一種具有能量收集裝置的obd設(shè)備及其診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有能量收集裝置的OBD設(shè)備及其診斷方法，包括OBD電子控制模塊，SD卡存儲器，GPS模塊，藍(lán)牙模塊，GPRS通信模塊，服務(wù)器，SD卡存儲器、GPS模塊、藍(lán)牙模塊、GPRS通信模塊分別與OBD電子控制模塊連接；能量收集模塊也連接到OBD電子控制模塊并對整個(gè)設(shè)備供電，能量收集模塊包括一底座(1)，多個(gè)彈性元件(2)，多個(gè)立柱(3)，多個(gè)壓電彎曲元件(4)，一質(zhì)量塊(5)，一上梁(6)。
【專利說明】
一種具有能量收集裝置的OBD設(shè)備及其診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于OBD設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種具有能量收集裝置的OBD設(shè)備及其診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展使得汽車上大量使用電控裝置及傳感器，這對于汽車的控制及其性能的提高有極大的好處。由于電子設(shè)備在汽車上的大量使用，為了管理這些車載電子設(shè)備及取得上述分布于汽車各處的傳感器的狀態(tài)、即取得汽車各部分的工作狀態(tài)，通常在汽車上設(shè)置有中央處理器，并通過總線與各車載電子設(shè)備或傳感器連接，這樣的系統(tǒng)通常叫做車載自動診斷系統(tǒng)(On-Board Diagnostics，0BD)。車載自動診斷系統(tǒng)為汽車用戶和維修人員提供了一種訪問各種汽車子系統(tǒng)工況信息的技術(shù)手段。車載診斷系統(tǒng)隨著1980年代車載計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)而興起，最初只能通過指示燈顯示系統(tǒng)的故障?，F(xiàn)在的車載診斷系統(tǒng)利用標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字通信接口，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和一系列標(biāo)準(zhǔn)化診斷錯誤碼(DTC:diagn0Stictrouble codes)，為快速識別和修復(fù)各種車輛故障提供了方便。1994年美國汽車工程師協(xié)會(SAE)提出了第二代隨車自診斷系統(tǒng)(OBD-1I)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，它在汽車自診斷的軟件協(xié)議、硬件接口、物理尺寸、故障碼、數(shù)據(jù)流定義等諸多方面都作了統(tǒng)一規(guī)定。隨著時(shí)間的推移，OBD-1I的標(biāo)準(zhǔn)也得廣泛的發(fā)展。該系統(tǒng)通常會收集汽車各部分的工作狀態(tài)，例如，發(fā)動機(jī)異常、發(fā)動機(jī)溫度過高或機(jī)油液面狀態(tài)等等，并將其存儲起來，當(dāng)某部分的狀態(tài)值超出設(shè)定值時(shí)，通常會通過各種手段對駕駛?cè)藛T發(fā)出警告。通常這些數(shù)據(jù)都只是存在于該車載自動診斷系統(tǒng)之內(nèi)，需要用專用的OBD設(shè)備才能讀出。專用OBD設(shè)備插入到車輛OBD接口中，將各種車輛行駛數(shù)據(jù)讀出，并基于此些數(shù)據(jù)拓展出各種功能，比如車輛狀態(tài)，里程油耗，故障解碼等等。但是由于OBD設(shè)備插在車輛OBD接口上，會造成車輛電源的損耗。
[0003]能量收集自2000年初就出現(xiàn)了，但只是憑借近期的技術(shù)發(fā)展才將其推近至商業(yè)化階段。其運(yùn)用在運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施，無線醫(yī)療設(shè)備，輪胎壓力檢測，樓宇自動化等等多個(gè)方面。