CN109910789A - 一种带自身故障诊断功能的拖拉机电器盒及其诊断方法 - Google Patents

Abstract

一种带自身故障诊断功能的拖拉机电器盒及其诊断方法，包括：拖拉机供电电瓶、拖拉机智能故障诊断电器盒、CAN通信、车载显示终端、拖拉机用电设备；拖拉机供电电瓶与拖拉机智能故障诊断电器盒连接，拖拉机智能故障诊断电器盒通过CAN通信与车载显示终端连接，拖拉机用电设备与拖拉机智能故障诊断电器盒连接。采用本发明的诊断方法，不改变传统电器盒原有的功能和安装尺寸，便可实现集成故障诊断智能化，并通过CAN报文用一帧数据实现与车载显示终端通信显示，快速定位和查找故障点，大大提高整车线路故障排查效率，提高电器盒的安全性和可靠性，具有高集成性、高性价比，具有较好的市场前景。

Description

一种带自身故障诊断功能的拖拉机电器盒及其诊断方法

技术领域

本发明属于拖拉机智能故障诊断技术领域，涉及一种带自身故障诊断功能的拖拉机电器盒及其诊断方法。

背景技术

众所周知，拖拉机电器盒负责拖拉机整车的电源分配、线路保护及线路控制，保证拖拉机整车上各个用电设备的安全，它的好坏直接影响车辆的性能和安全。随着拖拉机车辆用电设备越来越多，相应的电器盒所要保护和控制的线路增多。现有技术中，传统的电器盒出现故障时，需要逐一进行排查，维护和维修比较困难。因此，实现对电器盒继电器、保险丝的故障诊断，通过车载显示终端进行故障显示，提高故障排查效率,增强可靠性、安全性，充分利用拖拉机电器盒智能化集成自身故障诊断功能已经成为趋势。

传统的拖拉机电器盒的自身诊断，可以通过对电器盒中的保险丝和继电器进行控制来诊断故障，但其对原有电器盒的功能进行了干预，增加了经济成本和整车用电控制的复杂性，降低了用电安全性和可靠性。因此，在原有电器盒功能不变的基础上对其进行故障诊断，是非常有必要的，既能保证用电设备的安全可靠，又能节约成本和提高维修效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带自身故障诊断功能的拖拉机电器盒及其诊断方法，集成高可靠性、高性价比的故障诊断板，在不改变传统电器盒功能和安装尺寸的基础上，通过软排线连接集成到壳体中，仅通过对保险丝和继电器引脚的电压信号采集,便可实现电器盒内任意一路继电器和保险丝的故障诊断功能；采用1939协议标准CAN报文通信，仅通过一帧数据实现与车载显示终端通信，可靠性和效率高。

本发明采用以下技术方案达到上述目的:一种带自身故障诊断功能的拖拉机电器盒及其诊断方法，包括：拖拉机供电电瓶、拖拉机智能故障诊断电器盒、CAN通信、车载显示终端、拖拉机用电设备；拖拉机供电电瓶与拖拉机智能故障诊断电器盒连接，拖拉机智能故障诊断电器盒通过CAN通信与车载显示终端连接，拖拉机用电设备与拖拉机智能故障诊断电器盒连接。

拖拉机智能故障诊断电器盒包括：传统电器盒、软排线、故障诊断板；故障诊断板通过软排线与传统电器盒连接。

故障诊断板包括：电源模块、诊断模块和通信模块；电源模块通过软排线与传统电器盒连接，诊断模块分别与传统电器盒、电源模块连接，通信模块分别与CAN通信、电源模块连接。

车载显示终端包括：继电器故障显示器、保险丝故障显示器；继电器故障显示器、保险丝故障显示器与CAN通信连接。

一种带自身故障诊断功能的拖拉机电器盒诊断方法：

a、采集保险丝两端电压压差很小，理论值0V,保险丝正常，车载显示终端相应保险丝示意图显示绿色；

b、采集保险丝两端电压压差很大，理论值是供电电压,保险丝故障, 车载显示终端相应保险丝示意图显示红色并闪烁；

c、采集继电器线圈两端电压压差大于继电器给定的动作电压时,采集继电器触点两端电压压差很小,理论值0V，继电器正常，车载显示终端相应继电器示意图显示绿色；

d、采集继电器线圈两端电压压差大于继电器给定的动作电压时，采集继电器触点两端电压压差很大，继电器故障，车载显示终端相应继电器示意图显示红色并闪烁；

e、采集继电器线圈两端电压压差小于继电器给定的释放电压时，采集继电器触点两端电压压差很大,理论值是供电电压，继电器正常，车载显示终端相应继电器示意图显示绿色；

f、采集继电器线圈两端电压压差小于继电器给定的释放电压时，采集继电器触点两端电压压差很小，继电器故障，车载显示终端相应继电器示意图显示红色并闪烁。

本发明采用上述技术方案后可达到如下积极效果：不改变传统电器盒原有的功能和安装尺寸，便可实现集成故障诊断智能化，并通过CAN报文用一帧数据实现与车载显示终端通信显示，快速定位和查找故障点，大大提高整车线路故障排查效率，提高电器盒的安全性和可靠性，具有高集成性、高性价比，具有较好的市场前景。

