CN111055786A - 一种电动汽车智能车载终端及电动汽车 - Google Patents

一种电动汽车智能车载终端及电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明提供本发明提供一种电动汽车智能车载终端，包括中央处理器，与CAN通信模块、以太网通信模块、定位模块、无线网络模块、数据存储模块、数据传输接口通信相连，并根据配置信息，向CAN通信模块、以太网通信模块、无线网络模块、数据存储模块发送数据；CAN通信模块，用于连接车载控制局域网；以太网通信模块，用于传输电动汽车车身摄像头影像；定位模块，用于获取电动汽车位置信息；无线网络模块，用于与电动汽车云服务平台进行数据交换；电源模块，用于为CAN通信模块、以太网通信模块、定位模块、无线网络模块提供工作电压。应用本发明实施例，解决电动汽车对智能车载终端的需求。

Description

一种电动汽车智能车载终端及电动汽车
技术领域
本发明涉及一种电动汽车车载终端设备技术领域，特别是涉及一种电动汽车智能车载终 端及电动汽车。
背景技术
目前，交通领域碳氧化合物排放量约占全国碳氧化合物排放量的三分之一。依据国家鼓 励汽车产品节能减排政策，要求积极推广节能汽车与新能源汽车等项措施。为了满足人们对 汽车多项需求，现代汽车是一个集成了驱动系统、安全系统、信息娱乐系统和ADAS系统等 系统的复杂整体。繁多的线束和连接器也增加了车身重量，提高了汽车的能源消耗。
现有技术无法通过采集分析车辆行驶数据及基础设施运行数据，解决电动汽车性能评估、 安全预警及隐患识别。多数的车载终端都集成了动态监控、OBD信息、定位跟踪基础功能。 现有的OBD系统仅应用于传统汽车的故障诊断，而多数电动汽车车载终端还没有故障诊断功 能。随着人工智能的发展，电动汽车车载终端的智能化将为电动汽车行车安全提供保障。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电动汽车智能车载终端及电 动汽车，解决电动汽车对智能车载终端的需求。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电动汽车智能车载终端，所述电动汽 车智能车载终端包括：中央处理器、CAN通信模块、以太网通信模块、定位模块、无线网络 模块、电源模块；
所述中央处理器，与所述CAN通信模块、所述以太网通信模块、所述定位模块、所述无 线网络模块、所述数据存储模块、所述数据传输接口通信相连，并根据配置信息，向所述CAN 通信模块、所述以太网通信模块、所述无线网络模块、所述数据存储模块发送数据；
所述CAN通信模块，用于连接车载控制局域网；
所述以太网通信模块，用于传输电动汽车车身摄像头影像；
所述定位模块，用于获取电动汽车位置信息；
所述无线网络模块，用于与电动汽车云服务平台进行数据交换；
所述电源模块，用于为所述CAN通信模块、所述以太网通信模块、所述定位模块、所述 无线网络模块提供工作电压。
本发明的一种实现方式中，还包括：数据存储模块，用于存储来所述中央处理器发送的 数据；
以及，包括数据传输接口，用于与外接设备连接，以使得所述外接设备通过所述数据传 输接口获取所述数据存储模块中的数据。
本发明的一种实现方式中，所述定位模块，包括：通信芯片U、定位芯片U、以及天线RF；
所述通信芯片U分别与所述中央处理器、所述定位芯片U进行相连，所述定位芯片U与所述天线RF相连。
本发明的一种实现方式中，所述CAN通信模块包括：CAN控制器9、高速光耦器0、CAN总线收发器；所述高速光耦器0分别与所述CAN控制器9、所述CAN总线收发器相连。
本发明的一种实现方式中，所述CAN控制器9通过CAN总线收发器与所述车载控制局 域网连接，从所述车载控制局域网中获取CAN消息，其中，所述CAN消息包括但不限于电动汽车电池电量、电池温度、汽车速度、电机转速、刹车踏板信息、加速踏板信息、车灯状态、车内温度和湿度信息。
本发明的一种实现方式中，所述中央处理器包括故障诊断模块，所述故障诊断模块为基 于BP神经网络的电动汽车故障诊断，
将电动汽车电池电量、电池温度、汽车速度、电机转速、刹车踏板信息、加速踏板信息、 车灯状态、车内温度和湿度信息作为输入，输入至训练好的BP神经网络进行训练，所述神 经网络的输入节点数9个，输出节点数为15，隐含层节点数为14；
