CN107650839A - 一种新能源汽车远程监控终端 - Google Patents

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CN107650839A CN201711041561.6A CN201711041561A CN107650839A CN 107650839 A CN107650839 A CN 107650839A CN 201711041561 A CN201711041561 A CN 201711041561A CN 107650839 A CN107650839 A CN 107650839A
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    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/023—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems
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Abstract

本发明提供了一种新能源汽车远程监控终端，包括处理器单元、CAN接口单元、IC卡管理单元、存储单元、低功耗唤醒单元、报警单元、GPS定位单元和GPRS通信单元。本发明通过CAN总线对车辆本身运行状态、整车控制器、电池管理系统、电机控制器、新能源其它相关附件信息进行采集，利用数据存储技术存储相关信息和USB通信技术实现车载监控终端和驾驶员之间的信息交换，GPS定位技术实现车载GPS的应用，为车辆的定位和保障提供有效手段，GPRS通信技术实现车载监控终端和监控管理平台的数据交换，能够实时显示新能源汽车的位置、故障、状态、基础数据等信息。

Description

一种新能源汽车远程监控终端
技术领域
本发明涉及新能源汽车监控技术领域，特别涉及一种新能源汽车远程监控终端。
背景技术
新能源汽车是指使用非常规车用燃料(或使用常规车用燃料但装载新型动力装置)，具有新技术、新结构和先进技术原理的汽车。其中纯电动汽车(BEV)、混合动力电动汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCEV)发展前景最为良好，也是目前国家大力推广的主要新能源车型。
目前，混合动力汽车和纯电动汽车技术发展已经较为成熟，处于研发和试生产的阶段，而在车辆未定型之前难免会有些技术缺陷。为了提高运营的可靠性并降低风险，开发一套车辆远程监控系统对新能源汽车进行远程监控、状态评估和故障诊断是非常有必要的。
发明内容
(一)解决的技术问题
为了解决上述问题，本发明提供了一种新能源汽车远程监控终端，能够实时显示新能源汽车的位置、故障、状态、基础数据等信息，对新能源汽车的安全运行起到了保障作用。
(二)技术方案
一种新能源汽车远程监控终端，包括处理器单元、CAN接口单元、IC卡管理单元、存储单元、低功耗唤醒单元、报警单元、GPS定位单元和GPRS通信单元；
所述处理器单元通过所述CAN接口单元连接汽车CAN总线，采集挂在所述CAN总线上的信息采集单元的数据；
所述IC卡管理单元与所述处理器单元相互连接，利用IC卡进行USB导出数据或终端注销管理；
所述存储单元与所述处理器单元相互连接，对所述处理器单元采集的数据进行存储；
所述低功耗唤醒单元与所述处理器单元相互连接，在汽车停车后，通过钥匙或充电信号对终端进行唤醒，使其进入工作状态；
所述报警单元与所述处理器单元相互连接，对与所述CAN总线连接异常或终端内部故障等情况进行报警提醒；
所述GPS定位单元与所述处理器单元相互连接，接收GPS定位卫星发送的导航电文，用来实时确定车辆位置，追踪车辆运行轨迹；
所述处理器单元通过所述GPRS通信单元与监控管理平台无线连接，将新能源、GPS、车辆本身的数据发送给所述监控管理平台。
进一步的，所述处理器单元选用基于ARM7TDMI-S的单片机LPC2388。
进一步的，所述CAN接口单元选用通用CAN隔离收发器CTM8251AT。
进一步的，所述存储单元为SD卡。
进一步的，所述GPS定位单元包括GPS模块、第一电感、第一电阻和第一电容，其中所述GPS模块为24pin Ublox NEO 5Q。
进一步的，所述GPRS通信单元包括GSM/GPRS模块、第二电阻、第三电阻和第二电容；其中所述GSM/GPRS模块为68pin SIM900，所述第二电容为电解电容。
(三)有益效果
本发明提供了一种新能源汽车远程监控终端，通过CAN总线对车辆本身运行状态、整车控制器、电池管理系统、电机控制器、新能源其它相关附件信息进行采集，利用数据存储技术存储相关信息和USB通信技术实现车载监控终端和驾驶员之间的信息交换，GPS定位技术实现车载GPS的应用，为车辆的定位和保障提供有效手段，GPRS通信技术实现车载监控终端和监控管理平台的数据交换，能够实时显示新能源汽车的位置、故障、状态、基础数据等信息，对新能源汽车的安全运行起到了保障作用，并为新能源汽车的改进提供了依据，其系统功耗低，实时性好，运行稳定可靠，功能强大，使用灵活，具有良好的可扩展性，可以兼容纯电动汽车、混合动力汽车等多种新能源车型。
附图说明
图1为本发明所涉及的一种新能源汽车远程监控终端的系统结构框图。
图2为本发明所涉及的一种新能源汽车远程监控终端的CAN接口单元电路连接图。
图3为本发明所涉及的一种新能源汽车远程监控终端的GPS定位单元电路原理图。
图4为本发明所涉及的一种新能源汽车远程监控终端的GPRS通信单元电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所涉及的实施例做进一步详细说明。
如图1所示，一种新能源汽车远程监控终端，包括处理器单元、CAN接口单元、IC卡管理单元、存储单元、低功耗唤醒单元、报警单元、GPS定位单元和GPRS通信单元；处理器单元通过CAN接口单元连接汽车CAN总线，采集挂在CAN总线上的信息采集单元的数据；IC卡管理单元与处理器单元相互连接，利用IC卡进行USB导出数据或终端注销管理；存储单元与处理器单元相互连接，对处理器单元采集的数据进行存储；低功耗唤醒单元与处理器单元相互连接，在汽车停车后，通过钥匙或充电信号对终端进行唤醒，使其进入工作状态；报警单元与处理器单元相互连接，对与CAN总线连接异常或终端内部故障等情况进行报警提醒；GPS定位单元与处理器单元相互连接，接收GPS定位卫星发送的导航电文，用来实时确定车辆位置，追踪车辆运行轨迹；处理器单元通过GPRS通信单元与监控管理平台无线连接，将新能源、GPS、车辆本身的数据发送给监控管理平台。
