基于CANopen的混合动力汽车车载故障诊断系统的制作方法
专利名称：基于CANopen的混合动力汽车车载故障诊断系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及基于CANopen的混合动力汽车车载故障诊断系统，属于汽车车载 故障诊断领域。
背景技术：
随着现代汽车工业的发展，汽车电子化程度日益提高，汽车电子控制系统(燃油 喷射系统、制动防爆死系统、安全气囊等)不断增多，另外混合动力汽车在传统汽车的基础 上增加了蓄电池、电机等设备，技术科技含量比较高，结构更加复杂。这些复杂的系统，使得 汽车的维修变得很困难。为了便于维修与监测，在汽车控制系统的控制器中，一般都设计有 自诊断功能即车载诊断功能。指的是利用车上的诊断设备进行的实时诊断，诊断信息以故 障代码的形式实时的存储在存储器中，以及通过故障指示灯通知驾驶员出现故障。如果驾 驶员及维修人员想详细知道哪个部分发生故障以及发生故障的原因，必须到维修站通过故 障诊断仪读出故障码，然后对照相应车型维修手册或诊断手册上的故障码表得到该故障码 的具体解释，以及检测故障的步骤和排除故障的方法。为了适应上述需要，有必要开发一种 基于混合动力汽车的车载故障诊断系统，既能够进行整车的监测，又能够使传统的车载故 障诊断系统与故障诊断仪的功能相结合。当故障发生时，车载诊断系统实时的存储和显示 故障信息。对于轻微的故障，驾驶员根据故障信息可以自行解决，做到故障的及时排除，防 止事故的发生。对于严重故障，维修人员可以通过本故障诊断系统获得更详细的故障信息， 以及时的确定故障发生部位，减少了维修的复杂程度。近年来，CAN网络已经被广泛地应用在汽车上，CANopen作为当前应用较为广泛的 高层协议，已被列入欧洲标准，在欧洲已广泛的应用于汽车电子等领域。目前在国内基于 CANopen的汽车故障诊断设备还没有提出。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提出基于CANopen的混合动力汽车故障诊断 系统，该诊断系统是基于CANopen高层协议，通过整车CANopen网络进行车辆故障诊断，解 决了与车辆各个电子控制单元的兼容问题，采用嵌入式微处理器作为主控芯片，7寸液晶 触摸屏作为主要的人机交互接口，具有成本低，接口简单，体积小，便于安装，功能强大等特点。本实用新型采用以下技术方案基于CANopen的混合动力汽车车载故障诊断系统，其特征在于包括1)故障诊断接口，通过诊断接口将车载CANopen网络与信息采集模块相连；2)信息采集模块，用于各个E⑶(电子控制单元)与主控制模块CANopen网络通 讯；3)存储模块，用于存储程序、CANopen通讯协议、车型信息以及故障信息；4)液晶显示模块，用于显示故障指示灯，详细的故障信息及车辆实时数据的监测显不；5)语音报警模块，用于故障信息的声音提示警报；6)触摸屏及键盘模块，用于显示界面的切换，实现人机交互；7)主控制模块，是整个系统的核心，采用TI公司的ARM^6EJ_S内核的 TMS320DM355为主控芯片，该模块通过运行存储模块中的程序和CANopen协议，可接收信息 采集模块的CANopen报文，实现对整车CANopen网络的管理以及对CANopen报文的解析，获 取到故障信息及车辆实时数据，将故障信息放入存储模块，将显示内容送液晶显示模块同 时将故障报警信息送语音报警模块进行声音提示，以及接收触摸屏及键盘模块的人机交 互信息等；8)电源模块，用于为整个系统供电。通过故障诊断接口将车载CANopen网络与系统相连接，存储模块、液晶显示模块、 语音报警模块、触摸屏及键盘模块、信息采集模块分别与主控模块交互连接。根据不同的故障级别，在液晶显示模块中，故障显示界面中不同颜色指示灯分别 闪烁。最严重的一类，只要发生一次就触发红色指示灯闪烁；次严重的一类故障，只有在连 续的两次行驶过程中发生才使黄色指示灯闪烁，并存储故障码；瞬时轻微故障，绿色指示灯 闪烁。系统检测到严重故障时，通过CANopen网络控制发动机管理系统和自动变速箱控 制模块，限制发动机转速，将车速限制在10km/H。与现有汽车诊断系统相比，本实用新型可以取得如下技术效果本实用新型提供的基于CANopen的混合动力汽车故障诊断系统，由于采用了嵌入 式微处理器作为主控芯片和7寸液晶触摸屏作为人机交互接口，相对于现有故障诊断技术 中使用的计算机系统，具有体积小，成本低，更加便于安装的优点。本系统一方面实现了车 载故障的功能，同时可对车辆实时数据进行监测显示。由于基于CANopen协议，在与各个 ECU的通讯更加高效，诊断通讯更加规范，诊断效果好。另外本实用新型在存储模块中存储 有不同车型的信息，可以进行车型选择，适用于国内外各种车辆，增加了系统的使用范围。
