专利名称：智能故障诊断与驾驶行为分析行车控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明公开一种智能故障诊断与驾驶行为分析行车控制方法，同时还提供了实现 该方法的装置，属于汽车电子车载产品，可以用于汽车前装也可以用于后装。属于汽车行驶 记录仪，车载诊断仪领域。
背景技术：
目前现有汽车行驶记录仪主要具备以下功能记录、存储车辆运行速度、时间、里 程等状态信息。主要用途是遏制车辆超速、疲劳行驶，保证行车安全等。但是当车辆出现 故障时，记录仪不能进行自诊断，不能及时把故障信息即时显示给驾驶者，造成一些安全隐 患，特别是长途运营车辆，途中由于汽车抛锚不仅仅影响个人的经济效益，往往还会影响局 部路段的交通情况，并且记录信息内容对于高效准确维修排除故障基本上没有帮助。现阶段很多运营车辆比如物流运输车，企事业单位班车等存在虚报油耗的现象， 具体做法是虚报车辆百公里基准油耗，将基准油耗提高，将其与实际油耗的差额纳入囊中， 给他人或国家带来损失。这一现象所钻的漏洞即是传统记录仪单纯的里程和速度信息不能 得出车辆的真实油耗。基于上述问题，本发明在原有记录仪功能基础上实现了整车实时数据采集及存储 功能，以便于及时纠正驾驶员的不良驾驶行为，同时为精确维修故障提供真实数据依据；提 供了区域总喷油量显示功能，使得真实油耗与加油量的对比有据可依；增加了故障自诊断 并将结果显示在液晶屏幕上，通过灯光，声音提醒方式及时通知驾驶员了解车况，避免意外 发生。
发明内容
本发明公开了一种智能故障诊断与驾驶行为分析行车控制方法，
本发明还提供了实现该方法的控制装置，为车辆提供行驶里程、时间记录、故障诊断、 驾驶行为分析等服务。本发明的技术解决方案如下
由微控制器(MCU)的通用异步收发器(UART)模块通过K线驱动器与汽车诊断接口连 接，读取车辆发动机电控单元内的故障码并进行解析成车辆故障信息，并将其显示在人机 交互单元的LCD显示屏上；微控制器(MCU)的控制器局域网络(CAN)模块通过CAN驱动器 与汽车诊断接口连接，采集车辆实时状态信息，将采集的信息按固定格式存储到数据存储 器内；存储在数据存储器中的数据可以通过USB接口拷贝到U盘中，供与装置配套的应用软 件进行数据分析，提供驾驶行为分析结果；也可将数据拷贝到TF卡内，通过手机将TF卡内 的数据经无线网络传输至远程数据库内分析数据并给出分析结果(参见图1)。实现本发明所述方法的智能故障诊断与驾驶行为分析行车控制器，其特征在于 主要由微控制器、CAN驱动器、K驱动器、数据存储器、人机交换单元构成，其中，
微控制器(MCU)的通用异步收发器(UART)模块通过K线驱动器与汽车诊断接口连接，读取车辆发动机电控单元内的故障码进行解析，微控制器(MCU)的模拟SPI 口与人机交互 单元，将车辆故障信息显示在人机交互单元的LCD显示屏上；微控制器(MCU)的控制器局 域网络(CAN)模块通过CAN驱动器与汽车诊断接口连接，采集车辆实时状态信息，微控制 器(MCU)的I/O 口与数据存储器连接，将采集的信息按固定格式存储到外部数据存储器内； 微控制器(MCU)还设有USB接口可将存储在数据存储器中的数据拷贝到U盘中；微控制器 (MCU)还设有SPI 口可将数据拷贝到TF卡内。本发明智能故障诊断与驾驶行为分析行车控制器的具体结构如下
K驱动器的Vs和K线分别与汽车诊断接口的电源线和K线连接完成K线电平传输，K 驱动器接收信号引脚RX和发送信号引脚TX分别与微处理器MCU的接收信号引脚Ran和 发送信号弓I脚T)(D 1连接，实现K线的TTL电平传输，通过电平信号传输车辆发动机电控单 元内的故障码；
