專利名稱：純電動(dòng)車車載gps監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽車電子領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種用于遠(yuǎn)程監(jiān)控純電動(dòng)車整車、動(dòng)力電池和電機(jī)的運(yùn)行工況的純電動(dòng)車車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
純電動(dòng)汽車主要目的是實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、低碳，由于現(xiàn)在純電動(dòng)車技術(shù)不是很成熟，為了更好的監(jiān)管純電動(dòng)車運(yùn)行工況，提出在純電動(dòng)車上安裝車載GPS用于監(jiān)控電動(dòng)車整車、動(dòng)力電池和電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況純電動(dòng)車車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)的方案源于客戶對(duì)于純電動(dòng)車遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的需求，該系統(tǒng)基于GPS/GPRS技術(shù)，主要側(cè)重于對(duì)電動(dòng)車動(dòng)力電池的遠(yuǎn)程監(jiān)控。該系統(tǒng)包括車載信息采集與傳輸終端(簡(jiǎn)稱車載終端)與遠(yuǎn)程控制中心(簡(jiǎn)稱服務(wù)器)。然而一種純電動(dòng)車車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)尚未見(jiàn)報(bào)道。

實(shí)用新型內(nèi)容為了及時(shí)了解電動(dòng)車狀態(tài)和故障系統(tǒng)以及進(jìn)行車隊(duì)管理，本實(shí)用新型的目的是提供一種純電動(dòng)車車載GPS監(jiān)控系統(tǒng),為電動(dòng)車電機(jī)和動(dòng)力電池能夠良好的運(yùn)行提供必不可少的完整數(shù)據(jù)信息，對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和監(jiān)控。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種純電動(dòng)車車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程控制中心和車載終端模塊兩部分，所述遠(yuǎn)程控制中心通過(guò)GSM/GPRS與車載終端模塊無(wú)線通訊連接；所述車載終端模塊通過(guò)CAN總線與發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU通訊連接；所述車載終端模塊通過(guò)SD卡存儲(chǔ)本地?cái)?shù)據(jù)信息；所述車載終端模塊通過(guò)USB設(shè)備與便攜計(jì)算機(jī)通訊連接；所述車載終端模塊通過(guò)內(nèi)部I/O接口與車載傳感器及信號(hào)開關(guān)連接；所述車載終端模塊通過(guò)GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行車隊(duì)管理，防止車輛丟失；通過(guò)GPRS與遠(yuǎn)程控制中心連接進(jìn)行雙向通信；所述車載終端模塊通過(guò)副電源供電。所述遠(yuǎn)程控制中心為一臺(tái)服務(wù)器，通過(guò)服務(wù)器的操控界面對(duì)裝有車載終端模塊的車輛進(jìn)行車隊(duì)管理；遠(yuǎn)程控制中心接收車載終端模塊發(fā)送的關(guān)于電動(dòng)車車輛信息、動(dòng)力電池單體電壓、電池溫度、動(dòng)力電池組總電壓、動(dòng)力電池組總電流、驅(qū)動(dòng)電機(jī)信息、車速、里程、電機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)信息，并對(duì)上述數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)，并保存在遠(yuǎn)程控制中心的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中。所述車載終端模塊包括控制器、GPRS模塊、GPS模塊、CAN總線、SD卡設(shè)備、USB設(shè)備、SIM卡、RTC時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、開關(guān)量采集、電源管理、看門狗、RS485、車載手柄電話；具體連接結(jié)構(gòu)為所述控制器Ul的P3. 16、P3. 21、P3. 20腳分別經(jīng)過(guò)電阻R41、R39、R40與GPRS模塊U12的TXD、DTR、RTS腳連接，控制器Ul的P3. 17 P3. 20、P3. 22腳分別與GPRS模塊U12的RXD、CTS、DCD、DSR、RI腳連接，控制器Ul的P3. 27、P3. 