能量收集技術(shù)主要包括壓電能量收集技術(shù)、電磁能量收集技術(shù)、熱電能量收集技術(shù)、薄膜電池材料與技術(shù)、生物MEMS能量收集技術(shù)等，但是能實(shí)現(xiàn)微型化的能量收集技術(shù)不多，而OBD設(shè)備本身體積較小，如何采取有效的能量收集技術(shù)來實(shí)現(xiàn)其本身的低能耗也是亟需解決的問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對以上問題，本發(fā)明基于現(xiàn)有的OBD設(shè)備，首次提供了一種具有能量收集裝置的OBD設(shè)備及其診斷方法，使得能降低汽車電源的損耗，并能實(shí)現(xiàn)能量收集裝置的小型化，以及更加便捷實(shí)用的車輛診斷方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有能量收集裝置的OBD設(shè)備，包括OBD電子控制模塊，與車輛OBD接口連接以讀取車輛行駛數(shù)據(jù);SD卡存儲器用于存儲各種數(shù)據(jù);GPS模塊采集車輛位置信息；藍(lán)牙模塊用于向外部移動媒體模塊發(fā)送車輛行駛數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車輛本地故障診斷;GPRS通信模塊，包括S頂卡，用于向外部的服務(wù)器發(fā)送車輛行駛數(shù)據(jù)以及GPS模塊采集的車輛位置信息，實(shí)現(xiàn)車輛遠(yuǎn)程故障診斷及定位;服務(wù)器通過接收到的車輛行駛數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)包括車輛狀態(tài)、故障解碼、車輛防盜和油耗分析在內(nèi)的診斷功能；SD卡存儲器、GPS模塊、藍(lán)牙模塊、GPRS通信模塊分別與OBD電子控制模塊連接;能量收集模塊也連接到OBD電子控制模塊并對整個(gè)設(shè)備供電；其特征在于:能量收集模塊包括一底座(I)，多個(gè)彈性元件(2)，多個(gè)立柱(3)，多個(gè)壓電彎曲元件(4)，一質(zhì)量塊(5)，一上梁(6);每個(gè)立柱(3)都垂直設(shè)置在底座(I)的側(cè)邊上;每個(gè)立柱(3)中部上都連接有一壓電彎曲元件(4);壓電彎曲元件(4)結(jié)構(gòu)為三層結(jié)構(gòu)，中間層為柔性支撐基片，上下壓電層形成在柔性支撐基片兩側(cè);其中一個(gè)立柱(3)的頂部設(shè)置有一上梁(6)，向底座(I)的中心方向延伸，從上梁(6)遠(yuǎn)離立柱
(3)的端部下通過彈性元件(2)連接到質(zhì)量塊(5)的頂部，質(zhì)量塊(5)的底部通過彈性元件
(2)連接到底座(I)的中心，各個(gè)立柱(3)上的壓電彎曲元件(4)也分別通過彈性元件(2)連接到質(zhì)量塊(5)的側(cè)面上。
[0006]其車輛行駛數(shù)據(jù)包括發(fā)動機(jī)溫度，機(jī)油液面狀態(tài)，里程油耗，車輛行駛時(shí)間、速度，水箱溫度，排氣氧濃度，故障代碼。
[0007]其能量收集模塊的立柱(3)的數(shù)量為4個(gè)，分別設(shè)置在底座(I)的各個(gè)側(cè)邊中部上。
[0008]其能量收集模塊的柔性支撐基片是塑料，金屬或者其他的柔性材料，以允許上下壓電層粘合于其上。
[0009]還提供了一種基于上述的具有能量收集裝置的OBD設(shè)備的車輛診斷方法，包括通過OBD電子控制模塊與車輛OBD接口連接以讀取車輛行駛數(shù)據(jù);通過SD卡存儲器用于存儲各種數(shù)據(jù);通過GPS模塊采集車輛位置信息;通過藍(lán)牙模塊向外部移動媒體模塊發(fā)送車輛行駛數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車輛本地故障診斷;通過包括S頂卡的GPRS通信模塊向外部的服務(wù)器發(fā)送車輛行駛數(shù)據(jù)以及GPS模塊采集的車輛位置信息，實(shí)現(xiàn)車輛遠(yuǎn)程故障診斷及定位;通過服務(wù)器接收到的車輛行駛數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)包括車輛狀態(tài)、故障解碼、車輛防盜和油耗分析在內(nèi)的診斷功能；SD卡存儲器、GPS模塊、藍(lán)牙模塊、GPRS通信模塊分別與OBD電子控制模塊連接;通過連接到OBD電子控制模塊的能量收集模塊對整個(gè)設(shè)備供電，其中，能量收集模塊實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)換和采集。
【附圖說明】
[0010]圖1:為本發(fā)明的具有能量收集裝置的OBD設(shè)備構(gòu)架示意圖；
[0011 ]圖2:為現(xiàn)有技術(shù)的壓電能量收集器示意圖；
[0012]圖3:為本發(fā)明的壓電能量收集器的剖面圖；
