專利名稱：基于PowerLink總線的車載信息終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種車載信息終端設(shè)備，具體是基于PowerLink總線的車載信息終端。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對能源的需求不斷增加，傳統(tǒng)的能源逐漸難以滿足人們的需求，在當(dāng)前大力倡導(dǎo)綠色環(huán)保經(jīng)濟的大趨勢下，電動車技術(shù)也在日新月異的快速發(fā)展中。電動汽車的運營中，為方便車輛駕駛?cè)藛T和電動汽車調(diào)度中心了解當(dāng)前車輛狀態(tài)，并對電動汽車車輛狀態(tài)進(jìn)行實時的評估和監(jiān)控，需要完整的采集和存儲電動汽車車輛的運行參數(shù)，如動力蓄電池的運行參數(shù)、行駛里程、計量電表、儀表盤信息、車輛位置等。同時相對于傳統(tǒng)的燃油車輛，由于電動汽車采用電機驅(qū)動的方式，使其對實時性要求更高，以實現(xiàn)對車輛驅(qū)動電機的實時控制，從而獲取良好的可靠性和穩(wěn)定性。以避免由于對驅(qū)動電機控制的實時性不足而產(chǎn)生的車輛故障和交通隱患。電動汽車，相對于傳統(tǒng)的燃油車輛，對環(huán)保、安全性、經(jīng)濟性、智能化等要求提高，使得汽車駕駛員需要更多、更迅速的對電動汽車車輛運行中的各種信息進(jìn)行監(jiān)控，以滿足車輛監(jiān)控需求。中國第200920106216. O號“一種車載監(jiān)控終端”實用新型只能針對動力蓄電池的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，而無法監(jiān)控整個電動汽車的車輛狀態(tài)，并且其監(jiān)控的數(shù)據(jù)只能存儲在本地，而不能實時的上傳給作為遠(yuǎn)程服務(wù)端的監(jiān)控中心。中國第200810112287.1號“一種混合動力車綜合儀表系統(tǒng)”發(fā)明只能對車輛的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和顯示，而無法通過車載信息終端對車輛進(jìn)行控制，也無法將采集到的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)實時傳給監(jiān)控中心。還有一類采用CAN總線的車載信息終端，例如中國第201020693854. X號“車載終端”實用新型采用CAN總線通信的方式獲取車輛信息，這可以克服以往汽車控制系統(tǒng)主要用多線束進(jìn)行通訊的諸多不足。但是，該專利針對的是傳統(tǒng)燃油車，倘若應(yīng)用于電動汽車則會具有四個方面的明顯不足。一方面，傳統(tǒng)汽車不需要對動力蓄電池信息進(jìn)行監(jiān)控，因此無法對電動汽車的動力系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控。另一方面該終端采用基于事件觸發(fā)機制的CAN總線的方式通信，會產(chǎn)生消息傳輸延時，不能保證消息傳輸延時的確定性，從而難以滿足新一代實時控制應(yīng)用的實時性和可靠性要求，帶來了巨大的安全隱患。另外，該終端無法提供故障狀態(tài)報警提示功能，這對于司機和監(jiān)控人員很不方便的，駕駛員和監(jiān)控人員無法盡快得知動力電池等部件的故障或告警信息。最后，該終端的存儲空間有限、無法將數(shù)據(jù)實時上傳到監(jiān)控中心，從而使得監(jiān)控中心無法實時的監(jiān)控車輛的狀態(tài)，在實用性和方便性方面有很大欠缺。在實際運營中，車載信息終端作為車輛總線數(shù)據(jù)采集、顯示、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)的監(jiān)控裝置，是車輛小型分布式網(wǎng)絡(luò)的極為重要的組成部分。車載信息終端在車輛小型分布式網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和可靠性，將影響整個車輛的可靠性和安全性。傳統(tǒng)的車載信息終端在實時性、可靠性、穩(wěn)定性、可擴展性處理等問題上都無法滿足電動汽車信息監(jiān)控的大批量數(shù)據(jù)需求，不僅限制了監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)來源，也大大降低了整個運營系統(tǒng)的速度，成為阻礙電動汽車發(fā)展的一個瓶頸。