一种电助力自行车的故障检测方法、装置及系统与流程

1.本发明涉及电助力自行车领域，具体涉及一种电助力自行车的故障检测方法、装置及系统。


背景技术：

2.现有电助力自行车已具备基本的骑行，助力，显示速度，显示电池电压，记录里程等功能。电动自行车用驱动系统包括：人机界面、控制器、电源(包括电源管理系统bms)、传感器、电机等组件。
3.对于电助力自行车驱动系统部件的故障检检测和替换，由于现有技术中的限制，在电助力自行车驱动系统出现故障时，很难对故障进行判断和检测；现有的通行做法是，对电动自行车的驱动系统所有可能出现故障的电路分别逐个的使用万用表进行检测，逐个判断有可能出现问题的电路部分，从而找出故障电路，进行维修，检测过程烦琐，检测效率极低，增加了维修成本，不利于劳动效率的提高。


技术实现要素：

4.本发明为解决电动自行车驱动系统使用万用表对所有可能出现故障的电路分别逐个的进行检测存在检测过程烦琐，检测效率低的问题，提供一种电动自行车驱动系统的故障检测方法。
5.本发明采用的技术方案：
6.一种电助力自行车驱动系统的故障检测方法，包括：
7.向驱动系统中各个模块发出故障检测请求，所述故障检测请求包括故障检测装置的标识id、驱动系统中各个模块的标识id和驱动系统中各个模块需检测的故障；
8.接收驱动系统中各个模块的故障检测响应请求，所述故障检测响应请求包括故障检测装置的标识id、驱动系统中各个模块的标识id和驱动系统中各个模块的故障内容；
9.对故障检测响应请求中数据进行分析；
10.根据故障数据判断故障类型；
11.对故障类型进行显示或告警。
12.进一步地，读取所述故障内容的方法包括：
13.先建立故障内容的对象字典；
14.通过对象索引和子索引与对象字典建立联系；
15.通过点对点传输方式读取对象字典中对象的故障内容。
16.进一步地，所述故障内容的对象字典是对索引和子索引进行故障功能定义。
17.进一步地，所述驱动系统包括控制器、电机模块、传感器模块和电源模块，所述控制器需采集的故障内容包括控制器通信是否正常、mos管电路是否损坏、运算放大器检测电路是否损坏、电源电路系统是否损坏、温度检测电路是否损坏、人机界面供电电路是否损坏和/或获取反馈值，所述电机模块需采集的故障内容包括电机通信电路是否正常、换相hall
是否正常、温度传感器检测温度是否在阈值范围内和/或机芯转速是否在转速范围内，所述传感器模块需采集的故障内容包括速度霍尔电路是否损坏、力矩电压电路是否损坏、获取反馈数值、速度信号和/或力矩信号有无故障，所述电源模块需采集的故障内容包括通信是否正常。
18.进一步地，电助力自行车驱动系统的故障检测方法还包括获取人机界面或上位机的控制指令，根据所述控制指令执行动作。
19.本发明为解决电动自行车驱动系统使用万用表对所有可能出现故障的电路分别逐个的进行检测存在检测过程烦琐，检测效率低的问题，提供一种电动自行车驱动系统的故障检测装置。
20.一种电助力自行车驱动系统的故障检测装置，包括：
21.第一接口单元，所述第一接口单元经can总线连接驱动系统；
22.处理器，所述处理器连接所述第一接口单元，经所述第一接口单元向驱动系统发起故障检测请求指令并采集故障数据，并对故障数据进行故障类型判断、显示、告警和/或上报；
23.第二接口单元，所述第二接口单元连接所述处理器，将处理器输出的信息传输给显示单元、人机界面或上位机。
24.进一步地，所述驱动系统包括控制器、电机模块、传感器模块和电源模块，所述控制器、所述电机模块、所述传感器模块和所述电源模块均为模块化结构，所述故障检测装置通过can总线与驱动系统中各个模块通信。
25.进一步地，所述电机模块包括中置电机和轮毂电机，所述电机模块连接控制器。
26.进一步地，所述传感器模块包括踏频传感器和/或力矩传感器，所述传感器模块感知车体状态，将骑行者的踩踏动作转化为电信号发送给控制器。
27.本发明为解决电动自行车驱动系统使用万用表对所有可能出现故障的电路分别逐个的进行检测存在检测过程烦琐，检测效率低的问题，提供一种电动自行车驱动系统的故障检测系统。
