CN107479538B - 一种电动压缩机故障诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动压缩机故障诊断装置，其结构包括整车蓄电池模块、EEPROM存储芯片、DSP主控芯片、LIN驱动电路、上位机模块和诊断模块；其中，EEPROM存储芯片与DSP主控芯片之间采用SPI协议通讯，DSP主控芯片通过LIN驱动电路与上位机模块连接，DSP主控芯片内置诊断模块，整车蓄电池模块分别与EPROM存储芯片、DSP主控芯片和LIN驱动电路的电源输入端相连接。优点：1）该装置集成在电动压缩机中，实时记录电动压缩机在车辆使用过程中发生的故障、工作信息，无需占用整车其它的资源；2）通过规定的LIN协议，实现对故障代码、工作信息的读取和复位；3）能够有效地监控电动压缩机的运行，方便维修保养，有助于收集数据，对压缩机进行持续改进。

Description

一种电动压缩机故障诊断装置

技术领域

本发明涉及一种电动压缩机故障诊断装置，属于电动汽车技术领域。

背景技术

目前新能源汽车发展十分迅速。而电动压缩机作为新能源汽车中关键零部件“小三电”之一，符合国家新能源发展的产业政策和中国制造2025规划，具有较大的发展潜力。

相比传统压缩机的诊断机制，电动压缩机能够具有更高的电子器件集成度，对于稳定性、可靠性、安全性的要求也更高。电动压缩机的研发厂商、主机厂、4S维修厂商都希望能够将其工作的信息、故障记录等存储下来，以便实现当前产品损坏后的故障维修，汽车保养时对该产品是否建议更换，或者原厂根据反馈信息统计，给新产品的改良升级提供数据支持。

发明内容

本发明提出的是一种电动压缩机故障诊断装置，其目的是提供一种可靠、实用的记录电动压缩机工作状态、故障代码、故障次数的统计装置；该装置无需占据主机厂更多的硬件资源，有助于前端研发厂商的辅助分析、升级换代；同时，也能够辅助终端维修市场的故障分析、处理，是一种行之有效的汽车安全监控方案。

本发明的技术方案是：一种电动压缩机故障诊断装置，其结构包括整车蓄电池模块、EEPROM存储芯片、DSP主控芯片、LIN驱动电路、上位机模块和诊断模块；其中，EEPROM存储芯片与DSP主控芯片之间采用SPI协议通讯，DSP主控芯片与上位机模块通过LIN驱动电路连接、采用LIN2.1协议通讯，DSP主控芯片内置诊断模块；所述的整车蓄电池模块的第一电源输出端与EPROM存储芯片的电源输入端相连接，整车蓄电池模块的第二电源输出端与DSP主控芯片的电源输入端相连接，整车蓄电池模块的第三电源输出端与LIN驱动电路的电源输入端相连接。

本发明的优点是：

1）该装置集成在电动压缩机中，实时记录电动压缩机在车辆使用过程中发生的故障、工作信息，无需占用整车其它的资源；

2）通过规定的LIN协议，实现对故障代码、工作信息的读取和复位；

3）能够有效地监控电动压缩机的运行，方便维修保养，有助于收集数据，对压缩机进行持续改进。

附图说明

附图1为本发明电动压缩机故障诊断装置结构示意图。

附图2为本发明电动压缩机故障诊断装置的安全算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述：

参照附图1，一种电动压缩机故障诊断装置，其结构由整车蓄电池模块、EEPROM存储芯片、DSP主控芯片、LIN驱动电路、上位机模块和诊断模块组成；其中EEPROM存储芯片的信号输入、输出端与DSP主控芯片的第一信号输出、输入端对应连接，DSP主控芯片的第二信号输入、输出端与LIN驱动电路的第一信号输出、输入端对应连接，LIN驱动电路的第二信号输入、输出端与上位机模块的信号输出、输入端对应连接，DSP主控芯片内置诊断模块；所述的整车蓄电池模块的第一电源输出端与EPROM存储芯片的电源输入端相连接，整车蓄电池模块的第二电源输出端与DSP主控芯片的电源输入端相连接，整车蓄电池模块的第三电源输出端与LIN驱动电路的电源输入端相连接。

所述的EEPROM存储芯片与DSP主控芯片之间采用SPI协议通讯，用于记录电动压缩机发生的故障、运行时间、最高转速、最高温度信息。

所述的整车蓄电池模块与电动压缩机采用KL30连接方式，用于给DSP主控芯片、EEPROM存储芯片、LIN驱动电路等供电，维持装置的正常运行。

所述的DSP主控芯片用于检测和记录故障代码和运行时间，以及通过安全算法提供复位保护功能。

所述的LIN驱动电路采用LIN2.1版本，包含一个LIN驱动芯片TJA1021，两个数字隔离器ISO7320F，以及周边外围电路，LIN通讯的波特率为19.2Kbps或9.6Kbps。

