CN215449945U - 一种基于5g通信的燃料电池车远程监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于5G通信的燃料电池车远程监控系统，包括整车动力通信单元、车载监控终端单元和远程监控单元，整车动力通信单元通过CAN总线与车载监控终端单元连接，车载监控终端单元通过5G通信模块与远程监控单元连接；整车动力通信单元通过CAN总线获取整车动力系统的各部件CAN报文信息；车载监控终端单元通过CAN总线获取整车动力通信单元的CAN报文信息，采集整车的部分传感器信号，通过5G通信模块与远程监控单元进行通信；远程监控单元将整车的各类监控信号进行实时和/或离线监控显示。本实用新型的车载监控终端单元获取整车参数及状态信息，通过5G通信与远程监控单元实时通信，具有实时、高效、可靠性强、数据吞吐量大、传输距离远等优点。

Description

一种基于5G通信的燃料电池车远程监控系统

技术领域

本实用新型涉及远程监控系统技术领域，具体涉及一种基于5G通信的燃料电池车远程监控系统。

背景技术

燃料电池由于其清洁、高效、无污染、无噪声等一系列优点在车辆和交通等领域得到了广泛应用。近年来，随着燃料电池车的示范应用和商业化推广，车辆数量越来越多，示范规模越来越大。为了提高示范运营车辆的可维护性和安全可靠性，有必要对其进行远程实时和离线监测，对其运行中可能出现的故障进行提前预警，或在出现故障时及时给出诊断结果以便售后人员进行现场检修。目前，燃料电池车远程监控主要基于GPRS或4G平台进行，其通信速度、通信距离和通信稳定性已经越来越不满足大规模燃料电池车远程监控的数据要求。近年来，5G通信技术已成熟并正式进入商业化，且由于其具有传输速度快、数据吞吐量大、抗干扰能力强等一系列优点，因此，将其应用到大规模示范运行的燃料电池车中十分必要的。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于5G通信的燃料电池车远程监控系统，其车载监控终端单元获取燃料电池车整车动力系统各个部件的参数及状态信息，通过5G通信方式与远程监控单元进行实时通信，对监控数据进行实时或离线显示，具有实时、高效、可靠性强、数据吞吐量大、传输距离远等优点。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于5G通信的燃料电池车远程监控系统，包括整车动力通信单元、车载监控终端单元和远程监控单元，所述整车动力通信单元通过CAN总线与车载监控终端单元通信连接，所述车载监控终端单元通过5G通信模块与远程监控单元通信连接；

所述整车动力通信单元用于通过CAN总线获取整车动力系统的各部件CAN报文信息；

所述车载监控终端单元用于通过CAN总线获取整车动力通信单元的CAN报文信息，还用于采集整车的部分传感器信号，并通过5G通信模块与远程监控单元进行通信；

所述远程监控单元用于将整车的各类监控信号进行实时和/或离线监控显示。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述5G通信模块包括第一5G模块和第二5G模块，所述第一5G模块设置在车载监控终端单元上，所述第二5G模块设置在远程监控单元上，所述第一5G模块和第二5G模块通过5G网络通信连接。

进一步，所述部分传感器信号至少包括点火钥匙信号、碰撞传感器信号和车身温度传感器信号。

进一步，所述整车动力通信单元至少包括燃料电池控制器、整车控制器、升压DC/DC单元、电池管理单元、电机控制器和氢气管理单元，所述燃料电池控制器、整车控制器、升压DC/DC单元、电池管理单元、电机控制器和氢气管理单元通过整车动力CAN网络相互通信连接。

进一步，所述车载监控终端单元包括第一MCU、I/O输入电路、第一CAN电路、I/O输出电路、声光报警电路、第一电源电路、第一纽扣电池、DC/DC模块、车载蓄电池、GPS/北斗模块、路况摄像头、第一5G模块、LCD模块、点火钥匙、碰撞传感器和温度传感器；所述第一MCU与第一CAN电路通信连接，所述第一CAN电路通过CAN总线与整车动力通信单元通信连接；所述第一MCU通过数据总线分别与LCD模块、第一5G模块、GPS/北斗模块和路况摄像头通信连接；所述第一MCU通过I/O输入电路与点火钥匙的信号输出端、碰撞传感器的信号输出端和温度传感器的信号输出端分别通信连接；所述第一MCU通过I/O输出电路与声光报警电路通信连接；所述第一MCU与第一电源电路的输出端连接，所述车载蓄电池的电压输出端经过DC/DC模块后与第一电源电路的输入端连接，且DC/DC模块上靠近第一电源电路的一侧与第一纽扣电池并联。

