CN209946704U - 一种应对车辆故障的云诊断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种应对车辆故障的云诊断系统，包括车载终端、云端服务器和移动客户端，各组成部分通过4G网络通信；车载终端用于采集车辆信息，并将采集的数据通过4G网络发送至云端服务器，同时把采集的数据存储到TF卡中，并附带时间戳；云端服务器用于登录、登出、接收数据、发送数据、存储数据，并将数据下发至移动客户端；移动客户端用于接收云端服务器发送的数据，用户在移动客户端接收信息并进行操作。本实用新型的嵌入式终端设计，包括可靠的电路管理电路，保证数据安全实时的传送；云端服务器的建立以及移动客户端的应用，实现了远程、智能的诊断方式，大大缩减诊断时间。

Description

一种应对车辆故障的云诊断系统

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，尤其是涉及一种应对车辆故障的云诊断系统。

背景技术

随着无线通信技术的大力发展，一些设备与设备、设备与服务器之间的通信越来越便利，相比有线通信，无线通信不仅可以进行远距离传输，而且可以进行移动传输，这点对于车辆来说尤其重要。在无线通信当中，主要包括蓝牙、红外、Wi-Fi和4G通信，蓝牙、红外和Wi-Fi传输距离较短，对于车辆来说远距离传输并不适用，4G通信传输距离远，且具有范围广的特性，只要终端安装4G通讯模块，即可实现通信。4G通信实际运用中下行速率可达30Mbps，上行速信号率可达8Mbps，传输距离远，所有的信号塔连接成信号网，覆盖了全国70％以上的地区，具有极强的实用功能。

目前，汽车诊断的主要方式时有线诊断，维修工程师通过连接OBD口，获得车辆的故障信息进行分析，然后加以判断，确定车辆的故障，这样的作业方式较为准确，但必须有两个条件：1、维修工程师必须与车辆面对面作业；2、对维修工程师技能素养要求较高。在车辆故障地距离维修点较远的时候，等维修工程师到达车辆故障地所需时间长，维修时间将会更漫长，不仅给驾驶者造成不便，而且维修工程师也浪费了宝贵的时间。

一项调查显示，在车辆产生故障时，70％的时间用于找到车辆故障，而 30％作为维修时间，很显然，如何快速的找到车辆的故障是最耗时的问题，因此，急需一种随时随地可以车辆检测，反应其故障且诊断速度快的车辆故障诊断系统。

由于通信技术的发展，手机这种可以即时通讯且能展现较多的数据的移动设备早已普及，因此可将手机作为故障回复的载体，通过手机下载APP，从远程获得车辆故障数据，并做出应对方案，能给予驾驶则会极大的便利。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种应对车辆故障的云诊断系统，通过数据采集设备将车辆的数据发送至远程服务器，使远程诊断得以实现，之后发送至手机，驾驶员可通过APP了解车辆故障信息和解决方案，不必维修工程师与车辆面对面操作，可以节约大量的车辆诊断时间，给驾驶员带来方便。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种应对车辆故障的云诊断系统，包括车载终端、云端服务器和移动客户端，所述车载终端与云端服务器之间通过4G网络进行通信，所述云端服务器通过4G网络与移动客户端进行通信；

所述车载终端用于采集车辆信息，并将采集的数据通过4G网络发送至云端服务器，同时把采集的数据存储到TF卡中，并附带时间戳；

所述云端服务器用于登录、登出、接收数据、发送数据、存储数据，并将数据下发至移动客户端；

所述移动客户端用于接收云端服务器发送的数据，用户在移动客户端接收信息并进行操作。

进一步的，所述车载终端包括处理器、以及与所述处理器连接的CAN通信模块、4G通信模块、TF卡读写模块、位置信息模块、以及天线。

进一步的，所述处理器采用STM32F407，基于高性能ARM Cortex-M4 32 位RISC内核，工作频率高达168MHz，可以快速的处理车辆的数据；具有丰富的引脚，自带时钟模块(RTC)和电源管理，RTC在发送或储存的信息加上时间戳，具有可查的时间标识，电源管理支持1.8-3.6V的应用电源；自带两个CAN接口(2.0B有源)，满足CAN数据的收发；自带USB2.0全速设备，可进行数据导出、数据打印、软件的更新。

进一步的，所述4G通信模块采用EC20_R2.1芯片，所述处理器与4G通信模块之间还设有模式控制电路，所述模式控制电路包括开关机控制电路、复位控制电路、唤醒控制电路、飞行模式控制电路，所述模式控制电路包括电阻，电阻的输出端连接三极管的基极，三极管的集电极和发射极直接并联电容。

