CN111141966A - 经由单通信线路来检测硬件故障的方法及硬件模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种经由单通信线路来检测硬件故障的方法，单通信线路连接在主机和多个从机之间，主机经由单通信线路向各从机分别发送硬件控制请求，该方法包括：控制各从机分别经由单通信线路同步地发送诊断电平；基于单通信线路上的诊断电平的时长确定与多个从机相关联的硬件故障；其中，从机发送的诊断电平的时长对应于相应硬件故障的类型。该方法不仅能够用于判别硬件故障类型，还可降低通信线路的部署成本。

Description

经由单通信线路来检测硬件故障的方法及硬件模组

技术领域

本发明涉及硬件故障诊断技术领域，更具体地说，涉及一种经由单通信线路来检测硬件故障的方法及一种硬件故障诊断系统。

背景技术

车载系统包括各种硬件，而这些硬件又可能发生各类故障。为了检测出车载系统的硬件是否存在故障，现有技术中提供多种故障检测方法。

一种用于检测散热器硬件故障的电路结构如图1所示。主机1通过通信线路连接到一个从机2，经由该通信线路发送速度控制请求R1，来指示从机2对散热器3的风扇速率或泵功率进行控制；与此同时，从机2经由同一通信线路向主机1逆向地发送诊断消息M1，该诊断消息可以指示从机2所连接的硬件是否存在故障。

主机与从机之间的通信线路可采用LIN总线或CAN总线。为了利用CAN和LIN，需要一些专用的设备及硬件来满足数字通信协议（CAN通信协议和LIN通信协议）的要求。在主机与多个从机对应的场合，将会需要大量彼此独立的通信线路以及相应的专用设备，这增加了车载系统的硬件成本和电路设计的开销，并可能使得故障检测功能不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测硬件故障的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案。

一种经由单通信线路来检测硬件故障的方法，其中单通信线路连接在主机和多个从机之间，主机经由单通信线路向各从机分别发送硬件控制请求，该方法包括：控制各从机分别经由单通信线路同步地发送诊断电平；基于单通信线路上的诊断电平的时长确定与多个从机相关联的硬件故障；其中，从机发送的诊断电平的时长对应于相应硬件故障的类型。

可选地，随着硬件故障的类型的改变而延长或缩短诊断电平的时长。

可选地，诊断电平包括在单通信线路上传送的信号的低电平。

本发明另外提供一种硬件模组，包括：多个从机，各从机分别基于主机经由单通信线路发送的硬件控制请求对相关联的硬件进行控制，其中多个从机中的至少一个包括配置成生成诊断电平的诊断电平生成单元，诊断电平的时长对应于与相应的从机相关联的硬件故障的类型；同步机构，配置成控制各诊断电平生成单元经由单通信线路将诊断电平同步地发送至主机。

可选地，诊断电平生成单元进一步配置成：随着硬件故障的类型的改变而延长或缩短诊断电平的时长。

可选地，诊断电平生成单元进一步配置成：周期性地生成诊断电平。

可选地，同步机构配置成：对各从机内的时钟信号同步化。

可选地，单通信线路配置成：在远离主机的位置被分成多路以分别连接至多个从机。

本发明提供的检测硬件故障的方法，能够根据在一个主机与多个从机之间的单通信线路上的诊断电平的时长来及时地检测与从机或硬件模组相关联的硬件的故障信息。本发明提供的硬件故障检测系统在能够有效判别故障类型之外，还降低了通信线路的部署成本，降低了车载系统的复杂度、提高了故障检测功能的稳定性。

附图说明

图1示出现有技术中一种用于检测散热器硬件故障的电路结构。

图2示出本发明第一实施例提供的一种经由通信线路来检测硬件故障的方法的流程示意图。

图3示出本发明第二实施例提供的一种包括硬件模组的硬件故障诊断系统的模块结构示意图。

具体实施方式

在以下描述中提出具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域的技术人员将清楚地知道，即使没有这些具体细节也可实施本发明的实施例。在本发明中，可进行具体的数字引用，例如“第一元件”、“第二装置”等。但是，具体数字引用不应当被理解为必须服从于其字面顺序，而是应被理解为“第一元件”与“第二元件”不同。

