本发明公开了一种新能源汽车整车实验台的远程故障设置与诊断系统，该系统在汽车内部将各个单元通过分布式控制盒进行连接，PC机监控单元进行集中控制，调用故障数据库库的典型故障实现故障的一键设置，故障检测和分析完成后通过PC机监控单元实现一键恢复，并且各个故障点的设置状态和恢复情况可以通过上位机实现实时查询和显示；同时，该系统还能实现多台实车内部分布式控制盒的相互组网，从而实现对多台实车进行故障设置，该功能特别适用于全国职业技能大赛比赛现场多台比赛用车的故障设置和恢复。
1.一种新能源汽车整车实验台的远程故障设置与诊断系统，其特征在于：包括PC机监控单元、通信单元和分布式智能控制盒；
所述PC机监控单元，用于教师用户根据车型故障数据库中典型故障向安装于新能源汽车整车实验台内部不同位置的分布式智能控制盒发送其连接线束的通断控制指令，完成相关线束的断路、短路或接地的操作，完成故障的设置；用于学生用户对所述各个分布式智能控制盒的接口所连接线束的通断状态与车型故障数据库中的相关线束通断状态进行对比，并作出相应的故障诊断；进一步，待故障排查完成后，PC机监控单元可对所设置故障进行一键恢复，不需要其他人为操作，从而实现整车实验台的故障远程设置和恢复；
所述通信单元，用于PC机监控单元和分布式智能控制盒之间的通信；
所述分布式智能控制盒，用于将连接的新能源汽车整车实验台中电机驱动控制模块、电源管理模块、整车控制模块、灯光控制模块、辅助系统模块各个功能单元之间的各种电源线路和信号线路的通断状态反馈给PC机监控单元，等待并接收PC机监控单元的控制指令，对新能源汽车整车实验台的电源线路和信号线路的通断、新能源汽车内部电机驱动控制模块、电源管理模块、整车控制模块、灯光控制模块、辅助系统模块各个功能单元的通信信号线路的故障设置和消除，并实时反馈各电源线路和信号线路的工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车整车实验台的远程故障设置与诊断系统，其特征在于：所述新能源汽车整车实验台中电机驱动控制模块、电源管理模块、整车控制模块、灯光控制模块、辅助系统模块各个功能单元之间的各种电源线路和信号线路包括电源、接地、CAN通信、控制使能。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车整车实验台的远程故障设置与诊断系统，其特征在于：所述汽车内部电机驱动控制模块、电源管理模块、整车控制模块、灯光控制模块、辅助系统模块各个功能单元的通信信号线路为CANH和CANL线路，所述故障包括接地、CAN通信、控制使能的故障。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车整车实验台的远程故障设置与诊断系统，其特征在于：所述PC机监控单元的用户包括超级管理员、教师用户、学生用户，不同用户具有不同的设置和使用权限，具体的工作内容包括：（1）超级管理员录入车型存储于车型故障数据库，并为需要诊断的电路添加电路图；添加教师用户和学生用户，设置相应的用户权限，允许用户设置和使用哪些车型；
（2）当车型故障数据库准备好以后，教师用户可从常见故障中快速选择需要的故障，也可根据需要的教学场景设置故障；
（3）根据教师用户设置好的故障模拟出学习场景的故障后，学生用户可读取到教师用户设置故障表的故障状态码和故障说明，进行故障诊断；学生用户通过点击电路图中的对应连接线路手动设置继电器通断，观察实车的运行情况，分析排除故障。
5.根据权利要求4述的一种新能源汽车整车实验台的远程故障设置与诊断系统，其特征在于：所述故障诊断包括学习模式和比赛模式；在学习模式中，当学生用户正确设置故障对应线路的继电器后，即与教师用户的故障表对应时，系统提示学生用户已找到故障；在比赛模式中，系统不提示学生用户是否已查找到故障，学生用户直接提交故障分析报告，由比赛裁判员判定故障查找是否正确。
