CN112014733B - 基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法、系统及存储介质 - Google Patents

基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法、系统及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法，包括主线程对系统上电初始化；主线程循环执行CAN报文接收和报文解析，传输解析数据至辅线程；辅线程调用系统定时器；辅线程进行数据循环存储。本发明还涉及一种基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的系统及其计算机可读存储介质。采用了本发明的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法、系统及其计算机可读存储介质，基于Labview多线程任务系统，线程间的数据通过队列传输，实时性高。在台架调试或装车路试等工况下，若故障未发生，实时监控电机驱动器运行状态，故障发生后，离线读取本地存储数据，追溯故障发生时刻及故障前后动态过程。数据占用存储资源空间小，离线回溯分析效率高。

Description

基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法、系统 及存储介质
技术领域
本发明涉及汽车领域，尤其涉及多线程控制领域，具体是指一种基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法、系统及其计算机可读存储介质。
背景技术
传统汽车对石油等石化能源的依赖以及由此引发的环境污染问题，日益得到人们的重视。推广新能源汽车尤其是纯电动车，能够有效减少污染物和温室气体排放。电机驱动器，作为电动汽车核心部件之一，是汽车动力性能的决定性因素。它从整车控制器获得整车的需求，从动力电池包获得电能，经过功率器件的调制，获得当前工况控制电机需要的电流电压等，驱动电机，使得电机的转速扭矩等满足整车需求。
Labview是一种图形化语言编程平台，其多线程控制技术，能够并行执行多个独立任务，提高系统容错率与稳定性。
传统电机驱动器监控或测控系统，功能仅限于接收驱动器实时返回数据，绘制曲线，观测或存储转速、转矩、电流等参数。数据存储功能多为自动连续记录存储，数据占用存储资源空间大，离线回溯分析效率低，功能单一，使用工况受限。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足分析效率高、存储资源空间小、适用范围较为广泛的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法、系统及其计算机可读存储介质。
为了实现上述目的，本发明的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法、系统及其计算机可读存储介质如下：
该基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)主线程对系统上电初始化；
(2)主线程循环执行CAN报文接收和报文解析，传输解析数据至辅线程；
(3)辅线程调用系统定时器；
(4)辅线程进行数据循环存储。
较佳地，所述的步骤(4)具体包括以下步骤：
(4.1)判断故障是否出现，如果是，则继续步骤(4.2)；否则，监控系统调用主机系统时间，与动态参数数据整合为数组，将周期数据循环覆盖存储，写入缓存区，继续步骤(4.4)；
(4.2)监控系统在故障时刻点，继续记录1s周期数据，缓存区记录故障时刻前后1s的动态运行数据；
(4.3)锁定缓存区数据，系统故障报警灯常亮，继续步骤(4.4)；
(4.4)系统下电，停止接收和解析CAN报文数据，缓存区数据存入本地存储介质。
较佳地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)调用USBCAN设备动态链接库函数，接收原始CAN数据；
(2.2)将原始CAN数据按照通讯协议解析成驱动器运行动态参数数据和故障标志位，通过队列操作传输解析数据至辅线程，辅线程继续步骤(3)，同时主线程继续步骤(2.1)。
较佳地，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：
调用当前电脑主机的系统时间，通过Labview的毫秒级精确延时，得到1秒定时器。
较佳地，所述的步骤(1)中的初始化包括初始化上位机界面、USBCAN转换器设备参数和数据存储缓存区。
较佳地，所述的主线程和辅线程同时运行。
较佳地，所述的缓存区数据的存储格式为二维数组。
该实现上述方法的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的系统，其主要特点是，所述的系统包括：
控制台，用于控制系统的启动和停止以及故障计数器的清零；
CAN配置模块，与所述的控制台相连接，用于设置USBCAN转换器设备的参数；
系统状态模块，与所述的CAN配置模块相连接，用于监控驱动器运行过程中的状态；
图形显示模块，与所述的系统状态模块相连接，用于通过图形显示关键参数；
故障报警模块，与所述的图形显示模块相连接，用于实时解析故障报文，在故障发生的情况下记录故障时刻，继续存储故障后1秒数据，报警灯常亮。
较佳地，所述的控制台还包括故障计数器，与所述的故障报警模块相连接，用于命名在本地存储介质的参数数据。
该计算机可读存储介质，其主要特点是，包括程序，所述的程序可被处理器执行以完成上述的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法。
采用了本发明的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法、系统及其计算机可读存储介质，基于Labview多线程任务系统，线程间的数据通过队列传输，实时性高。在台架调试或装车路试等工况下，若故障未发生，实时监控电机驱动器运行状态，故障发生后，离线读取本地存储数据，追溯故障发生时刻及故障前后动态过程。数据占用存储资源空间小，离线回溯分析效率高。
