CN105094012A - 电动汽车电驱动系统在线测控装置及方法 - Google Patents

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徐政伟
李杨
蔡虹
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Abstract

本发明提供一种电动汽车电驱动系统在线测控装置及方法，包括实时在线诊断子系统和与其相连接的CAN总线整车数据监测子系统、传感器在线测控子系统、实时数据分析与特征曲线比对辅助网络子系统，所述实时在线诊断子系统包括MCU信号处理与控制单元，以及与其相连接的存储单元，所述CAN总线整车数据监测子系统包括电动汽车的CAN总线，所述传感器在线测控子系统包括ADC输入单元和GPIO/SIO复合通道输入单元。本发明实施对电动汽车的在线动力电机测控、电驱动系统研发、整车技术验证、典型运营车工况分析等提供深层的数据工具支撑，会对所述相关领域产品的优质、快速、低成本实施产生推动作用。

Description

电动汽车电驱动系统在线测控装置及方法
技术领域
本发明涉及一种电动汽车测控装置，尤其是涉及一种电动汽车电驱动系统在线测控装置及方法，可在线安装于电动汽车技术验证车辆、运营的电动汽车抽样监控车辆、地面电动机台架测控平台，为在线处置、离线分析、远程监控提供数据支持。
背景技术
现在研制或测试电驱动系统采用方式是在固定的电机测控台架上进行测试，测试后安装于状态验证车上进行路试，路试初期工程师携带示波器、万用表等仪器进行电驱动系统和整车参数进行匹配调试，而后交与路试，发现问题反馈后根据问题分析而后调试加以解决，因路试人员往往非专业技术人员，尤其是深层次隐含问题往往难以发现，并且由于电机拟真测控台架往往过于昂贵，使很多测控台上应完成的项目都忽视而带进入路试环节，而路试工况相当复杂，很多瞬态的、突发的、隐含的、多条件关联的故障会传递至运营车辆，不但造成安全隐患也使厂家产品实施周期加长，成本高昂。
发明内容
针对电动汽车电驱动系统复杂的运行工况，复杂的问题排查过程，高昂的仪器成本代价，本发明提供了一种电动汽车电驱动系统在线测控装置及方法，能够应用于电动汽车电驱动系统参数的实时、在线、长时间、连续、同步测量采集、压缩存储、网络传输，使路试变成了各种工况下的数据采集过程，工程技术人员如临其境，对问题作出快速处置，通过数据分析更能发现隐含的突发的暂态问题。其技术方案如下所述：
一种电动汽车电驱动系统在线测控装置，包括实时在线诊断子系统和与其相连接的CAN总线整车数据监测子系统、传感器在线测控子系统、实时数据分析与特征曲线比对辅助网络子系统，所述实时在线诊断子系统包括MCU信号处理与控制单元，以及与其相连接的存储单元，所述CAN总线整车数据监测子系统包括与MCU信号处理与控制单元相连接的电动汽车的CAN总线，所述传感器在线测控子系统包括与MCU信号处理与控制单元相连接的ADC输入单元和GPIO/SIO复合通道输入单元。
所述ADC输入单元的输入信号来源包括通过霍尔母线电压传感器、霍尔母线电流传感器、霍尔电池电压传感器、霍尔充电电流传感器、霍尔U相电压传感器、霍尔U相电流传感器、霍尔V相电压传感器、霍尔V相电流传感器、霍尔W相电压传感器、霍尔W相电流传感器、两个模拟温度传感器、两个数字温度传感器。
所述GPIO/SIO复合通道输入单元的输入信号来源包括动力电机扭矩测量传感器、转速测量传感器、转角测量传感器、冷却水流量测量传感器。
所述MCU信号处理与控制单元通过RS232C、RS485串行端口与其他设备进行通信和参数维护。
所述存储装置包括NORFLASH扩展接口、NANDFLASH扩展接口、SD卡座扩展接口。
还包括温度检测传感器，所述温度检测传感器与MCU信号处理与控制单元相连接，用于检测测量电路基板温度以由MCU进行校准补偿敏感电路温漂。
所述存储单元包括EEPROM、SRAM、NORFLASH、NANDFLASH，所述EEPROM为参数设定区域，SRAM为数据运行区，NORFLASH为扩展程序区，NANDFLASH为大容量数据存储区，用以长时间记录采集现场数据。
所述实时数据分析与特征曲线比对辅助网络子系统包括在线测控附加传感器数据、CAN总线获取整车电子数据、附加二维倾角传感，GPS位置传感及人工干预录入数据。
所述CAN总线整车数据监测子系统用于在线检测EMS电驱动系统、VMS整车控制系统、BMS电池管理系统、以及仪表盘、液压助力、气泵门控状态数据。
