诊断型汽车组合仪表、仪表诊断器和仪表诊断方法
专利名称：诊断型汽车组合仪表、仪表诊断器和仪表诊断方法
技术领域：
本发明涉及用于汽车故障诊断和故障判定的诊断型汽车组合仪表、仪表诊断器和 仪表诊断方法，属于机械制造领域。
背景技术：
伴随着生活水平和消费能力的提高，国内汽车销售使用量大幅增加，汽车的维护 和检修市场也越来越具有竞争性。目前高档汽车的市场饱有量并不高，大多数汽车还是中档或家庭普及型。现在高 档汽车已经具备带CAN通讯总线接口的电子诊断系统，与之相配套的汽车组合仪表也就带 有此类诊断功能，在这些汽车仪表的插座以及线束插头中，也具有CAN通讯总线接口插孔、插针。而大多数非高档汽车则不具备此类自诊断功能，由于不带有电子诊断系统，即不 具备CAN通讯总线，当在行车过程中出现仪表显示问题时，通常无法明确诊断出是仪表故 障、传感器故障、还是线束联接问题。当前主要的诊断手段是依次通过更换仪表、传感器或 线束来各自进行故障判断。由于更换维修过程较为复杂，加之维修人员的素质问题，经常会 出现仪表故障的误判而将未出现故障的正常仪表加以更换，从而增加了维修成本，也给汽 车生产供应商造成了大量的物资浪费。此类现存的仪表质量诊断数据的失真和维修人员的 不受控，一直是困扰汽车生产供应商、仪表生产厂和维修厂家的技术难题。如果在现有非高档汽车的组合仪表中增加CAN通讯总线接口，则需要汽车仪表生 产厂就实现自诊断功能而大量修改现有配套仪表的设计、生产，包括修改仪表电路板、仪表 外壳和线束插头等，也需要额外地增加仪表插座等部件，这都会相应地增加汽车整车生产、 销售价格。对于汽车生产供应商来说，也需消耗较大的费用来进行车型修改，因此这种技术 修改很难被认可和接受。如下述在先申请专利所提供的技术解决方案，专利申请号为200710112965. X，名 称为汽车仪表综合检测方法，其采用程序控制信号发生器发出的信号经功率放大幅值调节 后传送至需检测的仪表，电阻插板和电阻控制板组成的电阻信号系统发出的信号也传送至 需检测的仪表，仪表发出的信号再经输出电压检测系统进行检测来判断仪表是否合格。具体地，程序控制信号发生器中的单片机16F873A，通过对键盘信息进行分析和运 算而产生方波信号，再经分频整型预置频率值及输出频率值，以串行方式发送至IXD显示 器进行显示。在电阻信号系统中，由单片机检测波段开关和电阻补偿开关位置。如上述专利，现有针对汽车仪表的质量检测，仅仅是类似汽车信号的模拟发生器， 从而模拟出车速、里程、转速、水箱温度、燃油量、气压等信号。当输出给汽车仪表时通过操作者个人的视觉观察，来判断汽车仪表的质量和精度。显然此类 方法没有采用与汽车仪表直接通讯的检测手段，在接受到仪表感官反馈信息后无法明确 地、量化地进行故障分类，是传感器信号接口电路、还是仪表指示部分电路出现故障？也就 无法把诊断信息(包括故障原因、诊断操作记录等)留存在汽车仪表上，为后续的汽车仪表质量管理提供有效的历史数据参考。
发明内容
本发明所述的诊断型汽车组合仪表、仪表诊断器和仪表诊断方法，旨在解决上述 问题而提出针对现有非高档汽车组合仪表诊断的装置和方法。本发明的目的是，改进现有的汽车组合仪表，使其具有自带诊断功能的串行通讯 接口，配合使用汽车仪表诊断器实现出现故障的具体仪表、故障原因和采样值误差量化的 精确诊断，为准确地判定故障部件提供直接依据，进而缩短维修时间、有效地降低检修成 本。发明目的还在于，实现一种在现场的仪表诊断系统和方法，既降低了维修人员的 劳动负荷、又相应地提高了汽车维护质量，同时也为汽车生产商、配件供应商提供了建立仪 表质量跟踪体系的技术支持。另一发明目的是，采用本发明能够与现有的非高档汽车的组合仪表进行兼容，无 需对仪表插座功能、仪表外壳或线束插头进行更改，因此可有效地避免因进行车型改造而 给汽车生产商带来的巨额投资和市场风险。为实现上述发明目的，所述的诊断型汽车组合仪表主要包括以下结构仪表单片机，具有连接仪表接口电路的信号输入口、显示输出口、驱动输出口和存 储器；仪表接口电路，具有数字信号传感器接口电路、模拟信号传感器接口电路和开关 量信号接口电路；仪表输出电路，具有电机驱动电路、连接里程液晶显示器的液晶驱动电路、连接报 警指示灯组的开关电路，其特征在于在仪表接口电路中设置有一串行通讯通道，在仪表单片机中设置有串行数据端口 SDA1、SDL1以及控制端口 SDC1、ACT1，一个双向四通道模拟开关COMS芯片，分别连接控制通讯通道、数字信号传感器接 口电路中的一对数字脉冲输入通路，在插座IA中，一对插孔Z1AV、Z1AS分别控制连接一对数字脉冲输入通路车速Vin、 转速Sin，或连接串行通讯通道SDAl、SDLl，实现共享一对线束XV、XS。如上述方案特征，所述的诊断型汽车组合仪表可以工作在以下两种状态，一种是行驶工作状态，当组合仪表与汽车线束相连接后，组合仪表处于行驶工作 状态，此时即可完成对于车速、里程、转速、水箱温度、燃油量、气压等传感器参数的采集、数 据显示。也同时实现转向灯、安全带、照明灯及排气制动等驾驶状态的灯光符号指示。另一种是诊断工作状态，当组合仪表与后述的汽车仪表诊断器相连接后，组合仪 表上电后并进入诊断状态。组合仪表的一对数字脉冲输入通路和串行通讯通道，分别接受 双向模拟开关COMS芯片的控制，从而实现一种切换状态下的复合使用通道。在汽车仪表诊断器向组合仪表发送模拟汽车行驶工作状态的各种控制信号的同 时，通过串行通讯通道接收组合仪表反馈的各传感器实测信号值、在与误差阈值比较的基 础上，实现对组合仪表故障、故障原因和数据量化的诊断。本发明提供一种汽车仪表诊断器，其主要包括有以下结构
5
诊断器单片机，具有连接信号输出电路的信号输出口、控制驱动显示器的显示输 出口、用于与诊断信息管理系统终端进行通讯的RS232串行通讯口、存储器；信号输出电路，具有数字信号输出电路、模拟信号输出电路、开关量信号输出电路 和汽车仪表模拟电源输出控制电路；串行通讯通道，设置在数字信号输出电路中；一个双向四通道模拟开关COMS芯片，分别控制连接串行通讯通道、数字信号输出 电路中的一对数字脉冲输出通路；线束，线束包含2个插头分别连接汽车诊断器与诊断型汽车组合仪表；以及，汽车仪表模拟电源。进一步的细化方案是，连接汽车诊断器与诊断型汽车组合仪表的线束两边插头中 各包含2个插孔，连接一对线束XV、XS,所述的串行通讯通道与一对数字脉冲输出通路共享一对线束XV、XS。另外，双向模拟开关COMS芯片控制连接的一对数字脉冲输出通路，分别是车速脉 冲输出通路和转速脉冲输出通路。本发明提供一种汽车仪表诊断方法，具体实施手段包括有采用相匹配的线束，连接诊断型汽车组合仪表和汽车仪表诊断器，由汽车仪表诊断器向诊断型汽车组合仪表提供数据通讯和模拟电源，通过汽车仪表诊断器向诊断型汽车组合仪表发送模拟汽车行驶状态下的数字信 号、模拟信号和开关量信号，根据串行通讯通道反馈回的组合仪表实测数据和信号，针对组合仪表、传感器或 线束联接问题进行诊断和故障判定。在上述汽车仪表诊断方法中，针对组合仪表的诊断，包括有汽车仪表通电检测、开 关量信号通路诊断、传感器信号接口电路诊断，以及汽车仪表指示部分诊断。经过诊断和故障判定后，针对诊断型汽车组合仪表的诊断信息，比如汽车仪表型 号、记录诊断结果、诊断日期等信息，被存储在仪表单片机的存储器中，可以用于用于汽车 仪表质量管理体系。如上所述，本发明诊断型汽车组合仪表、汽车仪表诊断器和汽车仪表诊断方法具有以下优点和有益效果改进现有非高档汽车组合仪表的诊断装置和方法，为在现场的诊断故障的判定、 故障量化提供一种精确地诊断方式，能够直接缩短维修时间、有效地降低检修成本。故障类 型、原因的诊断结果一目了然，杜绝了因维修人员不负责任而造成的仪表浪费。所实现的在现场的仪表诊断方法，能够同时降低维修人员的劳动负荷、提高汽车 维护质量。能够为汽车生产商、配件供应商提供了建立仪表质量跟踪体系的技术支持。本发明与现有的非高档汽车组合仪表能够兼容，无需对仪表插座功能、仪表外壳 或线束插头进行更改，因此可有效地避免因进行车型改造而给汽车生产商带来的巨额投资 和市场风险。
