CN103246280B - 一种电动汽车诊断*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车诊断***，所述诊断***为电动汽车的控制器故障及寿命在线诊断***，包括MCU单片机，电源保持电路模块和电子控制器软件模块；所述电源保持模块用于在车辆钥匙关闭后，保持单片机的电源，直到软件主动关闭电源，以完成故障及寿命数据保存功能；所述电子控制器软件模块包括故障诊断模块，寿命计算模块，诊断通讯协议模块和数据存储及恢复模块，所述故障诊断模块内含漏斗动态算法进行故障诊断策略，用于在线地进行故障诊断；所述寿命计算模块用于在线进行寿命计算及分析；所述诊断通讯协议模块用于与诊断仪模块进行通讯；所述数据存储及恢复模块用于进行故障及寿命数据的掉电保存及上电恢复。<!--1-->

Description

一种电动汽车诊断***

技术领域

本发明涉及电控车辆运行监控技术，具体涉及一种针对电控汽车的故障监控、寿命监控的装置和方法。

背景技术

当前电动汽车技术发展十分迅速，正处于市场推广的上升阶段。而电动车作为一种新兴车型，相比传统车型，车辆安全及零部件质量问题比较突出。而电子控制器作为电动汽车的核心零部件，其故障状态及运行寿命直接影响汽车使用功能及安全，同时也是生产厂商及4S店十分关心的内容。

传统车型都会配备或者集成一个OBD诊断装置，用于记录发动机排放故障的状态，以满足排放法规及故障诊断的需要。一旦发生故障需要进行诊断时，需要使用专门的OBD诊断仪在特定的场所如4S店进行，而且故障的原始数据很难保存及反馈给主机厂。

电动汽车由于是电力驱动，不存在排放故障，但在现阶段仍然存在影响车辆安全及功能的故障，需要在线诊断和记录，以满足车辆安全和售后维修统计的需要。并且对于许多电子关键部件，其使用寿命是一定期限的，不能超期使用，否则将带来严重的车辆安全问题。特别是与充电相关的器件，由于在车辆静止电池充电期间也在工作，其使用寿命并不能仅仅能通过汽车仪表显示的行驶里程来衡量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种先进低成本的用于电动汽车故障及寿命在线监控、记录及基于标准诊断协议的***,可以有效的解决开发及售后市场的运行监控,故障诊断、使用安全等问题,满足汽车使用安全的要求，有利于汽车质量的持续改进。

具体技术方案如下：

一种电动汽车诊断***，所述诊断***为电动汽车的控制器故障及寿命在线诊断***，包括MCU单片机，电源保持电路模块和电子控制器软件模块；所述电源保持模块用于在车辆钥匙关闭后，保持单片机的电源，直到软件主动关闭电源，以完成故障及寿命数据保存功能；所述电子控制器软件模块包括故障诊断模块，寿命计算模块，诊断通讯协议模块和数据存储及恢复模块，所述故障诊断模块内含漏斗动态算法进行故障诊断策略，用于在线地进行故障诊断；所述寿命计算模块用于在线进行寿命计算及分析；所述诊断通讯协议模块用于与诊断仪模块进行通讯；所述数据存储及恢复模块用于进行故障及寿命数据的掉电保存及上电恢复。

进一步地，还包括CAN通讯模块和IO驱动模块，所述MCU单片机和电源保持电路模块通过CAN通讯模块和IO驱动模块连接至电子控制器软件模块。

进一步地，所述MCU单片机内置数据存储模块或外置EEPROM模块。

进一步地，数据存储电路模块采用MCU单片机内置的数据存储模块DATAFLASH模块，或，当MCU未配置DATAFLASH模块，采用外置EEPROM模块，用SPI通讯模块。

进一步地，所述电子控制器软件模块还包括保护及限制模块，其用于根据故障诊断模块和寿命计算模块的计算结果，按照预设保护限制策略，通过IO驱动模块及CAN模块进行功能保护及限制，进行车辆性能上、功能上的限制，并通过仪表模块来点亮相关故障报警灯。

进一步地，所述限制按照严重等级，分为限制最高车速、限制最高加速度、限制电机输出功率、禁止能量回收、禁止电机反转、禁止软件刷新、禁止再次启动、禁止运行。

进一步地，所述故障诊断模块根据单片机运行状态及输入输出信号及通讯信号，采取预设诊断策略，定周期对当前发生的***故障进行分析计算；当判断为确认故障，根据故障的级别不同，保护及限制模块将采取相应的保护措施。

进一步地，所述寿命计算模块用于计算控制器总运行时间，行驶里程，上下电次数，软件刷新次数，记录并累加上电运行时间，上下点循环次数等数据。

进一步地，电动汽车诊断***通过CAN总线与诊断仪通讯连接，所述诊断协议模块的诊断通讯协议是KW2000协议，诊断协议接收标准售后诊断仪的指令，根据指令内容的不同，返回对应的数据内容。