根据上述电动汽车电驱动系统在线测控装置进行的电动汽车电驱动系统在线测控方法，步骤如下所述：装置启动后，实时在线诊断子系统将CAN总线整车数据监测子系统和传感器在线测控子系统的数据发送到实时数据分析与特征曲线比对辅助网络子系统，即首先读取设置的基本参数，然后读取直流母线电压、电流，读取电池的充电状态与电流，读取加速度状态、进行环境温度采集，然后读取电机绕组、轴承温度，随后读取直流母线电压、电流，接着读取扭矩、转速、转角读取，高速采集RAM数据缓存，对异常状态裁决，然后实时在线诊断子系统对存储资源评估，在实时数据分析与特征曲线比对辅助网络子系统进行FLAC数据无损压缩存储。
所述装置采集电动汽车或电驱动系统测控台的直流母线、辅助电源、电池充电、动力电机相线的电压、电流，动力电机扭矩、转速、转角，冷却水流量，以及所述部分温度、加速度状态等，为在线处置、离线分析、远程监控提供数据支持，本发明实施对电动汽车的在线动力电机测控、电驱动系统研发、整车技术验证、典型运营车工况分析等提供深层的数据工具支撑，会对所述相关领域产品的优质、快速、低成本实施产生推动作用。
附图说明
图1是所述电动汽车电驱动系统在线测控装置的系统框图；
图2是图1各子系统的连接示意图；
图3是所述电动汽车电驱动系统在线测控装置的硬件框图；
图4是所述电动汽车电驱动系统在线测控装置的流程图。
具体实施方式
如图1、2所示，所述电动汽车电驱动系统在线测控装置，包括实时在线诊断系统和与其相连接的CAN总线整车数据监测系统、传感器在线测控系统、实时数据分析与特征曲线比对辅助网络系统，所述实时在线诊断系统包括MCU信号处理与控制单元，以及与其相连接的存储单元，所述CAN总线整车数据监测系统包括与MCU信号处理与控制单元相连接的电动汽车的CAN总线，所述传感器在线测控系统包括与MCU信号处理与控制单元相连接的14通道的12位ADC输入单元和8通道的GPIO/SIO复合通道输入单元。
所述CAN总线整车数据监测系统、传感器在线测控系统、实时在线诊断系统嵌入于装置内，实时数据分析与特征曲线比对辅助网络系统由装置端口与PC或手持智能终端网络结合构成。
所述CAN总线整车数据监测系统在线检测EMS电驱动系统、VMS整车控制系统、BMS电池管理系统、及仪表盘、液压助力、气泵门控等状态数据。
所述传感器在线测控系统采用独立于电驱动系统之外的附加传感器在线检测电机扭矩、转速、温度，控制器UVW相电流电压、温度，母线电流、电压，动力电池与辅助电源充电电流、电压等。
所述实时在线诊断系统实时核对附加传感数据与汽车CAN总线读取数据以判断并检测电动汽车各电器子系统运行状态及在线标定功能内涵以提供电驱动整车多复杂环境匹配优化。
所述PC或手持终端实时数据分析与特征曲线比对辅助网络系统包括在线测控附加传感器数据、CAN总线获取整车电子数据、及附加二维倾角传感，GPS位置传感及人工干预录入数据等。
如图3所示，所述14通道的12位ADC输入单元的输入信号来源包括通过霍尔母线电压传感器、霍尔母线电流传感器、霍尔电池电压传感器、霍尔充电电流传感器、霍尔U相电压传感器、霍尔U相电流传感器、霍尔V相电压传感器、霍尔V相电流传感器、霍尔W相电压传感器、霍尔W相电流传感器、两个模拟温度传感器、两个数字温度传感器。
所述8通道的GPIO/SIO复合通道输入单元的输入信号来源包括动力电机扭矩测量传感器、转速测量传感器、转角测量传感器、冷却水流量测量传感器。
所述MCU信号处理与控制单元通过RS232C、RS485串行端口与其他设备通信和参数维护。
所述基准电源采用10PPM的电压源以保证DAC与ADC的温度稳定性。
所述温度检测电路主要作用为检测测量电路基板温度以由MCU进行校准补偿敏感电路温漂。
所述三维加速度传感器的数值记录主要作用为判断阻值异常变动时的车辆运行状态。
所述存储装置包括NORFLASH扩展接口、NANDFLASH扩展接口、SD卡座扩展接口。EEPROM为参数设定区域，SRAM为数据运行区，NORFLASH为扩展程序区，NANDFLASH为大容量数据存储区以长时间记录采集现场数据。
DC/DC电源主要作用为从车辆电瓶12/24V电源变换产生多路低噪声隔离单元电路电源。
根据需要设置输入装置，用于提供数据输入处理等。
所述装置采集电动汽车或电驱动系统测控台的直流母线、辅助电源、电池充电、动力电机相线的电压、电流，动力电机扭矩、转速、转角，冷却水流量，以及所述部分温度、加速度状态等，为在线处置、离线分析、远程监控提供数据支持。
本装置运行的流程图如图4所示，装置加电初始化，根据设定模式选择测试状态，启动后读取设置的基本参数，然后读取直流母线电压、电流，读取电池的充电状态与电流，读取加速度状态、进行环境温度采集，然后读取电机绕组、轴承温度，随后读取直流母线电压、电流，接着读取扭矩、转速、转角读取，高速采集RAM数据缓存，对于读取的顺序也可不加以限制，直至读取完毕，对异常状态裁决，然后对存储资源评估，进行FLAC数据无损压缩存储。
此外，流程中对正常运行中进行处理的数据，遇到数据读取资源紧张等问题做出了解决措施，具体见流程图的走向。