图1基于CANopen的混合动力汽车车载故障诊断系统的系统结构框图；具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。如图1所示，该诊断系统包括的故障诊断接口、信息采集模块、存储模块、液晶显 示模块、语音报警模块、触摸屏及键盘模块、主控制模块、电源模块，各个模块具体功能为故障诊断接口，包括汽车CAN总线接口。通过诊断接口将诊断系统与整个车载 CANopen网络相连。信息采集模块，用于各个电子控制单元与主控制模块CANopen网络通讯。存储模块，用于存储程序、CANopen协议、车型信息以及故障信息。采用512Mbyte 的 NAND FLASH。液晶显示模块，用于显示故障指示灯，故障信息，车辆实时数据。采用7寸分辨率为800*480群创AT070TN83V. 1型号液晶显示屏。语音报警模块，用于故障信息以及实时车辆信息的报警及声音提示。采用 TVL320AIC33IZQE音频处理芯片，音频信号经过功放，通过两个立体声喇叭输出。触摸屏及键盘模块，用于显示界面的切换，实现人机交互。采用贴在液晶屏表面的 7寸4线电阻式触摸屏和一些功能按键。主控制模块，是整个系统的核心，采用TI公司的ARM^6EJ-S内核的TMS320DM355 为主控芯片，该模块通过运行存储模块中的程序和CANopen协议，可接收信息采集模块的 CANopen报文，实现对整车CANopen网络的管理以及对CANopen报文的解析，获取到故障信 息及车辆实时数据，将故障信息放入存储模块，将显示内容送液晶显示模块，以及接收触摸 屏及键盘模块的人机交互信息等。电源模块，采用车载铅蓄电池供电，经过一些宽电压输入直流电平稳压、转换芯 片，输出1.8V、3. 3V、5V和12V的电压，给系统供电。如图2所示，通过故障诊断接口，将系统与车载CANopen网络相连，并将系统安装 在车辆适当位置，方便驾驶员操作使用。初次使用时，需要通过触摸屏及键盘模块设置好车 型和通讯协议。汽车启动后，诊断系统主控模块对采集模块采集到的车辆信息进行分析处 理，当检测到故障时，存储故障信息，显示故障信息和对故障信息进行语音报警，别且可以 根据故障级别通过CANopen网络控制其它电子控制单元执行相应操作。没有故障发生时， 本设备还可以进行车辆实时数据的监测显示。驾驶员或维修人员可以根据实际需要，通过 触摸屏及键盘模块，进行显示界面间的切换。对于参考上述方案和实现方法或在在此基础上改进和变换的基于CANopen的混 合动力汽车故障诊断系统的产品和方案，都属于本实用新型所述权利要求的保护范围。
权利要求1.基于CANopen的混合动力汽车车载故障诊断系统，其特征在于包括1)故障诊断接口，通过诊断接口将车载CANopen网络与信息采集模块相连；2)信息采集模块，用于各个电子控制单元ECU与主控制模块CANopen网络通讯；3)存储模块，用于存储程序、CANopen通讯协议、车型信息以及故障信息；4)液晶显示模块，用于显示故障指示灯，详细的故障信息及车辆实时数据的监测显示；5)语音报警模块，用于故障信息的声音提示及警报；6)触摸屏及键盘模块，用于显示界面的切换，实现人机交互；7)主控制模块，是整个系统的核心，采用TI公司的ARM^6EJ-S内核的TMS320DM355为 主控芯片；8)电源模块，用于为整个系统供电；通过故障诊断接口将车载CANopen网络与系统相连接，存储模块、液晶显示模块、语音 报警模块、触摸屏及键盘模块、信息采集模块分别与主控模块交互连接。
专利摘要本实用新型涉及基于CANopen的混合动力汽车车载故障诊断系统，属于汽车故障诊断技术领域。该系统包括故障诊断接口，信息采集模块，存储模块，主控制模块，电源模块，液晶显示模块，语音报警模块，触摸屏及键盘模块。其中系统移植有CANopen协议，通过故障诊断接口与车载CANopen网络连接。本实用新型采用嵌入式微处理器作为主控芯片，液晶触摸屏作为主要的人机交互接口，成本低，接口简单，体积小，便于安装，功能强大，既实现了车载故障诊断的功能，又可对车辆实时数据进行监测显示。
文档编号G01M17/007GK201820127SQ20102026694
公开日2011年5月4日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者余春暄, 张明杰, 赵伟 申请人:北京工业大学