CAN驱动器的CANH端和CANL端分别与汽车诊断接口的CANH线和CANL线连接完成CAN 线的差分电平传输，CAN驱动器的信号接收管脚RXD和信号发送管脚T)(D分别与MCU的CAN 信号接收管脚RXCAN和CAN信号发送管脚TXCAN连接完成CAN线的TTL电平传输，采集车 辆实时状态信息；
数据存储器(Flash)的控制采用模拟总线的方式，其写保护线WP、地址操作使能线 ALE、命令操作使能线CLE、读使能线RE、写使能线WE、准备/忙输出线R/B、芯片使能线CE分 别与MCU的引脚Pl. 0至Pl. 6连接完成Flash操作的控制线功能，数据输入/输出线D(TD7 分别与MCU的引脚P2. 0至P2. 7连接，实现Flash读取和写入操作的数据传输功能；
人机交换单元包括IXD显示屏和按键，其中，IXD显示屏采用的是微控制器(MCU)的I/ 0 口模拟SPI通信方式，四个按键分别与微控制器(MCU)的I/O 口连接；微控制器(MCU)的 主从选择CS、主出从入M0SI、串行时钟SCK、主入从出MISO引脚连接分别与TF卡的DAT3、 CMD、CLK、DATO引脚连接，检测TF卡是否插入的引脚与MCU的一个I/O 口连接；MCU的D+ 端、D-端分别连接USB接口的D+、D-。将装置与汽车诊断接口相连接，由汽车诊断接口提供工作电源。装置经过初始化、 自动识别出本车采用的电控系统后进入记录模式。记录模式下，装置按识别出的电控系统 对车辆CAN总线上的所有广播的传感器信号值进行过滤接收，并将接收到的预置有效传感 器信号值按照CANID进行分类存储到内部存储器Flash内。记录数据按时间顺序存储，在 设定的存储时间到达时系统从起始位置开始覆盖，装置可最多存储720小时的数据。为方 便U盘拷贝，可以将存储时间设定为用户理想时长。记录模式下，装置液晶屏幕显示用户预 设置的车牌号，车辆停止时显示当前燃油率，车辆行驶时装置将采集的车速和燃油率信号 值转换成百公里油耗显示在屏幕上。当检测到有U盘插入时，装置自动将存储在Flash内 记录数据下载到U盘中，用户可以将记录数据导入到装有分析软件的电脑中，由应用配套 软件对记录数据进行分析解释。用户根据分析结果得到驾驶员的驾驶行为，车辆工况，总喷 油量等信息。装置通过K_Line在按键的操作下可对车辆进行故障诊断，读取车辆的故障码，并 在屏幕上显示简短的故障描述、发生故障的可能原因及相应的解决方法。当车辆在野外发 生故障无法运行时可将故障码及发生故障前的一段记录数据下载到TF卡内，通过手机将 数据上传到指定的服务器内，再由售后服务站等资深专家分析故障码及记录数据，达到远程为用户解决问题，提供帮助。本发明的积极效果在于实现了整车实时数据采集及存储功能，以便于及时纠正 驾驶员的不良驾驶行为，同时为精确维修故障提供真实数据依据；提供了区域总喷油量显 示功能，使得真实油耗与加油量的对比有据可依；增加了故障自诊断并将结果显示在液晶 屏幕上，通过灯光，声音提醒方式及时通知驾驶员了解车况，避免意外发生。车辆故障诊断可以及时排除故障，消除事故隐患；驾驶员使用此设备可以随时随 地自助修车，避免了长途跋涉到售后服务站去解决车辆的小问题。车辆每次启动时，装置会 自动分析车辆哪些项目需要进行养护，将需要养护的内容在界面上显示出来。可以显示总喷油量，避免给不法人员可乘之机。通过本发明，可减少汽车由于小问题未及时处理而酿成的事故，大幅度提高行车 安全，保证了人民的性命和财产安全，降低车辆的燃油成本，为企业提高经济效益提供了先 进的生产管理手段。