28.一种电助力自行车驱动系统的故障检测系统，包括：
29.故障检测请求模块，所述故障检测请求模块用于向驱动系统中各个模块发出故障检测请求；
30.故障数据采集模块，所述故障数据采集模块用于接收驱动系统中各个模块上传的故障数据；
31.故障数据处理模块，故障数据处理模块用于对故障检测响应请求中数据进行分析，根据故障数据判断故障类型；
32.故障类型上报模块，故障类型上报模块用于对故障类型进行显示或告警。
33.与现有技术相比，本发明的有益效果：
34.本发明通过故障检测装置对电助力自行车驱动系统中的各个模块进行故障检测，电助力自行车驱动系统中的各个模块与故障检测装置通过can总线进行信息传递，故障检测装置向驱动系统中的各个模块发送故障检测请求并接受驱动系统中的各个模块上传的故障数据，然后根据接收的故障数据判断故障类型，并对故障类型进行显示或告警，方便维修人员快速找到故障点，解决了现有技术中使用万用表逐一检测存在操作繁琐及效率低的
问题，本发明有利于提供故障检测的效率。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
36.图1为本发明实施例提供的故障检测装置的原理框图；
37.图2为本发明实施例一提供的故障检测装置具体应用的原理框图；
38.图3为本发明实施例一提供的故障检测装置具体应用的接线图；
39.图4为本发明实施例二提供的故障检测装置具体应用的原理框图；
40.图5为本发明实施例二提供的故障检测装置具体应用的接线图；
41.图6为本发明实施例一提供的故障检测方法的流程图；
42.图7为本发明实施例二提供的故障检测方法的流程图。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.图1示出了本发明实施例提供的电助力自行车的故障检测装置的原理框图，该故障检测装置包括第一接口单元、处理器和第二接口单元，其中，所述第一接口单元连接驱动系统，所述处理器连接所述第一接口单元经所述第一接口单元向驱动系统发起故障检测请求指令并接收采集的故障数据，并对故障数据进行故障类型判断、显示、告警和/或上报，所述第二接口单元连接所述处理器，将处理器输出的信息传输给显示单元、人机界面或上位机。
45.需要说明的是，本实施例提供的故障检测装置可以直接将故障类型输出给显示单元进行显示或可以通过人机界面进行显示，同时故障检测装置可以接受人机界面的控制指令，根据人机界面的控制指令进行故障检测，又或者可以通过上位机设置故障检测需求，故障检测装置根据上位机设置的故障检测需求进行故障检测。
46.具体地，本实施例中电助力自行车驱动系统包括控制器、电机模块、传感器模块和电源模块，所述控制器、所述电机模块、所述传感器模块和所述电源模块均为模块化结构。
47.需要说明的是，由于电助力自行车驱动系统中的各个模块均为模块化结构，当某一模块出现故障时，可以单独故障的模块进行更换或维修，不会对其他模块造成损坏，降低维修难度。
48.实施例一：
49.如图2和体3所示，本实施例中故障检测装置通过can总线与驱动系统连接，用于驱动系统的故障检测。
50.本实施例提供的故障检测装置作为单独的物理单元，实现故障检测请求的发起、故障数据采集上报、故障类型判断、以及故障类型的显示与告警等功能。
51.实施例二：
52.如图4和图5所示，本实施例故障检测装置通过can总线与驱动系统连接，且通过故障检测装置通过usb与计算机连接，用于驱动系统的故障检测。
53.本实施提供故障检测装置通过usb与计算机相连，在计算机控制下实现故障检测请求的发起、故障数据采集上报、故障类型判断、以及故障类型的显示与告警等功能。
54.具体地，作为本实施例提供的人机界面的具体实施例，该人机界面是信息显示和驱动指令下达单元，人机界面包括显示板和按键，骑行者可以在显示板上查看整车各种信息，也可以对人机界面显示功能进行设置，通过人机界面下达操作命令和查询系统信息。