6.根据权利要求1述的一种新能源汽车整车实验台的远程故障设置与诊断系统，其特征在于：所述PC机监控单元储存有用户数据库、不同车型的整车各功能单元电路连接的数据库和车型故障数据库，具有用户分类管理、车型分类管理、故障库类型的操作、故障的操作等功能；所述用户分类管理的目的是针对系统使用的人员不同，对不同用户设置不同的权限，每类用户登录后查看和操作的功能不同；所述车辆分类管理是对不同车型进行后台数据的管理；所述故障库类型的操作包括对故障类型的添加、删除、查找和修改；所述故障的操作包括对故障的设置、取消、查询、复位和刷新。
7.根据权利要求1述的一种新能源汽车整车实验台的远程故障设置与诊断系统，其特征在于：所述PC机监控单元的不同车型整车各功能模块电路连接的数据库支持通过云服务器在线更新。
8.根据权利要求1述的一种新能源汽车整车实验台的远程故障设置与诊断系统，其特征在于：所述通信单元包括RS485有线通信模块和2.4G无线通信模块。
9.根据权利要求1述的一种新能源汽车整车实验台的远程故障设置与诊断系统，其特征在于：所述分布式智能控制盒包括高速微处理器芯片、远程有线通信接口、无线通信接口、电源电路、驱动电路、继电器控制单元、检测反馈电路单元和地址编码设置电路单元；对每个分布式智能控制盒配置不同的设备地址，可自动识别远端PC机监控单元发出的控制指令，并根据控制指令要求对继电器控制单元的输出接口所连接的汽车内部线束进行通断控制；同时，检测所连接的汽车内部线束的实际工作状态，并将检测的结果传送至远端的PC机监控单元；
所述高速微处理器芯片用于分布式智能控制盒和PC机监控单元之间的通信协调，解析PC机监控单元发出的控制指令完成对继电器控制单元的通断控制，接收检测反馈电路单元的状态数据并发送至PC机监控单元，接收地址编码设置电路单元的设置状态确定分布式智能控制盒的地址；
所述远程有线通信接口、无线通信接口用于与PC机监控单元进行通信；
所述电源电路和驱动电路用于供电和驱动分布式智能控制盒工作；
所述继电器控制单元用于连接实车中各功能单元的电源、控制信号、CAN通信信号线束；
所述检测反馈电路单元完成对继电器控制单元所连接的各功能单元电源、控制信号、CAN通信信号线束的通断状态检测并反馈给高速微处理器；
所述地址编码设置电路单元完成对每个分布式智能控制盒进行地址编码设置，并将设置状态反馈给高速微处理器。
10.根据权利要求1述的一种新能源汽车整车实验台的远程故障设置与诊断系统，其特征在于：所述分布式智能控制盒接收PC机监控单元的控制指令，对新能源汽车整车实验台采用的任意车型均能进行电源线路、控制信号线路、通信信号线路的通断、接地、交联的故障设置和消除，并实时反馈各控制线路的工作状态。
一种新能源汽车整车实验台的远程故障设置与诊断系统
技术领域
[0001] 本发明涉及新能源汽车实验台技术，特别是一种新能源汽车整车实验台的远程故障设置与诊断系统。
背景技术
[0002] 新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源汽车等。从全球新能源汽车的发展来看，新能源汽车是未来主要的汽车发展发现，目前对于新能源汽车的研究和试验也处于初期发展阶段。
[0003] 目前，随着我国新能源汽车产业的发展，实际使用的新能源汽车整车实验台的主要使用过程是：首先是在需要设置的各个故障点安装大量的手动开关，然后每次进行故障设置时需要开启汽车仓盖或内部装饰盖板，人为手动断开相应的开关，故障设置成功与否仅能通过对实车的测试现象判断。最后，故障检测和分析完成后，需要再开启汽车仓盖或内部装饰盖板，人为手动接通相应的开关排除故障。在这个过程中，故障设置和恢复是十分繁琐的过程，故障设置和排除成功与否也没有直观反馈，不能通过在线典型故障库一键设置，以及不能同时对多台实车进行故障设置等缺点。而且，整个过程中需要大量的人为操作，而且需要培训专业人员进行分析和检测找到故障点来排除故障，整个现有的实验台依赖人为操作太多，缺少智能化操作。
发明内容