参照下述附图进一步说明本发明；图1是所述双向模拟开关COMS芯片结构示意图；图2是组合仪表与诊断器连接使用的结构示意图；图3是汽车仪表通电检测流程图；图4是汽车仪表开关量信号通路诊断流程图；图5是诊断汽车仪表传感器通路流程图；图6是诊断汽车车速传感器通路流程图；图7是诊断汽车转速传感器通路流程具体实施例方式实施例1，如图2所示，本实施例所述的诊断型汽车组合仪表主要包括有仪表单 片机，具有连接仪表接口电路的信号输入口、显示输出口、驱动输出口和存储器；仪表接口电路，具有数字信号传感器接口电路、模拟信号传感器接口电路和开关 量信号接口电路；仪表输出电路，具有电机驱动电路、连接里程液晶显示器的液晶驱动电路、连接报 警指示灯组的开关电路。在仪表接口电路中设置有一串行通讯通道，在仪表单片机中设置有串行数据端口 SDA1、SDL1以及控制端口 SDC1、ACT1，一个双向四通道模拟开关COMS芯片，分别连接控制通讯通道、数字信号传感器接 口电路中的一对数字脉冲输入通路，在插座IA中，一对插孔Z1AV、Z1AS分别控制连接一对数字脉冲输入通路车速Vin、 转速Sin，或连接串行通讯通道SDAl、SDLl，实现共享一对线束XV、XS。所述的串行通讯通道与车速脉冲输入通路、转速脉冲输入通路共享一对线束，从 而形成可切换的复合使用通道，用于组合仪表与诊断器进行数据交互。具体地，1、仪表单片机，是汽车组合仪表的控制核心，按其功能又分为下述模块，A、信号输入口，连接汽车仪表接口电路，采集汽车仪表传感器参数和驾驶状态的 开关。B、显示输出口，通过液晶驱动电路，控制里程液晶显示器，显示行驶里程。C、驱动输出口，通过电机驱动电路(4路)驱动分表电机、通过开关电路驱动报警 指示灯组。D、存储器，出厂时，存有该仪表的型号、出厂日期等数据，在诊断结束后，记录诊断 结果，诊断日期、与其相联诊断器的编号等数据，用于仪表质量管理体系。2、串行通讯通道，如图1所示，A、在串行通讯状态下，K11、K13双向模拟开关(C0MS4066芯片)，在SDCl控制下导 通，SDAl、SDLl构成I2C串行通讯通路。同时，Κ12、Κ14开关，在ACTl控制下关断，车速、转速信号输入通路切断。
B、在车速、转速信号输入状态下，K12、K14双向模拟开关(C0MS4066芯片)，在ACTl 控制下导通，Rl 1、Cl 1、Dl 1构成车速信号输入通路(Vin)。同时，R12、C12、D12构成转速信号输入通路(Sin)接通。另外，K1UK13开关在SDCl控制下关断，串行通讯通路切断。3、仪表接口电路，将汽车仪表传感器信号进行调理，满足仪表单片机输入要求，也 为驾驶符号状态指示灯提供电源及合适电流，满足开关控制及亮度要求，包括有，Α、数字信号传感器接口电路，将脉冲幅值调理成5V，如车速脉冲、转速脉冲以及以 PWM方式输出的传感器；B、模拟信号传感器接口电路，将电阻值、电压值及电流值调理成0-5V的模拟电 压，如水箱温度、燃油量、气压等以电阻值、电压、电流方式输出的传感器；C、开关量信号接口电路，将汽车状态开关信号调理成仪表“驾驶状态符号指示灯 所需要的电流，如转向灯、安全带、照明以及排气制动等开关状态。4、仪表输出电路，受汽车仪表单片机控制的输出电路，主要包括有电机驱动电路、 里程液晶显示器驱动电路、报警指示灯开关电路。如上述汽车组合仪表的结构描述，现有的、以及本发明所述的组合仪表具有多个 数据指示表，比如包括有车速表、转速表、水温表、燃油表及气压表，简述为“分表”。分表指示的数据分别为行驶速度(V)、发动机转速(S)、水箱温度(T)、燃油量(L) 及气压(P)，简述为“分表物理量(Xi) ”(i = 0，1，2，…；为分表刻度号)。分表对应的传感器类型分别为车速脉冲传感器、转速脉冲传感器、水温电阻传感 器、燃油量滑动电阻传感器、气压应变电桥传感器，简述为“分表传感器”。分表传感器输出的信号分别为车速脉冲频率值、转速脉冲频率值、水温电阻值、燃 油量滑动电阻值、气压应变电桥电压值，简述为“分表信号值(AXi) ”。上述分表信号值，分别经过汽车仪表“仪表接口电路”调理后，被仪表单片机采集， 此类采集数据简述为“分表采样值(DXi) ”。分表物理量(Xi)对应的原定标准采样值，简述为“分表标准值(MXi) ”。采样值误差=IDXi-MXi I，其被视为允许的误差范围，以下简述为“分表误差阈值 (DMXi)，，。上述诊断型汽车组合仪表可工作以下两种状态1、行驶工作状态，当与汽车线束相连接时，仪表处于行驶工作状态，完成汽车车 速、里程、转速、水箱温度、燃油量、气压的传感器参数采集及数据指示。并可实现转向灯、安 全带、照明灯及排气制动等驾驶状态的灯光符号指示。2、诊断工作状态，当与下述的汽车仪表诊断器相连接时，仪表上电后进入诊断状 态，仪表的车速脉冲输入、车速脉冲输入通路与串行通讯通路共享一对线束，形成复合使用 通道，按照诊断器发出的指令，分时地实现车速脉冲输入、车速脉冲输入、串行通讯输入及 通讯输出，与诊断器进行数据交互。如图2所示，本实施例所述的汽车仪表诊断器主要包括有诊断器单片机，具有连接信号输出电路的信号输出口、控制驱动显示器的显示输 出口、用于与诊断信息管理系统终端进行通讯的RS232串行通讯口、存储器；在诊断器单片机中设置有串行数据控制端口 SDA2、SDL2 ；
