一种具有能量收集装置的obd设备及其诊断方法
【专利摘要】本发明提供了一种具有能量收集装置的OBD设备及其诊断方法，包括OBD电子控制模块，SD卡存储器，GPS模块，蓝牙模块，GPRS通信模块，服务器，SD卡存储器、GPS模块、蓝牙模块、GPRS通信模块分别与OBD电子控制模块连接；能量收集模块也连接到OBD电子控制模块并对整个设备供电，能量收集模块包括一底座(1)，多个弹性元件(2)，多个立柱(3)，多个压电弯曲元件(4)，一质量块(5)，一上梁(6)。
【专利说明】
一种具有能量收集装置的OBD设备及其诊断方法
技术领域
[0001]本发明属于OBD设备领域，特别是涉及一种具有能量收集装置的OBD设备及其诊断方法。
【背景技术】
[0002]现代电子技术的发展使得汽车上大量使用电控装置及传感器，这对于汽车的控制及其性能的提高有极大的好处。由于电子设备在汽车上的大量使用，为了管理这些车载电子设备及取得上述分布于汽车各处的传感器的状态、即取得汽车各部分的工作状态，通常在汽车上设置有中央处理器，并通过总线与各车载电子设备或传感器连接，这样的系统通常叫做车载自动诊断系统(On-Board Diagnostics，0BD)。车载自动诊断系统为汽车用户和维修人员提供了一种访问各种汽车子系统工况信息的技术手段。车载诊断系统随着1980年代车载计算机的出现而兴起，最初只能通过指示灯显示系统的故障。现在的车载诊断系统利用标准化的数字通信接口，提供实时数据和一系列标准化诊断错误码(DTC:diagn0Stictrouble codes)，为快速识别和修复各种车辆故障提供了方便。1994年美国汽车工程师协会(SAE)提出了第二代随车自诊断系统(OBD-1I)的标准规范，它在汽车自诊断的软件协议、硬件接口、物理尺寸、故障码、数据流定义等诸多方面都作了统一规定。随着时间的推移，OBD-1I的标准也得广泛的发展。该系统通常会收集汽车各部分的工作状态，例如，发动机异常、发动机温度过高或机油液面状态等等，并将其存储起来，当某部分的状态值超出设定值时，通常会通过各种手段对驾驶人员发出警告。通常这些数据都只是存在于该车载自动诊断系统之内，需要用专用的OBD设备才能读出。专用OBD设备插入到车辆OBD接口中，将各种车辆行驶数据读出，并基于此些数据拓展出各种功能，比如车辆状态，里程油耗，故障解码等等。但是由于OBD设备插在车辆OBD接口上，会造成车辆电源的损耗。
[0003]能量收集自2000年初就出现了，但只是凭借近期的技术发展才将其推近至商业化阶段。其运用在运输基础设施，无线医疗设备，轮胎压力检测，楼宇自动化等等多个方面。能量收集技术主要包括压电能量收集技术、电磁能量收集技术、热电能量收集技术、薄膜电池材料与技术、生物MEMS能量收集技术等，但是能实现微型化的能量收集技术不多，而OBD设备本身体积较小，如何采取有效的能量收集技术来实现其本身的低能耗也是亟需解决的问题之一。
【发明内容】
[0004]针对以上问题，本发明基于现有的OBD设备，首次提供了一种具有能量收集装置的OBD设备及其诊断方法，使得能降低汽车电源的损耗，并能实现能量收集装置的小型化，以及更加便捷实用的车辆诊断方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供了一种具有能量收集装置的OBD设备，包括OBD电子控制模块，与车辆OBD接口连接以读取车辆行驶数据;SD卡存储器用于存储各种数据;GPS模块采集车辆位置信息；蓝牙模块用于向外部移动媒体模块发送车辆行驶数据，实现车辆本地故障诊断;GPRS通信模块，包括S頂卡，用于向外部的服务器发送车辆行驶数据以及GPS模块采集的车辆位置信息，实现车辆远程故障诊断及定位;服务器通过接收到的车辆行驶数据来实现包括车辆状态、故障解码、车辆防盗和油耗分析在内的诊断功能；SD卡存储器、GPS模块、蓝牙模块、GPRS通信模块分别与OBD电子控制模块连接;能量收集模块也连接到OBD电子控制模块并对整个设备供电；其特征在于:能量收集模块包括一底座(I)，多个弹性元件(2)，多个立柱(3)，多个压电弯曲元件(4)，一质量块(5)，一上梁(6);每个立柱(3)都垂直设置在底座(I)的侧边上;每个立柱(3)中部上都连接有一压电弯曲元件(4);压电弯曲元件(4)结构为三层结构，中间层为柔性支撑基片，上下压电层形成在柔性支撑基片两侧;其中一个立柱(3)的顶部设置有一上梁(6)，向底座(I)的中心方向延伸，从上梁(6)远离立柱
