CN112600299A - 一种车载电源监控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于车辆工程技术领域，公开了一种车载电源监控装置，包括：电源检测控制器模块、输出控制模块、故障指示模块、物联网通信模块以及云诊断服务器；电源检测控制器模块实时检测包括：车载电源的工作参数、车载电源环境参数以及车辆运行状态参数在内的检测参数并发出车载电源通断电控制信号；输出控制模块与电源监测控制器模块相连；故障指示模块与电源检测控制器模快相连；云诊断服务器通过物联网通信模块与电源检测控制器模块相连；云诊断服务器按照相同时间不同设备和不同时间相同设备的模式对检测数据进行数据分类组合，采用聚类分析方法进行离群值检测确定存在安全风险的车载电源。本发明提供的车载电源监控装置可实现高时效故障检测。

Description

一种车载电源监控装置
技术领域
本发明涉及车辆工程技术领域，特别涉及一种车载电源监控装置。
背景技术
汽车ECU等元器件都需要稳定供电，为此通常会对供电电源的性能进行定期检测，且操作相对复杂；更重要的是，此种定期检测的时效性较差，故障检出率较低。
发明内容
本发明提供一种车载电源监控装置，解决现有技术中车载电源状态检测实效性差，故障检出率低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种车载电源监控装置，包括：电源检测控制器模块、输出控制模块、故障指示模块、物联网通信模块以及云诊断服务器；
所述电源检测控制器模块实时检测包括：车载电源的工作参数、车载电源环境参数以及车辆运行状态参数在内的检测参数并发出车载电源通断电控制信号；
所述输出控制模块与所述电源监测控制器模块相连，接收所述车载电源通断电控制信号并执行车载电源的通断控制；
所述故障指示模块与所述电源检测控制器模快相连，获取车载电源安全风险预紧信号并输出指示故障状态；
所述云诊断服务器通过所述物联网通信模块与所述电源检测控制器模块相连，获取所述检测参数并回传所述车载电源风险预警信号；
其中，所述云诊断服务器按照相同时间不同设备和不同时间相同设备的两种数据分类组合模式对所述检测数据进行数据分类组合，并采用聚类分析方法进行离群值检测，确定存在安全风险的车载电源。
进一步地，所述电源检测控制器模块包括：检测控制器、电源转压模块、掉电检测电路、电压采样电路、电流采样电路、模数转换器ADC以及温湿度传感器；
所述电压采样电路和所述电流采样电路分别通过所述模数转换器ADC与所述检测控制器相连；
所述电源转压模块、所述掉电检测电路以及所述温湿度传感器分别与所述监测控制器相连。
进一步地，所述检测控制器设置有通信接口，用于连接车载ECU获取车辆运行状态参数。
进一步地，所述车辆运行状态参数包括：车辆连续运行时间、汽车经纬度坐标、海拔高度、加速度、速度、世界时间、连续运行里程、ECU状态码以及车辆标识码。
进一步地，所述通信接口为CAN总线。
进一步地，所述检测控制器为单片机。
进一步地，所述输出控制模块包括：软开启MOSFET驱动电路、抗感性负载浪涌电路、MOSFET开关控制电路以及外围电路；
所述外围电路通过所述软开启MOSFET驱动电路与所述MOSFET开关控制电路相连，所述抗感性负载浪涌电路与所述MOSFET开关控制电路输出端相连。
进一步地，所述物联网通信模块为无线通信模块。
进一步地，所述故障指示模块包括：指示灯组件；
所述指示灯组件与所述电源检测控制器模块相连。
进一步地，所述云诊断服务器内设置有电子邮件预紧模块、短信预警模块以及电话预警模块中的一种或者两种或者三种。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的车载电源监控装置，通过电源检测控制器模块实时检测包括：车载电源的工作参数、车载电源环境参数以及车辆运行状态参数在内的检测参数并实时通过物联网通信模块发送给云诊断服务器，云诊断服务器按照相同时间不同设备和不同时间相同设备的两种数据分类组合模式对所述检测数据进行数据分类组合，并采用聚类分析方法进行离群值检测，确定存在安全风险的车载电源，而后向对应存在安全风险的车载电源的电源检测控制器模块发送安全预警信息，电源检测控制器模块控制故障指示模块指示安全预警，并执行车载电源的通断控制；从而十分高效的利用大数据分析的方式同时针对众多车载电源的安全风险进行筛别，从而实现高效预警和高可靠性的故障检出。同时，通过汇总收集电源模块的运行大数据，为电源模块的优化提供数据支撑。