信号输出电路，具有数字信号输出电路、模拟信号输出电路、开关量信号输出电路 和汽车仪表模拟电源输出控制电路；串行通讯通道，设置在数字信号输出电路中；一个双向模拟开关COMS芯片，分别控制连接串行通讯通道、数字信号输出电路中 的一对数字脉冲输出通路，这一对数字脉冲输出通路分别是车速脉冲输出通路和转速脉冲 输出通路。具有2个插头的一对线束，线束分别连接汽车仪表诊断器与诊断型汽车组合仪表。串行通讯通道与车速脉冲输出通路、转速脉冲输出通路共享上述一对线束。以及，汽车仪表模拟电源。具体地，1、诊断器单片机，是实施故障诊断的控制核心，按功能又分为，A、信号输出口，用于连接信号输出电路，是模拟仪表传感器参数与驾驶状态的控 制开关；B、显示输出口，控制驱动液晶显示器，监视诊断运行过程及诊断结果；C、按键输入口，接受组合按键信号，操作诊断过程、浏览诊断信息；D、存储器，能够储存10组型号组合仪表的诊断参数，比如包括有模拟组合仪表 “分表物理量(Xi) ”所对应传感器的“分表信号值(AXi) ”、“分表标准值(MXi) ”、“分表误差 阈值(DMXi) ”。这10组数据通过RS232串行通讯口传送至下述诊断信息管理系统的计算机 终端，用于诊断过程；还可暂存20组组合仪表的管理数据及诊断结果，比如包括有汽车仪表型号、出 厂日期、记录诊断结果、诊断日期、与其相联诊断器的编号等数据。这20组数据可以通过 RS232串行通讯口传送给下述诊断信息管理系统的计算机终端，用于仪表质量管理体系；E、RS232串行通讯口，用于诊断器与诊断信息管理系统计算机终端进行通讯，接受 计算机设定数据，传输给计算机诊断结果。2、信号输出电路，用以模拟汽车仪表传感器，主要包括有，A、数字信号输出，如车速脉冲、转速脉冲以及以PWM方式输出的传感器；B、模拟信号输出，如水箱温度、燃油量、气压等以电阻值、电压、电流方式输出的传 感器；C、开关量信号输出，如转向灯、安全带、照明以及排气制动等开关状态；D、汽车仪表电源控制输出，按诊断器单片机控制接通或断开汽车仪表电源。3、串行通讯通道，与车速脉冲输出通路、转速脉冲输出通路共享一对线束，从而形 成复合通讯通道，与组合仪表进行数据交互。其工作原理如下，A、在串行通讯状态下，K21、K23双向模拟开关(C0MS4066芯片)，在SDC2控制下导 通，SDA2、SDL2构成I2C串行通讯通路；同时，Κ22、Κ24开关在ACT2控制下关断，车速、转速信号输出通路切断。B、在车速、转速信号输出状态下，Κ22、Κ24双向模拟开关(C0MS4066芯片)，在ACT2 控制下导通，R21构成车速信号输出通路(Vout)、以及R22构成转速信号输出通路(Sout) 接通；同时，Κ21、Κ23开关在SDC2控制下关断，串行通讯通路切断。
9
4、线束为一对，即配置有2个插头，一个插头与诊断器相连，另一个插头与汽车组 合仪表相连，该插头的尺寸、插针排序与组合仪表的型号相匹配。如图1至图7所示，本实施例基于上述诊断型汽车组合仪表和汽车仪表诊断器，实 现了如下诊断信息管理系统、汽车仪表诊断方法。具体地，建立诊断信息管理系统，需要配置下述装置和计算机软、硬件平台，1、硬件环境Peutium4 1. 8G 256M内存以上，带RS232串行通讯口 ；2、软件环境操作系统 Microsoft Windows XP Profesional ；3、开发平台可使用美国NI公司LabVIEW软件平台；4、实现的主要功能有，根据汽车仪表的型号，定义诊断器输出插座的插孔功能；设定模仿汽车仪表“分表物理量(Xi) ”对应传感器输出的“分表信号值(AXi) ”、 “分表标准值(MXi) ”、“分表误差阈值(DMXi) ”，它们包括车速、里程、转速、水箱温度、燃油 量、气压，通过RS232串行通讯口发送给诊断器；设定模仿汽车仪表开关量信号输出，如转向灯、安全带、照明以及排气制动等开关 状态，其符号指示灯所需的驱动电流值允许范围、插孔定义、诊断顺序，通过RS232串行通 讯口发送给诊断器；诊断结果数据管理，该数据通过RS232串行通讯口接收并来自诊断器，可包括有 汽车仪表型号、出厂日期、记录诊断结果、诊断日期、与其相联诊断器的编号等信息，用于汽 车仪表质量管理体系。所述的汽车仪表诊断方法，主要实现下述故障诊断和判定过程采用相匹配的线束，连接诊断型汽车组合仪表和汽车仪表诊断器，由汽车仪表诊断器向诊断型汽车组合仪表提供数据通讯和显示的模拟电源，通过汽车仪表诊断器向诊断型汽车组合仪表发送模拟汽车行驶状态下的数字信 号、模拟信号和开关量信号，根据串行通讯通道反馈回的组合仪表实测数据和信号，针对组合仪表、传感器、线 束联接问题进行诊断和故障判定。针对诊断型汽车组合仪表的诊断信息被存储在仪表单片机的存储器中。针对组合仪表和传感器的诊断，包括有汽车仪表通电检测、开关量信号通路诊断、 传感器信号接口电路诊断，以及车速、转速传感器信号诊断。其中，根据将要诊断的汽车仪表的型号，选择与其匹配的线束，与诊断器相连接。 闭合诊断器电源开关K，诊断器进入工作，通过诊断器液晶显示器提示，以及组合键操作选中该汽车仪表的型号，保证诊断器输出插座的插孔功能及排序、诊断 所需要的数据(包括车速、里程、转速、水箱温度、燃油量、气压信号参数)，与该型号汽车仪 表相匹配。1、汽车仪表通电检测A、诊断器接通汽车仪表电源，同时，通过诊断器的车速脉冲输出口(Vout)发出特 殊频率，该频率远高于最高车速脉冲输出频率(2倍)，持续一段时间(2秒钟)后，停止特殊 频率输出。随后，诊断器转换成串行通讯状态，等待接受汽车仪表发出的“通电检测数据”， 这些数据包括仪表的型号、出厂日期、里程数。B、汽车仪表上电后，通过车速脉冲输入口(Vin)测出该特殊频率，并持续一段时
10间(2秒钟)后确认，汽车仪表进入诊断状态。随后，汽车仪表转换成串行通讯状态，向诊断 器发出“通电检测数据”。C、诊断器接受到“通电检测数据”后，将其中的“汽车仪表型号”与之前选中的汽车 仪表的型号进行比较，如果型号相同，确定汽车仪表“通电检测正常”，可以继续后续诊断； 否则，调换诊断器汽车仪表的型号选择，重新回到A项进行通电检测；如果，经过多次重新 检测，仍然不能正常通过，确定汽车仪表“通电检测故障”。2、汽车仪表开关量信号通路诊断诊断器按顺序给转向灯、安全带、照明以及排气制动等状态指示灯通电，监测每一 个指示灯驱动电流值，如果驱动电流过大、过小，诊断器自动记录该指示灯电流故障；当指 示灯驱动电流无异常，再观察指示灯，如果指示灯亮度异常，使用诊断器的液晶显示器提示 及组合按键操作，记录下该指示灯亮度故障。当全部开关量信号按顺序诊断完毕，诊断器将 诊断结果，通过通讯口传输给汽车仪表存储保留，随后，自动进入传感器信号诊断。3、汽车仪表传感器信号接口电路诊断(车速、转速传感器除外，车速、转速传输线 用于串行通讯)诊断器对某个分表的物理量的每个刻度值(Xi)按顺序诊断，完成所有刻度后，再 进行下一个分表的诊断，具体步骤如下A、汽车仪表分表信号接口电路诊断诊断器输出一个汽车传感器模拟信号即“分表物理量(Xi) ”对应的“分表信号值 (AXi) ”，同时通过串行通讯口发出命令给汽车仪表，要求汽车仪表单片机，将仪表接口电路 调理后的“分表采样值(DXi) ”传出；汽车仪表单片机采集到“分表采样值(DXi) ”，在接到诊断器发出的上述命令后，汽 车仪表串行通讯口，将“分表采样值(DXi) ”传出；诊断器接受到“分表采样值(DXi) ”后，与“分表物理量(Xi)”对应的原定“分表 标准值(MXi) ”进行比较，计算出误差{= IDXi-MXi |}0如果，误差大于“分表误差阈值 (DMXi) ”，认定该分表信号接口电路工作异常，诊断器报警提示，记录诊断结果为“该分表电 路故障”；反之，诊断结果为正常。B、汽车仪表分表指示部分诊断诊断器完成该分表，某个刻度信号接口电路诊断后，液晶显示器提示“分表物理 量(Xi) ”指针应该所在的刻度位置，通过观察该分表表指针实际位置，根据国家相关标准 QC/T727-2007，可以判断该分表电机及驱动电路工作是否正常，如果，指针指示偏差超出标 准，使用诊断器的液晶显示器提示及组合按键操作，记录下该分表该刻度位置“某分表指示 故障”；反之，认定该分表指示正常，按下“确定键”，回到A-a进入下一个刻度分表物理量 (Xi+1)诊断。C、汽车仪表分表诊断结果完成该分表所有刻度的诊断，随后对该分表作整体判断，如果，任何刻度点都没有 故障，诊断结果为“该分表正常”，反之为“该分表故障”。诊断器将诊断结果，通过通讯口传 输给汽车仪表存储保留。4、车速、转速传感器信号诊断完成上述传感器信号诊断后，进入车速、转速传感 器信号诊断状态。
