CN104648159B - 电动汽车低压用电设备的故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车低压用电设备的故障诊断系统，包括直流变换器、诊断控制器；直流变换器设置的电压或电流传感器，检测电动汽车的低压电器的工作电压或工作电流并发送到诊断控制器；诊断控制器标定有各低压用电器的各工作状态下的诊断阈；诊断控制器根据低压用电器的当前工作状态信息，得到当前工作状态下的诊断阈，根据低压电器的当前工作电压或工作电流是否超出当前工作状态下的诊断阈，进行电动汽车低压用电设备的故障诊断。本发明的电动汽车低压用电设备的故障诊断系统，故障诊断准确，并且无需增加或提高硬件配置，无需增加额外成本。

Description

电动汽车低压用电设备的故障诊断系统

技术领域

本发明涉及电动汽车技术，特别涉及一种电动汽车低压用电设备的故障诊断系统。

背景技术

电动汽车（纯电动汽车或混合动力汽车）与单纯用发动机作为动力源的传统车在低压供电系统上具有较大区别。传统车使用小型发电机，行车中利用发动机作为能量源，通过小型发电机对低压电池进行充电；小型发电机不具备控制系统，仅靠机械和电磁部件实现充电功能，无法获悉低压电池和低压用电设备的具体工作情况。

目前电动汽车上的低压用电设备中，采用简单开环控制的低压用电设备无法对其进行实时、准确的故障诊断。如果在低压用电设备的控制器中增加诊断功能，需要增加或提高硬件配置，增加额外成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电动汽车低压用电设备的故障诊断系统，故障诊断准确，并且无需增加或提高硬件配置，无需增加额外成本。

为解决上述技术问题，本发明提供的电动汽车低压用电设备的故障诊断系统，其包括直流变换器、诊断控制器；

所述直流变换器，用于实现直流电压的高低转换，其高压端接电动汽车的动力电池，其低压端接电动汽车的低压电池及低压电器；

所述直流变换器，设置有电压传感器或电流传感器；

所述电压传感器，用于检测电动汽车的低压电器的工作电压并发送到所述诊断控制器；

所述电流传感器，用于检测电动汽车的低压电器的工作电流并发送到所述诊断控制器；

所述诊断控制器，标定有各低压用电器的各工作状态下的诊断阈；

所述诊断控制器，接收低压用电器的工作状态信息，以及低压电器的工作电压或工作电流；并根据低压用电器的当前工作状态信息，得到当前工作状态下的诊断阈，根据低压电器的当前工作电压或工作电流是否超出当前工作状态下的诊断阈，进行电动汽车低压用电设备的故障诊断。

较佳的，所述直流变换器，自身设置有控制器；

所述诊断控制器，为直流变换器自身设置的控制器。

较佳的，所述诊断控制器，通过车辆通讯网络或者硬线，获得各个低压用电器的工作状态信息。

较佳的，所述车辆通讯网络，为CAN或LIN。

较佳的，所述低压电器为水泵；

所述水泵，由整车控制器或电机控制器进行开环控制；

所述诊断控制器，同所述整车控制器或电机控制器通过CAN网络进行通讯，获取所述水泵的工作状态。

本发明的电动汽车低压用电设备的故障诊断系统，利用电动汽车的直流变换器（DC/DC）自身设置的电压传感器或电流传感器检测电动汽车的低压电器的工作电压或工作电流，通过车辆通讯网络或者通过其它硬件接口获得某个低压用电器的工作状态，根据低压电器的工作电压或工作电流，以及低压用电器的工作状态，实现对电动汽车低压用电设备的故障的准确诊断，诊断控制器可以采用直流变换器自身设置的控制器，不需要增加额外硬件成本，对于采用不同用低压电器的车辆，只需更改诊断控制器中相应工作状态下的诊断阈，即可实现诊断功能，开发成本小，功能可扩展，应用方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的电动汽车低压用电设备的故障诊断系统一实施例示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