进一步的，所述处理器与4G通信模块之间还设有电源管理电路，所述电源管理电路设有安全保护芯片。

进一步的，所述CAN通信模块集成在STM32F407芯片中，有CAN1和CAN2 两路，波特率设置500K,通过CAN网络采集ICCID号、整车数据和故障信息。

进一步的，所述TF卡读写模块用于防止数据丢失，将数据备份在TF卡中的功能模块，保存的数据带有时间戳，其采用芯片自带的SDIO接口，数据采用滚动式储存。

进一步的，所述位置信息模块采用UM220北斗+GPS双系统定位模块，定位芯片通过AEC-Q100认证，直接输出组合导航定位结果。

进一步的，所述天线模块用于增强4G信号。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种应对车辆故障的云诊断系统具有以下优势：

相较于目前的有线诊断、蓝牙或红外等短距离无线诊断诊断方案，本实用新型的嵌入式终端设计，包括可靠的电路管理电路，保证数据安全实时的传送；云端服务器的建立以及移动客户端的应用，实现了远程、智能的诊断方式。综上，本方案通过智能远程的诊断方式，可以大大缩减诊断时间。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的云诊断系统的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的车载终端的结构框图示意图；

图3为本实用新型实施例所述的处理器的电路示意图；

图4为本实用新型实施例所述的4G通信模块的电路示意图；

图5为本实用新型实施例所述的模式控制电路的电路示意图；

图6为本实用新型实施例所述的电源管理电路的电路示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

图1示出了本实用新型云诊断系统整体结构图，如图1所示，云诊断系统包括车载终端、云端服务器和移动客户端组成，各组成部分通过4G网络通信。

车载终端是采集车辆信息、发送数据的关键部分，通过CAN总线可以采集电机控制器故障信息、发动机故障信息、CMS故障信息、BMS故障信息等数据，通过4G网络把这些数据发送到云端服务器。车载终端不仅能通过4G 发送数据，同时可以把采集的数据存储到TF卡中，并附带时间戳，是有效的数据备份，可通过USB口导出。

云端服务器具有登录、登出、处理数据、接收数据和发送数据的功能，客户登录服务器，服务器接收终端发送的数据后，通过处理数据，将车辆的具体故障和具体的解决方案，后下发给移动客户端。云端服务器不仅能分析数据，还可以储存车辆的故障数据，一是实现同一辆车的故障历史进行纵向对比，二是实现同一类型车故障的横向对比，可以理解为服务器的学习功能。

移动客户端具有接收服务器下发信息，反应给驾驶者故障信息和解决方案的功能。驾驶者通过账户名、密码和ICCID号(车辆的识别标志)登录客户端，在客户端进行接受信息和一系列操作。

图2示出了本实用新型操作云诊断系统的车载终端的设计框图，如图2 所示，车载终端设计包括处理器、CAN通信模块、4G通信模块、TF卡读写模块、USB读写模块、位置信息模块、天线模块等，下面对这些模块的功能进行详细介绍。

处理器：采用STM32F407，基于高性能ARM Cortex-M4 32位RISC内核，工作频率高达168MHz，可以快速的处理车辆的数据；具有丰富的引脚，自带时钟模块(RTC)和电源管理，RTC在发送或储存的信息加上时间戳，具有可查的时间标识，电源管理支持1.8-3.6V的应用电源；自带两个CAN接口(2.0B 有源)，满足CAN数据的收发；自带USB2.0全速设备，可进行数据导出、数据打印、软件的更新等。电路图如图3所示。

通信模块：通信模块采用EC20_R2.1芯片，支持LTE、UMTS和GSM/GPRS 网络,最大上行速率为50Mbps，最大下行速率为100Mbps,在缺乏3G和4G网络的偏远地区也能正常工作。电路图如图4所示。

图5所设计的电路为通信芯片的模式控制电路，ON/OFF_MCU、RESET_MCU、 WAKEUP_IN_MCU、W_DISABLE_MCU与处理器STM32F407连接，PWRKEY、RESET_N、 WAKEUP_IN_EC20、W_DISABLE_EC20与通信芯片EC20连接，STM32F407根据钥匙信号或者CAN信号变化，控制以下四个电路(信号变化，其中一个触角点位拉高，三极管导通)，完成通信模块的开关机、复位、唤醒和飞行模式。其中开关机是基本控制指令，控制设备的开关机；复位是设备出现故障时，远程的APP会报错，这样可以通过复位使得设备恢复；飞行模式主要用于后测试。

