CN111693814A - 一种车载负载数据采集系统及数据采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车载负载数据采集系统及数据采集方法，系统包括：控制器、第一负载输入输出控制单元、第二负载输入输出控制单元、第三负载输入输出控制单元、以及数据采集单元；第一负载输入输出控制单元包括集成继电器模块，其中，一路集成继电器模块控制输出端与第二负载输入输出控制单元电连接，另一路集成继电器模块控制输出端与第三负载输入输出控制单元电连接；数据采集单元包括多路用于与车载负载的测量信号输出端通信连接的采集通道、以及数据存储装置。本发明实现车辆电器问题再现实验的控制，并对实验过程的各种实验数据采集。

Description

一种车载负载数据采集系统及数据采集方法

技术领域

本发明涉及汽车相关技术领域，特别是一种车载负载数据采集系统及数据采集方法。

背景技术

汽车的电器部品或线路等作为车载负载，因接触不良、电线短路、负载过大放热等可能导致车辆火灾。

目前无专门的车辆电器(火灾再现解析)实验控制装置，用于相关分析锁定故障原因。现有技术，由于无再现实验基本手段，只能根据实验具体问题临时借仪器、备料、接线，准备时间长，反复性工作多，方法缺少论证，考虑难周全、不确定因素多、问题对应时间长，实验效果差。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术缺少车载负载的实验控制装置的技术问题，提供一种车载负载数据采集系统及数据采集方法。

本发明提供一种车载负载数据采集系统，包括：控制器、第一负载输入输出控制单元、第二负载输入输出控制单元、第三负载输入输出控制单元、以及数据采集单元；

所述第一负载输入输出控制单元包括集成继电器模块，所述集成继电器模块包括多路集成继电器模块负载控制输入端、多路集成继电器模块负载输出端、多路集成继电器模块控制输入端、以及多路集成继电器模块控制输出端，每路所述集成继电器模块负载控制输入端控制对应一路所述集成继电器模块负载输出端的信号，每路所述集成继电器模块控制输入端控制对应一路所述集成继电器模块控制输出端的信号，其中，一路所述集成继电器模块控制输出端与所述第二负载输入输出控制单元电连接，另一路所述集成继电器模块控制输出端与所述第三负载输入输出控制单元电连接，所述集成继电器模块负载输出端用于与车载负载电连接；

所述第二负载输入输出控制单元包括多路具有固态继电器的固态继电器输入输出电路，所述固态继电器输入输出电路一端与一路所述集成继电器模块控制输出端电连接，另一端用于与车载负载电连接；

所述第三负载输入输出控制单元包括多路具有电磁继电器的电磁继电器输入输出电路，所述电磁继电器输入输出电路一端与另一路所述集成继电器模块控制输出端电连接，另一端用于与车载负载电连接；

所述数据采集单元包括多路用于与车载负载的测量信号输出端通信连接的采集通道、以及数据存储装置，所述采集通道的输出端与所述数据存储装置通信连接；

所述控制器的输出端分别与多路所述集成继电器模块负载控制输入端、以及多路所述集成继电器模块控制输入端通信连接，所述控制器的输入端与所述数据存储装置通信连接。

进一步地：

所述第二负载输入输出控制单元还包括第二负载输入输出开关，一路所述集成继电器模块控制输出端通过所述第二负载输入输出开关分别与多路所述固态继电器输入输出电路的所述固态继电器电连接，所述固态继电器的输出端用于与车载负载电连接；

所述第三负载输入输出控制单元还包括第三负载输入输出开关，另一路所述集成继电器模块控制输出端通过所述第三负载输入输出开关分别与多路所述电磁继电器输入输出电路的所述电磁继电器电连接，所述电磁继电器的输出端用于与车载负载电连接。

更进一步地：

所述第二负载输入输出控制单元还包括设置在所述固态继电器输入输出电路上的第一电流互感器；

所述第三负载输入输出控制单元还包括设置在所述电磁继电器输入输出电路上的第二电流互感器。

进一步地，所述第一负载输入输出控制单元还包括集成继电器输入开关，所述集成继电器输入开关一端与电源端电连接，另一端与所述集成继电器模块负载控制输入端、或者所述集成继电器模块控制输入端电连接，所述控制器与所述集成继电器输入开关通信连接。

