TWI569133B

TWI569133B - Electric vehicle operation data collection system

Info

Publication number: TWI569133B
Application number: TW100146288A
Authority: TW
Inventors: Min-Jin Chen; qing-wei Zhang; li-jun Guo
Original assignee: Automotive Res And Testing Center
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2017-02-01
Also published as: TW201324125A

Description

電動車運行資料彙集系統

本發明是一種電動車運行資料彙集系統，利用CAN Bus作為系統觸發方式，進行四階控制模組之驅動判斷，並以資料分拆及封裝模組將電動車各項資料儲存於儲存模組，或以無線傳輸之後端處置。

如中華民國申請專利第096149118號之發明專利，其一種「可獨立監測重置之GPS車載終端機」，主要係設有遙控器、遙控器接收介面、微處理器、防盜介面、行動通訊模組、SIM卡、通話介面、衛星定位接收模組、獨立監測重置裝置、重置控制開關所連接而成；如此，利用SIM卡電話簿的功能，不必增加任何輸入介面就可任意指定，而內置彈珠式震動感應器可判斷車主不在車內，自動進入省電或依參數設定自動進入佈防模式，又防盜介面可具多種防盜偵測輸入，另獨立監測重置裝置可全程監測衛星定位接收模組、微處理器、防盜介面、行動通訊模組，重置控制開關則可控制重置，使外部電源與內部電源切斷後再恢復。

市面上所開發一系列相關於「行車資訊無線傳輸系統」以及上述「可獨立監測重置之GPS車載終端機」，大多強調架構及功能，而隨著電動車電能以及電池等監控需求，需要傳送及紀錄車輛行駛資料，在使用上有存在下列缺陷：其一，模組的資料儲存(Log)與無線傳輸無自動調整設計，無法依據車輛實際的即時資料量來做最有效的資料儲存與傳送。

其二，現有的產品，其系統的啟動或休眠大多是依照車輛引擎、點火開關等狀態或另外以感測器偵測，而不適用於電動車輛，容易有資料儲存遺漏等問題。

有鑑於此，本案發明人針對上述缺陷，進行相關產品之研發與設計，而終於創作出一種「電動車運行資料彙集系統」，以車載CAN Bus作為主要資料輸入途徑與觸發系統運作與否的依據，且配合四階控制模式的切換與彙集資料分拆、封裝方法進行運行資料收集，並由本系統的儲存模組與無線傳輸模組進行收集資料的後送分析，避免上述缺陷。

本發明主要目的是提供一種「電動車運行資料彙集系統」，利用CAN Bus蒐集相關資料及其流動狀況，進行資料記錄與發送的動作調整，而可以有效節省傳輸頻寬/儲存空間又不遺失欲蒐集資料。此外，本發明利用CAN Bus傳輸狀態來判斷本系統是否為休眠或運作狀態，其與傳統的引擎啟動/點火開關等方式不同，以欲蒐集資料來觸發系統運作，故傳統方式會有遺失電動車運行資料。同時本發明在運作過程是配合四階控制模組，能維持系統於最佳工作模式下提供服務。

為了達成上述目的與功效，本發明「電動車運行資料彙集系統」包括有微處理器、CAN Bus模組、四階控制模組、資料分拆及封裝模組、儲存模組及無線傳輸模組，其中：該CAN Bus模組，其係與車輛CAN網路連結至微處理器，並由車輛端CAN網路資料流狀況，如是否有資料於網路上進行傳輸，作為系統運作或休眠之判斷依據；該四階控制模組，其包括有一系統啟動狀態、一無錯誤狀態、一消極錯誤狀態及一積極錯誤狀態，而無錯誤狀態與消極錯誤狀態於偵測無CAN Bus訊號則CAN Bus進入系統休眠；以及該資料分拆及封裝模組，係由CAN Bus資料接收到儲存模組寫入無線傳輸模組，進行資料拆解與封裝。

