專利名稱：一種混合動力汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種混合動力汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型屬于汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域，具體涉及一種用于監(jiān)控混合動力汽車運(yùn)行狀況的遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器。
背景技術(shù)：
[0002]中國發(fā)明專利公布了一種混合動力汽車行駛里程遠(yuǎn)程監(jiān)控方法(嚴(yán)欽山， 鄧柯軍，劉小俊，楊寧，蘇嶺.混合動力汽車行駛里程遠(yuǎn)程監(jiān)控方法，申請發(fā)明專利， 201110129150. 9，申請日2011. 5. 18)。這種遠(yuǎn)程監(jiān)控方法基于汽車在運(yùn)行過程中由整車控制器計算此時刻的汽車行駛里程值，將計算所得的汽車行駛里程實時數(shù)據(jù)通過無線收發(fā)模塊并借助無線通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商服務(wù)器，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商服務(wù)器中轉(zhuǎn)后再借助 Internet通訊網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端，處在用戶終端的技術(shù)人員則通過采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，監(jiān)控汽車目前的行駛總里程。[0003]但是這種遠(yuǎn)程監(jiān)控方法只能監(jiān)控混合動力汽車的行駛里程，不適用于對混合動力整車做實時監(jiān)控，主要原因有(I)只能從控制器讀取到整車行駛里程一個參數(shù)，無法監(jiān)控到混合動力車電池、增程器等其它關(guān)鍵零部件的工作狀態(tài)，通過監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端無法查詢到車輛運(yùn)行的實時數(shù)據(jù)；(2)當(dāng)安裝了混合動力汽車行駛里程遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器的混合動力整車在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了故障，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端無法通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控到車輛故障，無法防止整車故障升級風(fēng)險；(3)對于不同平臺的混合動力車需要監(jiān)控的內(nèi)容與信息處理的方式存在區(qū)別，一種混合動力汽車行駛里程遠(yuǎn)程監(jiān)控方法不具有對遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器軟件無線升級功能，當(dāng)混合動力車監(jiān)控內(nèi)容需求發(fā)生變更時，存在對需要監(jiān)控混合動力車進(jìn)行軟件升級而召回車輛的風(fēng)險。實用新型內(nèi)容[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)中只能監(jiān)控混合動力汽車的行駛里程的缺陷，本實用新型提供一種用于實時監(jiān)控混合動力汽車運(yùn)行狀況的遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器。[0005]本實用新型的具體技術(shù)方案如下[0006]混合動力汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器包括單片機(jī)模塊電路I、蓄電池、一級電源轉(zhuǎn)換電路2、二級電源轉(zhuǎn)換電路3、CAN通訊模塊電路4、GPRS通訊模塊電路5、實時時鐘電路6和 EEPROM存儲器電路7。所述單片機(jī)模塊電路I為混合動力汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器的核心單元。所述蓄電池、一級電源轉(zhuǎn)換電路2和二級電源轉(zhuǎn)換電路3分別為其他各模塊提供電源， 蓄電池提供12V電源，一級電源轉(zhuǎn)換電路2將蓄電池提供的12V電源轉(zhuǎn)換為5V電源，二級電源轉(zhuǎn)換電路3用于將一級電源轉(zhuǎn)換電路2輸出的5V電源轉(zhuǎn)換為3. 3V電源。所述CAN通訊模塊電路4將來自CAN總線的報文信號進(jìn)行濾波后傳輸給單片機(jī)模塊電路I，單片機(jī)模塊電路I對報文信號進(jìn)行解析、診斷后將結(jié)果數(shù)據(jù)通過GPRS通訊模塊電路5發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程終端。所述實時時鐘電路6用于獲取車輛發(fā)生故障的精確時間，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)模塊電路I，再通過GPRS通訊模塊電路5發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程終端。EEPROM存儲器電路7與單片機(jī)模塊電路I連接，當(dāng)無GPRS通訊時，單片機(jī)模塊電路I將解析、診斷后的結(jié)果數(shù)據(jù)儲存在EEPROM存儲器中，等待GPRS通訊恢復(fù)后再通過GPRS通訊模塊電路5發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程終端。