28腳的輸出分別與電阻R78、R79的一端連接，電阻的另一端分別與三極管Q4、三極管Q5的基極連接，三極管Q4、三極管Q5的集電極分別與GPRS模塊U12的IGT、EMEGEROFF腳連接，GPRS模塊U12CCCLK、CCVCC,CCIO、CCRST、CCIN 腳分別與 SIM 卡的 CLK、VCC、DATA、RST、CD 腳連接，控制器 Ul 的 PO. 10、PO. 11腳分別經(jīng)過(guò)電阻R3、電阻R2與GPS模塊U14的RXD、TXD腳連接，控制器Ul的PO. 9腳與 GPS 模塊 U14 的 EXINTO 腳連接，控制器 Ul 的 PO. 0、P0. 1、P2. 17、P0. 4、P0. 5、P2. 13 腳分別與CANl總線收發(fā)器U4的RXD、TXD、S和CAN2總線收發(fā)器U3的RXD、TXD、S腳連接，控制器 Ul 的 Pl. 2、Pl. 3、Pl. 5、Pl. 6、Pl. 7、Pl. 11、Pl. 12、P2. 19 腳分別與 SD 卡 SDl 的 CLK、CMD、PWR、DATO, DAT1、DAT2、CS、CARD_INSERT 腳連接，控制器 Ul 的 PO. 29、PO. 30 腳分別經(jīng)過(guò)電阻R63、R52與USB設(shè)備T2的1、2腳連接，控制器Ul的Pl. 19腳經(jīng)過(guò)電阻R51與D5負(fù)極連接，控制器Ul的P2. 9腳經(jīng)過(guò)電阻R43與三極管Q3集電極連接，控制器Ul的PO. 27、PO. 28腳分別與RTC時(shí)鐘模塊U24的SDA、SCL腳連接，控制器Ul的PO. 15、PO. 17、PO. 18、Pl. 19腳分別與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U8的SCK、SO、S1、CS腳連接，控制器Ul的P2. 12,Pl. 14,Pl. 15分別與二極管D17、二極管D16、二極管D26正極連接，第一級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U20的輸入接自24V,其輸出+5V至第二級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U17及第三電壓轉(zhuǎn)換器U18，第二電壓轉(zhuǎn)換器U17輸出+4. 2V至輔助電源充電及第三級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U18，第三電壓轉(zhuǎn)換器U18輸出+3. 3V至控制器Ul、USB設(shè)備T2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U8、看門狗U7，第四級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器輸出3. 3V給GPS模塊U14供電，控制器Ul的P2. 25腳經(jīng)過(guò)R201與三極管Q8基極連接，三極管Q8集電極與MOS管Q9的G極連接，控制副電源供電，控制器Ul的P2. 24,RESET腳分別與看門狗U7的WD1、nRESET腳相連，控制器Ul的PO. 26,Pl. 8腳分別與RS485U6的R0、RE腳連接，控制器Ul的PO. 2、PO. 3 腳分別與 RS232U5 的 T1IN、RlOUT 腳連接。 所述控制器Ul內(nèi)存儲(chǔ)有CAN總線協(xié)議，將CAN總線協(xié)議轉(zhuǎn)換成GPRS協(xié)議，通過(guò)定時(shí)器觸發(fā)GPRS協(xié)議發(fā)給遠(yuǎn)程控制中心。所述控制器Ul內(nèi)存儲(chǔ)有SD卡設(shè)備協(xié)議，SD卡設(shè)備負(fù)責(zé)本地?cái)?shù)據(jù)信息存儲(chǔ)、報(bào)警信息記錄，支持SD卡和MMC卡。所述車載終端模塊采用主、副電源供電模式，主電源輸出24V至第一級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U20，第一級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U20輸出+5V至第二級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U17，第二級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U17輸出+4. 2V給副電源充電，第二級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U17輸出+4. 2V至第三電壓轉(zhuǎn)換器U18，第三電壓轉(zhuǎn)換器U18輸出+3. 3V給控制器U1、USB設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、看門狗供電；副電源采用3. 7V鋰電池供電方式，+5V通過(guò)第二級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U17控制鋰電池充電狀態(tài)，當(dāng)鋰電池電壓低于3. 4V時(shí)開始充電，鋰電池電壓升至+4. 2V時(shí)停止充電；所述控制器Ul檢測(cè)車輛運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)車輛出現(xiàn)意外斷電后，由副電源為控制器Ul及GPRS模塊供電，控制器Ul從SD卡中取出意外斷電前三分鐘數(shù)據(jù)信息，通過(guò)GPRS模塊發(fā)送至遠(yuǎn)程控制中心，發(fā)送完成后，控制器Ul將3. 7V鋰電池切斷停止供電。