本發明「電動車運行資料彙集系統」進一步包括有下列技術特徵：

1.該儲存模組為插拔式儲存媒介，而該無線傳輸模組為GPRS無線傳輸。

2.該四階控制模組於系統啟動狀態檢查無誤進入無錯誤狀態運作，CAN Bus無訊號且於無錯誤狀態時，CAN Bus進行休眠，系統異常運作時由無錯誤狀態運作切換至消極錯誤狀態或積極錯誤狀態；於消極錯誤狀態時，重置成功返回無錯誤狀態，而重置未果則進入積極錯誤狀態；該積極錯誤狀態時，進行故障檢修、控制程序重置，確認無誤返回無錯誤狀態。

3.該無錯誤狀態切換至積極錯誤狀態時包括有儲存錯誤；由該消極錯誤狀態進入該積極錯誤狀態，並以該積極錯誤狀態進行故障檢修、控制程序重置無誤，同時儲存並返回消極錯誤狀態；於消極錯誤狀態無偵測到CAN Bus訊號，則系統進入休眠。

4.該系統啟動狀態包括有儲存功能檢查、CAN Bus接收檢查、GPS接收檢查、GPRS I/O檢查、RTC信號檢查、GPIO/LED檢查；該無錯誤狀態CAN Bus運作，並包括有每N秒進行CAN Bus訊號擷取側錄、每N秒寫入插拔式儲存媒介及每N秒以GPRS封裝傳輸；該消極錯誤狀態運作包括有每N秒進行CAN Bus訊號擷取側錄、亮起通訊錯誤警示LED燈及每N分鐘進行GPS/GPRS重置；該積極錯誤狀態運作包括有亮起系統停擺警示LED燈、進行CAN Bus重置、進行GPS/GPRS重置、進行儲存重置、進行RTC重置及每N分進行系統控制程序重置與檢查。

5.系統啟動狀態中儲存功能檢查，其包括有SPI I/O腳位、FAT16檔案系統、插拔式儲存媒介、內建檔案；CAN Bus接收檢查包括有CAN Bus腳位、遮罩與過濾器、無錯誤訊號；GPS/GPRS接收檢查包括有UART腳位、GPRS使用者名稱與密碼、GPRS網路連線、資料傳輸接收；RTC信號檢查包括有I2C腳位、RTC時間資料；GPIO/LED檢查包括有GPIO與LED設定。

6.該消極錯誤狀態於GPS/GPRS重置中，其包括有UART腳位、GPRS使用者名稱與密碼、GPRS網路連線、資料傳輸接收。

本發明是一種「電動車運行資料彙集系統」，主要係以車載CAN Bus(CAN全名為Controller Area Network控制器區域網路)作為主要資料輸入途徑，配合四階控制模式的切換與彙集資料分拆、封裝方法進行運行資料收集，並由本系統的儲存模組與無線傳輸模組進行收集資料的後送分析。本發明包括有下列特點：

1.整合設計符合電動車運行資料彙集的功能。

2.資料儲存(Log)、傳輸具自動調校設計，可依電動車其CAN Bus流量、封包類型自動調整。

3.以CAN Bus觸發系統運作方式，進行四階控制模組之間的流程喚醒，且撘配四階系統控制模組，可依照模組的系統狀態(故障、無收訊…等狀況)進行控制。

4.資料分拆及封裝模組，可將彙集資料合適的儲存於儲存模組或透過無線傳輸進行後送處理。

為了達成上述目的與特點，本發明於下列舉一實施例，並請參閱圖式第一圖所示，圖中顯示本發明「電動車運行資料彙集系統」其包括有微處理器1、CAN Bus模組2、四階控制模組3、資料分拆及封裝模組4、儲存模組5及無線傳輸模組6，其中：該CAN Bus模組2，其係與車輛CAN網路連結至微處理器1，並由車輛端CAN網路資料流狀況，如是否有資料於網路上進行傳輸，作為系統運作或休眠之判斷依據；該四階控制模組3，其包括有一系統啟動狀態、一無錯誤狀態、一消極錯誤狀態及一積極錯誤狀態，而無錯誤狀態與消極錯誤狀態於偵測無CAN Bus訊號則CAN Bus進入系統休眠；該資料分拆及封裝模組4，係由CAN Bus資料接收到儲存模組5，並寫入無線傳輸模組6，進行資料拆解與封裝；該儲存模組5在此係以插拔式儲存媒介為例，如SD記憶卡；而該無線傳輸模組6係以GPRS無線傳輸為例。