附图说明
图1为本发明实施例提供的车载电源监控装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的电源检测控制器模块的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的检测控制器电路的结构示意图
图4为本发明实施例提供的电源转压模块的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的温度传感器的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的湿度传感器的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的电流采样电路的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的电压采样电路的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的掉电检测电路的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的CAN总线通信模块的结构示意图；
图11为本发明实施例提供的物联网通信模块的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的输出控制模块的结构示意图；
图13为本发明实施例提供的故障指示模块的结构示意图；
图14为本发明实施例提供的故障诊断的整体流程示意图；
图15为本发明实施例提供的掉电保护的整体流程示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种车载电源监控装置，解决现有技术中车载电源状态检测实效性差，故障检出率低的技术问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参见图1，一种车载电源监控装置，包括：电源检测控制器模块、输出控制模块、故障指示模块、物联网通信模块以及云诊断服务器。
所述电源检测控制器模块实时检测包括：车载电源的工作参数、车载电源环境参数以及车辆运行状态参数在内的检测参数并发出车载电源通断电控制信号；所述输出控制模块与所述电源监测控制器模块相连，接收所述车载电源通断电控制信号并执行车载电源的通断控制。
所述故障指示模块与所述电源检测控制器模快相连，获取车载电源安全风险预紧信号并输出指示故障状态。
所述云诊断服务器通过所述物联网通信模块与所述电源检测控制器模块相连，获取所述检测参数并回传所述车载电源风险预警信号。
其中，所述云诊断服务器按照相同时间不同设备和不同时间相同设备的两种数据分类组合模式对所述检测数据进行数据分类组合，并采用聚类分析方法进行离群值检测，确定存在安全风险的车载电源。
参见图2，所述电源检测控制器模块包括：检测控制器、电源转压模块、掉电检测电路、电压采样电路、电流采样电路、模数转换器ADC以及温湿度传感器。
所述电压采样电路和所述电流采样电路分别通过所述模数转换器ADC与所述检测控制器相连；所述电源转压模块、所述掉电检测电路以及所述温湿度传感器分别与所述监测控制器相连。
参见图10，所述检测控制器设置有通信接口，用于连接车载ECU获取车辆运行状态参数；所述通信接口为CAN总线。
其中，所述车辆运行状态参数包括：车辆连续运行时间、汽车经纬度坐标、海拔高度、加速度、速度、世界时间、连续运行里程、ECU状态码以及车辆标识码。
参见图3，所述检测控制器为单片机。
参见图12，所述输出控制模块包括：软开启MOSFET驱动电路、抗感性负载浪涌电路、MOSFET开关控制电路以及外围电路；所述外围电路通过所述软开启MOSFET驱动电路与所述MOSFET开关控制电路相连，所述抗感性负载浪涌电路与所述MOSFET开关控制电路输出端相连。
进一步地，所述物联网通信模块为无线通信模块。
参见图13，所述故障指示模块包括：指示灯组件；所述指示灯组件与所述电源检测控制器模块相连。