进一步地，所述第一负载输入输出控制单元还包括外部控制信号输入端，所述外部控制信号输入端与所述集成继电器模块控制输入端通信连接。

进一步地，还包括：与所述控制器通信连接的脉冲宽度调制脉冲输出单元，所述脉冲宽度调制脉冲输出单元用于向车载负载输出脉冲宽度调制脉冲信号。

更进一步地，所述脉冲宽度调制脉冲输出单元包括频率占空比输出器、以及与所述频率占空比输出器通信连接的脉冲放大器，所述频率占空比输出器与所述控制器通信连接。

进一步地，还包括：与控制器通信连接的异常环境模拟单元，所述异常环境模拟单元用于向车载负载输出异常环境模拟信号。

本发明提供一种如前所述的车载负载数据采集系统的数据采集方法，包括：

如果车载负载的工作电流小于等于预设电流阈值，则采用第一负载输入输出控制单元与车载负载电连接；否则

如果车载负载的工作电流为直流电，则采用第二负载输入输出控制单元与车载负载电连接；否则

采用第三负载输入输出控制单元与车载负载电连接；

将数据采集单元与车载负载的测量信号输出端通信连接；

控制器通过控制相应的集成继电器模块负载控制输入端、或者集成继电器模块控制输入端，控制相应的车载负载，并从数据采集单元获取相应的测量信号。

进一步地：

所述采用第一负载输入输出控制单元与车载负载电连接，具体包括：如果所述车载负载需要接入保护电路，则在所述第一负载输入输出控制单元与车载负载之间接入相应的保护电路；

所述采用第二负载输入输出控制单元与车载负载电连接，具体包括：如果所述车载负载需要接入保护电路，则在所述第二负载输入输出控制单元与车载负载之间接入相应的保护电路；

所述采用第三负载输入输出控制单元与车载负载电连接，具体包括：如果所述车载负载需要接入保护电路，则在所述第三负载输入输出控制单元与车载负载之间接入相应的保护电路。

进一步地，所述车载负载数据采集系统还包括：与控制器通信连接的异常环境模拟单元，所述控制器通过控制相应的集成继电器模块负载控制输入端、或者集成继电器模块控制输入端，控制相应的车载负载，并从数据采集单元获取相应的测量信号，具体包括：

控制器通过控制相应的集成继电器模块负载控制输入端、或者集成继电器模块控制输入端，控制相应的车载负载；

将异常环境模拟单元与车载负载连接，控制器控制异常环境模拟单元向车载负载输出异常环境模拟信号；

控制器从数据采集单元获取相应的测量信号。

本发明通过电路设计，实现车辆电器问题再现实验的控制，并对实验过程的各种实验数据采集、记录、保存、导出，为问题解析提供支持。同时，通过设置多种类型的负载输入输出控制单元，从而可配合不同功率的电阻，特别是可配合大功率电阻，承担电动汽车的电池放电控制。

附图说明

图1为本发明一种车载负载数据采集系统的系统原理图；

图2为本发明一例子的模块框图；

图3为本发明一例子的控制框图；

图4为本发明最佳实施例负载工况模拟控制框图；

图5为本发明一种车载负载数据采集系统的数据采集方法的工作流程图；

图6为本发明一实施例一种车载负载数据采集系统的数据采集方法的工作流程图；

图7为本发明最佳实施例一种车载负载数据采集系统的数据采集方法的工作流程图。

附图标记说明

1-第一负载输入输出控制单元；11-集成继电器模块；111-集成继电器模块负载控制输入端；112-集成继电器模块负载输出端；113-集成继电器模块控制输入端；114-集成继电器模块控制输出端；12-集成继电器输入开关；13-外部控制信号输入端；2-第二负载输入输出控制单元；20-固态继电器输入输出电路；21-固态继电器；22-第二负载输入输出开关；23-第一电流互感器；3-第三负载输入输出控制单元；30-电磁继电器输入输出电路；31-电磁继电器；32-第三负载输入输出开关；33-第二电流互感器；4-数据采集单元；5-脉冲宽度调制脉冲输出单元；51-频率占空比输出器；52-脉冲放大器；6-电源端；K1-开关；K2-开关；K3-开关；K4-开关；K5-开关；K6-开关；K7-开关；K8-开关；K9-开关；1Q1-输入端；2Q1-输入端；3Q1-输入端；4Q1-输入端；1Q2-输出端；2Q2-输出端；3Q2-输出端；4Q2-输出端；1Q3-指示灯；2Q3-指示灯；3Q3-指示灯；4Q3-指示灯；5Q3-指示灯；6Q3-指示灯；U1-IC集成电路芯片；201-主控制箱；202-固态继电器测试箱；203-电磁继电器测试箱；204-上位机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

