CN203552047U - 用于判断汽车行驶状态的汽车微型诊断装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于判断汽车行驶状态的汽车微型诊断装置，所述汽车微型诊断装置与汽车通用OBD接口相连，从而使汽车电瓶的电直接引入到所述汽车微型诊断装置，所述汽车微型诊断装置包括：电源引脚，所述电源引脚与汽车通用OBD接口相连接并具有电压检测电路模块；控制芯片，所述控制芯片具有数模转换器并与所述电压检测电路模块相连接；和检测模块，所述检测模块与所述控制芯片相连接。

Description

用于判断汽车行驶状态的汽车微型诊断装置

技术领域

本实用新型涉及汽车控制领域；具体地，涉及一种用于判断汽车行驶状态的汽车微型诊断装置。

背景技术

20世纪60年代以前，汽车内部汽油喷射系统，及其它控制功能是借助于机械装置实现的，结构复杂，价格昂贵，多用于豪华型轿车和赛车。20世纪60年代以后，由于电子技术的迅猛发展和受排放法规的影响，使电控汽油喷射(EFI)技术及控制系统得到了进一步的发展。汽车不再只靠机械的控制，可以由车辆内部汽车电脑（ECU）自动控制，汽车上的各个电器元件，都是由各个不同的传感器与汽车控制电脑（ECU）相连。因此，汽车电脑可以及时准确的了解各个元器件的状态是否出现故障，也可以有效控制汽车上的各个部件动作。

汽车电脑（ECU）会存储所控制的所有元件的状态和故障信息，并及时准确的对车辆部件进行控制，对外它提供一个标准的接口，即OBD诊断接口，主要用于汽车内部信息与外界的沟通，当前主要应用于汽车维修企业通过专用仪器（即汽车解码器）与汽车电脑（ECU）通信获得车辆的实时动态信息及静态的故障信息并经过解码处理变成能够让人识别的文字和数字显示出来，专业维修人员对读到的信息进行判断分析车辆是否存在故障，什么部件存在故障。车辆ECU出现故障或需要升级时，也可使用专用仪器（即汽车解码器）通过OBD接口与汽车电脑相连实现ECU重新刷写和升级。

由于当前所有的专用检测设备都仅用于维修企业，专业性强，适用范围窄。这样，汽车上标配的OBD诊断接口仅用于检测维修之用，对于它的潜力并没有充分挖掘出来。

图1示出了现有技术中的与车辆线束连接端的诊断座示意图。如图1所示，OBD诊断接口是一个通用型的国际标准接口，当前所有新生产出来的车辆（汽油车、柴油重型车）都已经成为标准配置，形状大小尺寸都相同，共计16个针脚，其中16个针脚的定义如下：

PIN1——SAE J2411,GM single wire CAN;通用公司单线CAN-BUS

PIN2——ISO11519(Bus+)(SAE J1850),和10号脚同时使用，

41.6Kbps PWM脉宽调制

PIN3——Chrysler,CCD+(not OBD);克莱斯勒令CCD-BUS网线H线；

PIN4——底盘地Chassis ground

PIN5——逻辑地Signal ground

PIN6——ISO15765-4;CAN-BUS高速诊断线（H线），250/500Kbit/s

PIN7——KWP1281或KWP2000协议诊断线（K线），波特率10400

PIN8——点火开关打开有电IG+；点火开关ON/OFF状态识别用途；

PIN9——7号脚不方便时，启用*KWP1281或KWP2000协议诊断线（K线）波特率为10400

PIN10——ISO11519-4(Bus-)(SAE J1850),和2号脚同时使用，

41.6Kbps PWM脉宽调制

PIN11——Chrysler,CCD-(not OBD);克莱斯勒CCD-BUS网线L线

PIN12——K线制造厂保留使用

PIN13——K线制造厂保留使用

PIN14——ISO15765-4;CAN-BUS高速诊断线（L线），250/500kbps/s

PIN15——KWP1281或KWP2000协议诊断线（K线）7PIN不够用或控制单元过多时启用。

PIN16——长火线BAT+

对于标准OBD接口，诊断仪企业（解码器厂家）都必须遵循国际通用诊断标准才可以与汽车建立起通讯，制造各种通用或专用的维修仪器，主要用于维修企业的修车时使用。

随着汽车技术的迅猛发展及人们安全意识的不断提高，通过汽车诊断座可以挖掘很多有利于行车安全的新应用。充分的把汽车诊断技术专业化转向民用化，让诊断技术可以更好的为车主服务。