[0004] 本发明为解决上述技术问题，提供了一种新能源汽车整车实验台的远程故障设置与诊断系统，该系统在汽车内部将各个单元通过分布式控制盒进行连接，每台实车可根据需要安装多个分布式控制盒，各个分布式控制盒进行内部组网，由上位机进行集中控制，从而通过调用故障库的典型故障实现故障的一键设置，故障检测和分析完成后通过上位机实现一键恢复，并且各个故障点的设置状态和恢复情况可以通过上位机实现实时查询和显示。
[0005] 本发明的技术方案如下：一种新能源汽车整车实验台的远程故障设置与诊断系统，其特征在于：包括PC机监控单元、通信单元和分布式智能控制盒；
所述PC机监控单元，用于教师用户根据车型故障数据库中典型故障向安装于新能源汽车整车实验台内部不同位置的分布式智能控制盒发送其连接线束的通断控制指令，完成相关线束的断路、短路或接地的操作，完成故障的设置；用于学生用户对所述各个分布式智能控制盒的接口所连接线束的通断状态与车型故障数据库中的相关线束通断状态进行对比，并作出相应的故障诊断；进一步，待故障排查完成后，PC机监控单元可对所设置故障进行一键恢复，不需要其他人为操作，从而实现整车实验台的故障远程设置和恢复；
所述通信单元，用于PC机监控单元和分布式智能控制盒之间的通信；
所述分布式智能控制盒，用于将连接的新能源汽车整车实验台中电机驱动控制模块、电源管理模块、整车控制模块、灯光控制模块、辅助系统模块等各个功能单元之间的各种电源线路和信号线路的通断状态反馈给PC机监控单元，等待并接收PC机监控单元的控制指令，对新能源汽车整车实验台的电源线路和信号线路的通断、新能源汽车内部电机驱动控制模块、电源管理模块、整车控制模块、灯光控制模块、辅助系统模块等各个功能单元的通信信号线路的故障设置和消除，并实时反馈各电源线路和信号线路的工作状态；
所述新能源汽车整车实验台中的电机驱动控制模块、电源管理模块、整车控制模块、灯光控制模块、辅助系统模块等各个功能单元之间的各种电源线路和信号线路包括电源、接地、CAN通信、控制使能等。
[0006] 所述汽车内部电机驱动控制模块、电源管理模块、整车控制模块、灯光控制模块、辅助系统模块等各个功能单元的通信信号线路为CANH和CANL线路，所述故障包括接地、CAN通信、控制使能等方面的故障。
[0007] 本系统中的新能源汽车整车实验台适用于任意车型，因此本系统适用于对任意车型进行故障设置和诊断。
[0008] 所述PC机监控单元的工作内容包括：（1）录入车型故障数据库的基础数据
系统支持多种车型。在使用之前，由超级管理员提前录入车型，并为需要诊断的电路添加电路图。为了方便使用，还需要录入常见故障对应的状态代码。
[0009] 同时，超级管理员添加最终使用的用户，包括教师用户和学生用户，并设置好权限，允许用户设置和使用哪些车型。
[0010] （2）故障设置当车型故障数据库准备好以后，教师用户登录系统，可以从常见故障中快速选择需要的故障，也可以根据需要的教学场景设置特殊故障。最终在系统中形成故障表，例如：
故障状态码 故障说明 继电器对应线路
E201 充电故障 充电线（1号继电器）断路
（3）诊断
通过故障设置模拟出学习场景的故障后，学生用户登录系统，系统可以读取到教师用户设置故障表的故障状态码和故障说明，但学生用户无法知道对应线路的情况，学生用户通过点击电路图中的对应连接线路手动设置继电器通断，观察实车的运行情况，分析排除故障。
[0011] 故障诊断包括学习模式和比赛模式。在学习模式中，当学生用户正确设置故障对应线路的继电器后（例如设置一号继电器吸合），即与教师用户的故障表对应时，系统提示学生用户已找到故障。在比赛模式中，系统不提示学生是否已查找到故障，由学生提交故障分析报告并由比赛裁判员判定故障查找是否正确。