进一步地，所述云诊断服务器内设置有电子邮件预紧模块、短信预警模块以及电话预警模块中的一种或者两种或者三种。
下面具体说明。
本实施例提供的车载电源监控装置能够通过相关电路检测电源模块的电流和电压，并开启或关闭电源模块的功率输出。可以通过物联网无线通信收集电源模块的运行信息，并且通过大数据的聚类分析对收集的电源模块的运行信息进行分析，及时发现离群数据，判断可能存在安全隐患的电源模块，并通知该电源模块及时断开电源输出。同时，还可以收集电源模块的运行情况，为电源模块的优化提供数据支撑。
其中，所述物联网通信模块与数据服务器云诊断平台通过3G网络/4G网络/5G网络/wifi网络/蓝牙局域网/ZigBee网络/433M进行无线网络连接。
参见图4、图5、图6、图7、图8和图9，所述电源检测控制器模块包括单片机、电源转压模块、掉电检测电路、电压采样电路、电流采样电路、ADC转换器、温度传感器、湿度传感器、CAN通讯接口、串口通信接口、数字IO端口；其中，所述电源转压模块用于将电压值降压至3.3伏特，为单片机和其他模块进行供电；所述掉电检测电路通过一个三极管开关电路与数字IO端口进行连接，用于监控电源转压模块输出的3.3伏特电压值的稳定情况；所述电压采样电路用于获取电源输出控制模块输入的电压值，通过分压电路将12V的输入电压转化为3.3V以内的输出电压值，并将该输出电压供给ADC转换器的采样接口采集；所述电流采样电路用于获取电源输出控制模块输出的电流值，通过电流采样芯片，将电流值转换成电压值，转换后供ADC转换器的采样接口采集；所述温度传感器用于采集电源模块的工作的环境温度，通过数字IO端口进行通信；所述湿度传感器用于采集电源模块的工作的环境湿度，通过数字IO端口进行通信；所述的CAN通信接口用于与汽车上的其他电子控制单元模块进行CAN通讯，获取汽车连续运行时间、汽车经纬度坐标、海拔高度、加速度、速度、当前的世界时间、连续运行路程、汽车其他电子控制单元的状态码以及汽车唯一标识符ID。所述单片机用于综合处理采集的掉电检测信号、电压、电流、温度、湿度信号以及汽车上其他电子控制单元的数据(例如连续运行时间)；所述单片机通过CAN通信接口与其他模块进行CAN通信；所述单片机通过串口通信接口与物联网通信模块进行通信，将接收到的全部数据转发给物联网通信模块，并接受物联网通信模块的信息；所述单片机通过数字IO端口控制物联网模块的运行与停止，并控制开启或关闭电源输出控制模块的功率输出。
参见图3，U-E2为单片机芯片，在本例中采用了STM32系列的F103C8T6型单片机，这款单片机内部继承了ADC与DAC，因此可以节省这部分的电路开销。其中PD、SQ、PTT端口为单片机控制物联网通信模块的数字端口；其中LED_R、LED_G、LED_B为控制状态指示灯；Current、AD1、AD2为ADC端口，分别用于检测电流、输入电压、输出电压；Temp、Humidity是数字通信端口，分别用于接收温度、湿度信息；其中CANRX、CANTX为CAN通信接口，与汽车上其他模块交互数据；其中TXD2、RXD2为与物联网模块通信的接口，GATE为控制电源输出模块开启与断开的端口，EXTI0为数字IO口，用于采集掉电检测信号。其他的端口REST为复位端口，BOOT0为单片机启动与程序刷写端口，VCC与GND为电源正极与负级。
参见图4，本实施例采用的线性电源转压模块的电路原理示意图，线性电压转换器可以将12V电压转换成3.3V电压。
参见图5，U3为电流采样芯片，事先通过标定该芯片，得到该芯片的电流与电压转换对应的关系，建立一张二维表用于表征该对应关系；通过U3将电流值转换成电压值，转换后供单片机ADC端口采集电压。单片机得到电压后，通过查询这张二维表，可以得到当前的电流值。
参见图6、图7和图8，电压采集部分采用了分压电路与稳压二极管保护电路配合的方法。R1、R5构成分压电路，R2、R6构成了分压电路，电压输入端口连接稳压二级管。单片机的ADC的端口最大电压为3.3V，采用稳压二极管，则对于稳压二极管的稳压的值为：Rmax＝3.3×(R1+R5)/R5。当电压超过Rmax后，分压电路的输出大于3.3V，可以避免损坏单片机的ADC端口，起一个保护作用。如果超过了14V，供片上ADC采样获取开关电源输出电压值。U4为数字式集成温度传感器，用于监控开关电源的温度，以便对输出功率进行合理分配，D4为共阳的全彩发光二极管，通过单片机编程可改变发光亮度与颜色。温度传感器采用数字IO通信方式，为数字式集成温度传感器，用于采集环境温度。湿度传感器采用数字IO通信方式，用于采集环境湿度。
