CN105093116A - 车辆用智能型电池传感器及所述传感器的数据保存方法 - Google Patents

车辆用智能型电池传感器及所述传感器的数据保存方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种车辆用智能型电池传感器。这种传感器，包括：数据包部，提取与过电流模块的检测相关的内部数据变数，对提取的I内部数据变数进行数据包化；易失性存储器，暂时保存所述数据包化的内部数据变数；故障及有效性检测部，监测已保存到所述易失性存储器的所述数据包化的内部数据变数，而检测与所述异常过电流相关的检测故障码(Diagnost？ic？Trouble？Code)后，基于所述检测故障码的检测时点为基准而对所述数据包化的内部数据变数进行分类；及非易失性存储器，根据所述故障及有效性检测部的控制而保存所述已分类的内部数据变数。

Description

车辆用智能型电池传感器及所述传感器的数据保存方法
技术领域
本发明涉及车辆用电池传感器及利用此的数据保存方法。
背景技术
图1是呈现传统的车辆用电池传感器系统的图。
参照图1，传统的车辆用电池传感器系统50，包括：车辆电池10、智能型电池传感器20(IBS：IntelligentBatterySensor)、引擎控制器30(EMS：EngineManagementSystem)及车辆负荷40。
车辆电池10的正端(+)电气性地连接到车辆负荷40，车辆电池10的负端(-)电气性地连接到分流电阻15的一侧端子。
智能型电池传感器20通过所述分流电阻15的另一侧端子而电气性地连接到车辆电池10的负端(-)。
IBS20利用所述分流电阻15内的电流与所述分流电阻15的两端之间的电压差而监测车辆电池10的电压、电流。虽未图示，IBS20可利用内部温度传感器而监测传感器内部的温度等。
监测的信息根据LIN通信25而传送到引擎控制器30。
引擎控制器30利用接收的信息而确认车辆电池的状态，根据确认的结果而调整车辆负荷40。
车辆负荷40连接到车辆电池10的(+)端子与起到接地(GND)作用的车辆底盘(chassis)之间。车辆负荷40包括：发电机、交流发电机等发电负荷42(G)；MDPS、ABS、AirSUS等大电流马达驱动负荷44(M)；及车头灯等电气性负荷46(L)。
这种传统的车辆用电池传感器系统50在发生故障时，没有自行查找故障原因的方案。
发明内容
(要解决的技术问题)
因此，本发明的目的在于，提供一种能够查找因IBS动作错误导致的故障原因的车辆用智能型电池传感器及所述传感器的数据保存方法。
(解决问题的手段)
为达成所述目的的根据本发明的一方面的车辆用智能型电池传感器，包括：数据包部，提取与过电流模块的检测相关的内部数据变数，对提取的I内部数据变数进行数据包化；易失性存储器，暂时保存所述数据包化的内部数据变数；故障及有效性检测部，监测已保存到所述易失性存储器的所述数据包化的内部数据变数而检测与所述异常过电流相关的故障检测码(DiagnosticTroubleCode)后，基于所述故障检测码的检测时点为基准而对所述数据包化的内部数据变数进行分类；及非易失性存储器，根据所述故障及有效性检测部的控制而保存所述已分类的内部数据变数。
根据本发明的另一方面的车辆用智能型电池传感器的数据保存方法，包括以下步骤：提取与所述异常过电流模块的检测相关的内部数据变数，对提取的I内部数据变数进行数据包化；将所述数据包化的内部数据变数保存到易失性存储器；监测保存到所述易失性存储器的数据包化的内部数据变数而检测是否发生与异常过电流相关的故障检测码(DiagnosticTroubleCode：DTC)；检测所述故障检测码后，以故障检测码的检测时点为基准，对所述数据包化的内部数据变数进行分类；及将已分类的内部数据变数保存到非易失性存储器。
(发明的效果)
根据本发明，能够通过保存到IBS内的非易失性存储器的数据分析而查找故障原因。因此，能够缩短故障原因的查找时间。并且，能够有效利用有限的易失性存储器，用于查找其他ECU的故障原因。
附图说明
图1是呈现传统的车辆用电池传感器系统的图。
图2是呈现根据本发明的一实施例的车辆用电池传感器系统的框图。
图3是详细呈现图2中图示的IBS的内部结构的框图。
图4及图5是用于说明本发明中利用的循环链表技法的图。