[0012] 所述PC机监控单元储存有用户数据库、不同车型的整车各功能单元电路连接的数据库和车型故障数据库，具有用户分类管理、车型分类管理、故障库类型的操作、故障的操作等功能；所述用户分类管理的目的是针对系统使用的人员不同，对不同用户设置不同的权限，每类用户登录后查看和操作的功能不同；所述车辆分类管理是对不同车型进行后台数据的管理；所述故障库类型的操作包括对故障类型的添加、删除、查找和修改；所述故障的操作包括对故障的设置、取消、查询、复位和刷新。
[0013] 所述PC机监控单元的不同车型整车各功能模块电路连接的数据库支持通过云服务器在线更新。
[0014] 所述PC机监控单元的运行环境为Windows系统，采用Access数据库，无需安装其他额外软件即可使用。所述PC机监控单元可以单机独立运行。
[0015] 所述通信单元包括RS485有线通信模块和2.4G无线通信模块。
[0016] 所述分布式智能控制盒包括高速微处理器芯片、远程有线通信接口、无线通信接口、电源电路、驱动电路、继电器控制单元、检测反馈电路单元和地址编码设置电路单元；对每个分布式智能控制盒配置不同的设备地址，可自动识别远端PC机监控单元发出的控制指令，并根据控制指令要求对继电器控制单元的输出接口所连接的汽车内部线束进行通断控制；同时，检测所连接的汽车内部线束的实际工作状态，并将检测的结果传送至远端的PC机监控单元。
[0017] 所述高速微处理器芯片用于分布式智能控制盒和PC机监控单元之间的通信协调，解析PC机监控单元发出的控制指令完成对继电器控制单元的通断控制，接收检测反馈电路单元的状态数据并发送至PC机监控单元，接收地址编码设置电路单元的设置状态确定分布式智能控制盒的地址等。
[0018] 所述远程有线通信接口、无线通信接口用于与PC机监控单元进行通信。
[0019] 所述电源电路和驱动电路用于供电和驱动分布式智能控制盒工作。
[0020] 所述继电器控制单元用于连接实车中各功能单元的电源、控制信号、CAN通信信号线束。
[0021] 所述检测反馈电路单元完成对继电器控制单元所连接的各功能单元电源、控制信号、CAN通信信号线束的通断状态检测并反馈给高速微处理器。
[0022] 所述地址编码设置电路单元完成对每个分布式智能控制盒进行地址编码设置，并将设置状态反馈给高速微处理器。
[0023] 所述分布式智能控制盒可以根据实际需要，灵活安装在新能源汽车整车实验台内部的不同位置，比如：新能源汽车的电机控制单元、电池监测单元、空调系统单元、仪表显示单元、灯光控制单元、车身电控单元等，多个分布式智能控制盒通过有线通信模块实现内部组网。
[0024] 所述分布式智能控制盒接收PC机监控单元的控制指令，对新能源汽车整车实验台采用的任意车型均能进行电源线路、控制信号线路、通信信号线路的通断、接地、交联等故障设置和消除，并实时反馈各控制线路的工作状态。
[0025] 本发明的有益效果如下：本发明将PC机监控单元、有线和无线通信网络、分布式智能控制盒有机结合，实现了新能源汽车整车实验台远程故障设置与诊断；该系统具有故障设置方便灵活，故障诊断准确可靠，安装简单方便，不影响原车正常使用，对整车实验台所使用的车型无限制，对于新能源汽车整车实验台故障设置与诊断提供了一种有效的解决方案，具有广泛性。本发明能实现多台实车内部分布式控制盒的相互组网，从而实现对多台实车进行故障设置，该功能特别适用于全国职业技能大赛比赛现场多台比赛用车的故障设置和恢复。
附图说明
[0026] 图1为本发明的整机基本结构示意图。
[0027] 图2为本发明的分布式智能控制盒的基本结构示意图。
[0028] 图3为本发明PC机监控单元的可视界面示意图。
[0029] 图4为本发明实施例中超级管理员的车型管理流程示意图。
[0030] 图5为本发明实施例中超级管理员的用户管理流程示意图。
[0031] 图6为本发明教师用户设置故障的流程示意图。
[0032] 图7为本发明教师用户评定成绩的流程示意图。
[0033] 图8为本发明实施例中学生用户自主学习和参加比赛的流程示意图。
具体实施方式