本发明所提出的具体细节只是示范性的，具体细节可以变化，但仍然落入本发明的精神和范围之内。术语“耦合”定义为表示直接连接到组件或者经由另一个组件而间接连接到组件。

以下通过参照附图来描述适于实现本发明的方法、系统和装置的优选实施例。虽然各实施例是针对元件的单个组合来描述，但是应理解，本发明包括所公开元件的所有可能组合。因此，如果一个实施例包括元件A、B和C，而第二实施例包括元件B和D，则本发明也应被认为包括A、B、C或D的其他剩余组合，即使没有明确公开。

根据本发明第一实施例，提供一种经由通信线路来检测硬件故障的方法，如图2所示，该方法包括步骤S10-S12。

需要说明的是，该方法采用连接在主机和多个从机之间的单通信线路（例如用于传送PWM信号的单条信号线）来执行针对多个从机的硬件故障检测。其中，主机可经由该单通信线路分别向各从机发送硬件控制请求，以使得从机能够对相关联的硬件进行控制。硬件控制请求可以具体化为PWM脉宽调制信号或其他的矩形波、三角波信号等，这些信号通常包括高电平与低电平。

作为示例，与从机关联的硬件包括散热器，但应理解，本发明所述的硬件应不限于散热器，而是能够对与从机相关联的各种硬件进行控制及诊断。本发明能够检测的硬件故障类型包括但不限于：风扇电机堵转；风扇电机和/或泵的驱动电压异常；风扇电机的负载超出负载阈值（例如因散热器涉水引起）；泵的负载超出阈值；从机关联的位置传感器失效；从机关联的温度传感器失效；以及，从机的微控制器失效。作为另一示例，在与从机关联的硬件为多媒体系统的情况下，本发明能够检测的硬件故障还包括多媒体系统的故障。

为了降低通信线路的部署成本，从主机引出的单通信线路能够在远离主机的位置（例如接近于从机的位置）被分成多路，每一路单独地引入单个从机，从而使得主机能够对多个从机进行控制。

步骤S10：控制各从机分别经由单通信线路同步地发送诊断电平。

从机接收到硬件控制请求后，能够基于该请求来对与从机相关联的硬件进行控制，并同时获取硬件的故障信息。例如，从机根据主机发来的速度控制请求（硬件控制请求）来控制散射器风扇的转速、或散射器泵的功率，使得主机实现对散热器的控制，进而调节车内温度。

与此同时，各从机能够分别生成诊断电平，并经由该单通信线路逆向地向主机发送，诊断电平可指示与对应从机相关联的硬件故障信息，诊断电平可以包括在该单通信线路上传送的信号的低电平。诊断电平明显不同于PWM脉宽调制信号或矩形波信号，从而易于由主机来辨别。备选地，诊断电平也可以由接入单通信线路的其他检测单元来辨别。

具体来说，诊断电平可以仅在对应的从机确定相关联的硬件存在故障时，才在从机端生成，而在没有硬件故障的情况下，诊断电平将不会生成。在仅一个从机的相关联硬件存在故障时，该从机单独生成诊断电平并经由单通信线路发送。备选地，诊断电平可以定时地在各从机端生成，诊断电平的第一模态将指示与从机相关联的硬件不存在故障，而第二模态将指示存在故障。

根据本发明的一些实施例，在各从机均发送诊断电平的情况下，可启用同步机制来同步发送诊断电平，这使得各诊断电平在起始时间上保持一致，进而便于由主机或接入单通信线路的其他检测单元确定时长最长的那个诊断电平。

