一种混合动力客车传动系运行信息记录与故障分析装置

摘要

本发明涉及一种混合动力客车传动系运行信息记录与故障分析装置，属于新能源汽车信息化技术领域。包括单片机、CAN通信模块、RS485通信模块、模拟量采集模块、高速信号采集模块、高速隔离光耦A、高速隔离光耦B、高速隔离光耦C、IIC总线隔离芯片、RS232通信模块、SD卡、U盘、U盘读写模块、液晶显示屏模块、蜂鸣器、实时时钟模块、隔离电源模块；系统初始化模块、主循环模块、CAN总线中断模块、RS485通信中断模块、模拟量采集中断模块和脉冲捕获中断模块；本发明采用高集成化技术手段，减小了装置体积，具有丰富的采集接口，满足了混合动力客车传动系运行信息的采集、记录与分析要求，其成本低，抗干扰能力强。

主权项

一种混合动力客车传动系运行信息记录与故障分析装置，包括硬件部分和软件部分，其特征在于：硬件部分包括单片机、CAN通信模块、RS485通信模块、模拟量采集模块、高速信号采集模块、高速隔离光耦A、高速隔离光耦B、高速隔离光耦C、IIC总线隔离芯片、RS232通信模块、SD卡、U盘、U盘读写模块、液晶显示屏模块、蜂鸣器、实时时钟模块和隔离电源模块；其连接关系为：CAN通信模块通过高速隔离光耦A与单片机CAN接口相连，RS485通信模块通过高速隔离光耦B与单片机SCI1接口相连，模拟量采集模块通过IIC总线隔离芯片与单片机IIC接口相连，高速信号采集模块通过高速隔离光耦C与单片机信号捕获接口相连，RS232通信模块与单片机SCI2接口相连，SD卡与单片机SPI1接口相连，U盘通过U盘读写模块与单片机SPI2接口相连，液晶显示屏模块通过数据总线和地址总线鱼单片机总线接口相连，蜂鸣器通过数据总线和地址总线鱼单片机总线接口相连，实时时钟通过数据总线和地址总线鱼单片机总线接口相连，隔离电源输出端A与单片机供电电源相连，隔离电源输出端B与SD卡电源引脚相连；CAN通信模块通过双绞屏蔽线与外部的混合动力客车传动系CAN总线接口相连，RS485通信模块通过双绞屏蔽线与外部的混合动力客车传动系J1587总线接口相连，模拟量采集模块和高速信号采集模块通过线缆与外部的车载传感器相连，隔离电源模块输入端通过线缆与外部的车载蓄电池相连；软件部分包括系统初始化模块、主循环模块、CAN总线中断模块、RS485通信中断模块、模拟量采集中断模块和脉冲捕获中断模块；其中系统初始化模块完成对单片机、CAN通信模块、RS485通信模块、模拟量采集模块、高速信号采集模块、RS232通信模块、SD卡、U盘、液晶显示屏模块和实时时钟模块的硬件初始化设置，并根据不同车型人为设定的故障规则并进行初始化，同时人为设定非故障情况下的重要信息提取范围；主循环流程完成了数据获取、记录、故障分析功能；考虑到CAN总线模块、RS485通信模块、模拟量采集模块和脉冲捕获模块四部分产生数据的时间不确定性，将这四部分分别作为中断函数单独处理；脉冲捕获模块完成高速信号采集功能；装置工作过程为：先运行系统初始化模块，然后运行主循环模块并一直在此处进行循环；当CAN总线中断模块、RS485通信中断模块、高速信号采集中断模块和脉冲捕获中断模块这四者中任何一个满足中断条件时，均会跳入对应中断程序执行，主循环模块暂时被打断；1)系统初始化模块，包括以下内容：A.单片机初始化；B.判断SD卡或者U盘是否存在，分为下面几种情况：i.若SD卡和U盘都存在，则对SD卡和U盘均进行硬件初始化和Fat32文件系统的初始化，并将两者都选定为当前存储介质；ii.若U盘存在而SD卡不存在，则进行U盘硬件初始化和Fat32文件系统的初始化，并将U盘选定为当前存储介质；iii.若SD卡存在而U盘不存在，则进行SD卡硬件初始化和Fat32文件系统的初始化，并将SD卡选定为当前存储介质；iv.若SD卡和U盘都不存在，则设置蜂鸣器报警提示存储介质错误，设定程序陷阱，不再继续执行下一步程序；C.初始化CAN通信模块；D.初始化模拟量采集模块；E.初始化RS485通信模块；F.初始化脉冲捕获模块；G.初始化RS232通信模块；H.初始化液晶显示屏模块；I.初始化实时时钟模块；J.针对不同车型初始化故障规则；K.设定非故障情况下的重要信息提取范围；L.读取实时时钟获取当前时间，以当前时间为标题在选定存储介质内部建立文本文件；2)主循环模块，主要包括以下步骤：A.读取CAN通信模块、RS485通信模块、模拟量采集模块和脉冲捕获模块各自对应缓存中的数据；B.根据故障规则，分析步骤2).A中所获取的数据，判断是否有故障发生：i.如果没有故障发生，则按照初始化模块中设定的非故障情况下的重要信息提取范围，从步骤2).A中所获取的数据中提取重要信息，可以满足车辆停驶后技术人员对混合动力客车传动系进行的常态分析，此处采用部分数据存储的模式可以提高介质存储效率；将上一步骤中提取的重要信息打包；ii.如果有故障发生，则首先判断故障级别，若为严重故障，设定蜂鸣器发出急促的声音；若为一般故障，设定蜂鸣器每隔10秒钟发出一次声音；若为瞬态故障、隐性故障或者其他故障，则继续执行；液晶显示屏模块显示故障内容；将步骤2).A中获取的全部数据打包，此处记录全部数据是为了车辆停驶后技术人员能够对混合动力客车传动系进行的更为深入的故障状态分析；C.按照Fat32文件系统存储格式，计算当前选定存储介质中的写入位置指针；D.将步骤2).B中的数据包按照写入位置指针写入当前选定的存储介质；E.判断当前文本文件的容量是否超过5M字节：i.如果当前文本文件容量超过5M，则关闭当前文本文件，重新读取实时时钟，并按照当前时间建立一个新的文本文件进行记录，返回步骤2).A；ii.如果当前文本文件容量没有超过5M，返回步骤2).A；3)CAN总线中断模块，主要包括以下步骤：A.接收到CAN总线数据后，进入CAN总线中断模块；B.接收一帧数据；C.将收到的数据中的有效数据放入单片机本身自带的对应缓存；D.清除中断标志并退出；4)RS485中断模块，主要包括以下步骤：A.读取J1587总线数据；B.将读取数据放入单片机本身自带的对应缓存；C.根据J1587协议发送应答信号；D.清除中断标志并退出；5)模拟量采集中断模块，主要包括以下步骤：A.发送repeat start信号和从设备地址；B.置位R/W信号；C.读取转换完成数据并放入单片机本身自带的对应缓存；D.清除中断标志并退出；6)脉冲捕获中断模块，主要包括以下步骤：A.高速信号电平发生变化时，进入CAN总线中断模块；B.读取当前计时器数值；C.计算信号周期；D.将各通道信号周期放入单片机本身自带的对应缓存；E.清除中断标志并退出。