功率驱动开关故障诊断

一.示例说明
-1.1.示例软件开发环境
-1.2.示例使用的控制器
-1.3.示例功能说明
-1.4.示例前置条件
-1.5.示例文件下载
二.示例模型建模过程
三.示例模型的使用
四.示例小结
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# 功率驱动开关故障诊断

## 一.示例说明<a name="示例说明"></a>

### 1.1.示例软件开发环境<a name="示例软件开发环境"></a>

MATLAB版本：MATLAB R2019a

VS版本：VS2015

S32DS版本：S32DS for S32 Platform 3.5

ECUCoder版本：ECUCoder for S32K344V1.3D或者ECUCoder for S32K311V1.3D

MeCa版本：MeCa2.0

关于以上软件开发环境，请参考本站《[电控开发环境搭建手册](./build.html)》。

### 1.2.示例使用的控制器<a name="示例使用的控制器"></a>

本示例使用的控制器型号为RapidECU-U34，关于RapidECU-U34控制器的具体信息，请参考本站《[U34控制器硬件参考手册](./u34.html)》。

控制器接线：本示例的117:O_HS1A8/HPWM3高端功率驱动管脚需要使用UBR供电，因此需要连接主继电器。控制器的25#管脚只在需要进入Bootloader修复模式时才短接到地，平时悬空即可。

控制器的标定CAN总线通过DB9连接器连接到ZLG USBCAN卡的CAN1接口，其中50#管脚为CAN低，69#管脚为CAN高，CAN低与CAN高不可接反，否则无法建立通信。标定CAN总线必须使用双绞线，双绞线靠近CAN卡处需要并联一个120欧姆左右的终端电阻以保证标定CAN通信稳定可靠。

U34控制器的标定CAN内部已经并联了一个120欧姆左右的终端电阻，因此，在标定CAN总线正确连接之后，标定CAN总线的CAN低与CAN高之间的电阻值应为60~70欧姆，此电阻值需要使用万用表测量确认，如果电阻值不在此范围内，请检查并修复线束。

推荐使用带电压电流显示功能与限流保护功能的小型可调直流电源，电源电压可调节为12V或者24V左右，电流限制值可调节为1A左右，这样即使线路存在短路故障也不会产生很大冲击电流。如果使用的是车载电瓶或者大功率直流电源的话，上图中的10A保险是必须接的，否则一旦线路存在短路故障将导致线路烧毁甚至起火爆炸。

![](images4demo/U34_demo04-1.png)

按照以上接线，当点火开关未闭合时，电源电流应小于1mA（大多数电源显示0）。当点火开关闭合时，主继电器闭合，12V电源的电流大约为150mA左右，24V电源的电流大约为120mA左右。实际电流与外接继电器参数相关，如果点火开关闭合时，电源的电流大于500mA，表明电源线路存在异常，可能存在短路故障，应该立即切断电源，重新检修线束并使用万用表测量确认无短路故障之后再重新上电。

### 1.3.示例功能说明<a name="示例功能说明"></a>

本示例在[使用控制器控制继电器与开关阀](./demo04.html)DEMO04_ControlRelayValve的基础上，添加了功率驱动开关故障诊断功能。功率驱动开关故障诊断的基本原理是读取功率驱动开关状态的值，当功率驱动开关状态的值持续（比如1s）与功率驱动开关控制位逻辑不符时判定为存在故障。

示例模型中包含两个软件计数器，分别是100ms软件计数器与1s软件计数器，可以使用标定软件观察到这两个软件计数器的值。模型中包含一个标记模型软件版本的常量，可以使用标定软件观察到这个软件版本常量的值。

模型100ms任务中包含了3个功率驱动开关模块，3个功率驱动开关状态模块，以及功率驱动开关故障诊断模型。

### 1.4.示例前置条件<a name="示例前置条件"></a>

本示例要求用户提前搭建好基于模型设计的软件开发环境，请参考本站《[电控开发环境搭建手册](./build.html)》。

本示例操作实践要求有一台RapidECU-U34控制器并且正确接线，请参考本文章节1.2《示例使用的控制器》。

本示例属于基础示例，要求用户具备Simulink/ECUCoder建模技能。如果用户还没有Simulink/ECUCoder的使用经验，建议从《[第一个可在控制器中运行的模型](./demo01.html)》开始顺序学习。

