CN108663218A - 一种48v轻型混合动力汽车下线检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种48V轻型混合动力汽车下线检测系统及方法，系统包括扫描枪、服务器、光电隔离器、车辆通信转接系统和上位机；车辆通信转接系统包括主控模块、K接口电路、CAN接口电路和电源模块，电源模块为主控模块供电，主控模块与光电隔离器一端连接，K接口电路、CAN接口电路均通过OBD诊断线连接车载网络；车载网络与发动机控制模块、电机控制器模块、直流转换器控制器模块、电池管理系统模块连接；光电隔离器另一端与上位机连接，扫描枪通过RS232接口与上位机连接，上位机与服务器、管理端计算机连接。本发明满足48V轻型混合动力汽车的开发需求，解决检测兼容性问题，满足生产节拍要求，可转换并识别车辆状态，检测全面准确可靠。

Description

一种48V轻型混合动力汽车下线检测系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车下线检测技术领域，具体涉及一种48V轻型混合动力汽车下线检测系统及方法。

背景技术

随着汽车工业的发展，汽车保有量不断增加，汽车工业面临着能源和环境等诸多方面的挑战，随着排放和油耗法规日益严格，至2020年所有乘用车企业必须满足平均燃料消耗量5L/100km的要求，国内各整车厂都在积极地寻找解决方案，为满足这些标准单纯提高发动机的燃油效率基本很难完成，汽车混动化、纯电动化是最佳技术路线。

2011年，奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷、大众联合推出48V系统，以满足日益增长的车载负载需求，也是为了迎接2020年严格的排放法规，并在随后发布了48V轻型混合动力系统规范LV148。从2016年开始，博世、大陆、法雷奥、舍弗勒、德尔福、江森自控、海拉等国际零部件巨头陆续在中国推出48V轻型混合动力系统，该系统的核心是BSG电机(Belt-drivenStarted Generator：皮带驱动一体式电机)，搭载BSG电机的发动机可实现高转速启停、短时加速助力与制动能量回收功能。传统燃油汽车配备该系统后可优化驾驶性，降低车辆启动噪声，降低油耗10～15％，且原有动力驱动系统改动不大，成本增加在6000元以内，是一种性价比很高的节油方案，目前国内已有多家整车制造商采用了该方案，前景十分可观。

48V轻型混合动力系统结构如图1所示，其中发动机曲轴与BSG电机通过传动带相连，48V电池经过逆变器向BSG电机输入所需电能，同时48V轻型混合动力系统还保留了传统汽车上的12V起动机，以保证电池电量过低时发动机能正常启动，48V电池与12V电池由直流转换器DC/DC连接。从48V轻型混合动力系统结构可以看出，在电气结构上，48V轻型混合动力汽车相比于传统燃油汽车增加了48V电池、DC/DC、BSG电机及逆变器部分，因此在整车电子架构上增加了MCU(Moter Control Unit：电机控制器)、DCDC(DC/DC控制器：直流转换器控制器)、BMS(Battery Management System：电池管理系统)三个电控单元满足48V轻型混合动力系统的控制需求。这些差异使得48V轻型混合动力汽车的整车电气结构和电子架构比传统燃油汽车要复杂得多，为了在下线检测过程中，对48V轻型混合动力汽车的整车性能进行全面的评估判断，势必需要考虑更多的整车状态，例如在启动前、启动后(12V电机启动)、BSG电机启动后、BSG电机其他工作状态等情况下，各电气部分的电流值、电压值、转速值、温度值都会有一定变化，这就要求检测系统在检测标准上要充分考虑所有可能的工况。

48V轻型混合动力汽车的下线检测流程的复杂度，必然会影响车辆下线检测的效率，如果在检测过程中，整车运行工况完全由检测人员人工操作来完成，不仅会将这种影响扩大，还会显著增加检测人员的劳动强度，甚至造成安全问题。

目前，在开发48V轻型混合动力汽车过程中，大多整车制造商采取在原有车型基础上进行再次开发的方式，为了降低生产成本，必然需要48V轻型混合动力汽车与传统燃油汽车混线生产，考虑到两者在下线检测需求上的差异，可能需要为48V轻型混合动力汽车设置额外的检测工位，成本必然大幅增加，此外，若由现场人员进行人工区分车辆配置，会影响检测效率，甚至可能出现检测人员失误的情况。

