專利名稱：智能故障診斷與駕駛行為分析行車控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開一種智能故障診斷與駕駛行為分析行車控制方法，同時(shí)還提供了實(shí)現(xiàn) 該方法的裝置，屬于汽車電子車載產(chǎn)品，可以用于汽車前裝也可以用于后裝。屬于汽車行駛 記錄儀，車載診斷儀領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前現(xiàn)有汽車行駛記錄儀主要具備以下功能記錄、存儲(chǔ)車輛運(yùn)行速度、時(shí)間、里 程等狀態(tài)信息。主要用途是遏制車輛超速、疲勞行駛，保證行車安全等。但是當(dāng)車輛出現(xiàn) 故障時(shí)，記錄儀不能進(jìn)行自診斷，不能及時(shí)把故障信息即時(shí)顯示給駕駛者，造成一些安全隱 患，特別是長途運(yùn)營車輛，途中由于汽車拋錨不僅僅影響個(gè)人的經(jīng)濟(jì)效益，往往還會(huì)影響局 部路段的交通情況，并且記錄信息內(nèi)容對(duì)于高效準(zhǔn)確維修排除故障基本上沒有幫助?，F(xiàn)階段很多運(yùn)營車輛比如物流運(yùn)輸車，企事業(yè)單位班車等存在虛報(bào)油耗的現(xiàn)象， 具體做法是虛報(bào)車輛百公里基準(zhǔn)油耗，將基準(zhǔn)油耗提高，將其與實(shí)際油耗的差額納入囊中， 給他人或國家?guī)頁p失。這一現(xiàn)象所鉆的漏洞即是傳統(tǒng)記錄儀單純的里程和速度信息不能 得出車輛的真實(shí)油耗?；谏鲜鰡栴}，本發(fā)明在原有記錄儀功能基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了整車實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ) 功能，以便于及時(shí)糾正駕駛員的不良駕駛行為，同時(shí)為精確維修故障提供真實(shí)數(shù)據(jù)依據(jù)；提 供了區(qū)域總噴油量顯示功能，使得真實(shí)油耗與加油量的對(duì)比有據(jù)可依；增加了故障自診斷 并將結(jié)果顯示在液晶屏幕上，通過燈光，聲音提醒方式及時(shí)通知駕駛員了解車況，避免意外 發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種智能故障診斷與駕駛行為分析行車控制方法，
本發(fā)明還提供了實(shí)現(xiàn)該方法的控制裝置，為車輛提供行駛里程、時(shí)間記錄、故障診斷、 駕駛行為分析等服務(wù)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
由微控制器(MCU)的通用異步收發(fā)器(UART)模塊通過K線驅(qū)動(dòng)器與汽車診斷接口連 接，讀取車輛發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元內(nèi)的故障碼并進(jìn)行解析成車輛故障信息，并將其顯示在人機(jī) 交互單元的LCD顯示屏上；微控制器(MCU)的控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)模塊通過CAN驅(qū)動(dòng)器 與汽車診斷接口連接，采集車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，將采集的信息按固定格式存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器內(nèi)；存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)可以通過USB接口拷貝到U盤中，供與裝置配套的應(yīng)用軟 件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，提供駕駛行為分析結(jié)果；也可將數(shù)據(jù)拷貝到TF卡內(nèi)，通過手機(jī)將TF卡內(nèi) 的數(shù)據(jù)經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫內(nèi)分析數(shù)據(jù)并給出分析結(jié)果(參見圖1)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述方法的智能故障診斷與駕駛行為分析行車控制器，其特征在于 主要由微控制器、CAN驅(qū)動(dòng)器、K驅(qū)動(dòng)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、人機(jī)交換單元構(gòu)成，其中，
