一种汽车用电故障检测系统
技术领域
本发明涉及汽车安全监测技术领域,尤其涉及一种汽车用电故障检测系统。
背景技术
汽车作为一种被广泛使用的代步交通工具,人们对其安全性的要求也越来越严格。目前,随着电力应用的发展,汽车中纯电动汽车和电气混合汽车、电油混合汽车的比重越来越大,简而言之,电力在汽车领域的应用越来越广泛,故而,汽车安全监测中也应该重视汽车用电系统电气参数的检测。
在当今许多电气检测工作过程中,一些重要电气故障参数比较难用现有仪器直接测量,有些电气参数在停电检修期与运行期的状态特征差别很大。绝大多数电气工作状况及故障状况可通过电流、电压等参数准确地描述反映,但电流、电压是时变性暂态参数。
长期以来,我国汽车设备实行定期维修制度,但定期维修不能及时发现设备内部的故障隐患;当前汽车设备维修制度正向状态维修方向发展。一些新的在线故障监测技术在国内外获得广泛应用,但目前缺乏针对极早期、中早期阶段的隐患在线监测装置和技术;故障录波技术,是目前采用较多的一种电气在线故障监测技术手段,它通过实时检测记录电流、电压等时变性暂态参数在故障期间实际采样点组成的波形图反映故障状况。但是故障录波需要存储大量的数据,同时,电气异常参数值一般远小于故障定值,在故障录波监测的范围之外,扩展到异常录波会造成更加海量的数据需要存储处理,这显然不是嵌入式微控制器系统的优势所在。
针对单独的电压或电流信号的检测,还有利用电压积分和电流积分的方法。例如:日本丰田自动车株式会社在中国申请的发明专利《能够检测驱动电路中流过电流的异常的电源装置》(专利号为:CN200510079921),采用电流对时间的积分计算,通过该积分与阀值的比较,判断电流是否异常;日本古河电气工业株式会社的发明专利《蓄电设备的状态检测方法及其装置》(专利号:CN201080036072),采用电压对时间的积分计算,使用该电压积分作为蓄电池的蓄电状态量。美国通用汽车环球科技运作有限责任公司的发明技术《过量电流检测控制方法》(专利号:CN201110311305),也是采用电流对时间的积分值,判断是否超过阀值,启动相关控制行为。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种汽车用电故障检测系统。
本发明提出的一种汽车用电故障检测系统,用于检测汽车内部电源模块、电气线路及各耗电模块的工作及隐患状态,包括:电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块、能量化监测处理模块、压差监测模块、控制处理模块、通讯模块和报警模块;
电压采集模块与电源模块和各个耗电模块连接,分别用于检测电源模块的输出电压和各个耗电模块的工作电压;
电流采集模块与电源模块和各个耗电模块连接,其用于采集电源模块的输出电流及剩余电流,并用于从各个耗电模块采集输入电流与剩余电流;
温度采集模块连接到汽车各发热部位,分别获取各发热部位的温度;
压差监测模块与电压采集模块连接,将电源模块输出电压与预设电压阈值比较,判断电源模块工作状况;并分别获取电源模块的输出电压与各个耗电模块的进线入口处工作电压的电压差值,根据各电压差值判断从供电电源到各个耗电模块的供电线路工作状况;
能量化监测处理模块与电压采集模块和电流采集模块连接,其计算电源模块的输出电压与输出电流的乘积并对时间进行积分,获得电源模块的各时间段工作电能;能量化监测处理模块还分别将各耗电模块的输入电流与其工作电压进行乘积并对时间进行积分,获得对应的各时间段工作电能;能量化监测处理模块还将各剩余电流直接对时间的积分或剩余电流与辅助电压的乘积对时间的积分,获得各时间段剩余电流参考电能;