本實(shí)用新型的有益效果是1、采用GPRS通信方式，GPRS引入了分組交換傳輸模式，用戶只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源，這意味著多個(gè)用戶可高效率地共享同一無(wú)線信道，從而提高了資源的利用率，這樣傳輸速率高，可提供高達(dá)115bit/s的傳輸速率；接入時(shí)間短，可縮短為少于I秒，能提供快速即時(shí)的連接；GPRS用戶的計(jì)費(fèi)以通信的數(shù)量為主要依據(jù)，體現(xiàn)了“得到多少、支付多少”的原則，這樣，GPRS用戶的連接時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)，卻只支付相對(duì)低廉的連接費(fèi)用。因此，GPRS與原有的GSM比較在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載和支持上都具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。2、采用主副電源模式，當(dāng)主電源掉電后，副電源將為GPS車載終端模塊繼續(xù)供電，將GPS車載終端模塊意外斷電前三分鐘數(shù)據(jù)信息發(fā)送遠(yuǎn)程控制中心，從而保證車輛的運(yùn)行安全及原始數(shù)據(jù)記錄。3、主要對(duì)純電動(dòng)車的動(dòng)力電池及電機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷，從而提高純電動(dòng)車的
可靠性。4、采用USB設(shè)備對(duì)GPS車載終端模塊進(jìn)行程序升級(jí)及維護(hù)，從而提高GPS車載終端模塊檢修及維護(hù)的靈活性。5、采用車載手柄電話與終端進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，從而提高車輛調(diào)度問(wèn)題。6、對(duì)車隊(duì)進(jìn)行管理，防止車輛丟失。電動(dòng)車上安裝車載GPS用于監(jiān)控電動(dòng)車整車、動(dòng)力電池和電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2-1是本實(shí)用新型GPS車載終端模塊電路框圖。圖2-2是圖2-1的控制器及其外圍電路原理圖。圖2-3是圖2-1的CAN線電路原理圖。圖2-4是圖2-1的USB驅(qū)動(dòng)電路原理圖。圖2-5是圖2-1的模擬量及開關(guān)采集電路原理圖。圖2-6是圖2-1的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及看門狗電路原理圖。圖2-7是圖2-1的接口電路原理圖圖2-8是圖2-1的GPRS電路原理圖。圖2-9是圖2-1的GPS電路原理圖。圖2-10是圖2-1的主副電源供電及副電源充電電路原理圖。圖2-11是圖2-1的SD驅(qū)動(dòng)電路原理圖。圖2-12是圖2-1的RTC驅(qū)動(dòng)電路原理圖。圖2-13是圖2-1的RS232及RS485電路原理圖。圖3是本實(shí)用新型CAN總線流程圖。圖4是本實(shí)用新型USB設(shè)備流程圖。圖5是本實(shí)用新型SD卡流程圖。圖6是本實(shí)用新型意外斷電流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1、2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-9、2-10、2-11、2-12、2-13 所示，一種純電動(dòng)車車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程控制中心和車載終端模塊兩部分，其中遠(yuǎn)程控制中心是基于中國(guó)移動(dòng)GSM/GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，所述遠(yuǎn)程控制中心通過(guò)GSM/GPRS與車載終端模塊無(wú)線通訊連接；通過(guò)人機(jī)操控界面對(duì)裝有GPS車載終端模塊的車輛進(jìn)行車隊(duì)管理，車載終端模塊發(fā)送的關(guān)于電動(dòng)車鋰電池的數(shù)據(jù)信息及其車上其他的數(shù)據(jù)信息；所述車載終端模塊通過(guò)CAN總線與發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU通訊連接，通過(guò)RTC時(shí)鐘給系統(tǒng)提供備用時(shí)鐘，所述車載終端模塊通過(guò)SD卡存儲(chǔ)本地?cái)?shù)據(jù)信息，所述車載終端模塊通過(guò)USB設(shè)備與便攜計(jì)算機(jī)通訊連接，所述車載終端模塊通過(guò)內(nèi)部I/O接口與車載傳感器及信號(hào)開關(guān)連接，所述車載終端模塊通過(guò)GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行車隊(duì)管理，防止車輛丟失，過(guò)GPRS與遠(yuǎn)程控制中心連接進(jìn)行雙向通信，所述車載終端模塊通過(guò)輔助電源供電。