微控制器(MCU)的通用異步收發(fā)器(UART)模塊通過K線驅(qū)動(dòng)器與汽車診斷接口連接，讀取車輛發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元內(nèi)的故障碼進(jìn)行解析，微控制器(MCU)的模擬SPI 口與人機(jī)交互 單元，將車輛故障信息顯示在人機(jī)交互單元的LCD顯示屏上；微控制器(MCU)的控制器局 域網(wǎng)絡(luò)(CAN)模塊通過CAN驅(qū)動(dòng)器與汽車診斷接口連接，采集車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，微控制 器(MCU)的I/O 口與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器連接，將采集的信息按固定格式存儲(chǔ)到外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)； 微控制器(MCU)還設(shè)有USB接口可將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)拷貝到U盤中；微控制器 (MCU)還設(shè)有SPI 口可將數(shù)據(jù)拷貝到TF卡內(nèi)。本發(fā)明智能故障診斷與駕駛行為分析行車控制器的具體結(jié)構(gòu)如下
K驅(qū)動(dòng)器的Vs和K線分別與汽車診斷接口的電源線和K線連接完成K線電平傳輸，K 驅(qū)動(dòng)器接收信號(hào)引腳RX和發(fā)送信號(hào)引腳TX分別與微處理器MCU的接收信號(hào)引腳Ran和 發(fā)送信號(hào)弓I腳T)(D 1連接，實(shí)現(xiàn)K線的TTL電平傳輸，通過電平信號(hào)傳輸車輛發(fā)動(dòng)機(jī)電控單 元內(nèi)的故障碼；
CAN驅(qū)動(dòng)器的CANH端和CANL端分別與汽車診斷接口的CANH線和CANL線連接完成CAN 線的差分電平傳輸，CAN驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)接收管腳RXD和信號(hào)發(fā)送管腳T)(D分別與MCU的CAN 信號(hào)接收管腳RXCAN和CAN信號(hào)發(fā)送管腳TXCAN連接完成CAN線的TTL電平傳輸，采集車 輛實(shí)時(shí)狀態(tài)信息；
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(Flash)的控制采用模擬總線的方式，其寫保護(hù)線WP、地址操作使能線 ALE、命令操作使能線CLE、讀使能線RE、寫使能線WE、準(zhǔn)備/忙輸出線R/B、芯片使能線CE分 別與MCU的引腳Pl. 0至Pl. 6連接完成Flash操作的控制線功能，數(shù)據(jù)輸入/輸出線D(TD7 分別與MCU的引腳P2. 0至P2. 7連接，實(shí)現(xiàn)Flash讀取和寫入操作的數(shù)據(jù)傳輸功能；
人機(jī)交換單元包括IXD顯示屏和按鍵，其中，IXD顯示屏采用的是微控制器(MCU)的I/ 0 口模擬SPI通信方式，四個(gè)按鍵分別與微控制器(MCU)的I/O 口連接；微控制器(MCU)的 主從選擇CS、主出從入M0SI、串行時(shí)鐘SCK、主入從出MISO引腳連接分別與TF卡的DAT3、 CMD、CLK、DATO引腳連接，檢測TF卡是否插入的引腳與MCU的一個(gè)I/O 口連接；MCU的D+ 端、D-端分別連接USB接口的D+、D-。將裝置與汽車診斷接口相連接，由汽車診斷接口提供工作電源。裝置經(jīng)過初始化、 自動(dòng)識(shí)別出本車采用的電控系統(tǒng)后進(jìn)入記錄模式。記錄模式下，裝置按識(shí)別出的電控系統(tǒng) 對(duì)車輛CAN總線上的所有廣播的傳感器信號(hào)值進(jìn)行過濾接收，并將接收到的預(yù)置有效傳感 器信號(hào)值按照CANID進(jìn)行分類存儲(chǔ)到內(nèi)部存儲(chǔ)器Flash內(nèi)。記錄數(shù)據(jù)按時(shí)間順序存儲(chǔ)，在 設(shè)定的存儲(chǔ)時(shí)間到達(dá)時(shí)系統(tǒng)從起始位置開始覆蓋，裝置可最多存儲(chǔ)720小時(shí)的數(shù)據(jù)。為方 便U盤拷貝，可以將存儲(chǔ)時(shí)間設(shè)定為用戶理想時(shí)長。記錄模式下，裝置液晶屏幕顯示用戶預(yù) 設(shè)置的車牌號(hào)，車輛停止時(shí)顯示當(dāng)前燃油率，車輛行駛時(shí)裝置將采集的車速和燃油率信號(hào) 值轉(zhuǎn)換成百公里油耗顯示在屏幕上。當(dāng)檢測到有U盤插入時(shí)，裝置自動(dòng)將存儲(chǔ)在Flash內(nèi) 記錄數(shù)據(jù)下載到U盤中，用戶可以將記錄數(shù)據(jù)導(dǎo)入到裝有分析軟件的電腦中，由應(yīng)用配套 軟件對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析解釋。