[0007]單片機(jī)模塊電路I包括單片機(jī)芯片Ul和外圍電路，外圍電路包括電容C1、C2、C3、 C4、C5、C6，電阻RU R2、R3、R4、R5、R6，晶振Yl、發(fā)光二極管Dl、D2和電感LI。其中，晶振 Y1、電容Cl、C2和電阻Rl組成晶振電路，電阻R3、R4和電容C6組成上電復(fù)位電路，發(fā)光二極管D1、D2和電阻R5、R6組成指示燈電路，電容C3、C4、C5和電感LI組成電源濾波電路。[0008]一級電源轉(zhuǎn)換電路2包括電源轉(zhuǎn)換芯片U2，電容C8、C9、CIO、Cll、C12、C13，電阻 R7和發(fā)光二極管D3。電源轉(zhuǎn)換芯片U2將蓄電池提供的12V直流電源轉(zhuǎn)換為5V直流電源； 電容C8、C10、C11、C12、C13均為電源濾波電容，用于降低電源轉(zhuǎn)換芯片U2輸出電壓的毛刺； 電阻R7和發(fā)光二極管D3組成指示燈電路。電源轉(zhuǎn)換芯片U2中集成了外部看門狗功能，電源轉(zhuǎn)換芯片U2與單片機(jī)芯片Ul連接，監(jiān)測單片機(jī)芯片Ul的程序運(yùn)行狀態(tài)，電容C9用于調(diào)節(jié)看門狗的最大喂狗時間。[0009]二級電源轉(zhuǎn)換電路3包括電源轉(zhuǎn)換芯片U3和電容C14、C15、C16。電源轉(zhuǎn)換芯片 U3將電源轉(zhuǎn)換芯片U2輸出的5V直流電源轉(zhuǎn)換為3. 3V直流電源；電容C14、C15、C16均為電源濾波電容，用于降低電源轉(zhuǎn)換芯片U3輸出電壓的毛刺。[0010]CAN通訊模塊電路4包括CAN收發(fā)器電路和CAN通訊濾波電路。CAN收發(fā)器電路由 CAN收發(fā)器U4和電阻C16、17、18組成，通過CAN收發(fā)器U4實現(xiàn)單片機(jī)芯片Ul與CAN總線之間的通訊。CAN通訊濾波電路由共模電感U5，電阻C19、C20和CAN總線保護(hù)二極管D4組成，CAN通訊濾波電路與CAN總線連接，對來自CAN總線的通訊信號進(jìn)行濾波后輸入至CAN 收發(fā)器U4。[0011]GPRS通訊模塊電路5包括GPRS芯片電路和SM卡電路。所述GPRS芯片電路包括 GPRS 芯片 U6,電阻 R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14，電容 C21、C22、C23、C24、C25，三極管 VI、 V7,MOSFET管V3和紐扣電池VBAT。所述GPRS芯片U6與單片機(jī)芯片Ul連接，實現(xiàn)單片機(jī)芯片Ul與監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程終端之間的GPRS通訊。所述SM卡電路包括SM卡卡槽U7，選通控制器U8，電阻R15、R16、R17、R18和電容C26。所述SM卡卡槽U7與GPRS芯片U6連接， SIM卡卡槽U7用于插入手機(jī)SIM卡,從而識別身份信息；選通控制器U8用于對SIM卡卡槽 U7的時鐘與數(shù)據(jù)線進(jìn)行選通；[0012]實時時鐘電路6包括時鐘芯片U9，晶振Y2，電阻R19，電容C27、C28、C29、C30，二極管D4、D5和電池BT1，用于獲取車輛發(fā)生故障的精確時間。[0013]EEPROM存儲器電路7包括EEPROM芯片UlO和電阻R20、R21，當(dāng)無GPRS通訊時，用于暫時存儲單片機(jī)模塊電路I解析、診斷后的結(jié)果數(shù)據(jù)。[0014]本實用新型中的單片機(jī)芯片Ul的型號為MC9S12XET256，電源轉(zhuǎn)換芯片U2的型號為L4995，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的型號為ASl 117，CAN收發(fā)器U4的型號為TJA1040，GPRS芯片 U6的型號為MG323,時鐘芯片U9的型號為PCF8563, EEPROM芯片UlO的型號為24LC1025。[0015]本實用新型的優(yōu)點(diǎn)在于[0016]( I)可以完成對混合動力汽車整車信號的實時采集，高速CAN通訊實時性好、穩(wěn)定性高；[0017](2)監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端與本實用新型的監(jiān)控控制器之間使用GPRS通訊，確保了監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端可以查詢和存儲整車實時運(yùn)行數(shù)據(jù)，又實現(xiàn)了車輛故障數(shù)據(jù)在產(chǎn)生時刻的實時上報；[0018](3)使得混合動力車在行駛過程中電池、增程器或其它零部件異常情況可得到及早上報，規(guī)避了車輛的故障產(chǎn)生或故障升級。


[0019]圖I為本實用新型的模塊結(jié)構(gòu)框圖。[0020]圖2為單片機(jī)模塊電路原理圖。[0021]圖3為一級電源轉(zhuǎn)換電路原理圖。[0022]圖4為二級電源轉(zhuǎn)換電路原理圖。[0023]圖5為CAN通訊模塊電路原理圖。[0024]圖6為GPRS通訊模塊中GPRS芯片電路的電路原理圖。[0025]圖7為GPRS通訊模塊中SM卡電路的電路原理圖。[0026]圖8為實時時鐘電路原理圖。[0027]圖9為EEPROM存儲器電路原理圖。[0028]圖10為監(jiān)控控制器軟件的框圖。[0029]圖11為監(jiān)控控制器軟件的邏輯程序流程圖。[0030]圖12為CAN通訊報文接收、解析的程序流程圖。[0031]圖13為CAN通訊安全監(jiān)控流程。[0032]圖14為基于GPRS的控制軟件刷新流程圖。[0033]上圖中序號為單片機(jī)模塊電路I、一級電源轉(zhuǎn)換電路2、二級電源轉(zhuǎn)換電路3、CAN 通訊模塊電路4、GPRS通訊模塊電路5、實時時鐘電路6、EEPROM存儲器電路7。[0034]具體實施方式
