CN213213515U - 一种新能源汽车热管理远程监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新能源汽车热管理远程监控系统，包括车载终端、数据中心与远程客户端，车载终端通过5G传输的方式连接有数据中心，数据中心和远程客户端通过互联网的方式相连接，车载终端包括与GPS卫星相连接中央处理模块，中央处理模块上设有CAN接口相连接的单片机，CAN接口上通过OBD接口数据连接有车载T‑BOX，中央处理模块输入端分别数据连接有温度传感器、转速传感器、流量传感器、流速传感器和直流电流传感器，数据中心包括与车载T‑BOX相连接的数据服务器、通讯服务器和数据中心客户端。有益效果：本实用新型实现了车辆监控和轨迹查询功能，依托大数据处理技术，将远程车辆实时上传的运行数据存储与分析，大大提高了监控系统的性能和能源利用率。

Description

一种新能源汽车热管理远程监控系统

技术领域

本实用新型涉及新能源智能联网汽车整车热管理控制技术领域，具体涉及一种新能源汽车热管理远程监控系统。

背景技术

为了缓解自然资源的骤减和减少对空气环境的污染，减少雾霾的影响，人们注重新能源汽车的研究和发展，从而可以减少使用传统的燃油汽车来保护环境，使得新能源汽车行业中的电动汽车得到了大力发展。电动汽车具有零排放、无污染的优点，因此我国政府从2009年开始就开展了新能源汽车的推广，以达到快速增加电动汽车在我国汽车市场的占有率，代替一些传统的内燃机汽油车。

然而纯电动车的发展仍处于起步阶段，存在诸多关键问题有待解决。电池续航里程普遍较低是制约纯电动汽车发展的关键所在。电动车的能耗主要有空调阻力、滚动阻力、空气阻力的能量消耗，及电气与机械元件的耗能等组成。研究表明，车室内空气取暖和空调所需消耗的能量最多，为提高电动汽车系统的能源效率，需使用效率更高的电动空调系统，并优化车辆热状态管理策略。但是纯电动汽车的空调系统工作所需能量均来自动力电池，因此空调系统的能效水平直接影响电动车整车经济性和行驶里程。

另外，通过对试验数据的统计分析发现，温度显著影响电池使用性能。以磷酸铁锂电池为例，过高或过低的温度都会降低电池的充放电效率，不仅动力电池的使用性能会大打折扣，其寿命和安全性也会受到很大影响。夏季时纯电动汽车在大功率行驶和爬坡等工况下，其动力电池长时间处于大电流充放电状态，导致电池内部热量大量积累，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件，严重威胁到车辆驾乘人员的生命安全。冬季时，环境温度较低导致动力电池实际使用容量降低，同时空调取暖消耗大量能源，直接影响纯电动汽车的正常使用。因此，有必要建立电池热管理系统，提高电池可靠性、循环使用寿命与热安全性，降低能源消耗。

同时，电动汽车发展对安全性、续航里程和节能性等性能提出了更高要求。为了提高电动汽车的安全性，对车辆实现远程监控就起到了重要作用。尽管监控并不能做到百分之百的安全，但是对电动汽车的运行状态进行监控，能尽量提示到车主，为保障安全争取时间，可以有效的减少事故发生。

另外，在关于电动汽车方面的技术研究中，虽然有一些技术问题得到了解决，但对于其数据信息的监测还不太完善，由于电动汽车的安全性不高，出现了很多事故。而这些事故的主要原因是因为电池的安全性不高。比如电动汽车的电池在正负极短路时会产生很大电流，电动汽车的电池都是位于下部撞击障碍物的概率很高，撞击后会致使电池受损而漏液，电池产生大量的热量构成高温明火。还有电动汽车充电过程中由于充电器连接松动，完全没有插入导致起火，所以如果能够实时监控电动汽车的运行状态，充分掌握电动汽车的动态数据，当发生故障时能即可觉察并采取有用措施，可以很大程度上避免这些事故的发生，从而提高其安全性。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种利用新能源汽车整车热管理及车联网技术解决新能源汽车车载能源效率低、能源合理利用率较低、车辆热安全等重要问题。尽可能高效地利用车载能源，实现电热管理、空调热管理系统、电机热管理系统或蓄能系统能量互补应用，提高动力电池组循环使用寿命，热安全性与可靠性、降低能源消耗的新能源汽车热管理远程监控系统，是通过如下方案实现的。