所述的上位机模块用于发出诊断指令与读取诊断数据，同时实现与电动压缩机的LIN通讯，实时显示故障信息。

电动压缩机故障诊断装置的工作方法，包括如下步骤：

1）上位机模块发送指令，要求读取电压、转速、温度、运行时间信息数据，或执行故障复位功能，该指令通过LIN驱动电路传递给DSP主控芯片；

2）DSP主控芯片在接收到由电动压缩机传来的信息数据后，通过其内部的诊断模块对信息进行分析，其具体步骤包括：

①若电动压缩机高压动力电池电压超过设定数值，记录为高压过压故障；若电动压缩机高压动力电池电压低于设定数值，记录为高压欠压故障；

②若电动压缩机蓄电池电压超过设定数值，记录为蓄电池过压故障；若电动压缩机蓄电池电压低于设定数值，记录为蓄电池欠压故障；

③若电动压缩机内部检测温度相差超过设定数值，记录为温度传感器故障，该故障需要电源复位才可以恢复；

④若压缩机的排气压力超过设定数值，记录为过载故障；

⑤若压缩机启动失败，运行过程中失步，记录为过流故障，该故障需要电源复位才能恢复；

⑥若压缩机与整车的通讯失败，1秒内检测不到LIN信号的帧头，记录为通讯故障；

⑦若压缩机工作的温度超过设定数值，记录为过热故障；

诊断模块给每个故障情况设定一个故障代码，每当记录故障时，诊断模块将故障次数计数加1，根据安全算法，判断是否启动复位保护功能；

3）诊断模块同时记录电动压缩机的运行时间，采用2种计时机制联合处理：计时机制（一）为根据压缩机每次启动信号为计时起点，压缩机停止运转信号为计时终点，记录压缩机这段正常工作的时间，将这段时间累积更新到已经记录的运行时间中；考虑到压缩机出现低压电源掉电的异常情况，该情况下计时机制（一）检测误差较大，引入计时机制（二），在压缩机正常工作时，每隔20分钟对压缩机进行一次运行时间更新，这样可以减少压缩机运行时间的计算误差；

4）诊断模块会根据诊断结果判定电动压缩机是否停机、并将故障诊断结果经DSP主控芯片通过LIN驱动电路传递给上位机模块。同时将电动压缩机的故障代码、故障次数、压缩机寿命、最高转速、最高温度数据传输至EEPROM存储芯片进行记录。

参照附图2，压缩机的运行时间、故障代码可以由安全算法复位清零，该机制是为了主机厂、压缩机厂家在对压缩机测试之后进行复位，以防止与车辆交付后运行发生的故障判断出现干扰。同时也可以防止非正规途径的复位故障代码、运行时间等。诊断模块中的安全算法的步骤如下：

1）上位机发送相应的密钥，诊断模块检测该密钥是否与自身的密码相匹配，当接收的密钥匹配成功时，诊断模块接收复位指令，按指令复位单个故障，或者所有故障，结束算法进程；

2）记密钥匹配错误计数为N，当接收的密钥匹配失败时，则密钥匹配错误计数加1，即N=N+1，若N≤5，则请求再次发送密钥，并继续对之后接收的密钥进行匹配检测；

3）如连续5次密钥匹配失败，即N＞5时，安全算法锁定，然后永久禁止复位故障，结束算法进程。

实施例1

在本发明的一个实施例中，上位机模块通过LIN驱动电路发送诊断指令给DSP主控芯片，要求读取压缩机的运行时间。DSP主控芯片收到指令后，通过SPI协议，读取EEPROM存储芯片内存储的压缩机运行时间，并将该时间通过LIN驱动电路反馈给上位机模块。

其中压缩机的运行时间的计算方式由DSP主控芯片内置的诊断模块执行。首先诊断模块通过DSP主控芯片向EEPROM存储芯片读取压缩机当前运行时间，记为T。

然后，诊断模块会判断压缩机是否运行。如果运行，则每隔20分钟刷新1次，运行时间更新为T+20。如果不到20分钟，压缩机已经停机，则将累计的时间，如10分钟，更新运行时间为T+10。如果压缩机始终未运行，压缩机当前运行时间保持T不变。然后DSP主控芯片通过SPI协议将更新后的运行时间覆盖写入EEPROM存储芯片中。

实施例2

在本发明的另一个实施例中，上位机模块通过LIN驱动电路发送LIN通讯指令给DSP主控芯片，要求读取压缩机的过载故障。DSP主控芯片收到指令后，读取EEPROM存储芯片内存储的过载故障，并将该故障通过LIN驱动电路反馈给上位机模块。

其中，压缩机的过载故障的计算方式由DSP主控芯片内置的诊断模块执行。首先诊断模块通过DSP主控芯片向EEPROM存储芯片读取压缩机当前过载故障的发生次数，记为N。

然后诊断模块会判断压缩机当前工作的排气压力是否超过2.5MPa，如果超过，诊断模块判定压缩机发生过载故障，记录故障代码，同时故障次数更新为N+1，压缩机停机。若排气压力未超过2.5MPa，保持故障次数N不变。诊断模块通过DSP主控芯片将更新后的故障代码和故障次数覆盖写入到EEPROM存储芯片中。