根据本发明的一些实施例，由主机发出指示来控制各从机同步地发送诊断电平，该指示可以来源于硬件控制请求，例如，对应于硬件控制请求的一些字段。备选地，可以由单独的同步机构来控制各从机同步发送诊断电平。

步骤S12、基于单通信线路上的诊断电平的时长来确定与该多个从机相关联的硬件故障。

根据本发明的一些实施例，各从机发送的诊断电平的时长对应于相应硬件故障的类型。多个从机各自发送的诊断电平都能在该单通信线路上传送，进而可由主机或接入单通信线路的其他检测单元辨别。在硬件故障类型发生改变（例如，发生另一类型的硬件故障、新增或减少硬件故障）的场合，可以延长或缩短诊断电平的时长。作为示例，可以为不同类型硬件故障设定不同的优先级或用户感兴趣程度，随着硬件故障优先级或感兴趣程度的提高，诊断电平的时长被设置成相应地延长。反之，则缩短诊断电平的时长。但是应理解，这种优先级的设定仅是一种可选方式。只要在硬件故障类型与诊断电平的时长之间具有对应关系，即能够根据诊断电平的时长来确定硬件故障类型。

作为示例，本发明首要地关注与从机关联的（或硬件模组中的）传感器（包括位置传感器、温度传感器、角速度传感器）故障，为此，传感器故障具有最高优先级（或感兴趣程度）。在确定相关联的某个传感器存在故障时，从机生成诊断电平并经由主机与该从机之间的单通信线路向主机发送，该诊断电平可以直接采用在单通信线路发送的PWM信号的低电平。由于传感器故障的最高优先级（或感兴趣程度），该诊断电平的时长将被设置为高于任何其他类型硬件故障对应的诊断电平的时长（例如为1-2秒），例如，为3秒。这时，主机端能够判别从机或硬件模组中存在传感器故障。

另一方面，由于主机同时与多个从机通信来控制各种硬件设备，在不止一个硬件设备发生故障时，该单通信线路上可能同时存在多个诊断电平（分别在不同的从机端生成），这些各个诊断电平之间可能会产生信号（诊断电平）冲突或重叠，使得主机无法确定到底是何种故障存在。

为了适当地解决该问题，本发明使得各从机同步地生成诊断电平并经由单通信线路向主机发送，这样，主机可以识别出在单通信线路上时长最长的那个诊断电平。由于诊断电平被同步发送且诊断电平的时长对应于硬件故障的类型，主机将能够确定与时长最长的诊断电平相对应的硬件故障类型。

作为备选实施方式，根据硬件故障的优先级与诊断电平的时长间的对应关系，主机将能够确定多个不同类型硬件故障（从机已经识别的）中优先级最高的一类，其不一定是所有类型硬件故障（包括可能未发生的）中优先级最高的一类。

优选情况下，从机还能够按照硬件故障类型与诊断电平的时长的对应关系来对诊断电平进行编码。主机可以事先规定通用编码方案并通知各从机，从机在识别出硬件故障后可根据编码方案来生成相应的诊断电平，进而使在PWM通信线上传送的PWM信号变成对应于硬件故障类型的诊断电平。

上述第一实施例提供的检测硬件故障的方法，事先设定硬件故障类型与诊断电平时长之间的对应关系，然后通过主机或其他检测单元检测在单通信线路上的诊断电平就能够及时确定硬件模组是否存在硬件故障，进而有可能根据诊断电平时长来具体判别故障类型。

如图3所示，本发明第三实施例提供一种硬件故障诊断系统，其包括主机100与至少三个从机201、202、203。

具体来说，主机100经由与第一从机201之间的单通信线路L和第一分通信线路L1向第一从机201传送硬件控制请求并且从其接收诊断电平，主机100还经由与第二从机201之间的单通信线路L和第二分通信线路L2向第二从机202传送硬件控制请求并接收诊断电平，以及，主机100经由与第三从机203之间的单通信线路L和第三分通信线路L3向第三从机203传送硬件控制请求并接收诊断电平。针对各从机201、202、203的硬件控制请求是彼此可区分的，使得各从机能够根据相应硬件控制请求来控制与从机相关联的硬件。