为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种新能源汽车热管理远程监控系统，包括车载终端、数据中心与远程客户端，所述车载终端通过5G传输的方式连接有数据中心，所述数据中心和远程客户端通过互联网的方式相连接，其特征在于，所述车载终端包括与GPS卫星相连接中央处理模块，所述中央处理模块上设有CAN接口相连接的单片机，所述CAN接口上通过OBD接口数据连接有车载T-BOX，所述中央处理模块输入端分别数据连接有温度传感器、转速传感器、流量传感器、流速传感器和直流电流传感器，所述数据中心包括与车载T-BOX相连接的数据服务器、网络服务器、通讯服务器以及数据中心客户端，所述远程客户端包括与数据中心数据绑定的方式与手机、电脑以及平板显示器相连接，所述数据绑定方式为静态绑定和动态绑定，所述静态绑定包括与手机蓝牙相连接的车载T-BOX，所述动态绑定包括与手机蓝牙相连接的车联网平台，所述车联网平台输出端通过车载蓝牙连接有手机。

进一步的，所述温度传感器为电偶式温度传感器，转速传感器为霍尔式转速传感器，流量传感器为脉冲输出型的祸轮流量计，流速传感器为电流输出型皮托管风速仪，直流电流传感器为霍尔电流传感器。

进一步的，所述远程客户端还包括与数据中心相连接的语音呼叫器。

进一步的，所述单片机输出端控制连接有空调、压缩机以及热泵。

本实用新型的技术效果在于：该系统可以读取车辆的定位数据、当前环境温度、运行部件循环回路冷却液温度等状态，实现了车辆监控和轨迹查询功能，依托大数据处理技术，将远程车辆实时上传的运行数据存储与分析，大大提高了监控系统的性能和能源利用率，实现了车辆定位查询、车辆热管理的实时监控。

附图说明

图1为本实用新型的连接示意图；

图2为本实用新型系统构架的示意图。

具体实施方式

参照附图1-2，一种新能源汽车热管理远程监控系统，包括车载终端、数据中心与远程客户端，所述车载终端通过5G传输的方式连接有数据中心，所述数据中心和远程客户端通过互联网的方式相连接，所述车载终端包括与GPS卫星相连接中央处理模块，所述中央处理模块上设有CAN接口相连接的单片机，所述CAN接口上通过OBD接口数据连接有车载T-BOX，所述中央处理模块输入端分别数据连接有温度传感器、转速传感器、流量传感器、流速传感器和直流电流传感器，所述数据中心包括与车载T-BOX相连接的数据服务器、网络服务器、通讯服务器以及数据中心客户端，所述远程客户端包括与数据中心数据绑定的方式与手机、电脑以及平板显示器相连接，所述数据绑定方式为静态绑定和动态绑定，所述静态绑定包括与手机蓝牙相连接的车载T-BOX，所述动态绑定包括与手机蓝牙相连接的车联网平台，所述车联网平台输出端通过车载蓝牙连接有手机。

本方案的具体实施例为，所述温度传感器为电偶式温度传感器，转速传感器为霍尔式转速传感器，流量传感器为脉冲输出型的祸轮流量计，流速传感器为电流输出型皮托管风速仪，直流电流传感器为霍尔电流传感器，所述远程客户端还包括与数据中心相连接的语音呼叫器，所述单片机输出端控制连接有空调、压缩机以及热泵。

本方案的具体实施例为，用户可以查看电动汽车的相关数据。当车辆车辆在不同的工况模式下如：制冷工况、热泵制热工况、除霜工况和电池组极限工况等，该系统会对实施不同的控制方法以满足乘员舱舒适性要求以及电机、电池组等核心部件的运行安全性。并对这些数据通过车载终端即使上传数据库，以便在车辆出现一些故障问题时，远程监控中心可以通知人员采取相关补救措施，保障用户的行车安全，并提高能源利用率。监控系统能根据采集的数据对电动汽车的整车安全进行估测，实现将理论知识和真实情况相结合的技术，更有利技术发展和优化关于电动汽车的远程监控方案。