综合上述48V轻型混合动力汽车在下线检测过程所面临的问题，急需一种在检测流程上可兼容48V轻型混合动力汽车与传统燃油汽车的检测系统，同时为了适应后续可能的大量其他车型的再次开发，检测系统在架构上也要充分考虑两种检测流程的兼容问题。在实际的下线检测中，检测系统除了具备读取、判断、记录相关数据信息的功能外，还要能够对车辆运行状态进行转换与辨析。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有48V轻型混合动力系统所面临的检测问题，提供一种48V轻型混合动力汽车下线检测系统及方法，满足48V轻型混合动力汽车的开发需求，解决检测兼容性问题，满足生产节拍要求，可转换并识别车辆状态，检测全面准确可靠。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种48V轻型混合动力车辆下线检测系统，包括扫描枪、服务器、光电隔离器OC(optoelectronic isolator)、车辆通信转接系统VCI和上位机；所述车辆通信转接系统VCI包括主控模块、K接口电路、CAN接口电路和电源模块，电源模块为主控模块供电，主控模块通过RS232接口与光电隔离器OC一端连接，K接口电路、CAN接口电路均通过车辆的OBD诊断线连接车载网络；车载网络通过总线与发动机控制模块ECM(Engine Control Module)、电机控制器模块MCU(Moter Control Unit)、直流转换器控制器模块DCDC、电池管理系统模块BMS(Battery Management System)连接；光电隔离器OC另一端通过RS232接口与上位机连接，扫描枪通过RS232接口与上位机连接，上位机与服务器、管理端计算机连接。

按上述方案，所述上位机中运行的检测模块基于PC平台开发，包含ECU静态检测模块、48V下线检测模块。

本发明还提供了一种利用上述48V轻型混合动力车辆下线检测系统的检测方法，包括以下步骤：

(1)系统初始化，从系统配置文件中获取检测工位和接口设置参数信息，进行系统参数初始化；

(2)引车员将车辆引至检测工位，连接车辆的车载诊断系统的OBD(On-BoardDiagnostic)诊断线、扫描引车员编号和VIN码(车辆识别码)；

(3)检测系统根据VIN码对该车辆车型及整车配置进行识别；

(4)根据车辆车型与相应整车配置，从上位机软件数据库中调取车型信息及车辆通信协议信息；

(5)上位机向车辆通信转接系统VCI发送指令，车辆通信转接系统VCI在获取指令信息后结合指令信息对相应电控单元即发动机控制模块ECM、电机控制器模块MCU、直流转换器控制器模块DCDC、电池管理系统模块BMS发送初始化信息，建立并保持上位机与电控单元之间的通信；

(6)上位机进行ECU静态检测，上位机通过车辆通信转接系统VCI向各ECU发送读取数据流和读取故障码指令，判断整车在上电状态下的数据参数是否符合检测标准以及是否存在故障情况；

(7)根据步骤(3)中获取的整车配置判断该车辆是否配备了48V轻型混合动力系统，如果是则进行步骤(8)，否则进行步骤(9)；

(8)进行48V下线检测，在每个部分48V下线检测模块读取发动机控制模块ECM、电机控制器模块MCU、直流转换器控制器模块DCDC、电池管理系统模块BMS的数据参数信息并与数据库中的检测标准进行核对分析；

(9)检测过程中若出现数据参数不合格或故障情况，则结束检测，将该车引至返修区；若检测全部合格，则将检测结果与检测到的所有数据参数信息、电控单元状态值上传至服务器，输入管理端计算机。

按上述方案，所述步骤(8)中的48V下线检测，具体分为如下部分：

(i)初始条件检测：判断发动机水温、铅酸电池电压、发动机转速是否符合标准；

(ii)48V上电状态检测：通过12V起动机启动发动机，判断启动后48V电池电压、直流转换器工作状态及电压、BSG电机工作状态及电压、BSG电机转速是否符合检测标准；

(iii)发动机停机/BSG启动检测：上位机向发动机发送停机指令，检测到发动机停机后，提示引车员准备进行BSG启动，引车员踩离合踏板，BSG启动完成后，检测48V电池电压、BSG电机电压、48V电池电流、发动机转速是否符合检测标准；