11
A、车速传感器信号诊断诊断器串行通讯口发出车速传感器信号诊断“开始”命令给汽车仪表，要求汽车仪 表单片机准备接受车速脉冲信号，随后，诊断器由“串行通讯”状态转换成“车速脉冲输出，， 状态。诊断器通过(Vout)输出一个车速(Vl)对应的脉冲频率(AVl)，持续2秒钟后，停 止脉冲输出。诊断器再由“车速脉冲输出，，状态转换成“串行通讯”状态，等待接受汽车仪 表的车速脉冲频率采样值(DVl)。汽车仪表单片机通过(Vin)采集到诊断器发出车速脉冲频率，持续2秒钟后确认， 获得车速脉冲频率采样值(DVl)。车速脉冲信号消失后(诊断器进入“串行通讯”状态下等 待，频率为0)，汽车仪表由“车速脉冲输入”状态转换成“串行通讯”状态，并且将采集的车 速脉冲频率采样值(DVl)传出。随后，汽车仪表由“串行通讯，，状态转换成“车速脉冲输入，，状态。车速表指针维 持在车速(Vl)位置，直至诊断器输出下一个车速(V2)对应的脉冲频率(AV2)。诊断器接受到车速脉冲频率采样值(DVl)后，与车速(Vl)对应的原定车速脉冲 频率标准值(MVl)进行比较，计算出误差{ = IDVl-MVl |}0如果，误差大于“车速误差阈值 (DMVl) ”，认定该车速信号接口电路工作异常，诊断器报警提示，记录诊断结果为“车速电路 故障”；反之，诊断结果为正常。诊断器完成车速信号电路诊断后，提示车速表指针应该所在的位置，通过观察汽 车仪表车速指示表指针位置，根据国家相关标准QC/T727-2007，可以判断仪表车速指示电 机工作是否正常，如果，指针指示偏差超出标准，使用诊断器的液晶显示器提示及组合按键 操作，记录下车速指示表该刻度位置“车速指示故障”。诊断器顺序输出车速(Vi)对应的脉冲频率(AVi)，进行诊断，完成整个汽车车速 表刻度的诊断，记录每个刻度点的故障，随后对汽车车速表作整体判断，如果，任何刻度点 没有故障，诊断结果为“车速表正常”，反之为“车速表故障”。诊断器将诊断结果，通过通讯 口传输给汽车仪表存储保留。B、转速传感器信号诊断诊断过程与车速传感器信号诊断相似，主要区别为诊断器的转速脉冲频率输出口为(Sout)；汽车仪表的转速脉冲频率输入口为 (Sin) ο转速诊断数据为转速(Si)对应的转速脉冲频率(ASi)、转速脉冲频率采样值 (DSi)、转速脉冲频率标准值(MSi)、转速误差阈值(DMSi)。记录诊断结果为“转速电路故障”、“转速指示故障”、或者为诊断结果为正常。诊断 器将诊断结果，通过通讯口传输给汽车仪表存储保留。以上是结合附图所给出的实施例，仅是实现本发明目的的优选方案。对于所属领 域技术人员来说可以据此得到启示，而直接推导出符合本发明设计构思的其他替代内容， 也应属于本发明所述的权利保护范围。
1权利要求
一种诊断型汽车组合仪表，包括有下述模块结构，仪表单片机，具有连接仪表接口电路的信号输入口、显示输出口、驱动输出口和存储器；仪表接口电路，具有数字信号传感器接口电路、模拟信号传感器接口电路和开关量信号接口电路；仪表输出电路，具有电机驱动电路、连接里程液晶显示器的液晶驱动电路、连接报警指示灯组的开关电路，其特征在于在仪表接口电路中设置有一串行通讯通道，在仪表单片机中设置有串行数据端口SDA1、SDL1以及控制端口SDC1、ACT1，一个双向四通道模拟开关COMS芯片，分别连接控制通讯通道、数字信号传感器接口电路中的一对数字脉冲输入通路，以及配置有插座1A，在插座1A中，一对插孔Z1AV、Z1AS分别连接一对数字脉冲输入通路车速Vin、转速Sin，或连接串行通讯通道SDA1、SDL1。
2.根据权利要求1所述的诊断型汽车组合仪表，其特征在于所述的串行通讯通道与 一对数字脉冲输入通路共享一对线束XV、XS。
3.根据权利要求1或2所述的诊断型汽车组合仪表，其特征在于双向四通道模拟开 关C0MS芯片连接控制的一对数字脉冲输入通路，分别是车速脉冲输入通路Vin和转速脉冲 输入通路Sin。
4.一种汽车仪表诊断器，其特征在于包括有下述模块结构，诊断器单片机，具有连接信号输出电路的信号输出口、控制驱动显示器的显示输出口、 用于与诊断信息管理系统终端进行通讯的RS232串行通讯口、存储器；信号输出电路，具有数字信号输出电路、模拟信号输出电路、开关量信号输出电路和汽 车仪表模拟电源输出控制电路；串行通讯通道，设置在数字信号输出电路中；一个双向四通道模拟开关C0MS芯片，分别连接控制通讯通道、数字信号输出电路中的 一对数字脉冲输出通路；线束，线束包含2个插头分别连接汽车诊断器与诊断型汽车组合仪表； 以及，汽车仪表模拟电源。
5.根据权利要求4所述的汽车仪表诊断器，其特征在于连接汽车诊断器与诊断型汽 车组合仪表的线束两边插头中各包含2个插孔，并连接一对线束XV、XS，所述的串行通讯通道与一对数字脉冲输出通路共享一对线束XV、XS。
6.根据权利要求4或5所述的汽车仪表诊断器，其特征在于双向模拟开关C0MS芯片 控制连接的一对数字脉冲输出通路，分别是车速脉冲输出通路和转速脉冲输出通路。
7.一种汽车仪表诊断方法，其特征在于采用相匹配的线束，连接诊断型汽车组合仪 表和汽车仪表诊断器，由汽车仪表诊断器向诊断型诊断汽车组合仪表提供模拟电源， 通过汽车仪表诊断器向诊断型汽车组合仪表发送模拟汽车行驶状态下的数字信号、模 拟信号和开关量信号，根据串行通讯通道反馈回的组合仪表实测数据和信号，针对组合仪表、传感器或线束联接问题进行诊断和故障判定。
8.根据权利要求7所述的汽车仪表诊断方法，其特征在于针对组合仪表的诊断，包括 有汽车仪表通电检测、开关量信号通路诊断、传感器信号接口电路诊断，以及汽车仪表指示 部分诊断。
9.根据权利要求8所述的汽车仪表诊断方法，其特征在于针对诊断型诊断汽车组合 仪表的诊断信息被存储在仪表单片机的存储器中。
全文摘要
本发明是一种诊断型汽车组合仪表、仪表诊断器和仪表诊断方法，改进现有的汽车组合仪表，使其具有带诊断功能的串行通讯接口，配合使用汽车仪表诊断器，实现对出现故障的具体仪表、故障原因和采样值误差量化的精确诊断，为准确地判定故障部件提供直接依据，进而缩短维修时间、有效地降低检修成本。所述诊断型汽车组合仪表包括有仪表单片机，仪表接口电路，仪表输出电路，在仪表接口电路中设置有一串行通讯通道，在仪表单片机中设置有串行数据端口SDA1、SDL1以及控制端口SDC1、ACT1，一个双向四通路模拟开关COMS芯片，分别连接控制通讯通道、数字信号传感器接口电路中的一对数字脉冲输入通路。
文档编号G01D7/02GK101949713SQ20091030423
公开日2011年1月19日 申请日期2009年7月10日 优先权日2009年7月10日
