CN201364494Y - 一种车载监控终端 - Google Patents
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Abstract
本电动汽车车载监控终端是一种嵌入式的车载监控终端，包括嵌入式控制器、程序存储和运行模块、电源管理模块、监控电路、CAN总线模块、GPS模块、LCD液晶显示模块、触摸屏模块以及MiniSD卡数据存储模块。该车载监控终端能够采集电动汽车动力蓄电池的完整运行参数，还能够实现电动汽车的实时定位跟踪，获取电动汽车的运行位置、运行速度和运行方向等参数。同时，该车载监控终端将采集到的电动汽车运行参数保存至终端的MiniSD卡存储设备中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种汽车监控装置，具体地说是能够长时间采集、显示、存储电动汽车动力蓄电池实时运行参数，并能够通过全球卫星定位***GPS精确定位跟踪电动汽车的监控终端。
背景技术
动力蓄电池作为电动汽车的储能部件，其技术水平对电动汽车的发展将起到决定性作用。目前，国内的电动汽车正处于示范运行和考核阶段。在这个阶段，需要完整地采集和存储动力蓄电池的运行参数，如单体电压电流、电池组总电压总电流、最高最低温度、荷电状态SOC、放电深度DOD、充电状态、充电次数、输入输出电能量等，以准确地反映动力蓄电池的状态，为分析、提高动力蓄电池性能指标提供原始数据，为全面考核现有电动汽车的技术经济性和整车可靠性，为进一步完善整车的优化设计、积累运营组织管理经验以及政策的相关决策提供第一手翔实的数据和依据。
目前，现有的监控装置存在存储空间有限、采集动力蓄电池运行参数不全，不具备精确累计电动汽车运行里程，不能精确定位电动汽车运行位置等不足。这些不足给全面、客观地评价动力蓄电池性能指标带来了困难。
实用新型内容
为了克服现有技术存储空间有限、采集电动汽车运行参数不全等缺陷，本实用新型提供一种嵌入式的车载监控终端。
为此，本实用新型采用以下技术方案：一种车载监控终端，包括嵌入式控制器、SDRAM同步动态随机存取存储器、FLASH存储器、电源管理模块、时钟管理模块、监控电路、CAN总线模块、GPS定位模块、LCD液晶显示模块、触摸屏模块及MiniSD卡数据存储模块，所述嵌入式控制器分别与SDRAM同步动态随机存取存储器、FLASH存储器、时钟管理模块、监控电路、CAN总线模块、GPS定位模块、LCD液晶显示模块、触摸屏模块及MiniSD卡数据存储模块相连接，嵌入式控制器通过电源管理模块与车载电源连接。
较优地，所述CAN总线模块通过SPI接口与嵌入式控制器连接，所述GPS定位模块通过串口与嵌入式控制器连接，所述LCD液晶显示模块通过LCD接口与嵌入式控制器连接，所述触摸屏模块通过触摸屏接口与嵌入式控制器连接，所述MiniSD卡数据存储模块通过SDIO与嵌入式控制器连接。
所述电源管理模块包括DC-DC转换器和用于向嵌入式控制器输送不同电压的LDO转换芯片，各LDO转换芯片均与DC-DC转换器连接。
所述CAN总线接口模块包括CAN总线接口芯片、光电耦合器和CAN总线控制器，光电耦合器分别与CAN总线接口芯片和CAN总线控制器连接，CAN总线控制器外接一晶体振荡器。
所述GPS定位模块还连接一备用电源，以保证对其进行连续供电。
所述LCD液晶显示模块包括缓存驱动电路、液晶显示器和Boost变换器，缓存驱动电路和Boost变换器均与液晶显示器连接。
所述MiniSD存储模块由MiniSD卡和MOSFET电路构成，MiniSD卡与MOSFET电路相连接，所述MOSFET电路以选用沟槽式场效应管。
本实用新型的有益效果在于：
1.该车载监控终端可以全面、及时获取电动汽车动力蓄电池的运行参数，为对比分析不同种类动力蓄电池的性能特性提供第一手详实的数据，为综合分析与评价电动汽车技术经济性、环境适应性，为对比分析电动汽车与其他清洁能源汽车的综合特性提供原始数据。
2.该车载监控终端不仅能够采集电动汽车动力蓄电池的完整运行参数，而且能够对电动汽车进行实时定位跟踪，获取电动汽车的运行位置、运行速度和运行方向等参数。同时，该车载监控终端将采集到的电动汽车运行参数保存至终端的大容量存储设备中，即使在较为复杂的车载环境下也能稳定工作。
附图说明
图1是本实用新型的***功能框图；
图2是车载监控终端电源管理模块的电路原理图；
图3是车载监控终端监控电路的电路原理图；
图4是车载监控终端CAN总线接口模块的电路原理图；
图5是车载监控终端GPS接收模块的电路原理图；
图6是车载监控终端LCD液晶显示模块的电路原理图；
图7是车载监控终端触摸屏模块的电路原理图；
图8是车载监控终端MiniSD卡存储模块的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例作进一步的详细说明。