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種基于PowerLink總線的車載信息終端，它可動態(tài)擴展的實時的數(shù)據(jù)通信方式，滿足新一代電動汽車實時監(jiān)控的可擴展性要求，提高電動汽車的可靠性和安全性，簡化車載信息終端的安裝線路。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案—種基于PowerLink總線的車載信息終端，它包括主控板，主控板與供電模塊連接，它還包括PowerLink總線控制器,所述主控板通過PowerLink總線控制器與PowerLink網(wǎng)絡(luò)、PowerLink總線連接，PowerLink總線與N個節(jié)點連接。所述PowerLink總線控制器包括數(shù)據(jù)收發(fā)單元,它與主控板和PowerLink網(wǎng)絡(luò)連接；數(shù)據(jù)收發(fā)單元還與數(shù)據(jù)解析單元和同步控制單元連接。所述節(jié)點為里程計、步進(jìn)電機、動力蓄電池、計量電表、儀表盤、攝像頭或者傳感器中的一種或多種。所述主控板還通過串口與BMS模塊連接，對車載動力蓄電池的運行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和分析。所述主控板還與音頻\視頻模塊通過IO總線相連，用于語音或者視頻數(shù)據(jù)的播放。所述主控板還通過IO總線與人機交互模塊連接，所述人機交互模塊包括IXD顯示屏或者觸摸屏、LED指示燈、鍵盤，用于展示主控板的輸出信息，并提供操作命令的輸入功倉泛。所述主控板還通過SDIO接口與數(shù)據(jù)存儲模塊連接，用于數(shù)據(jù)的存儲。所述主控板還通過CAN總線或串口與無線通訊模塊連接，該模塊通過GPRS、CDMA、WIF1、LTE在內(nèi)的無線通信方式中的任意一種與服務(wù)器端進(jìn)行通訊，以便完成系統(tǒng)互連，進(jìn)行信息交互。所述主控板還與身份識別模塊通過串口或者CAN總線相連，用于讀取和解析RFID卡、IC卡、智能卡、紅外讀寫卡以及其他用于信息存儲的卡片中的身份信息。所述主控板還與車載導(dǎo)航模塊通過串口相連，用于接收和解析GPS定位信息。如圖2所示實用新型的工作流程如下步驟1:采集指令；車載終端的主控板采集用戶下發(fā)的指令，并解析該指令。如果指令解析失敗，則返回采集指令狀態(tài)，如果成功則將該指令發(fā)送給PowerLink總線控制器。步驟2 :預(yù)處理指令；數(shù)據(jù)收發(fā)單元將獲取的通訊指令發(fā)送給數(shù)據(jù)解析單元進(jìn)行解析，并將解析的通訊請求回傳給數(shù)據(jù)收發(fā)單元。然后數(shù)據(jù)收發(fā)單元向同步控制單元請求數(shù)據(jù)發(fā)送的時間窗口。步驟3 :執(zhí)行通信指令；同步控制單元根據(jù)PowerLink總線上的同步控制節(jié)點確定的時間調(diào)度表和全局基準(zhǔn)時間，確定本地的數(shù)據(jù)發(fā)送時間窗口。并在時間窗口生效后，向數(shù)據(jù)收發(fā)單元發(fā)出數(shù)據(jù)發(fā)送信號，使數(shù)據(jù)收發(fā)單元發(fā)送通信數(shù)據(jù)。步驟4 :獲取節(jié)點信息；數(shù)據(jù)收發(fā)單元根據(jù)同步控制單元確定的數(shù)據(jù)接收時間窗口，接收PowerLink總線上的數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)解析單元。步驟5 :解析節(jié)點信息；數(shù)據(jù)解析單元解析獲得的節(jié)點信息，如果是請求的節(jié)點信息，則發(fā)送給數(shù)據(jù)收發(fā)單元，然后轉(zhuǎn)發(fā)給主控板；如果是全局同步信息，則轉(zhuǎn)發(fā)給同步控制單元；否則丟棄該數(shù)據(jù)。步驟6 :人機交互模塊展示；主控板將通過PowerLink總線控制器獲得的節(jié)點解析信息轉(zhuǎn)發(fā)給人機交互模塊展示；也可以進(jìn)行邏輯處理后再轉(zhuǎn)發(fā)給人機交互模塊展示；還可以通過數(shù)據(jù)存儲模塊存儲解析的節(jié)點信息；也可以通過無線通信模塊將解析的節(jié)點信息轉(zhuǎn)發(fā)等。本實用新型所采用的PowerLink總線具有良好的可靠性和良好的可維護(hù)性，適合在復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用，并且響應(yīng)快、傳輸速度快、即實時性高，尤其支持熱插拔操作，使系統(tǒng)具有動態(tài)擴展功能，可根據(jù)需要動態(tài)擴充功能節(jié)點。