CN103434417A - 一种电动汽车车载智能终端装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车车载智能终端装置，装置由主控制处理器模块、USB扩展模块、串口转换模块、GPS模块、CDMA/GPRS/WCDMA/3G无线网络通讯模块、以太网通信模块、标准接口键盘模块、USB接口键盘模块、液晶显示器模块、串口调试模块、视频模块和音频模块组成。本发明装置可实现对电动汽车车辆电动汽车电池状态信息，位置信息监测，为电动汽车运行监控及电动汽车与电网之间信息交互提供基础工具。

Description

一种电动汽车车载智能终端装置
技术领域
本发明属电动汽车技术领域，具体是一种电动汽车车载智能终端装置,实现对电动汽车运行位置及车载电池装置的远程监测、控制，内嵌无线通信模块与监控中心后台交互，便于电动汽车运行过程中实时监测车辆信息、动力电池信息及故障信息等，保证电动汽车可靠运行。 
背景技术
面对能源危机和环境恶化问题，电动汽车应用得到广泛关注，但目前电动汽车推广进程并不迅速，最根本的原因在于其安全性，在使用的安全性得不到充分保证的情况下，电动汽车用户数量难以增加。 
基于电动汽车处于发展阶段的现状，投产的电动汽车常出现较多的故障，对于用户来说，电动汽车性能、动力情况、经济性、故障处理等情况是其最为关心的。车载智能终端可实现实时监测车辆运行状态参数及其位置信息，并上传至监控管理中心，同时可接收控制中心下发的充电站位置信息及最佳充电线路信息。一方面保证对车辆的实时监控，另一方面为实现电动汽车在受控状态下电动汽车用户需求信息、车辆信息与电网状态信息、计量计费信息之间良好互动提供基础工具。 
在电动汽车的研制和示范运营阶段，为方便对车辆进行调试，积累运营经验，提供电动汽车的性能，有必要对电动汽车进行远程监控。 
电动汽车车载智能终端可实现电动汽车正常工作的前提是具有充足的电能，故及时为车载动力电池补充电能成为关键。利用GPS定位技术，采用无 线GPRS通信技术，实现电动汽车电池电量低的情况下，通过与电动汽车及电动汽车充电站监控管理中心通信和互动，实现驾驶员安全驾驶电动汽车目标。
发明内容 
本发明的目的是提供一种电动汽车车载智能终端装置。 
本发明解决上述技术问题的技术方案如下： 
一种电动汽车车载智能终端装置，该装置由主控制处理器模块、USB扩展模块、串口转换模块、GPS模块、CDMA/GPRS/WCDMA/3G无线网络通讯模块、以太网通信模块、标准接口键盘模块、USB接口键盘模块、液晶显示器模块、串口调试模块、视频模块和音频模块组成。该装置通过串口转换模块与电动汽车车载电池管理BMS系统的CAN总线接口相连，实现数据传输。 
1.所述主控制器模块设有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ接口，其中：Ⅰ接口为RS232串口，Ⅱ接口为RS232/RS485串口，Ⅴ接口为主控制器的第一USB接口，Ⅶ接口为主控制器的第二USB接口，Ⅲ接口为以太网口，Ⅵ接口为数字视频信号接口，Ⅳ接口为标准键盘接口。 
2.所述USB扩展模块将主控制器模块1的Ⅶ接口扩展至Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ接口，其中：Ⅷ接口为USB扩展模块的第一USB接口、Ⅸ接口为USB扩展模块的第二USB接口、Ⅹ接口为USB扩展模块的第三USB接口、Ⅺ接口为USB扩展模块的第四USB接口、Ⅻ接口为USB扩展模块的第五USB接口。 
3.各部件的连接关系： 
所述串口调试模块与主控制器处理器的RS232串口相连，为装置开发过程中提供调试接口。 
所述串口转换模块一侧与主控制处理器的RS232/RS485串口相连，另一侧与电动汽车车载电池管理BMS系统的CAN总线数据相连，实现电动汽车车载电 池管理BMS系统的CAN总线数据与主控制器的通信。 