参见图9，本实施例采用的掉电检测电路中，VCC为单片机供电电压，GND为0V，EXTI0为掉电信号的输出端口。该电路采用数字IO口输出，输出信号有高电平与低电平两种。具体的原理是：电源输入很稳定的情况下，电容C26会存储电势，该电势为输入电压首先经过R33与R37分压，然后经过二极管的一个压降后的电压值。此时三极管Q11因为b极比e极电压高，Q11不会导通；电压波动后，VCC电压比电容C26的电压低后，因为b极比e极电压低，Q11导通。于是C26的电压经过Q11的ec极，电阻R34，Q12的be极接到GND地，于是Q12被导通，于是EXTI0被拉到GND，给单片机的EXTI0端口一个触发信号；于是实现了掉电检测。
参见图10，本实施例采用的CAN通信模块的电路原理图，CAN通信模块中的CANRX、CANTX分别与单片机的CANRX和CANTX连接，CAN通信模块中的CANH、CANL分别与汽车上其他的电子控制单元的CAN端口连接。VCC与GND为供电端口，稳压二极管用于保护CAN总线免遭浪涌的危害。
参见图11，所述物联网通信模块包括串口总线通信接口、数字IO接口、3G网络/4G网络/5G网络/wifi网络/蓝牙局域网/ZigBee网络/433M无线网络通信模块和天线、物联网通信指示灯。
所述数字IO接口被单片机控制器进行控制，包括启动、睡眠、传输数据操作。具体的，单片机通过PD、SQ、PTT端口控制物联网模块工作，PTT为通信启动与关闭控制端口，PD物联网模块睡眠模式控制端口，SQ接收检测。
所述的串口总线通信接口是为了与单片机控制器进行串口通信：获得单片机采集的温度、湿度、电压、电流、汽车运行加速度、速度、持续运行时间、当前时间以及汽车运行的其他数据；转发从数据服务器诊断平台计算得到的风险预测数据给单片机控制器；
所述的3G网络/4G网络/5G网络/wifi网络/蓝牙局域网/ZigBee网络/433M无线网络通信模块用于与数据服务器诊断平台进行通信，包括：转发从单片机控制器获得的全部信息给数据服务器诊断平台；接受数据服务器诊断平台的风险预测数据；
所述天线ANT是为了扩大无线通信的距离，所述物联网通信指示灯D15用来指示模块工作情况，模块启动后会常亮；发送与接受数据时以10Hz在频率闪烁；睡眠时以1Hz闪烁；关闭时指示灯熄灭；通过一个三极管Q13控制。
所述诊断服务器包含高性能计算机、3G网络/4G网络/5G网络/wifi网络/蓝牙局域网/ZigBee网络/433M无线模块网络调制解调器以及集成的数据存储模块、数据诊断程序模块、电子邮件、短信或电话预警程序模块。
所述高性能计算机用于运行集成的数据存储程序、数据诊断平台程序。所述3G网络/4G网络/5G网络/wifi网络/蓝牙局域网/ZigBee网络/433M无线模块网络调制解调器，用于与物联网通信模块进行通信，包括：接受物联网通信模块发送来的数据；发送给物联网通信模块计算与诊断后的安全风险预警信号数据。所述数据存储程序，用于存储物联网通信模块发送来的全部数据。数据汇总后可以输出耐久测试报告。所述数据诊断平台程序用于利用大数据，分析可能存在的安全风险的电源模块，并给安全风险预警信号。所述的电子邮件/短信/电话预警程序用于在数据诊断平台程序利用大数据分析可能存在的安全风险的电源模块后，系统会在5分钟内，自动通过发送电子邮件，短信，电话，微信等方式，与该电源设备绑定的用户进行沟通，确保用户及时了解自身设备的安全隐患。
具体地，通过数据诊断平台程序可以将接收的数据进行分类整理。分类栏目可以包括：汽车唯一标识符ID，当前的世界时间，汽车连续运行时间，连续运行路程，汽车经纬度坐标，海拔高度，汽车加速度x方向，汽车加速度y方向，汽车速度，汽车其他电子控制单元的状态码(取值范围0-1，0为正常，1为异常)，单片机检测的掉电检测信号、电压、电流、温度，湿度信号；信息组成了15个维度矢量信息，如下表1-1所示：
Figure BDA0002771285200000101