[0035]
以下結(jié)合附圖對本實用新型的監(jiān)控控制器做進(jìn)一步說明。[0036]實施例[0037]如圖I所示，混合動力汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器，包括單片機(jī)模塊電路I、蓄電池、一級電源轉(zhuǎn)換電路2、二級電源轉(zhuǎn)換電路3、CAN通訊模塊電路4、GPRS通訊模塊電路5、實時時鐘電路6和EEPROM存儲器電路7。單片機(jī)模塊電路I為混合動力車遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器的核心單元。蓄電池、一級電源轉(zhuǎn)換電路2和二級電源轉(zhuǎn)換電路3分別為其他各模塊提供電源，蓄電池提供12V電源，一級電源轉(zhuǎn)換電路2將蓄電池提供的12V電源轉(zhuǎn)換為5V電源，二級電源轉(zhuǎn)換電路3用于將一級電源轉(zhuǎn)換電路2輸出的5V電源轉(zhuǎn)換為3. 3V電源。CAN通訊模塊電路4將來自CAN總線的報文信號進(jìn)行濾波后傳輸給單片機(jī)模塊電路1，單片機(jī)模塊電路 I對報文信號進(jìn)行解析、診斷后將結(jié)果數(shù)據(jù)通過GPRS通訊模塊電路5發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程終端。實時時鐘電路6用于獲取車輛發(fā)生故障的精確時間，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)模塊電路1，再通過GPRS通訊模塊電路5發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程終端。EEPROM存儲器電路7與單片機(jī)模塊電路I連接，當(dāng)無GPRS通訊時，單片機(jī)模塊電路I將解析、診斷后的結(jié)果數(shù)據(jù)儲存在 EEPROM存儲器中，等待GPRS通訊恢復(fù)后再通過GPRS通訊模塊電路5發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程終端。[0038]如圖2所示，單片機(jī)模塊電路I包括單片機(jī)芯片Ul和外圍電路。單片機(jī)芯片Ul的型號為 MC9S12XET256，外圍電路包括電容 Cl、C2、C3、C4、C5、C6，電阻 Rl、R2、R3、R4、R5、 R6，晶振Y1、發(fā)光二極管Dl、D2和電感LI。其中，晶振Y1、電容Cl、C2和電阻Rl組成晶振電路，電阻R3、R4和電容C6組成上電復(fù)位電路，發(fā)光二極管D1、D2和電阻R5、R6組成指示燈電路，電容C3、C4、C5和電感LI組成電源濾波電路。[0039]MC9S12XET256芯片為16位控制器，最高處理頻率可達(dá)80MHz，處理器執(zhí)行程序時具有較快指令周期，可有效提高C代碼執(zhí)行效率，用于達(dá)到相同性能需求的控制器功耗也大大減少。MC9S12XET256單片機(jī)在處理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，具有一定優(yōu)勢。[0040]MC9S12XET256芯片集成了豐富的外設(shè)，主要有以下功能模塊=XGate協(xié)處理器、時鐘模塊、16輸入通道的12位ADC、5路高速CAN通訊模塊、2路IIC串行通訊模塊、8路SCI 串行通訊模塊。[0041]XGate是一個可用于C語言編程，擁有最優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸、邏輯以及位操作指令的指令系統(tǒng)，在外部模塊、RAM和I/O之間具有高速數(shù)據(jù)傳輸通道?？梢蕴岣邞?yīng)用程序反應(yīng)速度，減少CPU的中斷負(fù)荷，通過中斷程序的執(zhí)行可以達(dá)到與CPU同時運(yùn)行的目的。[0042]通過對時鐘模塊PLL鎖相環(huán)的設(shè)置，可以對處理器進(jìn)行“超頻”操作，使得處理器總線具有更高的處理速率。[0043]MC9S12XET256芯片中集成了多路高速CAN通訊模塊，使本實用新型的監(jiān)控控制器可成為整車CAN通訊網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點(diǎn)，并可以設(shè)置一路備用CAN通訊接口，為本實用新型的監(jiān)控控制器可靠的采集混合動力整車數(shù)據(jù)提供保障。[0044]由于本實用新型的監(jiān)控控制器需要具有通過監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端可對控制器軟件升級功能，所以需要將單片機(jī)的存儲空間分為兩部分，分別是程序引導(dǎo)軟件Bootloader程序存儲區(qū)和應(yīng)用層程序存儲區(qū)。MC9S12XET256具有64K的RAM尋址地址，滿足存儲空間較大要求。[0045]如圖3所示，一級電源轉(zhuǎn)換電路2包括電源轉(zhuǎn)換芯片U2，電容C8、C9、CIO、C11、 C12、C13，電阻R7和發(fā)光二極管D3 ;其中，電源轉(zhuǎn)換芯片U2的型號為L4995。電源轉(zhuǎn)換芯片U2將蓄電池提供的12V直流電源轉(zhuǎn)換為5V直流電源；電容C8、C10、C11、C12、C13均為電源濾波電容，用于降低電源轉(zhuǎn)換芯片U2輸出電壓的毛刺；電阻R7和發(fā)光二極管D3組成指示燈電路。