控制处理模块与能量化监测处理模块、压差监测模块、温度采集模块、通讯模块和报警模块连接,其根据能量化监测处理模块、压差监测模块和温度采集模块的结果进行分析判断,控制通讯模块和报警模块工作。优选地,剩余电流参考电能,包括剩余电流直接对时间积分产生的积分参数,通过软件方法,可间接变换成能量数据,获得各时间段剩余电流参考电能,例如,采用直接单位变换,相当于把剩余电流积分数据与电压数值1V,就转换成能量数据。
优选地,剩余电流与辅助电压的乘积对时间的积分,其中辅助电压信号,可由软件预设,如此,辅助电压可取固定常数值,例如1V、10V、100V。
优选地,压差监测模块与能量化监测处理模块连接,把各电压差值与通过软件配置的辅助电流进行乘积,再把乘积对时间进行积分,获得各时间段电压差值参考电能,进行存储。例如,与配置的电流数值1A或其倍数进行乘积,并再把该乘积对时间进行积分,获得电压差值的参考电能。
优选地,温度采集模块与能量化监测处理模块连接,温度大于设定阀值时,把温度和温度阀值的差值,对时间进行积分,产生温差积分参数,生成各时间段的温差积分冻结数据,进行存储。
优选地,能量化监测处理模块内包括以下处理方式:获得各时间段的电源模块和各个耗电模块的工作电能、剩余电流参考电能、电压差值参考电能和温差积分参数,以最小时间段电能为时间子段,进一步获得较大时间段电能、参考电能或积分参数,依次类推,生成分钟、小时、日、月不同时间单位的各时间段电能、参考电能或积分参数,进行冻结存储。
优选地,能量化监测处理模块判断每一个时间段内的工作电能、剩余电流参考电能、电压差值参考电能和温差积分参数是否出现异常,并对异常所在时间段内的下一级各个时间子段进行搜索,判断各时间段异常隐患程度及隐患发展趋势。
本发明提出的汽车用电故障检测系统,对电源模块和各个耗电模块,首先分别获取电源模块和各个耗电模块的工作电能、剩余电流参考电能,通过压差监测模块和温度采集模块分别获取电压差值参考电能和温差积分参数,并产生它们的各时间段冻结数据,进行存储,然后通过各时段冻结数据的差异比较,分析监测电源模块、各个耗电模块、汽车供电线路和汽车发热部位的电气工作及安全隐患状况。本发明中,采用积分方法,相当于对连续的细小电流电压、压差、温度信号进行累积放大处理,有利于保证中早期安全隐患监测的深度,从而可以避免由于用电隐患中早期数值较小而不易被察觉的状况发生,可以保证电气安全隐患及早被发现,从而保证汽车用电更加安全。
本发明还通过对电压压差、剩余电流和温度的直接检测方式,对汽车用电系统进行综合监测,剩余电流也是电气火灾重要检测参数,能够预防电气火灾隐患,通过多重手段监测方式,进一步提高了汽车用电系统监测的全面性。
附图说明
图1为本实施例提出的一种汽车用电故障检测系统结构示意图。
具体实施方式
实施例1
参照图1,本实施例提出的一种汽车用电故障检测系统,用于检测汽车内部电源模块和各个耗电模块的上电工作状态。该汽车用电故障检测系统包括:电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块、能量化监测处理模块、压差监测模块、控制处理模块、通讯模块和报警模块。
电压采集模块与电源模块和各个耗电模块连接,分别用于检测电源模块的输出电压和各个耗电模块的工作电压。
电流采集模块与电源模块和各个耗电模块连接,其用于采集电源模块的输出电流和剩余电流,并用于从各个耗电模块采集输入电流与剩余电流。
温度采集模块连接到汽车各发热部位,分别获取各发热部位的温度;
压差监测模块与电压采集模块连接,将电源模块输出电压与预设电压阈值比较,判断电源模块工作状况;并分别获取电源模块的输出电压与各个耗电模块的进线入口处工作电压的电压差值,根据各电压差值判断从供电电源到各个耗电模块的供电线路工作状况;
