电路板组件运行故障的快速预警方法。为了克服技术无法将多种实时测试参数与故障产生概率结合起来，无法准确地实现故障预警的问题；本发明包括以下步骤：S1：实时采集信号，建立运行工况物元；S2：实时采集不同的测试参数物元；S3：分别计算不同测试参数物元与运行工况物元的可拓关联函数；S4：计算相邻测试的运行工况物元之间的可拓关联度指数，判断相邻测试的运行工况物元之间的影响程度；S5：计算实时可靠度；S6：计算全部运行车况物元的可靠度，判断车辆是否终止需要运行。采用可拓关联函数的方法定量描述实时车况与故障发生概率之间的关联关系，能够实时评估被测车载印刷电路板组件的可靠度水平，预估故障风险。障风险。障风险。


技术研发人员：苏楠 尹伟伟
受保护的技术使用者：浙江零跑科技有限公司
技术研发日：2021.03.09
技术公布日：2021/7/15