CN107666425A - 一种新能源汽车远程监控管理*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新能源汽车远程监控管理***，包括车载监控终端、无线网关和监控管理平台；车载监控终端安装于新能源汽车内，通过GPRS网络与无线网关进行通信连接，并将采集的新能源汽车数据发送给无线网关；监控管理平台通过以太网与无线网关相互连接，经由无线网关接收车载监控终端所发送的新能源汽车数据。本发明通过CAN总线对车辆信息进行采集，利用数据存储技术存储相关信息和USB通信技术实现车载监控终端和驾驶员之间的信息交换，GPS定位技术实现车载GPS的应用，为车辆的定位和保障提供有效手段，GPRS通信技术实现车载监控终端和监控管理平台的数据交换。

Description

一种新能源汽车远程监控管理***
技术领域
本发明涉及新能源汽车监控技术领域，特别涉及一种新能源汽车远程监控管理***。
背景技术
新能源汽车是指使用非常规车用燃料(或使用常规车用燃料但装载新型动力装置)，具有新技术、新结构和先进技术原理的汽车。其中纯电动汽车(BEV)、混合动力电动汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCEV)发展前景最为良好，也是目前国家大力推广的主要新能源车型。
目前，混合动力汽车和纯电动汽车技术发展已经较为成熟，处于研发和试生产的阶段，而在车辆未定型之前难免会有些技术缺陷。为了提高运营的可靠性并降低风险，开发一套车辆远程监控***对新能源汽车进行远程监控、状态评估和故障诊断是非常有必要的。
发明内容
(一)解决的技术问题
为了解决上述问题，本发明提供了一种新能源汽车远程监控管理***，能够实时显示新能源汽车的位置、故障、状态、基础数据等信息，对新能源汽车的安全运行起到了保障作用。
(二)技术方案
一种新能源汽车远程监控管理***，包括车载监控终端、无线网关和监控管理平台；所述车载监控终端安装于新能源汽车内，通过GPRS网络与无线网关进行通信连接，并将采集的新能源汽车数据发送给所述无线网关；所述监控管理平台通过以太网与所述无线网关相互连接，经由所述无线网关接收所述车载监控终端所发送的新能源汽车数据。
进一步的，所述车载监控终端包括处理器单元、CAN接口单元、IC卡管理单元、存储单元、低功耗唤醒单元、报警单元、GPS定位单元和GPRS通信单元；
所述处理器单元通过所述CAN接口单元连接汽车CAN总线，采集挂在所述CAN总线上的信息采集单元的数据；
所述IC卡管理单元与所述处理器单元相互连接，利用IC卡进行USB导出数据或终端注销管理；
所述存储单元与所述处理器单元相互连接，对所述处理器单元采集的数据进行存储；
所述低功耗唤醒单元与所述处理器单元相互连接，在汽车停车后，通过钥匙或充电信号对终端进行唤醒，使其进入工作状态；
所述报警单元与所述处理器单元相互连接，对与所述CAN总线连接异常或终端内部故障等情况进行报警提醒；
所述GPS定位单元与所述处理器单元相互连接，接收GPS定位卫星发送的导航电文，用来实时确定车辆位置，追踪车辆运行轨迹；
所述处理器单元通过所述GPRS通信单元与监控管理平台无线连接，将新能源、GPS、车辆本身的数据发送给所述监控管理平台。
进一步的，所述监控管理平台包括中心监管***、协同监管***和个人消费者服务***。
再进一步的，所述处理器单元选用基于ARM7TDMI-S的单片机LPC2388。
再进一步的，所述CAN接口单元选用通用CAN隔离收发器CTM8251AT。
再进一步的，所述存储单元为SD卡。
再进一步的，所述GPS定位单元包括GPS模块、第一电感、第一电阻和第一电容，其中所述GPS模块为24pin Ublox NEO 5Q。
再进一步的，所述GPRS通信单元包括GSM/GPRS模块、第二电阻、第三电阻和第二电容；其中所述GSM/GPRS模块为68pin SIM900，所述第二电容为电解电容。
(三)有益效果