本发明描述的实施例能够将电动压缩机的故障代码、运行时间等存储下来，可以方便后续的维修。同时根据存储的数据统计可以有效地分析、改进产品。

Claims (4)

1.一种电动压缩机故障诊断装置，包括整车蓄电池模块、EEPROM存储芯片、DSP主控芯片、LIN驱动电路、上位机模块和诊断模块；其中EEPROM存储芯片的信号输入、输出端与DSP主控芯片的第一信号输出、输入端对应连接，DSP主控芯片的第二信号输入、输出端与LIN驱动电路的第一信号输出、输入端对应连接，LIN驱动电路的第二信号输入、输出端与上位机模块的信号输出、输入端对应连接，DSP主控芯片内置诊断模块；所述的整车蓄电池模块的第一电源输出端与EPROM存储芯片的电源输入端相连接，整车蓄电池模块的第二电源输出端与DSP主控芯片的电源输入端相连接，整车蓄电池模块的第三电源输出端与LIN驱动电路的电源输入端相连接；

工作时，上位机模块通过LIN驱动电路发送诊断指令给DSP主控芯片，要求读取或者复位清零压缩机的工作信息，DSP主控芯片收到指令后，通过SPI协议，读取或者复位清零EEPROM存储芯片内存储的相应压缩机工作信息，并将处理后的信息通过LIN驱动电路反馈给上位机模块；

其特征是所述的电动压缩机故障诊断装置的工作方法包括如下步骤：

1）上位机模块发送指令，要求读取电动压缩机的电压、温度、转速、运行时间信息，该指令通过LIN驱动电路传递给DSP主控芯片；

2）DSP主控芯片接收到电动压缩机的相关信息后，通过诊断模块对信息进行相应处理，其具体处理步骤如下：

①若电动压缩机高压动力电池电压超过设定数值，记录为高压过压故障；若电动压缩机高压动力电池电压低于设定数值，记录为高压欠压故障；

②若电动压缩机蓄电池电压超过设定数值，记录为蓄电池过压故障；若电动压缩机蓄电池电压低于设定数值，记录为蓄电池欠压故障；

③若电动压缩机内部检测温度相差超过设定数值，记录为温度传感器故障，该故障需要电源复位才可以恢复；

④若压缩机的排气压力超过设定数值，记录为过载故障；

⑤若压缩机启动失败，运行过程中失步，记录为过流故障，该故障需要电源复位才能恢复；

⑥若压缩机与整车的通讯失败，1秒内检测不到LIN信号的帧头，记录为通讯故障；

⑦若压缩机工作的温度超过设定数值，记录为过热故障；

诊断模块给每个故障情况设定一个故障代码，每当记录故障时，诊断模块将故障次数计数加1，根据安全算法，判断是否启动复位保护功能；

3）诊断模块同时记录电动压缩机的运行时间，采用2种计时机制联合处理：计时机制（一）为根据压缩机每次启动信号为计时起点，压缩机停止运转信号为计时终点，记录压缩机这段正常工作的时间，将这段时间累积更新到已经记录的运行时间中；计时机制（二）为在压缩机正常工作时，每隔20分钟对压缩机进行一次运行时间更新，并记录；

4）诊断模块根据诊断结果判定电动压缩机是否停机、并将故障诊断结果经DSP主控芯片通过LIN驱动电路传递给上位机模块；同时将电动压缩机的故障代码、故障次数、压缩机寿命、最高转速、最高温度数据传输至EEPROM存储芯片进行记录；

所述的安全算法是复位保护安全算法，其具体步骤如下：

1）上位机发送相应的密钥，诊断模块检测该密钥是否与自身的密码相匹配，当接收的密钥匹配成功时，诊断模块接收复位指令，按指令复位单个故障，或者所有故障，结束算法进程；

2）记密钥匹配错误计数为N，当接收的密钥匹配失败时，则密钥匹配错误计数加1，即N=N+1，若N≤5，则请求再次发送密钥，并继续对之后接收的密钥进行匹配检测；

3）如连续5次密钥匹配失败，即N＞5时，安全算法锁定，然后永久禁止复位故障，结束算法进程。

2.根据权利要求1所述的电动压缩机故障诊断装置，其特征在于，所述的EEPROM存储芯片与DSP主控芯片之间采用SPI协议通讯。

3.根据权利要求1所述的电动压缩机故障诊断装置，其特征在于，所述的整车蓄电池模块与电动压缩机采用KL30连接方式。

4.根据权利要求1所述的电动压缩机故障诊断装置，其特征在于，所述的LIN驱动电路的通讯协议采用LIN2.1版本，包含一个LIN驱动芯片TJA1021，两个数字隔离器ISO7320F，以及周边外围电路，LIN通讯的波特率为19.2Kbps或9.6Kbps。