作为示例，各从机分别耦合到一个车载散热器（301、302、303）或散热器的风扇，根据所接收的硬件控制请求，从机能够控制风扇的转速或散热器的泵的功率，进而实现对车内温度的调节。

从机201、202、203连同相应的散热器301、302、303构成硬件模组，该硬件模组可以独立于主机工作并单独销售，在需要接受特定主机的硬件控制请求或进行故障诊断时，硬件模组再耦合到主机。

根据本发明的一些实施例，单通信线路L在远离主机100的位置被分成多路通信线路，例如，第一分通信线路L1、第二分通信线路L2、第三分通信线路L3等，它们分别连接至各从机201、202、203。为了降低部署通信线路的成本，执行分路的位置远离主机100而相当接近于从机201、202、203。单通信线路优选地可以采用用于传送PWM信号的单条信号线。

从机201、202、203各自包括诊断电平生成单元。其中，各从机能够确定与其相关联的硬件的状况，并由诊断电平生成单元生成诊断电平向主机发送，诊断电平能够指示硬件故障信息。应理解，在从机中的仅一部分包括诊断电平生成单元的情况下，可以检测出与该部分从机相关联的硬件故障。

作为示例，第一从机201的诊断电平生成单元在生成诊断电平后，依次经由第一分通信线路与单通信线路向主机传送，第一诊断电平的时长由第一从机201所识别出的硬件故障类型来确定。第二从机202的诊断电平生成单元根据第二从机202所识别的硬件故障类型生成相应时长的诊断电平并依次经由第二分通信线路与单通信线路向主机传送。类似地，第三从机203的诊断电平生成单元在生成诊断电平后则依次经由第三分通信线路与单通信线路向主机传送。

主机100包括硬件故障诊断单元，在各从机201、202、203同步地发送诊断电平之后，硬件故障诊断单元将能够识别单通信线路上的时长最长的那个诊断电平，进而，主机100可根据硬件故障类型与诊断电平时长之间的对应关系由硬件故障诊断单元来确定从机或硬件模组中存在何种类型的硬件故障。备选情况下，硬件故障诊断也可以由接入单通信线路的其他检测单元来执行。

优选情况下，主机100可以事先规定或直接调用通用编码方案来获得硬件故障类型与诊断电平时长之间的对应关系。

在硬件故障类型随时间发生变化的情况下，作为对第二实施例的进一步改进，诊断电平生成单元进一步配置成根据硬件故障的优先级（或感兴趣程度）的升高来延长诊断电平的时长；或者，根据硬件故障的优先级（或感兴趣程度）的降低来缩短诊断电平的时长。

需要说明的是，诊断电平生成单元可以仅在对应的从机发现存在硬件故障之后才生成诊断电平。备选地，诊断电平生成单元周期性地生成诊断电平，这种情况下，诊断电平的第一模态表征“无故障”，而第二模态表征“存在故障”。此外，除了通过诊断电平来获知硬件故障信息之外，主机还能够通过诊断电平获知相应从机的运行状态和参数，而不仅仅限于故障信息。也就是说，诊断电平生成单元可根据从机的运行状态和参数来生成诊断电平并向主机进行报告。

虽然在第一、第二和第三分通信线路上不存在信号干扰，但是，为了避免第一诊断电平、第二诊断电平、第三诊断电平在单通信线路上的重叠（这种情况会使得主机无法确定其中是哪些诊断电平存在，进而无法识别硬件故障类型），硬件故障诊断系统可以设置同步机构（附图未示出）。该同步机构可以外设于从机，也可以直接采用从机内的时钟信号来实现同步，通过同步机构，各从机201、202、203同步地生成各自的诊断电平。