实施例一

如图1所示为本发明一种车载负载数据采集系统的系统原理图，包括：控制器(图中未示出)、第一负载输入输出控制单元1、第二负载输入输出控制单元2、第三负载输入输出控制单元3、以及数据采集单元4；

所述第一负载输入输出控制单元1包括集成继电器模块11，所述集成继电器模块11包括多路集成继电器模块负载控制输入端111、多路集成继电器模块负载输出端112、多路集成继电器模块控制输入端113、以及多路集成继电器模块控制输出端114，每路所述集成继电器模块负载控制输入端111控制对应一路所述集成继电器模块负载输出端112的信号，每路所述集成继电器模块控制输入端113控制对应一路所述集成继电器模块控制输出端114的信号，其中，一路所述集成继电器模块控制输出端114与所述第二负载输入输出控制单元2电连接，另一路所述集成继电器模块控制输出端114与所述第三负载输入输出控制单元3电连接，所述集成继电器模块负载输出端112用于与车载负载电连接；

所述第二负载输入输出控制单元2包括多路具有固态继电器21的固态继电器输入输出电路20，所述固态继电器输入输出电路20一端与一路所述集成继电器模块控制输出端114电连接，另一端用于与车载负载电连接；

所述第三负载输入输出控制单元3包括多路具有电磁继电器31的电磁继电器输入输出电路30，所述电磁继电器输入输出电路30一端与另一路所述集成继电器模块控制输出端114电连接，另一端用于与车载负载电连接；

所述数据采集单元4包括多路用于与车载负载的测量信号输出端通信连接的采集通道、以及数据存储装置，所述采集通道的输出端与所述数据存储装置通信连接；

所述控制器的输出端分别与多路所述集成继电器模块负载控制输入端111、以及多路所述集成继电器模块控制输入端113通信连接，所述控制器的输入端与所述数据存储装置通信连接。

具体来说，控制器根据实验要求，控制第一负载输入输出控制单元1的一个或多个集成继电器模块负载控制输入端111和集成继电器模块控制输入端113的通断，当车载负载的工作电流较小时，则直接将集成继电器模块负载输出端112与车载负载电连接，从而通过集成继电器模块负载控制输入端111控制集成继电器模块负载输出端112的输出，并控制对应的车载负载的通断。

当车载负载的工作电流较大时，则根据工作电流为直流或者交流，选择第二负载输入输出控制单元2或者第三负载输入输出控制单元3与车载负载电连接。由于固态继电器输入输出电路20一端与一路集成继电器模块控制输出端114电连接，电磁继电器输入输出电路30一端与另一路集成继电器模块控制输出端114电连接，因此，控制器通过对应的集成继电器模块控制输入端113，则能控制对应的集成继电器模块控制输出端114，并控制对应的固态继电器输入输出电路20或者电磁继电器输入输出电路30，从而控制相应的车载负载的通断。

最后，在控制车载负载之后，数据采集单元4的采集通道采集测量信号，并由控制器获取，完成数据采集。

本发明通过电路设计，实现车辆电器问题再现实验的控制，并对实验过程的各种实验数据采集、记录、保存、导出，为问题解析提供支持。同时，通过设置多种类型的负载输入输出控制单元，从而可配合不同功率的电阻，特别是可配合大功率电阻，承担电动汽车的电池放电控制。

实施例二

如图1所示本发明一种车载负载数据采集系统的系统原理图，包括：控制器(图中未示出)、第一负载输入输出控制单元1、第二负载输入输出控制单元2、第三负载输入输出控制单元3、数据采集单元4、与所述控制器通信连接的脉冲宽度调制脉冲输出单元5、以及与控制器通信连接的异常环境模拟单元；

所述第一负载输入输出控制单元1包括集成继电器模块11、集成继电器输入开关12、外部控制信号输入端13，所述集成继电器模块11包括多路集成继电器模块负载控制输入端111、多路集成继电器模块负载输出端112、多路集成继电器模块控制输入端113、以及多路集成继电器模块控制输出端114，每路所述集成继电器模块负载控制输入端111控制对应一路所述集成继电器模块负载输出端112的信号，每路所述集成继电器模块控制输入端113控制对应一路所述集成继电器模块控制输出端114的信号，其中，一路所述集成继电器模块控制输出端114与所述第二负载输入输出控制单元2电连接，另一路所述集成继电器模块控制输出端114与所述第三负载输入输出控制单元3电连接，所述集成继电器模块负载输出端112用于与车载负载电连接，所述集成继电器输入开关12一端与电源端6电连接，另一端与所述集成继电器模块负载控制输入端111或者所述集成继电器模块控制输入端113电连接，所述控制器与所述集成继电器输入开关12通信连接，所述外部控制信号输入端13与所述集成继电器模块负载控制输入端111通信连接；