附图说明

图1为本发明一种带自身故障诊断功能的拖拉机电器盒的系统框图；

图2为本发明一种带自身故障诊断功能的拖拉机电器盒的引线原理图；

图3为本发明一种带自身故障诊断功能的拖拉机电器盒的车载显示终端示意图。

具体实施方式

拖拉机智能故障诊断电器盒5包括：传统电器盒2、软排线3、故障诊断板4；故障诊断板4通过软排线3与传统电器盒2连接。对电器盒进行故障诊断。

故障诊断板4包括：电源模块8、诊断模块9和通信模块10；电源模块8通过软排线3与传统电器盒2连接，向故障诊断板4提供电源；诊断模块9分别与传统电器盒2、电源模块8连接，对传统电器盒2进行故障诊断；通信模块10分别与CAN通信6、电源模块8连接，向车载显示终端7通信。

车载显示终端7包括：继电器故障显示器12、保险丝故障显示器13；继电器故障显示器12、保险丝故障显示器13与CAN通信6连接。车载显示终端7设计出和拖拉机智能故障诊断电器盒5相对应的示意图，当保险丝和继电器故障时，车载显示终端7会弹出拖拉机智能故障诊断电器盒5的示意图，并在故障点的相应位置进行闪烁。

拖拉机智能故障诊断电器盒5是在传统电器盒2的结构基础上，集成增加一块故障诊断板4，如图2所示，把传统电器盒2中电源、保险丝两引脚（如：VBAT_IN、F2）和继电器四引脚（如:F3、K7、R7）连接到FPC/FFC连接器，通过软排线3连接到故障诊断板4的FPC/FFC连接器上，在故障诊断板4里仅通过对保险丝和继电器引脚的电压信号采集,实现对电器盒进行诊断。

故障诊断板4大小仅为76mm×41mm，在不改变传统电器盒2大小的情况下，很好的集成到传统电器盒2中。拖拉机智能故障诊断电器盒5具有集成度高，可靠性高的特点。集成了33路保险丝和12个继电器的继电器板尺寸仅为142mm×132mm，比市面其他相近大小的产品多出10-17路保险丝，2-4个继电器，可扩展更丰富的控制功能，更多的保险丝保证了车辆工作的安全性。整个产品做到IP54级防水防尘功能，适应车辆恶劣的工作环境。

故障诊断板4包括电源模块8、诊断模块9和通信模块10，电源模块8采用英飞凌电源管理芯片TLE42754D，对拖拉机供电电瓶1电压进行降压处理，得到5V供给诊断模块9和通信模块10。电源管理芯片TLE42754D满足车辆的输入电压范围，工作坏境温度，具有过流保护和过热/反极性保护功能，确保供电安全和可靠。电源模块8如图3所示，电容C3是防静电保护电容，二极管D1是用来防止电源反接保护，TVS管D2是用来防浪涌保护，电容C1和C4对输入电源具有减少瞬态电压滤波作用，输出端电容C2和C5用来滤波电压和提高环路稳定性。2脚RO复位引脚与主控芯片连接，电容C6控制延时复位时间，提高转换稳定性。

TLE42754D满足车辆的输入电压范围，工作坏境温度，具有过流保护和过热/反极性保护功能，确保供电安全和可靠。电源模块8具有：防静电保护电容，防止电源反接保护二极管，防浪涌保护TVS管，对输入电源减少瞬态电压的滤波电容，输出端电容用来滤波电压和提高环路稳定性。电源芯片复位引脚与主控芯片连接，外围电路电容控制延时复位时间，提高转换稳定性。

诊断模块9对拖拉机智能故障诊断电器盒5内任意一路继电器和保险丝进行信号采集和故障检测，实时监测继电器的工作状态和保险丝的熔断与否。诊断模块9，在故障诊断板4中分别对保险丝和继电器通过分压电阻采集引脚电压，通过计算比较进行诊断是否存在故障。由于保险丝完好时，保险丝两端电压压差很小（理论值是0V），当熔断时，两端电压压差很大（理论值是电源电压），所以保险丝诊断方法是通过保险丝两端的电压差值进行判断，当电压差值超过一定值时，说明保险丝熔断，存在故障。继电器当线圈两端电压差值大于继电器动作电压（由继电器的型号给定）时，开关触点吸合，触点两端的电压差很小（理论值是0V）；当线圈两端电压差值小于继电器释放电压（由继电器的型号给定）时，开关触点断开，触点两端的电压差很大（理论值是电源电压）。因此继电器诊断方法是通过继电器线圈两端电压差值和触点电压差值共同判断。这种诊断方法的优势是不对电器盒进行控制，其控制还是原有的控制方式，仅对电器盒进行电压采集来故障诊断，既能简化拖拉机整车用电故障诊断的复杂性，提高可靠性，又能节约成本，提高维修效率。根据上述判断方法，诊断模块9需要采集大量的电压模拟量，将占用大量的主控芯片资源。为节约单片机资源，减低成本，诊断模块9采用多路开关芯片对多路待采集信号进行分时处理，其响应速度满足系统需求。多路开关管脚A、B、C由主控芯片输出控制选泽需采集的输入电压信号，通过管脚COM进行采集，可实现八个信号的采集，大大降低对主控芯片的需求。