本方案的具体实施例为，车载终端采用如下如下技术方案：

1.1现场数据采集技术

利用Can总线采集车辆运行数据、位置、故障信息、当前内外环境温度、运行部件循环回路冷却液温度等状态控制输入等相关参数。

1.2车辆与车联网平台通讯

车辆与车联网平台通过在T-Box上安装的4G/5G网卡可以将车载T-Box连入互联网，将车辆实时的状态数据以报文的形式上报给车联网平台，车联网平台也主动下发指令给T-Box通过PID控制车辆整车热管理系统。

1)车辆上报给车联网平台的上行数据

包括车辆状态、定位数据、BCM状态、EAS状态、运行部件循环回路冷却液温度等。

上报数据的方式主要有：

周期性上报，每隔一段时间T-Box主动上报车辆的状态数据；

触发式上报，当车辆某些状态数据发生变化时，T-Box上报车辆数据，例如：车辆启动时；

即时召读，车联网平台主动查询数据，下发获取数据指令，T-Box即时反馈车辆状态数据；

车联网数据中心对车辆发送的信息进行存储、分析，根据标定的参数，远程自动监控车辆实时运行状态。当车辆出现故障时，系统能够及时通过实时数据分析，判断出车辆设备具体故障位置，云计算主要是分析当前工作方式是否以节能或节省方式运行，发出提醒指令到相应子站对应客户端和车辆。

2)车联网平台下发指令给车辆的下行指令

主要包括车辆控制(车门、车窗、空调、中控、车灯、后备箱、电机等开关控制)、及不同工况下热管理模式的切换，分为以下三个步骤：

车联网平台下发指令至T-Box；

T-Box下发指令至车辆系统；

执行结果反馈给车联网平台。

3)车联网平台与用户APP通讯

目前用户可直接通过手机APP与车联网平台交互，或者先与独立的业务平台交互，再由业务平台与车联网平台交互，此种方式多用于分时租赁。用户可下发对车辆的控制指令以及获取的车辆的状态数据。

控制指令

用户通过APP控制车辆主要是车锁、车门、车窗、后备箱等。

状态数据

用户需要获取车辆的状态数据主要是车锁、车门、车窗、后备箱、热管理系统的实时状态以及下发控制指令的结果反馈信息。

4)车辆与手机APP直接通讯

车辆与手机蓝牙通讯主要防止车辆在无信号场景下，无法通过网络实现手机对车辆的控制，因此车辆与手机的蓝牙通讯主要实现车辆的门锁控制、启动授权。

静态绑定

静态绑定适用于私家车的使用场景，手机和车辆一对一长期绑定。

在车联网平台录入车辆信息时录入手机的蓝牙信息以及MAC地址，并将信息下发至车载T-Box，并且将车载蓝牙信息下发至手机，完成车辆与手机蓝牙的绑定。

手机申请绑定车载蓝牙，发送手机蓝牙信息以及Mac地址至车联网平台，再由车联网平台转发至车辆T-box中，并且将提前录入车联网平台的车载蓝牙信息发送至手机，完成手机与车辆的蓝牙的绑定。

动态绑定

车载SIM卡有信号，手机申请绑定车载蓝牙，发送手机蓝牙信息、Mac地址至车联网平台，再由车联网平台转发至车辆T-box中，并将提前录入车联网平台的车载蓝牙信息发送至手机，完成手机与车辆的蓝牙的绑定；

车载SIM卡无信号，手机申请绑定车载蓝牙，发送手机蓝牙信息、Mac地址至车联网平台，由车联网平台转发至车辆T-box中但无法接受，此时可将存储在车联网平台中上次用车完成车辆生成的蓝牙配对信息下发至用户手机，完成手机与车辆的蓝牙的绑定。此种方式下每次使用该蓝牙配对信息完便生成新的配对信息。

本方案的具体实施例为，温度传感器大致可分为热电偶式、膨胀式、电阻式和辐射式。结合车载环境的特点和热管理系统的温度测量范围，本系统选用热电偶式温度传感器。热电偶具有精度高，响应速度快，结构简单，安装方便等特点。根据热管理监控系统所需要的测量的温度范围和使用环境特点，T型热电偶就可以满足系统需求。