发明者吕清宝, 车秀玉, 马勇男 申请人:青岛东田汽车电子科技有限公司
技术领域：
本发明涉及用于汽车故障诊断和故障判定的诊断型汽车组合仪表、仪表诊断器和 仪表诊断方法，属于机械制造领域。
背景技术：
伴随着生活水平和消费能力的提高，国内汽车销售使用量大幅增加，汽车的维护 和检修市场也越来越具有竞争性。目前高档汽车的市场饱有量并不高，大多数汽车还是中档或家庭普及型。现在高 档汽车已经具备带CAN通讯总线接口的电子诊断系统，与之相配套的汽车组合仪表也就带 有此类诊断功能，在这些汽车仪表的插座以及线束插头中，也具有CAN通讯总线接口插孔、插针。而大多数非高档汽车则不具备此类自诊断功能，由于不带有电子诊断系统，即不 具备CAN通讯总线，当在行车过程中出现仪表显示问题时，通常无法明确诊断出是仪表故 障、传感器故障、还是线束联接问题。当前主要的诊断手段是依次通过更换仪表、传感器或 线束来各自进行故障判断。由于更换维修过程较为复杂，加之维修人员的素质问题，经常会 出现仪表故障的误判而将未出现故障的正常仪表加以更换，从而增加了维修成本，也给汽 车生产供应商造成了大量的物资浪费。此类现存的仪表质量诊断数据的失真和维修人员的 不受控，一直是困扰汽车生产供应商、仪表生产厂和维修厂家的技术难题。如果在现有非高档汽车的组合仪表中增加CAN通讯总线接口，则需要汽车仪表生 产厂就实现自诊断功能而大量修改现有配套仪表的设计、生产，包括修改仪表电路板、仪表 外壳和线束插头等，也需要额外地增加仪表插座等部件，这都会相应地增加汽车整车生产、 销售价格。对于汽车生产供应商来说，也需消耗较大的费用来进行车型修改，因此这种技术 修改很难被认可和接受。如下述在先申请专利所提供的技术解决方案，专利申请号为200710112965. X，名 称为汽车仪表综合检测方法，其采用程序控制信号发生器发出的信号经功率放大幅值调节 后传送至需检测的仪表，电阻插板和电阻控制板组成的电阻信号系统发出的信号也传送至 需检测的仪表，仪表发出的信号再经输出电压检测系统进行检测来判断仪表是否合格。具体地，程序控制信号发生器中的单片机16F873A，通过对键盘信息进行分析和运 算而产生方波信号，再经分频整型预置频率值及输出频率值，以串行方式发送至IXD显示 器进行显示。在电阻信号系统中，由单片机检测波段开关和电阻补偿开关位置。如上述专利，现有针对汽车仪表的质量检测，仅仅是类似汽车信号的模拟发生器， 从而模拟出车速、里程、转速、水箱温度、燃油量、气压等信号。当输出给汽车仪表时通过操作者个人的视觉观察，来判断汽车仪表的质量和精度。显然此类 方法没有采用与汽车仪表直接通讯的检测手段，在接受到仪表感官反馈信息后无法明确 地、量化地进行故障分类，是传感器信号接口电路、还是仪表指示部分电路出现故障？也就 无法把诊断信息(包括故障原因、诊断操作记录等)留存在汽车仪表上，为后续的汽车仪表质量管理提供有效的历史数据参考。
发明内容
本发明所述的诊断型汽车组合仪表、仪表诊断器和仪表诊断方法，旨在解决上述 问题而提出针对现有非高档汽车组合仪表诊断的装置和方法。本发明的目的是，改进现有的汽车组合仪表，使其具有自带诊断功能的串行通讯 接口，配合使用汽车仪表诊断器实现出现故障的具体仪表、故障原因和采样值误差量化的 精确诊断，为准确地判定故障部件提供直接依据，进而缩短维修时间、有效地降低检修成 本。发明目的还在于，实现一种在现场的仪表诊断系统和方法，既降低了维修人员的 劳动负荷、又相应地提高了汽车维护质量，同时也为汽车生产商、配件供应商提供了建立仪 表质量跟踪体系的技术支持。另一发明目的是，采用本发明能够与现有的非高档汽车的组合仪表进行兼容，无 需对仪表插座功能、仪表外壳或线束插头进行更改，因此可有效地避免因进行车型改造而 给汽车生产商带来的巨额投资和市场风险。为实现上述发明目的，所述的诊断型汽车组合仪表主要包括以下结构仪表单片机，具有连接仪表接口电路的信号输入口、显示输出口、驱动输出口和存 储器；仪表接口电路，具有数字信号传感器接口电路、模拟信号传感器接口电路和开关 量信号接口电路；仪表输出电路，具有电机驱动电路、连接里程液晶显示器的液晶驱动电路、连接报 警指示灯组的开关电路，其特征在于在仪表接口电路中设置有一串行通讯通道，在仪表单片机中设置有串行数据端口 SDA1、SDL1以及控制端口 SDC1、ACT1，一个双向四通道模拟开关COMS芯片，分别连接控制通讯通道、数字信号传感器接 口电路中的一对数字脉冲输入通路，在插座IA中，一对插孔Z1AV、Z1AS分别控制连接一对数字脉冲输入通路车速Vin、 转速Sin，或连接串行通讯通道SDAl、SDLl，实现共享一对线束XV、XS。如上述方案特征，所述的诊断型汽车组合仪表可以工作在以下两种状态，一种是行驶工作状态，当组合仪表与汽车线束相连接后，组合仪表处于行驶工作 状态，此时即可完成对于车速、里程、转速、水箱温度、燃油量、气压等传感器参数的采集、数 据显示。也同时实现转向灯、安全带、照明灯及排气制动等驾驶状态的灯光符号指示。另一种是诊断工作状态，当组合仪表与后述的汽车仪表诊断器相连接后，组合仪 表上电后并进入诊断状态。组合仪表的一对数字脉冲输入通路和串行通讯通道，分别接受 双向模拟开关COMS芯片的控制，从而实现一种切换状态下的复合使用通道。在汽车仪表诊断器向组合仪表发送模拟汽车行驶工作状态的各种控制信号的同 时，通过串行通讯通道接收组合仪表反馈的各传感器实测信号值、在与误差阈值比较的基 础上，实现对组合仪表故障、故障原因和数据量化的诊断。本发明提供一种汽车仪表诊断器，其主要包括有以下结构
5
诊断器单片机，具有连接信号输出电路的信号输出口、控制驱动显示器的显示输 出口、用于与诊断信息管理系统终端进行通讯的RS232串行通讯口、存储器；信号输出电路，具有数字信号输出电路、模拟信号输出电路、开关量信号输出电路 和汽车仪表模拟电源输出控制电路；串行通讯通道，设置在数字信号输出电路中；一个双向四通道模拟开关COMS芯片，分别控制连接串行通讯通道、数字信号输出 电路中的一对数字脉冲输出通路；线束，线束包含2个插头分别连接汽车诊断器与诊断型汽车组合仪表；以及，汽车仪表模拟电源。进一步的细化方案是，连接汽车诊断器与诊断型汽车组合仪表的线束两边插头中 各包含2个插孔，连接一对线束XV、XS,所述的串行通讯通道与一对数字脉冲输出通路共享一对线束XV、XS。另外，双向模拟开关COMS芯片控制连接的一对数字脉冲输出通路，分别是车速脉 冲输出通路和转速脉冲输出通路。本发明提供一种汽车仪表诊断方法，具体实施手段包括有采用相匹配的线束，连接诊断型汽车组合仪表和汽车仪表诊断器，由汽车仪表诊断器向诊断型汽车组合仪表提供数据通讯和模拟电源，通过汽车仪表诊断器向诊断型汽车组合仪表发送模拟汽车行驶状态下的数字信 号、模拟信号和开关量信号，根据串行通讯通道反馈回的组合仪表实测数据和信号，针对组合仪表、传感器或 线束联接问题进行诊断和故障判定。在上述汽车仪表诊断方法中，针对组合仪表的诊断，包括有汽车仪表通电检测、开 关量信号通路诊断、传感器信号接口电路诊断，以及汽车仪表指示部分诊断。经过诊断和故障判定后，针对诊断型汽车组合仪表的诊断信息，比如汽车仪表型 号、记录诊断结果、诊断日期等信息，被存储在仪表单片机的存储器中，可以用于用于汽车 仪表质量管理体系。如上所述，本发明诊断型汽车组合仪表、汽车仪表诊断器和汽车仪表诊断方法具有以下优点和有益效果改进现有非高档汽车组合仪表的诊断装置和方法，为在现场的诊断故障的判定、 故障量化提供一种精确地诊断方式，能够直接缩短维修时间、有效地降低检修成本。故障类 型、原因的诊断结果一目了然，杜绝了因维修人员不负责任而造成的仪表浪费。所实现的在现场的仪表诊断方法，能够同时降低维修人员的劳动负荷、提高汽车 维护质量。能够为汽车生产商、配件供应商提供了建立仪表质量跟踪体系的技术支持。本发明与现有的非高档汽车组合仪表能够兼容，无需对仪表插座功能、仪表外壳 或线束插头进行更改，因此可有效地避免因进行车型改造而给汽车生产商带来的巨额投资 和市场风险。