采用训练函数trainlm函数，隐含层神经元传递函数用logsig函数，输出层神经元传递函 数用purelin函数，最大训练次数为10000次，最小均方误差为0.0001。
本发明的一种实现方式中，所述无线网络模块5包括：通信芯片MC8618、MAX232芯片、SIM芯片和ESD芯片，所述ESD芯片与所述SIM芯片并联，所述MC8618的RXD和 TXD接口与所述MAX232芯片相连，所述SIM芯片与所述通信芯片MC8618相连。
另外，本发明实施例还提供了一种电动汽车，包括任意一项电动汽车智能车载终端。
如上所述，本发明的一种电动汽车智能车载终端及电动汽车，具有以下有益效果：电动 汽车云服务平台可实时接收到来自智能车载终端的消息，实现对车辆调度的智能化。中央处 理器能够根据配置对接收到的电动汽车的实时信息进行分析，当故障发生时，可及时提醒驾 驶员电动汽车故障信息，提高了行车的安全程度。
附图说明
图1是本发明提供的电动汽车智能车载终端的结构示意图。
图2是本发明提供的CAN网络结构示意图。
图3是本发明提供的车载以太网模块的结构示意图。
图4是本发明提供的定位模块电路图。
图5是本发明提供的无线网络模块电路图。
图6是本发明提供的消息自定义格式示意图。
图7是本发明提供的消息自定义格式示意图。
图8是本发明提供的消息自定义格式示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露 的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加 以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精 神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明 的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状 及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局 型态也可能更为复杂。
如图1所示，本发明实施例提供了一种电动汽车智能车载终端，所述电动汽车智能车载 终端包括：中央处理器1、CAN通信模块2、以太网通信模块3、定位模块4、无线网络模块5、电源模块8；所述中央处理器1，与所述CAN通信模块2、所述以太网通信模块3、所述 定位模块4、所述无线网络模块5、所述数据存储模块6、所述数据传输接口7通信相连，并 根据配置信息，向所述CAN通信模块2、所述以太网通信模块3、所述无线网络模块5、所 述数据存储模块6发送数据；所述CAN通信模块2，用于连接车载控制局域网；所述以太网 通信模块3，用于传输电动汽车车身摄像头影像；所述定位模块4，用于获取电动汽车位置信 息；所述无线网络模块5，用于与电动汽车云服务平台进行数据交换；所述电源模块8，用于 为所述CAN通信模块2、所述以太网通信模块3、所述定位模块4、所述无线网络模块5提 供工作电压。
如图2所示，所述CAN通信模块2包括：CAN控制器9、高速光耦器10、CAN总线收 发器11；所述高速光耦器10分别与所述CAN控制器9、所述CAN总线收发器11相连。
CAN控制器9使用飞思卡尔十六位芯片MC9S12XEP100，该芯片总线频率为，内部集成 了1MByte Flash、64KByte RAM、4KByte EEPROM。
CAN总线收发器11使用PCA82C250，通过RS控制引脚进行模式控制，其三种工作模式为高速模式、斜率控制模式、待机模式。CAN控制器9与CAN总线收发器11之间使用了 高速光耦合10，高速光耦合10使用东芝6N137，其输入输出在电气上完全隔离，可对电压 进行补偿，同时具有强的抗干扰能力。CAN控制器9通过CAN总线收发器11与电动汽车车 载局域网连接，从电动汽车车载局域网中获取CAN消息，其中包括电动汽车电池电量、电池 温度、汽车速度、电机转速、刹车踏板信息、加速踏板信息、车灯状态、车内温度和湿度信 息。为了不增加多余的线束，本发明提出的一种电动汽车智能车载终端不直接采集传感器信 号。