附图说明
图1为本发明的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的系统硬件结构示意图。
图2为本发明的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法的Labview多线程任务系统示意图。
图3为本发明的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法的故障监控系统流程示意图。
图4为本发明的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法的数据存储格式示意图。
图5为本发明的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法的实施例的电机驱动器故障监控系统界面示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的该基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法，其中包括以下步骤：
(1)主线程对系统上电初始化；
(2)主线程循环执行CAN报文接收和报文解析，传输解析数据至辅线程；
(2.1)调用USBCAN设备动态链接库函数，接收原始CAN数据；
(2.2)将原始CAN数据按照通讯协议解析成驱动器运行动态参数数据和故障标志位，通过队列操作传输解析数据至辅线程，辅线程继续步骤(3)，同时主线程继续步骤(2.1)；
(3)辅线程调用系统定时器；
调用当前电脑主机的系统时间，通过Labview的毫秒级精确延时，得到1秒定时器；
(4)辅线程进行数据循环存储；
(4.1)判断故障是否出现，如果是，则继续步骤(4.2)；否则，监控系统调用主机系统时间，与动态参数数据整合为数组，将周期数据循环覆盖存储，写入缓存区，继续步骤(4.4)；
(4.2)监控系统在故障时刻点，继续记录1s周期数据，缓存区记录故障时刻前后1s的动态运行数据；
(4.3)锁定缓存区数据，系统故障报警灯常亮，继续步骤(4.4)；
(4.4)系统下电，停止接收和解析CAN报文数据，缓存区数据存入本地存储介质。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(1)中的初始化包括初始化上位机界面、USBCAN转换器设备参数和数据存储缓存区。
作为本发明的优选实施方式，所述的主线程和辅线程同时运行。
作为本发明的优选实施方式，所述的缓存区数据的存储格式为二维数组。
本发明的该基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的系统，其中包括：
控制台，用于控制系统的启动和停止以及故障计数器的清零；
CAN配置模块，与所述的控制台相连接，用于设置USBCAN转换器设备的参数；
系统状态模块，与所述的CAN配置模块相连接，用于监控驱动器运行过程中的状态；
图形显示模块，与所述的系统状态模块相连接，用于通过图形显示关键参数；
故障报警模块，与所述的图形显示模块相连接，用于实时解析故障报文，在故障发生的情况下记录故障时刻，继续存储故障后1秒数据，报警灯常亮。
作为本发明的优选实施方式，所述的控制台还包括故障计数器，与所述的故障报警模块相连接，用于命名在本地存储介质的参数数据。
该计算机可读存储介质，其中包括程序，所述的程序可被处理器执行以完成上述的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法。
本发明的具体实施方式中，基于Labview开发平台的故障监控系统及方法，利用Labview多线程并行运行机制，后台程序之间通过队列和全局变量传递数据，以此完成多个独立线程之间数据流传递。
驱动器正常运行时，监控系统实时监控驱动器运行状态，同时保存系统下电前1s运行参数数据；
驱动器故障报警时，监控系统保存故障时刻前后1秒运行参数数据至本地存储介质，并常亮特定故障灯，提醒试验者下电停机。
系统的硬件结构如图1所示，所述的一种基于Labview的纯电动车电机驱动器故障监控系统，硬件结构包括：
电脑上位机。充当监控上位机，含Labview程序，接收电机驱动器反馈的报文数据并解析报文。
USBCAN转换卡。上位机通信口为USB接口，下位机通信口为CAN总线接口，USBCAN转换卡充当两种通信接口的转换器。
下位机通信接插件。提供汽车CAN总线信号。例如，电机台架上的低压线束连接器，整车上的OBD接口。
电机驱动器。作为被监控设备，实时以CAN报文形式反馈电机动态运行参数。
本发明的多线程任务模式如下：
如图2所示，为基于Labview的纯电动车电机驱动器故障监控系统，通过接收驱动器故障发生标志位CAN报文，建立事件驱动-响应反馈模式。包括主线程和辅线程两部分。
主线程包括：
系统初始化。初始化监控系统界面、USBCAN转换卡设备以及数据存储缓存区等；
CAN报文接收。调用USBCAN设备动态链接库函数，循环接收驱动器报文数据。
报文解析。将原始CAN数据按照通讯协议解析成转速、扭矩、故障状态等信息，解析完成，通过队列操作，传输解析数据至辅线程。
主线程执行逻辑为顺序执行嵌套循环执行。即系统上电后，系统初始化执行一次，然后执行CAN报文接收，再执行报文解析，CAN报文接收和报文解析在循环体内，一直执行。
辅线程包括：
系统定时器调用。调用当前电脑主机的系统时间，通过Labview毫秒级精确延时，得到1秒定时器。
数据循环存储。故障发生前，循环存储1秒驱动器CAN报文解析数据。故障发生后，继续存储1秒数据。其中，数据存储格式，如图4所示。
本发明的故障监控系统流程，如图3所示，具体包括以下步骤：
系统上电初始化。初始化上位机界面、USBCAN转换器设备参数、数据存储缓存区。
报文接收和解析。监控系统调用USBCAN设备动态链接库函数，接收CAN总线数据并按通讯协议解析成驱动器运行动态参数数据和故障标志位。