本實用新型的有益效果在于I)本實用新型通過PowerLink總線控制器中的同步控制單元與PowerLink總線的交互，調(diào)度PowerLink總線控制器的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的時間窗口，確保在同一時刻，PowerLink總線中只有一個任務(wù)被觸發(fā)，而且任何時刻都有總線中都有任務(wù)在執(zhí)行。這樣使總線的使用效率得到提高，而且不會發(fā)生任務(wù)阻塞的現(xiàn)象。還使PowerLink總線可以確保最小的傳輸延遲和顫動，保證車載信息終端在預(yù)定義的模式下穩(wěn)定工作，提高了車載信息終端通信的實時性和可靠性。從而，提高了車輛整體的可靠性和安全性，消除了由于實時性和可靠性無法滿足要求而導(dǎo)致的車輛安全隱患。2 )在本實用新型提供了兩種車輛監(jiān)控數(shù)據(jù)的存儲方式，一種是存儲在本地存儲模塊中，另一種是通過無線通信存儲到遠(yuǎn)程服務(wù)端中。在無線通信正常工作的情況下，車輛監(jiān)控信息通過無線通信模塊傳給了遠(yuǎn)程服務(wù)端；當(dāng)通過無線通信模塊無法連接至遠(yuǎn)程服務(wù)端時，車載信息終端將數(shù)據(jù)存儲在本地的SD存儲卡中，當(dāng)無線通信模塊可以連接遠(yuǎn)程服務(wù)端時，將該SD卡中數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程服務(wù)端。使得在無線網(wǎng)絡(luò)通信失敗的情況下，車載信息終端可以正常的記錄車輛監(jiān)控信息，確保車載監(jiān)控數(shù)據(jù)的完整性和一致性。3)采用PowerLink總線架構(gòu)實現(xiàn)了監(jiān)控設(shè)備節(jié)點的可熱插拔式擴展，可動態(tài)接入監(jiān)控設(shè)備，具有很強的靈活性、可擴展性和通用性。4)本實用新型采用模塊化設(shè)計，模塊間的耦合度低，獨立性高，可擴展性好，提高了系統(tǒng)的靈活性，并使得系統(tǒng)的開放性大大提高，有利于系統(tǒng)維護(hù)、擴展和功能增加。5)本實用新型作為一個節(jié)點連接PowerLink網(wǎng)絡(luò)中，與其他節(jié)點通信，采集其他節(jié)點的信息，并將相應(yīng)的信息顯示給用戶。而無需通過線路外接傳感器的方式采集車內(nèi)數(shù)據(jù)，從而簡化車載信息終端的安裝線路。6)本車載監(jiān)控終端提供故障報警提示功能，并將報警信息通過無線通信上傳到作為遠(yuǎn)程服務(wù)端的監(jiān)控中心，使得司機和監(jiān)控人員可以同步獲取報警提示信息，以便于及時排除故障，也便于監(jiān)控人員及時對電動車輛進(jìn)行調(diào)度替換故障車輛。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的工作流程示意圖。[0036]圖中1.車載信息終端，2.主控板，3. PowerLink總線控制器，4.供電模塊，5.數(shù)據(jù)收發(fā)單元，6.數(shù)據(jù)解析單元，7.同步控制單元，8. BMS模塊，9.音頻\視頻模塊，10.身份識別模塊，11.無線通訊模塊，12.人機交互模塊，13.數(shù)據(jù)存儲模塊，14.車載導(dǎo)航模塊，15. PowerLink網(wǎng)絡(luò)，16.步進(jìn)電機，17.動力蓄電池，18.里程計，19.計量電表,20.攝像頭，21.儀表盤，22.傳感器，23.車載電源。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。如圖1中所示的，一種基于PowerLink總線架構(gòu)的車載信息終端，它包括主控板2, PowerLink總線控制器3,供電模塊4,數(shù)據(jù)收發(fā)單元5,數(shù)據(jù)解析單元6,同步控制單元7,BMS模塊8，音頻\視頻模塊9，身份識別模塊10，無線通信模塊11，人機交互模塊12，數(shù)據(jù)存儲模塊13，車載導(dǎo)航模塊14。人機交互模塊12獲取用戶指令后，由主控板2解析用戶指令，將解析的指令轉(zhuǎn)發(fā)給Powerlink總線控制器3。Powerlink總線控制器3根據(jù)指令獲取PowerLink總線上的節(jié)點信息，并回傳給主控板2。主控板2對節(jié)點信息進(jìn)行邏輯處理后，將相關(guān)節(jié)點信息轉(zhuǎn)發(fā)給人機交互模塊12，展示給用戶。