具体的，可以将数据重新组合成两种模式的数据集：相同时间不同设备数据集、不同时间相同设备数据集。相同时间不同设备数据集可以如下表1-2所示：
表1-2相同时间不同设备数据集示例表
Figure BDA0002771285200000102
不同时间相同设备数据集可以如下表1-3所示：
表1-3不同时间相同设备数据集示例表
Figure BDA0002771285200000103
利用大数据分析可能存在的安全风险的电源模块的具体过程可以如下：
1、对相同时间不同设备数据集进行区域划分，确定可能异常的设备，过程如下：
1)利用KNN聚类算法，依据“经纬度坐标”和“海拔高度”两个维度对数据集进行位置分类。
KNN算法可以用来做归类，也就是说，一个标准样本空间里的样本已经分成几个类型，然后，给定一个待分类的数据，通过计算接近自己最近的K个样本来判断这个待分类数据属于哪个分类。可以简单的理解为由离自己最近的K个点来投票决定待分类数据归为哪一类。
将标准样本空间按照如下表1-4所示的分类标准分为：平原，高原，山地，丘陵，盆地五种区域。
表1-4区域分类标准表
Figure BDA0002771285200000111
标准样本空间的区域分类结果如下表1-5所示：
表1-5区域分类结果表
Figure BDA0002771285200000112
Figure BDA0002771285200000121
2)将待分类的样本与标准样本进行“欧式距离矩阵”计算。将与标准样本的距离最小的待分类样本打上相应的标签。
3)参数设置
可以设置参数：[xarrs,yarr,sarrs,k,dtype,f,r,p]，也即[学习样本,因变量值样本,测试样本,k近邻,距离类型,预测模式,反距离权重幂,闵氏距离系数]。
其中，距离类型dtype可以为欧氏距离、曼哈顿距离、切比雪夫距离、闵氏距离、马氏距离、皮尔逊相关系数、斯皮尔曼秩相关系数、肯德尔秩相关系数、余弦相似度中的一种；
预测模式f可以为K近邻均值、反距离权重法、调整反距离权重法预测中的一种。
4)获得了地理环境标签后，然后将同地理环境的数据再次进行处理。
具体的检测方法：
a.输入导入；
b.数据标准化(归一化，中心化)；
c.利用步骤3)设置的参数计算距离矩阵；
常用的距离类型有欧氏距离、曼哈顿距离、马氏距离等。例如采用马氏距离时，可以得到如下表1-6所示的样本Si和Sj之间的距离Dij的距离构成的矩阵表：
表1-6样本Si和Sj之间的距离构成的矩阵表
Dij S1 S2 S3 S4
S1 0 56.21 78.88 57.25
S2 0 49.17 44.54
S3 0 10.58
S4 0
d.聚类分析
常用的八种系统聚类方法，即最短距离法、最长距离法、中间距离法、重心法、类平均法、可变类平均法、可变法、离差平方和法。
例如，按样本间距离矩阵最小距离聚类时，如表1-5所示，表中D34为最小距离，说明样本S3和S4相似性最大，可以首先归为同一类。把样本S3和S4做为新类，计算新类和其它类距离，然后在降维距离矩阵中选择最小距离、再归类，直至把所有样本归为一类。
e.结果提取
由于正常运行的设备的状态大致相同，于是，将分类分成两类：正常与异常，就可以。
以上过程，对“同时间不同设备”的数据集中的可能异常设备进行了提取。
2、对提取的可能异常设备，基于不同时间相同设备数据集再次分析判断，确定可能异常设备的风险等级，过程如下：
1)首先提取历史数据；
2)将历史数据进行区域划分；
3)选择与当前类型相同的区域的数据，并求取历史数据的各个维度的均值；
4)选择历史均值与当前的数据，进行距离矩阵的计算；
5)根据距离矩阵的值的大小，确定风险等级为：低风险，中风险，高风险中的一种。距离矩阵的值越大，表明偏离历史情况越严重，风险等级越高。
3、利用电源模块运行的大数据进行综合工作性能报表生成，可以按照实际需求生成报表。常见地，生成的报表可以包括：
报表的模块1：低风险、中风险、高风险的数量与“区域划分”的对应关系(百分比)；
报表的模块2：低风险、中风险、高风险的数量随着运行时间增长的增长趋势；
报表的模块3：平均工作电流，电压与设计预期的误差值，评估电源模块的设计是否符合预期；
报表的模块4：工作电流与工作电压的方差，评估电源模块的工作一致性精度；
报表的模块5：极限工况的低风险、中风险、高风险的数量。
