CN105808790B - 用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，在检测到新能源汽车电驱动系统存在故障以前，控制将实时采样的电驱动系统特定对象的关键运行参数发送到第一缓存区；在检测到新能源汽车电驱动系统存在故障之后，立即停止向第一缓存区发送数据，并开始将实时采样的电驱动系统特定对象的关键运行参数保存到第二缓存区；在第二缓存区被填充满后，立即触发将第一缓存区和第二缓存区中的数据存储到非易失性存储器中；第一缓存区以先进先出的方式不断更新所缓存的数据。本发明的，可以记录故障发生前后一段时间内关键数据的变化，有利于快速定位故障原因，提高故障排查效率，并且可以充分利用芯片现有资源，不增加任何硬件成本。

Description

用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术，特别涉及一种新能源汽车上电驱动系统的关键运行参数的记录系统。

背景技术

新能源汽车，尤其是纯电动或混合动力汽车，目前已经逐渐市场化。但其技术相比于传统燃油汽车还不够成熟，所以也经常可以听闻各类失效案例，而且，失效点多发于电池、电机逆变器等新能源汽车所特有的电驱动系统。

对于失效原因排查，如果能获取失效发生前后的关键运行数据，显然是十分有利的。但考虑到所述运行数据，尤其是某些关键数据(如：电机转子位置)，其采样周期均是微秒级的，所以很难借助于市场上现有的行车记录仪(其采样周期通常都为秒级)进行采集，而且，即使有类似的产品可以满足要求，要在成本本就高昂的新能源汽车上单独增加行车记录仪也是不大可取的。此外，对于电驱动系统中的电功率器件，故障往往发生在一瞬间，仅通过一般的采集方式往往难以第一时间捕捉到失效发生。

为此，目前比较常见的做法是，利用诊断服务的冻结帧功能，记录失效时刻的关键运行参数。但这种方法的弊端在于，只能记录某一个时刻的数据，无法跟踪失效前后部件状态的变化，对于原因分析和排查问题的帮助并不是很大。而且一般的软件采集方式无法及时捕捉到一些硬件故障。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，能够记录故障发生前后一段时间内关键数据的变化，有利于快速定位故障原因，极大地提高故障排查效率，并且可以充分利用芯片现有资源，不增加任何硬件成本。

为解决上述技术问题，本发明提供的用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，包括故障检测模块、电驱动系统数据采集模块、第一缓存区、第二缓存区、非易失性存储器、控制芯片；

所述故障检测模块，用于检测新能源汽车电驱动系统故障；

所述电驱动系统数据采集模块，用于周期性实时采样电驱动系统特定对象的关键运行参数；

所述控制芯片，在所述故障检测模块检测到新能源汽车电驱动系统存在故障以前，控制将电驱动系统数据数据采集模块实时采样的电驱动系统特定对象的关键运行参数发送到第一缓存区；在所述故障检测模块检测到新能源汽车电驱动系统存在故障之后，立即停止向第一缓存区发送数据，并开始将电驱动系统数据数据采集模块实时采样的电驱动系统特定对象的关键运行参数保存到第二缓存区；在所述第二缓存区被填充满后，立即触发将第一缓存区和第二缓存区中的数据存储到非易失性存储器中，并清空第一缓存区和第二缓存区；

所述第一缓存区，以先进先出的方式不断更新所缓存的数据。

较佳的，所述故障检测模块，通过硬件故障处理电路采集硬件级别的严重故障信号并反馈给所述控制芯片，通过软件故障处理程序周期性采集传感器及通讯信号的故障信号并反馈给所述控制芯片；

所述控制芯片以此硬件级别的严重故障信号，或者传感器及通讯信号的故障信号作为中断，产生停止向所述第一缓存区保存数据并开始向所述第二缓存区保存数据的触发信号。

较佳的，所述硬件级别的严重故障信号，为功率器件短路、母线过流或母线过压。

较佳的，所述传感器及通讯信号的故障信号，为电流信号异常、电压采样异常或电机转子位置信号异常。

较佳的，所述软件故障处理程序，采样周期为8ms、10ms或15ms。

较佳的，电驱动系统特定对象，为功率器件、电机、变速器或动力电池。

较佳的，所述功率器件的关键运行参数，包括功率器件的电压、母线电流、母线电压。

较佳的，所述功率器件，为IGBT；

所述功率器件的电压，包括IGBT集射间电压。

较佳的，所述关键运行参数，综合考虑排查问题需要、控制芯片负载率和非易失性存储器大小筛选确定；

所述第一缓存区和第二缓存区，根据实际要求匹配其大小；

所述第一缓存区和第二缓存区，为RAM。

本发明的用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，可以用较小容量的第一缓存区Buffer1和第二缓存区Buffer2，记录故障发生前后一段时间内关键数据的变化，有利于快速定位故障原因，极大地提高故障排查效率，并且由于第一缓存区Buffer1和第二缓存区Buffer2的容量较小，可以充分利用芯片现有资源，不增加任何硬件成本。