应理解，包括上述第二实施例的硬件故障诊断系统的用于车辆的散热器也涵盖于本发明的范围内。

根据本发明的一些实施例，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有一批机器可执行指令，其中，这些机器可执行指令在由处理器执行时，将实现上述第一实施例的方法的步骤。

根据本发明的一些实施例，还提供一种计算机控制设备，其包括存储器和处理器，存储器上存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述第一实施例的方法。

本领域的技术人员将会理解，结合本文中所公开的方面所描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了表明硬件和软件间的可互换性，各种说明性部件、块、模块、电路和步骤在上文根据其功能性总体地进行了描述。这样的功能性是实现为硬件还是软件将取决于特定应用以及对总体系统所施加的设计限制。技术人员可以针对具体的特定应用、按照变化的方式来实现所描述的功能性，但是，这样的实现方式决策不应当被理解为引起与本发明范围的背离。

上述说明仅针对于本发明的优选实施例，并不在于限制本发明的保护范围。本领域技术人员可能作出各种变形设计，而不脱离本发明的思想及附随的权利要求。

Claims (15)

1.一种经由单通信线路来检测硬件故障的方法，其中所述单通信线路连接在主机和多个从机之间，所述主机经由所述单通信线路向各所述从机分别发送硬件控制请求，所述方法包括：

控制各所述从机分别经由所述单通信线路同步地发送诊断电平；

基于所述单通信线路上的所述诊断电平的时长确定与所述多个从机相关联的硬件故障；

其中，所述从机发送的所述诊断电平的时长对应于根据相应硬件故障的类型。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

随着所述硬件故障的类型的改变而延长或缩短所述诊断电平的时长。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述诊断电平包括在所述单通信线路上传送的信号的低电平。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述硬件控制请求为在所述单通信线路上传送的PWM信号。

5.一种硬件模组，包括：

多个从机，各所述从机分别基于主机经由单通信线路发送的硬件控制请求对相关联的硬件进行控制，其中所述多个从机中的至少一个包括配置成生成诊断电平的诊断电平生成单元，所述诊断电平的时长对应于与相应的所述从机相关联的硬件故障的类型；

同步机构，配置成控制各所述诊断电平生成单元经由所述单通信线路将所述诊断电平同步地发送至所述主机。

6.根据权利要求5所述的硬件模组，其特征在于，所述诊断电平生成单元进一步配置成：

随着所述硬件故障的类型的改变而延长或缩短所述诊断电平的时长。

7.根据权利要求5所述的硬件模组，其特征在于，所述诊断电平生成单元进一步配置成：

周期性地生成所述诊断电平。

8.根据权利要求5所述的硬件模组，其特征在于，所述同步机构配置成：

对各所述从机内的时钟信号同步化。

9.根据权利要求5所述的硬件模组，其特征在于，所述单通信线路配置成：

在远离所述主机的位置被分成多路以分别连接至所述多个从机。

10.根据权利要求5所述的硬件模组，其特征在于，所述单通信线路为用于传送PWM信号的信号线。

11.根据权利要求5至10中任一项所述的硬件模组，其中，所述从机耦合车辆散热器的风扇和/或泵，所述主机通过所述硬件控制请求指示所述从机对风扇的转速和/或泵的功率进行控制。

12.根据权利要求11所述的硬件模组，其中，所述硬件故障包括：

风扇电机堵转；

风扇电机和/或泵的驱动电压异常；

风扇电机负载超出阈值；

泵的负载超出阈值；

所述从机关联的位置传感器失效；

所述从机关联的温度传感器失效；以及

所述从机的微控制器失效。

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有一批机器可执行指令，其中，所述机器可执行指令在由处理器执行时，将实现权利要求1-4中任一项所述的方法的步骤。

14.一种计算机控制设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-4中任一项所述的方法。

15.一种用于车辆的散热器，包括如权利要求5-12中任一项所述的硬件模组。

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