所述遠(yuǎn)程控制中心為一臺(tái)服務(wù)器，通過(guò)服務(wù)器的操控界面對(duì)裝有車載終端模塊的車輛進(jìn)行車隊(duì)管理；遠(yuǎn)程控制中心接收車載終端模塊發(fā)送的關(guān)于電動(dòng)車車輛信息、動(dòng)力電池單體電壓、電池溫度、動(dòng)力電池組總電壓、動(dòng)力電池組總電流、驅(qū)動(dòng)電機(jī)信息、車速、里程、電機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)信息，并對(duì)上述數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)，并保存在遠(yuǎn)程控制中心的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中。所述車載終端模塊包括控制器、GPRS模塊、GPS模塊、CAN總線、SD卡設(shè)備、USB設(shè)備、SIM卡、RTC時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、開關(guān)量采集、電源管理、看門狗、RS485、車載手柄電話；具體連接結(jié)構(gòu)為所述控制器Ul的P3. 16、P3. 21、P3. 20腳分別經(jīng)過(guò)電阻R41、R39、R40與GPRS模塊U12的TXD, DTR, RTS腳連接，控制器Ul的P3. 17 P3. 20、P3. 22腳分別與GPRS模塊U12的RXD、CTS、DCD、DSR、RI腳連接，控制器Ul的P3. 27、P3. 28腳的輸出分別與電阻R78、R79的一端連接，電阻的另一端分別與三極管Q4、三極管Q5的基極連接，三極管Q4、三極管Q5的集電極分別與GPRS模塊U12的IGT、EMEGEROFF腳連接，GPRS模塊U12CCCLK、CCVCC, CCIO、CCRST, CCIN 腳分別與 SM 卡的 CLK、VCC、DATA、RST、CD 腳連接，控制器 Ul 的PO. 10、PO. 11腳分別經(jīng)過(guò)電阻R3、電阻R2與GPS模塊U14的RXD、TXD腳連接，控制器Ul的 PO. 9 腳與 GPS 模塊 U14 的 EXINTO 腳連接，控制器 Ul 的 PO. O、PO. 1、P2. 17、PO. 4、PO. 5、P2. 13腳分別與CANl總線收發(fā)器U4的RXD、TXD、S和CAN2總線收發(fā)器U3的RXD、TXD、S腳連接，控制器 Ul 的 Pl. 2、Pl. 3、Pl. 5、Pl. 6、Pl. 7、Pl. 11、Pl. 12、P2. 19 腳分別與 SD 卡 SDl的 CLK、CMD、PWR、DAT0、DAT1、DAT2、CS、CARD_INSERT 腳連接，控制器 Ul 的 PO. 29、PO. 30 腳分別經(jīng)過(guò)電阻R63、R52與USB設(shè)備T2的1、2腳連接，控制器Ul的Pl. 19腳經(jīng)過(guò)電阻R51與D5負(fù)極連接，控制器Ul的P2.9腳經(jīng)過(guò)電阻R43與三極管Q3集電極連接，控制器Ul的PO. 27、PO. 28腳分別與RTC時(shí)鐘模塊U24的SDA、SCL腳連接，控制器Ul的PO. 15、PO. 17、PO. 18,Pl. 19腳分別與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U8的SCK、S0、S1、CS腳連接，控制器Ul的P2. 12,Pl. 14、Pl. 15分別與二極管D17、二極管D16、二極管D26正極連接，第一級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U20的輸入接自24V，其輸出+5V至第二級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U17及第三電壓轉(zhuǎn)換器U18，第二電壓轉(zhuǎn)換器U17輸出+4. 2V至輔助電源充電及第三級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U18，第三電壓轉(zhuǎn)換器U18輸出+3. 3V至控制器Ul、USB設(shè)備T2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U8、看門狗U7，第四級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器輸出3. 3V給GPS模塊U14供電，控制器Ul的P2. 25腳經(jīng)過(guò)R201與三極管Q8基極連接，三極管Q8集電極與MOS管Q9的G極連接，控制副電源供電，控制器Ul的P2. 24,RESET腳分別與看門狗U7的WD1、nRESET腳相連，控制器Ul的PO. 26,Pl. 8腳分別與RS485U6的R0、RE腳連接，控制器Ul的PO. 2、PO. 3 腳分別與 RS232U5 的 T1IN、RlOUT 腳連接。所述控制器Ul內(nèi)存儲(chǔ)有CAN總線協(xié)議，將CAN總線協(xié)議轉(zhuǎn)換成GPRS協(xié)議，通過(guò)定時(shí)器觸發(fā)GPRS協(xié)議發(fā)給遠(yuǎn)程控制中心。具體流程為首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化并設(shè)置中斷，然后當(dāng)CAN線上有數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)入中斷，在中斷中把CAN信息以一定格式壓入系統(tǒng)的消息隊(duì)列中；之后對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析校驗(yàn)并轉(zhuǎn)換成GPRS協(xié)議，存入全局緩存；在定時(shí)器中斷觸發(fā)后，把全局緩存中的信息通過(guò)GPRS發(fā)給服務(wù)器。