上述数据存储及恢复模块的存储恢复方法，数据存储及恢复模块记录和恢复的数据类别为：故障数据、寿命数据、校验区数据，其中校验数据的位置和长度是固定的，所述数据在存储器中保存相同的两份，且数据的CHECKSUM校验数据也写两份，进一步地，采用如下步骤：

（1）当钥匙关闭后，数据存储及恢复模块进行故障及寿命数据的保存，掉电后数据不丢失；

（2）当再次钥匙上电后，数据存储及恢复模块将第一份数据从此模块中拷贝到MCU单片机的RAM内存中；

（3）数据存储及恢复模块计算第一份数据的CHECKSUM值；

（4）与存储器中校验区数据的第一份CHECKSUM值进行比较；

（5）如果一致，则证明数据完好；如果不一致，则再拷贝第二份数据至同样地址的RAM区，并计算其CHECKSUM值,并与存储器中校验区数据的第二份CHECKSUM值进行比较，如果一致，则第二份数据完好。

附图说明

图1为本发明电子控制器故障及寿命诊断***结构图

图2为数据存储及恢复流程图

具体实施方式

下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。

参照图1车辆故障及寿命诊断***示意图所示,本发明***所采用的硬件方案包括MCU单片机（内含数据存储模块），电源保持电路模块，CAN通讯电路模块。

优选地,与整车CAN通讯接口采用光耦合电路,可以提高与整车CAN总线的电气抗干扰能力。

数据存储电路模块采用MCU单片机内置的DATAFLASH模块（32位MCU普遍配置有内置的数据存储器），以节省成本。

可选的，如果MCU未配置DATAFLASH模块，也可以采用外置的EEPROM模块，采用SPI总线接口。

电子控制器软件***，包括故障诊断软件模块，可以在线地进行故障诊断，内含普遍应用的漏斗动态算法进行故障诊断策略。

电子控制器软件***，包括寿命统计模块，如控制器总运行时间，行驶里程，上下电次数，软件刷新次数等等，可以在线进行寿命计算及分析。

电子控制器软件模块，包含诊断通讯协议模块，可以与标准的售后诊断仪模块进行通讯，使用标准售后诊断接接口装置，通过符合ISO11898-1的标准CAN总线，以KWP（KeyWordProtocol）onCAN协议标准售后诊断仪进行数据通讯；

优选地,诊断协议是KWPonCAN协议.同时也可以采用其他类似的通讯协议，如UDS(UnifiedDiagnosticService)onCAN诊断协议。

电子控制器软件模块，包含数据存储及恢复模块。可以进行故障及寿命数据的掉电保存及上电恢复。数据采用双备份及添加CHECKSUM累加校验码，以提高数据安全性。采用此种方法，可以保证***在存储过程中意外断电及其他干扰时，其中一个数据模块发生故障不至于丢失此前所有运行周期的数据，最多丢失当前运行周期的信息，提高了***数据的安全性。

诊断模块：可以根据单片机运行状态及输入输出信号及通讯信号，采取一定的诊断策略，定周期地（比如10ms）对当前发生的***故障进行分析计算，一旦判断为确认故障，根据故障的级别不同，保护及限制模块将采取相应的保护措施，通过IO驱动模块及CAN模块进行功能保护及限制，比如关闭相关的继电器驱动电路。

寿命计算模块：记录并累加上电运行时间，上下点循环次数，总行驶里程，软件刷新次数等数据。例如上电运行时间，根据软件运行周期时间，如果每10ms模块运行一次，则每运行100次循环，上电运行时间增加1S；其中，对于软件刷新次数，限制次数为芯片使用手册的数据，而使用寿命则来源于控制器的寿命加速测试试验。如果到达了相应的上限，则由保护及限制模块负责采取相应的措施，比如通过CAN信号使仪表点亮故障报警灯，以及限制车辆的最高车速等功能，以满足车辆使用安全的要求。

保护及限制模块：根据诊断模块、寿命计算模块的计算结果，按照事先制定好的保护限制策略，进行车辆性能上、功能上的限制，并通过仪表模块来点亮相关故障报警灯。按照严重等级，分为限制最高车速、限制最高加速度、限制电机输出功率，禁止能量回收、禁止电机反转、禁止软件刷新、禁止再次启动、禁止运行。

诊断协议模块：诊断仪在硬件上是通过CAN总线与OBD***进行通讯；诊断仪与OBD***之间的诊断通讯协议是KW2000协议。诊断协议接收标准售后诊断仪的指令，根据指令内容的不同，返回对应的数据内容。比如$18指令需要返回当前故障码，$1A返回控制器当前软件版本，$21并且参数为$0A的指令返回车辆总上下电循环等，以方便售后进行故障维修和寿命统计。

