一种电动汽车uds诊断仪的设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 一种电动汽车 UDS 诊断仪的设计 随着传统能源面临的环境问题、 成本问题等逐渐突出，国家从长远战略 发展考虑大力发展新能源产业。而作为 一个汽车保有量巨大的国家，汽车尾气 污染也是环境污染的重要因素。所以纯 电动汽车的发展也得到了国家的大力支 持。与传统汽车的成熟度相比，纯电动 汽车在汽车的动力系统、传动系统等都 发生了重大的变化，而动力来源更是来 自于充电电池组。因为整车恶劣的工作 环境，电池的安全性问题是非常突出的。 为了达到对新能源汽车的整车系统的全 面监控，同时结合国家对新能源纯电动 汽车的使用规范要求，结合 CAN 总线 UDS 诊断协议，设计并实现了针对新能 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 源电动汽车远程诊断系统，该系统能够 实时监控整车及电池等关键模块的运行 数据，并可以通过手机或者电脑客户端 等监控手段远程查询整车的运行状态， 并且可以远程对车辆进行故障诊断，同 时能够将采集的数据上传服务器。为了 增加系统的科技感，同时为了提高纯电 动汽车的客户体验度，设计并实现了手 机远程控制电动汽车的充电状态，同时 可以通过手机远程控制空调及车门等部 件的开关，以及远程查询各部件的状态。 中国论文网 /8/view-12767993.htm UDS 诊断仪主要实现的功能包括 以下几点： 1.实时监控车载 CAN 总线上整 车控制模块、电池模块、电机模块等总 线数据； 2.监控整车的极值数据，例如最 高温度、最低电池组电压、最高电池组 电压等数据，当超过安全门限时向服务 器上报故障数据； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 3.根据 UDS 诊断协议，通过手机 或者电脑客户端界面远程诊断车载 CAN 总线的其他节点或者 UDS 诊断仪 自身，同时根据诊断配置选项，把诊断 结果上传到服务器； 4.通过手机或者电脑客户端实现 对纯电动汽车的远程控制，控制车门开 关、充电启动或停止、空调的启动或者 关闭。 硬件设计 系统硬件原理框图如图 1 所示。 1.单片机 MC9S12XET256 在该方案设计中使用飞思卡尔 16 位单片机 MC9S12XET256，MC9S12XE 系列 16 位单片机主要特性如下： 飞思卡尔 16 位内核 CPU，最高 40MHz 工作频率； 内部有最高 1MB Flash，64KB 的 SRAM； 支持低功耗模式：睡眠、停机和 待机模式； 2 个 16 通道 12 位模数转换器， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 转换范围 05V； 最多达 152 个多功能双向的 I/O 口，还有 2 个输入口； 最多达 10 个定时器； 最多达 18 个通信接口：2 个 I2C、8 个 USART、3 个 SPI、5 个 CAN（2.OA 和 2.OB） ； 2.通信模块 通信模块目前采用华为 GPRS 模 块 MG323-B 模块，此模块的主要特性 如下： 支持 GSM/GPRS/EDGE 4 频： 850MHz/900MHz/1800MHz/1900MHz； 正常工作温度：-20+70，限 制工作温度：-30-20 和+70+75 ， 存储温度：-40+85 。支持 HSDPA 3.6Mb/s； 最大下行传输速率：85.6kb/s， 最大上行传输速率：42.8kb/s； 最大发射功率为 EGSM850ClasS 4（2W） ，EGSM900 Class 4（2W ） ， SM1800 Class 1（1W ） ，GSM1900 Class -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 1（1W） 。接收灵敏度 -107dBm。 模块使用方式简单，仅需 1 路 4.2V 供电电源以及一个电源开关接口， 通过 RS232 串口接口使用 AT 指令对模 块进行操作，使用方便。通过 AT 指令 可以实现模块与数据服务中心的数据链 接建立、断开等，也可以实现与数据中 心的数据发送与接收，也可以通过 AT 指令实现 GSM 的语音通话和 EMS 短信 功能。 3.CAN 单元 CAN 单元包含两路 CAN 接口， 一路作为标准车身 CAN 通信接口，波 特率 500b/s，另一路预留。CAN 收发器 选用 NXP 公司的收发器 TJA1042/3，工 作温度-40 125。最大传输速度为 1Mb/s。芯片内部带过压保护， CANH、CANL 管脚耐压值范围- 2740V，抗瞬态脉冲电压范围达到- 200200V。 为了保证 CAN 电路的电磁兼容 特性，在收发器的 CAN 总线外围电路 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 上还加入了共模电感和 ESD 保护。 CAN 部分具体电路图见图 2。 4.电源单元 UDS 诊断仪终端是应用于 12V 新能源电动汽车，汽车电磁环境比较恶 劣，进入系统的电源必须经过严格处理， 才能保证系统的稳定工作。