所述以太网通信模块与主控制器的以太网口相连。 
所述标准键盘模块与主控制处理器的标准键盘接口相连。 
所述USB接口键盘模块与主控制器的第一USB接口相连。 
所述液晶显示模块与主控制器的数字视频信号接口相连。 
所述GPS模块与USB扩展模块扩展后的第一USB接口相连。 
CDMA/GPRS/WCDMA/3G无线网络通讯模块与USB扩展模块扩展后的第二USB接口相连。 
音频模块与USB扩展模块扩展后的第三USB接口相连。 
视频模块与USB扩展模块扩展后的第四USB接口相连。 
4.各部件的功能： 
所述主控制器处理器从电动汽车车载电池管理BMS系统采集处理后的信息，通过CDMA/GPRS/WCDMA/3G通讯模块，利用无线公网实时上传，实现上级系统对电动汽车电池状态的监测。 
所述主控制处理器接收GPS卫星定位车辆位置信息并向上一级系统上传，实现电动汽车车辆位置的实时监测。 
所述主控制处理器通过第二USB接口经USB扩展模块扩展后的第四USB接口与视频模块连接，接收视频信息，实时监测车辆现场情况，并定时通过无线公网上传现场视频信息。 
所述主控制处理器通过第二USB接口经USB扩展模块扩展后的第三USB接口与音频模块连接，接收音频信息，实时播报车辆报警等信息，并通过无线公网接收上一级监控系统下发的语音信息，提醒电动汽车驾驶人员车辆情况。 
主控制处理器器通过串口转换模块与电动汽车车载电池管理BMS系统数 据进行信息交互，主控制处理器对数据进行处理后在液晶显示器模块显示，同时处理后的数据可通过CDMA/GPRS/WCDMA/3G无线网络通讯模块或以太网实通信模块时向外发送，也可通过CDMA/GPRS/WCDMA/3G无线网络通讯模块或以太网通信模块接收信息。 
所述CDMA/GPRS/WCDMA/3G无线网络通讯模块实现数据与移动无线网络相连，实现数据无线传输。 
所述GPS模块采用NMEA V2.2数据传输协议将车辆位置信息传送至主控制处理器，实现主控制处理器对电动汽车实时位置信息的采集。 
所述音频模块实时播报电池报警信息、最佳充电路线信息。 
所述视频模块实时监测电动汽车车内情况，并在接收到上级画面上传指令时将现场画面上传。 
所述电动汽车车载电池管理BMS系统通过CAN总线向外发送数据，串口转换模块一侧与CAN总线相连，另一侧与主控制处理器的RS232/RS485串口相连，通过相应数据传输协议的匹配，可实现具备CAN总线数据传输接口的任意数据传输，既可收集车辆电池管理BMS系统信息，也可实现车辆电动机等信息的采集与控制。 
上述电动汽车车载电池管理BMS系统包括车载电池总电压、电池总电流、每包电池测点温度以及单体模块电池电压，并通过采集充放电电流、电压等参数、电池SOC估算、电池单体电压、温度、电池组端电压、电流等的采集，记录异常事件、告警信息、最差单体电池的信息等，此信息通过无线公网，采用IEC104规约上传至上一级系统。 
本发明与现有技术比较的优点有： 
1.实现与监控中心的信息交互，从单一的信息采集功能变为可与电网信息 进行交互的终端，不仅可上传数据，也可接收指令，为用户安全可靠使用电动汽车提供基本保障。 
2.与监控中心的信息交互除数据外还可传输图片、声音、视频等形式的信息，克服终端主板对各外设的功耗限制，实现多种形式的信息传输。 
3.充分利用主控制处理器性能，以串口形式和CAN总线协议实现与车载电池管理BMS系统的通信，实现电动汽车电池总电压、电池总电流、每包电池测点温度以及单体模块电池电压，电池充放电电流、电压、电池SOC估算、电池单体电压、温度、电池组端电压、电流等的采集，记录异常事件、告警信息、最差单体电池等信息的采集和上传。 
附图说明
图1是本发明一种电动汽车车载智能终端装置的结构示意图。 
