CN113589786A - 新能源汽车整车故障检测诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新能源汽车整车故障检测诊断系统，具有智能诊断设备，智能诊断设备通过整车OBD连接整车控制器；整车控制器通过CAN1连接电池管理系统BMS，电池管理系统BMS连接动力电池；整车控制器通过CAN4连接集成控制模块，集成控制模块连接驱动电机；整车控制器连接远程监控终端，远程监控终端无线连接大数据平台，大数据平台、智能诊断设备安装诊断软件，智能诊断设备还通过本地连接连接手机/平板/电脑终端，手机/平板/电脑终端安装APP/软件，APP/软件模块化显示诊断结果。本发明解决不同车型的三电故障检测和智能分析技术问题，功能完善，适合普及。

Description

新能源汽车整车故障检测诊断系统

技术领域

本发明属于物理调节控制程序控制系统技术领域，具体涉及一种新能源汽车整车故障检测诊断系统。

背景技术

国家提出“重点鼓励企业具备整车及车载能源系统、驱动系统、控制系统及子系统（核心三电系统）的故障诊断专用仪器和软件”。目前，市场上的新能源汽车检测诊断设备存在的不完善之处在于：新能源汽车服务渠道维修技术弱、市场服务过程对主机厂、三电厂家技术人员依赖较大，加上不同三电厂家、型号之间存在技术壁垒，因此市场暂无新能源整车三电故障检测诊断设备；现有的故障检测诊断设备皆为三电厂家自由的单一的检测系统，不能通过整车CAN总线进行整车系统的检测；检测功能单一，只能依靠社会GPS定位系统进行简单的数据显示，查看数据及定位，无法解决新能源汽车整车能源、驱动、控制及其子系统三电集成检测诊断技术问题。对此，现提出如下改进技术方案。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种新能源汽车整车故障检测诊断系统，填补市场暂无新能源整车三电故障检测诊断设备的空白；支持有网络环境和无网络环境使用，基于大数据支持，实现新能源汽车能源、驱动、控制及其子系统三电集成检测问题，并智能分析故障，给出故障原因和处理建议。

本发明采用的技术方案：新能源汽车整车故障检测诊断系统，具有智能诊断设备，智能诊断设备通过整车OBD连接整车控制器；整车控制器通过整车CAN1连接电池管理系统BMS，电池管理系统BMS连接动力电池；整车控制器通过整车CAN4连接集成控制模块，集成控制模块连接驱动电机；整车控制器连接远程监控终端，远程监控终端无线连接大数据平台，大数据平台安装诊断软件，手机/平板/电脑终端安装APP/软件，APP/软件对大数据平台的诊断结果进行模块化显示；智能诊断设备还通过本地连接连接手机/平板/电脑终端；智能诊断设备安装诊断软件，手机/平板/电脑终端通过安装的APP/软件对智能诊断设备的本地诊断结果模块化显示。

上述技术方案中，进一步地：智能诊断设备包括主控装置、4G装置、蓝牙装置、串口装置、车辆通讯装置、供电装置；4G装置用于智能诊断设备云端数据的传输和监测；蓝牙装置用于智能诊断设备本地数据的传输和监测。

上述技术方案中，优选地：蓝牙装置的蓝牙芯片为BlueCore4-Ext；主控装置的主控芯片为STM32F405RGT6。

上述技术方案中，进一步地：本地连接包括RS232串口和USB接口。

上述技术方案中，进一步地：大数据平台通过国家远程监控平台进行数据分析，对车辆在线以及31天内数据进行故障诊断并给出解决方案。

上述技术方案中，进一步地：大数据平台的云服务协议采用GB/T 32960.3-2016。

上述技术方案中，进一步地：诊断软件根据提前录入的整车协议进行自动编译，识别操作员所需数据以进行模块化显示；APP/软件模块化显示的内容包括登陆界面、主页、车辆信息模块、在线故障诊断显示模块、历史故障诊断显示模块、报文监控显示模块；在线故障诊断显示模块用于显示在线诊断检测项、在线诊断数值、在线诊断描述等级、在线诊断故障标识、在线诊断故障描述、在线诊断建议解决方案信息；历史故障诊断显示模块用于显示历史故障等级、历史故障内容、历史故障时间信息。