写入缓存区。若故障未出现，则监控系统调用主机系统时间，与动态参数数据整合为数组，按图4存储格式，将1s周期数据循环覆盖写入缓存区；若故障出现，则监控系统在故障时刻点后，继续记录1s周期数据，因此缓存区记录了故障时刻前后1s的动态运行数据，存储结束，锁定缓存区，保护数据，避免被新接收报文数据覆盖更改。缓存区存储格式为二维数组。
系统下电流程。驱动器接收到下电指令后，停止接收和解析CAN报文数据，将缓存区数据存入本地电脑存储介质。本地电脑存储介质可以为硬盘，可移动存储器等，本地存储格式为excel表格形式。
本发明为一种基于Labview的纯电动车电机驱动器故障监控系统的界面主要控件包含：
控制台。控制监控系统的启动和停止以及故障计数器的清零。故障计数器，为方便参数数据在本地存储介质命名而设置。如：若日期为2020年8月18日，则当天的参数数据文件名为2020年8月18日第X次故障，X随着试验过程中故障次数增加而递增，若清零，则X置零，重新随着故障次数增加而递增，同时，前面存储的同名文件则被覆盖替换。
CAN配置。设置USBCAN转换器设备的参数。
系统状态。监控驱动器运行过程中的状态，如转速、温度等。
图形显示。关键参数如电流、扭矩等，增加图形显示，便于直观观测。
故障报警。实时解析故障报文，若故障未发生，报警灯常灭；若故障发生，监控系统记录故障时刻，继续存储故障后1秒数据，报警灯常亮，提醒操作者下电停机，根据特定故障灯，检查驱动器运行情况，排除故障，同时监控系统进入下电流程，将缓存区数据存入本地存储介质。
本发明的实施例的具体实施步骤如下：
第一步：如图1系统硬件连接图，连接系统各个部件；
第二步：打开控制台“开始程序”，检查监控系统是否初始化异常以及上位机界面数据是否有实时更新。若为当日第一次试验，则手动“故障计数器清零”。
第三步：运行监控系统，同时辅线程等待故障触发。
第四步：若无故障发生，缓存区数据保存下电前1秒数据；若故障发生，则监控系统记录故障时刻后，继续存储故障后1秒数据，缓存区数据保存故障时刻前后1秒数据。
第五步：系统下电，缓存区数据存入本地存储介质，供试验者离线分析。
采用了本发明的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法、系统及其计算机可读存储介质，基于Labview多线程任务系统，线程间的数据通过队列传输，实时性高。在台架调试或装车路试等工况下，若故障未发生，实时监控电机驱动器运行状态，故障发生后，离线读取本地存储数据，追溯故障发生时刻及故障前后动态过程。数据占用存储资源空间小，离线回溯分析效率高。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (8)

1.一种基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)主线程对系统上电初始化；
(2)主线程循环执行CAN报文接收和报文解析，传输解析数据至辅线程；
(3)辅线程调用系统定时器；
(4)辅线程进行数据循环存储；
所述的步骤(1)中的初始化包括初始化上位机界面、USBCAN转换器设备参数和数据存储缓存区；
所述的步骤(4)具体包括以下步骤：
(4.1)判断故障是否出现，如果是，则继续步骤(4.2)；否则，监控系统调用主机系统时间，与动态参数数据整合为数组，将周期数据循环覆盖存储，写入缓存区，继续步骤(4.4)；
(4.2)监控系统在故障时刻点，继续记录1s周期数据，缓存区记录故障时刻前后1s的动态运行数据；
(4.3)锁定缓存区数据，系统故障报警灯常亮，继续步骤(4.4)；
(4.4)系统下电，停止接收和解析CAN报文数据，缓存区数据存入本地存储介质。
2.根据权利要求1所述的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)调用USBCAN设备动态链接库函数，接收原始CAN数据；
(2.2)将原始CAN数据按照通讯协议解析成驱动器运行动态参数数据和故障标志位，通过队列操作传输解析数据至辅线程，辅线程继续步骤(3)，同时主线程继续步骤(2.1)。
3.根据权利要求1所述的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法，其特征在于，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：
调用当前电脑主机的系统时间，通过Labview的毫秒级精确延时，得到1秒定时器。
4.根据权利要求1所述的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法，其特征在于，所述的主线程和辅线程同时运行。
5.根据权利要求1所述的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法，其特征在于，所述的缓存区数据的存储格式为二维数组。
6.一种实现权利要求1～5中任一权利要求所述的方法的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的系统，其特征在于，所述的系统包括：
控制台，用于控制系统的启动和停止以及故障计数器的清零；
CAN配置模块，与所述的控制台相连接，用于设置USBCAN转换器设备的参数；
系统状态模块，与所述的CAN配置模块相连接，用于监控驱动器运行过程中的状态；
图形显示模块，与所述的系统状态模块相连接，用于通过图形显示关键参数；
故障报警模块，与所述的图形显示模块相连接，用于实时解析故障报文，在故障发生的情况下记录故障时刻，继续存储故障后1秒数据，报警灯常亮。
7.根据权利要求6所述的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的系统，其特征在于，所述的控制台还包括故障计数器，与所述的故障报警模块相连接，用于命名在本地存储介质的参数数据。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括程序，所述的程序可被处理器执行以完成权利要求1至5中任一项所述的基于Labview实现纯电动车电机驱动器故障监控的方法。
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