55.具体地，作为本实施例提供的传感器模块的具体实施例，传感器模块包括踏频传感器和/或力矩传感器，传感器模块是车体状态感知单元，可以将骑行者的踩踏动作转化为电信号发送给控制器，对控制器驱动电机转动起到重要的辅助作用，骑行者可获得更加自然流畅的骑行体验。
56.具体地，作为本实施例提供的控制器的具体实施例，该控制器是数据信息处理单元和驱动指令执行单元，是整个助力驱动系统的核心，控制器可通过控制电源驱动电机转动，从而提供助力。
57.具体地，作为本实施例提供的电源模块的具体实施例，电源模块是整套系统的供能单元，电源模块包括电池和电池管理系统bms，电池管理系统bms是电池的保护板以及通信管理模块，电池通过电池管理系统bms与各单元通信，电池可采用进口锂电池电芯并通过带有多重安全保障的电池管理系统bms保证电池充放电过程的安全同时将电池内部信息包括温度、电量等发送到can总线上；电池管理系统bms内部精密温度采样电路密切监控电池内部各部分温度，一旦监测到电池内部温度异常，电池管理系统bms会即刻断开充放电过程。
58.具体地，作为本实施例提供的电机模块的具体实施例，电机模块包括中置电机和轮毂电机，电机模块连接控制器，在控制器的控制下通过电源驱动电机转动，其中轮毂电机是安装在自行车的轮毂中，可直接驱动车轮转动。
59.如图6所示，本实施例还提供一种电助力自行车驱动系统的故障检测方法，应用于上述实施一提供的故障检测装置，包括：
60.故障检测装置通过can总线向驱动系统中各个模块发出故障检测请求；
61.故障检测装置接收驱动系统中各个模块上传的故障检测响应请求，获取驱动系统中各个模块的故障数据；
62.故障检测装置对故障数据进行分析并判断故障类型；
63.通过人机界面对故障类型进行显示或告警。
64.如图7所示，本实施例还提供一种故障检测方法，应用于上述实施二提供的故障检测装置，该故障检测方法中故障检测装置在计算机的控制下通过can总线向驱动系统中各个模块发出故障检测请求；故障检测装置接收驱动系统中各个模块上传的故障检测响应请求，获取驱动系统中各个模块的故障数据；故障检测装置对故障数据进行分析并判断故障类型；然后通过计算机进行显示或者告警。
65.进一步地，通过计算机设置故障检测装置的故障检测需求可包括驱动系统中各个模块(控制器、传感器、电池、电机、人机界面等)的标识、需检测的故障内容等。
66.具体地，所述故障检测请求包括故障检测装置的标识id、驱动系统中各个模块的标识id和驱动系统中各个模块需检测的故障。
67.具体地，本实施例中故障检测响应请求包括故障检测装置的标识id、驱动系统中各个模块的标识id和驱动系统中各个模块的故障内容。
68.进一步地，读取所述故障内容的方法包括：
69.先建立故障内容的对象字典，通过对象索引和子索引与对象字典建立联系，本实施例中索引可用空间00-ff区间，该子索引为ff，对象字典主要是对索引子索引进行故障功能定义，可根据实际需求进行制定，以传感器为例，索引11，子索引00，表示传感器停机故障；索引11，子索引01，表示传感器一般故障；索引11，子索引02，表示传感器停机提示；索引11，子索引03，表示传感器一般提示等。已电池为例，索引12，子索引00，表示电池停机故障；索引12，子索引01，表示电池一般故障；索引12，子索引01，表示电池停机提示；索引12，子索引01，表示电池一般提示。
70.通过点对点传输方式读取对象字典中对象的故障内容，或者修改对象数据。
71.具体地，本实施例中点对点传输方式遵循c/s模式，即一问一答的方式，由can总线网络中的故障检测装置发起，驱动系统中各个模块做出应答，因此至少要两个can报文才行完成，且两个can报文标识符不一样，点对点报文属于过程通信报文，任意节点都可以互相发送。
72.在can通信协议中，点对点报文采用的数据帧结构如下：
[0073][0074]
其中，起始段、crc段、ack和结束帧可由控制器硬件自动生成,软件可以配置仲裁段、控制段和数据段的内容。
[0075]
(1)起始段(sof)：这个域表示数据帧的开始；
[0076]