[0013]圖4:為本發(fā)明的壓電能量收集器的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示:本發(fā)明的具有能量收集裝置的OBD設(shè)備包括:0BD電子控制模塊，與車輛OBD接口連接以讀取車輛行駛數(shù)據(jù)，例如，發(fā)動機(jī)溫度，機(jī)油液面狀態(tài)，里程油耗，車輛行駛時(shí)間、速度，水箱溫度，排氣氧濃度、故障代碼等等;SD卡存儲器用于存儲各種數(shù)據(jù);GPS模塊采集車輛位置信息；藍(lán)牙模塊用于向外部移動媒體模塊(例如手機(jī))發(fā)送車輛行駛數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車輛本地故障診斷;GPRS通信模塊，包括SM卡，用于向外部的服務(wù)器發(fā)送車輛行駛數(shù)據(jù)以及GPS模塊采集的車輛位置信息，實(shí)現(xiàn)車輛遠(yuǎn)程故障診斷及定位;服務(wù)器通過接收到的車輛行駛數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)包括車輛狀態(tài)、故障解碼、車輛防盜和油耗分析在內(nèi)的診斷功能;SD卡存儲器、GPS模塊、藍(lán)牙模塊、GPRS通信模塊分別與OBD電子控制模塊連接;能量收集模塊也連接到OBD電子控制模塊并對整個(gè)設(shè)備供電。
[0015]圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)的壓電能量收集器，其中Si基片基礎(chǔ)上制備的S12懸臂梁是結(jié)構(gòu)支撐層，Pt/Ti復(fù)合層作為上下電極采集壓電層PZT材料31模式下的壓點(diǎn)電荷，懸臂梁自由端引入質(zhì)量塊來降低整體結(jié)構(gòu)固有頻率。壓電能量收集器其基本工作原理是壓電效應(yīng)，當(dāng)器件諧振工作于外界振動激勵時(shí)，壓電結(jié)構(gòu)發(fā)生最大形變，壓電材料產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變，從而誘發(fā)材料內(nèi)部電荷位移產(chǎn)生最強(qiáng)電場/電壓。通過電路整流、電荷存儲等即可實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)換和采集。本發(fā)明之所以采用壓電能量收集器，是由于通常壓電能量收集器能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，但是由于通常車輛內(nèi)環(huán)境的振動源基本特征頻率比較低，在IKHz以下甚至低于100Hz，而通常情況下隨著尺寸的減小，結(jié)構(gòu)的固有頻率會上升，因此，設(shè)計(jì)壓電能量收集器結(jié)構(gòu)諧振工作于低頻振動是必要工作。
[0016]圖3為本發(fā)明的壓電能量收集器的剖面圖，圖4為本發(fā)明的壓電能量收集器的俯視圖。其包括底座I，多個(gè)彈性元件2，可以選擇壓縮彈簧，多個(gè)立柱3，多個(gè)壓電彎曲元件4，質(zhì)量塊5，上梁6，圖3實(shí)施例示出4個(gè)立柱，當(dāng)然本發(fā)明還可以采用5個(gè)，6個(gè)或者更多，4個(gè)立柱3都垂直設(shè)置在底座I的側(cè)邊中部上，每個(gè)立柱中部上都連接有一壓電彎曲元件4，壓電彎曲元件4結(jié)構(gòu)為三層結(jié)構(gòu)，中間層為柔性支撐基片，上下壓電層形成在柔性支撐基片兩側(cè)，柔性支撐基片可以是塑料，金屬或者其他的柔性材料，以允許上下壓電層粘合于其上，其中一個(gè)立柱3頂部設(shè)置有一上梁6，向底座I的中心方向延伸，從上梁6遠(yuǎn)離立柱3的端部下通過彈性元件2連接到質(zhì)量塊5的頂部，質(zhì)量塊5的底部通過彈性元件2連接到底座I的中心，各個(gè)立柱3上的壓電彎曲元件4也分別通過彈性元件2連接到質(zhì)量塊的側(cè)面上。因此，車輛運(yùn)行中引起質(zhì)量塊5上下震動，并通過各個(gè)彈性元件2使得各個(gè)立柱3上的壓電彎曲元件4發(fā)生彎曲形變，從而誘發(fā)材料內(nèi)部電荷位移產(chǎn)生最強(qiáng)電場/電壓。