同时因为新 能源电动车上是电池供电，然后通过电 机来驱动系统，这就比传统的汽车产生 更多的干扰，电磁环境会更恶劣。因此 本文设计了比较完整的电源电路系统， 对系统的供电电源处理电路采用了包括 防反接保护电路模块、浪涌保护单元、 EMI 静噪滤波器、 型滤波和 DC-DC 处理 5 个部分，处理框图见图 3。各部 分说明如下：防反接保护是通过一个普 通二极管实现的，当电源反接时二极管 就会断开，达到对系统的保护。浪涌保 护包括一个 TVS 管，可以有效抑制类 似干脉冲 5 的干扰，可以保证系统的良 好的电磁兼容特性。EMI 静噪滤波器是 一款小尺寸、引线型结构，实现了良好 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 的高频性能。 型滤波电路可以进一步 滤除噪声，净化进入后端电路的电源。 DC-DC 处理根据实际应用完成各种类 电源转换。电源处理电路框图如图 3 所 示。 软件设计 UDS 诊断仪的软件采用模块化分 层设计的思路，UDS 诊断仪软件底层的 驱动模块，都封装成 dll 链接库，向中 间层或者是应用层提供应用接口。 CAN 协议栈或者是平台协议栈 也是调用底层提供的 d11 库接口来实现 协议栈的功能。供应商应用软件或者用 户应用软件调用底层或者协议栈层软件 提供的接口，实现用户功能。 系统软件的层级结构如图 4 所示。 1.UDS 诊断 UDS 诊断协议包含的诊断服务如 表 1 所示。 通常的诊断设备都 是通过笔记本电脑连接车载 OBD 接口， 然后在现场对待诊断的 ECU 节点通过 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 UDS 诊断协议进行诊断。而 UDS 诊断 仪可以通过远程的方式，通过手机界面 或者电脑客户端界面对 ECU 节点进行 诊断，达到远程在线及时诊断整车的目 的，提供了客户体验度，也大大减少了 使用成本，提高了车辆诊断的效率。 电动车监控系统包含的各个子模 块分别是服务器模块（数据接口服务器、 短信服务器、协议处理服务器） ，客户 端模块（电脑监控客户端和手机客户端） ，数据库系统和装配在各车辆的 UDS 诊断仪模块。UDS 诊断仪为了实现 UDS 诊断功能，首先在数据库系统记录 了电动车各个 ECU 节点的 DTC 故障代 码，例如充电器模块，电机模块，电池 管理模块，整车控制器模块等；还有各 个 DTC 故障代码对应的实际故障描述 信息。数据库系统还记录了各个车主的 电话号码信息，当用户使用手机 APP 软件或者在电脑客户端第一次登录系统 的时候，都需要提供常用的手机号码信 息，这样系统就记录下了用户的联系方 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 式。 当车辆在使用的过程中产生了某 些潜在故障信息的时候，通过 UDS 诊 断仪和服务器之间的通信协议，会向服 务器端上传相关的故障信息，如果服务 器端可以解析出具体的故障代码，则可 以直接通过短信服务器向用户发送发生 的故障代码对应的短信，告之客户故障 的具体信息，如果需要检修或者后续处 理的措施，用户可以直接选择。如果服 务器端不能解析具体的故障代码，但是 根据上传的数据分析确实也有潜在的风 险，就可以建议客户主动对车辆进行远 程诊断。 手机远程诊断的主界面如图 5 所 示。客户在登陆手机客户端后，选择 “Diagnose”菜单后，就进入诊断的界面， 在手机的诊断系统中，为了简化客户的 操作，而且也根据电动车系统的实际故 障情况，目前仅对充电器系统、电机系 统、电池管理系统和整车控制器系统进 行诊断。客户选择某个待诊断模块后， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 单击“OK”按钮，系统就开始了诊断过 程。 远程在线诊断的流程图如图 6 所 示。 UDS 诊断的诊断流程如图 6 中描 述，UDS 诊断仪判断诊断请求合法有效 后，UDS 诊断仪就开始诊断过程。 远程诊断的数据流如图 7 所示。 第一步，手机客户端开始把待诊断的节 点通过手机客户端与服务器的通信协议 发送到接口服务器；第二步，接口服务 器验证数据无误后，把诊断请求通过 UDS 诊断仪和接口服务器的终端协议把 诊断命令发送到 UDS 诊断仪；第三步， UDS 诊断仪开始诊断工作并将结果上传 服务器。 2.远程控制 为了增加客户体验度，UDS 诊断 仪也设计了远程控制的功能。远程控制 功能包含对电动车空调的控制，充电的 控制，还有车门等设备的控制等。远程 控制的流程图如图 8 所示。为了保证功 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 能的有效性，此处远程控制的功能实现 采用短信通道，因为短信通道只要有 GSM 网络就可以使用。当用户使用手 机登录服务器时，通过短信操作接口发 送远程操作的数据给 UDS 诊断仪上安 装的 SIM 卡对应的手机号，当 MG323 模块收到短信后，就把诊断仪从休眠模 式下唤醒，并且解析短信数据。当解析 短信数据有效后，就打开整车控制器的 控制电源，让整车控制器开始工作。同 时通过 CAN 总线把远程控制的命令请