通信模块10通过CAN网络与车载显示终端7和其他控制器通信，通信模块10采用符合J1939协议的标准CAN报文，选用英飞凌的车用级TLE6250G通信芯片，其具有出色的电池兼容性能、低功耗、运行范围宽，具有过温保护功能，在整车电磁环境复杂的情况下尤为适用。通信模块10，通信芯片TxD和RxD管脚与主控芯片通信连接，CANH和CANL管脚与CAN网络通信连接，外围电路电阻为CAN通信6进行阻抗匹配，保证信号传输的可靠性和质量，外围电路电容对CAN信号进行滤波，外围电路TVS管对芯片进行防静电保护。

通信协议，拖拉机智能故障诊断电器盒5需要对33路保险丝和10路继电器进行监测，并将监测结果实时上传至车载显示终端7进行显示。由于监测信息量大，为保证监测结果数据上传的实时性，拖拉机智能故障诊断电器盒5中采用1位数据表征1路保险丝或1路继电器的状态，总共需要43位数据，即可表征所有保险丝和继电器的状态。1帧CAN数据包含8字节，每字节包含8位数据，即1帧CAN数据包含64位数据。如此使用1帧CAN数据即可表征所有保险丝和继电器的状态。

车载显示终端7，如图3所示，在车载显示终端7上设计出和拖拉机智能故障诊断电器盒5相对应的示意图，当保险丝和继电器出现故障时，车载显示终端7会弹出拖拉机智能故障诊断电器盒5示意图，并在故障点的相应位置进行闪烁，提醒用户有故障，进行维修。实时给出拖拉机智能故障诊断电器盒5的工作状态和故障信息实时显示，便于用户及时检查和快速定位故障点，节省了大量电器盒内故障查找的时间，提高效率。

后应该说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明全部内容，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行形式上的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的思路启示之内所作出的形式修改、等同替换等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种带自身故障诊断功能的拖拉机电器盒，包括：拖拉机供电电瓶（1）、拖拉机智能故障诊断电器盒（5）、CAN通信（6）、车载显示终端（7）、拖拉机用电设备（11）；其特征在于：拖拉机供电电瓶（1）与拖拉机智能故障诊断电器盒（5）连接，拖拉机智能故障诊断电器盒（5）通过CAN通信（6）与车载显示终端（7）连接，拖拉机用电设备（11）与拖拉机智能故障诊断电器盒（5）连接。

2.根据权利要求1所述的一种带自身故障诊断功能的拖拉机电器盒，其特征在于：所述的拖拉机智能故障诊断电器盒（5），包括：传统电器盒（2）、软排线（3）、故障诊断板（4）；故障诊断板（4）通过软排线（3）与传统电器盒（2）连接。

3.根据权利要求2所述的一种带自身故障诊断功能的拖拉机电器盒，其特征在于：所述的故障诊断板（4），包括：电源模块（8）、诊断模块（9）和通信模块（10）；电源模块（8）通过软排线（3）与传统电器盒（2）连接，诊断模块（9）分别与传统电器盒（2）、电源模块（8）连接，通信模块（10）分别与CAN通信（6）、电源模块（8）连接。

4.根据权利要求1所述的一种带自身故障诊断功能的拖拉机电器盒，其特征在于：所述的车载显示终端（7），包括：继电器故障显示器（12）、保险丝故障显示器（13）；继电器故障显示器（12）、保险丝故障显示器（13）与CAN通信（6）连接。

5.根据权利要求1所述的一种带自身故障诊断功能的拖拉机电器盒，其特征在于：故障诊断方法如下：

a、采集保险丝两端电压压差很小，理论值0V,保险丝正常，车载显示终端（7）相应保险丝示意图显示绿色；

b、采集保险丝两端电压压差很大，理论值是供电电压,保险丝故障, 车载显示终端（7）相应保险丝示意图显示红色并闪烁；

c、采集继电器线圈两端电压压差大于继电器给定的动作电压时,采集继电器触点两端电压压差很小,理论值0V，继电器正常，车载显示终端相应继电器示意图显示绿色；

d、采集继电器线圈两端电压压差大于继电器给定的动作电压时，采集继电器触点两端电压压差很大，继电器故障，车载显示终端相应继电器示意图显示红色并闪烁；

e、采集继电器线圈两端电压压差小于继电器给定的释放电压时，采集继电器触点两端电压压差很大,理论值是供电电压，继电器正常，车载显示终端相应继电器示意图显示绿色；

f、采集继电器线圈两端电压压差小于继电器给定的释放电压时，采集继电器触点两端电压压差很小，继电器故障，车载显示终端相应继电器示意图显示红色并闪烁。