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是本发明的用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统一实施例的数据记录原理图；

图2是本发明的用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统一实施例的故障检测逻辑图。

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

用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，包括故障检测模块、电驱动系统数据采集模块、第一缓存区Buffer1、第二缓存区Buffer2、非易失性存储器ENVRAM、控制芯片；

所述故障检测模块，用于检测新能源汽车电驱动系统故障；

电驱动系统数据数据采集模块，用于实时采样电驱动系统特定对象的关键运行参数；

所述控制芯片，在所述故障检测模块检测到新能源汽车电驱动系统存在故障以前，控制将电驱动系统数据数据采集模块实时采样的电驱动系统特定对象的关键运行参数发送到第一缓存区Buffer1；在所述故障检测模块检测到新能源汽车电驱动系统存在故障以后，立即停止向第一缓存区Buffer1发送数据，并开始将实时采样的电驱动系统特定对象的关键运行参数保存到所述第二缓存区Buffer2；在所述第二缓存区Buffer2被填充满后，立即触发将第一缓存区Buffer1和第二缓存区Buffer2中的数据存储到非易失性存储器ENVRAM中，并清空第一缓存区Buffer1和第二缓存区Buffer2；

所述第一缓存区Buffer1，以先进先出的方式存储不断更新所缓存的数据，或者说，以此确保第一缓存区Buffer1中记录的一直为当前时刻往前一段时间内的采样值。

所述电驱动系统数据采集模块，用于周期性实时采样电驱动系统特定对象的关键运行参数；

所述第一缓存区，以先进先出的方式不断更新所缓存的数据。

实施例一的用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，如图1所示，在新能源汽车电驱动系统存在故障以前，控制将实时采样的电驱动系统特定对象的关键运行参数保存到第一缓存区Buffer1(第一缓存区Buffer1数据流向为“先进先出”)；当新能源汽车电驱动系统发生相关故障以后，立即冻结第一缓存区Buffer1中的数据，同时将故障发生之后实时采样的电驱动系统特定对象的关键运行参数继续保存到第二缓存区Buffer2中(第二缓存区Buffer2数据流向为“只进不出”)，在第二缓存区Buffer2被填充满后，就触发第一缓存区Buffer1和第二缓存区Buffer2中的数据都向非易失性存储器(ENVRAM)中转移，由此电驱动系统特定对象的关键运行参数在故障发生前后一段时间内的值都将被记录，非易失性存储器(ENVRAM)中的数据可通过汽车上预留的诊断接口读取，为后续排查故障原因提供有利帮助，当需要排查故障原因时，就可以通过诊断仪读取非易失性存储器(ENVRAM)中记录的数据。

实施例一的用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，可以用较小容量的第一缓存区Buffer1和第二缓存区Buffer2，记录故障发生前后一段时间内关键数据的变化，有利于快速定位故障原因，极大地提高故障排查效率，并且由于第一缓存区Buffer1和第二缓存区Buffer2的容量较小，可以充分利用芯片现有资源，不增加任何硬件成本。

实施例二

基于实施例一的用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，如图2所示，所述故障检测模块，通过硬件故障处理电路采集并反馈给所述控制芯片CPU，通过软件故障处理程序周期性采集一般传感器及通讯信号的故障信号并反馈给所述控制芯片CPU；

所述控制芯片CPU，以此硬件级别的严重故障信号，或者和传感器及通讯信号的故障信号作为中断，产生停止向所述第一缓存区Buffer1保存数据并开始向所述第二缓存区保Buffer2保存数据的触发信号。

硬件故障处理电路的硬件检测方法，其特点是硬件级别的电驱动系统特定对象故障，发生在极短时间内，需要故障响应速度很快,此时由硬件故障处理电路本身在第一时间采集硬件级别的电驱动系统特定对象的严重故障信号并反馈给控制芯片CPU，控制芯片CPU以此反馈信号作为中断触发，从而能更快地捕捉故障发生时点，保证数据记录跟踪的及时性。

