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CAN总线数据记录仪应用(1)电驱动汽车的故障诊断分析_广成科技
2017-05-10

CAN总线数据记录仪 产品链接:http://www.gcgd.net/prolist_28_131.html


  随着现代生活水平提高和科技的发展,汽车逐渐成为人们出行的主要代步工具,为了减少了传统能源驱动模式中汽车尾气的排放,进而开始普及电驱动汽车的应用。电动汽车的安全问题也因此备受关注。电动汽车一般使用CAN总线进行通讯,那么对于其CAN总线的数据记录与分析,就显得更为有意义。小编就在这里带大家了解一下CAN总线数据记录仪在电驱动汽车的故障诊断分析的应用。




  电驱动系统的汽车也是基于CAN总线网络传递信号的,它采用SAE-J1939通信协议,依据相应的CAN报文数据,来分析诊断车体情况。CAN总线数据与电驱动汽车系统建立联系时,要通过汽车OBD接口传输,因此它还需要转接线参与连接(广成科技自主研发的USBCAN-OBD可以提供相应帮助)。CAN总线通信数据是实时传输的,要想诊断分析前一时刻的故障,就要依赖前面提到的CAN总线数据记录仪了。

  利用CAN总线数据记录仪,可以在线监测和离线诊断分析,还可以把电驱动汽车的数据及时存储在TF存储卡内,存储结束后只需将TF卡带回,通过专用软件将存储的数据还原成真实的CAN总线数据即可,方便工程师们过后诊断分析。


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  说完了它的应用所在,接下来再具体谈谈是如何利用CAN总线数据记录仪来诊断分析电驱动汽车故障的。

  一、故障诊断CAN网络

  传统的故障诊断系统是通过一条整车控制CAN网络进行通信的,而整车CAN上一般挂接许多控制单元,那么就很容易CAN出现总线负荷过大,系统实时响应速度较低,故障处理信息无法得到及时的响应。我们可以建立了独立的故障诊断CAN网络。它的特点是可以在整车CAN网络上接收信息,但不能发送信息。经过处理的故障信息是通过故障诊断系统发送到独立的故障诊断CAN网络上,然后经故障诊断CAN网络发送给各控制器,这样既可以提高故障响应速度又可以避免两个CAN网络的相互干扰,原理如图1所示




  二、CAN总线数据记录仪的报文制定

  CAN总线数据记录仪的通信协议采用的是SAE-J1939。该协议是在CAN2.0B的基础上重新定义了仲裁场部分的29位扩展帧(ID),控制场、数据场、ACK场等其他部分的定义与CAN2.0B协议基本相同,是一种高级的CAN协议标准。SAE-J1939通讯协议是目前电驱动汽车领域较为全面的通讯协议,它为开发人员提供了统一的开发标准和接口,提高了汽车电子检测、控制系统的通用性。该协议能够更大程度地发挥CAN的高效性、可靠性以及优越性。SAE-J1939的数据帧包括7个区域组成,如表1所示。




  在电驱动汽车故障诊断系统中,整车控制器和电机控制器将电压、电流、温度以及IGBT等信息以报文的形式传送给故障诊断系统,故障诊断系统按照诊断策略判断是否为故障后,同样以报文的形式发送出去。



  三、电驱动系统故障诊断方法

  电驱动系统包括驱动电路和电机本身。电机采用的是性能优越效率较高的永磁同步电机。驱动部分主要有控制电路、功率部分、驱动保护电路、供电电源、母线电容以及传感器组成。电驱动系统的故障包括控制器故障和电机本体故障。

  电驱动故障诊断包括离线自测试故障诊断和在线故障诊断。离线自测试故障诊断是指车辆在没有启动时,对其进行快速诊断。它的特点是独立于电机的运行状态,保证车辆能够安全启动。在线故障诊断是指车辆在行驶过程中对其进行诊断,根据电驱动系统的输出量检测其故障,整个过程不干扰电驱动系统的正常工作,保证车辆的安全行驶。

  电驱动系统的故障检测对象主要有:电压、电流传感器,位置传感器、电机温度、电机电压、电机电流、电机控制器温度、电机控制器电压、母线电压等,它们都是经过CAN网络发送的。

  电驱动汽车未启动前的离线自测试诊断策略如下:

  1)电压、电流传感器故障诊断依据:电压、电流传感器的输出不为零,则有故障。

  2)过温和欠温故障诊断依据:如果温度超过或低于设定值,则为过温或欠温故障。

  3)电机匝间短路故障诊断依据:注入高频三相交流信号,采集三相交流信号,在故障坐标下取直轴电流并计算其平均值,如果电流的平均值大于设定值,则为匝间短路故障。

  电驱动汽车行驶过程中的在线故障诊断方法如下:

  1)传感器故障诊断依据:当传感器的输出结果超出正常范围时,对其进行连续采样,如果采样值超出正常范围的次数大于N,即可判定为传感器故障。

  2)过压和欠压故障诊断依据:连续3次采样母线电压,并计算其平均值。如果平均值超过或低于电机或电机控制器所允许的范围,则可判断为欠压或过压故障。

  3)电机匝间短路故障的判断依据:电机的负序电流出现与正常运行时不同,电机定子中形成逆向的电流矢量,并发生明显的震荡,则可判断为匝间短路故障。

  4)过温和欠温的诊断依据:连续3次或3次以上采集温度信息,并计算其平均值,如果超过或低于其设定的阈值,则可判断为过温或欠温。

  5)电机过载故障诊断:读取相电流的值,如果相电流在1.2倍与5倍的额定电流之间,则可判断为过载故障。

  6)IGBT开路故障诊断依据:采用Park矢量法,读取三相电流并进行Park变换。如果在一个周期内,Park矢量不为零,则可判断故障为IGBT开路故障。

  说了这么多,大家应该了解了CAN总线数据记录仪在电驱动汽车故障诊断的作用,明天接着带大家讲述它的应用和广成相应产品的介绍。







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