專利名稱：一種基于CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷系統(tǒng)和診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷系統(tǒng)和診斷方法，以 CANopen高層協(xié)議作為混合動(dòng)力汽車總線協(xié)議，制定針對(duì)混合動(dòng)力汽車的CANopen故障診 斷通信規(guī)范，并將其應(yīng)用于本診斷系統(tǒng)中，屬于混合動(dòng)力汽車車載故障診斷領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車電子化程度日益提高，汽車電子控制系統(tǒng)(燃油 噴射系統(tǒng)、制動(dòng)防爆死系統(tǒng)、安全氣囊等)不斷增多，另外混合動(dòng)力汽車在傳統(tǒng)汽車的基礎(chǔ) 上增加了蓄電池、電機(jī)等設(shè)備，技術(shù)科技含量比較高，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。這些復(fù)雜的系統(tǒng)，使得 汽車的維修變得很困難。為了便于維修與監(jiān)測(cè)，在汽車控制系統(tǒng)的控制器中，一般都設(shè)計(jì) 有自診斷功能即車載診斷功能。指的是利用車上的診斷設(shè)備進(jìn)行的實(shí)時(shí)診斷，診斷信息以 故障代碼的形式實(shí)時(shí)的存儲(chǔ)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，以及通過(guò)點(diǎn)亮故障指示燈通知駕駛員出現(xiàn)故 障。如果駕駛員想詳細(xì)知道哪個(gè)部分發(fā)生故障以及發(fā)生故障的原因，必須到維修站由維修 人員用故障診斷儀讀出故障碼，然后對(duì)照相應(yīng)車型維修手冊(cè)或診斷手冊(cè)上的故障碼表得到 該故障碼的具體解釋，以及檢測(cè)故障的步驟和排除故障的方法。為了適應(yīng)上述需要，有必要 開(kāi)發(fā)一種基于混合動(dòng)力汽車的車載故障診斷系統(tǒng)，既能夠進(jìn)行整車的監(jiān)測(cè)，又能夠使傳統(tǒng) 的車載故障診斷系統(tǒng)與故障診斷儀的功能相結(jié)合。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，車載診斷系統(tǒng)實(shí)時(shí)的存 儲(chǔ)和顯示故障報(bào)警信息。駕駛員根據(jù)故障級(jí)別決定處理方法。對(duì)于輕微的故障，駕駛員可 以根據(jù)故障信息提示自行解決，做到故障的及時(shí)排除，防止事故的發(fā)生。對(duì)于嚴(yán)重故障，需 要維修人員通過(guò)本故障診斷系統(tǒng)獲得更詳細(xì)的故障信息，以及時(shí)的確定故障發(fā)生部位，減 少了維修的復(fù)雜程度。近年來(lái)，CAN網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在汽車上，將CAN作為標(biāo)準(zhǔn)的車內(nèi)通信協(xié)議也 已經(jīng)確定下來(lái)。但是與開(kāi)放系統(tǒng)互連模型(OSI) —致，CAN規(guī)范只定義了模型的最下面兩 層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。CANopen作為高層協(xié)議，支持各種CAN廠商設(shè)備的互用性、互換 性，能夠?qū)崿F(xiàn)在CAN網(wǎng)路中提供標(biāo)準(zhǔn)的、統(tǒng)一的系統(tǒng)通訊模式，并且提供設(shè)備功能的描述方 式，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)管理等功能。本發(fā)明以CANopen協(xié)議為混合動(dòng)力汽車總線協(xié)議，制定針對(duì)混合 動(dòng)力汽車的CANopen故障診斷通信規(guī)范，一方面探索CANopen在故障診斷系統(tǒng)中的應(yīng)用，填 補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。另一方面利用CANopen協(xié)議的模塊化特點(diǎn)，增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性、適應(yīng)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有混合動(dòng)力汽車診斷技術(shù)之不足，提出了一種基于 CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。該系統(tǒng)使傳統(tǒng)車載故障診斷系統(tǒng) 與故障診斷儀相結(jié)合，將故障診斷儀完善的數(shù)據(jù)通信功能、友好的界面顯示與在板故障診 斷的實(shí)時(shí)性相結(jié)合，完成故障信息如故障診斷碼、故障描述等的實(shí)時(shí)采集與顯示，以及故障 信息的有效管理。該系統(tǒng)不僅有故障診斷的功能，還有車輛實(shí)時(shí)信息顯示的功能。