进一步，所述远程监控单元包括第二MCU、第二CAN电路、USB电路、串口电路、第二电源电路、第二纽扣电池、第二5G模块和上位机；所述第二MCU通过第二5G模块与车载监控终端单元通信连接；所述第二MCU通过第二CAN电路、USB电路和/或串口电路与上位机通信连接，以进行数据传输、储存和显示；所述第二MCU通过第二电源电路与第二纽扣电池连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的燃料电池车远程监控系统，通过车载监控终端单元和整车动力通信单元进行CAN通信获取燃料电池车整车动力系统各个部件的参数及状态信息，通过LCD进行现场实时显示，同时通过5G通信模块与远程监控单元进行实时通信，并由远程监控单元将获取的信息发送给远程监控中心的上位机进行车辆所有信息的显示和储存。具有实时、高效、可靠性强、数据吞吐量大、传输距离远等优点。

附图说明

图1为本实用新型系统组成框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实施例提供一种基于5G通信的燃料电池车远程监控系统，包括整车动力通信单元、车载监控终端单元和远程监控单元，所述整车动力通信单元通过CAN总线与车载监控终端单元通信连接，所述车载监控终端单元通过5G通信模块与远程监控单元通信连接。

所述整车动力通信单元用于通过CAN总线获取整车动力系统的各部件CAN报文信息，并将其通过CAN总线发送到车载监控终端单元；

所述车载监控终端单元用于通过CAN总线获取整车动力通信单元的CAN报文信息，还用于采集整车的部分传感器信号，例如点火钥匙信号、碰撞传感器信号和车身温度传感器信号，并通过5G通信模块与远程监控单元进行通信，将获取的各类监控信号发送到远程监控单元；

所述远程监控单元用于将整车的各类监控信号进行实时的显示和/或离线显示，实现对整车的远程监控。

本实施例中，所述5G通信模块包括第一5G模块和第二5G模块，所述第一5G模块设置在车载监控终端单元上，所述第二5G模块设置在远程监控单元上，所述第一5G模块和第二5G模块通过5G网络通信连接。

本实施例中，如图1所示，所述整车动力通信单元至少包括燃料电池控制器、整车控制器、升压DC/DC单元、电池管理单元、电机控制器和氢气管理单元，所述燃料电池控制器、整车控制器、升压DC/DC单元、电池管理单元、电机控制器和氢气管理单元通过整车动力CAN网络相互通信连接，将整车动力系统的各部件CAN报文信息发送至CAN总线上，以供车载监控终端单元获取。

整车控制器协调整车动力系统的各部件正常运转；氢气管理单元对燃料电池的氢气源状况进行管控，实现燃料电池的能源利用率最大化；燃料电池控制器对燃料电池的运行进行控制，与氢气管理单元共同实现能源利用率最大化管控；电机控制器控制电机旋转从而控制车辆行驶；电池管理单元对车载蓄电池的电量情况进行检测与反馈；升压DC/DC单元将燃料电池运转产生的电能进行电压调整，使其满足为车辆运行供能的条件，还对车载蓄电池的充电情况进行反馈。

本实施例中，所述车载监控终端单元包括第一MCU、I/O输入电路、第一CAN电路、I/O输出电路、声光报警电路、第一电源电路、第一纽扣电池、DC/DC模块、车载蓄电池、GPS/北斗模块、路况摄像头、第一5G模块、LCD模块、点火钥匙、碰撞传感器和温度传感器；所述第一MCU与第一CAN电路通信连接，所述第一CAN电路通过CAN总线与整车动力通信单元通信连接；所述第一MCU通过数据总线分别与LCD模块、第一5G模块、GPS/北斗模块和路况摄像头通信连接；所述第一MCU通过I/O输入电路与点火钥匙的信号输出端、碰撞传感器的信号输出端和温度传感器的信号输出端分别通信连接；所述第一MCU通过I/O输出电路与声光报警电路通信连接；所述第一MCU与第一电源电路的输出端连接，所述车载蓄电池的电压输出端经过DC/DC模块后与第一电源电路的输入端连接，且DC/DC模块上靠近第一电源电路的一侧与第一纽扣电池并联。

车载监控终端单元通过第一CAN电路与整车动力通信单元实现CAN总线通信，获取整车动力通信单元发出的整车动力系统的各部件CAN报文信息。第一MCU通过I/O输入电路的多个信号输入端分别获取车辆点火钥匙、碰撞传感器和温度传感器的检测信号，从而监控车辆的点火情况、是否受到碰撞以及车辆温度是否超标等情况。当监控到车辆出现异常情况时，第一MCU通过I/O输出电路向声光报警电路输出报警信号，在出现故障时进行声光报警提示。车载蓄电池通过DC/DC模块进行电压调整，输出的电压经过第一电源电路的转换后为车载监控终端单元供电。第一纽扣电池作为备用的电源，其与DC/DC模块的输出端并联，接入第一电源电路的输入端。车载监控终端单元还通过数据总线获取GPS/北斗模块的车辆定位数据、路况摄像头的图像监控数据。在持续获取车辆的各类监控信息的同时，车载监控终端单元将车辆的各类监控信息(例如整车的各类参数及状态信息)通过LCD模块进行实时显示，同时通过第一5G模块向远程监控单元发出各类监控数据。车载监控终端单元还包括第一时钟电路，第一时钟电路与第一MCU连接，为第一MCU提供时钟信号，使得第一MCU能够正常运行。

