CN210554603U - 一种新能源车辆vin码控制系统 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种新能源车辆VIN码控制系统，包括中央处理单元，所述处理单元分别与CAN总线电路、信号输入电路及CAN输入及判断电路相连；所述信号输入电路将外部输入信号转换为中央处理单元能处理的信号并传输至中央处理单元；所述CAN总线电路与中央处理单元通信并将中央处理单元处理后的数据进行传输；所述CAN输入及判断电路与所述CAN总线电路的输出端相连，判断输出的数据的格式并将信息反馈至中央处理单元。本公开的新能源车辆VIN码控制系统当车辆充电时通过CAN总线将车辆的VIN信息发送给充电桩上，进行显示和上报给后台，满足要求。

Description

一种新能源车辆VIN码控制系统

技术领域

本公开涉及新能源客车技术领域，特别是涉及一种新能源车辆VIN码控制系统。

背景技术

新能源车是完全由二次电池提供动力的汽车，具有环境友好，运行成本低的优点，深受广大消费者的喜爱，市场保有量日渐增长，由于纯电动车的架构与传统的车辆存在较大的差异，为了提高车辆运营的可靠性和便于车辆大数据管理，监控车辆的实际运行性能和状态，根据相关规定新能源车辆必须通过CAN设备将车辆的VIN信息上报至CAN数据平台，同时充电时，充电桩要实时显示正在充电车辆的VIN信息。

VIN码，是英文Vehicle Identification Number的缩写。它包含了车辆的生产厂家、年代、车型、车身型式及代码、发动机代码及组装地点等信息。

由于车辆上用电器众多，包含有电容性负载，电感性负载和阻性负载，同时发电机还存在有抛负载的失效模式，所以车辆的电源电压存在各种纹波和异常电压抖动。上述异常电压将导致不能准确的控制车辆的VIN码。

目前，VIN码在CAN数据平台存在广播不稳定，数据易出现丢失或不准确现象。

实用新型内容

针对背景技术中的上述需求，本公开提供了一种新能源车辆VIN码控制系统，实现车辆VIN信息的出厂设置，车辆上电后的VIN信息广播，当车辆充电时通过CAN总线将车辆的VIN信息发送给充电桩上，进行显示和上报给后台，满足要求。

为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

一种新能源车辆VIN码控制系统，包括中央处理单元，所述处理单元分别与CAN总线电路及信号输入电路相连；

所述信号输入电路将外部输入信号转换为中央处理单元能处理的信号并传输至中央处理单元；

所述CAN总线电路与中央处理单元通信并将中央处理单元处理后的数据进行传输。

进一步的技术方案，所述新能源车辆VIN码控制系统还包括电源模块，所述电源模块分别为中央处理单元、CAN总线电路、信号输入电路及CAN输入及判断电路供电。

进一步的技术方案，所述电源模块将24伏的电压转换为5伏的电压。

进一步的技术方案，所述信号输入电路包括电阻R1、电容C23、电阻R21、三极管Q1，所述电阻R1的一端接输入端，一端连接至三极管Q1基极，所述电容C23及电阻R21相并联，一端连接至三极管Q1基极，另一端接地，所述三极管Q1的集电极连接至电阻R20。

进一步的技术方案，所述电源模块包括滤波电路，滤波电路采用滤波电容。

进一步的技术方案，所述CAN总线电路的输出端与上位机相连，所述信号输入电路的输入端与整车ON火开关相连。

进一步的技术方案，所述CAN总线电路将车辆充电时车辆的VIN信息发送至充电桩上进行显示，所述CAN总线电路并将信息上报给CAN数据平台的服务器。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

1.本公开的新能源车辆VIN码控制系统实现车辆VIN信息的出厂设置，在出厂前通过上位机设备将车辆的VIN码刷写进此中央处理单元，车辆上电后实现VIN信息广播，并在组合仪表内显示。

2.本公开的新能源车辆VIN码控制系统当车辆充电时通过CAN总线将车辆的VIN信息发送给充电桩上，进行显示和上报给后台，满足要求。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例子中的各模块之间连接关系示意图；