本发明提供了一种新能源汽车远程监控管理***，通过CAN总线对车辆本身运行状态、整车控制器、电池管理***、电机控制器、新能源其它相关附件信息进行采集，利用数据存储技术存储相关信息和USB通信技术实现车载监控终端和驾驶员之间的信息交换，GPS定位技术实现车载GPS的应用，为车辆的定位和保障提供有效手段，GPRS通信技术实现车载监控终端和监控管理平台的数据交换，能够实时显示新能源汽车的位置、故障、状态、基础数据等信息，对新能源汽车的安全运行起到了保障作用，并为新能源汽车的改进提供了依据，其***功耗低，实时性好，运行稳定可靠，功能强大，使用灵活，具有良好的可扩展性，可以兼容纯电动汽车、混合动力汽车等多种新能源车型。
附图说明
图1为本发明所涉及的一种新能源汽车远程监控管理***的结构框图。
图2为本发明所涉及的一种新能源汽车远程监控管理***的CAN接口单元电路连接图。
图3为本发明所涉及的一种新能源汽车远程监控管理***的GPS定位单元电路原理图。
图4为本发明所涉及的一种新能源汽车远程监控管理***的GPRS通信单元电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所涉及的实施例做进一步详细说明。
如图1所示，一种新能源汽车远程监控管理***，包括车载监控终端、无线网关和监控管理平台；车载监控终端安装于新能源汽车内，通过GPRS网络与无线网关进行通信连接，并将采集的新能源汽车数据发送给无线网关；监控管理平台通过以太网与无线网关相互连接，经由无线网关接收车载监控终端所发送的新能源汽车数据。
监控管理平台包括中心监管***、协同监管***和个人消费者服务***。
所有被监控的新能源车辆信息都会录入到中心监管***，同时所有车辆的数据也会发送到中心监管***。中心监管***只有一个，可以监控所有安装车载监控终端的新能源车辆。被授以权限的用户可以通过以太网远程访问中心监管***，实时查看车辆信息。
协同监管***是客户专用的监控管理平台，可以满足客户自己搭建服务器并在客户本地保留数据的要求。协同监管***智能录入本公司或本车厂的车辆信息，不能监控本车厂以外的车辆。可以建立多个协同监管***，组成协同监管***群，通过以太网和中心监管***连接。
个人消费者服务***主要为移动终端客户提供服务，客户可以随时通过移动终端登录***察看相关车辆信息。移动终端客户包括手机用户和PC用户。个人消费者服务***也通过以太网和中心监管***连接。
车载监控终端包括处理器单元、CAN接口单元、IC卡管理单元、存储单元、低功耗唤醒单元、报警单元、GPS定位单元和GPRS通信单元；处理器单元通过CAN接口单元连接汽车CAN总线，采集挂在CAN总线上的信息采集单元的数据；IC卡管理单元与处理器单元相互连接，利用IC卡进行USB导出数据或终端注销管理；存储单元与处理器单元相互连接，对处理器单元采集的数据进行存储；低功耗唤醒单元与处理器单元相互连接，在汽车停车后，通过钥匙或充电信号对终端进行唤醒，使其进入工作状态；报警单元与处理器单元相互连接，对与CAN总线连接异常或终端内部故障等情况进行报警提醒；GPS定位单元与处理器单元相互连接，接收GPS定位卫星发送的导航电文，用来实时确定车辆位置，追踪车辆运行轨迹；处理器单元通过GPRS通信单元与监控管理平台无线连接，将新能源、GPS、车辆本身的数据发送给监控管理平台。
处理器单元选用基于ARM7TDMI-S的单片机LPC2388，为单芯片16/32位微控制器，工作电压为5V，输出3.3V，运行频率为72MHz。其内置512kB高速Flash存储器，可10万次反复擦写，自带USB2.0设备/主机/OTG，4个UART口，预留两路CAN总线接口，3个I2C和一个I2S接口，多达104个快速GPIO口，带有并行方式的SD卡接口，自带独立电源管脚的实时时钟，时钟源可设置为RTC振荡器或者APB时钟。
信号采集单元为车辆本身已经安装好的传感器设备，主要对车辆信息、整车控制器信息、电机控制器信息、电池管理***、车载充电机等数据进行采集并解析，并将采集的数据放在CAN总线上面。
CAN(控制器局域网)是国际上运用最广泛的总线之一，由于是通过差分方式传输，其具有结构简单、传输距离较远、速率较快、节点数自由、安全可靠等特性，使其在汽车电子领域备受关注。CAN总线被设计在ECU(汽车电子控制单元)之间交换信息，从而构成了汽车电子网络。