技术领域：
本实用新型涉及基于CANopen的混合动力汽车车载故障诊断系统，属于汽车车载 故障诊断领域。
背景技术：
随着现代汽车工业的发展，汽车电子化程度日益提高，汽车电子控制系统(燃油 喷射系统、制动防爆死系统、安全气囊等)不断增多，另外混合动力汽车在传统汽车的基础 上增加了蓄电池、电机等设备，技术科技含量比较高，结构更加复杂。这些复杂的系统，使得 汽车的维修变得很困难。为了便于维修与监测，在汽车控制系统的控制器中，一般都设计有 自诊断功能即车载诊断功能。指的是利用车上的诊断设备进行的实时诊断，诊断信息以故 障代码的形式实时的存储在存储器中，以及通过故障指示灯通知驾驶员出现故障。如果驾 驶员及维修人员想详细知道哪个部分发生故障以及发生故障的原因，必须到维修站通过故 障诊断仪读出故障码，然后对照相应车型维修手册或诊断手册上的故障码表得到该故障码 的具体解释，以及检测故障的步骤和排除故障的方法。为了适应上述需要，有必要开发一种 基于混合动力汽车的车载故障诊断系统，既能够进行整车的监测，又能够使传统的车载故 障诊断系统与故障诊断仪的功能相结合。当故障发生时，车载诊断系统实时的存储和显示 故障信息。对于轻微的故障，驾驶员根据故障信息可以自行解决，做到故障的及时排除，防 止事故的发生。对于严重故障，维修人员可以通过本故障诊断系统获得更详细的故障信息， 以及时的确定故障发生部位，减少了维修的复杂程度。近年来，CAN网络已经被广泛地应用在汽车上，CANopen作为当前应用较为广泛的 高层协议，已被列入欧洲标准，在欧洲已广泛的应用于汽车电子等领域。目前在国内基于 CANopen的汽车故障诊断设备还没有提出。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提出基于CANopen的混合动力汽车故障诊断 系统，该诊断系统是基于CANopen高层协议，通过整车CANopen网络进行车辆故障诊断，解 决了与车辆各个电子控制单元的兼容问题，采用嵌入式微处理器作为主控芯片，7寸液晶 触摸屏作为主要的人机交互接口，具有成本低，接口简单，体积小，便于安装，功能强大等特点。本实用新型采用以下技术方案基于CANopen的混合动力汽车车载故障诊断系统，其特征在于包括1)故障诊断接口，通过诊断接口将车载CANopen网络与信息采集模块相连；2)信息采集模块，用于各个E⑶(电子控制单元)与主控制模块CANopen网络通 讯；3)存储模块，用于存储程序、CANopen通讯协议、车型信息以及故障信息；4)液晶显示模块，用于显示故障指示灯，详细的故障信息及车辆实时数据的监测显不；5)语音报警模块，用于故障信息的声音提示警报；6)触摸屏及键盘模块，用于显示界面的切换，实现人机交互；7)主控制模块，是整个系统的核心，采用TI公司的ARM^6EJ_S内核的 TMS320DM355为主控芯片，该模块通过运行存储模块中的程序和CANopen协议，可接收信息 采集模块的CANopen报文，实现对整车CANopen网络的管理以及对CANopen报文的解析，获 取到故障信息及车辆实时数据，将故障信息放入存储模块，将显示内容送液晶显示模块同 时将故障报警信息送语音报警模块进行声音提示，以及接收触摸屏及键盘模块的人机交 互信息等；8)电源模块，用于为整个系统供电。通过故障诊断接口将车载CANopen网络与系统相连接，存储模块、液晶显示模块、 语音报警模块、触摸屏及键盘模块、信息采集模块分别与主控模块交互连接。根据不同的故障级别，在液晶显示模块中，故障显示界面中不同颜色指示灯分别 闪烁。最严重的一类，只要发生一次就触发红色指示灯闪烁；次严重的一类故障，只有在连 续的两次行驶过程中发生才使黄色指示灯闪烁，并存储故障码；瞬时轻微故障，绿色指示灯 闪烁。系统检测到严重故障时，通过CANopen网络控制发动机管理系统和自动变速箱控 制模块，限制发动机转速，将车速限制在10km/H。与现有汽车诊断系统相比，本实用新型可以取得如下技术效果本实用新型提供的基于CANopen的混合动力汽车故障诊断系统，由于采用了嵌入 式微处理器作为主控芯片和7寸液晶触摸屏作为人机交互接口，相对于现有故障诊断技术 中使用的计算机系统，具有体积小，成本低，更加便于安装的优点。本系统一方面实现了车 载故障的功能，同时可对车辆实时数据进行监测显示。由于基于CANopen协议，在与各个 ECU的通讯更加高效，诊断通讯更加规范，诊断效果好。另外本实用新型在存储模块中存储 有不同车型的信息，可以进行车型选择，适用于国内外各种车辆，增加了系统的使用范围。