图2为本公开实施例子中央处理单元电路示意图；

图3为本公开实施例子信号输入电路的电路示意图；

图4为本公开实施例子CAN总线电路的电路示意图；

图5为本公开实施例子电源模块的电路示意图；

图6为常见异常电源电压波形中感性负载瞬态冲击示意图；

图7为常见异常电源电压波形中电感线束瞬态冲击示意图；

图8为常见异常电源电压波形中点火开关瞬态冲击示意图；

图9为常见异常电源电压波形中线束分布电容冲击示意图；

图10为常见异常电源电压波形中线束分布电感冲击示意图；

图11为常见异常电源电压波形中线束分布电容冲击示意图；

图12为常见异常电源电压波形中抛负载示意图；

图13为常见异常电源电压波形中频率干扰抑制曲线示意图；

图14为常见异常电源电压波形中尖峰电压抑制能力曲线示意图；

图15为常见异常电源电压波形中干扰抑制能力示意图；

图中，1、中央处理单元，2、CAN总线电路，3、电源模块，4、信号输入电路，5、CAN输入及判断电路。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本公开的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种新能源车辆VIN码控制系统，包括中央处理单元1，所述处理单元1分别与CAN总线电路2、信号输入电路4、电源模块3及CAN输入及判断电路5相连；

所述信号输入电路将外部输入信号转换为中央处理单元能处理的信号并传输至中央处理单元；

所述CAN总线电路与中央处理单元通信并将中央处理单元处理后的数据进行传输；

所述CAN输入及判断电路与所述CAN总线电路的输出端相连，判断输出的数据的格式并将信息反馈至中央处理单元。

其中，电源模块3是为中央处理单元1、CAN总线电路2、信号输入电路4及CAN输入及判断电路5提供稳定的电源电压。

信号输入电路是检测ON火状态，当有信号输入时，中央处理单元发送已经写入到本设备中的VIN码。

CAN输入及判断电路5，主要针对录入VIN码时，所录入的VIN码是否满足固定格式要求，若不满足，则无法写入。

CAN输入及判断电路在硬件电路上采用控制芯片实现，控制芯片采用DSP控制器。

在本实施例中，由于车辆低压系统普遍使用12V或24V，针对本设备的主控芯片即中央处理单元，需要在信号输入端进行电压转换为TTL逻辑电平。当整车ON火有效时，通过晶体管基极前端分压，使得基极电压能够驱动晶体管导通。当晶体管导通时，由于发射极接地，所以集电极电压被拉低，而主控芯片采集的判断电压正是取自晶体管集电极，所以采集到0V电压，即逻辑电平0；当整车ON火信号断开，晶体管也相应断开，由于集电极处有上拉电阻，所以为高电平，主控芯片采集到逻辑电平1。

当往主控芯片中写入VIN码时，CAN总线上会有数据传输，CAN输入及判断电路会将CAN总线上的数据转换为主控芯片可识别的TTL电平数据流，主控芯片通过判断写入的VIN帧ID是否为约定的ID，如果是且格式也满足约定，则将该帧信息存储到内存中，如果不是则忽略该帧信息；当其它设备从本设备读取VIN码时，主控芯片通过读取内存中已保存的数据，按照固定格式打包成TTL数据流，通过CAN输入及判断电路翻译为整车CAN可识别的报文格式，供其它设备读取。

需要说明的是，电源模块主要是利用输入的24VDC车载电源降压到5VDC输出。由于车辆上用电器众多，包含有电容性负载，电感性负载和阻性负载，同时发电机还存在有抛负载的失效模式，所以车辆的电源电压存在各种纹波和异常电压抖动。为防止电源电压的异常对主控芯片电路的破坏损伤，提高主控芯片的可靠性，必须针对车辆电源电压可能的异常点，选择相对应的元器件，进行干扰滤除，能量释放等措施。将电压的波动抑制到电动车智能车辆信息提示器内部电路可以接受的程度，采用能够满足车规要求的电容，滤波模块，电压瞬时吸收器件等按照设计规范，考虑到印刷电路板的EMC规定，进行设计和布局，利用电源电磁干扰测试仪，分项测试，利用示波器测量处理后的电压波形，直至得到理想的电压输出。常见异常电源电压波形见图6-图15。

本公开的核心控制单元采用单片机9S系列MCU来实现，单片机具有集成度高，逻辑实现方便，定时器精度高，可实现负载控制要求。但是单片机存在有程序跑飞、掉电、干扰等风险，针对该失效模式，控制器具有可靠的解决方案。