图6是呈现根据本发明的一实施例的用于分析故障因素的数据保存方法的顺序图。
具体实施方式
本发明提供用于查找因车辆的过电流或IBS自行动作错误导致的故障原因的方法。
周期性地监测IBS内的主要数据。以故障检测时点为基准而将监测的IBS内的主要数据分类为之前和之后，根据存储器循环链表(Circularlinkedlist)技法而暂时保存到易失性存储器，然后将其移动到非易失性存储器(NVM)。
本发明适用的循环链表技法在容量少并具有有限的存储器的嵌入式系统中，能够有效使用存储器。
若适用所述方法，发生事故或故障时，除了现场之外，电源被分离而传送到分析室时，也能读取保存的数据，能够分析故障时点前/后的状况，还能缩短查找故障原因的时间。
下面，参照附图而详细说明本发明的一实施例。
图2是呈现根据本发明的一实施例的车辆用电池传感器系统的框图。
参照图2，根据本发明的一实施例的车辆用电池传感器系统100，包括：车辆电池110、智能型电池传感器120(IBS)、智能接线模块130(SmartJunctionBox：SJB)、多路复用器140(MUX)、车辆负荷152、154、156及引擎控制模块160。
车辆电池110的(-)端子电气性地连接到IBS120，车辆电池110的(+)端子与车辆负荷152、154、156的前端设计的开关SW1、SW2、SW3并联连接。
IBS120监测车辆整体负荷电流(C1)的过电流与否。监测结果，检测为过电流时，控制多路复用器140而单独监测车辆负荷152、154、156的电流(C2)。
若感应到产生已设定的时间以上的过电流的相应车辆负荷(以下称过电流模块)，IBS120利用车辆网络通信25而将感应到的对相应过电流模块152、154、156的信息传送到SJB130。这里，车辆网络通信可以是CAN(ControllerAreaNetwork)通信。
另外，IBS120除了过电流模块的检测控制之外，检测到故障时分析故障因素，为此，包括故障因素分析模块128。将参照图3具体说明故障因素分析模块128。
SJB130根据IBS120传送的过电流模块信息而识别相应过电流模块，切断向已识别的过电流模块施加的电源。为此，SJB130向具备于过电流模块与车辆电池110之间的开关SW1、SW2、SW3传送指示关闭动作的开关关闭信号。
图3是详细呈现图2中图示的IBS的内部结构的框图。
参照图3，IBS120如前述，除了检测过电流模块之外，还分析故障因素。
分析对象即故障因素分为2个大类。
一个是根据IBS120内部数据变数的故障检测码(DiagnosticTroubleCode：DTC)的发生，另一个是IBS内部数据变数的有效妥当性或有效性(plausibility)错误的发生。
IBS120判断2个故障因素的故障发生与否。
发生故障时，IBS120以对2个故障因素检测故障的时点为基准，将之前和之后的IBS内部数据变数保存(备份)到非易失性存储器。这里，IBS内部数据变数被定义为对用于检测过电流模块152、154、156的演算过程产生直接影响的变数。
下面的表1呈现根据本发明的一实施例的IBS内部数据变数。
IBS120具备：用于检测过电流模块的信号处理模块121、BTM模块122、SOC(StateOfCharge)模块124、SOH(StateOfHealth)模块126及过电流模块检测部129。
IBS120还包括：故障因素分析模块128，用于将故障检测时点的之前和之后的IBS内部数据变数保存(备份)到非易失性存储器。
信号处理模块121接收车辆电池110的电压(Vbat)、电流(Ibat)输入而进行过滤，输出已过滤的电池电压(Vbat_)及电流(Ibat_)。
BTM模块122接收ASIC温度(Tic)及已过滤的电池电压(Vbat_)及电流(Ibat_)而监测车辆电池内部温度。
SOC模块124接收已过滤的电池电压(Vbat_)及电流(Ibat_)而监测车辆电池的充电率(％)。
SOH模块126通过综合判断已过滤的电池电压(Vbat_)、电流(Ibat_)及根据SOC模块124监测的车辆电池的充电率(％)而监测车辆电池的老化率(％)。
过电流模块检测部129基于根据BTM模块122、SOC模块124、SOH模块126而监测的各结果值及分流电阻22的两端电压差而计算的电流(ADC电流)而检测过电流模块。