车载监控终端采用汽车级的高速CAN收发器，完全符合ISO11898标准低功耗模式，可通过CAN总线唤醒LPC2388预留的两路CAN接口。CAN接口模块主要用于完成与CAN总线的通讯，接收所需数据，实现车载监控终端与汽车内部控制***之间的无干扰通讯。CAN接口模块选用接口电路非常简单的通用CAN隔离收发器CTM8251AT，它的主要功能是将CAN控制器LPC2388的逻辑电平转换为CAN总线的差动电平，另外，CTM8251AT还具有对CAN控制器LPC2388与CAN总线之间的隔离作用，隔离电源可达DC2500V。如图2所示，CAN控制器LPC2388通过其UART1口与CAN隔离收发器U1CTM8251AT通信连接，CTM8251AT的CAN_H脚接CAN总线高数据位，CAN_L接低数据位。LPC2388通过CTM8251AT采集CAN总线中的数据信息。
车载监控终端可以通过GPRS网络传输数据或USB导出数据，利用IC卡进行USB导出数据管理。所有被监控的新能源汽车的车辆信息都会录入到中心监管***，而需要注销的车载监控终端，也要在中心监管***上进行注销，同样利用IC卡进行车载监控终端注销管理。
存储单元采用4G SD卡进行数据大容量存储。车载监控终端主要分为两种存储：LPC2388内置的Flash存储和外部SD卡存储。车辆信息、车载监控终端参数、新能源参数、标定值按特定结构存储在Flash中，新能源汽车的报警、状态和数据以文件形式存储在SD卡中。
车载监控终端利用LPC2388的外部中断输入进行低功耗唤醒。在新能源汽车停车后，车载监控终端会进入低功耗模式，通过钥匙信号、车载充电机或外部充电桩信号对车载监控终端进行唤醒，使其进入工作状态。
车载监控终端可触发多种故障报警，如无CAN报文报警、内部故障报警等。
如图3所示，GPS定位单元包括GPS模块U2、电感L1、电阻R1和电容C1，其中GPS模块U2为24pin Ublox NEO 5Q。该模块支持NEMA0183V3.0协议标准输出，TTL电平接口，不能直接与LPC2388相连接，必须先通过MAX3232将TTL电平转换成RS232电平后，才能连接到LPC2388的UART2口。Ublox NEO 5Q引脚20(TxD1)和引脚21(RxD1)分别通过MAX3232与LPC2388的引脚GPS_TX和引脚GPS_RX相连。定位精度小于2.5m，限制运行速率高达1000节，相当于515m/s，具有50通道卫星接收功能，工作电压2.7～3.6V，启动时间短，功耗低，全速模式135mW，定位快速，提供多种接口，便于扩展。模块上电工作时，与LPC2388进行通信，通过初始化设置定时输出GPS卫星导航电文，LPC2388对GPS卫星导航电文进行解析，提取出日期、时间、经纬度和车载速度等有用信息作为监控管理平台监测的基本数据，用来实时确定车辆位置，追踪车辆运行轨迹。车载监控终端上电工作时，GPS模块Ublox NEO 5Q每隔一段时间就把接收到的GPS卫星导航电文通过串口传输给LPC2388，LPC2388编程控制读取导航电文的时间间隔，以降低功耗和节约通信费用。
如图4所示，GPRS通信单元包括GSM/GPRS模块U3、电阻R2、电阻R3和电容C2；其中GSM/GPRS模块U3为68pin SIM900，电容C2为电解电容。SIM900为工业级四频段GSM/GPRS模块，体积小，功耗低，可以快速安全可靠地实现短信消息服务和GPRS数据无线传输。SIM900内嵌PPP拨号协议和TCP/IP协议栈，模块工作电压为3.4～4.5V，可工作在850/900/1800/1900MHz四个频段。LPC2388通过UART3口与SIM900进行通信，SIM900的引脚9(TXD_O)和引脚10(RXD_I)需要通过MAX3232芯片电平转换后才能与LPC2388的引脚GPRS_TX和引脚GPRS_RX相连。SIM900与STM32F103RBT6的通信协议是AT命令集，STM32F103RBT6通过发送AT指令可以对SIM900进行控制，设置工作模式，传输速率设置为115200b/s。SIM900模块内置SIM卡进行通信。车载监控终端的远程数据传输主要通过GPRS网络实现的，把新能源数据、GPS数据、车辆本身数据发送到GPRS网络，监控管理平台通过GPRS网络得到这些数据并进行存储、分析、显示。
通过GPRS网络将数据传送到监控管理平台，主要有三种上载方式：基本数据上载、阈值触发数据上载和监控中心命令上载。
基本数据上载：在车辆正常状态下，车载监控终端只按较低频率上载新能源汽车关键技术参数，能满足监控管理平台了解新能源汽车上关键部件运行状态的要求。