[0034] 一种新能源汽车整车实验台的远程故障设置与诊断系统，包括PC机监控单元、通信单元和分布式智能控制盒；其中所述PC机监控单元，用于教师用户根据车型故障数据库中典型故障向安装于新能源汽车整车实验台不同位置的分布式智能控制盒发送其连接线束的通断控制指令，完成相关线束的断路、短路或接地的操作，完成故障的设置；用于学生用户对所述各个分布式智能控制盒的接口所连接线束的通断状态与车型故障数据库中的相关线束通断状态进行对比，并作出相应的故障诊断；进一步，待故障排查完成后，PC机监控单元可对所设置故障进行一键恢复，不需要其他人为操作，从而实现整车实验台的故障远程设置和恢复；
所述通信单元，用于PC机监控单元和分布式智能控制盒之间的通信；
所述分布式智能控制盒，用于将连接的新能源汽车整车实验台中电机驱动控制模块、电源管理模块、整车控制模块、灯光控制模块、辅助系统模块等各个功能单元之间的各种电源线路和信号线路的通断状态反馈给PC机监控单元，等待并接收PC机监控单元的控制指令，对新能源汽车整车实验台的电源线路和信号线路的通断、新能源汽车内部电机驱动控制模块、电源管理模块、整车控制模块、灯光控制模块、辅助系统模块等各个功能单元的通信信号线路的故障设置和消除，并实时反馈各电源线路和信号线路的工作状态；
所述新能源汽车整车实验台中的电机驱动控制模块、电源管理模块、整车控制模块、灯光控制模块、辅助系统模块等各个功能单元之间的各种电源线路和信号线路包括电源、接地、CAN通信、控制使能等。
[0035] 所述汽车内部电机驱动控制模块、电源管理模块、整车控制模块、灯光控制模块、辅助系统模块等各个功能单元的通信信号线路为CANH和CANL线路，所述故障包括接地、CAN通信、控制使能等方面的故障。
[0036] 本系统中的新能源汽车整车实验台适用于任意车型，因此本系统适用于对任意车型进行故障设置和诊断。
[0037] 所述PC机监控单元的工作内容包括：1、录入车型故障数据库的基础数据
系统支持多种车型。在使用之前，由超级管理员提前录入车型，并为需要诊断的电路添加电路图。为了方便使用，还需要录入常见故障对应的状态代码。
[0038] 同时，超级管理员添加最终使用的用户，包括教师用户和学生用户，并设置好权限，允许用户设置和使用哪些车型。
[0039] 2、故障设置当车型故障数据库准备好以后，教师用户登录系统，可以从常见故障中快速选择需要的故障，也可以根据需要的教学场景设置特殊故障。
[0040] 3、诊断通过故障设置模拟出学习场景的故障后，学生用户登录系统，系统可以读取到教师用户设置故障表的故障状态码和故障说明，但学生用户无法知道对应线路的情况，学生用户通过点击电路图中的对应连接线路手动设置继电器通断，观察实车的运行情况，分析排除故障。
[0041] 故障诊断包括学习模式和比赛模式。在学习模式中，当学生用户正确设置故障对应线路的继电器后（例如设置一号继电器吸合），即与教师用户的故障表对应时，系统提示学生用户已找到故障。在比赛模式中，系统不提示学生是否已查找到故障，由学生提交故障分析报告并由比赛裁判员判定故障查找是否正确。
[0042] 所述PC机监控单元储存有用户数据库、不同车型的整车各功能单元电路连接的数据库和车型故障数据库，具有用户分类管理、车型分类管理、故障库类型的操作、故障的操作等功能；所述用户分类管理的目的是针对系统使用的人员不同，对不同用户设置不同的权限，每类用户登录后查看和操作的功能不同；所述车辆分类管理是对不同车型进行后台数据的管理；所述故障库类型的操作包括对故障类型的添加、删除、查找和修改；所述故障的操作包括对故障的设置、取消、查询、复位和刷新。
[0043] 所述PC机监控单元的不同车型整车各功能模块电路连接的数据库支持通过云服务器在线更新。
[0044] 所述PC机监控单元的运行环境为Windows系统，采用Access数据库，无需安装其他额外软件即可使用。所述PC机监控单元可以单机独立运行。
[0045] 所述通信单元包括RS485有线通信模块和2.4G无线通信模块。