软件故障监控程序的软件周期检测检查方法，针对一般传感器及通讯信号，其与硬件故障相比而言需要的反应速度较低，通过软件故障监控程序周期性检查，即可及时发现故障发生。

所述硬件级别的电驱动系统特定对象的严重故障信号，可以为功率器件短路、母线过流、母线过压等。

所述传感器及通讯信号的故障信号，可以为电流信号异常、电压采样异常、电机转子位置信号异常等等。

所述软件故障处理程序，采样周期可以为8ms、10ms或15ms等。

实施例二的用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，如附图2所示，所述故障检测模块可以通过软件和硬件两种方式实现故障检测，其区别在于电驱动系统特定对象的关键运行参数的采样频率不同。对于要求高采样频率的信号，比如功率器件短路、过流或过压等情况，采用硬件故障处理电路进行处理；而采样频率要求并不高的信号，比如电流采样异常、电压采样异常等情况，则采用软件故障监控程序处理，然后，两种方法的处理结果都将被反馈给控制芯片，由控制芯片决定是否产生用于冻结第一缓存区Buffer1的触发信号。

实施例三

基于实施例一的用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，

电驱动系统特定对象，可以为功率器件、电机、变速器、动力电池等；

所述功率器件的关键运行参数，可以包括功率器件的电压、母线电流或母线电压。

所述功率器件，可以为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)；所述功率器件的电压，可以包括IGBT集射间电压。

所述关键运行参数，可以综合考虑排查问题需要、控制芯片CPU负载率和非易失性存储器大小等因素筛选确定；

所述第一缓存区Buffer11和第二缓存区Buffer2，可根据实际要求匹配其大小。

所述第一缓存区Buffer1和第二缓存区Buffer2，可以为RAM(随机存取存储器)。

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 (8)

1.一种用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，其特征在于，包括故障检测模块、电驱动系统数据采集模块、第一缓存区、第二缓存区、非易失性存储器、控制芯片；

所述故障检测模块，用于检测新能源汽车电驱动系统故障；

所述电驱动系统数据采集模块，用于周期性实时采样电驱动系统特定对象的关键运行参数；

所述控制芯片，在所述故障检测模块检测到新能源汽车电驱动系统存在故障以前，控制将电驱动系统数据采集模块实时采样的电驱动系统特定对象的关键运行参数发送到第一缓存区；在所述故障检测模块检测到新能源汽车电驱动系统存在故障之后，立即停止向第一缓存区发送数据，并开始将电驱动系统数据采集模块实时采样的电驱动系统特定对象的关键运行参数保存到第二缓存区；在所述第二缓存区被填充满后，立即触发将第一缓存区和第二缓存区中的数据存储到非易失性存储器中，并清空第一缓存区和第二缓存区；

所述第一缓存区，以先进先出的方式不断更新所缓存的数据；

所述故障检测模块，通过硬件故障处理电路采集硬件级别的严重故障信号并反馈给所述控制芯片，通过软件故障处理程序周期性采集传感器及通讯信号的故障信号并反馈给所述控制芯片；

所述控制芯片以此硬件级别的严重故障信号，或者传感器及通讯信号的故障信号作为中断，产生停止向所述第一缓存区保存数据并开始向所述第二缓存区保存数据的触发信号。

2.根据权利要求1所述的用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，其特征在于，

所述硬件级别的严重故障信号，为功率器件短路、母线过流或母线过压。

3.根据权利要求1所述的用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，其特征在于，

所述传感器及通讯信号的故障信号，为电流信号异常、电压采样异常或电机转子位置信号异常。

4.根据权利要求1所述的用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，其特征在于，

所述软件故障处理程序，采样周期为8ms、10ms或15ms。

5.根据权利要求1所述的用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，其特征在于，

电驱动系统特定对象，为功率器件、电机、变速器或动力电池。

6.根据权利要求5所述的用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，其特征在于，

所述功率器件的关键运行参数，包括功率器件的电压、母线电流、母线电压。

7.根据权利要求6所述的用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，其特征在于，

所述功率器件，为IGBT；

所述功率器件的电压，包括IGBT集射间电压。

8.根据权利要求1所述的用于新能源汽车电驱动系统故障排查的数据记录系统，其特征在于，

所述关键运行参数，综合考虑排查问题需要、控制芯片负载率和非易失性存储器大小筛选确定；

所述第一缓存区和第二缓存区，根据实际要求匹配其大小；

所述第一缓存区和第二缓存区，为RAM。