能量化监测处理模块与电压采集模块和电流采集模块连接,其计算电源模块的输出电压与输出电流的乘积并对时间进行积分,获得电源模块的各时间段工作电能;能量化监测处理模块还分别将各耗电模块的输入电流与其工作电压进行乘积并对时间进行积分,获得对应的各时间段工作电能;能量化监测处理模块还将各剩余电流直接对时间的积分或剩余电流与辅助电压信号的乘积对时间的积分,获得各时间段剩余电流参考电能。然后根据各时段电能或参考电能进行分析,判断电源模块或各耗电模块是否产生电压异常、压差压差、耗电异常、漏电接地各类隐患。具体的,能量化监测处理模块进行积分获得电源模块和各个耗电模块的各时间段工作电能和剩余电流参考电能,以最小时间段电能为时间子段,进一步获得较大时间段电能,依次类推获得包括秒、分钟、小时、日、月为时间单位的各时间段电能或参考电能;并判断每一个时间段内的电能或参考电能是否正常,如果出现异常,则对异常所在时间段内的下一级各个时间子段进行搜索判断,依次类推搜索定位到每次异常发生的起止子时间段,实现识别隐患发生发展的具体时间,隐患点的位置,隐患程度及隐患发展的趋势。
本实施例中,辅助电压信号,可通过预设辅助电路产生,令能量化监测处理模块与辅助电路连接并从辅助电路获取辅助电压信号。或者,由软件预设一个辅助电压信号,如此,辅助电压可取固定常数值,例如1V、10V、100V。
压差监测模块与电压采集模块连接,其根据电源模块的输出电压判断电源模块的工作状况,并分别获取电源模块的输出电压与各个耗电模块的进线入口处工作电压的电压差值,根据各电压差值判断从供电电源到各个耗电模块的供电线路工作状况。
具体地,压差监测模块内预设有电压阈值,压差监测模块将输出电压与电压阈值比较,并根据比较结果,判断电源模块工作状况;压差监测模块分别求取电源模块输出电压与各个耗电模块进线处的工作电压的电压差值,根据电压差值判断电源模块到各个耗电模块之间电气线路的工作状况;压差监测模块与能量化监测处理模块连接,把各电压差值与通过软件配置的辅助电流进行乘积,再把乘积对时间进行积分,获得各时间段电压差值参考电能,进行存储。例如,通过软件配置,把各电压差值与配置的电流数值1A或其倍数进行乘积,并再对时间进行积分,获得各时间段的压差参考电能。
温度采集模块与能量化监测处理模块连接,温度大于设定阀值时,把温度和温度阀值的差值,对时间进行积分,产生温差积分参数,生成各时间段的温差积分冻结数据,进行存储。
控制处理模块与能量化监测处理模块、压差监测模块、温度采集模块、通讯模块和报警模块连接,其获取能量化监测处理模块、压差监测模块和温度采集模块的结果进行分析判断,当电源模块或耗电模块的工作电能、剩余电流参考电能出现异常,控制处理模块控制通讯模块和报警模块报警,以引起工作人员重视,具体的报警模块可采用声光报警。
本实施例中,分别通过工作电能和剩余电流参考电能,判断电源模块和各个耗电模块的工作和安全隐患状况,以积分的方式,可将各个模块上的细小的异常进行累积放大,从而保证对用电系统故障监测的精确级别,及早发现并有效杜绝用电隐患。
本实施例中,通过各时段的电源模块和各个耗电模块工作电能、剩余电流参考电能、电压差值参考电能和温差积分参数、以及电压、电流、剩余电流、温度和电压差值参数进行多重检测分析判断,剩余电流为耗电模块的对地电流,也是电气火灾重要检测参数,剩余电流和剩余电流参考电能,是判断存在绝缘隐患和电气火灾隐患的重要依据,对各类积分类数据的判断,有利于保证对汽车用电系统监测的全面和深度,及早发现隐患,从而保证汽车用电更加安全。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。