(iv)BSG负扭矩检测：上位机向BSG电机发送负扭矩指令，在BSG电机成功进入负扭矩模式后，检测BSG电机转速及扭矩、48V电池电压、直流转换器电压及电流、BSG电机电压及电流、发动机指示扭矩是否符合检测标准；

(v)BSG正扭矩检测：上位机向BSG电机发送正扭矩指令，在BSG电机成功进入正扭矩模式后，检测BSG电机转速及扭矩、BSG电机电流、发动机指示扭矩是否符合检测标准，之后上位机向BSG电机发送退出扭矩模式指令，BSG电机退出扭矩模式；

(vi)DCDC功能检测：上位机向直流转换器控制模块DCDC发送高电压指令，直流转换器进入高电压状态后，检测铅酸电池、直流转换器低压侧输出电压是否符合检测标准，之后上位机向直流转换器控制模块发送退出高电压指令，直流转换器退出高电压状态；

(vii)温度检测：检测48V电池温度、BSG电机温度、直流转换器温度是否满足检测标准。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.通过车辆的OBD诊断线(OBD接口)读取发动机、12V电池(铅酸电池)、48V电池、BSG电机、直流转换器的相关数据参数值，避免使用较多传感器，降低了系统成本；

2.检测系统通过车辆的OBD诊断线发送相应诊断指令，实现整车工作状态的转换，避免人工切换可能造成的检测不及时、不准确、不安全的问题，在降低工人劳动强度的同时也提高了检测效率；

3.系统可根据不同车型的工况特性，在系统数据库中设置不同的检测标准值，也可根据产线工位情况对检测流程进行合理组合，生成所需的检测流程；

4.系统维护方便，在增加新开发的48V轻型混合动力汽车项目时，仅需结合原车型进行相关数据库的数据添加，即可满足相应48V轻型混合动力汽车的下线检测需求；

5.系统通用性好，可实现不同通信协议下的检测需求，在增加48V轻型混合动力系统的检测项目同时，可保留原车型的检测项目，在对车型、整车配置、发动机型号进行区分后，可自动执行相应的检测项目，提高了检测效率，也节省了设置新工位所需的成本；

6.当现场发生检测出错情况时，可根据系统显示界面所提供的参数信息进行快速定位，为后续及时返修提供足够的信息；对于漏检车辆，可通过在管理端计算机中进行查询确认，及时采取补救措施；

7.采用该系统，在保存原有传统燃油汽车的检测项目与工位要求的基础上，在不增加额外检测线的条件下，解决传统燃油汽车与48V轻型混合动力汽车在检测流程上的兼容问题，既节约了额外工位所需成本，又使生产线的生产48V轻型混合动力汽车的效率显著提升。

附图说明

图1是48V轻型混合动力系统结构示意图；

图2是本发明48V轻型混合动力汽车下线检测系统结构示意图；

图3是本发明的一个优选的48V轻型混合动力汽车下线检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细的描述。

如图2所示，本发明所述的48V轻型混合动力车辆下线检测系统，包括、扫描枪、服务器、光电隔离器OC、车辆通信转接系统VCI和上位机；车辆通信转接系统VCI包括主控模块、K接口电路、CAN接口电路和电源模块，电源模块为主控模块供电，主控模块通过RS232接口和光电隔离器OC一端与上位机连接，K接口电路、CAN接口电路均通过车辆的OBD诊断线连接车载网络；车载网络通过总线与发动机控制模块ECM、电机控制器模块MCU、直流转换器控制器模块DCDC、电池管理系统模块BMS连接；光电隔离器OC另一端通过RS232接口与上位机连接，扫描枪通过RS232接口与上位机连接，上位机与服务器、管理端计算机连接。

上位机基于PC平台开发，包含ECU静态检测模块、48V下线检测模块，实现ECU静态检测、48V下线检测等多个功能。

光电隔离器OC以光为媒介传输电信号，对输入、输出电信号有良好的隔离作用，可避免通信过程中瞬变脉冲对数据传输的影响，避免干扰信号损坏硬件设备。

本发明利用上述48V轻型混合动力车辆下线检测系统的检测方法，包括以下步骤：

(1)系统初始化，从系统配置文件中获取检测工位和接口设置参数信息，进行系统参数初始化；

(2)引车员将车辆引至检测工位，连接车辆的车载诊断系统的OBD诊断线、扫描引车员编号和VIN码(车辆识别码)；

(3)检测系统根据VIN码对该车辆车型及整车配置进行识别；

(4)根据车辆车型与相应整车配置，从数据库中调取调取车型信息及车辆通信协议信息；

(5)上位机向车辆通信转接系统VCI发送指令，车辆通信转接系统VCI在获取指令信息后，结合该指令信息对相应电控单元即发动机控制模块ECM、电机控制器模块MCU、直流转换器控制器模块DCDC、电池管理系统模块BMS发送初始化信息，建立并保持上位机与电控单元之间的通信；