本实施例中，所述远程监控单元包括第二MCU、第二时钟电路、第二CAN电路、USB电路、串口电路、第二电源电路、第二纽扣电池、第二5G模块和上位机。第二时钟电路与第二MCU连接，为第二MCU提供时钟信号。所述第二MCU通过第二5G模块与车载监控终端单元通信连接，获取车载监控终端单元的整车的各类监控信号。所述第二MCU通过第二CAN电路、USB电路和/或串口电路与上位机通信连接，将基于5G通信模块获取的各类监控数据进行传输、储存和实时/离线显示；当检测到燃料电池车出现故障时，远程监控单元的上位机进行红色图标闪烁进行报警提示。所述第二MCU通过第二电源电路与第二纽扣电池连接，第二纽扣电池为第二MCU提供工作电源。作为第二MCU的另一种工作电源提供方式，还可通过USB接口与上位机相连实现上位机供电。

工作原理：

本实施例充分利用了5G通信模块进行通信实现整车动力系统各个参数信息的远程传输，在车载现场通过LCD模块进行整车动力系统的各个参数和状态显示，在监测到出现故障时进行声光报警提示。此外，还由远程监控单元根据实际使用需要通过CAN总线或USB或串口电路与远程监控中心的上位机通信实现车辆的远程监控，当监测到车辆出现异常时，上位机同步进行报警提示。该系统智能化程度高、通信距离远、实时性强、数据吞吐量大，适合于大规模燃料电池车现场和远程监控的需要。

需要说明的是，本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本专业领域技术人员公知的现有技术。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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)

1.一种基于5G通信的燃料电池车远程监控系统，其特征在于，包括整车动力通信单元、车载监控终端单元和远程监控单元，所述整车动力通信单元通过CAN总线与车载监控终端单元通信连接，所述车载监控终端单元通过5G通信模块与远程监控单元通信连接；

所述整车动力通信单元用于通过CAN总线获取整车动力系统的各部件CAN报文信息；

所述车载监控终端单元用于通过CAN总线获取整车动力通信单元的CAN报文信息，还用于采集整车的部分传感器信号，并通过5G通信模块与远程监控单元进行通信；

所述远程监控单元用于将整车的各类监控信号进行实时和/或离线监控显示。

2.根据权利要求1所述一种基于5G通信的燃料电池车远程监控系统，其特征在于，所述5G通信模块包括第一5G模块和第二5G模块，所述第一5G模块设置在车载监控终端单元上，所述第二5G模块设置在远程监控单元上，所述第一5G模块和第二5G模块通过5G网络通信连接。

3.根据权利要求1所述一种基于5G通信的燃料电池车远程监控系统，其特征在于，所述部分传感器信号至少包括点火钥匙信号、碰撞传感器信号和车身温度传感器信号。

4.根据权利要求1所述一种基于5G通信的燃料电池车远程监控系统，其特征在于，所述整车动力通信单元至少包括燃料电池控制器、整车控制器、升压DC/DC单元、电池管理单元、电机控制器和氢气管理单元，所述燃料电池控制器、整车控制器、升压DC/DC单元、电池管理单元、电机控制器和氢气管理单元通过整车动力CAN网络相互通信连接。

5.根据权利要求2所述一种基于5G通信的燃料电池车远程监控系统，其特征在于，所述车载监控终端单元包括第一MCU、I/O输入电路、第一CAN电路、I/O输出电路、声光报警电路、第一电源电路、第一纽扣电池、DC/DC模块、车载蓄电池、GPS/北斗模块、路况摄像头、第一5G模块、LCD模块、点火钥匙、碰撞传感器和温度传感器；所述第一MCU与第一CAN电路通信连接，所述第一CAN电路通过CAN总线与整车动力通信单元通信连接；所述第一MCU通过数据总线分别与LCD模块、第一5G模块、GPS/北斗模块和路况摄像头通信连接；所述第一MCU通过I/O输入电路与点火钥匙的信号输出端、碰撞传感器的信号输出端和温度传感器的信号输出端分别通信连接；所述第一MCU通过I/O输出电路与声光报警电路通信连接；所述第一MCU与第一电源电路的输出端连接，所述车载蓄电池的电压输出端经过DC/DC模块后与第一电源电路的输入端连接，且DC/DC模块上靠近第一电源电路的一侧与第一纽扣电池并联。

6.根据权利要求2所述一种基于5G通信的燃料电池车远程监控系统，其特征在于，所述远程监控单元包括第二MCU、第二CAN电路、USB电路、串口电路、第二电源电路、第二纽扣电池、第二5G模块和上位机；所述第二MCU通过第二5G模块与车载监控终端单元通信连接；所述第二MCU通过第二CAN电路、USB电路和/或串口电路与上位机通信连接，以进行数据传输、储存和显示；所述第二MCU通过第二电源电路与第二纽扣电池连接。

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