本發(fā)明采取如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的一種基于CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷系統(tǒng)，其特征在于包括如下模 塊1)故障診斷接口，通過(guò)診斷接口將車載CANopen網(wǎng)絡(luò)與信息采集模塊相連。2)信息采集模塊，用于各個(gè)電子控制單元E⑶與主控制模塊CANopen網(wǎng)絡(luò)通訊。3)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)程序、CANopen通訊協(xié)議、車型信息以及故障信息。4)液晶顯示模塊，用于顯示故障指示燈，詳細(xì)的故障信息及車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)顯不。5)語(yǔ)音報(bào)警模塊，用于故障信息的聲音提示及警報(bào)。6)觸摸屏及鍵盤模塊，用于顯示界面的切換，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。7)主控制模塊，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，采用TI公司的ARM926EJ-S內(nèi)核的 TMS320DM355為主控芯片，該模塊通過(guò)運(yùn)行存儲(chǔ)模塊中的程序和CANopen協(xié)議，可接收信息 采集模塊的CANopen報(bào)文，實(shí)現(xiàn)對(duì)整車CANopen網(wǎng)絡(luò)的管理以及對(duì)CANopen報(bào)文的解析，獲 取到故障信息及車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將故障信息放入存儲(chǔ)模塊，將顯示內(nèi)容送液晶顯示模塊同 時(shí)將故障報(bào)警信息送語(yǔ)音報(bào)警模塊進(jìn)行聲音提示，以及接收觸摸屏及鍵盤模塊的人機(jī)交互 fn息ο8)電源模塊，用于為整個(gè)系統(tǒng)供電。本系統(tǒng)通過(guò)故障診斷接口與車載CANopen網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連接。存儲(chǔ)模塊、液晶顯示 模塊、語(yǔ)音報(bào)警模塊、觸摸屏及鍵盤模塊、信息采集模塊分別與主控模塊交互連接。基于CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷系統(tǒng)，根據(jù)不同的故障級(jí)別，在液晶 顯示模塊中用不同顏色指示燈閃爍顯示。最嚴(yán)重的一類，只要發(fā)生一次就觸發(fā)紅色指示燈 閃爍；次嚴(yán)重的一類故障，只有在連續(xù)的兩次行駛過(guò)程中發(fā)生才使黃色指示燈閃爍；瞬時(shí) 輕微故障，綠色指示燈閃爍。系統(tǒng)檢測(cè)到嚴(yán)重故障時(shí)，通過(guò)CANopen網(wǎng)絡(luò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)和自動(dòng)變速箱控 制模塊，限制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，將車速限制在10km/H。一種基于CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷方法，是以CANopen高層協(xié)議作 為混合動(dòng)力汽車總線協(xié)議，根據(jù)制定的針對(duì)混合動(dòng)力汽車的CANopen故障診斷通信規(guī)范， 對(duì)混合動(dòng)力汽車進(jìn)行車載故障診斷。具體采用如下步驟1)在整個(gè)汽車網(wǎng)絡(luò)中，車載故障診斷系統(tǒng)作為CANopen主站，車載電子控制單元 ECU都為從節(jié)點(diǎn)；故障診斷系統(tǒng)中CANopen設(shè)備的故障信息存儲(chǔ)在對(duì)象字典中，每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 的故障碼都對(duì)應(yīng)一個(gè)對(duì)象字典項(xiàng)。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，車載診斷系統(tǒng)利用應(yīng)急報(bào)文，該應(yīng)急報(bào)文 中包含當(dāng)前發(fā)生故障的故障信息所存放的對(duì)象字典的索引和子索引，去觸發(fā)一個(gè)SDO(服 務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象)，來(lái)讀取此故障所對(duì)應(yīng)對(duì)象字典項(xiàng)的故障診斷信息。