本实用新型的实施例的***功能框图如图1所示，各模块的电路原理图如图2-8所示，现结合附图对各个电路模块的功能和接口信号线描述如下：
嵌入式控制器1：
采用型号为S3C2440A-40-YQ80的ARM9系列嵌入式控制器，是车载监控终端的核心，具有丰富的接口资源，以实现对整个车载监控终端的控制和调度。
车载监控终端以嵌入式控制器1为核心，配以型号为K4S511632D-UC的SDRAM同步动态随机存取存储器2和型号为S29GL25610TAI02的FLASH存储器3构成监控终端的中心处理单元。中心处理单元进行算术和逻辑运算，存储各种控制信息，保持各种控制状态，控制监控终端各个部件协调一致地工作。
电源管理模块4：
电源管理模块包括型号为TPS5450DDAR的DC-DC转换器和均与转换器连接的四块LDO(LD0是LOW DROP-OUT的缩写，含义是“线性稳压器”)转换芯片，LDO转换芯片包括输出4V直流电压的MIC29303芯片、输出3.3V直流电压的MIC29153、输出1.3V直流电压的MIC29153及输出3V直流电压的LM1117。电源管理模块使用车载的12V或24V蓄电池作为输入。该电源管理模块的功能是对车载蓄电池电源进行整流、滤波处理并转换成各模块芯片所需的直流电压。电源管理模块电连接车载监控终端的其他模块，以用于为其他模块提供电源。
时钟管理模块5：
为车载监控终端的中心处理单元提供12MHz的外部时钟信号和32.768kHz的实时时钟信号。
监控电路6：
监控电路6采用型号为MAX706ATESA的多功能监控器，是一组CMOS监控电路，用于监控电源电压和嵌入式控制器的工作状态。与采用分立元件或单一功能芯片组合的电路相比，大大减小了***电路的复杂性和元器件的数量，显著提高了***可靠性和精确度。监控电路在上电、掉电或者电源电压出现异常的情况下向控制器提供复位信号。监控电路还提供看门狗定时器和人工复位等功能。监控电路通过WDO、WDI和RST等信号线与嵌入式控制器1互连。
CAN总线接口模块7：
CAN总线接口模块作为电动汽车CAN总线网络上的一个节点，用于接收动力蓄电池的运行参数。CAN总线信号CANH和CANL经过CAN总线接口芯片TJA1040转换之后，利用光电耦合器HCPL0600对其进行隔离处理，之后CAN总线信号被送入CAN总线控制器MCP2510，光电耦合器通过数据线与CAN总线控制器连接，其中TXCAN用于CAN总线控制器向光电耦合器发送信号，RXCAN用于CAN总线控制器接收由光电耦合器发来的信号。CAN总线控制器通过SPI总线与嵌入式控制器S3C2440A-40-YQ80进行数据交换。SPI总线包括nSS0、SPIMISO0、SPIMOSI0和SPICLK0等信号线。nPRESET为MCP2510的复位信号。MCP2510需要外接一个12MHz的晶体振荡器才能正常工作。
GPS(全球定位***)定位模块8：
GPS定位模块的型号为LEA-4S，功能是通过GPS有源天线接收全球定位卫星的GPS报文，并进行实时分解。GPS接收模块通过RS232串行总线与嵌入式控制器S3C2440A-40-YQ80的串口1连接进行数据交互，RS232串行总线包括RX1和TX1两根信号线，分别与GPS定位模块的TX、RX数据线接口连接。GPS-RST为LEA-4S的复位信号。可在GPS定位模块8上再连接一3V备用电池，以保证GPS定位模块能够以热启动的方式启动。
LCD(液晶显示器)液晶显示模块9：
LCD液晶显示模块包括液晶显示器、缓存驱动电路和Boost变换器，缓存驱动电路和Boost变换器均与液晶显示器连接，液晶显示器选用型号为LTE430WQ-FOC的4.3″的液晶显示器，缓存驱动电路的型号为74LVC16245，Boost变换器的型号为LM2733。LCD液晶显示模块的功能是显示动力蓄电池的运行参数和电动汽车的位置参数。LCD液晶显示模块通过VLINE、VCLK、PWREN、VFRAME、VM和VD0～VD23等信号线与嵌入式控制器S3C2440A-40-YQ80进行数据交互。这些信号需要经过缓存驱动电路74LVC16245之后，才能驱动LCD液晶显示器。Boost变换器LM2733的功能是驱动LCD液晶显示器的背光源。
触摸屏模块10：
用户通过触摸屏模块可以实现与监控终端的人机交互。触摸屏模块通过TSYM、TSYP、TSXM和TSXP等信号线与嵌入式控制器S3C2440A-40-YQ80的触摸屏接口相连。
MINISD卡存储模块11：
MINISD卡存储模块由MiniSD卡和型号为NTR4101P的沟槽式场效应管构成，用于存储动力蓄电池的运行参数和电动汽车的位置参数。MiniSD卡存储模块通过nCD_SD、WP_SD、SDCLK、SDCMD和SDDATA0～SDDATA3等信号线与嵌入式控制器S3C2440A-40-YQ80的SDIO接口互连。MiniSD卡存储模块的3.3V电源通过MOSFET场效应管进行控制，以支持MiniSD卡的热插拔功能。