此外，汽车电瓶电压是一个恒定的电压，汽车未启动或启动后电平电压有一定的波动，但这个波动非常小，无法准备判断汽车启动的时间，而且，车辆在运行过程中，也存在汽车电瓶电压的波动情况。但是，由于汽车电瓶连接着车辆的所有的电器设备，启动时需要电瓶供电实现发动机的点火，所以在车辆启动时，车辆发动机点火瞬间电瓶电压会存在一定的变化，为了准确了解车辆的启动状态，需要一套设备对车辆的电瓶电压进行有效检测，准确了解车辆的启动状态，以便在车辆启动后对车辆进行其它的操作。

车辆的电瓶正负极与汽车诊断座相连，所以它的电压源自于电瓶电压，车辆每一次启动后，电瓶电压的变化都会第一时间反应到诊断座电压的变化，为了准确判断汽车启动的时间，现通过微型设备插到汽车诊断座上，诊断座的正极与设备的一个引脚相连，可以第一时间把电瓶电压的信息进行不间断的采集，再通过对采集数据的分析，来判断车辆是否启动或已经停止，并准确了解车辆的状态。

基于这个基础上，现在需要把专用诊断仪（即汽车解码器）进行微缩化处理，并在这个基础上，增加远程控制功能，才可以实现人车合一的目标。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，能够了解车辆的启动状态，以便在车辆启动后对车辆进行其它的操作，本实用新型提供了一种用于判断汽车行驶状态的汽车微型诊断装置，所述汽车微型诊断装置与汽车通用OBD接口相连，所述汽车微型诊断装置包括：电源引脚，所述电源引脚与汽车通用OBD接口相连接并具有电压检测电路模块；控制芯片，所述控制芯片具有数模转换器并与所述电压检测电路模块相连接；和检测模块，所述检测模块与所述控制芯片相连接。

该汽车微型诊断装置还包括过滤模块，所述过滤模块与所述电压检测电路模块相连接。

所述控制芯片中的数模转换电路基准电压为控制芯片电源电压3.3V。

所述电压检测电路模块包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，

第一分压电阻R1的值为300K、第二分压电阻R2的值为47K。

利用本实用新型的汽车微型诊断装置进行的汽车状态的检测，方法简便、准确，且能够实时进行这种检测，而且瞬间就可以了解到汽车状态。

附图说明

图1是现有技术中的车辆线束连接端的诊断座示意图。

图2是根据本实用新型实施例的汽车微型诊断装置的立体图。

图3A是根据本发明实施例的汽车微型诊断装置的第一半壳的仰视立体图。

图3B是根据本发明实施例的汽车微型诊断装置的第一半壳的俯视立体图。

图3C是根据本发明实施例的汽车微型诊断装置的第二半壳的立体图。

图4是根据本实用新型实施例的汽车微型诊断装置的工作原理图。

图5是根据本实用新型实施例的汽车微型诊断装置用于获取排放信息的示意图。

图6是根据本实用新型实施例的汽车微型诊断装置采集电瓶电压的采集电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图进一步详细说明本实用新型的实施例。

图2示出了本实用新型实施例的汽车微型诊断装置的立体图。如图2所示，该汽车微型诊断装置的外形尺寸大小为（长*宽*高）：50mm*33mm*28mm，由于车的标准诊断座位置的关系，该汽车微型诊断装置的尺寸是符合国际标准的。如果该汽车微型诊断装置的尺寸比上述尺寸稍大的话，则该汽车微型诊断装置无法正常插入到一些车型中。此外，汽车微型诊断装置的16PIN公头也是按国际标准尺寸进行模制的模具。