图1为本发明结构框图； 图2为本发明电路原理图。
具体实施例方式实施例1
根据图ι所示，本发明装置由微控制器、CAN驱动器、K驱动器、数据存储器、人机交换单 元构成，其中，
微控制器(MCU)的通用异步收发器(UART)模块通过K线驱动器与汽车诊断接口连接， 读取车辆发动机电控单元内的故障码进行解析，微控制器(MCU)的模拟SPI 口与人机交互 单元，将车辆故障信息显示在人机交互单元的LCD显示屏上；微控制器(MCU)的控制器局 域网络(CAN)模块通过CAN驱动器与汽车诊断接口连接，采集车辆实时状态信息，微控制 器(MCU)的I/O 口与数据存储器连接，将采集的信息按固定格式存储到外部数据存储器内； 微控制器(MCU)还设有USB接口可将存储在数据存储器中的数据拷贝到U盘中；微控制器 (MCU)还设有SPI 口可将数据拷贝到TF卡内。实施例2
根据图2所示，电平转换芯片TPSM30通过电阻R1、R2分压得到5V电压；电平转换芯 片ASl 117输出800mA的3. 3V电压。微处理器MCU通过K驱动器(本实施例采用L9637)与 汽车诊断接口连接，对车辆进行K_Line诊断，CAN驱动器(本实施例采用TJA1050)与汽车诊 断接口连接，实现车辆CAN总线通信；人机对话单元的IXD显示屏采用的是I/O 口模拟SPI 通信方式，4个按键直接用4个I/O 口线控制；数据存储器(Flash)的控制方式采用的模拟 总线的方式，数据存储器的控制端和数据输入与MCU的I/O连接；MCU通过SPI通信方式将 数据下载到TF卡内，MCU的主从选择CS、主出从入MOSI、串行时钟SCK、主入从出MISO引脚 连接分别于TF卡的DAT3、CMD、CLK、DAT0引脚连接，检测TF是否插入的引脚与MCU的一个 I/O 口连接；MCU的D+、D-分别连接USB接口的D+、D-,完成数据的下载功能；
TPS5430为电平转换芯片，它的IN引脚为电源输入引脚，本装置利用的是车载+24V电源作为该芯片的电源输入，GND引脚接地，BOOT和PH引脚与LC变换电路为电源输出，并与 VSENSE引脚和外部电阻R1、R2配合，得到系统输出的电平值V=L 221 X (1+R1/R2)，在这里 得到电压5V给U盘、CAN总线驱动器、K_Line驱动器和ASl 117供电。ASl 117的输出Vout 为3. 3V给MCU、FALSH、TF卡、LCD背光供电。 FLASH中的数据通过U盘等设备转存到计算机中，应用软件对于关心的信号量，按 照整车CAN网络协议到数据库中查询相关ID，并将其解析成物理量按照时间顺序生成曲线 供维修人员查看，以便发现故障实现异地诊断或者远程诊断。同时将驾驶行为统计整理显 示在电脑界面上。
权利要求
1.一种智能故障诊断与驾驶行为分析行车控制方法，其特征在于由微控制器的通用异步收发器(UART)模块通过K线驱动器与汽车诊断接口连接，读取 车辆发动机电控单元内的故障码并进行解析成车辆故障信息，并将其显示在人机交互单元 的IXD显示屏上；微控制器的控制器局域网络(CAN)模块通过CAN驱动器与汽车诊断接口 连接，采集车辆实时状态信息，将采集的信息按固定格式存储到数据存储器内；存储在数据 存储器中的数据可以通过USB接口拷贝到U盘中，供与装置配套的应用软件进行数据分析， 提供驾驶行为分析结果；也可将数据拷贝到TF卡内，通过手机将TF卡内的数据经无线网络 传输至远程数据库内分析数据并给出分析结果。