本方案的具体实施例为，转速传感器按测速元件与测速转轴是否接触可以分为接触式和非接触式两大类。热管理监控系统中选用非接触式中的霍尔式转速传感器，并选择脉冲输出的形式，以减少变送器的体积。非接触转速表不消耗被测转轴的转矩，且测量精度高，虽然信号接收或发送装置结构相对复杂，一般不需要加工特定的转盘，安装方法简单、体积较小。而磁电式转速传感器是以电磁感应原理来实现转速测量，结构简单，测速范围广，因此选用磁电式转速传感器。

本方案的具体实施例为，流量传感器常用的有涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计。其中，涡轮流量计具有精度高，规格齐全，体积小，使用方便等特点。为减少变送器的体积，热管理监控系统中选用脉冲输出型的祸轮流量计。

本方案的具体实施例为，流速传感器常用的有叶轮风速仪、热线风速仪和皮托管风速仪。叶轮风速仪的工作原理和涡轮流量计的原理相同，但由于气体对动叶轮的能力小，叶轮和轴承制造工艺的难度大，叶轮风速仪不适合测量流速小于10m/s的气体。热线风速仪以热敏材料作热线探头，根据通电的探头在气流中的散热量与气体流速之间的关系计算流速，由于热线必须暴露在气体中，容易吸附灰尘，所以不适合在多尘的环境中使用。皮托管风速仪则克服了前两者的缺点，对使用环境要求低，测试范围广。热管理远程监控系统中选用电流输出型皮托管风速仪。

本方案的具体实施例为，测量直流电流的方法主要有电阻分流器检测技术和霍尔电流传感器。电阻分流器检测技术是根据电流通过已知阻值的电阻时两端的电压进行测量，是将电流信号转变成电压信号的首选低成本方案，响应速度快，精度高，但无法对测量电路与被测电流进行电隔离。霍尔电流传感器是根据霍尔效应制作的用于电流测量的传感器，具有精度高，响应速度快的优点，安装方便，可进行测量电路与被测电路的电隔离。热管理远程监控系统选用电流输出型霍尔电流传感器。

本方案的具体实施例为，上述单片机型号为MSP430的16位的单片机，超低功耗、带有存储器，具有精简指令集，丰富的外围模块和寻址方式。具有高达256KB的FLASH，16KB的RAM模拟比较器、DMA、10位或12位软件可选择的AD转换器，USCI，定时器A、B等。根据中央空调监控系统的而需求分析。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种新能源汽车热管理远程监控系统，包括车载终端、数据中心与远程客户端，所述车载终端通过5G传输的方式连接有数据中心，所述数据中心和远程客户端通过互联网的方式相连接，其特征在于，所述车载终端包括与GPS卫星相连接中央处理模块，所述中央处理模块上设有CAN接口相连接的单片机，所述CAN接口上通过OBD接口数据连接有车载T-BOX，所述中央处理模块输入端分别数据连接有温度传感器、转速传感器、流量传感器、流速传感器和直流电流传感器，所述数据中心包括与车载T-BOX相连接的数据服务器、通讯服务器、网络服务器以及数据中心客户端，所述远程客户端包括与数据中心数据绑定的方式与手机、电脑以及平板显示器相连接，所述数据绑定方式为静态绑定和动态绑定，所述静态绑定包括与手机蓝牙相连接的车载T-BOX，所述动态绑定包括与手机蓝牙相连接的车联网平台，所述车联网平台输出端通过车载蓝牙连接有手机。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车热管理远程监控系统，其特征在于，所述温度传感器为电偶式温度传感器，转速传感器为霍尔式转速传感器，流量传感器为脉冲输出型的祸轮流量计，流速传感器为电流输出型皮托管风速仪，直流电流传感器为霍尔电流传感器。

3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车热管理远程监控系统，其特征在于，所述远程客户端还包括与数据中心相连接的语音呼叫器。

4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车热管理远程监控系统，其特征在于，所述单片机输出端控制连接有空调、压缩机以及热泵。

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