用戶根據(jù)分析結(jié)果得到駕駛員的駕駛行為，車輛工況，總噴 油量等信息。裝置通過K_Line在按鍵的操作下可對(duì)車輛進(jìn)行故障診斷，讀取車輛的故障碼，并 在屏幕上顯示簡短的故障描述、發(fā)生故障的可能原因及相應(yīng)的解決方法。當(dāng)車輛在野外發(fā) 生故障無法運(yùn)行時(shí)可將故障碼及發(fā)生故障前的一段記錄數(shù)據(jù)下載到TF卡內(nèi)，通過手機(jī)將 數(shù)據(jù)上傳到指定的服務(wù)器內(nèi)，再由售后服務(wù)站等資深專家分析故障碼及記錄數(shù)據(jù)，達(dá)到遠(yuǎn)程為用戶解決問題，提供幫助。本發(fā)明的積極效果在于實(shí)現(xiàn)了整車實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)功能，以便于及時(shí)糾正 駕駛員的不良駕駛行為，同時(shí)為精確維修故障提供真實(shí)數(shù)據(jù)依據(jù)；提供了區(qū)域總噴油量顯 示功能，使得真實(shí)油耗與加油量的對(duì)比有據(jù)可依；增加了故障自診斷并將結(jié)果顯示在液晶 屏幕上，通過燈光，聲音提醒方式及時(shí)通知駕駛員了解車況，避免意外發(fā)生。車輛故障診斷可以及時(shí)排除故障，消除事故隱患；駕駛員使用此設(shè)備可以隨時(shí)隨 地自助修車，避免了長途跋涉到售后服務(wù)站去解決車輛的小問題。車輛每次啟動(dòng)時(shí)，裝置會(huì) 自動(dòng)分析車輛哪些項(xiàng)目需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，將需要養(yǎng)護(hù)的內(nèi)容在界面上顯示出來?？梢燥@示總噴油量，避免給不法人員可乘之機(jī)。通過本發(fā)明，可減少汽車由于小問題未及時(shí)處理而釀成的事故，大幅度提高行車 安全，保證了人民的性命和財(cái)產(chǎn)安全，降低車輛的燃油成本，為企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益提供了先 進(jìn)的生產(chǎn)管理手段。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本發(fā)明電路原理圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
根據(jù)圖ι所示，本發(fā)明裝置由微控制器、CAN驅(qū)動(dòng)器、K驅(qū)動(dòng)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、人機(jī)交換單 元構(gòu)成，其中，
微控制器(MCU)的通用異步收發(fā)器(UART)模塊通過K線驅(qū)動(dòng)器與汽車診斷接口連接， 讀取車輛發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元內(nèi)的故障碼進(jìn)行解析，微控制器(MCU)的模擬SPI 口與人機(jī)交互 單元，將車輛故障信息顯示在人機(jī)交互單元的LCD顯示屏上；微控制器(MCU)的控制器局 域網(wǎng)絡(luò)(CAN)模塊通過CAN驅(qū)動(dòng)器與汽車診斷接口連接，采集車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，微控制 器(MCU)的I/O 口與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器連接，將采集的信息按固定格式存儲(chǔ)到外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)； 微控制器(MCU)還設(shè)有USB接口可將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)拷貝到U盤中；微控制器 (MCU)還設(shè)有SPI 口可將數(shù)據(jù)拷貝到TF卡內(nèi)。實(shí)施例2