中央处理器1将电机转速25、刹车踏板信息26、加速踏板信息27和车灯状态28封装为 自定义格式，具体可以如图6所示，发送给数据存储模块6。用户可以通过数据传输接口7(使用USB接口)对数据存储模块6中的信息进行读取、删除操作。举例说明：在发生交通 事故时，用户的手机可使用USB连接线与本实用型提供的智能汽车终端建立连接，在手机 APP上查看存储的信息，以便警方准确快速地定责。
如图5所示，本发明的一种实现方式中，所述无线网络模块5包括：通信芯片MC8618、 MAX232芯片、SIM芯片和ESD芯片，所述ESD芯片与所述SIM芯片并联，所述MC8618的RXD和TXD接口与所述MAX232芯片相连，所述SIM芯片与所述通信芯片MC8618相 连。
无线网络模块5使用中兴芯片MC8618，该芯片平均待机电流2mA、支持HTTP协议、支持搞灵敏度、支持标准的AT指令集和中兴扩展指令集。中央处理器1与无线网络模块5 之间通过RS232连接，中央处理器1将电池电量22、电池温度23、汽车速度24、车内温度 29和湿度信息30封装为自定义格式，如图7所示，通过无线网络模块5发送给电动汽车云 服务平台。其中，无线网络模块5与电动汽车云服务平台建立连接参考OSI七层模型，传输 层遵循TCP协议，网络层遵循IP协议。使用TCP/IP的有益效果：在数据传输时，有确认、 窗口、重传、拥塞控制机制，能确保数据正确性，较UDP传输更为可靠。
三极管Q1和发光二极管D5，组成线通信模块的工作状态指示灯，用于指示开机状态： 灭，指示找网状态：较慢闪，指示休眠|待机状态：慢闪，指示业务状态：快闪。三极管Q2组成的电路是电源接口。
定位模块4使用和芯星通芯片UM220-ⅢN，能够同时支持BD2B1、GPS L1两个频点，尺寸紧凑，功耗低。中央处理器1与定位模块4之间通过RS232连接，通过定位模块4获取 电动汽车位置信息。其中，位置信息将被封装成自定义格式，如图8所示，其中包括时间31、 经度32和纬度33，将通过无线网络模块5发送给电动汽车云服务平台。
请参照图3，如图3所示，为其中一个CAN网络的实施例示意图，一个摄像头对应一个 交换芯片，例如摄像头17对应交换芯片13、摄像头18对应交换芯片14、摄像头19对应交换芯片15、摄像20对应交换芯片16，通过交换芯片12分别与显示屏21、交换芯片13、交 换芯片14、交换芯片15、交换芯片16进行连接通信。所述以太网通信模块3使用的交换芯 片12为BCM89501，该芯片有7个通信端口，集成了5个Broad-Reach PHY，支持IEEE 1588 和IEEE802.1AS定时功能，具有深度睡眠和超低功率模式，可有效降低功耗。交换芯片13、 交换芯片14、交换芯片15和交换芯片16均使用BCM89810，该芯片有1个通信端口，集成 了1个100Mbps Broad-Reach PHY，支持IEEE 1588和IEEE 802.1AS定时功能。其有益效果： 交换芯片12和交换芯片13、交换芯片14、交换芯片15、交换芯片16之间仅用单对双绞线 即可实现100Mbps的数据传输速度。收发器PHY直接集成在交换芯片中，交换芯片之间可 直接通过单对双绞线通信，且电路板空间降低了25％，降低能耗多达30％。以太网的应用， 使得线缆的总重下降30％，线缆和收发器成本降低80％，同时可高效地传输超清视频。
本发明在中央处理器1中应用了基于BP神经网络的电动汽车故障诊断技术，将电动汽车 电池电量、电池温度、汽车速度、电机转速25、刹车踏板信息26、加速踏板信息27、车灯 状态28、车内温度和湿度信息作为输入，由训练好的BP神经网络判断故障类型。该神经网 络的输入节点数9个，输出节点数为15，根据经验公式得到隐含层节点数为14。仿真时训练 函数用trainlm，该函数有点在于收敛速度快，隐含层神经元传递函数用logsig，输出层神经 元传递函数用purelin，最大训练次数为10000次，最小均方误差为0.0001。最终，该神经网 络理论的成功辨识百分比为100％。当故障发生时，智能车载终端将及时通知驾驶员、上传故 障代码，同时将故障信息存储在数据存储模块6中，供技术人员对故障信息进行进一步的分 析。
电源模块8，为所述电动汽车智能车载终端的各个模块提供电源。
此外，本发明还公开了一种电动汽车，包括任意一项电动汽车智能车载终端。