(2)仲裁段：can总线上不可能有多个设备在同一时刻使用同一个id传输数据帧；例如可以定义扩展can的id(仲裁段)29bit中高28-24位为源id、23-19位为目标id、18-15位为命令码、14-9位为索引，8-0位为子索引；例如源节点为8，目标节点为5，控制命令为0x02，索引为0x60，子索引为0x21，则该can报文id为：0x082a6021；
[0077]
(3)控制段：这个域表示保留位和数据字节数，控制段占6个bit，指示要传输信息的数据字节数；
[0078]
(4)数据段：这是数据内容，0-8个字节的数据能被发送，一帧传输的数据量为0-8个字节，长度超过8byte需要多包发送；
[0079]
(5)crc段：这个域用于检查帧的传输错误；
[0080]
(6)ack段：是对帧已经被正常接收的一个证实；
[0081]
(7)帧结束：指示数据帧结束。
[0082]
具体地，驱动系统中各个模块需采集的故障内容如下：
[0083]
采集的人机界面故障内容包括：人机界面通信电路检测(通信是否正常)、背光显
示亮度(亮度变化是否正常)、人机界面按键响应(无响应或不响应故障)、屏幕显示(屏幕所有的图标和信息都显示出来、查看所有图标是否正常、花屏或坏点)等；
[0084]
采集的电机模块故障内容包括：电机通信电路检测(通信是否正常)、检查换相hall(霍尔，霍尔信号)、温度传感器(是否温度在正常范围内)、机芯转速(是否在转速范围内)；
[0085]
采集的控制器故障内容包括:控制器通信电路检测(通信是否正常)、检查mos管电路是否损坏、检查运算放大器检测电路是否损坏、检查电源电路系统是否损坏、检查温度检测电路是否损坏、人机界面供电电路是否损坏，获取反馈值等；
[0086]
采集的传感器模块故障内容包括：检查速度霍尔电路是否损坏、检查力矩电压电路是否损坏、获取反馈数值、速度信号(是否有两路信号)和力矩信号有无故障等；
[0087]
采集的电源模块故障内容包括：通信电路检测(通信是否正常)等。
[0088]
进一步地，在本实施例中，当设备出现告警的时候，节点会发送一帧紧急报文，当节点报警发出后，can网络其他节点可选择处理该故障。
[0089]
以下是驱动系统故障代码集实际应用实例，故障代码含义不会由于系统差异而有所变化。
[0090]
[0091]
[0092][0093]
本实施例中当故障消失时节点发送数据0x00代表清除故障，没有故障时控制器或电池变速器500ms发送一次代码0x00，这个表示部件正常，当系统同时存在多个故障时，显示1个故障的设备且按节点小的开始显示，同一个节点有多个故障也先报小的故障。
[0094]
本实施例还提供一种电助力自行车的故障检测系统，应用于上述的故障检测方法包括：
[0095]
故障检测请求模块，所述故障检测请求模块用于向驱动系统中各个模块发出故障检测请求；
[0096]
故障数据采集模块，所述故障数据采集模块用于接收驱动系统中各个模块上传的故障数据；
[0097]
故障数据处理模块，故障数据处理模块用于对故障检测响应请求中数据进行分析，根据故障数据判断故障类型；
[0098]
故障类型上报模块，故障类型上报模块用于对故障类型进行显示或告警。
[0099]
综上所述，本实施例提供一种电助力自行车驱动系统应用上述的故障检测装置、方法及系统，使得电动助力车具有一定自我故障检测和诊断能力，可以将系统的故障以特定故障代码显示在显示单元、人机界面或者展示在计算机上，方便维修人员迅速发现问题
所在，便于及时修复与维护。
[0100]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0101]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0102]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0103]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。