图中，主控制处理器模块1、USB扩展模块2、串口转换模块3、GPS模块4、CDMA/GPRS/WCDMA/3G无线网络通讯模块5、以太网通信模块6、标准接口键盘模块7、USB接口键盘模块8、液晶显示器模块9、串口调试模块10、视频模块11、音频模块12；RS232串口Ⅰ、RS232/RS485串口Ⅱ、主控制器的第一USB接口Ⅴ、主控制器的第二USB接口Ⅶ、以太网口Ⅲ、数字视频信号接口Ⅵ、标准键盘接口Ⅳ；USB扩展模块的第一USB接口Ⅷ、USB扩展模块的第二USB接口Ⅸ、USB扩展模块的第三USB接口Ⅹ、USB扩展模块的第四USB接口Ⅺ、USB扩展模块的第五USB接口Ⅻ；电动汽车车载电池管理BMS系统13。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步阐述。 
在下面的阐述中描述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于此描述的其他方式来实施，因此本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。 
一种电动汽车车载智能终端装置结构如图1所示，该装置14由主控制处理器模块1、USB扩展模块2、串口转换模块3、GPS模块4、CDMA/GPRS/WCDMA/3G无线网络通讯模块5、以太网通信模块6、标准接口键盘模块7、USB2.0接口键盘模块8、液晶显示器模块9、串口调试模块10、视频模块11和音频模块12组成。该装置14通过串口转换模块3与电动汽车车载电池管理BMS系统13的CAN总线数据相连。 
1.所述主控制器模块1设有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ接口，其中：Ⅰ接口为RS232串口，Ⅱ接口为RS232/RS485串口，Ⅴ接口为主控制器的第一USB接口，Ⅶ接口为主控制器的第二USB接口，Ⅲ接口为以太网口，Ⅵ接口为数字视频信号接口，Ⅳ接口为标准键盘接口。 
2.所述USB扩展模块2将主控制器模块1的Ⅶ接口扩展至Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ接口，其中：Ⅷ接口为USB扩展模块的第一USB接口、Ⅸ接口为USB扩展模块的第二USB接口、Ⅹ接口为USB扩展模块的第三USB接口、Ⅺ接口为USB扩展模块的第四USB接口、Ⅻ接口为USB扩展模块的第五USB接口。 
3.各部件的连接关系： 
所述串口调试模块10与主控制器处理器1的RS232串口Ⅰ相连，为装置14开发过程中提供调试接口。 
所述串口转换模块3一侧与主控制处理器1的RS232/RS485串口Ⅱ相连，另一侧与电动汽车车载电池管理BMS系统13的CAN总线数据相连，实现电动 汽车车载电池管理BMS系统13的CAN总线数据与主控制器1的通信。 
所述以太网通信模块6与主控制器1的以太网口Ⅲ相连。 
所述标准键盘模块7与主控制处理器1的标准键盘接口Ⅳ相连。 
所述USB接口键盘模块8与主控制器1的第一USB接口Ⅴ相连。 
所述液晶显示模块9与主控制器1的数字视频信号接口Ⅵ相连。 
所述GPS模块4与USB扩展模块2扩展后的第一USB接口Ⅷ相连。 
CDMA/GPRS/WCDMA/3G无线网络通讯模块5与USB扩展模块2扩展后的第二USB接口Ⅸ相连。 
音频模块11与USB扩展模块2扩展后的第三USB接口Ⅹ相连。 
视频模块12与USB扩展模块2扩展后的第四USB接口Ⅺ相连。 
4.各部件的功能： 
所述主控制器处理器1从电动汽车车载电池管理BMS系统13采集处理后的信息，通过CDMA/GPRS/WCDMA/3G通讯模块5，利用无线公网实时上传，实现上级系统对电动汽车电池状态的监测。 
所述主控制处理器1接收GPS卫星定位车辆位置信息并向上一级系统上传，实现电动汽车车辆位置的实时监测。 
所述主控制处理器1通过第二USB接口Ⅶ经USB扩展模块2扩展后的第四USB接口Ⅺ与视频模块12连接，接收视频信息，实时监测车辆现场情况，并定时通过无线公网上传现场视频信息。 