於下列簡單說明本發明其整體連接關係，首先請參閱圖式第二圖所示其為本發明配置於電動車示意圖，利用電動車車上所載的電池提供永久直流電源(永遠正電)供本系統電源需求，且系統電源電性連接微處理器、儲存模組、CAN Bus模組、GPS/GPRS及UART，其中CAN Bus模組係與電動車的CAN網路連結，該CAN Bus模組可依據車輛端的CAN網路資料流狀況來決定是否觸發整個系統進行工作，該資料流狀態係可指是否有資料於網路上進行傳輸，藉以作為系統運動或休眠之判斷依據。

請參閱圖式第三圖所示，其為本發明電動車運行資料彙集系統運作簡要示意圖，圖式中顯示本系統呈開時，首先進行本系統各項功能初始化，再由四階控制模組中切換至其中一狀態，當CAN Bus模組資料傳輸中，本系統將處於工作狀態，並回復到四階控制模組進行電動車監控或切換任一控制狀態，而CAN Bus模組呈閒置無資料本系統呈休眠回到初始狀態；如此本系統應用於電動車蒐集車輛資料時，一旦欲蒐集資料出現即可觸發系統工作，而不會有遺失電動車運行資料。

關於本發明四階控制模組運行及其之間的狀態切換，請配合參閱下列說明以及圖式第四圖至第八圖所示；該四階控制模組，其包括有一系統啟動狀態、一無錯誤狀態、一消極錯誤狀態及一積極錯誤狀態，而無錯誤狀態與消極錯誤狀態於偵測無CAN Bus訊號則CAN Bus進入系統休眠；其中該無錯誤狀態切換至積極錯誤狀態時包括有儲存錯誤；由該消極錯誤狀態進入該積極錯誤狀態，並以該積極錯誤狀進行故障檢修、控制程序重置無誤，同時儲存並返回消極錯誤狀態；於消極錯誤狀態無偵測到CAN Bus訊號，則系統進入休眠。

該系統啟動狀態包括有儲存功能檢查、CAN Bus接收檢查、GPS接收檢查、GPRS I/O檢查、RTC信號檢查、GPIO/LED檢查，完成上述檢查流程時系統啟動成功，上述任一項檢查未成功則系統啟動狀態失敗，如圖式第五圖所示。該儲存功能檢查包括有SPI I/O腳位、FAT16檔案系統、插拔式儲存媒介、內建檔案；CAN Bus接收檢查包括有CAN Bus腳位、遮罩與過濾器、無錯誤訊號；GPS/GPRS接收檢查包括有UART腳位、GPRS使用者名稱與密碼、GPRS網路連線、資料傳輸接收；RTC信號檢查包括有I2C腳位、RTC時間資料；GPIO/LED檢查包括有GPIO與LED設定。

該無錯誤狀態CAN Bus運作，並包括有每N秒進行CAN Bus訊號擷取側錄、每N秒寫入插拔式儲存媒介及每N秒以GPRS封裝傳輸；該無錯誤狀態在系統正常運行時，由CAN Bus運作以CAN Bus過濾器觸發，並由CAN Bus資料接收，另以計時器提供設定時間區間進行CAN Bus訊號擷取側錄至插拔式儲存媒介，以及GPRS資料傳送，如圖式第六圖所示。