如图2所示，此汽车微型诊断装置共有16个针脚，与汽车的标准OBD接口一一对应，与汽车的连接方式就是把这个微型装置直接插到汽车诊断座上即可，它就是一个微型的汽车电脑检测设备，可以及时了解车辆的运行状态，并根据车辆的当前状况，做自动的对车辆的一些元件进行一些操作。

它的供电方式是直接从诊断座上取电，因为此接口是一个国际标准接口，有严格的接线定义，#16脚是汽车电源的正极，#4脚是汽车电源的负极，所以这个微型设备插入汽车诊断座后，车辆电瓶就自动会给它供电，解决它的恒电问题。自插入汽车诊断座，通过自检之后，即可进入正式工作状态。

图3示出了图2中的汽车微型诊断装置的内部结构图。图4示出了根据本实用新型实施例的汽车微型诊断装置的工作原理图。

如图4所示，该汽车微型诊断装置与汽车通用OBD接口相连，从而与汽车电脑进行通讯，并且该汽车微型诊断装置可以包括以下几个部分：检测模块，所述检测模块根据检测到的汽车压降确定汽车状态；侦听模块，在通过所述检测模块确定汽车状态之后，所述侦听模块获得与车辆状态相应的车辆数据；存储模块，通过所述侦听模块获得的所述车辆数据被发送至所述存储模块，从而对所述车辆数据进行分析处理；和反馈模块，所述反馈模块将分析处理后的车辆数据反馈到汽车电脑并发出相应的控制命令，从而实现对汽车电器的相应控制。

这里，汽车微型诊断装置与汽车通用OBD接口相连时使用的通讯协议主要包括以下符合国际通用标准的协议类型，如：ISO9141-2，SAE J1850VPW，ISO14230-4KWP2000，SAE J1850PWM，ISO15765-4CANBUS等等，再通过上下插针的方式来实现与诊断装置的数据互传。

可以将检测模块、侦听模块、存储模块和反馈模块集成作为诊断模块。

此外，如图3所示，该汽车微型诊断装置还可以包括远程控制模块，该主要用于与用户进行远程数据传输。该远程控制模块具有天线和通讯模块。天线决定远程控制模块的信号的强弱和稳定性。通讯模块会将需要发送的数据（如报警信息）通过无线模块（天线）第一时间发送给用户。

此外，如图2所示，通讯模块可以是在该汽车微型诊断装置的一侧所具有SIM卡的插口，该插口主要用于插入普通的SIM卡。这种SIM卡可以是任何现有的SIM卡，只要其具备可以收发短信的功能即可。此外，本实用新型中的汽车微型诊断装置通过该SIM卡来实现远程短信报警服务。

以下具体描述本实用新型中的汽车微型诊断装置的诊断模块和远程控制模块。与汽车的所有通讯都是通过该诊断模块来实现。该诊断模块与车的通讯协议主要包括以下符合国际通用标准的协议类型，如：ISO9141-2，SAE J1850VPW，ISO14230-4KWP2000，SAE J1850PWM，ISO15765-4CANBUS等等，再通过上下插针的方式来实现与通讯模块的数据互传，随后，通讯模块会将需要发送的数据（如报警信息）通过无线模块第一时间发送给用户。

这里，诊断模块主要用于车辆的控制部分，可以控制车门、车锁等电器设备；而远程控制模块主要用于与用户的远程数据传输。

诊断模块和远程控制模块优选地具有板状形式。通过汽车电瓶为这两个板状模块供应常电（即恒电电源（12V))，并且可以保证这两个模块处于常电状态下，从而可以一直保持这种数据连接。此外，模块的数据连接与手机的网络连接一样，一旦出现断网可以自动找回网络。

以下将通过几个示例性实施例来说明根据本实用新型实施例的汽车诊断装置的工作原理。

汽车诊断装置与车进行通讯，并通过上述符合国际通用标准的协议实现通讯方式的转换，然后通过串行接口建立与处理器之间的数据互传，从而能够侦听到与车有关的各种数据，在将这些数据发送到处理器之后，可以通过处理器中的存储模块对这些数据进行分析，从而了解例如车辆电器的状态信息，里程，电压、油耗等等车辆的相关信息。