根據(jù)圖2所示，電平轉(zhuǎn)換芯片TPSM30通過電阻R1、R2分壓得到5V電壓；電平轉(zhuǎn)換芯 片ASl 117輸出800mA的3. 3V電壓。微處理器MCU通過K驅(qū)動(dòng)器(本實(shí)施例采用L9637)與 汽車診斷接口連接，對(duì)車輛進(jìn)行K_Line診斷，CAN驅(qū)動(dòng)器(本實(shí)施例采用TJA1050)與汽車診 斷接口連接，實(shí)現(xiàn)車輛CAN總線通信；人機(jī)對(duì)話單元的IXD顯示屏采用的是I/O 口模擬SPI 通信方式，4個(gè)按鍵直接用4個(gè)I/O 口線控制；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(Flash)的控制方式采用的模擬 總線的方式，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的控制端和數(shù)據(jù)輸入與MCU的I/O連接；MCU通過SPI通信方式將 數(shù)據(jù)下載到TF卡內(nèi)，MCU的主從選擇CS、主出從入MOSI、串行時(shí)鐘SCK、主入從出MISO引腳 連接分別于TF卡的DAT3、CMD、CLK、DAT0引腳連接，檢測TF是否插入的引腳與MCU的一個(gè) I/O 口連接；MCU的D+、D-分別連接USB接口的D+、D-,完成數(shù)據(jù)的下載功能；
TPS5430為電平轉(zhuǎn)換芯片，它的IN引腳為電源輸入引腳，本裝置利用的是車載+24V電源作為該芯片的電源輸入，GND引腳接地，BOOT和PH引腳與LC變換電路為電源輸出，并與 VSENSE引腳和外部電阻R1、R2配合，得到系統(tǒng)輸出的電平值V=L 221 X (1+R1/R2)，在這里 得到電壓5V給U盤、CAN總線驅(qū)動(dòng)器、K_Line驅(qū)動(dòng)器和ASl 117供電。ASl 117的輸出Vout 為3. 3V給MCU、FALSH、TF卡、LCD背光供電。 FLASH中的數(shù)據(jù)通過U盤等設(shè)備轉(zhuǎn)存到計(jì)算機(jī)中，應(yīng)用軟件對(duì)于關(guān)心的信號(hào)量，按 照整車CAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議到數(shù)據(jù)庫中查詢相關(guān)ID，并將其解析成物理量按照時(shí)間順序生成曲線 供維修人員查看，以便發(fā)現(xiàn)故障實(shí)現(xiàn)異地診斷或者遠(yuǎn)程診斷。同時(shí)將駕駛行為統(tǒng)計(jì)整理顯 示在電腦界面上。
權(quán)利要求
1.一種智能故障診斷與駕駛行為分析行車控制方法，其特征在于由微控制器的通用異步收發(fā)器(UART)模塊通過K線驅(qū)動(dòng)器與汽車診斷接口連接，讀取 車輛發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元內(nèi)的故障碼并進(jìn)行解析成車輛故障信息，并將其顯示在人機(jī)交互單元 的IXD顯示屏上；微控制器的控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)模塊通過CAN驅(qū)動(dòng)器與汽車診斷接口 連接，采集車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，將采集的信息按固定格式存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)；存儲(chǔ)在數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)可以通過USB接口拷貝到U盤中，供與裝置配套的應(yīng)用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析， 提供駕駛行為分析結(jié)果；也可將數(shù)據(jù)拷貝到TF卡內(nèi)，通過手機(jī)將TF卡內(nèi)的數(shù)據(jù)經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò) 傳輸至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫內(nèi)分析數(shù)據(jù)并給出分析結(jié)果。
2.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的智能故障診斷與駕駛行為分析行車控制器，其特征在 于主要由微控制器、CAN驅(qū)動(dòng)器、K驅(qū)動(dòng)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、人機(jī)交換單元構(gòu)成，其中，微控制器(MCU)的通用異步收發(fā)器(UART)模塊通過K線驅(qū)動(dòng)器與汽車診斷接口連接， 讀取車輛發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元內(nèi)的故障碼進(jìn)行解析，微控制器(MCU)的模擬SPI 口與人機(jī)交互 單元，將車輛故障信息顯示在人機(jī)交互單元的LCD顯示屏上；微控制器(MCU)的控制器局 域網(wǎng)絡(luò)(CAN)模塊通過CAN驅(qū)動(dòng)器與汽車診斷接口連接，采集車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，微控制 器(MCU)的I/O 口與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器連接，將采集的信息按固定格式存儲(chǔ)到外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)； 微控制器(MCU)還設(shè)有USB接口可將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)拷貝到U盤中；微控制器 (MCU)還設(shè)有SPI 口可將數(shù)據(jù)拷貝到TF卡內(nèi)。