(3)的端部下通过弹性元件(2)连接到质量块(5)的顶部，质量块(5)的底部通过弹性元件
(2)连接到底座(I)的中心，各个立柱(3)上的压电弯曲元件(4)也分别通过弹性元件(2)连接到质量块(5)的侧面上。
[0006]其车辆行驶数据包括发动机温度，机油液面状态，里程油耗，车辆行驶时间、速度，水箱温度，排气氧浓度，故障代码。
[0007]其能量收集模块的立柱(3)的数量为4个，分别设置在底座(I)的各个侧边中部上。
[0008]其能量收集模块的柔性支撑基片是塑料，金属或者其他的柔性材料，以允许上下压电层粘合于其上。
[0009]还提供了一种基于上述的具有能量收集装置的OBD设备的车辆诊断方法，包括通过OBD电子控制模块与车辆OBD接口连接以读取车辆行驶数据;通过SD卡存储器用于存储各种数据;通过GPS模块采集车辆位置信息;通过蓝牙模块向外部移动媒体模块发送车辆行驶数据，实现车辆本地故障诊断;通过包括S頂卡的GPRS通信模块向外部的服务器发送车辆行驶数据以及GPS模块采集的车辆位置信息，实现车辆远程故障诊断及定位;通过服务器接收到的车辆行驶数据来实现包括车辆状态、故障解码、车辆防盗和油耗分析在内的诊断功能；SD卡存储器、GPS模块、蓝牙模块、GPRS通信模块分别与OBD电子控制模块连接;通过连接到OBD电子控制模块的能量收集模块对整个设备供电，其中，能量收集模块实现机械能向电能的转换和采集。
【附图说明】
[0010]图1:为本发明的具有能量收集装置的OBD设备构架示意图；
[0011 ]图2:为现有技术的压电能量收集器示意图；
[0012]图3:为本发明的压电能量收集器的剖面图；
[0013]图4:为本发明的压电能量收集器的俯视图。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示:本发明的具有能量收集装置的OBD设备包括:0BD电子控制模块，与车辆OBD接口连接以读取车辆行驶数据，例如，发动机温度，机油液面状态，里程油耗，车辆行驶时间、速度，水箱温度，排气氧浓度、故障代码等等;SD卡存储器用于存储各种数据;GPS模块采集车辆位置信息；蓝牙模块用于向外部移动媒体模块(例如手机)发送车辆行驶数据，实现车辆本地故障诊断;GPRS通信模块，包括SM卡，用于向外部的服务器发送车辆行驶数据以及GPS模块采集的车辆位置信息，实现车辆远程故障诊断及定位;服务器通过接收到的车辆行驶数据来实现包括车辆状态、故障解码、车辆防盗和油耗分析在内的诊断功能;SD卡存储器、GPS模块、蓝牙模块、GPRS通信模块分别与OBD电子控制模块连接;能量收集模块也连接到OBD电子控制模块并对整个设备供电。
[0015]图2所示为现有技术的压电能量收集器，其中Si基片基础上制备的S12悬臂梁是结构支撑层，Pt/Ti复合层作为上下电极采集压电层PZT材料31模式下的压点电荷，悬臂梁自由端引入质量块来降低整体结构固有频率。压电能量收集器其基本工作原理是压电效应，当器件谐振工作于外界振动激励时，压电结构发生最大形变，压电材料产生相应的应力应变，从而诱发材料内部电荷位移产生最强电场/电压。通过电路整流、电荷存储等即可实现机械能向电能的转换和采集。本发明之所以采用压电能量收集器，是由于通常压电能量收集器能够实现小型化，但是由于通常车辆内环境的振动源基本特征频率比较低，在IKHz以下甚至低于100Hz，而通常情况下随着尺寸的减小，结构的固有频率会上升，因此，设计压电能量收集器结构谐振工作于低频振动是必要工作。