经过上面步骤，如果确定存在安全风险，则可以输出安全风险预警信号，通知用户具体的风险情况。可以通过邮件，电话，微信，短信等方式输出。
进一步的，可以通过物联网模块，将风险等级及时反馈给远端的电源模块，实现危险的预测、预判。例如，确定风险等级为：低风险、中风险或高风险。低风险时，可以触发电源模块的指示灯提醒功能，中风险时可以向其他ECU发送预警信号；高风险时主动关闭电源输出并检测电流检测模块，确保当前电源输出的可靠断开。
参见图12，所述电源输出控制与保护模块包括软开启MOSFET驱动电路、抗感性负载浪涌电路、MOSFET开关控制电路和外围电路；所述的抗感性负载浪涌电路，利用了肖特基二极管D2反接过压吸收作用，高谐波超过肖特基二极管击穿电压时，肖特基二极管导通，保护电路以免击穿。如图8所示，所述的软开启MOSFET驱动电路，利用了C29电容充电的物理特性，与R27电阻和三极管Q10构成一个上电缓慢升压的可控RC电路，该电路通过控制MOSFET的GATE极，实现MOSFET的缓慢导通。所述MOSFET开关控制电路通过利用通过GATE极控制MOSFET导通与关断的原理控制电压的输入与输出。当掉电检测电路、电流采样电路、电压采样电路检测到开关电源模块发生异常或者失效，以及通过数据服务器诊断平台反馈的安全风险信号时，单片机会发出关断信号输出GATE信号，切断电源输出控制模块的输出，用于保护系统安全；所述单片机控制器上还集成安装有保护控制程序。短路是通过一个NPN三极管与一个MOS管配合完成的。当GATE输出高电平，即基极为1时，三极管截止，因为MOS的门极通过电阻R27，R28连接12V电源，此时门极与源极几乎没有电势差，于是MOS管关断，切断输出。
参见图13，所述故障与失效指示灯为RGB三原色灯，可以根据单片机中的程序控制实现彩色指示灯显示，可以实现多种颜色的显示。进一步地，不同颜色可以用于提示当前不同的工作模式以及安全风险等级。
参见图14，对电源模块进行诊断的整体流程示意图，该流程包括：
步骤S1101，通过ADC获取当前的输出电流、输入电压、输出电压；
步骤S1102，通过CAN获取当前的汽车连续运行时间、经纬度坐标、海拔高度、加速度、速度、世界时间、连续运行路程、ECU的状态吗、汽车ID；
步骤S1103，通过ADC获取当前的环境温度、环境湿度；
步骤S1104，单片机将上述数据存入数据结构体中；
步骤S1105，单片机通过串口总线，将数据结构体发送给物联网通信模块；
步骤S1106，物联网通信模块通过网络调制模块将数据结构体发送给处理服务器，状态指示灯闪烁；
步骤S1107，数据处理服务器进行离群值检测，将检测结果通过物联网通信模块返回给单片机；
步骤S1108，单片机判断返回的结构是否正常；若不正常进入步骤S1109，若正常，进入步骤S1110；
步骤S1109，电源输出控制与保护模块的GATE输出高，切断输出，状态指示灯显示红色；
步骤S1110，电源输出控制与保护模块保持输出，状态指示灯显示绿色。
参见图15，对电源模块进行掉电保护的整体流程示意图，该流程包括：
步骤S1201，通过EXIT0获取当前掉电检测状态；
步骤S1202，单片机判断掉电检测状态异常；若异常，进入步骤S1208，若正常，进入步骤S1203；
步骤S1203，关闭所有ADC采集电路；
步骤S1204，状态指示灯闪烁报警；
步骤S1205，电源输出控制与保护模块的GATE输出高，切断输出；
步骤S1206，通过物联网模块向数据服务器发送预警“当前单片机供电不稳，可能是供电故障或即将关机；
步骤S1207，关闭物联网模块通信；
步骤S1208，电源输出控制与保护模块保持输出。
本实施例基于物联网数据收集和检测电源模块的电流、电压、温度等数据，对于异常数据、离群数据，及时反馈风险等级给电源模块，实现对ECU电源模块的云端诊断，提高汽车安全性。通过将采集的数据重新组合成两种模式的数据集：相同时间不同设备数据集、不同时间相同设备数据集，并综合考虑相同时间不同设备数据集和不同时间相同设备数据集确定可能异常设备以及对应的风险等级，可以得到更加准确的诊断出异常电源模块，从而更进一步地提高汽车安全性。负载端短路时供电模块主动断路，避免波及其他单元，可以保护系统安全。ECU通过掉电检测模块预知供电不稳定或即将发生关机，并通过关闭IO引脚，关闭总线接口，避免错误的动作/错误的数据产生/发出。