诊断装置的主要功能之一就是利用侦听模块侦听这些汽车数据，并通过程序将这些汽车数据进行处理，发出必要的控制命令，来实现对车辆电器的控制。

具体而言，如图4所示，当前汽车内部都是采用CAN总线的网络布线模式，汽车中存在很多块不同的汽车电脑，通过总线的形式相互关联，相互之间会发送一些有用的数据。可以通过侦听模块获得这些数据，并且可以通过存储模块对数据进行分析从而获得与车辆有关的信息，而这些信息主要包括：车辆电器的状态信息，里程，电压、油耗等等。

例如，在车辆行驶的过程中，侦听模块会实时侦听车辆的数据，当侦听到车辆的行驶速度超过15km/h时，侦听模块就会将该数据发送到存储模块，与储存在存储模块中的参考数据进行比较，获得相应的控制命令，从而会自动对车辆的电控门锁进行落锁操作，这样可以很好的保证车内人员的安全及财务的安全；当车速为0时，车门不会自动打开，这时诊断装置会侦听司机是否拔出车钥匙和打开司机侧车门（其它车门打开没有影响），如果侦听到司机已经拔出钥匙或已经打开司机侧车门（这两个条件满足一个即可），其它的车门也会同时自动打开。

通过对车辆状态信息的侦听，当侦听到司机拔出车钥匙并在打开车门后再关闭车门时，再通过检测后，根据实际情况，对车门进行自动落锁、对车窗户进行自动升起操作。

具体地，微型检测设备会自动侦听汽车总线上的各种数据，并对数据进行过滤分析，当侦听到车辆钥匙关闭并且司机离开车辆后，当侦听到车窗未关时，微型诊断装置会对汽车电脑（ECU）发送车窗的升窗指令，完成车辆的窗户升起操作，从而实现对车辆窗户的有效控制。

此外，在通过诊断模块中的侦听模块进行侦听的模式中，当发现车辆司机已经拔了钥匙并离开车辆，并且在通过时间模块控制的延时之后，再通过主动发送命令的方式对车辆的电器设备进行检测，包括：大灯、小灯、内部照明灯、车门未关报警、行礼箱等等，一旦发现这些部分没有关闭的情况，则会通过远程控制模块把检测结果转换为文字的形式，并以多种传输方式（例如短信或网络等）传送给用户。

汽车微型诊断装置在自动侦听到汽车总线上的各种数据之后，会对数据进行过滤分析。当侦听到车辆钥匙关闭并且司机离开车辆后，汽车微型诊断装置会第一时间对车辆的重要部件进行侦测，例如车门、大灯、天窗、车内灯光等各种有耗电设备，以准确了解各种设备是否处于关闭状态。如果这些设备处于关闭状态，则不进行远程报警（例如发送短信）；如果有设备处于耗电状态，则在侦听完之后，第一时间通过汽车微型诊断装置上的通讯模块以远程报警的形式（例如发送短信）告知车主哪些电器设备未关闭。这样，汽车微型诊断装置可以及时地告知车主相关警告信息，避免车辆出现由于耗电而无法启动的情况。

通过诊断装置中的侦听模块还可以侦听到用户摇控器的数据，通过分析模块对遥控器发出的命令进行分析处理，根据分析结果对车窗户进行操作，从而通过摇控器控制车辆的窗户的升降。如果用户在离开车时发现车辆窗户没有升起，或在进入车辆之前想让车窗先打开通风，都可以通过摇控器来进行有效的控制，但最根本的是通过汽车诊断装置来进行控制。

此外，该检测模块还可以判断车辆的状态。因为车辆在运行状态与停止状态的电器特性存在很大的区别，所有的侦听都建立在先确定车辆状态的基础之上，为了判断这个车辆是属于运行状态还是停止状态，需要一个很好的检测方式，现对这个检测方法做如下陈述：

诊断装置的所有的通讯引脚都是按照国际标准进行设计，由于车辆是恒压电源，16脚是正极，4脚是负极，对装置进行供电。但是，由于汽车电瓶还连接着车内的其它的电器设备。在车辆启动的瞬间，会有一个压降，而在车辆运行过程中，也存在这样的压降过程，现通过如下方式，实现对车辆是否启动或已经停止的准确判断。