Claims (10)

1.一种电动汽车电驱动系统在线测控装置，其特征在于：包括实时在线诊断子系统和与其相连接的CAN总线整车数据监测子系统、传感器在线测控子系统、实时数据分析与特征曲线比对辅助网络子系统，所述实时在线诊断子系统包括MCU信号处理与控制单元，以及与其相连接的存储单元，所述CAN总线整车数据监测子系统包括与MCU信号处理与控制单元相连接的电动汽车的CAN总线，所述传感器在线测控子系统包括与MCU信号处理与控制单元相连接的ADC输入单元和GPIO/SIO复合通道输入单元。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电驱动系统在线测控装置，其特征在于：所述ADC输入单元的输入信号来源包括通过霍尔母线电压传感器、霍尔母线电流传感器、霍尔电池电压传感器、霍尔充电电流传感器、霍尔U相电压传感器、霍尔U相电流传感器、霍尔V相电压传感器、霍尔V相电流传感器、霍尔W相电压传感器、霍尔W相电流传感器、两个模拟温度传感器、两个数字温度传感器。
3.根据权利要求1所述的电动汽车电驱动系统在线测控装置，其特征在于：所述GPIO/SIO复合通道输入单元的输入信号来源包括动力电机扭矩测量传感器、转速测量传感器、转角测量传感器、冷却水流量测量传感器。
4.根据权利要求1所述的电动汽车电驱动系统在线测控装置，其特征在于：所述MCU信号处理与控制单元通过RS232C、RS485串行端口与其他设备进行通信和参数维护。
5.根据权利要求1所述的电动汽车电驱动系统在线测控装置，其特征在于：所述存储装置包括NORFLASH扩展接口、NANDFLASH扩展接口、SD卡座扩展接口。
6.根据权利要求1所述的电动汽车电驱动系统在线测控装置，其特征在于：还包括温度检测传感器，所述温度检测传感器与MCU信号处理与控制单元相连接，用于检测测量电路基板温度以由MCU进行校准补偿敏感电路温漂。
7.根据权利要求1所述的电动汽车电驱动系统在线测控装置，其特征在于：所述存储单元包括EEPROM、SRAM、NORFLASH、NANDFLASH，所述EEPROM为参数设定区域，SRAM为数据运行区，NORFLASH为扩展程序区，NANDFLASH为大容量数据存储区，用以长时间记录采集现场数据。
8.根据权利要求1所述的电动汽车电驱动系统在线测控装置，其特征在于：所述实时数据分析与特征曲线比对辅助网络子系统包括在线测控附加传感器数据、CAN总线获取整车电子数据、附加二维倾角传感，GPS位置传感及人工干预录入数据。
9.根据权利要求1所述的电动汽车电驱动系统在线测控装置，其特征在于：所述CAN总线整车数据监测子系统用于在线检测EMS电驱动系统、VMS整车控制系统、BMS电池管理系统、以及仪表盘、液压助力、气泵门控状态数据。
10.根据权利要求1所述的电动汽车电驱动系统在线测控装置进行的电动汽车电驱动系统在线测控方法，其特征在于：装置启动后，实时在线诊断子系统将CAN总线整车数据监测子系统和传感器在线测控子系统的数据发送到实时数据分析与特征曲线比对辅助网络子系统，即首先读取设置的基本参数，然后读取直流母线电压、电流，读取电池的充电状态与电流，读取加速度状态、进行环境温度采集，然后读取电机绕组、轴承温度，随后读取直流母线电压、电流，接着读取扭矩、转速、转角读取，高速采集RAM数据缓存，对异常状态裁决，然后实时在线诊断子系统对存储资源评估，在实时数据分析与特征曲线比对辅助网络子系统进行FLAC数据无损压缩存储。
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