[0046] 所述分布式智能控制盒包括高速微处理器芯片、远程有线通信接口、无线通信接口、电源电路、驱动电路、继电器控制单元、检测反馈电路单元和地址编码设置电路单元；对每个分布式智能控制盒配置不同的设备地址，可自动识别远端PC机监控单元发出的控制指令，并根据控制指令要求对继电器控制单元的输出接口所连接的汽车内部线束进行通断控制；同时，检测所连接的汽车内部线束的实际工作状态，并将检测的结果传送至远端的PC机监控单元。
[0047] 所述高速微处理器芯片用于分布式智能控制盒和PC机监控单元之间的通信协调，解析PC机监控单元发出的控制指令完成对继电器控制单元的通断控制，接收检测反馈电路单元的状态数据并发送至PC机监控单元，接收地址编码设置电路单元的设置状态确定分布式智能控制盒的地址等。
[0048] 所述远程有线通信接口、无线通信接口用于与PC机监控单元进行通信。
[0049] 所述电源电路和驱动电路用于供电和驱动分布式智能控制盒工作。
[0050] 所述继电器控制单元用于连接实车中各功能单元的电源、控制信号、CAN通信信号线束。
[0051] 所述检测反馈电路单元完成对继电器控制单元所连接的各功能单元电源、控制信号、CAN通信信号线束的通断状态检测并反馈给高速微处理器。
[0052] 所述地址编码设置电路单元完成对每个分布式智能控制盒进行地址编码设置，并将设置状态反馈给高速微处理器。
[0053] 所述分布式智能控制盒可以根据实际需要，灵活安装在新能源汽车整车实验台内部的不同位置，比如：新能源汽车的电机控制单元、电池监测单元、空调系统单元、仪表显示单元、灯光控制单元、车身电控单元等，多个分布式智能控制盒通过有线通信模块实现内部组网。
[0054] 所述分布式智能控制盒接收PC机监控单元的控制指令，对新能源汽车整车实验台采用的任意车型均能进行电源线路、控制信号线路、通信信号线路的通断、接地、交联等故障设置和消除，并实时反馈各控制线路的工作状态。
[0055] 基于上述系统，可按照下述工作流程进行具体实施：1.如图4所示，“超级管理员”进行车型管理,完成车型管理后，会产生车型表、车型设置表、车型快速故障表，如下举例所示：
车型编号 品牌 车型 说明
A0101 北汽 IEV5
A0102 北汽 IEV3
车型表举例
车型编号 车型 系统 图纸 控制器 继电器编号 线路
A0102 IEV3 电源 电源图.Jpg 11 1 地线
车型设置表举例
故障代码 故障名称 车型编号 控制器 继电器编号 继电器状态
CODE0021 无法启动 A0102 11 1 断路
车型快速故障表举例
如图5所示，“超级管理员”进行用户管理,完成用户管理后，会产生用户表、用户权限表等数据，如下举例所示：
用户名 用户真名 密码 角色
Zhang 张敏 123456 教师
用户表举例
用户名 允许车型
Zhang A0102
Zhang A0101
用户权限表举例
2. 如图6所示，“教师用户”可以进行如下操作：
（1）设置故障流程，设置好故障后，数据保存到故障设置记录表中，作为学生学习或比赛的题目。
[0056] “教师用户”可以一次设置多个故障点形成一个复杂的综合性故障，故障设置记录表举例：故障编号 故障描述 控制器 继电器编号 继电器状态 车型
01 无法启动 11 1 断路 A0102
（2）评定成绩，生成学生成绩表，学生成绩表用于保存学生成绩，学生成绩表举例：
用户名 分数 时间 教师设置故障参数 实际排除故障参数
Zhang 90 2018-12-12 22:12 略 略
3.“学生用户”可以进行自主学习和参加比赛，完成实际故障排除记录表。
[0057] 实际故障排除记录表和故障设置记录表结构基本一致，保存学生实际设置的继电器状态，如果与教师用户的故障设置记录一致，则表明学生找到了教师设置的故障点，可以得分。实际故障排除记录表举例如下：故障描述 控制器 继电器编号 继电器状态 用户 时间 车型
无法启动 11 1 断路 Zhang A0102
至此，各个不同用户的设置、使用流程事例如上所示。