上述技术方案中，进一步地：诊断软件采用OTA协议、IS-95B系统升级。

本发明与现有技术相比的优点：

1、本发明三电系统诊断功能是通过整车CAN1、CAN4网络对电池、电驱、电控部分进行监控，由电池管理系统（BMS）对电池状态信息通过整车CAN1进行检测，集成控制器通过整车CAN4对电机、电驱状态信息进行检测，最后同时传输至整车控制器，整车控制器将收集到信息上传至整车OBD及远程监控终端，通过远程监控终端无线传输至大数据平台，由诊断软件给出分析，进行模块化显示；通过整车OBD进行本地连接，将数据传输至诊断软件，进行分析、故障诊断；通过远程监控、远程诊断及整车OBD本地连接实现三电系统的故障诊断功能，填补市场空白。

2、本发明诊断软件采用OTA协议、IS-95B系统升级，使得诊断软件具备远程升级能力，实现系统功能的持续迭代增强，APP/软件一次开发，支持移植PC和安卓多平台，解决了检测内容不能修改，不具备远程升级功能的问题。

3、本发明诊断软件和APP/软件解决了软件智能程度不足，数据显示不全面，无法进行详细故障分析，确定车辆问题，以及不能自动进行故障诊断并给出故障原因及处理建议，需要人工进行数据分析，耗时耗力的问题。

4、本发明支持新能源电动车几乎所有常见车型的网络通讯功能，检测范围广，覆盖国内大部分汽车领域的使用。

5、本发明有用两种连接方式，通过蓝牙、4G远程连接，也可以通过RS232串口和USB接口进行本地连接，使用灵活，方便，支持车联网远程控制。

6、本发明可以在工业售后大量使用，通过多诊断方式，跨平台应用，便携快速智能诊断大、小三电故障以及整车故障，适合推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整车三电故障检测原理图。

图2为本发明智能诊断设备工作原理框图。

图3为本发明智能诊断设备网络远程无线传输连接框图。

图4为本发明智能诊断设备串口切换装置有线传输连接框图。

图5为本发明系统架构组织方框示意图。

图6为本发明工作原理模块化显示方框示意图。

图7为本发明客户端内部架构方框示意图。

图8为本发明兼容多平台客户端的方框示意图。

图9为本发明智能诊断设备主控装置总线控制电路图。

图10为本发明模块化显示在线故障诊断显示模块的UI显示界面截图。

图11为本发明模块化显示历史故障诊断显示模块的UI显示界面截图。

图中：1-智能诊断设备，2-整车OBD，3-整车控制器，4-电池管理系统BMS，5-动力电池，6-集成控制模块，7-驱动电机；8-远程监控终端，9-大数据平台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

（如图1所示）新能源汽车整车故障检测诊断系统，具有智能诊断设备1。

（如图2所示）上述实施例中，进一步地：所述智能诊断设备1包括主控装置、4G装置、蓝牙装置、串口装置、车辆通讯装置、供电装置。所述主控装置交互连接车辆通讯装置，并通过车辆通讯装置交互连接车辆CAN总线。

供电装置为车辆通讯装置、主控装置、4G装置、蓝牙装置、串口装置供电。主控装置通过4G装置或蓝牙装置与上位工控机无线通讯连接。

主控装置通过串口装置与上位工控机有线通讯连接。

4G装置用于智能诊断设备1云端数据的传输和监测。

蓝牙装置用于智能诊断设备1本地数据的传输和监测。实现系统的有线或无线通讯功能的自由选择。

上述实施例中，优选地：所述蓝牙装置的蓝牙芯片为CRS公司的BlueCore4-External芯片。采用该芯片，具有跳频速度快，抗干干扰性强，功耗小，成本低，体积小的特点，适用于短距离网络通讯的应用；尤其支持增强速率（EDR）功能，可以提供多个并发蓝牙连接。同时可以嵌入式编程，用户编写的应用程序和协议能一并烧写运行在CRSBlueCore4-Ext芯片中。该芯片对外提供同步串行口（SPI）、通用异步串行口（UART）、通用串行总线（USB）、12个通用输出口（PIO）、脉冲编码调制接口（PCM），实现了从互联网接入智能诊断设备的功能。