2)故障診斷系統(tǒng)通過(guò)解析SDO報(bào)文，獲取故障診斷信息。故障信息包括故障碼、故 障級(jí)別、凍結(jié)幀三部分，故障碼中包含汽車電控系統(tǒng)代號(hào)、故障所在子系統(tǒng)代號(hào)、故障代碼 等信息。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)故障的級(jí)別報(bào)警，同時(shí)將獲取的故障信息存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理單元中。3)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理單元存儲(chǔ)有汽車當(dāng)前正在發(fā)生的或最近發(fā)生的還未被排除的 故障的信息，過(guò)去發(fā)生的故障所產(chǎn)生的還未被清除的故障信息，故障所屬汽車的子控制系 統(tǒng)和該故障診斷系統(tǒng)的所有故障碼以及這些故障碼的中英文描述。通過(guò)當(dāng)前故障表、故障碼總表、子系統(tǒng)表之間的相互檢索，獲得故障碼的具體描述以及發(fā)生故障的電控系統(tǒng)，然后 將故障信息顯示。4)故障信息顯示單元不僅具有故障信息顯示，還可以進(jìn)行車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)顯 示，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)控是通過(guò)CANopen的通訊對(duì)象PDO (過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)PDO 報(bào)文的解析，將汽車內(nèi)部傳感器和執(zhí)行器的工作電壓和狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示。上述步驟中故障信息的顯示包括故障指示燈，當(dāng)前故障碼信息，歷史故障碼信息。上述步驟中在車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)顯示界面中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)機(jī)溫度、 電池電壓車輛信息的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，對(duì)電機(jī)電流波形，氧傳感器波形采用圖形化的顯示 方法。與現(xiàn)有的汽車故障診斷系統(tǒng)與方法相比，本發(fā)明可以取得如下有益效果，由于采 用了嵌入式微處理器作為主控芯片和7寸液晶觸摸屏作為人機(jī)交互接口，相對(duì)于現(xiàn)有故障 診斷技術(shù)中使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，體積小，成本低，更加便于安裝與操作。本系統(tǒng)一方面實(shí)現(xiàn) 了車載故障診斷的功能，同時(shí)可對(duì)車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)顯示。由于基于CANopen協(xié)議，在 與各個(gè)ECU的通訊時(shí)更加高效，診斷通訊更加規(guī)范，診斷效果好。另外本系統(tǒng)存儲(chǔ)了不同車 型的信息，可以實(shí)現(xiàn)車型選擇，適用于國(guó)內(nèi)外多種車輛，增加了系統(tǒng)的使用范圍。


圖1 一種基于CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。圖2 —種基于CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷系統(tǒng)和診斷方法的故障信息 通訊示意圖。圖3 —種基于CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷系統(tǒng)和診斷方法故障信息 SDO報(bào)文結(jié)構(gòu)。圖4 一種基于CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷系統(tǒng)和診斷方法的系統(tǒng)故障 診斷工作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明所公開(kāi)的一種基于CANopen的混合動(dòng)力 汽車車載故障診斷系統(tǒng)和診斷方法所進(jìn)一步地說(shuō)明。實(shí)施例1 如圖1所示，混合動(dòng)力汽車需要電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、中央儀表監(jiān)控、整車控制器和電池 等部件的協(xié)同工作，各個(gè)部件都掛接在CAN總線上，但CAN本身并非是一個(gè)完整的協(xié)議，它 只包括物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，要進(jìn)行高效率的通訊還要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)高層協(xié)議。