所述主控制处理器1通过第二USB接口Ⅶ经USB扩展模块2扩展后的第三USB接口Ⅹ与音频模块11连接，接收音频信息，实时播报车辆报警等信息，并通过无线公网接收上一级监控系统下发的语音信息，提醒电动汽车驾驶人员车辆情况。 
主控制处理器1通过串口转换模块3与电动汽车车载电池管理BMS系统数据进行信息交互，主控制处理器1对数据进行处理后在液晶显示器模块9显示，同时处理后的数据可通过CDMA/GPRS/WCDMA/3G无线网络通讯模块5或以太网实通信模块6时向外发送，也可通过CDMA/GPRS/WCDMA/3G无线网络通讯模块5或以太网通信模块6接收信息。 
所述CDMA/GPRS/WCDMA/3G无线网络通讯模块5实现数据与移动无线网络相连，实现数据无线传输。 
所述GPS模块4采用NMEA V2.2数据传输协议将车辆位置信息传送至主控制处理器1，实现主控制处理器1对电动汽车实时位置信息的采集。 
所述音频模块11实时播报电池报警信息、最佳充电路线信息。 
所述视频模块12实时监测电动汽车车内情况，并在接收到上级画面上传指令时将现场画面上传。 
所述电动汽车车载电池管理BMS系统汴通过CAN总线向外发送数据，串口转换模块3一侧与CAN总线相连，另一侧与主控制处理器1的RS232/RS485串口相连，通过相应数据传输协议的匹配，可实现具备CAN总线数据传输接口的任意数据传输，既可收集车辆电池管理BMS系统13信息，也可实现车辆电动机等信息的采集与控制。 
上述电动汽车车载电池管理BMS系统13包括车载电池总电压、电池总电流、每包电池测点温度以及单体模块电池电压，并通过采集充放电电流、电压等参数、电池SOC估算、电池单体电压、温度、电池组端电压、电流等的采集，记录异常事件、告警信息、最差单体电池的信息等，此信息通过无线公网，采用IEC104规约上传至上一级系统。 
本发明具体实施时： 
串口转换模块3一侧与电动汽车车载电池管理BMS系统13相连，实现对电动汽车车载电池的信息采集及对电动汽车车载电池的管理，包括电池的电压、电流、温度、电池容量、电池健康状态预评估、电池均衡等，同时可将电池的各种状态、报警等信息。 
串口转换模块3另一侧与主控制处理器的RS232/RS485接口Ⅱ相连，将从电动汽车车载电池管理BMS系统13中采集的电池状态信息及管理信息传送至主控制处理器1，通过主控制处理器1中程序处理，实现对车辆电池状态信息的采集。 
GPS模块4将汽车当前的位置信息以RMC格式的报文发送给智能车载终端运行系统,终端运行系统根据数据库里面存储的全市电动汽车充电站位置信息计算距离汽车所在位置最近的充电站。当锁定最近的充电站时，CDMA/GPRS/WCDMA/3G模块5则根据与之对应的监控主机IP地址和端口号，通过TCP协议向该充电站的监控中心，发送充电请求。如果这个时候，该充电站所有的充电装置正在使用当中，充电站的监控主机会向导航仪回复一个拒绝请求的指令。系统则重新计算出，除了首次锁定的充电站以外的最近充电站，并发送充电请求，假设这个充电正好有充电装置处于闲置状态，则会向汽车发送一个接受请求的指令，并同时帮助该车预订该充电装置，然后再采用GIS系统规划到充电站的最佳路径。 

Claims (2)

1.一种电动汽车车载智能终端装置，其特征在于：该装置由主控制处理器模块、USB扩展模块、串口转换模块、GPS模块、CDMA/GPRS/WCDMA/3G无线网络通讯模块、以太网通信模块、标准接口键盘模块、USB接口键盘模块、液晶显示器模块、串口调试模块、视频模块和音频模块组成；该装置通过串口转换模块与电动汽车车载电池管理BMS系统的CAN总线数据相连；
1)所述主控制器模块设有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ接口，其中：Ⅰ接口为RS232串口，Ⅱ接口为RS232/RS485串口，Ⅴ接口为主控制器的第一USB接口，Ⅶ接口为主控制器的第二USB接口，Ⅲ接口为以太网口，Ⅵ接口为数字视频信号接口，Ⅳ接口为标准键盘接口；