[0046]電源轉(zhuǎn)換芯片U2集成了外部看門狗的功能。芯片的EN管腳上拉至高電平將芯片的看門狗功能激活；WI管腳為看門狗信號輸入端，連接至單片機(jī)的GPIO管腳；RES管腳為單片機(jī)的觸發(fā)復(fù)位管腳，接入單片機(jī)的RESET管腳。電容C9用于調(diào)節(jié)看門狗最大喂狗時間， 當(dāng)芯片Ul在最大喂狗時間內(nèi)接收不到單片機(jī)輸入的WI喂狗信號，RES管腳拉至低電平，觸發(fā)單片機(jī)復(fù)位。[0047]通過電源模塊與外部看門狗功能的設(shè)計，有效抑制了本實用新型的監(jiān)控控制器程序運(yùn)行是因受到外界干擾而發(fā)生跑飛或進(jìn)入死循環(huán)的狀態(tài)，確保了對混合動力汽車整車信號監(jiān)控的穩(wěn)定與可靠。[0048]如圖4所示，二級電源轉(zhuǎn)換電路3包括電源轉(zhuǎn)換芯片U3和電容C14、C15、C16 ;其中，電源轉(zhuǎn)換芯片U3的型號為ASl 117。電源轉(zhuǎn)換芯片U3將電源轉(zhuǎn)換芯片U2輸出的5V直流電源轉(zhuǎn)換為3. 3V直流電源；電容C14、C15、C16均為電源濾波電容，用于降低電源轉(zhuǎn)換芯片U3輸出電壓的毛刺。[0049]如圖5所示，CAN通訊模塊電路4包括CAN收發(fā)器電路和CAN通訊濾波電路。CAN 收發(fā)器電路由CAN收發(fā)器U4和電阻C16、17、18組成，CAN收發(fā)器U4的型號為TJA1040，通過CAN收發(fā)器U4實現(xiàn)單片機(jī)芯片Ul與CAN總線之間的通訊。CAN通訊濾波電路由共模電感U5，電阻C19、C20和CAN總線保護(hù)二極管D4組成，CAN通訊濾波電路與CAN總線連接，對來自CAN總線的通訊信號進(jìn)行濾波后輸入至CAN收發(fā)器U4。[0050]為消除ESD靜電釋放對CAN總線的干擾，CAN通訊信號首先進(jìn)入由CAN總線保護(hù)二極管D2的濾波電路消除靜電干擾，經(jīng)濾波的電流再送入共模電感U5，用來抑制工頻電源等瞬變干擾信號。經(jīng)兩級濾波的信號被輸入至高速CAN收發(fā)器U4，高速CAN收發(fā)器是CAN 控制器與CAN物理總線之間的接口，為CAN控制器提供差動發(fā)送與接收信號功能。[0051]CAN收發(fā)器U4的電源與地之間使用濾波電容C16，濾除收發(fā)器輸入電源相對于控制器地信號的毛刺。CAN收發(fā)器U4的STB管腳為CAN收發(fā)器使能控制管腳，由單片機(jī)芯片 Ul的GPIO管腳控制。CAN收發(fā)器U4的TXD、RXD管腳為CAN總線信號的輸入、輸出管腳，與單片機(jī)芯片Ul內(nèi)部集成的CAN控制器連接。[0052]通過以上設(shè)計的CAN通訊與信號濾波電源，可有效抑制工頻電源靜電干擾，保證了本實用新型的監(jiān)控控制器可有效、高速的采集整車CAN數(shù)據(jù)。[0053]如圖6和圖7所示，GPRS通訊模塊電路5包括GPRS芯片電路和SM卡電路。所述 GPRS 芯片電路包括 GPRS 芯片 U6,電阻 R8、R9、RIO、Rll、R12、R13、R14，電容 C21、C22、C23、 C24、C25，三極管Vl、V7，MOSFET管V3和紐扣電池VBAT，其中GPRS芯片U6的型號為MG323， 見圖6。所述GPRS芯片U6與單片機(jī)芯片Ul連接，實現(xiàn)單片機(jī)芯片Ul與監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程終端之間的GPRS通訊。GPRS芯片U6的TERM_0N管腳與電池VBAT連接，同時與三極管Vl的集電極連接，三極管Vl的基級通過電阻Rll與單片機(jī)芯片Ul的管腳連接；當(dāng)管腳PWRKEY輸出高電平時，三極管Vl導(dǎo)通，TERM_0N與地連接，被拉至低電平；當(dāng)管腳PWRKEY輸出低電平時，三極管Vl截至，TERM_0N通過限流電阻Rl I與電池VBAT連接，拉至高電平。本設(shè)計電路中，通過設(shè)置TERM_0N管腳電平實現(xiàn)GPRS芯片U6的開/關(guān)機(jī)功能，當(dāng)TERM_0N管腳拉低持續(xù)Is后，即可開機(jī)；如果再次將TERM_0N管腳拉低持續(xù)ls，即可關(guān)機(jī)。GPRS芯片U6采用串行口 UART與單片機(jī)芯片Ul連接，GPRS芯片U6的RXD、TXD管腳分別與單片機(jī)芯片Ul 的TXD、RXD管腳連接。[0054]所述SM卡電路包括SM卡卡槽U7，選通控制器U8，電阻R15、R16、R17、R18和電容C26，見圖7。所述SM卡卡槽U7與GPRS芯片U6連接，SM卡卡槽U7用于插入手機(jī)SM 卡，從而識別身份信息；SM卡卡槽上的VCC、RES、CLK、DATA管腳分別與圖6中的GPRS芯片 U6相連接。選通控制器U8用于對SM卡卡槽U7的時鐘與數(shù)據(jù)線進(jìn)行選通，C26為電源與地之間的濾波電容。[0055]如圖8所示，實時時鐘電路6包括時鐘芯片U9，晶振Y2，電阻R19，電容C27、C28、 C29、C30，二極管D4、D5和電池BTl ;其中時鐘芯片U9的型號為PCF8563。通過實時時鐘電路6，本實用新型的監(jiān)控控制器可以向監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端發(fā)送數(shù)據(jù)的記錄時間信息，使記錄的數(shù)據(jù)有更好的實時性。[0056]為防止車輛下電時，本實用新型的監(jiān)控控制器因失去供電電源而對時鐘芯片U9 的日歷時間造成影響，導(dǎo)致在整車CAN報文數(shù)據(jù)上報時得不到正確的時間信息，因此，對時鐘芯片U9采用監(jiān)控控制器5V電源與外接電池雙重供電。