CANopen是在 CAN2. O基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的應(yīng)用層通訊協(xié)議，是一種公共開(kāi)放通用的協(xié)議，而且精練透明、容 易開(kāi)發(fā)，并且具有可配置性，很容易擴(kuò)展以構(gòu)成特定的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。基于這些特點(diǎn)，該混合動(dòng) 力汽車車載故障診斷系統(tǒng)采用CANopen通訊協(xié)議?；旌蟿?dòng)力汽車內(nèi)的各個(gè)控制系統(tǒng)作為 CANopen網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，通過(guò)CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。車載故障診斷系統(tǒng)作為其中的一個(gè)節(jié) 點(diǎn)，通過(guò)CANopen網(wǎng)絡(luò)和各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)通訊，獲得總線上的故障信息報(bào)文，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車 上的各個(gè)電控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和故障診斷。為了故障診斷通信，制定了故障診斷系統(tǒng)的CANopen診斷通信規(guī)范制定，即利用CANopen應(yīng)急報(bào)文和通訊對(duì)象SDO的通信規(guī)范的故障診斷。各個(gè)電子控制單元分布有多個(gè) 傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，移植有CANopen協(xié)議從站，故障信息儲(chǔ)存在其對(duì)象字典中，每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 的故障碼都對(duì)應(yīng)一個(gè)對(duì)象字典項(xiàng)。當(dāng)其檢測(cè)到故障時(shí)，會(huì)發(fā)送包含有當(dāng)前發(fā)生故障的故障 信息所存放的對(duì)象字典的索引和子索引的CANopen應(yīng)急報(bào)文，去觸發(fā)一個(gè)SDO來(lái)讀取此故 障所對(duì)應(yīng)對(duì)象字典項(xiàng)的故障診斷信息。以汽車中發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障為例，具體通訊示意 圖如圖2所示。根據(jù)應(yīng)急報(bào)文各部分的定義，應(yīng)急錯(cuò)誤代碼和錯(cuò)誤寄存器中都有與設(shè)備相關(guān)的錯(cuò) 誤的規(guī)定。利用報(bào)文中制造商特定錯(cuò)誤區(qū)域來(lái)傳送與設(shè)備相關(guān)的錯(cuò)誤信息。應(yīng)急報(bào)文如表 1所示。表1與故障相關(guān)應(yīng)急報(bào)文 SDO加速傳送最多傳輸4字節(jié)數(shù)據(jù)，故障碼和故障級(jí)別要使用3個(gè)字節(jié)表示，有些 凍結(jié)幀數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度大于1個(gè)字節(jié)，所以SDO采用加速傳送和分段傳送兩種傳送方式。SDO報(bào) 文結(jié)構(gòu)如圖3所示。故障碼是采用OBD-II標(biāo)準(zhǔn)的故障碼格式，故障碼和故障級(jí)別在報(bào)文中的結(jié)構(gòu)如 表2所示。凍結(jié)幀數(shù)據(jù)是指當(dāng)故障發(fā)生時(shí)截取的相應(yīng)電控系統(tǒng)的一些重要運(yùn)行參數(shù)，以供 汽車維修時(shí)參考。不同的電控系統(tǒng)，凍結(jié)幀數(shù)據(jù)所代表的參數(shù)類型是不同的，由故障碼的第 一和第三位來(lái)區(qū)分，具體對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3。表2故障診斷碼和故障級(jí)別結(jié)構(gòu) Dl 表示故障碼的第一個(gè)字母的代碼，動(dòng)力系統(tǒng)P為00，車身系統(tǒng)B為01，底盤系 統(tǒng)C為10，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)U為11。D2、D3、D4、D5 分別表示故障碼的第二、第三、第四、第五個(gè)數(shù)字。G 表示故障級(jí) 別，OOH表示最嚴(yán)重的故障，紅色故障指示燈閃爍。