專利名稱：一種車載監(jiān)控終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種汽車監(jiān)控裝置，具體地說是能夠長時間采集、顯示、存儲電動汽車動 力蓄電池實(shí)時運(yùn)行參數(shù)，并能夠通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS精確定位跟蹤電動汽車的監(jiān)控終端。
背景技術(shù)：
動力蓄電池作為電動汽車的儲能部件，其技術(shù)水平對電動汽車的發(fā)展將起到?jīng)Q定性作用。 目甜，國內(nèi)的電動汽車正處于示范運(yùn)行和考核階段。在這個階段，需要完整地采集和存儲動力
蓄電池的運(yùn)行參數(shù)，如單體電壓電流、電池組總電壓總電流、最高最低溫度、荷電狀態(tài)soc、
放電深度D0D、充電狀態(tài)、充電次數(shù)、輸入輸出電能量等，以準(zhǔn)確地反映動力蓄電池的狀態(tài)， 為分析、提高動力蓄電池性能指標(biāo)提供原始數(shù)據(jù)，為全面考核現(xiàn)有電動汽車的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和整 車可靠性，為進(jìn)一步完善整車的優(yōu)化設(shè)計(jì)、積累運(yùn)營組織管理經(jīng)驗(yàn)以及政策的相關(guān)決策提供第 一手翔實(shí)的數(shù)據(jù)和依據(jù)。
目前，現(xiàn)有的監(jiān)控裝置存在存儲空間有限、采集動力蓄電池運(yùn)行參數(shù)不全，不具備精確累 計(jì)電動汽車運(yùn)行里程，不能精確定位電動汽車運(yùn)行位置等不足。這些不足給全面、客觀地評價 動力蓄電池性能指標(biāo)帶來了困難。

實(shí)用新型內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存儲空間有限、采集電動汽車運(yùn)行參數(shù)不全等缺陷，本實(shí)用新型提供一 種嵌入式的車載監(jiān)控終端。
為此，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案 一種車載監(jiān)控終端，包括嵌入式控制器、SDRAM 同步動態(tài)隨機(jī)存取存儲器、FLASH存儲器、電源管理模塊、時鐘管理模塊、監(jiān)控電路、CAN 總線模塊、GPS定位模塊、LCD液晶顯示模塊、觸摸屏模塊及MiniSD卡數(shù)據(jù)存儲模塊，所述 嵌入式控制器分別與SDRAM同步動態(tài)隨機(jī)存取存儲器、FLASH存儲器、時鐘管理模塊、 監(jiān)控電路、CAN總線模塊、GPS定位模塊、LCD液晶顯示模塊、觸摸屏模塊及MiniSD卡數(shù) 據(jù)存儲模塊相連接，嵌入式控制器通過電源管理模塊與車載電源連接。
較優(yōu)地，所述CAN總線模塊通過SPI接口與嵌入式控制器連接，所述GPS定位模塊通過 串口與嵌入式控制器連接，所述LCD液晶顯示模塊通過LCD接口與嵌入式控制器連接，所述 觸摸屏模塊通過觸摸屏接口與嵌入式控制器連接，所述MiniSD卡數(shù)據(jù)存儲模塊通過SDIO與嵌入式控制器連接。
所述電源管理模塊包括DC-DC轉(zhuǎn)換器和用于向嵌入式控制器輸送不同電壓的LDO轉(zhuǎn)換 芯片，各LDO轉(zhuǎn)換芯片均與DC-DC轉(zhuǎn)換器連接。
所述CAN總線接口模塊包括CAN總線接口芯片、光電耦合器和CAN總線控制器，光電 耦合器分別與CAN總線接口芯片和CAN總線控制器連接，CAN總線控制器外接一晶體振蕩 器。
所述GPS定位模塊還連接一備用電源，以保證對其進(jìn)行連續(xù)供電。
所述LCD液晶顯示模塊包括緩存驅(qū)動電路、液晶顯示器和Boost變換器，緩存驅(qū)動電路 和Boost變換器均與液晶顯示器連接。
所述MiniSD存儲模塊由MiniSD卡和MOSFET電路構(gòu)成，MiniSD卡與MOSFET電路相 連接，所述MOSFET電路以選用溝槽式場效應(yīng)管。
本實(shí)用新型的有益效果在于
1. 該車載監(jiān)控終端可以全面、及時獲取電動汽車動力蓄電池的運(yùn)行參數(shù)，為對比分析不同 種類動力蓄電池的性能特性提供第一手詳實(shí)的數(shù)據(jù)，為綜合分析與評價電動汽車技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、 環(huán)境適應(yīng)性，為對比分析電動汽車與其他清潔能源汽車的綜合特性提供原始數(shù)據(jù)。
2. 該車載監(jiān)控終端不僅能夠采集電動汽車動力蓄電池的完整運(yùn)行參數(shù)，而且能夠?qū)﹄妱悠?車進(jìn)行實(shí)時定位跟蹤，獲取電動汽車的運(yùn)行位置、運(yùn)行速度和運(yùn)行方向等參數(shù)。同時，該車載 監(jiān)控終端將采集到的電動汽車運(yùn)行參數(shù)保存至終端的大容量存儲設(shè)備中，即使在較為復(fù)雜的車 載環(huán)境下也能穩(wěn)定工作。


