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真空 ›› 2025, Vol. 62 ›› Issue (6): 62-69.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2025.06.09

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新能源汽车电动真空泵助力制动系统故障诊断方法*

王吉欣, 胡宸琪   

  1. 上海交通职业技术学院,上海 200431
  • 收稿日期:2025-05-13 出版日期:2025-11-25 发布日期:2025-11-27
  • 作者简介:王吉欣(1984-),男,浙江宁波人,实验师。
  • 基金资助:
    *浙江省自然科学基金(LQ24E050010)

Fault Diagnosis Method for Electric Vacuum Pump Assisted Braking System of New Energy Vehicles

WANG Jixin, HU Chenqi   

  1. Shanghai Vocational and Technical College of Communications, Shanghai 200431, China
  • Received:2025-05-13 Online:2025-11-25 Published:2025-11-27

摘要: 动态工况下,新能源汽车电动真空泵助力制动系统的瞬态信号具有多模态非线性耦合特性,易误判故障模态。故本研究提出了一种新的故障诊断方法。首先,通过实时监测真空泵工作时的极限真空度、抽气速率等核心参数,构建电动真空泵助力制动系统的动态特性模型,再从电流和压力两方面入手,获取该系统的运行瞬态特性,并生成连续时刻的系统运行瞬态信号;其次,为应对信号的多模态非线性耦合特性,利用小波分析理论分解瞬态信号,提取每个频段信号的能量熵特征,通过精细刻画故障特征的内在本质提高对故障特征的辨识度和区分度,并建立真空失效特征库;最后,结合ResCNN网络和XGBoost构建智能故障诊断模型,将能量熵特征输入其中,通过卷积池化运算进一步挖掘深层次代表特征,再依靠XGBoost的自动分类能力,对挖掘出的深层次特征进行高效、准确的分类,从而输出制动系统故障诊断结果。结果表明:该方法的ACC值达到了0.97,实现了对制动系统运行状态的准确描述,有效缩短真空建立时间,降低系统的压力波动和能耗。

关键词: 电动真空泵制动系统, 真空动力学, 深度学习, 真空失效, 故障诊断

Abstract: Under dynamic working conditions, the transient signal of the electric vacuum pump assisted braking system of new energy vehicles has multi-modal nonlinear coupling characteristics, which can easily lead to misjudgement of fault modes. Therefore, this study proposes a new fault diagnosis method. Firstly, by real-time monitoring of core parameters such as the maximum vacuum degree and pumping rate during the operation of the vacuum pump, a dynamic characteristic model of the electric vacuum pump assisted braking system is constructed. Secondly, starting from the aspects of current and pressure, the transient characteristics of the electric vacuum pump assisted braking system are obtained, and continuous transient signals of the system operation are generated; Then, to address the multi-modal nonlinear coupling characteristics of the signal, the transient signal is decomposed using wavelet analysis theory, and the energy entropy features of each frequency band signal are extracted. By finely characterizing the inherent nature of the fault features, the identification and discrimination of the fault features are improved, and a vacuum failure feature library is established; Finally, an intelligent fault diagnosis model is constructed by combining ResCNN network and XGBoost. Energy entropy features are input into the model, and deep level representative features are further explored through convolutional pooling operation. Then, relying on the automatic classification ability of XGBoost, the deep level features are efficiently and accurately classified to output the fault diagnosis results of the braking system. The results show that the ACC value of this method reaches 0.97, which realizes the accurate description of the running state of the braking system, effectively shortens the vacuum establishment time, and reduces the pressure fluctuation and energy consumption of the system.

Key words: electric vacuum pump braking system, vacuum dynamics, deep learning, vacuum failure, fault diagnosis

中图分类号:  TB752;TP391.5

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