处理器单元选用基于ARM7TDMI-S的单片机LPC2388，为单芯片16/32位微控制器，工作电压为5V，输出3.3V，运行频率为72MHz。其内置512kB高速Flash存储器，可10万次反复擦写，自带USB2.0设备/主机/OTG，4个UART口，预留两路CAN总线接口，3个I2C和一个I2S接口，多达104个快速GPIO口，带有并行方式的SD卡接口，自带独立电源管脚的实时时钟，时钟源可设置为RTC振荡器或者APB时钟。
信号采集单元为车辆本身已经安装好的传感器设备，主要对车辆信息、整车控制器信息、电机控制器信息、电池管理系统、车载充电机等数据进行采集并解析，并将采集的数据放在CAN总线上面。
CAN(控制器局域网)是国际上运用最广泛的总线之一，由于是通过差分方式传输，其具有结构简单、传输距离较远、速率较快、节点数自由、安全可靠等特性，使其在汽车电子领域备受关注。CAN总线被设计在ECU(汽车电子控制单元)之间交换信息，从而构成了汽车电子网络。
监控终端采用汽车级的高速CAN收发器，完全符合ISO11898标准低功耗模式，可通过CAN总线唤醒LPC2388预留的两路CAN接口。CAN接口模块主要用于完成与CAN总线的通讯，接收所需数据，实现监控终端与汽车内部控制系统之间的无干扰通讯。CAN接口模块选用接口电路非常简单的通用CAN隔离收发器CTM8251AT，它的主要功能是将CAN控制器LPC2388的逻辑电平转换为CAN总线的差动电平，另外，CTM8251AT还具有对CAN控制器LPC2388与CAN总线之间的隔离作用，隔离电源可达DC2500V。如图2所示，CAN控制器LPC2388通过其UART1口与CAN隔离收发器U1CTM8251AT通信连接，CTM8251AT的CAN_H脚接CAN总线高数据位，CAN_L接低数据位。LPC2388通过CTM8251AT采集CAN总线中的数据信息。
监控终端可以通过GPRS网络传输数据或USB导出数据，利用IC卡进行USB导出数据管理。所有被监控的新能源汽车的车辆信息都会录入到监控管理平台，而需要注销的监控终端，也要在监控管理平台上进行注销，同样利用IC卡进行监控终端注销管理。
存储单元采用4G SD卡进行数据大容量存储。监控终端主要分为两种存储：LPC2388内置的Flash存储和外部SD卡存储。车辆信息、监控终端参数、新能源参数、标定值按特定结构存储在Flash中，新能源汽车的报警、状态和数据以文件形式存储在SD卡中。
监控终端利用LPC2388的外部中断输入进行低功耗唤醒。在新能源汽车停车后，监控终端会进入低功耗模式，通过钥匙信号、车载充电机或外部充电桩信号对监控终端进行唤醒，使其进入工作状态。
监控终端可触发多种故障报警，如无CAN报文报警、内部故障报警等。
如图3所示，GPS定位单元包括GPS模块U2、电感L1、电阻R1和电容C1，其中GPS模块U2为24pin Ublox NEO 5Q。该模块支持NEMA0183 V3.0协议标准输出，TTL电平接口，不能直接与LPC2388相连接，必须先通过MAX3232将TTL电平转换成RS232电平后，才能连接到LPC2388的UART2口。Ublox NEO 5Q引脚20(TxD1)和引脚21(RxD1)分别通过MAX3232与LPC2388的引脚GPS_TX和引脚GPS_RX相连。定位精度小于2.5m，限制运行速率高达1000节，相当于515m/s，具有50通道卫星接收功能，工作电压2.7～3.6V，启动时间短，功耗低，全速模式135mW，定位快速，提供多种接口，便于扩展。模块上电工作时，与LPC2388进行通信，通过初始化设置定时输出GPS卫星导航电文，LPC2388对GPS卫星导航电文进行解析，提取出日期、时间、经纬度和车载速度等有用信息作为监控管理平台监测的基本数据，用来实时确定车辆位置，追踪车辆运行轨迹。监控终端上电工作时，GPS模块Ublox NEO 5Q每隔一段时间就把接收到的GPS卫星导航电文通过串口传输给LPC2388，LPC2388编程控制读取导航电文的时间间隔，以降低功耗和节约通信费用。
如图4所示，GPRS通信单元包括GSM/GPRS模块U3、电阻R2、电阻R3和电容C2；其中GSM/GPRS模块U3为68pin SIM900，电容C2为电解电容。SIM900为工业级四频段GSM/GPRS模块，体积小，功耗低，可以快速安全可靠地实现短信消息服务和GPRS数据无线传输。SIM900内嵌PPP拨号协议和TCP/IP协议栈，模块工作电压为3.4～4.5V，可工作在850/900/1800/1900MHz四个频段。LPC2388通过UART3口与SIM900进行通信，SIM900的引脚9(TXD_O)和引脚10(RXD_I)需要通过MAX3232芯片电平转换后才能与LPC2388的引脚GPRS_TX和引脚GPRS_RX相连。SIM900与STM32F103RBT6的通信协议是AT命令集，STM32F103RBT6通过发送AT指令可以对SIM900进行控制，设置工作模式，传输速率设置为115200b/s。SIM900模块内置SIM卡进行通信。监控终端的远程数据传输主要通过GPRS网络实现的，把新能源数据、GPS数据、车辆本身数据发送到GPRS网络，监控管理平台通过GPRS网络得到这些数据并进行存储、分析、显示。
本发明提供了一种新能源汽车远程监控终端，通过CAN总线对车辆本身运行状态、整车控制器、电池管理系统、电机控制器、新能源其它相关附件信息进行采集，利用数据存储技术存储相关信息和USB通信技术实现车载监控终端和驾驶员之间的信息交换，GPS定位技术实现车载GPS的应用，为车辆的定位和保障提供有效手段，GPRS通信技术实现车载监控终端和监控管理平台的数据交换，能够实时显示新能源汽车的位置、故障、状态、基础数据等信息，对新能源汽车的安全运行起到了保障作用，并为新能源汽车的改进提供了依据，其系统功耗低，实时性好，运行稳定可靠，功能强大，使用灵活，具有良好的可扩展性，可以兼容纯电动汽车、混合动力汽车等多种新能源车型。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (6)