（如图9所示）所述主控装置的主控芯片为意法半导体公司型号为STM32F405RGT6的芯片。STM32F405RGT6芯片处理器是基于高性能ARM®Cortex®-M4 32位RISC核心，工作频率高达168兆赫。其Cortex-M4内核FPU具有一个单精度浮点运算单元，支持所有ARM单精度数据处理指令和数据类型的运算。它还实现了一套完整的DSP指令和一个内存保护单元（MPU），提高了应用程序的安全性。其中，STM32F405RGT6芯片的1、13、19、32、48、64号引脚用于连接电源正极，该芯片的12、18、63号引脚用于连接电源的负极，用于实现处理器提供电源输入。该芯片的5、6号引脚用于连接外部晶振，用于实现处理器提供时钟输入。该芯片的7号引脚用于连接外部轻触开关，用于实现处理器提供复位功能；该芯片的15号脚连接4G模块，用于实现对4G模块的开关控制。16号引脚17号引脚连接4G模块，用于实现与4G模块的数据交互通讯功能。该芯片的20、21、22、23、24、25号引脚用于连接智能诊断设备1的CAN2（参见图9），用于实现智能诊断设备1中第二路CAN通讯功能，即实现汽车三电中电池的故障检测。该芯片的27号引脚连接指示灯，用于实现系统运行指示功能。该芯片的29、30号引脚连接蓝牙模块，用于实现与蓝牙模块的通讯功能。该芯片的33、34、35、36号引脚连接存储芯片，用于实现为系统能够提供数据存储功能功能。该芯片的41、44、45号引脚连接智能诊断设备1的CAN1，用于实现智能诊断设备第一路CAN通讯功能（参见图9），即实现整车控制器的故障检测。该芯片的42、43号引脚连接串口芯片，用于实现USB和系统的通讯功能。该芯片的46、49号引脚连接系统的程序下载接口。该芯片的50、51、52、53、54、55号引脚连接智能诊断设备1的CAN3（参见图9），用于实现智能诊断设备的第三路CAN通讯功能，即实现汽车三电中电机、电控、换挡机构的故障检测。该芯片的28和60号引脚作为系统运行的配置引脚。该芯片的31和47引脚作为系统内部电源滤波引脚。其余引脚悬空。

（结合图1）所述智能诊断设备1通过整车OBD 2连接整车控制器3；整车控制器3通过车辆CAN总线中的CAN1连接电池管理系统BMS4，电池管理系统BMS4连接动力电池5，实现电池的检测。为智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。

整车OBD 2，其中OBD全称：On Board Diagnostics，OBD为车载故障诊断系统的缩写。“OBDⅡ”是“On Board Diagnostics Ⅱ”，即Ⅱ型车载诊断系统的缩写。为使汽车排放和驱动性相关故障的诊断标准化。随着经济全球化和汽车国际化的程度越来越高，作为驱动性和排放诊断基础，OBDⅡ得到越来越广泛的实施和应用。OBDⅡ程序使得汽车故障诊断简单而统一，维修人员不需专门学习每一个厂家的新系统。

整车控制器3通过车辆CAN总线中的CAN4连接集成控制模块6，集成控制模块6连接驱动电机7；实现集成控制模块6的集成控制器通过车辆CAN总线中的CAN4对电机、电驱状态信息进行检测。

需要说明的是：车辆CAN总线中的CAN1、CAN4满足我国电动汽车的CAN总线国标要求。因此借助此国标实现电动车辆的通用性检测功能。其中，本发明通讯协议的物理层符合ISO11898-1、SAE J1939-11中关于物理层的规定；数据链路层遵循CAN2.0B 扩展帧格式和J1939 协议标准制定。整车CAN1、 CAN4均采用以上通讯协议。

整车控制器3连接远程监控终端8，远程监控终端8无线连接大数据平台9。通过大数据平台9实现远端数据分析和监测。借助大数据实现云端服务故障监测诊断功能。本发明支持新能源电动车几乎所有常见车型的网络通讯功能，检测范围广，覆盖国内大部分汽车领域的使用。

上述实施例中，进一步地：所述大数据平台9通过国家远程监控平台进行数据分析，对车辆在线以及31天内数据进行故障诊断并给出解决方案。由于大数据平台9具有故障存储功能，因此方便随时调取历史故障信息，为故障排除提供理论和历史故障时间参考，提高故障诊断排除效率，降低故障排查难度。