OlH表示次嚴(yán)重的故障，黃色故障指示燈 閃爍。IOH表示輕微故障，綠色故障指示燈閃爍。表3汽車電控系統(tǒng)與凍結(jié)幀數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 在對(duì)象字典中故障信息存放區(qū)位于索引9000-9FFF處，如表4所示，故障信息的具 體分配見(jiàn)附錄。故障信息包括故障碼、故障級(jí)別、凍結(jié)幀三部分。表4對(duì)象字典中的故障信息分配 PDO用來(lái)傳輸汽車實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，優(yōu)先級(jí)比較高，可以事件觸發(fā)，并且可以被一個(gè)節(jié)點(diǎn) 發(fā)送網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行接收，尤其是在汽車網(wǎng)絡(luò)中有利于實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部重要參數(shù)的共享。綜上所述改系統(tǒng)利用CANopen應(yīng)急報(bào)文和通訊對(duì)象SDO故障診斷規(guī)范，利用通訊 對(duì)象PDO實(shí)時(shí)監(jiān)控規(guī)范，利用了 CANopen標(biāo)準(zhǔn)的通信模式，并且可以傳輸大的數(shù)據(jù)，有利于 大量診斷數(shù)據(jù)的傳輸和整車實(shí)時(shí)監(jiān)控。車載故障診斷系統(tǒng)通過(guò)分析CANopen報(bào)文，從而獲得故障診斷信息、汽車實(shí)時(shí)運(yùn) 行參數(shù)等信息。根據(jù)故障的級(jí)別點(diǎn)亮相應(yīng)的故障報(bào)警指示燈。分析故障信息，把它們存儲(chǔ) 在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理單元中的當(dāng)前故障表中，通過(guò)一定的分析檢索獲得故障碼的具體描述。將 故障碼、故障所屬系統(tǒng)、故障描述等信息顯示在故障診斷界面中。本發(fā)明中故障診斷系統(tǒng)的故障碼采用OBD-II標(biāo)準(zhǔn)的定義方式，每一個(gè)故障碼代表著一個(gè)唯一的故障。為了方便存儲(chǔ)以及管理這些標(biāo)準(zhǔn)的故障碼以及當(dāng)前的、歷史的故障 診斷信息，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理單元中分別建立了當(dāng)前故障表、歷史故障表、故障碼總表和子系 統(tǒng)表。當(dāng)前故障表中存儲(chǔ)有汽車當(dāng)前故障所產(chǎn)生的故障碼、當(dāng)前故障發(fā)生時(shí)間、當(dāng)前故障的 級(jí)別、當(dāng)前故障發(fā)生時(shí)的凍結(jié)幀數(shù)據(jù)。歷史故障表中存儲(chǔ)有歷史故障產(chǎn)生的故障碼、歷史故 障發(fā)生時(shí)間、歷史故障級(jí)別、該歷史故障碼的中文解釋、該歷史故障碼的英文解釋、以及該 故障曾經(jīng)發(fā)生時(shí)的凍結(jié)幀數(shù)據(jù)。故障碼總表中存儲(chǔ)有該故障診斷系統(tǒng)的所有故障碼以及這 些故障碼的中英文描述，包括所有OBD-II標(biāo)準(zhǔn)的故障碼以及自定義的一些故障碼。OBD-II 標(biāo)準(zhǔn)的故障碼由五位組成，每一位代表著不同的含義。部分?jǐn)?shù)據(jù)如表5所示。子系統(tǒng)表中 用來(lái)存儲(chǔ)故障所屬汽車的子控制系統(tǒng)。通過(guò)當(dāng)前故障表、故障碼總表、子系統(tǒng)表之間的相互 檢索，獲得故障碼的具體描述以及發(fā)生故障的電控系統(tǒng)。
表5部分故障碼數(shù)據(jù)表 系統(tǒng)的故障診斷工作流程圖如圖4所示將車載診斷儀安裝在車輛適當(dāng)位置，方 便駕駛員操作使用。汽車啟動(dòng)運(yùn)行，診斷裝置工作后，診斷系統(tǒng)首先進(jìn)行一些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理 單元和CANOpen主站以及網(wǎng)絡(luò)的初始化的工作。當(dāng)ECU監(jiān)測(cè)到故障信息后，會(huì)發(fā)送包含有當(dāng) 前發(fā)生故障的故障信息所存放的對(duì)象字典的索引和子索引的CANopen應(yīng)急報(bào)文。當(dāng)診斷系 統(tǒng)受到應(yīng)急報(bào)文后，會(huì)觸發(fā)一個(gè)SDO來(lái)讀取此故障所對(duì)應(yīng)對(duì)象字典項(xiàng)的故障診斷信息。通 過(guò)對(duì)報(bào)文的解析，首先根據(jù)故障的級(jí)別進(jìn)行指示燈閃爍報(bào)警和語(yǔ)音報(bào)警。故障被分為三個(gè) 級(jí)別A、B、C類。