并為防止兩種電源相互影響設(shè)計了供電互鎖電路，車輛正常上電時，本實用新型的監(jiān)控控制器與整車12V電源接通，通過圖 4中的一級電源轉(zhuǎn)換電路2得到的5V電源對時鐘芯片U9供電；車輛下電時，整車12V電源停止供電，此時采用外接3V電池對時鐘芯片U9供電。供電互鎖電路由二極管D4、D5組成， 當(dāng)使用監(jiān)控控制器5V電源供電時，二極管D5反向截止，電池BTl不向外放電；當(dāng)整車下電時，電池BTl向時鐘芯片U9供電，同時二極管D4截止，避免了電池電壓對控制其它器件造成影響。[0057]實時時鐘電路6中采用獨(dú)立晶振為時鐘芯片U9產(chǎn)生基準(zhǔn)時鐘信號，晶振與芯片內(nèi)部電路組成振蕩器，在本電路中晶振頻率選用32. 768K，結(jié)果15次分頻后，頻率為1Hz，可以精確的得到IS的工作周期。[0058]時鐘芯片U9與單片機(jī)芯片Ul之間采用IIC串行通訊方式，通過對單片機(jī)芯片Ul 內(nèi)Iic通訊模塊的設(shè)置，其通訊的最大總線速率可達(dá)到400Kbits/s。[0059]通過時鐘芯片U9功能的設(shè)計，確保了在整車故障傳輸時，能夠得到車輛發(fā)生故障的精確時間。[0060]所述EEPROM存儲器電路7包括EEPROM芯片UlO和電阻R20、R21，其中EEPROM芯片UlO的型號為24LC1025。當(dāng)車輛發(fā)生故障地點(diǎn)無GPRS通訊時，先將CAN報文解析出來的整車故障碼、整車狀態(tài)信息與故障發(fā)生時間存入外置的非易失性存儲器EEPROM芯片UlO 中。本實用新型的監(jiān)控控制器中外接的EEPROM芯片UlO可存儲128Kbytes的數(shù)據(jù)，經(jīng)過對存儲內(nèi)容的設(shè)計，每條混合動力車故障存儲信息占用IObytes空間，設(shè)計的EEPROM芯片 UlO共可存儲一萬兩千余條故障信息。EEPROM芯片UlO的WP管腳為寫保護(hù)設(shè)置管腳，使用單片機(jī)芯片Ul的GPIO管腳控制。EEPROM芯片UlO與單片機(jī)芯片Ul之間使用IIC通訊， 該EEPROM芯片UlO的地址可通過對EEPROM芯片UlO的A0、Al、A2管腳進(jìn)行自由配置，在本實用新型的監(jiān)控控制器中，將控制器地址設(shè)計為OxAl。IIC總線的信號線SDA與時鐘線 SCL需要通過電阻上拉至高電平，因此使用了電阻R20、R21分別進(jìn)行了電平上拉，再通過單片機(jī)芯片Ul的SCL與SDA管腳控制IIC總線的時鐘電平與數(shù)據(jù)信號。[0061]通過外置EEPROM存儲功能的設(shè)計，確保了整車在運(yùn)行過程中故障信息的不丟失和再次上報。[0062]本實用新型的設(shè)計思想是為了對新能源汽車整車進(jìn)行實時監(jiān)控，因此本實用新型采用了以下有效措施對混合動力汽車進(jìn)行實時監(jiān)控來降低車輛運(yùn)行過程中的風(fēng)險(I) 使用高速CAN通訊及信號濾波模塊實時采集整車CAN通訊報文并進(jìn)行解析，如整車控制器、 驅(qū)動電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)控制器與充電器控制器。(2)當(dāng)本實用新型的監(jiān)控控制器檢測到混合動力車某零部件有故障產(chǎn)生時，通過GPRS通訊向遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端發(fā)送故障信息；如車輛發(fā)生故障地點(diǎn)無GPRS通訊信號時，故障數(shù)據(jù)將存入控制器上的非易失性存儲器，待車駛?cè)胗蠫PRS通訊信號地區(qū)時，再次向遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端發(fā)送故障信息。故障信息準(zhǔn)確實時上報的功能可使得車輛在發(fā)生異?；蚬收蠒r盡早得到響應(yīng)與解決，避免故障升級。(3)本實用新型的監(jiān)控控制器通過GPRS通訊，實時接受監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端發(fā)來的呼叫指令，當(dāng)接收整車報文上傳指令時，本實用新型的監(jiān)控控制器將通過CAN總線實時采集的報文通過GPRS通訊上傳至監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端。當(dāng)檢測到可預(yù)示某種故障產(chǎn)生的數(shù)據(jù)時，監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端可及時通知車主，避免故障升級。(4)在控制器軟件需要更新或需要監(jiān)控的整車參數(shù)有變更時，可采用GPRS通訊的方式，對本實用新型的監(jiān)控控制器軟件進(jìn)行實時升級，避免將車輛召回的風(fēng)險。[0063]本實用新型的工作過程為本實用新型的監(jiān)控控制器從整車采集CAN報文信號經(jīng)兩級濾波處理后進(jìn)行數(shù)據(jù)解包與解析，將CAN報文轉(zhuǎn)換成具有物理意義的數(shù)據(jù)再診斷。當(dāng)混合動力車開啟時刻，12V車載蓄電池對本實用新型的監(jiān)控控制器供電，控制器模擬電壓轉(zhuǎn)換電路將12V電源轉(zhuǎn)換成5V電源給控制器中的各電路模塊供電?？刂破魃想姾?，持續(xù)讀取整車CAN總線上車輛各零部件報文并進(jìn)行解析，同時掃描監(jiān)控系統(tǒng)終端用戶通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的數(shù)據(jù)讀取信息。