CN106990774A - 一种电动汽车便携式故障诊断仪及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车便携式故障诊断仪，包括信息处理模块，用于对信息进行分析判断，得出故障代码；CAN控制器，用于对CAN总线上的信息进行管理；CAN接口模块，用于CAN控制器与电动汽车的通讯连接；低压输入模块，用于向电动汽车输入低压信号；高压输入模块，用于向电动汽车输入高压信号；电源模块，用于为故障诊断仪提供电源；人机交互模块，用于信息处理模块与外界的信息交流。本发明还提供了一种上述电动汽车便携式故障诊断仪的诊断方法。本发明能够解决现有技术的不足，提高了对于故障原因智能判断的准确率。

Description

一种电动汽车便携式故障诊断仪及其监测方法

技术领域

本发明涉及电动汽车控制技术领域，尤其是一种电动汽车便携式故障诊断仪及其监测方法。

背景技术

随着新能源技术的发展和传统化石能源的价格逐渐走高，电动汽车成为了未来汽车发展的主要方向之一。由于电动汽车摒弃了内燃机的动力系统，其故障诊断系统无法与传统的内燃机汽车通用。现有的电动汽车故障诊断装置，通常是直接根据故障信号得出故障代码，这种方式仅仅能给出车辆表现出的故障现象，对于故障原因的查找还是需要人工进行分析，效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电动汽车便携式故障诊断仪及其监测方法，能够解决现有技术的不足，提高了对于故障原因智能判断的准确率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种电动汽车便携式故障诊断仪，包括，

信息处理模块，用于对信息进行分析判断，得出故障代码；

CAN控制器，用于对CAN总线上的信息进行管理；

CAN接口模块，用于CAN控制器与电动汽车的通讯连接；

低压输入模块，用于向电动汽车输入低压信号；

高压输入模块，用于向电动汽车输入高压信号；

电源模块，用于为故障诊断仪提供电源；

人机交互模块，用于信息处理模块与外界的信息交流。

作为优选，CAN控制器和CAN接口模块之间设置有光电隔离模块。

作为优选，信息处理模块连接有储存模块。

一种上述的电动汽车便携式故障诊断仪的诊断方法，包括以下步骤：

A、CAN控制器对电动汽车的全部检测信号进行遍历，对非正常信号进行标记，同时采集电动汽车的低压电池组的电压、电流，高压电池组的电压、电流以及电动机转速、扭矩和功率；

B、对与非正常信号有关联的检测信号进行二次检测，检测过程中将非正常信号用正常信号进行替换，检测后将两次检测结果进行对比，根据两次检测结果中同一信号的偏差值定义各检测信号与其关联的非正常信号的关联度；

C、信息处理模块生成每个非正常信号曲线，然后使用与每个非正常信号关联度最大的三个信号生成三个关联信号曲线；分别计算每个非正常信号曲线与其相关的三个关联信号曲线的特征映射关系；

D、将非正常信号曲线与关联信号曲线进行融合：

其中，G(t)为融合函数，f(t)为非正常信号曲线函数，p₁为非正常信号曲线函数的权重函数，f₁(t)～f₃(t)为三个关联信号曲线函数，p₂～p₄为对应的关联信号曲线函数的权重函数；

E、若融合函数为低压信号，则将融合函数与低压电池组的电压、电流进行同步组合，与故障数据库中的记录进行对比，得出故障代码；若融合函数为高压信号，则将融合函数与高压电池组的电压、电流以及电动机转速、扭矩和功率进行同步组合，与故障数据库中的记录进行对比，得出故障代码。

作为优选，步骤B中，关联度的定义方法为，

其中，s为正常输入信号，s’为非正常输入信号，Δt为输出的偏差值。

作为优选，步骤D中，权重函数p的定义方法为，

其中，H为对应的信号曲线函数，根据不同的函数分别取f、f₁、f₂或f₃，k为比例常数。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明的故障诊断仪使用CAN总线与电动汽车进行数据交换，使用低压输入模块和高压输入模块对非正常信号进行信号替换，从而获得与每个非正常信号具有关联度的关联信号。通过使用非正常信号曲线与关联信号曲线进行融合，可获得包含较多故障特征的融合函数。利用融合函数和电动车的运行状态进行比对分析，可以有效排除大部分干扰因素，缩短比对时间，使得系统可以快速得出系统故障的核心原因代码。本发明突破了现有技术中只能得出与故障信息直接对应的故障代码的技术限制，实现了真正的测量智能诊断，直接给出故障原因，减少了人工检查的时间，可以实现车辆故障的快速诊断。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的原理图。