电动汽车低压用电设备的故障诊断系统，如图1所示，包括直流变换器、诊断控制器；

所述直流变换器，用于实现直流电压的高低转换，其高压端接电动汽车的动力电池，其低压端接电动汽车的低压电池及低压电器；

所述直流变换器，自身设置有电压传感器或电流传感器；

所述电压传感器，用于检测电动汽车的低压电器的工作电压并发送到所述诊断控制器；

所述电流传感器，用于检测电动汽车的低压电器的工作电流并发送到所述诊断控制器；

所述诊断控制器，标定有各低压用电器的各工作状态下的诊断阈；

所述诊断控制器，接收低压用电器的工作状态信息，以及低压电器的工作电压或工作电流；并根据低压用电器的当前工作状态信息，得到当前工作状态下的诊断阈，根据低压电器的当前工作电压或工作电流是否超出当前工作状态下的诊断阈，进行电动汽车低压用电设备的故障诊断。

较佳的，所述直流变换器，自身设置有控制器；

所述诊断控制器，为直流变换器自身设置的控制器。

较佳的，所述诊断控制器，通过CAN、LIN等车辆通讯网络或者硬线，获得各个低压用电器的工作状态信息。

低压用电器的工作状态信息，可以为PWM控制状态或者开关状态等，来自于各用低压电器的相应控制器或者开关信号。

电动汽车使用直流变换器（DC/DC），以高压动力电池作为能量源，通过DC/DC变换为低压电，实现对低压电池的充电。DC/DC本身带有控制器和关键传感器，能够获悉行车过程中低压网络的电压和电流信息，而这些信息与车辆的低压用电设备的工作状态密切相关。

在某个低压用电器正常工作的情况下，其电流变化情况（包括开启瞬间和稳定工作）往往在一定范围内；当其出现部分异常时，其用电情况也必然发生变化，这就为通过DC/DC的输出电流对低压用电器的工作情况进行故障诊断提供了可能。

但是，在工业等领域，DC/DC在其应用环境中，仅仅完成直流电压变换的作用，其使用环境决定了客观上对其诊断能力要求不高，部分简单的DC/DC甚至不能检测自己输出端的电流；部分较为复杂具有自诊断能力的DC/DC而言，其诊断功能多用于自我保护，例如利用输出端电压以及电流来判断是否连接负载，避免短路发生；利用输入端电流来诊断内部功率器件工作是否正常等。在汽车领域，对于整车厂而言，由于对新能源领域尚不熟悉，他们不了解DC/DC的输出与低压用电网络中用电器的工作情况的关系，对DC/DC供应商的要求也仅仅停留在满足低压用电设备耗电量的要求的层面上。所以现有技术中没有利用直流变换器（DC/DC）对电动汽车低压用电设备的故障诊断方案

实施例一的电动汽车低压用电设备的故障诊断系统，利用电动汽车的直流变换器（DC/DC）自身设置的电压传感器或电流传感器检测电动汽车的低压电器的工作电压或工作电流，通过车辆通讯网络或者通过其它硬件接口（比如Pin脚）获得某个低压用电器的工作状态，根据低压电器的工作电压或工作电流，以及低压用电器的工作状态，实现对电动汽车低压用电设备的故障的准确诊断，诊断控制器可以采用直流变换器自身设置的控制器，不需要增加额外硬件成本，对于采用不同用低压电器的车辆，只需更改诊断控制器中相应工作状态下的诊断阈，即可实现诊断功能，开发成本小，功能可扩展，应用方便。

实施例二

以水泵工作状态诊断为例。

电动汽车的水泵由整车控制器（VCU）或电机控制器（MCU）来控制，控制策略有开关控制和PWM控制两种，但均为开环控制。

整车控制器（VCU）或电机控制器（MCU）与DC/DC控制器之间通过CAN网络进行通讯。DC/DC可以清楚地获悉水泵的当前工作状态：对于开关式控制策略，即可获得开或关的信息；对于PWM控制策略，可获得实际输出占最大能力的百分比等信息。