3.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的智能故障診斷與駕駛行為分析行車控制器，其特征在于K驅(qū)動(dòng)器的Vs和K線分別與汽車診斷接口的電源線和K線連接完成K線電平傳輸，K 驅(qū)動(dòng)器接收信號(hào)引腳RX和發(fā)送信號(hào)引腳TX分別與微處理器MCU的接收信號(hào)引腳RXDl和 發(fā)送信號(hào)弓I腳T)(D 1連接，實(shí)現(xiàn)K線的TTL電平傳輸，通過電平信號(hào)傳輸車輛發(fā)動(dòng)機(jī)電控單 元內(nèi)的故障碼；CAN驅(qū)動(dòng)器的CANH端和CANL端分別與汽車診斷接口的CANH線和CANL線連接完成CAN 線的差分電平傳輸，CAN驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)接收管腳RXD和信號(hào)發(fā)送管腳 )分別與MCU的CAN 信號(hào)接收管腳RXCAN和CAN信號(hào)發(fā)送管腳TXCAN連接完成CAN線的TTL電平傳輸，采集車 輛實(shí)時(shí)狀態(tài)信息；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的控制采用模擬總線的方式，其寫保護(hù)線WP、地址操作使能線ALE、命令操 作使能線CLE、讀使能線RE、寫使能線TO、準(zhǔn)備/忙輸出線R/B、芯片使能線CE分別與MCU 的引腳Pl. 0至Pl. 6連接完成Flash操作的控制線功能，數(shù)據(jù)輸入/輸出線D(TD7分別與 MCU的引腳P2. 0至P2. 7連接，實(shí)現(xiàn)Flash讀取和寫入操作的數(shù)據(jù)傳輸功能；人機(jī)交換單元包括IXD顯示屏和按鍵，其中，IXD顯示屏采用的是微控制器(MCU)的I/ 0 口模擬SPI通信方式，四個(gè)按鍵分別與微控制器(MCU)的I/O 口連接；微控制器(MCU)的 主從選擇CS、主出從入M0SI、串行時(shí)鐘SCK、主入從出MISO引腳連接分別與TF卡的DAT3、 CMD、CLK、DATO引腳連接，檢測TF卡是否插入的引腳與MCU的一個(gè)I/O 口連接；MCU的D+ 端、D-端分別連接USB接口的D+、D-。
全文摘要
本發(fā)明提供一種智能故障診斷與駕駛行為分析行車控制方法，由微控制器通過K線驅(qū)動(dòng)器與汽車診斷接口連接，讀取車輛發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元內(nèi)的故障碼并進(jìn)行解析成車輛故障信息，并將其顯示在人機(jī)交互單元的LCD顯示屏上；微控制器通過CAN驅(qū)動(dòng)器與汽車診斷接口連接，采集車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，將采集的信息按固定格式存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)；存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)可以通過USB接口拷貝到U盤中，供與裝置配套的應(yīng)用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，提供駕駛行為分析結(jié)果；實(shí)現(xiàn)了整車實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)功能，以便于及時(shí)糾正駕駛員的不良駕駛行為，同時(shí)為精確維修故障提供真實(shí)數(shù)據(jù)依據(jù)；提供了區(qū)域總噴油量顯示功能，使得真實(shí)油耗與加油量的對(duì)比有據(jù)可依。
文檔編號(hào)G05B23/02GK102129729SQ201110064569
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者劉玉華, 盧明, 王守利, 王長千, 趙沛時(shí), 郭剛, 齊光石 申請(qǐng)人:啟明信息技術(shù)股份有限公司