(6)上位机进行ECU静态检测，上位机通过车辆通信转接系统VCI向各ECU发送读取数据流和读取故障码指令，判断整车在上电状态下的数据参数是否符合检测标准以及是否存在故障情况；

(7)根据步骤(3)中获取的整车配置判断该车辆是否配备了如图1所示的48V轻型混合动力系统，如果是则进行步骤(8)，否则进行步骤(9)；

(8)进行48V下线检测，具体分为如下七个部分：

(i)初始条件检测：判断发动机水温、12V电池(铅酸电池)电压、发动机转速是否符合标准；

(ii)48V上电状态检测：通过12V起动机启动发动机，判断启动后48V电池电压、直流转换器工作状态及电压、BSG电机工作状态及电压、BSG电机转速是否符合检测标准；

(iii)发动机停机/BSG启动检测：上位机向发动机发送停机指令，检测到发动机停机后，提示引车员准备进行BSG启动，引车员踩离合踏板，BSG启动完成后，检测48V电池电压、BSG电机电压、48V电池电流、发动机转速是否符合检测标准；

(iv)BSG负扭矩检测：上位机向BSG电机发送负扭矩指令，在BSG电机成功进入负扭矩模式后，检测BSG电机转速及扭矩、48V电池电压、直流转换器电压及电流、BSG电机电压及电流、发动机工作状态及相关参数是否符合检测标准；

(v)BSG正扭矩检测：上位机向BSG电机发送正扭矩指令，在BSG电机成功进入正扭矩模式后，检测BSG电机转速及扭矩、BSG电机电流、发动机工作状态及相关参数是否符合检测标准，之后上位机向BSG电机发送退出扭矩模式指令，BSG电机退出扭矩模式；

(vi)DCDC功能检测：上位机向直流转换器控制模块DCDC发送高电压指令，直流转换器进入高电压状态后，检测铅酸电池电压、直流转换器工作状态及相关参数(如低压侧输出电压)是否符合检测标准，之后上位机向直流转换器控制模块发送退出高电压指令，直流转换器退出高电压状态；

(vii)温度检测：检测48V电池温度、BSG电机温度、直流转换器温度是否满足检测标准；

在每个部分48V下线检测模块读取发动机控制模块ECM、电机控制器模块MCU、直流转换器控制器模块DCDC、电池管理系统模块BMS相关数据参数信息并与数据库中的检测标准进行核对分析；

(9)检测过程中若出现数据参数不合格或故障情况，则结束检测，将该车引至返修区；若检测全部合格，则将检测结果与检测到的所有数据参数信息、电控单元状态值上传至服务器，输入数据管理系统。

在检测过程中，从车载网络上读取到的相关数据参数信息均会实时显示在系统界面上。

本发明在保存原有传统燃油汽车的检测项目与工位要求的基础上，在不增加额外检测线的条件下，解决传统燃油汽车与48V轻型混合动力汽车在检测流程上的兼容问题，可避免为48V轻型混合动力汽车设置额外工位，节省了检测人员引车、拔插OBD接口、扫描车辆及工位信息所需的时间，综合评估可节约至少5s的时间，如果将工位与工位之间的距离和引车员启动、停车的时间，所节约的时间至少能达到10s；假设采用该系统的生产节拍为60s，日产量为1000台，则相比于不采用该系统的生产节拍70s，每天至少多生产了140台48V轻型混合动力汽车；采用该系统既节约了额外工位所需成本，又使生产线的生产48V轻型混合动力汽车的效率显著提升。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之类，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种48V轻型混合动力汽车下线检测系统，其特征在于，包括扫描枪、服务器、光电隔离器OC和车辆通信转接系统VCI和上位机；所述车辆通信转接系统VCI包括主控模块、K接口电路、CAN接口电路和电源模块，电源模块为主控模块供电，主控模块通过RS232接口与光电隔离器OC一端连接，K接口电路、CAN接口电路均通过车辆的OBD诊断线连接车载网络；车载网络通过总线与发动机控制模块ECM、电机控制器模块MCU、直流转换器控制器模块DCDC、电池管理系统模块BMS连接；光电隔离器OC另一端通过RS232接口与上位机连接，扫描枪通过RS232接口与上位机连接，上位机与服务器、管理端计算机连接。