1.一种新能源汽车远程监控终端，其特征在于：包括处理器单元、CAN接口单元、IC卡管理单元、存储单元、低功耗唤醒单元、报警单元、GPS定位单元和GPRS通信单元；
所述处理器单元通过所述CAN接口单元连接汽车CAN总线，采集挂在所述CAN总线上的信息采集单元的数据；
所述IC卡管理单元与所述处理器单元相互连接，利用IC卡进行USB导出数据或终端注销管理；
所述存储单元与所述处理器单元相互连接，对所述处理器单元采集的数据进行存储；
所述低功耗唤醒单元与所述处理器单元相互连接，在汽车停车后，通过钥匙或充电信号对终端进行唤醒，使其进入工作状态；
所述报警单元与所述处理器单元相互连接，对与所述CAN总线连接异常或终端内部故障等情况进行报警提醒；
所述GPS定位单元与所述处理器单元相互连接，接收GPS定位卫星发送的导航电文，用来实时确定车辆位置，追踪车辆运行轨迹；
所述处理器单元通过所述GPRS通信单元与监控管理平台无线连接，将新能源、GPS、车辆本身的数据发送给所述监控管理平台。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车远程监控终端，其特征在于：所述处理器单元选用基于ARM7TDMI-S的单片机LPC2388。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车远程监控终端，其特征在于：所述CAN接口单元选用通用CAN隔离收发器CTM8251AT。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车远程监控终端，其特征在于：所述存储单元为SD卡。
5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车远程监控终端，其特征在于：所述GPS定位单元包括GPS模块、第一电感、第一电阻和第一电容，其中所述GPS模块为24pin Ublox NEO5Q。
6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车远程监控终端，其特征在于：所述GPRS通信单元包括GSM/GPRS模块、第二电阻、第三电阻和第二电容；其中所述GSM/GPRS模块为68pinSIM900，所述第二电容为电解电容。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108583472A (zh) * 2018-07-09 2018-09-28 云南力帆骏马车辆有限公司 一种启动电瓶控制装置及新能源汽车
CN109388128A (zh) * 2018-11-02 2019-02-26 东风悦达起亚汽车有限公司 一种新能源汽车车载监控终端
CN109921971A (zh) * 2019-03-25 2019-06-21 江苏凯龙宝顿动力科技有限公司 一种双路can通信装置

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