基于分流电阻22的两端电压差而计算的ADC电流是图2中图示的车辆整体负荷的电流(C1)，即，G负荷152的电流、M负荷154的电流及L负荷156的电流之和。
当过电流模块检测部129持续感应(大致200A持续10秒以上)到已设定的过电流临界值以上的车辆整体负荷的电流(C1)时，向多路复用器(MUX)140输出用于单独感应各负荷152、154、156的负荷电流(C2)的控制信号。
多路复用器140根据所述控制信号而将各模块的负荷电流(C2)选择性地传送到过电流模块检测部129。
过电流模块检测部129分析各模块的负荷电流(C2)而识别流动着过电流的过电流模块，将指示已识别的过电流模块的信号传送到130。
SJB130根据所述信号而关闭用于连接相应过电流模块与车辆电池110的开关。
另外，故障因素分析模块128将如表1的，对过电流模块的检测演算产生影响的IBS内部数据变数保存(备份)到非易失性存储器。这时，保存(备份)到非易失性存储器128-7的IBS内部数据变数被分类为上述的2个故障因素的各检测时点的之前和之后，已分类的IBS内部数据变数重新被分类为2个故障因素，已分类的IBS内部数据变数分别保存到非易失性存储器128-7的第1保存区域(DTC保存区域)及第2保存区域(有效性保存区域)。
为此，故障因素分析模块128包括数据包部128-1、易失性存储器128-3、故障及有效性检测部128-5、非易失性存储器128-7及处理部128-9。
数据包部128-1提取对过电流模块检测部129中检测过电流模块为止的检测演算直接造成影响的IBS内部数据变数而将此数据包化。
已数据包化的IBS内部数据变数根据循环链表(CircularQueuelinkedlist)技法而被依次保存到易失性存储器128-3的存储器队列。
故障及有效性检测部128-5实时监测(或检查)已保存到易失性存储器128-3的存储器队列的数据包化的IBS内部数据变数，从而检测导致异常过电流的过电流模块的DTC的发生与否。例如，故障及有效性检测部128-5检测多路复用器140的硬件故障或I/O控制不良、分流电阻等电流传感器的故障或与CAN通信线路故障等相关的DTC的发生与否。
未检测到DTC的发生时，故障及有效性检测部128-3检测IBS内部数据变数的有效性(Validity)错误。这里，IBS内部数据变数的有效性(Validity)错误是指偏离表1的有效范围(validityrange)的IBS内部数据变数的发生。
若检测到过电流模块的DTC发生或IBS内部数据变数的有效性错误(或错误)，则以过电流模块的DTC的检测时点或IBS内部数据变数的有效性错误的检测时点为基准，对DTC检测之前或有效性错误检测之前的一定个数进行分类，例如，20个数据包化的IBS内部数据变数及DTC发生或有效性错误检测之后的一定个数，例如，20个数据包化的IBS内部数据变数。
DTC检测或有效性错误的检测之前及之后的数据包化的IBS内部数据变数根据故障及有效性检测部128-5的控制而从易失性存储器128-5的存储器队列(Queue)(或存储缓冲器)移动保存到非易失性存储器128-7。
非易失性存储器128-7被分割为第1及第2保存区域，第1保存区域保存DTC检测之前及之后的IBS内部数据变数，第2保存区域保存有效性错误检测之前及之后的IBS内部数据变数。
如所述，根据本发明的一实施例的故障因素分析模块128按周期监测已保存到易失性存储器128-3的故障检测之前和之后的IBS内部数据变数，发生车辆异常时，将故障检测之前和之后的IBS内部数据变数保存到非易失性存储器128-7，从而能够精确分析故障原因。
即使非易失性存储器128-7从车辆用智能型电池传感器物理性地分离，已保存到非易失性存储器128-7的数据的消灭不会产生，无论何时何地，都能精确分析故障因素。
另外，像随机访问内存(RAM)等易失性存储器128-3，其保存容量会受到其用途的限制，因此需要有效使用易失性存储器128-3的保存容量的方案。
据此，本实施例中可利用上述的利用循环链表(CircularQueuelinkedlist)技法而将IBS内部数据变数依次保存到易失性存储器的方法。
计算系统中依次保存数据的方法可应用利用排列表的存储器队列(Queue)。利用排列表的存储器队列是将数据依次保存到预先规定的易失性存储器128-3的保存区域的方式。
如图4所图示，排列表技法在存储器管理时，容易参照数据，能够快速接近。但是，初期就要确定存储器尺寸，会发生存储器损失(溢出)，插入/删除数据时，需要搬移全部数据。
