Hardware implementation of the diagnostic system of a car electric drive
DOI:
https://doi.org/10.30977/VEIT.2226-9266.2019.15.0.74Abstract
Operational monitoring of vehicle diagnostic parameters allows you to timely establish the fact of a malfunction, localize the location of damage and affect the drive system to avoid an emergency situation. The purpose of research at this stage is the selection of traction electronic devices and the synthesis of the design of an information-measuring complex for monitoring the diagnostic parameters of a car traction electric drive system. The hardware implementation of the measuring complex, in general, involves the solution of several problems: the choice of the type of current sensor; integration of the sensor into the battery; building a spectrum analyzer structure; selection of digital signal processing system configuration; constructive and electrical binding of the complex to the object of diagnosis. As a diagnostic parameter to assess the technical condition of the traction electric drive, the spectral composition of the periodic function of the battery current is considered. To measure the current at the stage of a physical experiment in the power supply circuit, it is necessary to determine the type of the non-contact current sensor. For technological reasons, annular sensor designs are appropriate to use in integrated measuring channels, the clamped ones - in external connection systems. In the first case, the requirements for the design and technical characteristics, an analog current sensor type CSLA2DG ring design was selected. In the second case, universal current meters of industrial designs with analog, digital or radio frequency output can be used. For linking the current sensor to the power supply circuit of the traction electric drive, the proposed designs of the technological jumper of the battery are proposed. The choice of the type of spectrum analyzer is determined by the method of its application (development stage, system configuration). At the stage of building the knowledge base of an expert system, several options (hardware, software, hardware and software) of low-frequency spectrum analyzers for various purposes, such as equalizers, sound level meters, vibration analyzers, were considered. Based on the selected devices of the measuring channel, two configurations of the diagnostic system were synthesized – integrated into the traction electric drive and external connection. Several options of connection (models) of current meters with an expert system, which is implemented in the environment of universal computer facilities, are determined.
Keywords: electric drive; Hall sensor; high-voltage battery; spectrum analyzer; diagnostic system.
References
Top 6 Car Diagnostic Software in 2017. 2018. URL: http://www.archer-soft.com/en/blog/ (дата звернення 16.01.2019).
Бороденко Ю.М. Ідентифікація несправностей електроприводу автомобіля з вентильним двигуном. Весник ХНАДУ. Харьков. 2016. Вип. № 72. C. 13 – 18.
Бороденко Ю.М. Ідентифікація несправностей енергетичної установки гібридого автомобіля. Автомобиль и электроника. Современные технологии: электронное научное специализированое издание. Харків, 2016. Вип. №9. C. 27 – 31.
Бороденко Ю.М. Аналіз структури електроприводу гібридного автомобіля, як об’єкту діагностики. Автомобиль и электроника. Современные технологии: электронное научное специализированное издание. Харків, 2016. Вип. №10. C. 5 – 10.
Бороденко Ю.М. Синтез експертної діагностичної системи електроприводу автомобіля. Автомобиль и электроника. Современные технологии: электронное научное специализированное издание. Харків, 2018. Вип.. №13. C. 108 – 114.
Paul Emerald. Non-Intrusive Hall-Effect Current-Sensing Techniques Provide Safe, Reliable Detection and Protection for Power Electronics. 2018. URL: https://www.allegromicro.com/en/Design-Center/Technical-Documents/Hall-Effect-Sensor-IC Publications/. (дата звернення 16.01.2019).
CSLA2DG - Current Sensor. 2018. URL: http://uk.farnell.com/honeywell/csla2dg/current-sensor-150a-6v-12v/dp/ (дата звернення 06.12.18).
Inside Hall Effect (AC, DC) clamp meters. 2018. URL: https://www.fluke.com/en-us/learn/best-practices/test-tools-basics/clamp-meters/. (дата звернення 16.01.2019).
R&S®UPV Audio Analyzer Operating Manual. 2018. URL: https://cdn.rohde-schwarz.com/pws/dl_downloads/dl_common_library/dl_manuals/gb_1/u/upv_1/UPV_UserManual_en_13.pdf (дата звернення 06.12.18).
Tektronix RSA306 USB Real Time Spectrum Analyzer. 2018. URL: https://www.testequity.com/products/24120/. (дата звернення 16.01.2019).
Atmega8 spectrum analyzer. 2018. URL: https://hackaday.com/2009/12/27/atmega8-spectrum-analyzer/ (дата звернення 16.01.2019).
Программа «Анализатор спектра». Руководство оператора. 2018. URL: https://docplayer.ru/73475610-Programma-analizator-spektra-rukovodstvo-operatora.html (дата звернення 06.12.18).