图2是本发明一个具体实施方式中电源模块低压输出端的电路图。

具体实施方式

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

参看附图1，本具体实施例包括

信息处理模块1，用于对信息进行分析判断，得出故障代码；

CAN控制器2，用于对CAN总线上的信息进行管理；

CAN接口模块3，用于CAN控制器2与电动汽车的通讯连接；

低压输入模块4，用于向电动汽车输入低压信号；

高压输入模块5，用于向电动汽车输入高压信号；

电源模块6，用于为故障诊断仪提供电源；

人机交互模块7，用于信息处理模块1与外界的信息交流。

CAN控制器2和CAN接口模块3之间设置有光电隔离模块8。

信息处理模块1连接有储存模块9。

电源模块6由于要负责给低压输入模块4和高压输入模块5进行供电，在高压输出模块5的负荷量出现变化时，低压端的供电会出现波动。为了减少这种低压端供电波动对检测信号的干扰，本发明还设计了一个低压输出电路。低压输出电路的输入端通过第一电阻R1连接至第一运放A1的正相输入端，第一运放A1的反相输入端通过第二电阻R2接地，第一运放A1的反相输入端通过第三电阻R3连接至第一运放A1的输出端，低压输出电路的输入端通过串联的第四电阻R4和第一电容C1连接至第二运放A2的反相输入端，第二运放A2的正相输入端通过第五电阻R5接地，第二运放A2的反相输入端通过第二电容C2连接至第二运放A2的输出端，第二运放A2的反相输入端通过第六电阻R6连接至第一三极管Q1的集电极，第一三极管Q1的基极接地，第一三极管Q1的发射极连接至第二运放A2的输出端，第一运放A1的输出端通过第七电阻R7连接至第三运放A3的正相输入端，第二运放A2的输出端通过第八电阻R8连接至第三运放A3的正相输入端，第三运放A3的正相输入端通过第九电阻R9接地，第三运放A3的反相输入端通过第十电阻R10连接至第三运放A3的输出端，第三运放A3的反相输入端通过第十一电阻R11接地，第三运放A3的正相输入端连接至第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2的基极连接至第二三极管Q2的发射极，第二三极管Q2的发射极通过第三电容C3连接至第三运放A3的反相输入端，第二三极管Q2的集电极通过第十二电阻R12连接至第三运放A3的输出端。

信息处理模块1采用飞思卡尔S9s12g96clf芯片，储存模块9采用SD卡。

一种上述电动汽车便携式故障诊断仪的诊断方法，包括以下步骤：

A、CAN控制器2对电动汽车的全部检测信号进行遍历，对非正常信号进行标记，同时采集电动汽车的低压电池组的电压、电流，高压电池组的电压、电流以及电动机转速、扭矩和功率；

B、对与非正常信号有关联的检测信号进行二次检测，检测过程中将非正常信号用正常信号进行替换，检测后将两次检测结果进行对比，根据两次检测结果中同一信号的偏差值定义各检测信号与其关联的非正常信号的关联度；

C、信息处理模块1生成每个非正常信号曲线，然后使用与每个非正常信号关联度最大的三个信号生成三个关联信号曲线；分别计算每个非正常信号曲线与其相关的三个关联信号曲线的特征映射关系；

D、将非正常信号曲线与关联信号曲线进行融合：

其中，G(t)为融合函数，f(t)为非正常信号曲线函数，p₁为非正常信号曲线函数的权重函数，f₁(t)～f₃(t)为三个关联信号曲线函数，p₂～p₄为对应的关联信号曲线函数的权重函数；

E、若融合函数为低压信号，则将融合函数与低压电池组的电压、电流进行同步组合，与故障数据库中的记录进行对比，得出故障代码；若融合函数为高压信号，则将融合函数与高压电池组的电压、电流以及电动机转速、扭矩和功率进行同步组合，与故障数据库中的记录进行对比，得出故障代码。