所述第二负载输入输出控制单元2包括多路具有固态继电器21的固态继电器输入输出电路20、第二负载输入输出开关22，一路所述集成继电器模块控制输出端114通过所述第二负载输入输出开关22分别与多路所述固态继电器输入输出电路20的所述固态继电器21电连接，所述固态继电器21的输出端用于与车载负载电连接，在所述固态继电器输入输出电路20上还设置第一电流互感器23；

所述第三负载输入输出控制单元3包括多路具有电磁继电器31的电磁继电器输入输出电路30、第三负载输入输出开关32，另一路所述集成继电器模块控制输出端114通过所述第三负载输入输出开关32分别与多路所述电磁继电器输入输出电路30的所述电磁继电器31电连接，所述电磁继电器31的输出端用于与车载负载电连接，在所述电磁继电器输入输出电路30上还设置第二电流互感器33；

所述数据采集单元4包括多路用于与车载负载的测量信号输出端通信连接的采集通道、以及数据存储装置，所述采集通道的输出端与所述数据存储装置通信连接；

所述控制器的输出端分别与多路所述集成继电器模块负载控制输入端111通信连接，所述控制器的输入端与所述数据存储装置通信连接；

所述脉冲宽度调制脉冲输出单元5用于向车载负载输出脉冲宽度调制脉冲信号，所述脉冲宽度调制脉冲输出单元5包括频率占空比输出器51、以及与所述频率占空比输出器51通信连接的脉冲放大器52，所述频率占空比输出器51与所述控制器通信连接；

所述异常环境模拟单元用于向车载负载输出异常环境模拟信号。

具体来说，第一负载输入输出控制单元1设置有集成继电器输入开关12以及外部控制信号输入端13，其中，集成继电器输入开关12可以通过控制器控制，或者作为外部按键开关。控制器优选为上位机。因此，对负载的模拟通断控制可以通过采集系统自身控制，也可以通过外部控制接入系统接入控制，以解决负载之间可能存在的配合问题。模拟调节控制又含有PWM调节、脉冲调节、电阻调节三种方式，以满足不同负载的调节需求。

在第二负载输入输出控制单元2和第三负载输入输出控制单元3中设置有第一电流互感器23和第二电流互感器33，因此，可以直接采集负载的工作电流。脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)脉冲输出单元5，向负载提供PWM控制信号输入。数据采集单元4的采集通道包括但不限于温度采集通道、流量采集通道、压力采集通道。并对多通道电压、电流、温度、流量、压力等过程进行显示、数据采集、及保存。

最后，异常环境模拟单元用于向车载负载输出异常环境模拟信号。异常环境模拟单元根据实验所需要的异常情况，进行异常外部物理环境搭建，单独或组合实现负载工况再现模拟。

作为一个例子，如图1所示，集成继电器输入开关12可以为开关K2-K7，外部控制信号输入端13可以为输入端1Q1-4Q1，集成继电器模块11可以为六路继电器模块，其包括四路集成继电器模块负载控制输入端111、四路集成继电器模块负载输出端112、两路集成继电器模块控制输入端113、以及两路集成继电器模块控制输出端114(图1中，两路集成继电器模块控制输出端114为一个端口输出，可以作为两路输出)，其中一路集成继电器模块控制输出端114与第二负载输入输出开关22连接。另一路集成继电器模块控制输出端114与第三负载输入输出开关32连接。集成继电器输入开关12通过IC集成电路芯片U1与各种指示灯1Q3至6Q3连接，以通过指示灯进行指示。

本实施例提供对负载的多种模拟通断控制，以解决负载之间可能存在的配合问题。模拟调节控制又含有PWM调节、脉冲调节、电阻调节三种方式，以满足不同负载的调节需求。同时，通过设置电流互感器实现工作电流的直接采集。最后设置异常环境模拟单元以模拟异常外部物理环境。

如图1至图4所示，本发明一种车载负载数据采集系统，包括主控制箱201、固态继电器测试箱202、电磁继电器测试箱203，在主控制箱201内设置内部控制系统、数据采集处理系统、PWM脉冲输出系统、小负载输入/输出系统，固态继电器测试箱202内放置固态继电器大负载控制系统，电磁继电器测试箱203内放置电磁继电器大负载控制系统。其中，内部控制系统即控制器，数据采集处理系统即数据采集单元4，PWM脉冲输出系统即脉冲宽度调制脉冲输出单元5，小负载输入输出系统即第一负载输入输出控制单元1，固态继电器大负载控制系统即第二负载输入输出控制单元2，电磁继电器大负载控制系统即第三负载输入输出控制单元3。