當(dāng)檢測到監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端有車輛信息讀取請求時，本實用新型的監(jiān)控控制器將車輛運(yùn)行過程中各零部件關(guān)鍵數(shù)據(jù)通過GPRS模塊發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端；當(dāng)檢測到車輛關(guān)鍵零部件有故障發(fā)生時，控制器主動通過GPRS通訊模塊向監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端發(fā)送車輛故障信息，如車輛發(fā)生故障地點(diǎn)無法接入GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)時，先將故障信息記錄入控制器的非易失性存儲器，待車輛駛?cè)胗芯W(wǎng)絡(luò)通訊的地點(diǎn)時，再進(jìn)行信息上報。通過上述措施，混合動力車的運(yùn)行情況能夠得到實時檢測，運(yùn)行過程中發(fā)生的故障情況能夠?qū)崟r上報至監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端進(jìn)行處理，當(dāng)接收到可預(yù)見性故障報文或車輛輕微故障報文時，監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端可及時通知車主，有效預(yù)防整車故障發(fā)生或故障升級。[0064]圖10為監(jiān)控控制器軟件的框圖，監(jiān)控控制器軟件采用模塊化設(shè)計方法。本實用新型的監(jiān)控控制器的軟件由在線刷新軟件Bootloader與應(yīng)用層軟件兩部分組成。應(yīng)用層軟件由單片機(jī)初始化驅(qū)動程序、控制器邏輯程序、MCU中斷程序、CAN通訊安全監(jiān)控程序、CAN 報文的接受與解析、時鐘數(shù)據(jù)讀取程序、GPRS通訊信息接收與解析程序、GPRS通訊信息的打包與發(fā)送程序、EEPROM數(shù)據(jù)存儲與讀取程序與軟件刷新通訊模塊程序組成。[0065]圖11為監(jiān)控控制器軟件的邏輯程序流程圖，它是一個循環(huán)過程，當(dāng)混合動力車上電后，本實用新型的監(jiān)控控制器正常上電，控制器邏輯程序自動運(yùn)行，整個程序按照設(shè)定的方式，對各個子程序進(jìn)行相應(yīng)處理。[0066]基本過程為系統(tǒng)上電，立即對單片機(jī)各功能模塊進(jìn)行初始化，并且使能CAN收發(fā)器、GPRS通訊模塊與外置的EEPROM模塊。初始化功能完成后，進(jìn)入系統(tǒng)的主程序功能，系統(tǒng)的任務(wù)功能分為每IOms執(zhí)行一次與每2s執(zhí)行一次兩種。[0067]本實用新型的監(jiān)控控制器每IOms執(zhí)行一次的任務(wù)有兩個，一是實時接收與解析整車的CAN報文，當(dāng)檢測到整車有故障發(fā)生時，如果此時混合動力汽車位于有GPRS通訊地點(diǎn)時，將整車的故障信息上報至監(jiān)控系統(tǒng)的客戶終端，否則將故障代碼存儲控制的EEPROM 中；二是通過IIC通訊總線，讀取實時時鐘的時間，當(dāng)混合動力車發(fā)生故障時，需要將發(fā)生故障的時間作為重要信息與整車CAN報文信息一同上報至監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端。[0068]本實用新型的監(jiān)控控制器每2s執(zhí)行一次的任務(wù)是接收監(jiān)控系統(tǒng)客戶終端通過 GPRS通訊發(fā)送的指令，監(jiān)控系統(tǒng)客戶終端發(fā)送的指令有兩類，第一類是實時讀取安裝本實用新型的監(jiān)控控制器的混合動力整車信息，當(dāng)控制器接收到該指令時，根據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控終端客戶設(shè)定的讀取數(shù)據(jù)的頻率實時的上整車的CAN通訊報文；第二類是遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器的軟件升級請求。[0069]圖12為CAN通訊報文接收、解析的程序流程圖。本實用新型的監(jiān)控控制器設(shè)計的 CAN通訊為高速CAN通訊，通訊波特率為500kbps，采樣頻率為80%。為了提高單片機(jī)的數(shù)據(jù)吞吐量，將CAN報文的接收放入XGATE協(xié)處理器中進(jìn)行。當(dāng)CAN報文接收寄存器滿時，觸發(fā)了 CAN報文接收中斷，根據(jù)CAN報文的優(yōu)先級將CAN接收寄存器的數(shù)據(jù)按序存入報文接收結(jié)構(gòu)體數(shù)組中，再對CAN報文進(jìn)行解析。在CAN報文接收完畢后，將CAN報文接收寄存器滿的標(biāo)志位清楚，并等待下一次的CAN報文接收寄存器滿標(biāo)志位置位。[0070]圖13為CAN通訊安全監(jiān)控流程，車輛在運(yùn)行過程中，當(dāng)遇到突發(fā)的電磁干擾，將對 CAN通訊的信號質(zhì)量造成影響，為避免干擾現(xiàn)象造成的信息誤報，當(dāng)CAN控制器發(fā)送錯誤計數(shù)器TEC大于255時，CAN總線進(jìn)入BusOff狀態(tài)。本實用新型的監(jiān)控控制器對CAN通訊信號進(jìn)行了 Busoff的通訊檢測。CAN控制器中的Busoff寄存器狀態(tài)位需要每IOms檢測一次，當(dāng)檢測到BusOfT策略需滿足如下要求[0071]I)應(yīng)用程序需要以低于IOms的周期對CAN控制器的BusOff狀態(tài)位進(jìn)行檢測，以防止BusOff狀態(tài)丟失；[0072]2)定義BusOff_Counter,當(dāng)檢測到BusOff狀態(tài)時,該計數(shù)器加I,當(dāng)計數(shù)器累計達(dá)到6時，記錄BusOff_DTC。