2)所述USB扩展模块将主控制器模块的Ⅶ接口扩展至Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ接口，其中：Ⅷ接口为USB扩展模块的第一USB接口、Ⅸ接口为USB扩展模块的第二USB接口、Ⅹ接口为USB扩展模块的第三USB接口、Ⅺ接口为USB扩展模块的第四USB接口、Ⅻ接口为USB扩展模块的第五USB接口；
3)各部件的连接关系：
所述串口调试模块与主控制器处理器的RS232串口相连，为装置开发过程中提供调试接口；
所述串口转换模块一侧与主控制处理器的RS232/RS485串口相连，另一侧与电动汽车车载电池管理BMS系统的CAN总线数据相连，实现电动汽车车载电池管理BMS系统的CAN总线数据与主控制器的通信；
所述以太网通信模块与主控制器的以太网口相连；
所述标准键盘模块与主控制处理器的标准键盘接口相连；
所述USB接口键盘模块与主控制器的第一USB接口相连；
所述液晶显示模块与主控制器的数字视频信号接口相连；
所述GPS模块与USB扩展模块扩展后的第一USB接口相连；
CDMA/GPRS/WCDMA/3G无线网络通讯模块与USB扩展模块扩展后的第二USB接口相连；
音频模块与USB扩展模块扩展后的第三USB接口相连；
视频模块与USB扩展模块扩展后的第四USB接口相连；
4)各部件的功能：
所述主控制处理器接收GPS卫星定位车辆位置信息并向上一级系统上传，实现电动汽车车辆位置的实时监测；
所述主控制处理器通过第二USB接口经USB扩展模块扩展后的第四USB接口与视频模块连接，接收视频信息，实时监测车辆现场情况，并定时通过无线公网上传现场视频信息；
所述主控制处理器通过第二USB接口经USB扩展模块扩展后的第三USB接口与音频模块连接，接收音频信息，实时播报车辆报警等信息，并通过无线公网接收上一级监控系统下发的语音信息，提醒电动汽车驾驶人员车辆情况；
主控制处理器器通过串口转换模块与电动汽车车载电池管理BMS系统的数据进行信息交互，主控制处理器对数据进行处理后在液晶显示器模块显示，同时处理后的数据可通过CDMA/GPRS/WCDMA/3G无线网络通讯模块或以太网实通信模块时向外发送，也可通过CDMA/GPRS/WCDMA/3G无线网络通讯模块或以太网通信模块接收信息；
所述CDMA/GPRS/WCDMA/3G无线网络通讯模块实现数据与移动无线网络相连，实现数据无线传输；
所述GPS模块采用NMEA V2.2数据传输协议将车辆位置信息传送至主控制处理器，实现主控制处理器对电动汽车实时位置信息的采集；
所述音频模块实时播报电池报警信息、最佳充电路线信息；
所述视频模块实时监测电动汽车车内情况，并在接收到上级画面上传指令时将现场画面上传；
所述车载电池管理BMS系统通过CAN总线向外发送数据，串口转换模块一侧与CAN总线相连，另一侧与主控制处理器的RS232/RS485串口相连，通过相应数据传输协议的匹配，可实现具备CAN总线数据传输接口的任意数据传输，既可收集车辆电池管理BMS系统的信息，也可实现车辆电动机等信息的采集与控制。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车车载智能终端装置，其特征在于：所述电动汽车车载电池管理BMS系统包括车载电池总电压、电池总电流、每包电池测点温度以及单体模块电池电压，并通过采集充放电电流、电压等参数、电池SOC估算、电池单体电压、温度、电池组端电压、电流等的采集，记录异常事件、告警信息、最差单体电池的信息等，此信息通过无线公网，采用IEC104规约上传至上一级系统。
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