图1基于CANopen的混合动力汽车车载故障诊断系统的系统结构框图；具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。如图1所示，该诊断系统包括的故障诊断接口、信息采集模块、存储模块、液晶显 示模块、语音报警模块、触摸屏及键盘模块、主控制模块、电源模块，各个模块具体功能为故障诊断接口，包括汽车CAN总线接口。通过诊断接口将诊断系统与整个车载 CANopen网络相连。信息采集模块，用于各个电子控制单元与主控制模块CANopen网络通讯。存储模块，用于存储程序、CANopen协议、车型信息以及故障信息。采用512Mbyte 的 NAND FLASH。液晶显示模块，用于显示故障指示灯，故障信息，车辆实时数据。采用7寸分辨率为800*480群创AT070TN83V. 1型号液晶显示屏。语音报警模块，用于故障信息以及实时车辆信息的报警及声音提示。采用 TVL320AIC33IZQE音频处理芯片，音频信号经过功放，通过两个立体声喇叭输出。触摸屏及键盘模块，用于显示界面的切换，实现人机交互。采用贴在液晶屏表面的 7寸4线电阻式触摸屏和一些功能按键。主控制模块，是整个系统的核心，采用TI公司的ARM^6EJ-S内核的TMS320DM355 为主控芯片，该模块通过运行存储模块中的程序和CANopen协议，可接收信息采集模块的 CANopen报文，实现对整车CANopen网络的管理以及对CANopen报文的解析，获取到故障信 息及车辆实时数据，将故障信息放入存储模块，将显示内容送液晶显示模块，以及接收触摸 屏及键盘模块的人机交互信息等。电源模块，采用车载铅蓄电池供电，经过一些宽电压输入直流电平稳压、转换芯 片，输出1.8V、3. 3V、5V和12V的电压，给系统供电。如图2所示，通过故障诊断接口，将系统与车载CANopen网络相连，并将系统安装 在车辆适当位置，方便驾驶员操作使用。初次使用时，需要通过触摸屏及键盘模块设置好车 型和通讯协议。汽车启动后，诊断系统主控模块对采集模块采集到的车辆信息进行分析处 理，当检测到故障时，存储故障信息，显示故障信息和对故障信息进行语音报警，别且可以 根据故障级别通过CANopen网络控制其它电子控制单元执行相应操作。没有故障发生时， 本设备还可以进行车辆实时数据的监测显示。驾驶员或维修人员可以根据实际需要，通过 触摸屏及键盘模块，进行显示界面间的切换。对于参考上述方案和实现方法或在在此基础上改进和变换的基于CANopen的混 合动力汽车故障诊断系统的产品和方案，都属于本实用新型所述权利要求的保护范围。
权利要求1.基于CANopen的混合动力汽车车载故障诊断系统，其特征在于包括1)故障诊断接口，通过诊断接口将车载CANopen网络与信息采集模块相连；2)信息采集模块，用于各个电子控制单元ECU与主控制模块CANopen网络通讯；3)存储模块，用于存储程序、CANopen通讯协议、车型信息以及故障信息；4)液晶显示模块，用于显示故障指示灯，详细的故障信息及车辆实时数据的监测显示；5)语音报警模块，用于故障信息的声音提示及警报；6)触摸屏及键盘模块，用于显示界面的切换，实现人机交互；7)主控制模块，是整个系统的核心，采用TI公司的ARM^6EJ-S内核的TMS320DM355为 主控芯片；8)电源模块，用于为整个系统供电；通过故障诊断接口将车载CANopen网络与系统相连接，存储模块、液晶显示模块、语音 报警模块、触摸屏及键盘模块、信息采集模块分别与主控模块交互连接。
专利摘要本实用新型涉及基于CANopen的混合动力汽车车载故障诊断系统，属于汽车故障诊断技术领域。该系统包括故障诊断接口，信息采集模块，存储模块，主控制模块，电源模块，液晶显示模块，语音报警模块，触摸屏及键盘模块。其中系统移植有CANopen协议，通过故障诊断接口与车载CANopen网络连接。本实用新型采用嵌入式微处理器作为主控芯片，液晶触摸屏作为主要的人机交互接口，成本低，接口简单，体积小，便于安装，功能强大，既实现了车载故障诊断的功能，又可对车辆实时数据进行监测显示。
文档编号G01M17/007GK201820127SQ20102026694
公开日2011年5月4日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者余春暄, 张明杰, 赵伟 申请人:北京工业大学
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