本实用新型终端的工作过程为：CAN总线接口模块通过电动汽车的CAN总线网络采集动力蓄电池管理***BMS提供的运行参数，然后通过串行***接口SPI传输至车载监控终端的中心处理单元。高灵敏度的GPS全球卫星接收模块LEA-4S接收、分解全球定位卫星的GPS报文，并通过RS-232串行总线将报文传输至车载监控终端的中心处理单元，中心处理单元便可以获取电动汽车的运行位置、运行速度和运行方向等运行参数，实现对电动汽车的实时定位跟踪。车载监控终端的中心处理单元对电动汽车的运行速度进行积分运算获取电动汽车的精确运行里程。
车载监控终端的中心处理单元将采集到的数据有选择地通过LCD液晶显示模块实时显示出来。用户可以通过触摸屏模块实现与车载监控终端的交互，如选择需要显示的参数、选择CAN总线网络传输速率等。
车载监控终端的中心处理单元将采集到的相关数据按照指定的数据格式进行打包处理，存入车载监控终端的大容量MiniSD卡中。
车载监控终端的软件采用Nucleus PLUS嵌入式操作***。Nucleus PLUS嵌入式操作***是为实时嵌入式应用而设计的一个抢先式多任务操作***内核，其95％的代码是用ANSIC编写的，因此便于移植并能够支持大多数类型的处理器。Nucleus PLUS采用软件组件的方法。每个组件具有单一而明确的目的，通常由几个C及汇编语言模块构成，提供清晰的外部接口，对组件的引用就是通过这些接口完成的。除了少数特殊情况外，不允许从外部对组件内的全局进行访问。由于采用了软件组件的方法，Nucleus PLUS各个组件易于替换和复用。Nucleus PLUS的组件包括任务控制、内存管理、任务间通信和任务的同步与互斥、中断管理、定时器及I/O驱动等。
在车载监控终端的软件开发中，遵循模块化的设计思想，将整个监控软件分解为若干个子模块，如GPS定位模块、CAN总线模块、MiniSD卡存储模块等。同时，还采用多线程、状态机等编程技术。
嵌入式控制器S3C2440A-40-YQ80的RST复位信号线与其他所有模块的复位信号线相连，以实现控制器对所有模块的正确控制和合理调度。
监控终端的所有关键信号均进行严格的等长控制以及50Ω的阻抗匹配，保证监控终端在较为复杂的车载环境下能够稳定工作。
Claims (8)
1.一种车载监控终端，其特征在于包括嵌入式控制器(1)、SDRAM同步动态随机存取存储器(2)、FLASH存储器(3)、电源管理模块(4)、时钟管理模块(5)、监控电路(6)、CAN总线模块(7)、GPS定位模块(8)、LCD液晶显示模块(9)、触摸屏模块(10)及MiniSD卡数据存储模块(11)，所述嵌入式控制器(1)分别与SDRAM同步动态随机存取存储器(2)、FLASH存储器(3)、时钟管理模块(5)、监控电路(6)、CAN总线模块(7)、GPS定位模块(8)、LCD液晶显示模块(9)、触摸屏模块(10)及MiniSD卡数据存储模块(11)相连接，嵌入式控制器(1)通过电源管理模块(4)与车载电源连接。
2.根据权利要求1所述的车载监控终端，其特征在于：所述CAN总线模块(7)通过SPI接口与嵌入式控制器(1)连接，所述GPS定位模块(8)通过串口与嵌入式控制器(1)连接，所述LCD液晶显示模块(9)通过LCD接口与嵌入式控制器(1)连接，所述触摸屏模块(10)通过触摸屏接口与嵌入式控制器(1)连接，所述MiniSD卡数据存储模块(11)通过SDIO与嵌入式控制器(1)连接。
3.根据权利要求1所述的车载监控终端，其特征在于：所述电源管理模块(4)包括DC-DC转换器和用于向嵌入式控制器输送不同电压的LDO转换芯片，各LDO转换芯片均与DC-DC转换器连接。
4.根据权利要求1或2所述的车载监控终端，其特征在于：所述CAN总线接口模块(7)包括CAN总线接口芯片、光电耦合器和CAN总线控制器，光电耦合器分别与CAN总线接口芯片和CAN总线控制器连接，CAN总线控制器外接一晶体振荡器。
5.根据权利要求1或2所述的车载监控终端，其特征在于：所述GPS定位模块(8)连接一备用电源。
6.根据权利要求1或2所述的车载监控终端，其特征在于：所述LCD液晶显示模块(9)包括缓存驱动电路、液晶显示器和Boost变换器，缓存驱动电路和Boost变换器均与液晶显示器连接。
7.根据权利要求1或2所述的车载监控终端，其特征在于：所述MiniSD存储模块(11)由MiniSD卡和MOSFET电路构成，MiniSD卡与MOSFET电路相连接。
8.根据权利要求7所述的车载监控终端，其特征在于：所述MOSFET电路选用沟槽式场效应管。
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