本方案中采用了较大的滤波电容。针对尖峰电压和与频率干扰有很好的吸收作用。下文所述方案也可有效避免异常电源电压发生。

程序跑飞方案：9S系列MCU具备防止代码跑飞的功能，而且即使发生了代码跑飞，它也能防止应用出现故障。导致代码跑飞的原因可能是错误的代码、超出规范允许范围运行MCU、或者是严重的EMI或电气噪声事件。从定义来看，并没有明确指出在代码跑飞期间会出现什么情况，但是由于它是超出规范运行环境而导致的，很容易破坏程序计数器，从而导致MCU出现不可预测的行为。根据定义，在代码跑飞后，MCU的运行是不可预测的，甚至不能相信其I/O端口会继续输出可接受的状态。这就有可能使其端口进入一种不可预测的状态，进而导致外部硬件也进入不可预测的状态。防止代码跑飞的最重要的方法就是低电压禁止功能(LVI)。当Vdd电源降低到规定的最小值以下时，LVI能让MCU保持复位状态。尽管LVI可以在电源故障时保护应用系统，但它最重要的作用还是在有意关断电源时出现的瞬时状态下提供保护。如果没有采用某种形式的LVI，则在每次关闭电源时，代码跑飞的可能性会非常大。当电压下降时，有些应用可能需要将状态信息保存到内部或外部的非易失存储器中。LVI就可以用于这一用途，但应注意避免超出规范以外的运行。如果启用了LVI，但没有启用复位功能，则可以通过轮询LVI状态寄存器中的LVIOUT位，来根据需要启动信息转移。

LVI使用方案：内部LVI可以控制复位脚，但在上电过程中也要当心。内部的上电复位(POR)电路在振荡器启动前(一般是在Vdd达到2伏的几毫秒后)，会保持复位脚为低电平，然后再持续4096个时钟周期的低电平。如果这段时间还不够长，无法确保电源电压在复位脚变为高平前达到规定的范围，那么就需要采取措施，使复位脚维持更长时间的低电平。掉电时，当电源电压超出规定的范围，内部LVI会拉低复位脚并且一直保持低电平，直到电源重新建立。如果采用这项功能而且运行正常，那么对电源电压的下降时间就没有特别的要求。这样就允许采用电源衰减时间很长的设计，例如使用较大的存储电容，或者掉电时系统的电流消耗很低。只要加在LVI上的电源电压还能让其电路正常运行，LVI就可以在复位脚上保持低电平。如果深入观察复位脚上的信号就会发现，一旦电源降得非常低，复位脚会回漂到十分之几伏的电压，这是正常的。这种情况只有在电源电压已经降得非常低(不足1伏)，不可能执行任何代码，也不会破坏闪存时，才会发生。

COP使用方案：根据定义，代码跑飞就是对MCU程序计数器(PC)的破坏。此时MCU可能不受控制地从存储器程序代码区的未用地址中执行程序，为避免可能有害的影响，应该保持在其中填充已知的安全代码。无论代码保存在ROM、闪存，还是在EEPROM中，这条原则都是适用的。在ROM应用中，唯一需要关心的是I/O动作，以及保存在EEPROM中的数据遭到破坏的可能性。在基于闪存的应用中，还存在代码破坏的可能性。所有未使用的地址都应该包含一条合理而且适宜的指令。该指令可能是一个以SWI指令结尾的NOP序列，或者更简单，都是SWI指令。这么做以后，不受控地在这些地址中执行代码就会发生软件中断。然后程序员就能确定到底发生了什么意外。SWI中断矢量应该指向一个相应的故障处理程序。这可能是一个不给COP置数的无限循环(见后面)、执行STOP的指令，或是跳转到应用软件的起始点。如果未采用外部看门狗芯片，就应该启用片上COP，并在正常的代码执行期间定时写入。这应该在主代码中完成，而不是在中断程序里做。之所以这样推荐是因为即使主后台任务出现故障，中断也可能继续正确进行。通过正确使用COP，能够抓住大多数代码跑飞的情形，而通过其它方法是无法检测的。结合对未使用地址的适当填充，在程序计数器发生破坏的情况下，COP能够提供充分的复位保护。