微型装置使用STM32控制芯片，此芯片内置一个12位的模数(A/D)转换器，可以通过该数模转换器随时监控外部输入电压（该微型装置可以实时监控车辆电瓶电压）从而采集外部电压信号，并将其转换成数字信号，控制芯片通过采集到的数字信号就可算出目前采集到的电压值。在车辆停车状态下，车辆电源电压具有一个恒定的电压值，一般在12V到13V之间，在汽车点火瞬间，由于发动机启动会带动其它的多种电器设备，这个过程需要较大的电流，所以在发动机启动瞬间电瓶电压会有很大的压降，一般达2V以上，这个压降的时间非常短，属于毫秒级别，通过对这个毫秒级别的压降做相应的判断，即可以准确了解车辆启动瞬间的时间。。发动机启动时发动机会带动汽车内的发电机转动为电瓶充电，此时电瓶电压会上升到13V到14V之间。在通过电压信号的转换，实时了进行数据采样，如果发现有压降，而且，循环对电压进行检测，其中若存在高于13V以上电压，则证明一直属于启动状态；如果中途也存在压降现象，可通过状态判断来进行过滤。以同样的原因，可以判断车辆是否已经停止。

具体地，如前参照图2所述，该汽车微型诊断装置共有16个针脚，它的供电方式是直接从诊断座上取电，因为此接口是一个国际标准接口，有严格的接线定义，#16脚是汽车电源的正极，#4脚是汽车电源的负极，所以这个微型设备插入汽车诊断座后，车辆电瓶的电就直接引到设备内部，对于设备的电源引脚设备做了单独处理，实时的对电源模块的电压进行检测，任何一个细微的电压变化，都会做好记录。

图6示出了根据本实用新型实施例的汽车微型诊断装置检测电瓶电压的电压检测电路的原理图。在本实施例中，电源引脚具有电压检测电路模块，用于对汽车电瓶的电压信号进行实时记录；STM32控制芯片中的数模转换电路基准电压为控制芯片电源电压3.3V，这样采样输入电压最大为3.3V。如图6所示，在测量汽车电瓶电压时，需要由分压电阻R1（300K）、R2（47K）进行分压后再进行采样测量。因此，这里的采样输入电压=电瓶电压*R1/R2+R2，这样，根据这个公式，汽车微型诊断装置可以根据采样输入电压来计算车辆的电瓶电压值，从而判断出车辆的启动或停止状态。

此微型装置通过对电压的有效读取，再通过对电压的细微变化进行过滤分析，真正实现了对每一种状态的准确判断。

具体而言，汽车微型诊断装置通过上述电瓶电压检测电路实时监控车辆的电瓶电压，如果电瓶电压持续保持在12V左右，即可判断出此刻车辆处于停车状态。

但是，车辆在启动瞬间的电压值是不同的。如前所述，在发动机启动瞬间由于需要高压点火，所以此时电瓶电压会在瞬间降低到10V左右，而车辆启动后，发动机会带动发电机运转为车辆电器设备提供电能同时给电瓶充电，这时的车辆电瓶电压会上升到13V。汽车微型诊断装置通过电瓶电压检测电路对电瓶电压进行实时监测（即16PIN诊断座16脚），当汽车微型诊断装置监测到电瓶电压瞬间低至10V左右时，500毫秒后重新检测电压，之后每500毫秒都采集一次，这样连续检测三次之后，取出电压值最大的一次进行判断（因为电瓶电压不是保持不变的，而是会存在一些波动，所以这里连续采集3次电压值并且取最大值进行判断，从而增加检测的准确性），如果该电压值大于13V，即可判断此时车辆已经启动，如果电压值持续保持在13V左右，则说明车辆处于启动状态。当然，本实用新型的检测次数不仅限于3次，微型诊断装置可以进行多次检测，从而增加检测精确度。