其中，控制用电为交、直流两类，可根据实际情况自由切换，交流220V，直流12V输入。当开关K1闭合，电源指示灯亮灯，仪器上电。

一.小负载电器输入输出和控制系统

第一负载输入输出控制单元1，即小负载电器输入输出和控制系统，其中：

1.集成继电器模块11内置继电器可以通过仪器本身的触发开关触发作动：

开关K2接通，1Q3指示灯点亮，集成继电器模块11内对应的继电器作动；

开关K3接通，2Q3指示灯点亮，集成继电器模块11内对应的继电器作动；

开关K4接通，3Q3指示灯点亮，集成继电器模块11内对应的继电器作动；

开关K5接通，4Q3指示灯点亮，集成继电器模块11内对应的继电器作动；

开关K6接通，5Q3指示灯点亮，集成继电器模块11内对应的继电器作动；

开关K7接通，6Q3指示灯点亮，集成继电器模块11内对应的继电器作动。

2.集成继电器模块11内置继电器可以通过外部控制信号触发作动：

外部控制信号从1Q1输入，对应继电器作动；

外部控制信号从2Q1输入，对应继电器作动；

外部控制信号从3Q1输入，对应继电器作动；

外部控制信号从4Q1输入，对应继电器作动；

1Q1-4Q1外部控制触发信号，可以选择高、低电位触发两种模式。

3.1Q2-4Q2输出端：

集成继电器模块11内置继电器的1Q2-4Q2四路输出，用以连接负载，其中：

1Q2-4Q2中每1路含各1路常开/1路常闭，额定电流50A，可配合外置传感器作小负载实验电流、电压信号。

二.固态继电器大负载控制系统

第二负载输入输出控制单元2，即固态继电器大负载控制系统。当开关K6接通，指示灯5Q3点亮，集成继电器模块11内置对应继电器作动，可进行固态继电器21对大负载的控制。固态继电器大负载控制系统设置3路100A固态继电器输入输出电路20，主要针对大启动电流直流负载的控制。其内置直流电流互感器，即第一电流互感器23，仪器可以直接采集工作电流。仪器也可以直接采集负载的工作电压。最后，通过仪器内部程序，三个继电器可以实现单独立工作和组合工作，适用不同的工作负载的控制。

三.电磁继电器负载控制系统

第三负载输入输出控制单元3，即电磁继电器负载控制系统。当开关K7接通，指示灯6Q3点亮，集成继电器模块11内置对应继电器作动，可进行电磁继电器31对大负载的控制。电磁继电器负载控制系统设置3路100A电磁继电器输入输出电路30，主要针对大功率的交流负载的控制。其内置交流互电流感器，即第二电流互感器33，仪器可以直接采集工作电流。仪器也可以直接采集负载的工作电压。最后，通过仪器内部程序，三个继电器可以实现单独立工作和组合工作，适用不同的工作负载的控制。

四.PWM脉冲输出系统

脉冲宽度调制脉冲输出单元5即PWM脉冲输出系统。当开关K8接通，仪器可以进行PWM脉冲信号输出，为实验提供服务。PWM信号最大输出功率为：10A，频率为：1-300KHZ。输出电压0-24V可调。

五.数据采集显示保存系统

数据采集单元4即数据采集显示保存系统。当开关K9接通，可进行相关数据采集、显示与自动保存，仪器检测通道总共23通道，其中：

1.交流电流、电压；直流电流、电压各3通道，共12通道；

2.温度6通道；

3.流量2通道；

4.压力3通道。

数据采集显示保存系统的测量电压0-1500V、电流0-300A、温度-40-1500度、配合流量、压力采集传感元件可采集流量和压力。通过仪器内部程序，可实现实验过程数据显示(数字、图形)、采集、保存、导出。数据采集显示保存系统的采样频率：1ms-10S可调。最后，仪器可以连接电脑，实现联机显示功能。

如图4所示，该采集系统在进行数据采集时可以根据需求通过通断控制、调节控制。异常环境模拟单元可以通过异常外部物理环境搭建单独或组合实现负载工况再现模拟。其中模拟通断控制可以通过采集系统自身控制，也可以通过外部控制接入系统接入控制，以解决负载之间可能存在的配合问题。模拟调节控制又含有PWM调节、脉冲调节、电阻调节三种方式，以满足不同负载的调节需求。