综述，采用下面的技术方案来满足单片机抗干扰的需求：

针对如何避免程序跑飞而采取的相应措施，在众多导致设备失效的因素中，程序跑飞带来的后果是比较严重。故加以说明，只有程序不跑飞的情况下，设备才可正常发送VIN码。

1.启用LVI。在5伏应用中，目前的LVI规范能防止3.9伏电压以下的代码跑飞，并且可以用于确保电源下降时的复位。在908KX8或908GP32等电压可以低至2.7伏的器件中，LVI能在5伏应用提供更好的保护。

2.用合理的指令(如SWI)来填充应用代码的未使用字节(ROM或闪存)。SWI矢量(及所有其它未使用矢量)应该编程指向相应的错误处理子程序。

3.启用COP，并以合适的频率清空计数器，较短的超时周期可以提供更好的保护。

4.在基于闪存的应用中，充分启用闪存块保护功能。

本实用新型需要实时判断ON火状态，根据该状态配置相应的发送控制。并在CAN总线电路的输入管脚设置了阻容滤波网络和共模抑制电路，对外部干扰进行全面抑制。

具体电路图中，瞬态抑制二极管，用来吸收电源电压的突波干扰，防止电源异常变动，对控制器内部的破坏。瞬态抑制二极管是属于电源模块的一部分，当外部供电电压出现浪涌时，二极管能快速消耗掉此浪涌功率，保护后部器件免受冲击。电阻，电容用于吸收尖峰脉冲，保持电压稳定，配合LDO的使用，控制器内部的电源电压能够稳定到一个良好的水平上，保证控制器的良好运行。

芯片U2控制器是电动车智能车辆充电信息提示器的核心部件，程序的运行，控制各个执行元件的顺序执行，来完成输入信息的读取和CAN报文的输出。使用的外围元件和程序设计上的冗余考虑来保证程序在任何极端状态下的正常运行，防止程序跑飞。

电阻，二极管，电容提供了输入管脚的取消抖动干扰。程序的多次判断再次滤除了可能的输入干扰。保证动作的正常执行。

逻辑控制方案流程：上位机标定设备VIN信息，设备上电广播发送至CAN平台，充电座等设备接收。

1.在车辆下线时用标定设备连接整车的OBD接口，通过CAN总线将VIN写入到中央处理单元内。写入成功时，标定设备需有提示。

2.每次打开点火后持续发送0x0CFEEC21报文20次至车辆CAN网络平台并可在仪表显示，目的是统计车辆充电信息大数据。报文格式见表1。

表1

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新能源车辆VIN码控制系统，其特征是，包括中央处理单元，所述处理单元分别与CAN总线电路、信号输入电路及CAN输入及判断电路相连；

所述信号输入电路将外部输入信号转换为中央处理单元能处理的信号并传输至中央处理单元；

所述CAN总线电路与中央处理单元通信并将中央处理单元处理后的数据进行传输。

2.如权利要求1所述的一种新能源车辆VIN码控制系统，其特征是，所述新能源车辆VIN码控制系统还包括电源模块，所述电源模块分别为中央处理单元、CAN总线电路、信号输入电路及CAN输入及判断电路供电。

3.如权利要求2所述的一种新能源车辆VIN码控制系统，其特征是，所述电源模块将24伏的电压转换为5伏的电压。

4.如权利要求1所述的一种新能源车辆VIN码控制系统，其特征是，所述信号输入电路包括电阻R1、电容C23、电阻R21、三极管Q1，所述电阻R1的一端接输入端，一端连接至三极管Q1基极，所述电容C23及电阻R21相并联，一端连接至三极管Q1基极，另一端接地，所述三极管Q1的集电极连接至电阻R20。

5.如权利要求2所述的一种新能源车辆VIN码控制系统，其特征是，所述电源模块包括滤波电路，滤波电路采用滤波电容。

6.如权利要求1所述的一种新能源车辆VIN码控制系统，其特征是，所述CAN总线电路的输出端与上位机相连，所述信号输入电路的输入端与整车ON火开关相连。

7.如权利要求1所述的一种新能源车辆VIN码控制系统，其特征是，所述CAN总线电路将车辆充电时车辆的VIN信息发送至充电桩上进行显示，所述CAN总线电路并将信息上报给CAN数据平台的服务器。

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