上述实施例中，进一步地：所述大数据平台9的云服务协议采用GB/T 32960.3-2016。有关GB/T 32960.3-2016云服务协议内容，具体参见《电动汽车远程服务与管理系统技术规范，第三部分：通信协议及数据格式》的内容。通过统一电动汽车远程服务与管理系统中的通信协议及数据格式，对规范整车企业和各级政府监管提供支撑作用，有利于促进电动汽车行业健康发展。通过公共平台对车辆运行状态及故障数据进行分析。通过对企业的车辆质量及故障处置服务进行统一监管，促进整车行业的优胜劣汰，健康发展；通过对电池等零关键部件运行状态、故障信息进行分析、对比，促进关键零部件产业的发展。

（结合图1）大数据平台9安装诊断软件，手机/平板/电脑终端安装APP/软件，当为手机或平板终端时，手机或平板终端安装APP。当为电脑终端时，电脑终端安装对应的软件。APP/软件对大数据平台9的诊断结果进行模块化显示（结合图6）。

除此之外：为实现在线检测，智能诊断设备1同样安装诊断软件，手机/平板/电脑终端通过安装的APP/软件对智能诊断设备1的本地诊断结果模块化显示。即智能诊断设备1还通过本地连接连接手机/平板/电脑终端。

（结合图4）上述实施例中，进一步地：所述本地连接包括RS232串口和USB接口，通过上述串口和接口实现有线本地连接。

因此，本发明有用两种连接方式，（如图3所以）通过蓝牙、4G与车辆及诊断系统远程连接，也可以通过（如图4所示）RS232串口和USB接口进行本地连接，使用灵活，方便，支持车联网远程控制。

（如图5所示）车辆将实时数据和诊断数据上报至大数据平台，大数据平台接收终端数据并将终端数据解码存入大数据平台数据库（DB），大数据平台提供网络产品页面设计（Web UI）内容，并提供数据查询应用程序接口（API）。手机或平板上安装的APP用于展示网络产品页面设计（Web UI）的内容。且该内容由本地网页服务器WEB Server提供。车辆通过其OBD接口采COM/BT/WiFi的方式传输至APP，由APP进行数据转换后连接至本地网页服务器WEB Server，建立云端数据交互。

在此基础上，如图7所示，手机或平板客户端内部架构包括网络产品页面设计（WebUI），网页框架（Web Frame）,本地网络服务器（Web Server），服务器地址127.0.0.1，蓝牙端口/串行通讯端口（COM）数据处理以及操作系统。

如图8所示，兼容多平台客户端的方框示意图，手机/平板/电脑终端客户端包括网页视图（Web View）,CAN数据接收程序将数据传输至本地网络服务器Web Server,本地网络服务器Web Server还接收数据库（DB）存储的数据，所有数据通过本地网络服务器WebServer经REST API/WebSocket API通过网页视图（Web View）进行显示。

上述实施例中，进一步地：所述诊断软件根据提前录入的整车协议进行自动编译，识别操作员所需数据以进行模块化显示。具体地：诊断软件为整车控制器对应大数据平台软件进行参数配置；根据参数配置获取软件版本号,对应大数据平台的底层软件代码和应用层模型文件；将应用层模型自动编译生成C代码和A2L文件,并将软件版本号更新入底层UDS协议代码中；将底层C代码和应用层软件生成的C代码合并一起生成整车控制器软件二进制文件,调试文件和MAP文件；根据二进制软件,调试软件和MAP文件更新A2L文件的文件地址；通过解析二进制生成规则和芯片地址解析加载规则,将标定量写入二进制软件,以得到对应大数据平台的整车控制器软件，以有效提高工作效率及软件的适用性,编译系统简单易用,提高了软件生产效率。

（如图6所示）所述APP/软件模块化显示的内容包括登陆界面、主页、车辆信息模块、在线故障诊断显示模块、历史故障诊断显示模块、报文监控显示模块。上述内容分别兼容对应PC Windows系统和平板手机的Android系统的显示界面进行显示。

（如图10所示）所述在线故障诊断显示模块用于显示在线诊断检测项、在线诊断数值、在线诊断描述等级、在线诊断故障标识、在线诊断故障描述、在线诊断建议解决方案信息。

（如图11所示）所述历史故障诊断显示模块用于显示历史故障等级、历史故障内容、历史故障时间信息。

本发明诊断软件和APP/软件解决了软件智能程度不足，数据显示不全面，无法进行详细故障分析，确定车辆问题，以及不能自动进行故障诊断并给出故障原因及处理建议，需要人工进行数据分析，耗时耗力的问题。