A類故障是最嚴(yán)重的一類，只要發(fā)生一次就觸發(fā)紅色指示燈閃爍。B類故 障是次嚴(yán)重的一類故障，只有在連續(xù)的兩次行駛過(guò)程中發(fā)生才使黃色指示燈閃爍。C類故 障表示發(fā)生一個(gè)瞬時(shí)輕微故障，綠色指示燈閃爍。在對(duì)故障信息進(jìn)行查詢時(shí)，通過(guò)存儲(chǔ)的故 障信息獲取具體故障描述以及發(fā)生故障的位置，顯示當(dāng)前故障碼信息，歷史故障碼信息。沒(méi) 有故障發(fā)生時(shí)，本系統(tǒng)還可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)機(jī)溫度、電池電壓信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視顯示，對(duì)電機(jī)電流波形，氧傳感器波形一些參量可采用圖形化的顯示方法。駕駛員或維修人員 可以通過(guò)觸摸屏或者按鍵進(jìn)行界面的切換。
權(quán)利要求
一種基于CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷系統(tǒng)，其特征在于包括1)故障診斷接口，通過(guò)診斷接口將車載CANopen網(wǎng)絡(luò)與信息采集模塊相連；2)信息采集模塊，用于各個(gè)電子控制單元ECU與主控制模塊CANopen網(wǎng)絡(luò)通訊；3)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)程序、CANopen通訊協(xié)議、車型信息以及故障信息；4)液晶顯示模塊，用于顯示故障指示燈，詳細(xì)的故障信息及車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)顯示；5)語(yǔ)音報(bào)警模塊，用于故障信息的聲音提示及警報(bào)；6)觸摸屏及鍵盤模塊，用于顯示界面的切換，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互；7)主控制模塊，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，采用TI公司的ARM926EJ S內(nèi)核的TMS320DM355為主控芯片，該模塊通過(guò)運(yùn)行存儲(chǔ)模塊中的程序和CANopen協(xié)議，可接收信息采集模塊的CANopen報(bào)文，實(shí)現(xiàn)對(duì)整車CANopen網(wǎng)絡(luò)的管理以及對(duì)CANopen報(bào)文的解析，獲取到故障信息及車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將故障信息放入存儲(chǔ)模塊，將顯示內(nèi)容送液晶顯示模塊同時(shí)將故障報(bào)警信息送語(yǔ)音報(bào)警模塊進(jìn)行聲音提示，以及接收觸摸屏及鍵盤模塊的人機(jī)交互信息；8)電源模塊，用于為整個(gè)系統(tǒng)供電；本系統(tǒng)通過(guò)故障診斷接口與車載CANopen網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連接。存儲(chǔ)模塊、液晶顯示模塊、語(yǔ)音報(bào)警模塊、觸摸屏及鍵盤模塊、信息采集模塊分別與主控模塊交互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷系統(tǒng)，其特征在 于根據(jù)不同的故障級(jí)別，在液晶顯示模塊中，故障顯示界面中不同顏色指示燈分別閃爍。 最嚴(yán)重的一類，只要發(fā)生一次就觸發(fā)紅色指示燈閃爍；次嚴(yán)重的一類故障，只有在連續(xù)的兩 次行駛過(guò)程中發(fā)生才使黃色指示燈閃爍；瞬時(shí)輕微故障，綠色指示燈閃爍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷系統(tǒng)，其特征在 于系統(tǒng)檢測(cè)到嚴(yán)重故障時(shí)，通過(guò)CANopen網(wǎng)絡(luò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)和自動(dòng)變速箱控制模 塊，限制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，將車速限制在10km/H。