综上所述，本实用型提供的一种电动汽车智能车载终端可对车辆数据信息进行故障分析， 在故障发生时及时提醒驾驶员，同时将车辆数据信息实时上传到电动汽车云服务平台，电动 汽车云服务平台可对智能车载终端的信息进行远程的更新，实现车载终端的智能化和信息化。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技 术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡 所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等 效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种电动汽车智能车载终端，其特征在于，所述电动汽车智能车载终端包括：中央处理器(1)、CAN通信模块(2)、以太网通信模块(3)、定位模块(4)、无线网络模块(5)、电源模块(8)；
所述中央处理器(1)，与所述CAN通信模块(2)、所述以太网通信模块(3)、所述定位模块(4)、所述无线网络模块(5)、所述数据存储模块(6)、所述数据传输接口(7)通信相连，并根据配置信息，向所述CAN通信模块(2)、所述以太网通信模块(3)、所述无线网络模块(5)、所述数据存储模块(6)发送数据；
所述CAN通信模块(2)，用于连接车载控制局域网；
所述以太网通信模块(3)，用于传输电动汽车车身摄像头影像；
所述定位模块(4)，用于获取电动汽车位置信息；
所述无线网络模块(5)，用于与电动汽车云服务平台进行数据交换；
所述电源模块(8)，用于为所述CAN通信模块(2)、所述以太网通信模块(3)、所述定位模块(4)、所述无线网络模块(5)提供工作电压。
2.根据权利要求1一种电动汽车智能车载终端，其特征在于，还包括：数据存储模块(6)，用于存储来所述中央处理器(1)发送的数据；
以及，包括数据传输接口(7)，用于与外接设备连接，以使得所述外接设备通过所述数据传输接口(7)获取所述数据存储模块(6)中的数据。
3.根据权利要求1一种电动汽车智能车载终端，其特征在于，所述定位模块(4)，包括：通信芯片(E8)、定位芯片(U6)、以及天线(RF)；
所述通信芯片(E8)分别与所述中央处理器(1)、所述定位芯片(U6)进行相连，所述定位芯片(U6)与所述天线(RF)相连。
4.根据权利要求1一种电动汽车智能车载终端，其特征在于，所述CAN通信模块(2)包括：CAN控制器(9)、高速光耦器(10)、CAN总线收发器(11)；所述高速光耦器(10)分别与所述CAN控制器(9)、所述CAN总线收发器(11)相连。
5.根据权利要求1一种电动汽车智能车载终端，其特征在于，所述CAN控制器(9)通过CAN总线收发器(11)与所述车载控制局域网连接，从所述车载控制局域网中获取CAN消息，其中，所述CAN消息包括但不限于电动汽车电池电量、电池温度、汽车速度、电机转速、刹车踏板信息、加速踏板信息、车灯状态、车内温度和湿度信息。
6.根据权利要求1一种电动汽车智能车载终端，其特征在于，所述中央处理器(1)包括故障诊断模块，所述故障诊断模块为基于BP神经网络的电动汽车故障诊断，
将电动汽车电池电量、电池温度、汽车速度、电机转速、刹车踏板信息、加速踏板信息、车灯状态、车内温度和湿度信息作为输入，输入至训练好的BP神经网络进行训练，所述神经网络的输入节点数9个，输出节点数为15，隐含层节点数为14；
采用训练函数trainlm函数，隐含层神经元传递函数用logsig函数，输出层神经元传递函数用purelin函数，最大训练次数为10000次，最小均方误差为0.0001。
7.根据权利要求1一种电动汽车智能车载终端，其特征在于，所述无线网络模块(5)包括：通信芯片MC8618、MAX232芯片、SIM芯片和ESD芯片，所述ESD芯片与所述SIM芯片并联，所述MC8618的RXD和TXD接口与所述MAX232芯片相连，所述SIM芯片与所述通信芯片MC8618相连。
8.一种电动汽车，其特征在于，包括任意一项如权利要求1-7电动汽车智能车载终端。
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