例如，当车辆交通事故后起火，经初步调查后怀疑是碰撞后冷却风扇堵转起火。

在进行负载工况模拟时，首先将负载接入采集系统→物理环境搭建模拟风扇堵转→根据客户事故前用车情况设定通断、调节控制条件→数据采集→数据分析→确定要因。

如图5所示为本发明一种车载负载数据采集系统的数据采集方法的工作流程图，包括：

步骤S501，如果车载负载的工作电流小于等于预设电流阈值，则采用第一负载输入输出控制单元1与车载负载电连接；否则

步骤S502，如果车载负载的工作电流为直流电，则采用第二负载输入输出控制单元2与车载负载电连接；否则

步骤S503，采用第三负载输入输出控制单元3与车载负载电连接；

步骤S504，将数据采集单元4与车载负载的测量信号输出端通信连接；

步骤S505，控制器通过控制相应的集成继电器模块负载控制输入端111、或者集成继电器模块控制输入端113，控制相应的车载负载，并从数据采集单元4获取相应的测量信号。

具体来说，本实施例基于车载负载的工作电流，来区分使用不同的负载输入输出控制单元，对于工作电流小的负载，执行步骤501，将负载与第一负载输入输出控制单元1连接，对于工作电流大且使用直流电的负载，执行步骤S502，将负载与第二负载输入输出控制单元2连接，对于工作电流大且使用交流电的负载，执行步骤S503，将负载与第三负载输入输出控制单元3连接，然后，执行步骤S504，将数据采集单元4与车载负载的测量信号输出端通信连接。最后，控制相应的集成继电器模块负载控制输入端111或者控制相应的集成继电器模块控制输入端113，以控制相应的负载的通断，并获取测量信号。

本发明的功能如下：

1、4路30A继电器常开、常闭继电器输出，可内控制、可外触发控制，外触优先。

2、3路100A常开电磁触点式继电器输出(内控、3路可同时或单独作动)，适用不同电流需要。

3、3路150A直流固态继电器常开输出(内控、3路可同时或单独作动)，适用不同带大电流作动的需要。

4、3路占空比控制输出。

5、1-100K的脉冲输出。

6、直流电流、电压、交流电流、电压各3个适用BNC数据采集接口通道，采样频率：1ms-10S可调，测量电压-1000--1500V、电流0-300A。

7、8路适用K型和R型温度传感器的温度采集通道，温度范围-40-1500度。

8、2路压力采集通道。

9、1路流量采集通道(空气流量)。

10、独立显示和电脑联机显示功能

11、具有实验过程采集数据的显示(数字、图形)、保存、导出功能，为问题分析提供支持。

12、2组0-24V可调电源输出、3路电流传感器供电电源输出。

13、4组10欧2KW可调电阻(合计8kw)。

本发明可以用于车辆电器问题TI再现实验的控制，例如模拟回路间隔导通、接触不良、电线短路、电线负载能力、各类电子电器部品TI问题再现(如电机堵转、过载、通断；电子部品导通、发热、负载控制等)；实验过程电压、电流、温度、压力、流量等实验数据采集、记录、保存、导出，为问题解析提供支持。同时，配合大功率电阻，能够承担EV车辆的电池放电控制。最后，占空比控制输出，可用于车辆需要占空比控制的电器部品控制(如碳罐电磁阀等)。

本发明通过电路设计，实现车辆电器问题再现实验的控制，并对实验过程的各种实验数据采集、记录、保存、导出，为问题解析提供支持。同时，通过设置多种类型的负载输入输出控制单元，从而可配合不同功率的电阻，特别是可配合大功率电阻，承担电动汽车的电池放电控制。

如图6所示为本发明一实施例一种车载负载数据采集系统的数据采集方法的工作流程图，包括：

步骤S601，如果车载负载的工作电流小于等于预设电流阈值，则采用第一负载输入输出控制单元1与车载负载电连接，如果所述车载负载需要接入保护电路，则在所述第一负载输入输出控制单元1与车载负载之间接入相应的保护电路；否则

步骤S602，如果车载负载的工作电流为直流电，则采用第二负载输入输出控制单元2与车载负载电连接，如果所述车载负载需要接入保护电路，则在所述第二负载输入输出控制单元2与车载负载之间接入相应的保护电路；否则

步骤S603，采用第三负载输入输出控制单元3与车载负载电连接，如果所述车载负载需要接入保护电路，则在所述第三负载输入输出控制单元3与车载负载之间接入相应的保护电路；