数据存储及恢复模块：根据使用方式的不同，需要记录和恢复的数据类别为：故障数据、寿命数据、校验区数据，其中校验数据的位置和长度是固定的。当钥匙关闭后，此模块进行故障及寿命数据的保存，以在掉电后数据不丢失。每类数据在存储器中都保存相同的两份，并且数据的CHECKSUM校验数据也写两份（此两份应属于不同的擦写块，以防止同时被擦除数据）。当再次钥匙上电后，首先将第一份数据从此模块中拷贝到MCU单片机的RAM内存中，并且计算第一份数据的CHECKSUM值。再与存储器中校验区数据的第一份CHECKSUM值进行比较。如果一致，则证明数据完好。如果不一致，则再拷贝第二份数据至同样地址的RAM区，并计算其CHECKSUM值,并与存储器中校验区数据的第二份CHECKSUM值进行比较，如果一致。则第二份数据时完好的。除非整块存储器都被破坏，一般情况下，最多有一块数据被损坏。流程图见图2。

电源保持模块：在车辆钥匙关闭后，可以一直保持单片机的电源，直到软件主动关闭电源，以完成故障及寿命数据保存功能。

IO驱动模块、CAN模块、SPI模块为驱动模块技术，为普通驱动技术，不再详细介绍。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电动汽车诊断***，其特征在于，所述诊断***为电动汽车的控制器故障及寿命在线诊断***，

包括MCU单片机，电源保持电路模块和电子控制器软件模块；

所述电源保持模块用于在车辆钥匙关闭后，保持单片机的电源，直到软件主动关闭电源，以完成故障及寿命数据保存功能；

所述电子控制器软件模块包括故障诊断模块，寿命计算模块，诊断通讯协议模块和数据存储及恢复模块，所述故障诊断模块内含漏斗动态算法进行故障诊断策略，用于在线地进行故障诊断；

所述寿命计算模块用于在线进行寿命计算及分析，包括计算控制器总运行时间，行驶里程，上下电次数，软件刷新次数，记录并累加上电运行时间，上下电循环次数数据；

所述诊断通讯协议模块用于与诊断仪模块进行通讯；

所述数据存储及恢复模块用于进行故障及寿命数据的掉电保存及上电恢复；

所述电子控制器软件模块还包括保护及限制模块，其用于根据故障诊断模块和寿命计算模块的计算结果，按照预设保护限制策略，通过IO驱动模块及CAN模块进行功能保护及限制，进行车辆性能上、功能上的限制，并通过仪表模块来点亮相关故障报警灯；

所述限制按照严重等级，分为限制最高车速、限制最高加速度、限制电机输出功率、禁止能量回收、禁止电机反转、禁止软件刷新、禁止再次启动、禁止运行；

所述故障诊断模块根据单片机运行状态及输入输出信号及通讯信号，采取预设诊断策略，定周期对当前发生的***故障进行分析计算；当判断为确认故障，根据故障的级别不同，保护及限制模块将采取相应的保护措施。

2.如权利要求1所述的电动汽车诊断***，其特征在于，还包括CAN通讯模块和IO驱动模块，所述MCU单片机和电源保持电路模块通过CAN通讯模块和IO驱动模块连接至电子控制器软件模块。

3.如权利要求1或2所述的电动汽车诊断***，其特征在于，所述MCU单片机内置数据存储模块或外置EEPROM模块。

4.如权利要求3所述的电动汽车诊断***，其特征在于，数据存储电路模块采用MCU单片机内置的数据存储模块DATAFLASH模块，或，当MCU未配置DATAFLASH模块，采用外置EEPROM模块，用SPI通讯模块。

5.如权利要求1所述的电动汽车诊断***，其特征在于，电动汽车诊断***通过CAN总线与诊断仪通讯连接，所述诊断协议模块的诊断通讯协议是KW2000协议，诊断协议接收标准售后诊断仪的指令，根据指令内容的不同，返回对应的数据内容。

6.基于权利要求1所述电动汽车诊断***的数据存储及恢复模块的存储恢复方法，其特征在于，数据存储及恢复模块记录和恢复的数据类别为：故障数据、寿命数据、校验区数据，其中校验数据的位置和长度是固定的，所述数据在存储器中保存相同的两份，且数据的CHECKSUM校验数据也写两份，其特征在于，采用如下步骤：

（1）当钥匙关闭后，数据存储及恢复模块进行故障及寿命数据的保存，掉电后数据不丢失；

（2）当再次钥匙上电后，数据存储及恢复模块将第一份数据从此模块中拷贝到MCU单片机的RAM内存中；

（3）数据存储及恢复模块计算第一份数据的CHECKSUM值；

（4）与存储器中校验区数据的第一份CHECKSUM值进行比较；

（5）如果一致，则证明数据完好；如果不一致，则再拷贝第二份数据至同样地址的RAM区，并计算其CHECKSUM值,并与存储器中校验区数据的第二份CHECKSUM值进行比较，如果一致，则第二份数据完好。