从水泵供应商处可以获得水泵在不同条件下的工作电流和效率特性，可以根据水泵在不同条件下的工作电流和效率特性以及实测结果为水泵设计几条诊断路径：

一.阈值诊断，具体算法如下：

（1）DC/DC可以测量当前低压系统的电压，根据电压选择相应的水泵工作电流和效率特性；

（2）整车控制器（VCU）通过CAN通信告知DC/DC自身设置的控制器水泵当前工作的占空比，进而可以得知流量Q（如果为开关式控制，则要么为0，要么为最大流量），例如，当前工作在100%占空比工况下，对应的流量为2000L/h，那么水泵正常工作的标准工作电流就应该为4A左右；

（3）在此标准工作电流基础上加、减一个可标定阈值，形成诊断阈，例如将阈值标定为2A，那么诊断阈为2～6A；

（4）用DC/DC实际测量的水泵稳定工作电流，并与诊断阈相比较，超出诊断阈即认为水泵出现问题，反之没问题，可以在车辆上通过实际的测试更改阈值大小使诊断阈达到合适的范围；

（5）上述的稳定工作电流的判断方法是，在水泵未开启时，DC/DC实时记录水泵输出工作电流，当整车控制器（VCU）告知DC/DC水泵开启后，DC/DC将水泵开启前1～2s内记录下来的平均工作电流标记为参考电流，再测量水泵开启1s后的工作电流并与参考电流做差即为水泵的稳定工作电流。

二.启动电流诊断，水泵的启动瞬态过程往往会出现一个短暂的较大电流，这个电流随时间的变化与时间轴形成的面积可以用来做诊断，当这个面积过大或者过小，都说明水泵没有正常的开启，具体做法是：

（1）DC/DC记录水泵开启前的平均输出工作电流作为参考电流；

（2）在从整车控制器（VCU）接收到水泵开启的信息后，DC/DC开始计算每一个时刻输出工作电流与参考电流的差值并进行积分运算；

（3）在实际测试中测量水泵开启瞬间电流较大变化到恢复稳定工作所需的时间T以及变化的大小（积分面积A），将时间T作为上述步骤中积分的时间长度，将面积A±ΔA作为积分结果的诊断阈，超过此诊断阈说明水泵开启时所需的启动电流过小或者过大，水泵出现异常。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种电动汽车低压用电设备的故障诊断系统，其特征在于，包括直流变换器、诊断控制器；

所述直流变换器，用于实现直流电压的高低转换，其高压端接电动汽车的动力电池，其低压端接电动汽车的低压电池及低压电器；

所述直流变换器，设置有电压传感器或电流传感器；

所述电压传感器，用于检测电动汽车的低压电器的工作电压并发送到所述诊断控制器；

所述电流传感器，用于检测电动汽车的低压电器的工作电流并发送到所述诊断控制器；

所述诊断控制器，标定有各低压用电器的各工作状态下的诊断阈；

所述诊断控制器，接收低压用电器的工作状态信息，以及低压电器的工作电压或工作电流；并根据低压用电器的当前工作状态信息，得到当前工作状态下的诊断阈，根据低压电器的当前工作电压或工作电流是否超出当前工作状态下的诊断阈，进行电动汽车低压用电设备的故障诊断。

2.根据权利要求1所述的电动汽车低压用电设备的故障诊断系统，其特征在于，

所述直流变换器，自身设置有控制器；

所述诊断控制器，为直流变换器自身设置的控制器。

3.根据权利要求2所述的电动汽车低压用电设备的故障诊断系统，其特征在于，

所述诊断控制器，通过车辆通讯网络或者硬线，获得各个低压用电器的工作状态信息。

4.根据权利要求3所述的电动汽车低压用电设备的故障诊断系统，其特征在于，

所述车辆通讯网络，为CAN或LIN。

5.根据权利要求4所述的电动汽车低压用电设备的故障诊断系统，其特征在于，

所述低压电器为水泵；

所述水泵，由整车控制器或电机控制器进行开环控制；

所述诊断控制器，同所述整车控制器或电机控制器通过CAN网络进行通讯，获取所述水泵的工作状态。