4.一種基于CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷方法，其特征在于包括以CANopen 高層協(xié)議作為混合動(dòng)力汽車總線協(xié)議，根據(jù)制定的針對(duì)混合動(dòng)力汽車的CANopen故障診斷 通信規(guī)范，對(duì)混合動(dòng)力汽車進(jìn)行車載故障診斷；具體采用如下步驟1)在整個(gè)汽車網(wǎng)絡(luò)中，車載故障診斷系統(tǒng)作為CANopen主站，車載電子控制單元E⑶都 為從節(jié)點(diǎn)；故障診斷系統(tǒng)中CANopen設(shè)備的故障信息存儲(chǔ)在對(duì)象字典中，每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的故 障碼都對(duì)應(yīng)一個(gè)對(duì)象字典項(xiàng)；當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，車載診斷系統(tǒng)利用應(yīng)急報(bào)文，該應(yīng)急報(bào)文中包 含當(dāng)前發(fā)生故障的故障信息所存放的對(duì)象字典的索引和子索引，去觸發(fā)一個(gè)SDO(服務(wù)數(shù) 據(jù)對(duì)象)，來(lái)讀取此故障所對(duì)應(yīng)對(duì)象字典項(xiàng)的故障診斷信息；2)故障診斷系統(tǒng)通過(guò)解析SDO報(bào)文，獲取故障診斷信息；故障信息包括故障碼、故障級(jí) 別、凍結(jié)幀三部分，故障碼中包含汽車電控系統(tǒng)代號(hào)、故障所在子系統(tǒng)代號(hào)、故障代碼；系統(tǒng) 會(huì)根據(jù)故障的級(jí)別報(bào)警，同時(shí)將獲取的故障信息存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理單元中；3)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理單元存儲(chǔ)有汽車當(dāng)前正在發(fā)生的或最近發(fā)生的還未被排除的故障 的信息，過(guò)去發(fā)生的故障所產(chǎn)生的還未被清除的故障信息，故障所屬汽車的子控制系統(tǒng)和 該故障診斷系統(tǒng)的所有故障碼以及這些故障碼的中英文描述；通過(guò)當(dāng)前故障表、故障碼總 表、子系統(tǒng)表之間的相互檢索，獲得故障碼的具體描述以及發(fā)生故障的電控系統(tǒng)，然后將故 障信息顯示；4)故障信息顯示單元不僅具有故障信息顯示，還可以進(jìn)行車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)顯示，實(shí) 時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)控是通過(guò)CANopen的通訊對(duì)象PDO來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)PDO報(bào)文的解析，將汽車內(nèi)部 傳感器和執(zhí)行器的工作電壓和狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷方法，其特 征在于所述步驟4)中故障信息的顯示包括故障指示燈，當(dāng)前故障碼信息，歷史故障碼信 肩、ο
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種基于CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷方法， 其特征在于所述步驟4)中在車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)顯示界面中，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)機(jī)溫度、 電池電壓車輛信息可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，對(duì)電機(jī)電流波形，氧傳感器波形采用圖形化 的現(xiàn)實(shí)方法。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷系統(tǒng)和診斷方法，屬于汽車故障診斷故障領(lǐng)域。基于CANopen的混合動(dòng)力汽車車載故障診斷系統(tǒng)，包括故障診斷接口、信息采集模塊、存儲(chǔ)模塊、液晶顯示模塊、語(yǔ)音報(bào)警模塊、觸摸屏及鍵盤模塊、主控制模塊和電源模塊。在故障發(fā)生時(shí)，作為CANopen主站的該診斷系統(tǒng)利用應(yīng)急報(bào)文去觸發(fā)一個(gè)SDO(服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象)讀取故障所對(duì)應(yīng)對(duì)象字典項(xiàng)的故障診斷信息，分析故障信息，把它們存儲(chǔ)在故障信息管理單元中，同時(shí)將故障信息顯示在故障診斷界面中。本發(fā)明完成了故障信息和車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與顯示，以及故障信息的有效管理。
文檔編號(hào)G05B23/02GK101923348SQ20101023326
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者余春暄, 張明杰, 趙偉 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)