2.实现权利要求1所述方法的智能故障诊断与驾驶行为分析行车控制器，其特征在 于主要由微控制器、CAN驱动器、K驱动器、数据存储器、人机交换单元构成，其中，微控制器(MCU)的通用异步收发器(UART)模块通过K线驱动器与汽车诊断接口连接， 读取车辆发动机电控单元内的故障码进行解析，微控制器(MCU)的模拟SPI 口与人机交互 单元，将车辆故障信息显示在人机交互单元的LCD显示屏上；微控制器(MCU)的控制器局 域网络(CAN)模块通过CAN驱动器与汽车诊断接口连接，采集车辆实时状态信息，微控制 器(MCU)的I/O 口与数据存储器连接，将采集的信息按固定格式存储到外部数据存储器内； 微控制器(MCU)还设有USB接口可将存储在数据存储器中的数据拷贝到U盘中；微控制器 (MCU)还设有SPI 口可将数据拷贝到TF卡内。
3.实现权利要求1所述方法的智能故障诊断与驾驶行为分析行车控制器，其特征在于K驱动器的Vs和K线分别与汽车诊断接口的电源线和K线连接完成K线电平传输，K 驱动器接收信号引脚RX和发送信号引脚TX分别与微处理器MCU的接收信号引脚RXDl和 发送信号弓I脚T)(D 1连接，实现K线的TTL电平传输，通过电平信号传输车辆发动机电控单 元内的故障码；CAN驱动器的CANH端和CANL端分别与汽车诊断接口的CANH线和CANL线连接完成CAN 线的差分电平传输，CAN驱动器的信号接收管脚RXD和信号发送管脚 )分别与MCU的CAN 信号接收管脚RXCAN和CAN信号发送管脚TXCAN连接完成CAN线的TTL电平传输，采集车 辆实时状态信息；数据存储器的控制采用模拟总线的方式，其写保护线WP、地址操作使能线ALE、命令操 作使能线CLE、读使能线RE、写使能线TO、准备/忙输出线R/B、芯片使能线CE分别与MCU 的引脚Pl. 0至Pl. 6连接完成Flash操作的控制线功能，数据输入/输出线D(TD7分别与 MCU的引脚P2. 0至P2. 7连接，实现Flash读取和写入操作的数据传输功能；人机交换单元包括IXD显示屏和按键，其中，IXD显示屏采用的是微控制器(MCU)的I/ 0 口模拟SPI通信方式，四个按键分别与微控制器(MCU)的I/O 口连接；微控制器(MCU)的 主从选择CS、主出从入M0SI、串行时钟SCK、主入从出MISO引脚连接分别与TF卡的DAT3、 CMD、CLK、DATO引脚连接，检测TF卡是否插入的引脚与MCU的一个I/O 口连接；MCU的D+ 端、D-端分别连接USB接口的D+、D-。
全文摘要
本发明提供一种智能故障诊断与驾驶行为分析行车控制方法，由微控制器通过K线驱动器与汽车诊断接口连接，读取车辆发动机电控单元内的故障码并进行解析成车辆故障信息，并将其显示在人机交互单元的LCD显示屏上；微控制器通过CAN驱动器与汽车诊断接口连接，采集车辆实时状态信息，将采集的信息按固定格式存储到数据存储器内；存储在数据存储器中的数据可以通过USB接口拷贝到U盘中，供与装置配套的应用软件进行数据分析，提供驾驶行为分析结果；实现了整车实时数据采集及存储功能，以便于及时纠正驾驶员的不良驾驶行为，同时为精确维修故障提供真实数据依据；提供了区域总喷油量显示功能，使得真实油耗与加油量的对比有据可依。
文档编号G05B23/02GK102129729SQ201110064569
公开日2011年7月20日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者刘玉华, 卢明, 王守利, 王长千, 赵沛时, 郭刚, 齐光石 申请人:启明信息技术股份有限公司