[0016]图3为本发明的压电能量收集器的剖面图，图4为本发明的压电能量收集器的俯视图。其包括底座I，多个弹性元件2，可以选择压缩弹簧，多个立柱3，多个压电弯曲元件4，质量块5，上梁6，图3实施例示出4个立柱，当然本发明还可以采用5个，6个或者更多，4个立柱3都垂直设置在底座I的侧边中部上，每个立柱中部上都连接有一压电弯曲元件4，压电弯曲元件4结构为三层结构，中间层为柔性支撑基片，上下压电层形成在柔性支撑基片两侧，柔性支撑基片可以是塑料，金属或者其他的柔性材料，以允许上下压电层粘合于其上，其中一个立柱3顶部设置有一上梁6，向底座I的中心方向延伸，从上梁6远离立柱3的端部下通过弹性元件2连接到质量块5的顶部，质量块5的底部通过弹性元件2连接到底座I的中心，各个立柱3上的压电弯曲元件4也分别通过弹性元件2连接到质量块的侧面上。因此，车辆运行中引起质量块5上下震动，并通过各个弹性元件2使得各个立柱3上的压电弯曲元件4发生弯曲形变，从而诱发材料内部电荷位移产生最强电场/电压。本压电能量收集器可以通过质量块5在上下左右前后各个方向上的移动从而引发压电弯曲元件4发生弯曲形变，达到了较好的震动能量收集效果，并容易实现小型化。
【主权项】
1.一种具有能量收集装置的OBD设备，包括OBD电子控制模块，与车辆OBD接口连接以读取车辆行驶数据;SD卡存储器用于存储各种数据;GPS模块采集车辆位置信息；蓝牙模块用于向外部移动媒体模块发送车辆行驶数据，实现车辆本地故障诊断;GPRS通信模块，包括S頂卡，用于向外部的服务器发送车辆行驶数据以及GPS模块采集的车辆位置信息，实现车辆远程故障诊断及定位;服务器通过接收到的车辆行驶数据来实现包括车辆状态、故障解码、车辆防盗和油耗分析在内的诊断功能；SD卡存储器、GPS模块、蓝牙模块、GPRS通信模块分别与0BD电子控制模块连接;能量收集模块也连接到0BD电子控制模块并对整个设备供电；其特征在于:能量收集模块包括一底座(I)，多个弹性元件(2)，多个立柱(3)，多个压电弯曲元件(4)，一质量块(5)，一上梁(6);每个立柱(3)都垂直设置在底座(I)的侧边上;每个立柱(3)中部上都连接有一压电弯曲元件(4);压电弯曲元件(4)结构为三层结构，中间层为柔性支撑基片，上下压电层形成在柔性支撑基片两侧;其中一个立柱(3)的顶部设置有一上梁(6)，向底座(I)的中心方向延伸，从上梁(6)远离立柱(3)的端部下通过弹性元件(2)连接到质量块(5)的顶部，质量块(5)的底部通过弹性元件(2)连接到底座(I)的中心，各个立柱(3)上的压电弯曲元件(4)也分别通过弹性元件(2)连接到质量块(5)的侧面上。2.如权利要求1所述的OBD设备，其车辆行驶数据包括发动机温度，机油液面状态，里程油耗，车辆行驶时间、速度，水箱温度，排气氧浓度，故障代码。3.如权利要求1所述的OBD设备，其能量收集模块的立柱(3)的数量为4个，分别设置在底座(I)的各个侧边中部上。4.如权利要求1所述的OBD设备，其能量收集模块的柔性支撑基片是塑料，金属或者其他的柔性材料，以允许上下压电层粘合于其上。5.—种基于权利要求1的具有能量收集装置的OBD设备的车辆诊断方法，包括通过OBD电子控制模块与车辆OBD接口连接以读取车辆行驶数据;通过SD卡存储器用于存储各种数据;通过GPS模块采集车辆位置信息；通过蓝牙模块向外部移动媒体模块发送车辆行驶数据，实现车辆本地故障诊断;通过包括S頂卡的GPRS通信模块向外部的服务器发送车辆行驶数据以及GPS模块采集的车辆位置信息，实现车辆远程故障诊断及定位;通过服务器接收到的车辆行驶数据来实现包括车辆状态、故障解码、车辆防盗和油耗分析在内的诊断功能;SD卡存储器、GPS模块、蓝牙模块、GPRS通信模块分别与OBD电子控制模块连接;通过连接到OBD电子控制模块的能量收集模块对整个设备供电，其中，能量收集模块实现机械能向电能的转换和采集。
【文档编号】B60R16/023GK106080450SQ201610674641
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月17日 公开号201610674641.4, CN 106080450 A, CN 106080450A, CN 201610674641, CN-A-106080450, CN106080450 A, CN106080450A, CN201610674641, CN201610674641.4
【发明人】冯斌
【申请人】北京中聚高科科技有限公司