参照下述附图进一步说明本发明；图1是所述双向模拟开关COMS芯片结构示意图；图2是组合仪表与诊断器连接使用的结构示意图；图3是汽车仪表通电检测流程图；图4是汽车仪表开关量信号通路诊断流程图；图5是诊断汽车仪表传感器通路流程图；图6是诊断汽车车速传感器通路流程图；图7是诊断汽车转速传感器通路流程具体实施例方式实施例1，如图2所示，本实施例所述的诊断型汽车组合仪表主要包括有仪表单 片机，具有连接仪表接口电路的信号输入口、显示输出口、驱动输出口和存储器；仪表接口电路，具有数字信号传感器接口电路、模拟信号传感器接口电路和开关 量信号接口电路；仪表输出电路，具有电机驱动电路、连接里程液晶显示器的液晶驱动电路、连接报 警指示灯组的开关电路。在仪表接口电路中设置有一串行通讯通道，在仪表单片机中设置有串行数据端口 SDA1、SDL1以及控制端口 SDC1、ACT1，一个双向四通道模拟开关COMS芯片，分别连接控制通讯通道、数字信号传感器接 口电路中的一对数字脉冲输入通路，在插座IA中，一对插孔Z1AV、Z1AS分别控制连接一对数字脉冲输入通路车速Vin、 转速Sin，或连接串行通讯通道SDAl、SDLl，实现共享一对线束XV、XS。所述的串行通讯通道与车速脉冲输入通路、转速脉冲输入通路共享一对线束，从 而形成可切换的复合使用通道，用于组合仪表与诊断器进行数据交互。具体地，1、仪表单片机，是汽车组合仪表的控制核心，按其功能又分为下述模块，A、信号输入口，连接汽车仪表接口电路，采集汽车仪表传感器参数和驾驶状态的 开关。B、显示输出口，通过液晶驱动电路，控制里程液晶显示器，显示行驶里程。C、驱动输出口，通过电机驱动电路(4路)驱动分表电机、通过开关电路驱动报警 指示灯组。D、存储器，出厂时，存有该仪表的型号、出厂日期等数据，在诊断结束后，记录诊断 结果，诊断日期、与其相联诊断器的编号等数据，用于仪表质量管理体系。2、串行通讯通道，如图1所示，A、在串行通讯状态下，K11、K13双向模拟开关(C0MS4066芯片)，在SDCl控制下导 通，SDAl、SDLl构成I2C串行通讯通路。同时，Κ12、Κ14开关，在ACTl控制下关断，车速、转速信号输入通路切断。
B、在车速、转速信号输入状态下，K12、K14双向模拟开关(C0MS4066芯片)，在ACTl 控制下导通，Rl 1、Cl 1、Dl 1构成车速信号输入通路(Vin)。同时，R12、C12、D12构成转速信号输入通路(Sin)接通。另外，K1UK13开关在SDCl控制下关断，串行通讯通路切断。3、仪表接口电路，将汽车仪表传感器信号进行调理，满足仪表单片机输入要求，也 为驾驶符号状态指示灯提供电源及合适电流，满足开关控制及亮度要求，包括有，Α、数字信号传感器接口电路，将脉冲幅值调理成5V，如车速脉冲、转速脉冲以及以 PWM方式输出的传感器；B、模拟信号传感器接口电路，将电阻值、电压值及电流值调理成0-5V的模拟电 压，如水箱温度、燃油量、气压等以电阻值、电压、电流方式输出的传感器；C、开关量信号接口电路，将汽车状态开关信号调理成仪表“驾驶状态符号指示灯 所需要的电流，如转向灯、安全带、照明以及排气制动等开关状态。4、仪表输出电路，受汽车仪表单片机控制的输出电路，主要包括有电机驱动电路、 里程液晶显示器驱动电路、报警指示灯开关电路。如上述汽车组合仪表的结构描述，现有的、以及本发明所述的组合仪表具有多个 数据指示表，比如包括有车速表、转速表、水温表、燃油表及气压表，简述为“分表”。分表指示的数据分别为行驶速度(V)、发动机转速(S)、水箱温度(T)、燃油量(L) 及气压(P)，简述为“分表物理量(Xi) ”(i = 0，1，2，…；为分表刻度号)。分表对应的传感器类型分别为车速脉冲传感器、转速脉冲传感器、水温电阻传感 器、燃油量滑动电阻传感器、气压应变电桥传感器，简述为“分表传感器”。分表传感器输出的信号分别为车速脉冲频率值、转速脉冲频率值、水温电阻值、燃 油量滑动电阻值、气压应变电桥电压值，简述为“分表信号值(AXi) ”。上述分表信号值，分别经过汽车仪表“仪表接口电路”调理后，被仪表单片机采集， 此类采集数据简述为“分表采样值(DXi) ”。分表物理量(Xi)对应的原定标准采样值，简述为“分表标准值(MXi) ”。采样值误差=IDXi-MXi I，其被视为允许的误差范围，以下简述为“分表误差阈值 (DMXi)，，。上述诊断型汽车组合仪表可工作以下两种状态1、行驶工作状态，当与汽车线束相连接时，仪表处于行驶工作状态，完成汽车车 速、里程、转速、水箱温度、燃油量、气压的传感器参数采集及数据指示。并可实现转向灯、安 全带、照明灯及排气制动等驾驶状态的灯光符号指示。2、诊断工作状态，当与下述的汽车仪表诊断器相连接时，仪表上电后进入诊断状 态，仪表的车速脉冲输入、车速脉冲输入通路与串行通讯通路共享一对线束，形成复合使用 通道，按照诊断器发出的指令，分时地实现车速脉冲输入、车速脉冲输入、串行通讯输入及 通讯输出，与诊断器进行数据交互。如图2所示，本实施例所述的汽车仪表诊断器主要包括有诊断器单片机，具有连接信号输出电路的信号输出口、控制驱动显示器的显示输 出口、用于与诊断信息管理系统终端进行通讯的RS232串行通讯口、存储器；在诊断器单片机中设置有串行数据控制端口 SDA2、SDL2 ；