本壓電能量收集器可以通過質(zhì)量塊5在上下左右前后各個(gè)方向上的移動從而引發(fā)壓電彎曲元件4發(fā)生彎曲形變，達(dá)到了較好的震動能量收集效果，并容易實(shí)現(xiàn)小型化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有能量收集裝置的OBD設(shè)備，包括OBD電子控制模塊，與車輛OBD接口連接以讀取車輛行駛數(shù)據(jù);SD卡存儲器用于存儲各種數(shù)據(jù);GPS模塊采集車輛位置信息；藍(lán)牙模塊用于向外部移動媒體模塊發(fā)送車輛行駛數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車輛本地故障診斷;GPRS通信模塊，包括S頂卡，用于向外部的服務(wù)器發(fā)送車輛行駛數(shù)據(jù)以及GPS模塊采集的車輛位置信息，實(shí)現(xiàn)車輛遠(yuǎn)程故障診斷及定位;服務(wù)器通過接收到的車輛行駛數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)包括車輛狀態(tài)、故障解碼、車輛防盜和油耗分析在內(nèi)的診斷功能；SD卡存儲器、GPS模塊、藍(lán)牙模塊、GPRS通信模塊分別與0BD電子控制模塊連接;能量收集模塊也連接到0BD電子控制模塊并對整個(gè)設(shè)備供電；其特征在于:能量收集模塊包括一底座(I)，多個(gè)彈性元件(2)，多個(gè)立柱(3)，多個(gè)壓電彎曲元件(4)，一質(zhì)量塊(5)，一上梁(6);每個(gè)立柱(3)都垂直設(shè)置在底座(I)的側(cè)邊上;每個(gè)立柱(3)中部上都連接有一壓電彎曲元件(4);壓電彎曲元件(4)結(jié)構(gòu)為三層結(jié)構(gòu)，中間層為柔性支撐基片，上下壓電層形成在柔性支撐基片兩側(cè);其中一個(gè)立柱(3)的頂部設(shè)置有一上梁(6)，向底座(I)的中心方向延伸，從上梁(6)遠(yuǎn)離立柱(3)的端部下通過彈性元件(2)連接到質(zhì)量塊(5)的頂部，質(zhì)量塊(5)的底部通過彈性元件(2)連接到底座(I)的中心，各個(gè)立柱(3)上的壓電彎曲元件(4)也分別通過彈性元件(2)連接到質(zhì)量塊(5)的側(cè)面上。2.如權(quán)利要求1所述的OBD設(shè)備，其車輛行駛數(shù)據(jù)包括發(fā)動機(jī)溫度，機(jī)油液面狀態(tài)，里程油耗，車輛行駛時(shí)間、速度，水箱溫度，排氣氧濃度，故障代碼。3.如權(quán)利要求1所述的OBD設(shè)備，其能量收集模塊的立柱(3)的數(shù)量為4個(gè)，分別設(shè)置在底座(I)的各個(gè)側(cè)邊中部上。4.如權(quán)利要求1所述的OBD設(shè)備，其能量收集模塊的柔性支撐基片是塑料，金屬或者其他的柔性材料，以允許上下壓電層粘合于其上。5.—種基于權(quán)利要求1的具有能量收集裝置的OBD設(shè)備的車輛診斷方法，包括通過OBD電子控制模塊與車輛OBD接口連接以讀取車輛行駛數(shù)據(jù);通過SD卡存儲器用于存儲各種數(shù)據(jù);通過GPS模塊采集車輛位置信息；通過藍(lán)牙模塊向外部移動媒體模塊發(fā)送車輛行駛數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車輛本地故障診斷;通過包括S頂卡的GPRS通信模塊向外部的服務(wù)器發(fā)送車輛行駛數(shù)據(jù)以及GPS模塊采集的車輛位置信息，實(shí)現(xiàn)車輛遠(yuǎn)程故障診斷及定位;通過服務(wù)器接收到的車輛行駛數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)包括車輛狀態(tài)、故障解碼、車輛防盜和油耗分析在內(nèi)的診斷功能;SD卡存儲器、GPS模塊、藍(lán)牙模塊、GPRS通信模塊分別與OBD電子控制模塊連接;通過連接到OBD電子控制模塊的能量收集模塊對整個(gè)設(shè)備供電，其中，能量收集模塊實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)換和采集。
【文檔編號】B60R16/023GK106080450SQ201610674641
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月17日 公開號201610674641.4, CN 106080450 A, CN 106080450A, CN 201610674641, CN-A-106080450, CN106080450 A, CN106080450A, CN201610674641, CN201610674641.4
【發(fā)明人】馮斌
【申請人】北京中聚高科科技有限公司