步骤S604，将数据采集单元4与车载负载的测量信号输出端通信连接；

步骤S605，控制器通过控制相应的集成继电器模块负载控制输入端111、或者集成继电器模块控制输入端113，控制相应的车载负载；

步骤S606，将异常环境模拟单元与车载负载连接，控制器控制异常环境模拟单元向车载负载输出异常环境模拟信号；

步骤S607，控制器从数据采集单元4获取相应的测量信号。

本实施例增加保护电路，以对负载进行保护，同时，设置异常环境模拟单元，以模拟异常外部物理环境。

如图7所示为本发明最佳实施例一种车载负载数据采集系统的数据采集方法的工作流程图，包括：

步骤S701，判断负载工作电流是否50安以上，如果是执行步骤S703，否则执行步骤S702；

步骤S702，主控制箱的小负载采集系统连接负载；

步骤S703，判断大负载的工作电流是否交流电，如果是则执行步骤S704，否则执行步骤S705；

步骤S704，电磁继电器大负载控制系统采集；

步骤S705，固态继电器大负载控制系统采集；

步骤S706，判断负载是否允许损坏，如果是执行步骤S712，否则执行步骤S707；

步骤S707，在负载与采集中增加中间继电器与保险丝；

步骤S708，接入保护电流；

步骤S709，判断是否需要过流保护，如果需要，接入过流保护电路，否则执行步骤S710；

步骤S710，判断是否需要过压保护，如果需要，接入过压保护电路，否则执行步骤S711；

步骤S711，判断是否需要过热保护，如果需要，接入过热保护电路，否则执行步骤S712；

步骤S712，主控制箱控制负载；

步骤S713，数据采集；

步骤S714，系统漏电保护。

具体来说，本实施例设置四层保护，其中：

一层保护：

根据负载大小，类别，特性，选择不同采集系统采集。通过小负载，小电流控制大电流通断，控制灵活方便，通过电磁继电器，可提供常开常闭触点，无漏电，抗干扰，通过固态继电器，无触点无火花地接通和断开电路，耐久性好。

二层保护：

根据需求在负载与采集系统间增加中间继电器和保险丝，防止负载过载损坏。

三层保护：

根据负载特性，与采集需求，在采集过程中接入不同保护电路，保护负载。

四层保护：

采集系统本身内置漏电检测，采集过程中保护人员安全。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种车载负载数据采集系统，其特征在于，包括：控制器、第一负载输入输出控制单元(1)、第二负载输入输出控制单元(2)、第三负载输入输出控制单元(3)、以及数据采集单元(4)；

所述第一负载输入输出控制单元(1)包括集成继电器模块(11)，所述集成继电器模块(11)包括多路集成继电器模块负载控制输入端(111)、多路集成继电器模块负载输出端(112)、多路集成继电器模块控制输入端(113)、以及多路集成继电器模块控制输出端(114)，每路所述集成继电器模块负载控制输入端(111)控制对应一路所述集成继电器模块负载输出端(112)的信号，每路所述集成继电器模块控制输入端(113)控制对应一路所述集成继电器模块控制输出端(114)的信号，其中，一路所述集成继电器模块控制输出端(114)与所述第二负载输入输出控制单元(2)电连接，另一路所述集成继电器模块控制输出端(114)与所述第三负载输入输出控制单元(3)电连接，所述集成继电器模块负载输出端(112)用于与车载负载电连接；

所述第二负载输入输出控制单元(2)包括多路具有固态继电器(21)的固态继电器输入输出电路(20)，所述固态继电器输入输出电路(20)一端与一路所述集成继电器模块控制输出端(114)电连接，另一端用于与车载负载电连接；

所述第三负载输入输出控制单元(3)包括多路具有电磁继电器(31)的电磁继电器输入输出电路(30)，所述电磁继电器输入输出电路(30)一端与另一路所述集成继电器模块控制输出端(114)电连接，另一端用于与车载负载电连接；

所述数据采集单元(4)包括多路用于与车载负载的测量信号输出端通信连接的采集通道、以及数据存储装置，所述采集通道的输出端与所述数据存储装置通信连接；

所述控制器的输出端分别与多路所述集成继电器模块负载控制输入端(111)、以及多路所述集成继电器模块控制输入端(113)通信连接，所述控制器的输入端与所述数据存储装置通信连接。