2.根据权利要求1所述的48V轻型混合动力汽车下线检测系统，其特征在于，上位机中运行的检测模块基于PC平台开发，包含ECU静态检测模块、48V下线检测模块。

3.一种利用上述权利要求1～2任一项所述的48V轻型混合动力汽车下线检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)系统初始化，从系统配置文件中获取检测工位和接口设置参数信息，进行系统参数初始化；

(2)引车员将车辆引至检测工位，连接车辆的车载诊断系统的OBD(On-BoardDiagnostic)诊断线、用扫描枪扫描引车员编号和VIN码；

(3)检测系统根据VIN码对该车辆车型及整车配置进行识别；

(4)根据车辆车型与相应整车配置，从上位机软件数据库中调取车型信息及车辆通信协议信息；

(5)上位机向车辆通信转接系统VCI发送指令，车辆通信转接系统VCI在获取指令信息后结合指令信息对相应电控单元即发动机控制模块ECM、电机控制器模块MCU、直流转换器控制器模块DCDC、电池管理系统模块BMS发送初始化信息，建立并保持上位机与电控单元之间的通信；

(6)上位机进行ECU静态检测，上位机通过车辆通信转接系统VCI向各ECU发送读取数据流和读取故障码指令，判断整车在上电状态下的数据参数是否符合检测标准以及是否存在故障情况；

(7)根据步骤(3)中获取的整车配置判断该车辆是否配备了48V轻型混合动力系统，如果是则进行步骤(8)，否则进行步骤(9)；

(8)进行48V下线检测，在每个部分48V下线检测模块读取发动机控制模块ECM、电机控制器模块MCU、直流转换器控制器模块DCDC、电池管理系统模块BMS的数据参数信息并与数据库中的检测标准进行核对分析；

(9)检测过程中若出现数据参数不合格或故障情况，则结束检测，将该车引至返修区；若检测全部合格，则将检测结果与检测到的所有数据参数信息、电控单元状态值上传至服务器，输入管理端计算机。

4.根据权利要求3所述的48V轻型混合动力汽车下线检测系统的检测方法，其特征在于，所述步骤(8)中的48V下线检测，具体分为如下部分：

(i)初始条件检测：判断发动机水温、铅酸电池电压、发动机转速是否符合标准；

(ii)48V上电状态检测：通过12V起动机启动发动机，判断启动后48V电池电压、直流转换器工作状态及电压、BSG电机工作状态及电压、BSG电机转速是否符合检测标准；

(iii)发动机停机/BSG启动检测：上位机向发动机发送停机指令，检测到发动机停机后，提示引车员准备进行BSG启动，引车员踩离合踏板，BSG启动完成后，检测48V电池电压、BSG电机电压、48V电池电流、发动机转速是否符合检测标准；

(iv)BSG负扭矩检测：上位机向BSG电机发送负扭矩指令，在BSG电机成功进入负扭矩模式后，检测BSG电机转速及扭矩、48V电池电压、直流转换器电压及电流、BSG电机电压及电流、发动机指示扭矩是否符合检测标准；

(v)BSG正扭矩检测：上位机向BSG电机发送正扭矩指令，在BSG电机成功进入正扭矩模式后，检测BSG电机转速及扭矩、BSG电机电流、发动机指示扭矩是否符合检测标准，之后上位机向BSG电机发送退出扭矩模式指令，BSG电机退出扭矩模式；

(vi)DCDC功能检测：上位机向直流转换器控制模块DCDC发送高电压指令，直流转换器进入高电压状态后，检测铅酸电池、直流转换器低压侧输出电压是否符合检测标准，之后上位机向直流转换器控制模块发送退出高电压指令，直流转换器退出高电压状态；

(vii)温度检测：检测48V电池温度、BSG电机温度、直流转换器温度是否满足检测标准。