所述控制器Ul內(nèi)存儲(chǔ)有USB設(shè)備協(xié)議，具體流程為首先進(jìn)行USB寄存器初始化并設(shè)置中斷，然后創(chuàng)建枚舉任務(wù)和協(xié)議解析任務(wù)，當(dāng)把USB線插入電腦時(shí)，枚舉任務(wù)會(huì)通過(guò)中斷知道，從而開始枚舉，枚舉成功后，電腦就能識(shí)別設(shè)備，從而操作員可以通過(guò)電腦上的專用軟件與網(wǎng)絡(luò)版共軌行模塊進(jìn)行通信，然后模塊通過(guò)協(xié)議解析任務(wù)執(zhí)行該操作。所述控制器Ul內(nèi)存儲(chǔ)有SD卡設(shè)備協(xié)議，SD卡設(shè)備負(fù)責(zé)本地?cái)?shù)據(jù)信息存儲(chǔ)、報(bào)警信息記錄，支持SD卡和MMC卡。具體流程為首先進(jìn)行SD硬件初始化并判斷是否存在其它任務(wù)調(diào)用SD操作，然后判斷SD卡的剩余存儲(chǔ)空間，最后通過(guò)控制器Ul對(duì)SD卡進(jìn)行數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)。GPS車載終端模塊采用主、副電源供電模式，主電源輸出24V至第一級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U20，第一級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U20輸出+5V至第二級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U17，第二級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U17輸出+4. 2V給副電源充電，第二級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U17輸出+4. 2V至第三電壓轉(zhuǎn)換器U18，第三電壓轉(zhuǎn)換器U18輸出+3. 3V給控制器Ul、USB設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、看門狗供電；副電源采用3. 7V鋰電池供電方式，+5V通過(guò)第二級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U17控制鋰電池充電狀態(tài)，當(dāng)鋰電池電壓低于
3.4V時(shí)開始充電，鋰電池電壓升至+4. 2V時(shí)停止充電。所述控制器Ul檢測(cè)車輛運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)車輛出現(xiàn)意外斷電后，由副電源為控制器Ul及GPRS模塊供電，控制器Ul從SD卡中取出意外斷電前三分鐘數(shù)據(jù)信息，通過(guò)GPRS模塊發(fā)送至遠(yuǎn)程控制中心，發(fā)送完成后，控制器Ul將3. 7V鋰電池切斷停止供電，從而提高車輛的事故分析。本實(shí)施例中控制器Ul采用LPC2478芯片，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U8采用FM25V02芯片，GPRS模塊U12采用MC52I，GPS模塊U14采用NE0-6M，CAN收發(fā)器U3、U4采用TJA10501芯片，SD卡采用大容量小體積的MicroSD卡，RTC時(shí)鐘U24采用M41T0芯片，看門狗U7采用SP706SEN芯片，RS485U6采用MAX3485EESA芯片，RS232U5采用SP3232芯片，模擬量采集U16采用MCP6004芯片，第一電壓轉(zhuǎn)換器U20采用TPS54240DGQ芯片(5V)，第二電壓轉(zhuǎn)換器U17采用BQ2408OTRC芯片(4. 2V副電源充電)，第三電壓轉(zhuǎn)換器U18采用TPS73533DRB芯片(3. 3V),主、電源切換管理Q9采用FDS4435晶體管。 如圖3所示，所述CAN總線協(xié)議運(yùn)行于GPS車載終端模塊上，符合ISOl 1992標(biāo)準(zhǔn)。負(fù)責(zé)對(duì)CAN總線的報(bào)文進(jìn)行處理，存儲(chǔ)在控制器Ul中，由CAN控制器模塊接收控制單元中微處理器發(fā)出的數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并傳給CAN收發(fā)器，CAN收發(fā)器將CAN控制器模塊提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成CAN數(shù)據(jù)流并通過(guò)數(shù)據(jù)總線發(fā)送出去，同時(shí)CAN收發(fā)器也接收總線的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳到CAN控制器模塊，經(jīng)過(guò)CAN控制器模塊處理后傳給微處理器。