其中，步骤E中，若融合函数为低压信号，将融合函数与低压电池组的电压、电流出现同步波动的点作为特征点；若融合函数为高压信号，将融合函数与高压电池组的电压、电流以及电动机转速、扭矩和功率中至少三个参数出现同步波动的点做为特征点。计算每个特征点的特征元素：

其中，m表示共m个特征点，q为各个参数的曲线方程，avg为求曲线方程q在n-t～n+t这段时间的平均值，dq(n)/dt为曲线方程q的变化率。

将特征点的特征元素组成特征向量，根据特征向量与故障数据库中的记录进行对比，得出故障代码。

本电动汽车便携式故障诊断仪的底层驱动使用hex程序刷写，hex的数据段中设置有若干个反馈校验位，用于保证hex数据段的完整性。

本发明可以实现对电动汽车故障的智能判断，判断准确度高，可以为最终的故障诊断提供准确度较高的诊断依据。

上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。

Claims (6)

1.一种电动汽车便携式故障诊断仪，其特征在于：包括，

信息处理模块(1)，用于对信息进行分析判断，得出故障代码；

CAN控制器(2)，用于对CAN总线上的信息进行管理；

CAN接口模块(3)，用于CAN控制器(2)与电动汽车的通讯连接；

低压输入模块(4)，用于向电动汽车输入低压信号；

高压输入模块(5)，用于向电动汽车输入高压信号；

电源模块(6)，用于为故障诊断仪提供电源；

人机交互模块(7)，用于信息处理模块(1)与外界的信息交流。

2.根据权利要求1所述的电动汽车便携式故障诊断仪，其特征在于：CAN控制器(2)和CAN接口模块(3)之间设置有光电隔离模块(8)。

3.根据权利要求1所述的电动汽车便携式故障诊断仪，其特征在于：信息处理模块(1)连接有储存模块(9)。

4.一种上述权利要求1-3任意一项所述的电动汽车便携式故障诊断仪的诊断方法，其特征在于包括以下步骤：

A、CAN控制器(2)对电动汽车的全部检测信号进行遍历，对非正常信号进行标记，同时采集电动汽车的低压电池组的电压、电流，高压电池组的电压、电流以及电动机转速、扭矩和功率；

B、对与非正常信号有关联的检测信号进行二次检测，检测过程中将非正常信号用正常信号进行替换，检测后将两次检测结果进行对比，根据两次检测结果中同一信号的偏差值定义各检测信号与其关联的非正常信号的关联度；

C、信息处理模块(1)生成每个非正常信号曲线，然后使用与每个非正常信号关联度最大的三个信号生成三个关联信号曲线；分别计算每个非正常信号曲线与其相关的三个关联信号曲线的特征映射关系；

D、将非正常信号曲线与关联信号曲线进行融合：

$G\left(t\right)=\underset{n=0}{\overset{t}{\mathrm{\Σ}}}\[p_1\left(n\right)f\left(t\right)+p_2\left(n\right)f_1\left(t\right)+p_3\left(n\right)f_2\left(t+1\right)+p_4{f}_3\left(t-1\right)\]$

其中，G(t)为融合函数，f(t)为非正常信号曲线函数，p₁为非正常信号曲线函数的权重函数，f₁(t)～f₃(t)为三个关联信号曲线函数，p₂～p₄为对应的关联信号曲线函数的权重函数；

E、若融合函数为低压信号，则将融合函数与低压电池组的电压、电流进行同步组合，与故障数据库中的记录进行对比，得出故障代码；若融合函数为高压信号，则将融合函数与高压电池组的电压、电流以及电动机转速、扭矩和功率进行同步组合，与故障数据库中的记录进行对比，得出故障代码。

5.根据权利要求4所述的电动汽车便携式故障诊断仪的诊断方法，其特征在于：步骤B中，关联度的定义方法为，

$R=\frac{{\mathrm{\Δt}}^2}{|s-s^{\′}|}$

其中，s为正常输入信号，s’为非正常输入信号，Δt为输出的偏差值。

6.根据权利要求4所述的电动汽车便携式故障诊断仪的诊断方法，其特征在于：步骤D中，权重函数p的定义方法为，

$p\left(n\right)=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=0}^n\frac{dH\left(i\right)}{dn}}{dH/dn\×e^{kH\left(n\right)}}$

其中，H为对应的信号曲线函数，根据不同的函数分别取f、f₁、f₂或f₃，k为比例常数。