上述实施例中，进一步地：所述诊断软件采用OTA协议、IS-95B系统升级。本发明诊断软件采用OTA协议、IS-95B系统升级，使得诊断软件具备远程升级能力，实现系统功能的持续迭代增强，APP/软件一次开发，支持移植PC和安卓多平台，解决了检测内容不能修改，不具备远程升级功能的问题。

本发明的工作过程为：（如图1）本发明三电系统诊断功能是通过整车CAN网络对电池、电驱、电控部分进行监控，由电池管理系统（BMS）对电池状态信息通过整车CAN总线中的CAN1进行检测，集成控制器通过整车CAN总线中的CAN4对电机、电驱状态信息进行检测，最后同时传输至整车控制器，整车控制器将收集到信息上传至整车OBD及远程监控终端，通过远程监控终端无线传输至大数据平台，由诊断软件给出分析，进行模块化显示。通过整车OBD进行本地连接，将数据传输至诊断软件，进行分析、故障诊断；通过远程监控、远程诊断及整车OBD本地连接实现三电系统的故障诊断功能，填补市场空白。

通过以上描述可以发现：本发明填补市场暂无新能源整车三电故障检测诊断设备的空白；支持有网络环境和无网络环境使用，基于大数据支持，实现新能源汽车能源、驱动、控制及其子系统三电集成检测问题，并智能分析故障，给出故障原因和处理建议。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.新能源汽车整车故障检测诊断系统，其特征在于：具有智能诊断设备（1），所述智能诊断设备（1）通过整车OBD（2）连接整车控制器（3）；整车控制器（3）通过整车CAN1连接电池管理系统BMS（4），电池管理系统BMS（4）连接动力电池（5）；整车控制器（3）通过整车CAN4连接集成控制模块（6），集成控制模块（6）连接驱动电机（7）；整车控制器（3）连接远程监控终端（8），远程监控终端（8）无线连接大数据平台（9），大数据平台（9）安装诊断软件，手机/平板/电脑终端安装APP/软件，APP/软件对大数据平台（9）的诊断结果模块化显示；智能诊断设备（1）还通过本地连接连接手机/平板/电脑终端；智能诊断设备（1）安装诊断软件，手机/平板/电脑终端通过安装的APP/软件对智能诊断设备（1）的本地诊断结果模块化显示。

2.根据权利要求1所述新能源汽车整车故障检测诊断系统，其特征在于：所述智能诊断设备（1）包括主控装置、4G装置、蓝牙装置、串口装置、车辆通讯装置、供电装置；4G装置用于智能诊断设备（1）云端数据的传输和监测；蓝牙装置用于智能诊断设备（1）本地数据的传输和监测。

3.根据权利要求2所述新能源汽车整车故障检测诊断系统，其特征在于：所述蓝牙装置的蓝牙芯片为BlueCore4-Ext；所述主控装置的主控芯片为STM32F405RGT6。

4.根据权利要求1所述新能源汽车整车故障检测诊断系统，其特征在于：所述本地连接包括RS232串口和USB接口。

5.根据权利要求1所述新能源汽车整车故障检测诊断系统，其特征在于：所述大数据平台（9）通过国家远程监控平台进行数据分析，对车辆在线以及31天内数据进行故障诊断并给出解决方案。

6.根据权利要求1或5所述新能源汽车整车故障检测诊断系统，其特征在于：所述大数据平台（9）的云服务协议采用GB/T 32960.3-2016。

7.根据权利要求1所述新能源汽车整车故障检测诊断系统，其特征在于：所述诊断软件根据提前录入的整车协议进行自动编译，识别操作员所需数据以进行模块化显示；所述APP/软件模块化显示的内容包括登陆界面、主页、车辆信息模块、在线故障诊断显示模块、历史故障诊断显示模块、报文监控显示模块；所述在线故障诊断显示模块用于显示在线诊断检测项、在线诊断数值、在线诊断描述等级、在线诊断故障标识、在线诊断故障描述、在线诊断建议解决方案信息；所述历史故障诊断显示模块用于显示历史故障等级、历史故障内容、历史故障时间信息。

8.根据权利要求1或7所述新能源汽车整车故障检测诊断系统，其特征在于：所述诊断软件采用OTA协议、IS-95B系统升级。

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