CAN收發(fā)器和CAN控制器執(zhí)行了 CAN協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的功能，在應(yīng)用層上采用J1939通訊協(xié)議，此協(xié)議對(duì)汽車中應(yīng)用到的各類參數(shù)進(jìn)行了規(guī)定，參數(shù)的規(guī)定CAN控制器模塊包括了 CAN內(nèi)核模塊，根據(jù)CAN2. OB規(guī)范控制CAN幀的發(fā)送和接收；CAN接口模塊，包含了實(shí)現(xiàn)CPU與CAN控制器連接的特殊功能寄存器，對(duì)重要CAN寄存器的訪問(wèn)通過(guò)快速自動(dòng)增加的尋址特性對(duì)特殊功能寄存器的位尋址來(lái)實(shí)現(xiàn)；CAN控制器的發(fā)送緩沖區(qū)模塊，能夠保存完整的CAN信息標(biāo)準(zhǔn)或擴(kuò)展格式幀。只要通過(guò)CPU啟動(dòng)發(fā)送信息，字節(jié)就從發(fā)送緩沖區(qū)傳輸?shù)紺AN內(nèi)核模塊。當(dāng)接收一個(gè)信息時(shí)，CAN內(nèi)核模塊將串行位流轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)輸入到接收濾波器，通過(guò)該可編程濾波器，由軟件對(duì)實(shí)際收到的信息進(jìn)行篩選和判斷，所有由接收濾波器接收的數(shù)據(jù)都保存在FIFO (64字節(jié))中。每個(gè)接收濾波器都有32位區(qū)分符、32位代碼和32位屏蔽；所有濾波器配置都可在運(yùn)行中改變。具體流程為首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化并設(shè)置中斷，然后當(dāng)CAN線上有數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)入中斷，在中斷中把CAN信息以一定格式壓入系統(tǒng)的消息隊(duì)列中；之后對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析校驗(yàn)并轉(zhuǎn)換成GPRS協(xié)議，存入全局緩存；在定時(shí)器中斷觸發(fā)后，把全局緩存中的信息通過(guò)GPRS發(fā)給服務(wù)器。如圖4所示，USB設(shè)備協(xié)議運(yùn)行于GPS車載終端模塊上，負(fù)責(zé)設(shè)備功能單元的控制處理和數(shù)據(jù)傳輸。在USB協(xié)議中，將USB設(shè)備作為一個(gè)配置、端點(diǎn)和接口的集合。一般采用USB描述符對(duì)該USB設(shè)備的功能進(jìn)行描述。USB主機(jī)通過(guò)讀取這些描述符來(lái)使能該USB功能設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的功能，以及產(chǎn)品信息。在USB協(xié)議中，USB設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)的USB描述符來(lái)說(shuō)明。具體流程為首先進(jìn)行USB寄存器初始化并設(shè)置中斷，然后創(chuàng)建枚舉任務(wù)和協(xié)議解析任務(wù)，當(dāng)把USB線插入電腦時(shí)，枚舉任務(wù)會(huì)通過(guò)中斷知道，從而開始枚舉，枚舉成功后，電腦就能識(shí)別設(shè)備，從而操作員可以通過(guò)電腦上的專用軟件與GPS車載終端模塊進(jìn)行通信，然后模塊通過(guò)協(xié)議解析任務(wù)執(zhí)行該操作。如圖5所示，SD總線協(xié)議運(yùn)行于GPS車載終端模塊上，負(fù)責(zé)本地?cái)?shù)據(jù)信息存儲(chǔ)、報(bào)警信息記錄等。支持SD卡和MMC卡。具體流程為首先進(jìn)行SD卡初始化,創(chuàng)建SD卡本地存儲(chǔ)任務(wù),然后檢測(cè)所有標(biāo)記信息并進(jìn)行相應(yīng)處理(判斷是是否有另外需要對(duì)SD卡操作的任務(wù))，檢測(cè)SD卡存儲(chǔ)空間(如果空間已滿，將依次用新數(shù)據(jù)替代舊數(shù)據(jù))，在SD卡檢測(cè)結(jié)束后，進(jìn)行SD本地存儲(chǔ)操作。如圖6所示，GPS車載終端模塊采用主副電源供電模式，主電源主要負(fù)責(zé)車輛正常運(yùn)行時(shí)供電。副電源主要負(fù)責(zé)車輛出現(xiàn)意外斷電時(shí)供電，負(fù)責(zé)將車輛出現(xiàn)意外斷電前三分鐘數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程控制中心。具體流程為主控制器Ul檢測(cè)是正常斷電模式還是意外斷電模式，當(dāng)出現(xiàn)意外斷電后，主控制器Ul運(yùn)行SD總線協(xié)議讀取意外斷電前三分鐘數(shù)據(jù)，通過(guò)GPRS發(fā)送至遠(yuǎn)程控制中心，數(shù)據(jù)發(fā)送完成后。主控制器Ul切斷3. 7V鋰電池供電，從而保證車輛出現(xiàn)故障時(shí)的原始數(shù)據(jù)信息。