主控板2通過數(shù)據(jù)存儲模塊13存儲解析的節(jié)點信息；也可以通過無線通信模塊11將解析的節(jié)點信息轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)端；還可以根據(jù)節(jié)點信息進(jìn)行后續(xù)操作如播放特定的音頻\視頻等。PowerLink總線控制器3包括數(shù)據(jù)收發(fā)單元5、數(shù)據(jù)解析單元6以及同步控制單元7。數(shù)據(jù)收發(fā)單元5從主控板2或者PowerLink網(wǎng)絡(luò)15獲取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)解析單元6則解析數(shù)據(jù)收發(fā)單元5獲取的數(shù)據(jù)，同步控制單元7負(fù)責(zé)與PowerLink總線同步數(shù)據(jù)的收發(fā)節(jié)奏。數(shù)據(jù)解析單元6解析數(shù)據(jù)收發(fā)單元5所接收到的數(shù)據(jù)，如果解析出的數(shù)據(jù)是同步信息，則將其轉(zhuǎn)發(fā)給同步控制單元7，否則將其回傳給數(shù)據(jù)收發(fā)單元5。PowerLink網(wǎng)絡(luò)15的節(jié)點包括步進(jìn)電機16、動力蓄電池17、里程計18、計量電表19、攝像頭20、儀表盤21或者傳感器22。該車載信息終端I作為一個節(jié)點連接到PowerLink網(wǎng)絡(luò)15中，與PowerLink網(wǎng)絡(luò)15中的節(jié)點通信。通過供電模塊4可接入12V交直流或24V交直流的車載電源23，利用DC\DC轉(zhuǎn)換器和用于向不同電壓等級芯片供電的LDO轉(zhuǎn)換芯片，向車載信息終端各個芯片供電。利用開關(guān)按鈕設(shè)計進(jìn)行轉(zhuǎn)換，用來避免大電流對電源模塊和整個系統(tǒng)的沖擊。BMS模塊8通過PowerLink總線獲取車載動力蓄電池17的信息，并對估測車載動力蓄電池17荷電狀態(tài)即電池剩余電量，保證荷電狀態(tài)維持在合理的范圍內(nèi)，防止由于過充電或過放電對電池的損傷，從而隨時預(yù)報車載動力蓄電池17還剩余多少能量或者儲能電池的荷電狀態(tài)，當(dāng)電池電量過低時通過人機交互模塊12發(fā)出報警。同時實時的監(jiān)測動力電池組的工作狀態(tài)，在電池充放電過程中，實時采集電動汽車蓄電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流及電池包總電壓，防止電池發(fā)生過充電或過放電現(xiàn)象。同時能夠及時給出電池狀況，挑選出有問題的電池，保持整組電池運行的可靠性和高效性。除此以外，還記錄每塊電池的使用歷史和故障報警信息，為分析系統(tǒng)故障提供依據(jù)。音頻\視頻模塊9受主控板控制，用于管理和播放數(shù)據(jù)存儲模塊13中的音頻和視頻。也可以電動車輛發(fā)生故障時，播放相應(yīng)的報警音頻和視頻。身份識別模塊10通過讀卡器讀取卡片上的身份信息，然后通過本地身份信息庫解析用戶身份，如果不存在，則通過無線通信模塊11到遠(yuǎn)程服務(wù)端的身份信息庫進(jìn)行用戶身份驗證。在身份識別通過后，就可以在車載終端上進(jìn)行相應(yīng)權(quán)限的操作和處理。無線通信模塊11可以通過包括GPRS、CDMA, WIF1、LTE在內(nèi)的無線通信方式與服務(wù)器端進(jìn)行通訊，上傳電動汽車的GPS定位信息、動力蓄電池信息、監(jiān)控視頻、以及故障報警歷史記錄。車載終端與服務(wù)端的數(shù)據(jù)傳輸，支持?jǐn)帱c續(xù)傳的方式，以節(jié)約數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間和網(wǎng)絡(luò)帶寬。人機交互模塊12通過鍵盤和觸摸屏輸入控制命令配合顯示屏或者觸摸屏對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，包括數(shù)據(jù)存儲位置設(shè)置，故障報警音頻或視頻設(shè)置，無線通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)置等操作。人機交互模塊還可以通過觸摸屏或者顯示屏顯示電動汽車的動力蓄電池17狀態(tài)信息，步進(jìn)電機16的信息，里程計18信息，計量電表19信息，監(jiān)控視頻等。