图6设计的电路为通信芯片的电源管理电路，输入电压(9-36V)经过电压转换芯片转换为5V电压，电源正常工作时，处理器控制865Power导通三极管，三极管接地，Q20、Q24两个MOS管导通，5V电压通过XRP6272转化为4V电压给通信芯片供电；电源关闭时，备用电池接VBATT(电源电压)，备用电池的电压为4V，可不经过XRP6272直接给通信芯片供电。这个电路的设计1)安全的保护芯片XRP6272，2)输出稳定的4V电压，3)特殊情况直接通过备用电池供电，达到紧急储存和发送数据的目的。

CAN通信模块：CAN通信模块是数据采集模块，集成在STM32F407芯片中，有CAN1和CAN2两路，波特率设置500K,通过CAN网络采集ICCID号、整车数据和故障信息等，为车辆故障诊断提供数据基础。

TF卡读写模块：TF卡读写模块是防止数据丢失，将数据备份在TF卡中的功能模块，保存的数据带有时间戳，其采用芯片自带的SDIO接口，数据采用滚动式储存。

位置信息模块：采用UM220北斗+GPS双系统定位模块，定位芯片通过 AEC-Q100认证，直接输出组合导航定位结果，性能稳定，定位精准。

天线模块：天线模块是为了增强4G信号，防止在地下车库、野外等信号问题，设置LTE主辅双天线，选择开环天线方案。

本实用新型保证了数据安全实时的传送，实现了远程、智能的诊断方式，缩短了诊断时间。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种应对车辆故障的云诊断系统，其特征在于：包括车载终端、云端服务器和移动客户端，所述车载终端与云端服务器之间通过4G网络进行通信，所述云端服务器通过4G网络与移动客户端进行通信；

所述车载终端用于采集车辆信息，并将采集的数据通过4G网络发送至云端服务器，同时把采集的数据存储到TF卡中，并附带时间戳；

所述云端服务器用于登录、登出、接收数据、发送数据、存储数据，并将数据下发至移动客户端；

所述移动客户端用于接收云端服务器发送的数据，用户在移动客户端接收信息并进行操作；

所述车载终端包括处理器、以及与所述处理器连接的CAN通信模块、4G通信模块、TF卡读写模块、位置信息模块、以及天线；

所述处理器采用STM32F407，基于高性能ARM Cortex-M4 32位RISC内核，工作频率高达168MHz，可以快速的处理车辆的数据；具有丰富的引脚，自带时钟模块和电源管理，RTC在发送或储存的信息加上时间戳，具有可查的时间标识，电源管理支持1.8-3.6V的应用电源；自带两个CAN接口，满足CAN数据的收发；自带USB2.0全速设备，可进行数据导出、数据打印、软件的更新；

所述4G通信模块采用EC20_R2.1芯片，所述处理器与4G通信模块之间还设有模式控制电路，所述模式控制电路包括开关机控制电路、复位控制电路、唤醒控制电路、飞行模式控制电路，所述模式控制电路包括电阻，电阻的输出端连接三极管的基极，三极管的集电极和发射极直接并联电容，模式控制电路中，ON/OFF_MCU、RESET_MCU、WAKEUP_IN_MCU、W_DISABLE_MCU与处理器STM32F407连接，PWRKEY、RESET_N、WAKEUP_IN_EC20、W_DISABLE_EC20与通信芯片EC20连接，STM32F407根据钥匙信号或者CAN信号变化，控制四个电路，完成通信模块的开关机、复位、唤醒和飞行模式。

2.根据权利要求1所述的一种应对车辆故障的云诊断系统，其特征在于：所述处理器与4G通信模块之间还设有电源管理电路，所述电源管理电路设有安全保护芯片。

3.根据权利要求1所述的一种应对车辆故障的云诊断系统，其特征在于：所述CAN通信模块集成在STM32F407芯片中，有CAN1和CAN2两路，波特率设置500K,通过CAN网络采集ICCID号、整车数据和故障信息。

4.根据权利要求1所述的一种应对车辆故障的云诊断系统，其特征在于：所述TF卡读写模块用于防止数据丢失，将数据备份在TF卡中的功能模块，保存的数据带有时间戳，其采用芯片自带的SDIO接口，数据采用滚动式储存。

5.根据权利要求1所述的一种应对车辆故障的云诊断系统，其特征在于：所述位置信息模块采用UM220北斗+GPS双系统定位模块，定位芯片通过AEC-Q100认证，直接输出组合导航定位结果。

6.根据权利要求1所述的一种应对车辆故障的云诊断系统，其特征在于：所述天线模块用于增强4G信号。

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