權(quán)利要求1.一種純電動(dòng)車車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括遠(yuǎn)程控制中心和車載終端模塊兩部分，所述遠(yuǎn)程控制中心通過(guò)GSM/GPRS與車載終端模塊無(wú)線通訊連接； 所述車載終端模塊通過(guò)CAN總線與發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU通訊連接； 所述車載終端模塊通過(guò)SD卡存儲(chǔ)本地?cái)?shù)據(jù)信息； 所述車載終端模塊通過(guò)USB設(shè)備與便攜計(jì)算機(jī)通訊連接； 所述車載終端模塊通過(guò)內(nèi)部I/O接口與車載傳感器及信號(hào)開關(guān)連接； 所述車載終端模塊通過(guò)GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行車隊(duì)管理，防止車輛丟失；通過(guò)GPRS與遠(yuǎn)程控制中心連接進(jìn)行雙向通信； 所述車載終端模塊通過(guò)副電源供電。
2.按照權(quán)利要求1所述純電動(dòng)車車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述遠(yuǎn)程控制中心為一臺(tái)服務(wù)器，通過(guò)服務(wù)器的操控界面對(duì)裝有車載終端模塊的車輛進(jìn)行車隊(duì)管理；遠(yuǎn)程控制中心接收車載終端模塊發(fā)送的關(guān)于電動(dòng)車車輛信息、動(dòng)力電池單體電壓、電池溫度、動(dòng)力電池組總電壓、動(dòng)力電池組總電流、驅(qū)動(dòng)電機(jī)信息、車速、里程、電機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)信息，并對(duì)上述數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)，并保存在遠(yuǎn)程控制中心的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中。
3.按照權(quán)利要求1所述純電動(dòng)車車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述車載終端模塊包括控制器、GPRS模塊、GPS模塊、CAN總線、SD卡設(shè)備、USB設(shè)備、SM卡、RTC時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、開關(guān)量采集、電源管理、看門狗、RS485、車載手柄電話；具體連接結(jié)構(gòu)為 所述控制器Ul的P3. 16、P3. 21、P3. 20腳分別經(jīng)過(guò)電阻R41、R39、R40與GPRS模塊U12的TXD、DTR、RTS腳連接，控制器Ul的P3. 17 P3. 20、P3. 22腳分別與GPRS模塊U12的RXD、CTS、DCD、DSR、RI腳連接，控制器Ul的P3. 27、P3. 28腳的輸出分別與電阻R78、R79的一端連接，電阻的另一端分別與三極管Q4、三極管Q5的基極連接，三極管Q4、三極管Q5的集電極分別與 GPRS 模塊 U12 的 IGT、EMEGEROFF 腳連接，GPRS 模塊 U12CCCLK、CCVCC、CCIO、(0 1\0爪腳分別與5頂卡的0^、￥0、04了4、1 1\0)腳連接，控制器仍的PO. 10、PO. 11腳分別經(jīng)過(guò)電阻R3、電阻R2與GPS模塊U14的RXD、TXD腳連接，控制器Ul的PO. 9腳與GPS 模塊 U14 的 EXINTO 腳連接，控制器 Ul 的 PO. O、PO. 1、P2. 17、PO. 4、PO. 5、P2. 13 腳分別與CANl總線收發(fā)器U4的RXD、TXD、S和CAN2總線收發(fā)器U3的RXD、TXD、S腳連接，控制器Ul 的 Pl. 2、Pl. 3、Pl. 5、Pl. 6、Pl. 7、Pl. 11、Pl. 12、P2. 19 腳分別與 SD 卡 SDl 的 CLK、CMD、PffR, DATO, DATU DAT2、CS、CARD_INSERT 腳連接，控制器 Ul 的 PO. 29、PO. 30 腳分別經(jīng)過(guò)電阻R63、R52與USB設(shè)備T2的1、2腳連接，控制器Ul的Pl. 19腳經(jīng)過(guò)電阻R51與D5負(fù)極連接，控制器Ul的P2. 9腳經(jīng)過(guò)電阻R43與三極管Q3集電極連接，控制器Ul的PO. 27,PO. 28腳分別與RTC時(shí)鐘模塊U24的SDA、SCL腳連接，控制器(Ul)的PO. 15,PO. 17,PO. 18,Pl. 19腳分別與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U8的SCK、SO、S1、CS腳連接，控制器Ul的P2. 12,Pl. 14,Pl. 15分別與二極管D17、二極管D16、二極管D26正極連接，第一級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U20的輸入接自24V，其輸出+5V至第二級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U17及第三電壓轉(zhuǎn)換器U18，第二電壓轉(zhuǎn)換器U17輸出+4. 2V至輔助電源充電及第三級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U18，第三電壓轉(zhuǎn)換器U18輸出+3. 3V至控制器Ul、USB設(shè)備T2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U8、看門狗U7，第四級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器輸出3. 3V給GPS模塊U14供電，控制器Ul的P2. 25腳經(jīng)過(guò)R201與三極管Q8基極連接，三極管Q8集電極與MOS管Q9的G極連接，控制副電源供電，控制器Ul的P2. 24、RESET腳分別與看門狗U7的WD1、nRESET腳相連，控制器Ul的PO. 26、Pl. 8腳分別與RS485U6的R0、RE腳連接，控制器Ul的PO. 2、PO. 3腳分別與RS232U5的Tl IN、RlOUT腳連接。