2.根据权利要求1所述的车载负载数据采集系统，其特征在于：

所述第二负载输入输出控制单元(2)还包括第二负载输入输出开关(22)，一路所述集成继电器模块控制输出端(114)通过所述第二负载输入输出开关(22)分别与多路所述固态继电器输入输出电路(20)的所述固态继电器(21)电连接，所述固态继电器(21)的输出端用于与车载负载电连接；

所述第三负载输入输出控制单元(3)还包括第三负载输入输出开关(32)，另一路所述集成继电器模块控制输出端(114)通过所述第三负载输入输出开关(32)分别与多路所述电磁继电器输入输出电路(30)的所述电磁继电器(31)电连接，所述电磁继电器(31)的输出端用于与车载负载电连接。

3.根据权利要求2所述的车载负载数据采集系统，其特征在于：

所述第二负载输入输出控制单元(2)还包括设置在所述固态继电器输入输出电路(20)上的第一电流互感器(23)；

所述第三负载输入输出控制单元(3)还包括设置在所述电磁继电器输入输出电路(30)上的第二电流互感器(33)。

4.根据权利要求1所述的车载负载数据采集系统，其特征在于，所述第一负载输入输出控制单元(1)还包括集成继电器输入开关(12)，所述集成继电器输入开关(12)一端与电源端(6)电连接，另一端与所述集成继电器模块负载控制输入端(111)、或者所述集成继电器模块控制输入端(113)电连接，所述控制器与所述集成继电器输入开关(12)通信连接。

5.根据权利要求1所述的车载负载数据采集系统，其特征在于，所述第一负载输入输出控制单元(1)还包括外部控制信号输入端(13)，所述外部控制信号输入端(13)与所述集成继电器模块负载控制输入端(111)通信连接。

6.根据权利要求1所述的车载负载数据采集系统，其特征在于，还包括：与所述控制器通信连接的脉冲宽度调制脉冲输出单元(5)，所述脉冲宽度调制脉冲输出单元(5)用于向车载负载输出脉冲宽度调制脉冲信号。

7.根据权利要求6所述的车载负载数据采集系统，其特征在于，所述脉冲宽度调制脉冲输出单元(5)包括频率占空比输出器(51)、以及与所述频率占空比输出器(51)通信连接的脉冲放大器(52)，所述频率占空比输出器(51)与所述控制器通信连接。

8.根据权利要求1所述的车载负载数据采集系统，其特征在于，还包括：与控制器通信连接的异常环境模拟单元，所述异常环境模拟单元用于向车载负载输出异常环境模拟信号。

9.一种如权利要求1至8任一项所述的车载负载数据采集系统的数据采集方法，其特征在于，包括：

如果车载负载的工作电流小于等于预设电流阈值，则采用第一负载输入输出控制单元(1)与车载负载电连接；否则

如果车载负载的工作电流为直流电，则采用第二负载输入输出控制单元(2)与车载负载电连接；否则

采用第三负载输入输出控制单元(3)与车载负载电连接；

将数据采集单元(4)与车载负载的测量信号输出端通信连接；

控制器通过控制相应的集成继电器模块负载控制输入端(111)、或者集成继电器模块控制输入端(113)，控制相应的车载负载，并从数据采集单元(4)获取相应的测量信号。

10.根据权利要求9所述的数据采集方法，其特征在于：

所述采用第一负载输入输出控制单元(1)与车载负载电连接，具体包括：如果所述车载负载需要接入保护电路，则在所述第一负载输入输出控制单元(1)与车载负载之间接入相应的保护电路；

所述采用第二负载输入输出控制单元(2)与车载负载电连接，具体包括：如果所述车载负载需要接入保护电路，则在所述第二负载输入输出控制单元(2)与车载负载之间接入相应的保护电路；

所述采用第三负载输入输出控制单元(3)与车载负载电连接，具体包括：如果所述车载负载需要接入保护电路，则在所述第三负载输入输出控制单元(3)与车载负载之间接入相应的保护电路。

11.根据权利要求9所述的数据采集方法，其特征在于，所述车载负载数据采集系统还包括：与控制器通信连接的异常环境模拟单元，所述控制器通过控制相应的集成继电器模块负载控制输入端(111)、或者集成继电器模块控制输入端(113)，控制相应的车载负载，并从数据采集单元(4)获取相应的测量信号，具体包括：

控制器通过控制相应的集成继电器模块负载控制输入端(111)、或者集成继电器模块控制输入端(113)，控制相应的车载负载；

将异常环境模拟单元与车载负载连接，控制器控制异常环境模拟单元向车载负载输出异常环境模拟信号；

控制器从数据采集单元(4)获取相应的测量信号。

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