Clamp Meters. 2018. URL: https://www.industrial-needs.com/measuring-instruments/clamp-meters.htm. (дата звернення 16.01.2019).
CC65 Digital AC/DC Current Clamp Meter Multimeter Oscilloscope with BNC Connector. 2018. URL: https://www.amazon.com/Digital-Current-Multimeter-Oscilloscope-Connector/dp/B0744MP7DF (дата звернення 06.12.18).
FLIR CM83 Power Clamp Meter 600A with VFD and Bluetooth. 2018. URL: https://www.amazon.com/FLIR-CM83-Power-Clamp-Bluetooth/dp/B00FPK5DA2. (дата звернення 16.01.2019).
References
Top 6 Car Diagnostic Software in 2017. Retrived from: http://www.archer-soft.com/en/blog/ (accessed 16.01.19).
Borodenko Yu.M. Identyfikatsiya nespravnostey elektropryvodu avtomobilya z ventylʹnym dvyhunom. [Ide ntification of faults of the electric drive of a car with a brushless motor.] Vesnik KHNADU. Khar'kiv. 2016. № 72. P. 13 – 18 [in Ukrainian].
Borodenko Yu.M. Identyfikatsiya nespravnostey enerhetychnoyi ustanovky hibrydoho avtomobilya. [Identification of malfunctions of the power unit of a hybrid vehicle]. Avtomobil' i elektronika. Sovremennyye tekhnologii: elektronnoye nauchnoye spetsializirovannoye izdaniye. Kharkiv. 2016. №9. C. 27 – 31 [in Ukrainian].
Borodenko Yu.M. Analiz struktury elektropryvodu hibrydnoho avtomobilya, yak obʺyektu diahnostyky [Analysis of the structure of the electric drive of a hybrid vehicl as an object of diagnostics] Avtomobil' i elektronika. Sovremennyye tekhnologii: elektronnoye nauchnoye spetsializirovannoye izdaniye. Kharkiv. 2016. №10. P. 5 – 10 [in Ukrainian].
Borodenko Yu.M. Syntez ekspertnoyi diahnostychnoyi systemy elektropryvodu avtomobilya [Synthesis of the expert diagnostic system of the electric drive of the vehicle]. Avtomobil' i elektronika. Sovremennyye tekhnologii: elektronnoye nauchnoye spetsializirovannoye izdaniye. – . Kharkiv. 2018. №13. P. 108 – 114.
Paul Emerald. Non-Intrusive Hall-Effect Current-Sensing Techniques Provide Safe, Reliable Detection and Protection for Power Electronics. Retrived from: https://www.allegromicro.com/en/Design-Center/Technical-Documents/Hall-Effect-Sensor-IC Publications/ (accessed 06.12.18).
CSLA2DG - Current Sensor. Retrived from: http://uk.farnell.com/honeywell/csla2dg/current-sensor-150a-6v-12v/dp/ (accessed 06.12.18).
Inside Hall Effect (AC, DC) clamp meters. Retrived from: https://www.fluke.com/en-us/learn/best-practices/test-tools-basics/clamp-meters/ (accessed 06.12.18).
R&S®UPV Audio Analyzer Operating Manual. Retrived from: file:///C:/Users/user/Downloads/UPV_UserManual_en_13-5157.pdf (accessed 06.12.18).
Tektronix RSA306 USB Real Time Spectrum Analyzer. Retrived from: https://www.testequity.com/products/24120/ (accessed 06.12.18).
Atmega8 spectrum analyzer. Retrived from: https://hackaday.com/2009/12/27/atmega8-spectrum-analyzer/ (accessed 06.12.18).
Programma «Analizator spektr». Rukovodstvo operatora. [Program "Analyzer spectrum". Operator's manual]. Retrived from: http://docplayer.ru/73475610-Programma-analizator-spektra-rukovodstvo-operatora.html. (accessed 06.12.18).
Clamp Meters. Retrived from: https://www.industrial-needs.com/measuring-instruments/clamp-meters.htm. (accessed 06.12.18).
Digital AC/DC Current Clamp Meter Multimeter Oscilloscope with BNC Connector. Retrived from: https://www.amazon.com/Digital-Current-Multimeter-Oscilloscope-Connector/dp/B0744MP7DF (accessed 06.12.18).
FLIR CM83 Power Clamp Meter 600A with VFD and Bluetooth. Retrived from: https://www.amazon.com/FLIR-CM83-Power-Clamp-Bluetooth/dp/B00FPK5DA2 (accessed 06.12.18).
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2021 Юрій Миколайович Бороденко
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.