尤其，在有限的保存容量的管理方面看，若应用可分配及解除的动态分配(Dynamicallocation)方式，会更有效地进行管理。弥补了如所述的排列技法的缺点的结构就是链接表(linkedlist)。
链接表的结构如图5所图示。
如图5所图示，链接表(linkedlist)由多个节点(节点1，节点2，...，节点N)构成，各节点由数据(或数据包)及其他数据的连接地址(linkaddress)构成。连接这种各节点(节点1，节点2，...，节点N)的结构就是链接表(linkedlist)。
链接表(linkedlist)是比前述的排列表更复杂的结构，多个节点(节点1，节点2，...，节点N)的个数，即存储器分配是自由的，认为不必要时，可立即解除连接，能够减少存储器消耗。
并且，插入数据时，如排列表，无需移动全部，仅用连接地址就可增加/删除，因此在控制方面，能够进行快速处理。
本发明的一实施例的保存数据的方式，每10ms就能发生。为了将约20字节的数据节点每隔10ms保存到易失性存储器128-3，理论上需要具备无限容量的存储器，但根据本发明的一实施例的数据保存方式，因故障发生前后保存IBS内部数据变数，所需数据只需利用约40个节点，即20字节×40个节点＝800字节左右的存储器。
链接表是把焦点放在存储器管理的效率性而设计的结构，因此能够简单呈现根据本发明的一实施例的数据保存方式。例如，使图5的最后一个节点(例如，2xx号)的连接地址指向首个节点地址就可。
图6是呈现根据本发明的一实施例的用于分析故障因素的数据保存方法的顺序图。
参照图6，首先，S410中，执行处理输入信号的过程。这里，输入信号是对图3的BTM模块、SOC模块及SOH模块的过电流模块检测演算直接产生影响的数据。
然后，S412中，输入信号的处理过程中，执行提取检测过电流模块所使用的IBS内部数据变数的过程。
然后，S414中，执行将已提取的IBS内部数据变数数据包化的过程，S416中，执行将已数据包化的IBS内部数据变数依次保存到易失性存储器的存储器队列的过程。这时，保存到存储器队列的方式中，可应用循环链表链接表技法。
然后，S418中，执行通过监测已保存到存储器队列的数据包化的IBS内部数据变数而检测DTC发生与否的过程。
S420中，若检测到DTC的发生，则执行排列DTC检测时点的之前的数据包化的IBS内部数据变数的一定个数(例如，20个)及DTC检测时点的之前的数据包化的IBS内部数据变数的一定个数(例如，20个)的过程。
S422中，排列的DTC检测时点的之前及之后的数据包化的IBS内部数据变数被保存到非易失性存储器中分配的第1保存区域(DTC保存区域)的过程。
S418中，若未检测到DTC的发生，则S424中，执行检测是否发生IBS内部数据变数的有效性错误的过程。
S426中，若检测到IBS内部数据变数的有效性错误，则执行排列IBS内部数据变数的有效性错误的检测时点之前的IBS内部数据变数的一定个数的过程、及IBS内部数据变数的有效性错误的检测时点之后的IBS内部数据变数的一定个数的过程。
S428中，执行将排列的IBS内部数据变数保存到非易失性存储器的第2保存区域(有效性保存区域)的过程。
参照异常优选实施例及附图而具体说明了本发明的机构，但这只是例示性的，在不脱离本发明的技术思想的范围内，能够进行多种变形。例如，图3的实施例中例示了易失性存储器128-3与故障及有效性检测部128-5分离的结构，但易失性存储器128-3也可具备于故障及有效性检测部128-5的内部。这时，被数据包部128-1数据包化的IBS内部数据变数能够被直接传送到故障及有效性检测部128-5。因此，本发明的范围并不局限于已说明的实施例，应根据后述的专利权利要求范围及其均等物而规定。

Claims (14)

1.一种车辆用智能型电池传感器，即，检测产生车辆内的异常过电流的过电流模块的车辆用智能型电池传感器，其特征在于，包括：
数据包部，提取与过电流模块的检测相关的内部数据变数，将提取的I内部数据变数数据包化；
易失性存储器，暂时保存所述数据包化的内部数据变数；
故障及有效性检测部，监测已保存到所述易失性存储器的所述数据包化的内部数据变数而检测与所述异常过电流相关的故障检测码后，基于所述故障检测码的检测时点为基准而对所述数据包化的内部数据变数进行分类；及