此后，如繼續(xù)檢測到BusOff，該計數(shù)器仍保持6 ；[0073]3) 5000ms 內(nèi)未檢測到 BusOff, BusOff_Counter 計數(shù)器清零；[0074]4) BusOff狀態(tài)的恢復(fù)需要通過對CAN控制器初始化完成，當(dāng)BusOff_Counter小于6時，每IOOms嘗試恢復(fù)。當(dāng)BusOff_Counter等于6,每IOOOms嘗試恢復(fù)。[0075]圖14為基于GPRS的控制軟件刷新流程圖。控制器在工作過程中每2秒對監(jiān)控系統(tǒng)終端客戶的通過GPRS通訊模塊發(fā)出的指令進(jìn)行查收。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)終端客戶發(fā)送一個特定的指令服務(wù)后，控制器對該指令進(jìn)行響應(yīng)，并且對混合動力車遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器進(jìn)行復(fù)位， 復(fù)位后的控制器進(jìn)入Bootloader區(qū)，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端通過本實用新型的監(jiān)控控制器 Bootloader區(qū)的安全訪問算法后，本實用新型的監(jiān)控控制器進(jìn)入程序刷新流程。首先對原有的控制器應(yīng)用層程序進(jìn)行擦除，并重新寫入由監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端發(fā)送的新應(yīng)用層程序。 程序下載完成后，本實用新型的監(jiān)控控制器與監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端進(jìn)行安全冗余算法校驗， 如果確認(rèn)下載的應(yīng)用層程序準(zhǔn)確無誤，本實用新型的監(jiān)控控制器自動復(fù)位后程序跳轉(zhuǎn)至新的應(yīng)用層程序。否則控制器通過GPRS通訊提示終端客戶軟件升級失敗，需要重新升級軟件。
權(quán)利要求1.一種混合動力汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器，其特征在于包括單片機(jī)模塊電路(I)、蓄電池、一級電源轉(zhuǎn)換電路(2 )、二級電源轉(zhuǎn)換電路(3 )、CAN通訊模塊電路(4 )、GPRS通訊模塊電路(5 )、實時時鐘電路(6 )和EEPROM存儲器電路(7 );所述單片機(jī)模塊電路(I)為混合動力車遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器的核心單元；所述蓄電池、一級電源轉(zhuǎn)換電路(2)和二級電源轉(zhuǎn)換電路(3)分別為其他各模塊提供電源，蓄電池提供12V電源，一級電源轉(zhuǎn)換電路(2)將蓄電池提供的12V電源轉(zhuǎn)換為5V電源，二級電源轉(zhuǎn)換電路(3)用于將一級電源轉(zhuǎn)換電路(2)輸出的5V電源轉(zhuǎn)換為3. 3V電源；所述CAN通訊模塊電路(4)將來自CAN總線的報文信號進(jìn)行濾波后傳輸給單片機(jī)模塊電路(I )，單片機(jī)模塊電路(I)對報文信號進(jìn)行解析、診斷后將結(jié)果數(shù)據(jù)通過GPRS通訊模塊電路(5 )發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程終端；所述實時時鐘電路(6 )用于獲取車輛發(fā)生故障的精確時間，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)模塊電路(1)，再通過GPRS通訊模塊電路(5)發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程終端；EEPR0M存儲器電路(7)與單片機(jī)模塊電路(I)連接，當(dāng)無GPRS通訊時，單片機(jī)模塊電路(I)將解析、診斷后的結(jié)果數(shù)據(jù)儲存在EEPROM存儲器中，等待GPRS通訊恢復(fù)后再通過GPRS通訊模塊電路(5)發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程終端； 所述單片機(jī)模塊電路(I)包括單片機(jī)芯片Ul和外圍電路，外圍電路包括電容Cl、C2、C3、C4、C5、C6，電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，晶振Yl、發(fā)光二極管D1、D2和電感LI ;其中，晶振Y1、電容C1、C2和電阻Rl組成晶振電路，電阻R3、R4和電容C6組成上電復(fù)位電路，發(fā)光二極管Dl、D2和電阻R5、R6組成指示燈電路，電容C3、C4、C5和電感LI組成電源濾波電路；所述一級電源轉(zhuǎn)換電路(2)包括電源轉(zhuǎn)換芯片U2，電容C8、C9、CIO、Cll、C12、C13，電阻R7和發(fā)光二極管D3 ;電源轉(zhuǎn)換芯片U2將蓄電池提供的12V直流電源轉(zhuǎn)換為5V直流電源；電容C8、CIO、ClU C12、C13均為電源濾波電容，用于降低電源轉(zhuǎn)換芯片U2輸出電壓的毛刺；電阻R7和發(fā)光二極管D3組成指示燈電路；電源轉(zhuǎn)換芯片U2中集成了外部看門狗功能，電源轉(zhuǎn)換芯片U2與單片機(jī)芯片Ul連接，監(jiān)測單片機(jī)芯片Ul的程序運(yùn)行狀態(tài)，電容C9用于調(diào)節(jié)看門狗的最大喂狗時間； 所述二級電源轉(zhuǎn)換電路(3)包括電源轉(zhuǎn)換芯片U3和電容C14、C15、C16 ;電源轉(zhuǎn)換芯片U3將電源轉(zhuǎn)換芯片U2輸出的5V直流電源轉(zhuǎn)換為3. 