### 1.5.示例文件下载<a name="示例文件下载"></a>

用户可以参考本文自行建模而不需要下载示例文件，用户也可以下载示例文件以获取更多参考信息，示例文件下载地址：[示例文件](./download.html)。

## 二.示例模型建模过程<a name="示例模型建模过程"></a>

示例模型建模过程如下：

1. 新建一个文件夹，名称为DEMO39_PowerSwitchDiagnosis。

2. 切换MATLAB工作路径到上述新建文件夹的路径，新建一个名为DEMO39_PowerSwitchDiagnosis的Simulink模型。

3. 点击进入Simulink的ECUCoder for S32K344模块库（或者ECUCoder for S32K311模块库）， 点击RapidECU_U34子库， 选择RapidECUSetting模块，将RapidECUSetting模块拖入到新建的模型中。

4. 在模型中创建一个100ms的任务，任务中添加一个名为MyCounter_100ms的软件计数器。在模型中创建一个1s的任务，任务中添加一个名为MyCounter_1s的软件计数器。此步骤与《[第一个可在控制器中运行的模型](./demo01.html)》的建模步骤相同。为了管理模型的软件版本，在1s任务中添加一个Constant模块，将模块的值设置为23122313（年月日小时设置法）。此步骤与《[为模型添加测量变量与标定变量](./demo02.html)》的建模步骤相同。

5. 在100ms任务中添加2个PowerDriverSwitch(LS)模块和1个PowerDriverSwitch(HS)模块，双击PowerDriverSwitch(LS)模块后选择需要使用的通道。添加2个标定模块ECCalVar，用于控制58:O_SW01_LS0A4和117:O_HS1A8/HPWM3的通断。此步骤与《[使用控制器控制继电器与开关阀](./demo04.html)》的建模步骤相同。

6. 添加两个LowSideSwitchStatus模块和1个HighSideSwitchStatus模块，读取58#管脚与117#管脚功率驱动开关状态的值，若连续10个周期功率驱动开关状态的值与控制位逻辑不符，则认为功率驱动开关工作异常。注意：低端功率驱动开关在正常状态下控制位为0时状态反馈应为1，控制位为1时状态反馈应为0。高端功率驱动开关正常状态下控制位为0时状态反馈应为0，输出为1时状态反馈应为1。

建模完成的100ms任务模型如下图所示：

![](images4demo/U34_demo39-2.png)

## 三.示例模型的使用<a name="示例模型的使用"></a>

示例模型使用过程如下：

1. 在配置好的软件开发环境中，切换MATLAB工作路径到DEMO39_PowerSwitchDiagnosis文件夹，打开模型DEMO39_PowerSwitchDiagnosis。

2. 点击“Build Model”按钮或者使用快捷键Ctrl+B编译模型。模型编译完成之后，生成DEMO39_PowerSwitchDiagnosis.s19文件与DEMO39_PowerSwitchDiagnosis.a2l文件，其中.s19文件用于刷写到控制器内部，.a2l文件用于测量标定。

3. 使用一台RapidECU-U34控制器，控制器接线请参考本文章节1.2《示例使用的控制器》。利用MeCa-UDS Program软件将DEMO04_PowerSwitchDiagnosis.s19文件刷写到RapidECU-U34控制器中。

4. 使用MeCa软件新建一个名为DEMO39_PowerSwitchDiagnosis的项目，导入数据库文件时使用DEMO39_PowerSwitchDiagnosis.a2l文件。项目面板中添加“多数字显示”控件，控件关联A2L文件中所有测量变量。项目面板中添加“多数字输入”控件，控件关联A2L文件中所有标定变量。

5. 依次点击MeCa软件工具栏中的“建立连接”与“开始同步”按钮，可以观察到模型中测量变量的值正在变化，其中变量MyCounter_1s每秒钟加一。

6. 上电后，控制器99#管脚脚的功率驱动开关闭合，外部主继电器闭合。通过标定量Enable_O_058和Enable_O_117控制58号脚与117号脚的功率驱动开关，0为断开，1为闭合。

DEMO39_PowerSwitchDiagnosis模型正在U34控制器中运行的MeCa软件如下图所示：

![](images4demo/U34_demo39-3.png)

对于控制器58#管脚（低端功率驱动），控制位给0时反馈状态的值为1，控制位给1时反馈状态的值为0，表征58#管脚工作正常。对于控制器117#管脚（高端功率驱动），控制位给0时反馈状态的值为0，控制位给1时反馈状态的值为1，表征117#管脚工作正常。模型运行符合设计预期。

## 四.示例小结<a name="示例小结"></a>

示例模型DEMO39_PowerSwitchDiagnosis演示了功率驱动开关故障诊断，通过学习本示例并操作实践，用户可以学习到：

1. 功率驱动开关故障诊断的基本原理。

2. 如何在模型中建模实现功率驱动开关故障诊断功能。