非易失性存储器，保存所述已分类的内部数据变数。
2.根据权利要求1所述的车辆用智能型电池传感器，其特征在于，
所述故障及有效性检测部，
以所述故障检测码的检测时点为基准，对所述故障检测码的检测之前的一定个数的数据包化的内部数据变数、及所述故障检测码的检测之后的一定个数的数据包化的内部数据变数进行分类。
3.根据权利要求1所述的车辆用智能型电池传感器，其特征在于，
所述故障及有效性检测部，
还检测有效性错误，即判断所述内部数据是否偏离变数有效范围；
以所述有效性错误的检测时点为基准，对所述数据包化的内部数据变数进行分类。
4.根据权利要求3所述的车辆用智能型电池传感器，其特征在于，
所述故障及有效性检测部，
以所述有效性错误的检测时点为基准，而分为所述有效性错误检测之前的一定个数的数据包化的内部数据变数、及有效性错误检测之后的一定个数的数据包化的内部数据变数。
5.根据权利要求4所述的车辆用智能型电池传感器，其特征在于，
所述非易失性存储器，
根据所述故障及有效性检测部的控制而保存所述已分为有效性错误的检测之前和之后的内部数据变数。
6.根据权利要求4所述的车辆用智能型电池传感器，其特征在于，
所述非易失性存储器，包括：
第1保存区域，保存已分为故障检测码的检测之前及之后的内部数据变数；
第2保存区域，保存已分为所述有效性错误的检测之前和之后的内部数据变数。
7.根据权利要求1所述的车辆用智能型电池传感器，其特征在于，
被所述数据包部数据包化的内部数据变数根据循环链表技法而被暂时保存到所述易失性存储器。
8.一种车辆用智能型电池传感器的数据保存方法，即，检测产生车辆内的异常过电流的过电流模块的车辆用智能型电池传感器的数据保存方法，其特征在于，包括以下步骤：
提取与所述异常过电流模块的检测相关的内部数据变数，将提取的I内部数据变数数据包化的步骤；
将所述数据包化的内部数据变数保存到易失性存储器的步骤；
监测保存到所述易失性存储器的数据包化的内部数据变数而检测是否发生与异常过电流相关的故障检测码的步骤；
检测所述故障检测码后，以故障检测码的检测时点为基准，对所述数据包化的内部数据变数进行分类的步骤；及
将已分类的内部数据变数保存到非易失性存储器的步骤。
9.根据权利要求8所述的车辆用智能型电池传感器的数据保存方法，其特征在于，
对所述数据包化的内部数据变数进行分类的步骤为，
以所述故障检测码的检测时点为基准，对所述故障检测码的检测之前的一定个数的数据包化的内部数据变数、及所述故障检测码的检测之后的一定个数的数据包化的内部数据变数进行分类的步骤。
10.根据权利要求8所述的车辆用智能型电池传感器的数据保存方法，其特征在于，
所述检测故障检测码的发生与否的步骤，还包括：
检测有效性错误的步骤，判断判断所述内部数据变数是否偏离有效范围；
对所述数据包化的内部数据变数进行分类的步骤，包括：
以所述有效性错误的检测时点为基准，对所述数据包化的内部数据变数进行分类的步骤。
11.根据权利要求10所述的车辆用智能型电池传感器的数据保存方法，其特征在于，
以所述有效性错误的检测时点为基准，对所述数据包化的内部数据变数进行分类的步骤为，
以所述有效性错误的检测时点为基准，分为所述有效性错误检测之前的一定个数的数据包化的内部数据变数、及有效性错误检测之后的一定个数的数据包化的内部数据变数的步骤。
12.根据权利要求11所述的车辆用智能型电池传感器的数据保存方法，其特征在于，
将所述已分类的内部数据变数保存到非易失性存储器的步骤，包括：
保存已分为所述有效性错误的检测之前和之后的内部数据变数的步骤。
13.根据权利要求11所述的车辆用智能型电池传感器的数据保存方法，其特征在于，
将所述已分类的内部数据变数保存到非易失性存储器的步骤，包括：
将已分为故障检测码的检测之前及之后的内部数据变数保存到所述非易失性存储器的第1保存区域的步骤；及
将已分为所述有效性错误的检测之前和之后的内部数据变数保存到保存所述非易失性存储器的第2保存区域的步骤。
14.根据权利要求8所述的车辆用智能型电池传感器的数据保存方法，其特征在于，
将所述数据包化的内部数据变数保存到易失性存储器的步骤为，
将根据循环链表技法数据包化的内部数据变数保存到所述易失性存储器的步骤。
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