該消極錯誤狀態運作包括有每N秒進行CAN Bus訊號擷取側錄、亮起通訊錯誤警示LED燈及每N分鐘進行GPS/GPRS重置；該消極錯誤狀態於系統異常運行時，如GPS/GPRS I/O出現異常時，CAN Bus運作以CAN Bus過濾器觸發，並由CAN Bus資料接收，同時亮起通訊錯誤警示LED燈，並另外以計時器提供設定區間進行CAN Bus訊號擷取側錄至插拔式儲存媒介，以及GPS/GPRS重置，如圖式第七圖所示。該消極錯誤狀態於GPS/GPRS重置中，其包括有UART腳位、GPRS使用者名稱與密碼、GPRS網路連線、資料傳輸接收。

該積極錯誤狀態運作包括有亮起系統停擺警示LED燈、進行CAN Bus重置、進行GPS/GPRS重置、進行儲存重置、進行RTC重置及每N分進行系統控制程序(Main Code)重置與檢查。該積極錯誤狀態是進行系統故障檢修，當上述無錯誤狀態及消極錯誤狀態出現儲存異常時，該系統切換至積極錯誤狀態，進行亮起系統停擺警示LED燈、CAN Bus重置、GPS/GPRS重置、進行儲存重置(在此係以插拔式儲存媒介為例)、進行RTC重置及每N分進行系統控制程序重置與檢查，如圖式第八圖所示。藉由上述四階控制模組之間的搭配、狀態切換設計，提供系統在最佳工作模式下進行電動車運行資料的蒐集。

對於本系統資料拆裝及封裝模組，請參與圖式第九圖與第十圖所示，當CAN Bus出現資料時，將依其資料的CAN ID進行需求性判斷，不符合時刪除，符合時即將資料載入CAN Buffer群中，並開始進行資料封裝，首先封裝RTC的時間資料欄，第二步則進行加載GPS Module的GPS位置資訊欄，資料完成封裝後，此時封包已含GPS、RTC、ID、DLC及Data等內容，並先存入SD Buffer與GPRS Buffer中等待儲存或發送。系統將以時間計時器作為資料儲存與發送的觸發，當儲存觸發條件成立時則將封包由SD Buffer群中經儲存控制器儲存於插拔式儲存媒介中(在此係以SD卡為例)，而當發送條件成立時，則將封包資料由GPRS Buffer群中取出，並加載SOF及EOF欄位後發送。

本系統透過上述資料經過判斷篩選後，經分拆及封裝重組，得以有效減少資料容量30%至50%，進一步有節省儲存空間與傳輸頻寬，在耗費最小儲存空間與無線頻寬下，進行電動車運行的資料蒐集；且本系統利用CAN Bus上蒐集資料流動狀況，對資料記錄與發送的動作調整，確實可以節省傳輸頻寬及儲存空間，而不會有遺失欲蒐集資料之缺陷。

經由上述各項說明與圖式介紹後，可明白本發明「電動車運行資料彙集系統」，改進先前擷取資料後直接傳輸方式，並利用CAN Bus傳輸的連續性變化特點，開發出適用於電動車電能、電池監控的資料封裝及儲存、傳輸架構。

1．．．微處理器

2．．．CAN Bus模組

3．．．四階控制模組

4．．．資料分拆及封裝模組

5．．．儲存模組

6．．．無線傳輸模組

第一圖是本發明系統方塊圖。

第二圖是本發明實施於電動車各項配置示意圖。

第三圖是本發明系統運作簡要示意圖。

第四圖是本發明四階控制模組方塊示意圖。

第五圖是本發明系統啟動狀態方塊示意圖。

第六圖是本發明無錯誤狀態方塊示意圖。

第七圖是本發明消極錯誤狀態方塊示意圖。

第八圖是本發明積極錯誤狀態方塊示意圖。

第九圖是本發明資料分拆及封裝模組方塊示意圖。

第十圖是本發明資料儲存與發送動作觸發示意圖。