3V直流電源；電容C14、C15、C16均為電源濾波電容，用于降低電源轉(zhuǎn)換芯片U3輸出電壓的毛刺； 所述CAN通訊模塊電路(4)包括CAN收發(fā)器電路和CAN通訊濾波電路；CAN收發(fā)器電路由CAN收發(fā)器U4和電阻C16、17、18組成，通過CAN收發(fā)器U4實現(xiàn)單片機(jī)芯片Ul與CAN總線之間的通訊；CAN通訊濾波電路由共模電感U5，電阻C19、C20和CAN總線保護(hù)二極管D4組成，CAN通訊濾波電路與CAN總線連接，對來自CAN總線的通訊信號進(jìn)行濾波后輸入至CAN收發(fā)器U4 ； 所述GPRS通訊模塊電路(5)包括GPRS芯片電路和SM卡電路；所述GPRS芯片電路包括 GPRS 芯片 U6,電阻 R8、R9、RIO、Rll、R12、R13、R14,電容 C21、C22、C23、C24、C25，三極管V K V7, MOSFET管V3和紐扣電池VBAT ;所述GPRS芯片U6與單片機(jī)芯片Ul連接，實現(xiàn)單片機(jī)芯片Ul與監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程終端之間的GPRS通訊；所述SM卡電路包括SM卡卡槽U7，選通控制器U8，電阻R15、R16、R17、R18和電容C26 ;所述SM卡卡槽U7與GPRS芯片U6連接，SIM卡卡槽U7用于插入手機(jī)SIM卡,從而識別身份信息；選通控制器U8用于對SIM卡卡槽U7的時鐘與數(shù)據(jù)線進(jìn)行選通； 所述實時時鐘電路(6)包括時鐘芯片U9，晶振Y2，電阻R19，電容C27、C28、C29、C30，二極管D4、D5和電池BT1，用于獲取車輛發(fā)生故障的精確時間； 所述EEPROM存儲器電路(7)包括EEPROM芯片UlO和電阻R20、R21，當(dāng)無GPRS通訊時，用于暫時存儲單片機(jī)模塊電路(I)解析、診斷后的結(jié)果數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種混合動力汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器，其特征在于所述單片機(jī)芯片Ul的型號為MC9S12XET256。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種混合動力汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器，其特征在于所述電源轉(zhuǎn)換芯片U2的型號為L4995。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種混合動力汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器，其特征在于所述電源轉(zhuǎn)換芯片U3的型號為AS1117。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種混合動力汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器，其特征在于所述CAN收發(fā)器U4的型號為TJA1040。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種混合動力汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器，其特征在于所述GPRS芯片U6的型號為MG323。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種混合動力汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器，其特征在于所述時鐘芯片U9的型號為PCF8563。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種混合動力汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器，其特征在于所述EEPROM芯片UlO的型號為24LC1025。
專利摘要混合動力汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控控制器，包括單片機(jī)模塊電路、蓄電池、一級電源轉(zhuǎn)換電路、二級電源轉(zhuǎn)換電路、CAN通訊模塊電路、GPRS通訊模塊電路、實時時鐘電路和EEPROM存儲器電路。本實用新型的優(yōu)點(diǎn)在于可以完成對混合動力車整車信號的實時采集，高速CAN通訊實時性好、穩(wěn)定性高。監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端與本實用新型的監(jiān)控控制器之間使用GPRS通訊，確保了監(jiān)控系統(tǒng)用戶終端可以查詢和存儲整車實時運(yùn)行數(shù)據(jù)，又實現(xiàn)了車輛故障數(shù)據(jù)在產(chǎn)生時刻的實時上報。使得混合動力車在行駛過程中電池、增程器或其它零部件異常情況可得到及早上報，規(guī)避了車輛的故障產(chǎn)生或故障升級。
文檔編號G05B19/418GK202815548SQ20122045820
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者夏順禮, 陶冉, 沙偉, 臧超, 張希, 韓金池 申請人:安徽江淮汽車股份有限公司