阈值触发数据上载：在新能源汽车上，有很多参数比较重要，当其满足一定的阈值条件时，必须对其重点监控，以获得更多的数据来了解相关部件的运行状态。当这些阈值条件满足时，车载监控终端就以较高的频率发送这些数据，以便更好更有效地观察相关部件的运行状态。
监控中心命令上载：在新能源汽车运行过程中，监控管理平台如果想对某些未在基本数据中上载的参数实现数据上载，或者想改变某些正在上传参数的上载频率，这时候就需要命令上载数据。监控管理平台通过GPRS网络，发送参数上载命令给车载监控终端，车载监控终端响应命令后，以上载命令所要求的形式进行上载。
本发明提供了一种新能源汽车远程监控管理***，通过CAN总线对车辆本身运行状态、整车控制器、电池管理***、电机控制器、新能源其它相关附件信息进行采集，利用数据存储技术存储相关信息和USB通信技术实现车载监控终端和驾驶员之间的信息交换，GPS定位技术实现车载GPS的应用，为车辆的定位和保障提供有效手段，GPRS通信技术实现车载监控终端和监控管理平台的数据交换，能够实时显示新能源汽车的位置、故障、状态、基础数据等信息，对新能源汽车的安全运行起到了保障作用，并为新能源汽车的改进提供了依据，其***功耗低，实时性好，运行稳定可靠，功能强大，使用灵活，具有良好的可扩展性，可以兼容纯电动汽车、混合动力汽车等多种新能源车型。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (8)

1.一种新能源汽车远程监控管理***，其特征在于：包括车载监控终端、无线网关和监控管理平台；所述车载监控终端安装于新能源汽车内，通过GPRS网络与无线网关进行通信连接，并将采集的新能源汽车数据发送给所述无线网关；所述监控管理平台通过以太网与所述无线网关相互连接，经由所述无线网关接收所述车载监控终端所发送的新能源汽车数据。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车远程监控管理***，其特征在于：所述车载监控终端包括处理器单元、CAN接口单元、IC卡管理单元、存储单元、低功耗唤醒单元、报警单元、GPS定位单元和GPRS通信单元；
所述处理器单元通过所述CAN接口单元连接汽车CAN总线，采集挂在所述CAN总线上的信息采集单元的数据；
所述IC卡管理单元与所述处理器单元相互连接，利用IC卡进行USB导出数据或终端注销管理；
所述存储单元与所述处理器单元相互连接，对所述处理器单元采集的数据进行存储；
所述低功耗唤醒单元与所述处理器单元相互连接，在汽车停车后，通过钥匙或充电信号对终端进行唤醒，使其进入工作状态；
所述报警单元与所述处理器单元相互连接，对与所述CAN总线连接异常或终端内部故障等情况进行报警提醒；
所述GPS定位单元与所述处理器单元相互连接，接收GPS定位卫星发送的导航电文，用来实时确定车辆位置，追踪车辆运行轨迹；
所述处理器单元通过所述GPRS通信单元与监控管理平台无线连接，将新能源、GPS、车辆本身的数据发送给所述监控管理平台。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车远程监控管理***，其特征在于：所述监控管理平台包括中心监管***、协同监管***和个人消费者服务***。
4.根据权利要求2所述的一种新能源汽车远程监控管理***，其特征在于：所述处理器单元选用基于ARM7TDMI-S的单片机LPC2388。
5.根据权利要求2所述的一种新能源汽车远程监控管理***，其特征在于：所述CAN接口单元选用通用CAN隔离收发器CTM8251AT。
6.根据权利要求2所述的一种新能源汽车远程监控管理***，其特征在于：所述存储单元为SD卡。
7.根据权利要求2所述的一种新能源汽车远程监控管理***，其特征在于：所述GPS定位单元包括GPS模块、第一电感、第一电阻和第一电容，其中所述GPS模块为24pin UbloxNEO 5Q。
8.根据权利要求2所述的一种新能源汽车远程监控管理***，其特征在于：所述GPRS通信单元包括GSM/GPRS模块、第二电阻、第三电阻和第二电容；其中所述GSM/GPRS模块为68pin SIM900，所述第二电容为电解电容。
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