信号输出电路，具有数字信号输出电路、模拟信号输出电路、开关量信号输出电路 和汽车仪表模拟电源输出控制电路；串行通讯通道，设置在数字信号输出电路中；一个双向模拟开关COMS芯片，分别控制连接串行通讯通道、数字信号输出电路中 的一对数字脉冲输出通路，这一对数字脉冲输出通路分别是车速脉冲输出通路和转速脉冲 输出通路。具有2个插头的一对线束，线束分别连接汽车仪表诊断器与诊断型汽车组合仪表。串行通讯通道与车速脉冲输出通路、转速脉冲输出通路共享上述一对线束。以及，汽车仪表模拟电源。具体地，1、诊断器单片机，是实施故障诊断的控制核心，按功能又分为，A、信号输出口，用于连接信号输出电路，是模拟仪表传感器参数与驾驶状态的控 制开关；B、显示输出口，控制驱动液晶显示器，监视诊断运行过程及诊断结果；C、按键输入口，接受组合按键信号，操作诊断过程、浏览诊断信息；D、存储器，能够储存10组型号组合仪表的诊断参数，比如包括有模拟组合仪表 “分表物理量(Xi) ”所对应传感器的“分表信号值(AXi) ”、“分表标准值(MXi) ”、“分表误差 阈值(DMXi) ”。这10组数据通过RS232串行通讯口传送至下述诊断信息管理系统的计算机 终端，用于诊断过程；还可暂存20组组合仪表的管理数据及诊断结果，比如包括有汽车仪表型号、出 厂日期、记录诊断结果、诊断日期、与其相联诊断器的编号等数据。这20组数据可以通过 RS232串行通讯口传送给下述诊断信息管理系统的计算机终端，用于仪表质量管理体系；E、RS232串行通讯口，用于诊断器与诊断信息管理系统计算机终端进行通讯，接受 计算机设定数据，传输给计算机诊断结果。2、信号输出电路，用以模拟汽车仪表传感器，主要包括有，A、数字信号输出，如车速脉冲、转速脉冲以及以PWM方式输出的传感器；B、模拟信号输出，如水箱温度、燃油量、气压等以电阻值、电压、电流方式输出的传 感器；C、开关量信号输出，如转向灯、安全带、照明以及排气制动等开关状态；D、汽车仪表电源控制输出，按诊断器单片机控制接通或断开汽车仪表电源。3、串行通讯通道，与车速脉冲输出通路、转速脉冲输出通路共享一对线束，从而形 成复合通讯通道，与组合仪表进行数据交互。其工作原理如下，A、在串行通讯状态下，K21、K23双向模拟开关(C0MS4066芯片)，在SDC2控制下导 通，SDA2、SDL2构成I2C串行通讯通路；同时，Κ22、Κ24开关在ACT2控制下关断，车速、转速信号输出通路切断。B、在车速、转速信号输出状态下，Κ22、Κ24双向模拟开关(C0MS4066芯片)，在ACT2 控制下导通，R21构成车速信号输出通路(Vout)、以及R22构成转速信号输出通路(Sout) 接通；同时，Κ21、Κ23开关在SDC2控制下关断，串行通讯通路切断。
9
4、线束为一对，即配置有2个插头，一个插头与诊断器相连，另一个插头与汽车组 合仪表相连，该插头的尺寸、插针排序与组合仪表的型号相匹配。如图1至图7所示，本实施例基于上述诊断型汽车组合仪表和汽车仪表诊断器，实 现了如下诊断信息管理系统、汽车仪表诊断方法。具体地，建立诊断信息管理系统，需要配置下述装置和计算机软、硬件平台，1、硬件环境Peutium4 1. 8G 256M内存以上，带RS232串行通讯口 ；2、软件环境操作系统 Microsoft Windows XP Profesional ；3、开发平台可使用美国NI公司LabVIEW软件平台；4、实现的主要功能有，根据汽车仪表的型号，定义诊断器输出插座的插孔功能；设定模仿汽车仪表“分表物理量(Xi) ”对应传感器输出的“分表信号值(AXi) ”、 “分表标准值(MXi) ”、“分表误差阈值(DMXi) ”，它们包括车速、里程、转速、水箱温度、燃油 量、气压，通过RS232串行通讯口发送给诊断器；设定模仿汽车仪表开关量信号输出，如转向灯、安全带、照明以及排气制动等开关 状态，其符号指示灯所需的驱动电流值允许范围、插孔定义、诊断顺序，通过RS232串行通 讯口发送给诊断器；诊断结果数据管理，该数据通过RS232串行通讯口接收并来自诊断器，可包括有 汽车仪表型号、出厂日期、记录诊断结果、诊断日期、与其相联诊断器的编号等信息，用于汽 车仪表质量管理体系。所述的汽车仪表诊断方法，主要实现下述故障诊断和判定过程采用相匹配的线束，连接诊断型汽车组合仪表和汽车仪表诊断器，由汽车仪表诊断器向诊断型汽车组合仪表提供数据通讯和显示的模拟电源，通过汽车仪表诊断器向诊断型汽车组合仪表发送模拟汽车行驶状态下的数字信 号、模拟信号和开关量信号，根据串行通讯通道反馈回的组合仪表实测数据和信号，针对组合仪表、传感器、线 束联接问题进行诊断和故障判定。针对诊断型汽车组合仪表的诊断信息被存储在仪表单片机的存储器中。针对组合仪表和传感器的诊断，包括有汽车仪表通电检测、开关量信号通路诊断、 传感器信号接口电路诊断，以及车速、转速传感器信号诊断。其中，根据将要诊断的汽车仪表的型号，选择与其匹配的线束，与诊断器相连接。 闭合诊断器电源开关K，诊断器进入工作，通过诊断器液晶显示器提示，以及组合键操作选中该汽车仪表的型号，保证诊断器输出插座的插孔功能及排序、诊断 所需要的数据(包括车速、里程、转速、水箱温度、燃油量、气压信号参数)，与该型号汽车仪 表相匹配。1、汽车仪表通电检测A、诊断器接通汽车仪表电源，同时，通过诊断器的车速脉冲输出口(Vout)发出特 殊频率，该频率远高于最高车速脉冲输出频率(2倍)，持续一段时间(2秒钟)后，停止特殊 频率输出。随后，诊断器转换成串行通讯状态，等待接受汽车仪表发出的“通电检测数据”， 这些数据包括仪表的型号、出厂日期、里程数。B、汽车仪表上电后，通过车速脉冲输入口(Vin)测出该特殊频率，并持续一段时
10间(2秒钟)后确认，汽车仪表进入诊断状态。随后，汽车仪表转换成串行通讯状态，向诊断 器发出“通电检测数据”。C、诊断器接受到“通电检测数据”后，将其中的“汽车仪表型号”与之前选中的汽车 仪表的型号进行比较，如果型号相同，确定汽车仪表“通电检测正常”，可以继续后续诊断； 否则，调换诊断器汽车仪表的型号选择，重新回到A项进行通电检测；如果，经过多次重新 检测，仍然不能正常通过，确定汽车仪表“通电检测故障”。2、汽车仪表开关量信号通路诊断诊断器按顺序给转向灯、安全带、照明以及排气制动等状态指示灯通电，监测每一 个指示灯驱动电流值，如果驱动电流过大、过小，诊断器自动记录该指示灯电流故障；当指 示灯驱动电流无异常，再观察指示灯，如果指示灯亮度异常，使用诊断器的液晶显示器提示 及组合按键操作，记录下该指示灯亮度故障。当全部开关量信号按顺序诊断完毕，诊断器将 诊断结果，通过通讯口传输给汽车仪表存储保留，随后，自动进入传感器信号诊断。3、汽车仪表传感器信号接口电路诊断(车速、转速传感器除外，车速、转速传输线 用于串行通讯)诊断器对某个分表的物理量的每个刻度值(Xi)按顺序诊断，完成所有刻度后，再 进行下一个分表的诊断，具体步骤如下A、汽车仪表分表信号接口电路诊断诊断器输出一个汽车传感器模拟信号即“分表物理量(Xi) ”对应的“分表信号值 (AXi) ”，同时通过串行通讯口发出命令给汽车仪表，要求汽车仪表单片机，将仪表接口电路 调理后的“分表采样值(DXi) ”传出；汽车仪表单片机采集到“分表采样值(DXi) ”，在接到诊断器发出的上述命令后，汽 车仪表串行通讯口，将“分表采样值(DXi) ”传出；诊断器接受到“分表采样值(DXi) ”后，与“分表物理量(Xi)”对应的原定“分表 标准值(MXi) ”进行比较，计算出误差{= IDXi-MXi |}0如果，误差大于“分表误差阈值 (DMXi) ”，认定该分表信号接口电路工作异常，诊断器报警提示，记录诊断结果为“该分表电 路故障”；反之，诊断结果为正常。B、汽车仪表分表指示部分诊断诊断器完成该分表，某个刻度信号接口电路诊断后，液晶显示器提示“分表物理 量(Xi) ”指针应该所在的刻度位置，通过观察该分表表指针实际位置，根据国家相关标准 QC/T727-2007，可以判断该分表电机及驱动电路工作是否正常，如果，指针指示偏差超出标 准，使用诊断器的液晶显示器提示及组合按键操作，记录下该分表该刻度位置“某分表指示 故障”；反之，认定该分表指示正常，按下“确定键”，回到A-a进入下一个刻度分表物理量 (Xi+1)诊断。C、汽车仪表分表诊断结果完成该分表所有刻度的诊断，随后对该分表作整体判断，如果，任何刻度点都没有 故障，诊断结果为“该分表正常”，反之为“该分表故障”。诊断器将诊断结果，通过通讯口传 输给汽车仪表存储保留。4、车速、转速传感器信号诊断完成上述传感器信号诊断后，进入车速、转速传感 器信号诊断状态。