通过监控电源模块的运行情况，并利用电源模块运行的大数据进行综合工作性能报表生成，提供可靠性报告，为电源模块优化提供参考，并能提供比实验室的数据更具有说服力的耐久测试报告。由于每个电源模块都会将信息上传至数据中心，进行存储，因此，可以实现大规模测量电源模块工作情况。采用MOSFET控制电源输出的开启与关闭，由于MOSFET导通内阻可以到几mΩ，大大降低了压降损耗，因此，自身功率损耗低，符合节能减排要求。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的车载电源监控装置，通过电源检测控制器模块实时检测包括：车载电源的工作参数、车载电源环境参数以及车辆运行状态参数在内的检测参数并实时通过物联网通信模块发送给云诊断服务器，云诊断服务器按照相同时间不同设备和不同时间相同设备的两种数据分类组合模式对所述检测数据进行数据分类组合，并采用聚类分析方法进行离群值检测，确定存在安全风险的车载电源，而后向对应存在安全风险的车载电源的电源检测控制器模块发送安全预警信息，电源检测控制器模块控制故障指示模块指示安全预警，并执行车载电源的通断控制；从而十分高效的利用大数据分析的方式同时针对众多车载电源的安全风险进行筛别，从而实现高效预警和高可靠性的故障检出。同时，通过汇总收集电源模块的运行大数据，为电源模块的优化提供数据支撑。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种车载电源监控装置，其特征在于，包括：电源检测控制器模块、输出控制模块、故障指示模块、物联网通信模块以及云诊断服务器；
所述电源检测控制器模块实时检测包括：车载电源的工作参数、车载电源环境参数以及车辆运行状态参数在内的检测参数并发出车载电源通断电控制信号；
所述输出控制模块与所述电源监测控制器模块相连，接收所述车载电源通断电控制信号并执行车载电源的通断控制；
所述故障指示模块与所述电源检测控制器模快相连，获取车载电源安全风险预紧信号并输出指示故障状态；
所述云诊断服务器通过所述物联网通信模块与所述电源检测控制器模块相连，获取所述检测参数并回传所述车载电源风险预警信号；
其中，所述云诊断服务器按照相同时间不同设备和不同时间相同设备的两种数据分类组合模式对所述检测数据进行数据分类组合，并采用聚类分析方法进行离群值检测，确定存在安全风险的车载电源。
2.如权利要求1所述的车载电源监控装置，其特征在于，所述电源检测控制器模块包括：检测控制器、电源转压模块、掉电检测电路、电压采样电路、电流采样电路、模数转换器ADC以及温湿度传感器；
所述电压采样电路和所述电流采样电路分别通过所述模数转换器ADC与所述检测控制器相连；
所述电源转压模块、所述掉电检测电路以及所述温湿度传感器分别与所述监测控制器相连。
3.如权利要求1所述的车载电源监控装置，其特征在于，所述检测控制器设置有通信接口，用于连接车载ECU获取车辆运行状态参数。
4.如权利要求3所述的车载电源监控装置，其特征在于，所述车辆运行状态参数包括：车辆连续运行时间、汽车经纬度坐标、海拔高度、加速度、速度、世界时间、连续运行里程、ECU状态码以及车辆标识码。
5.如权利要求4所述的车载电源监控装置，其特征在于，所述通信接口为CAN总线。
6.如权利要求1所述的车载电源监控装置，其特征在于，所述检测控制器为单片机。
7.如权利要求1所述的车载电源监控装置，其特征在于，所述输出控制模块包括：软开启MOSFET驱动电路、抗感性负载浪涌电路、MOSFET开关控制电路以及外围电路；
所述外围电路通过所述软开启MOSFET驱动电路与所述MOSFET开关控制电路相连，所述抗感性负载浪涌电路与所述MOSFET开关控制电路输出端相连。
8.如权利要求1所述的车载电源监控装置，其特征在于，所述物联网通信模块为无线通信模块。
9.如权利要求1所述的车载电源监控装置，其特征在于，所述故障指示模块包括：指示灯组件；
所述指示灯组件与所述电源检测控制器模块相连。
10.如权利要求1所述的车载电源监控装置，其特征在于，所述云诊断服务器内设置有电子邮件预紧模块、短信预警模块以及电话预警模块中的一种或者两种或者三种。
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