4.按照權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)車車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述控制器(Ul)內(nèi)存儲(chǔ)有CAN總線協(xié)議，將CAN總線協(xié)議轉(zhuǎn)換成GPRS協(xié)議，通過(guò)定時(shí)器觸發(fā)GPRS協(xié)議發(fā)給遠(yuǎn)程控制中心。
5.按照權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)車車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述控制器(Ul)內(nèi)存儲(chǔ)有SD卡設(shè)備協(xié)議，SD卡設(shè)備負(fù)責(zé)本地?cái)?shù)據(jù)信息存儲(chǔ)、報(bào)警信息記錄，支持SD卡和MMC 卡。
6.按照權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)車車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述車載終端模塊采用主、副電源供電模式，主電源輸出24V至第一級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U20，第一級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U20輸出+5V至第二級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U17，第二級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U17輸出+4. 2V給副電源充電，第二級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U17輸出+4. 2V至第三電壓轉(zhuǎn)換器U18，第三電壓轉(zhuǎn)換器U18輸出+3. 3V給控制器U1、USB設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、看門狗供電； 副電源采用3. 7V鋰電池供電方式，+5V通過(guò)第二級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器U17控制鋰電池充電狀態(tài)，當(dāng)鋰電池電壓低于3. 4V時(shí)開始充電，鋰電池電壓升至+4. 2V時(shí)停止充電； 所述控制器Ul檢測(cè)車輛運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)車輛出現(xiàn)意外斷電后，由副電源為控制器Ul及GPRS模塊供電，控制器Ul從SD卡中取出意外斷電前三分鐘數(shù)據(jù)信息，通過(guò)GPRS模塊發(fā)送至遠(yuǎn)程控制中心，發(fā)送完成后，控制器Ul將3. 7V鋰電池切斷停止供電。
專利摘要本實(shí)用新型屬于純電動(dòng)車車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程控制中心，GPS車載終端模塊，CAN總線、USB協(xié)議和TCP/IP協(xié)議，通過(guò)移動(dòng)GPRS服務(wù)經(jīng)過(guò)TCP/IP協(xié)議與遠(yuǎn)程控制中心進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，通過(guò)動(dòng)力CAN和信息CAN與ECU進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)RTC時(shí)鐘提供備用時(shí)鐘，通過(guò)USB接口與計(jì)算機(jī)連接，通過(guò)SD卡進(jìn)行本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)，通過(guò)內(nèi)部I/O口與車載傳感器連接，通過(guò)GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行車隊(duì)管理，防止車輛丟失，通過(guò)輔助電源方式給GPS車載終端模塊供電，發(fā)送三分鐘前車輛數(shù)據(jù)信息。本實(shí)用新型集管理、診斷于一體，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車遠(yuǎn)程診斷和管理。
文檔編號(hào)B60R16/02GK202904342SQ20122057506
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者狄艷軍, 齊晗, 代文旭, 荊鵬 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)中科正方新能源技術(shù)有限公司