顯示屏可為點陣液晶、彩屏或其它類型，用來瀏覽實時數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲模塊13受主控板2的控制，讀取SD卡上的數(shù)據(jù)或者將數(shù)據(jù)寫入SD卡中。車載導(dǎo)航模塊14接受全球定位衛(wèi)星的GPS報文，并對其進(jìn)行解析，更新電子地圖上的車輛位置。車載導(dǎo)航模塊14通過RS232串口或RS485串口與主控板2相連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，主控板將獲取的車輛位置標(biāo)識在電子地圖上。上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進(jìn)行了描述，但并非對本實用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于PowerLink總線的車載信息終端，它包括主控板，主控板與供電模塊連接，其特征是，它還包括PowerLink總線控制器,所述主控板通過PowerLink總線控制器與PowerLink網(wǎng)絡(luò)、PowerLink總線連接，PowerLink總線與N個節(jié)點連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于PowerLink總線的車載信息終端，其特征是，所述PowerLink總線控制器包括數(shù)據(jù)收發(fā)單元,它與主控板和PowerLink網(wǎng)絡(luò)連接；數(shù)據(jù)收發(fā)單元還與數(shù)據(jù)解析單元和同步控制單元連接。
3.如權(quán)利要求1所述的基于PowerLink總線的車載信息終端，其特征是，所述節(jié)點為里程計、步進(jìn)電機、動力蓄電池、計量電表、儀表盤、攝像頭或者傳感器中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求1所述的基于PowerLink總線的車載信息終端,其特征是,所述主控板還通過串口與BMS模塊連接，對車載動力蓄電池的運行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和分析。
5.如權(quán)利要求1所述的基于PowerLink總線的車載信息終端,其特征是,所述主控板還與音頻\視頻模塊通過IO總線相連，用于語音或者視頻數(shù)據(jù)的播放。
6.如權(quán)利要求1所述的基于PowerLink總線的車載信息終端,其特征是,所述主控板還通過IO總線與人機交互模塊連接，所述人機交互模塊包括LCD顯示屏或者觸摸屏、LED指示燈、鍵盤，用于展示主控板的輸出信息，并提供操作命令的輸入功能。
7.如權(quán)利要求1所述的基于PowerLink總線的車載信息終端,其特征是,所述主控板還通過SDIO接口與數(shù)據(jù)存儲模塊連接，用于數(shù)據(jù)的存儲。
8.如權(quán)利要求1所述的基于PowerLink總線的車載信息終端,其特征是,所述主控板還通過CAN總線或串口與無線通訊模塊連接，該模塊通過GPRS、CDMA, WIF1、LTE在內(nèi)的無線通信方式中的任意一種與服務(wù)器端進(jìn)行通訊，以便完成系統(tǒng)互連，進(jìn)行信息交互。
9.如權(quán)利要求1所述的基于PowerLink總線的車載信息終端,其特征是,所述主控板還與身份識別模塊通過串口或者CAN總線相連，用于讀取和解析RFID卡、IC卡、智能卡、紅外讀寫卡以及其他用于信息存儲的卡片中的身份信息。
10.如權(quán)利要求1所述的基于PowerLink總線的車載信息終端，其特征是，所述主控板還與車載導(dǎo)航模塊通過串口相連，用于接收和解析GPS定位信息。
專利摘要本實用新型涉及一種基于PowerLink總線的車載信息終端，它可動態(tài)擴展的實時的數(shù)據(jù)通信方式，滿足新一代電動汽車實時監(jiān)控的可擴展性要求，提高電動汽車的可靠性和安全性，簡化車載信息終端的安裝線路。它包括主控板，主控板與供電模塊連接，它還包括PowerLink總線控制器，所述主控板通過PowerLink總線控制器與PowerLink網(wǎng)絡(luò)、PowerLink總線連接，PowerLink總線與N個節(jié)點連接。
文檔編號B60R16/02GK202827400SQ20122031441
公開日2013年3月27日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者張明江, 李建祥, 張宗慧, 韓元凱, 唐方慶 申請人:山東魯能智能技術(shù)有限公司