通过此方法可以准确判断车辆的状态，可以准确了解车辆的启动时间，启动次数，运行时间，为汽车企业提供有效数据，而且也为侦听模块在后续侦听数据的准确性提供了保障。

此外，该诊断装置还可以包括测试模块，该测试模块可与远程控制模块相结合地工作。具体地，测试模块可以通过车载OBD系统获取与排放有关的故障信息，而远程控制模块可以将故障信息发送到服务器上。对故障信息的检测是汽车诊断的核心，该检测模块兼容各种协议，可以对所有符合OBD协议的车型进行最准确的测试。这对于汽车尾气的治理很有作用。

图5显示了根据本实用新型实施例的汽车微型诊断装置用于获取排放信息的示意图。

如图5所示，该诊断装置共有16个针脚，与汽车的标准OBD接口一一对应，与汽车的连接方式就是把这个微型设备直接插到汽车诊断座上即可，它可以第一时间了解与车辆排放有关的故障信息。并且，该诊断装置还具有GSM通讯模块，该微型诊断装置可以主动发送短信或通过服务器告知车主相关信息，车主也可以登录应用软件从服务器获取相关信息或发送检测指令给微型装置。

车辆诊断装置通过检测侦听，对所有通信数据进行分析，当车辆的故障灯（MIL）亮起的情况下，可以准确判断车辆的排放已超标，必须及进的进行维修。当故障类亮起的情况下，车辆运行的多少公里，是否进行了清码操作都可以及时的记录到汽车电脑上并通过此设备上传到监控中心，从而实现监控中心发现车辆出现此类故障时及时提醒、警告车主或采取其它措施。

微型诊断装置安装到汽车OBD诊断接头上，与车载OBD系统相连接，实时监测发动机、催化转化器、颗粒捕集器、氧传感器、排放控制系统、燃油系统、EGR等多个系统和部件，同时对这些数据进行分析，将这些数据与正常状况下的数据进行对比，当发现数据异常时，自动分析出车辆那个部件发生故障是否会影响尾气排放，当发现会对尾气排放产生影响时，会将车辆的VIN(车辆识别号)码、车牌号、与排放超标有关的故障码等信息自动上传到服务器，可供交管部门监控，同时发送故障短信到车主手机，提醒车主进行维修，如果车主在规定时间内没有维修，交管部门可对其进行相应处罚。

此外，用户也可通过发送短信、网络传输信息或使用安装在手机中的微型装置应用软件主动对车辆进行检测，微型诊断装置会将诊断报告上报到服务器或以短信形式回复到用户手机。

在上述实施例中，所有技术实现的基础都是在OBD接头上，实现外挂功能的有效扩展，在实现的过程中，采用的有效的电压检测技术，保证了后续结果的真实性及准确性。关于摇控升窗、降窗、启动落锁、开锁等等功能，实现方法有很多种，对于汽车厂家，可以采用汽车内部的控制电路来实现，但对同级别的车这些功能各不相同。汽车内部可以通过采用不同的电器控制模块来实现此功能，但通过OBD接口外挂式实现汽车功能的扩展的模式确很少。此实用新型最大的特点就是外挂式微型模块实现车辆服务功能的最大扩展，为车主服务。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本实用新型的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本实用新型在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本实用新型的精神和教导范围内。

Claims (5)

1.一种用于判断汽车行驶状态的汽车微型诊断装置，所述汽车微型诊断装置与汽车通用OBD接口相连，所述汽车微型诊断装置包括：

电源引脚，所述电源引脚与汽车通用OBD接口相连接并具有电压检测电路模块；

控制芯片，所述控制芯片具有数模转换器并与所述电压检测电路模块相连接；和

检测模块，所述检测模块与所述控制芯片相连接。

2.根据权利要求1所述的汽车微型诊断装置，还包括过滤模块，所述过滤模块与所述电压检测电路模块相连接。

3.根据权利要求1所述的汽车微型诊断装置，其特征在于，所述控制芯片中的数模转换电路基准电压为控制芯片电源电压3.3V。

4.根据权利要求1所述的汽车微型诊断装置，其特征在于，所述电压检测电路模块包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2。

5.根据权利要求4所述的汽车微型诊断装置，其特征在于，第一分压电阻R1的值为300K、第二分压电阻R2的值为47K。

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