11
A、车速传感器信号诊断诊断器串行通讯口发出车速传感器信号诊断“开始”命令给汽车仪表，要求汽车仪 表单片机准备接受车速脉冲信号，随后，诊断器由“串行通讯”状态转换成“车速脉冲输出，， 状态。诊断器通过(Vout)输出一个车速(Vl)对应的脉冲频率(AVl)，持续2秒钟后，停 止脉冲输出。诊断器再由“车速脉冲输出，，状态转换成“串行通讯”状态，等待接受汽车仪 表的车速脉冲频率采样值(DVl)。汽车仪表单片机通过(Vin)采集到诊断器发出车速脉冲频率，持续2秒钟后确认， 获得车速脉冲频率采样值(DVl)。车速脉冲信号消失后(诊断器进入“串行通讯”状态下等 待，频率为0)，汽车仪表由“车速脉冲输入”状态转换成“串行通讯”状态，并且将采集的车 速脉冲频率采样值(DVl)传出。随后，汽车仪表由“串行通讯，，状态转换成“车速脉冲输入，，状态。车速表指针维 持在车速(Vl)位置，直至诊断器输出下一个车速(V2)对应的脉冲频率(AV2)。诊断器接受到车速脉冲频率采样值(DVl)后，与车速(Vl)对应的原定车速脉冲 频率标准值(MVl)进行比较，计算出误差{ = IDVl-MVl |}0如果，误差大于“车速误差阈值 (DMVl) ”，认定该车速信号接口电路工作异常，诊断器报警提示，记录诊断结果为“车速电路 故障”；反之，诊断结果为正常。诊断器完成车速信号电路诊断后，提示车速表指针应该所在的位置，通过观察汽 车仪表车速指示表指针位置，根据国家相关标准QC/T727-2007，可以判断仪表车速指示电 机工作是否正常，如果，指针指示偏差超出标准，使用诊断器的液晶显示器提示及组合按键 操作，记录下车速指示表该刻度位置“车速指示故障”。诊断器顺序输出车速(Vi)对应的脉冲频率(AVi)，进行诊断，完成整个汽车车速 表刻度的诊断，记录每个刻度点的故障，随后对汽车车速表作整体判断，如果，任何刻度点 没有故障，诊断结果为“车速表正常”，反之为“车速表故障”。诊断器将诊断结果，通过通讯 口传输给汽车仪表存储保留。B、转速传感器信号诊断诊断过程与车速传感器信号诊断相似，主要区别为诊断器的转速脉冲频率输出口为(Sout)；汽车仪表的转速脉冲频率输入口为 (Sin) ο转速诊断数据为转速(Si)对应的转速脉冲频率(ASi)、转速脉冲频率采样值 (DSi)、转速脉冲频率标准值(MSi)、转速误差阈值(DMSi)。记录诊断结果为“转速电路故障”、“转速指示故障”、或者为诊断结果为正常。诊断 器将诊断结果，通过通讯口传输给汽车仪表存储保留。以上是结合附图所给出的实施例，仅是实现本发明目的的优选方案。对于所属领 域技术人员来说可以据此得到启示，而直接推导出符合本发明设计构思的其他替代内容， 也应属于本发明所述的权利保护范围。
1权利要求
一种诊断型汽车组合仪表，包括有下述模块结构，仪表单片机，具有连接仪表接口电路的信号输入口、显示输出口、驱动输出口和存储器；仪表接口电路，具有数字信号传感器接口电路、模拟信号传感器接口电路和开关量信号接口电路；仪表输出电路，具有电机驱动电路、连接里程液晶显示器的液晶驱动电路、连接报警指示灯组的开关电路，其特征在于在仪表接口电路中设置有一串行通讯通道，在仪表单片机中设置有串行数据端口SDA1、SDL1以及控制端口SDC1、ACT1，一个双向四通道模拟开关COMS芯片，分别连接控制通讯通道、数字信号传感器接口电路中的一对数字脉冲输入通路，以及配置有插座1A，在插座1A中，一对插孔Z1AV、Z1AS分别连接一对数字脉冲输入通路车速Vin、转速Sin，或连接串行通讯通道SDA1、SDL1。
2.根据权利要求1所述的诊断型汽车组合仪表，其特征在于所述的串行通讯通道与 一对数字脉冲输入通路共享一对线束XV、XS。
3.根据权利要求1或2所述的诊断型汽车组合仪表，其特征在于双向四通道模拟开 关C0MS芯片连接控制的一对数字脉冲输入通路，分别是车速脉冲输入通路Vin和转速脉冲 输入通路Sin。
4.一种汽车仪表诊断器，其特征在于包括有下述模块结构，诊断器单片机，具有连接信号输出电路的信号输出口、控制驱动显示器的显示输出口、 用于与诊断信息管理系统终端进行通讯的RS232串行通讯口、存储器；信号输出电路，具有数字信号输出电路、模拟信号输出电路、开关量信号输出电路和汽 车仪表模拟电源输出控制电路；串行通讯通道，设置在数字信号输出电路中；一个双向四通道模拟开关C0MS芯片，分别连接控制通讯通道、数字信号输出电路中的 一对数字脉冲输出通路；线束，线束包含2个插头分别连接汽车诊断器与诊断型汽车组合仪表； 以及，汽车仪表模拟电源。
5.根据权利要求4所述的汽车仪表诊断器，其特征在于连接汽车诊断器与诊断型汽 车组合仪表的线束两边插头中各包含2个插孔，并连接一对线束XV、XS，所述的串行通讯通道与一对数字脉冲输出通路共享一对线束XV、XS。
6.根据权利要求4或5所述的汽车仪表诊断器，其特征在于双向模拟开关C0MS芯片 控制连接的一对数字脉冲输出通路，分别是车速脉冲输出通路和转速脉冲输出通路。
7.一种汽车仪表诊断方法，其特征在于采用相匹配的线束，连接诊断型汽车组合仪 表和汽车仪表诊断器，由汽车仪表诊断器向诊断型诊断汽车组合仪表提供模拟电源， 通过汽车仪表诊断器向诊断型汽车组合仪表发送模拟汽车行驶状态下的数字信号、模 拟信号和开关量信号，根据串行通讯通道反馈回的组合仪表实测数据和信号，针对组合仪表、传感器或线束联接问题进行诊断和故障判定。
8.根据权利要求7所述的汽车仪表诊断方法，其特征在于针对组合仪表的诊断，包括 有汽车仪表通电检测、开关量信号通路诊断、传感器信号接口电路诊断，以及汽车仪表指示 部分诊断。
9.根据权利要求8所述的汽车仪表诊断方法，其特征在于针对诊断型诊断汽车组合 仪表的诊断信息被存储在仪表单片机的存储器中。
全文摘要
本发明是一种诊断型汽车组合仪表、仪表诊断器和仪表诊断方法，改进现有的汽车组合仪表，使其具有带诊断功能的串行通讯接口，配合使用汽车仪表诊断器，实现对出现故障的具体仪表、故障原因和采样值误差量化的精确诊断，为准确地判定故障部件提供直接依据，进而缩短维修时间、有效地降低检修成本。所述诊断型汽车组合仪表包括有仪表单片机，仪表接口电路，仪表输出电路，在仪表接口电路中设置有一串行通讯通道，在仪表单片机中设置有串行数据端口SDA1、SDL1以及控制端口SDC1、ACT1，一个双向四通路模拟开关COMS芯片，分别连接控制通讯通道、数字信号传感器接口电路中的一对数字脉冲输入通路。
文档编号G01D7/02GK101949713SQ20091030423
公开日2011年1月19日 申请日期2009年7月10日 优先权日2009年7月10日
发明者吕清宝, 车秀玉, 马勇男 申请人:青岛东田汽车电子科技有限公司
最新回复(0)