圖l是本實(shí)用新型的系統(tǒng)功能框圖； 圖2是車載監(jiān)控終端電源管理模塊的電路原理圖3是車載監(jiān)控終端監(jiān)控電路的電路原理圖4是車載監(jiān)控終端CAN總線接口模塊的電路原理圖； 圖5是車載監(jiān)控終端GPS接收模塊的電路原理圖； 圖6是車載監(jiān)控終端LCD液晶顯示模塊的電路原理圖； 圖7是車載監(jiān)控終端觸摸屏模塊的電路原理圖； 圖8是車載監(jiān)控終端MiniSD卡存儲模塊的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本實(shí)用新型的實(shí)施例的系統(tǒng)功能框圖如圖l所示，各模塊的電路原理圖如圖2-8所示，現(xiàn)結(jié) 合附圖對各個電路模塊的功能和接口信號線描述如下 嵌入式控制器l:
采用型號為S3C2440A-40-YQ80的ARM9系列嵌入式控制器，是車載監(jiān)控終端的核心，具有豐 富的接口資源，以實(shí)現(xiàn)對整個車載監(jiān)控終端的控制和調(diào)度。
車載監(jiān)控終端以嵌入式控制器l為核心，配以型號為K4S511632D-UC的SDRAM同步動態(tài)隨 機(jī)存取存儲器2和型號為S29GL25610TAI02的FLASH存儲器3構(gòu)成監(jiān)控終端的中心處理單元。中 心處理單元進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，存儲各種控制信息，保持各種控制狀態(tài)，控制監(jiān)控終端各個 部件協(xié)調(diào)一致地工作。
電源管理模塊4:
電源管理模塊包括型號為TPS5450DDAR的DC-DC轉(zhuǎn)換器和均與轉(zhuǎn)換器連接的四塊LDO(LDO是 LOW DROP-OL'T的縮寫，含義是"線性穩(wěn)壓器")轉(zhuǎn)換芯片，LD0轉(zhuǎn)換芯片包括輸出4V直流電壓的 MIC29303芯片、輸出3. 3V直流電壓的MIC29153、輸出l. 3V直流電壓的MIC29153及輸出3V直流電 壓的LM1117。電源管理模塊使用車載的12V或24V蓄電池作為輸入。該電源管理模塊的功能是對 車載蓄電池電源進(jìn)行整流、濾波處理并轉(zhuǎn)換成各模塊芯片所需的直流電壓。電源管理模塊電連 接車載監(jiān)控終端的其他模塊，以用于為其他模塊提供電源。
時鐘管理模塊5:
為車載監(jiān)控終端的中心處理單元提供12MHz的外部時鐘信號和32. 768kHz的實(shí)時時鐘信號。 監(jiān)控電路6:
監(jiān)控電路6采用型號為MAX706ATESA的多功能監(jiān)控器，是一組CMOS監(jiān)控電路，用于監(jiān)控電源 電壓和嵌入式控制器的工作狀態(tài)。與采用分立元件或單一功能芯片組合的電路相比，大大減小 了系統(tǒng)電路的復(fù)雜性和元器件的數(shù)量,顯著提高了系統(tǒng)可靠性和精確度。監(jiān)控電路在上電、掉 電或者電源電壓出現(xiàn)異常的情況下向控制器提供復(fù)位信號。監(jiān)控電路還提供看門狗定時器和人 工復(fù)位等功能。監(jiān)控電路通過WDO、 TOI和RST等信號線與嵌入式控制器1互連。
CAN總線接口模塊7:
CAN總線接口模塊作為電動汽車CAN總線網(wǎng)絡(luò)上的一個節(jié)點(diǎn)，用于接收動力蓄電池的運(yùn)行參 數(shù)。CAN總線信號CANH和CANL經(jīng)過CAN總線接口芯片TJA1040轉(zhuǎn)換之后，利用光電耦合器HCPL0600 對其進(jìn)行隔離處理，之后CAN總線信號被送入CAN總線控制器MCP2510，光電耦合器通過數(shù)據(jù)線 與CAN總線控制器連接，其中TXCAN用于CAN總線控制器向光電耦合器發(fā)送信號，RXCAN用于CAN 總線控制器接收由光電耦合器發(fā)來的信號。CAN總線控制器通過SPI總線與嵌入式控制器 S3C2440A-40-YQ80進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。SP丄總線包括nSSO、 SPIMISOO、 SPIMOSIO和SHCLKO等信號線。nPRESET為MCP2510的復(fù)位信號。MCP2510需要外接一個12MHz的晶體振蕩器才能正常工作。 GPS (全球定位系統(tǒng))定位模塊8:
GPS定位模塊的型號為LEA-4S，功能是通過GPS有源天線接收全球定位衛(wèi)星的GPS報文，并 進(jìn)行實(shí)時分解。GPS接收模塊通過RS232串行總線與嵌入式控制器S3C2440A-40-YQ80的串口l連 接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，RS232串行總線包括RX1和TX1兩根信號線，分別與GPS定位模塊的TX、 RX數(shù)據(jù) 線接口連接。GPS-RST為LEA-4S的復(fù)位信號?？稍贕PS定位模塊8上再連接一3V備用電池，以保 證GPS定位模塊能夠以熱啟動的方式啟動。
LCD (液晶顯不器)液晶顯示模塊9:
LCD液晶顯示模塊包括液晶顯示器、緩存驅(qū)動電路和Boost變換器，緩存驅(qū)動電路和Boost 變換器均與液晶顯示器連接，液晶顯示器選用型號為LTE430WQ-F0C的4.3"的液晶顯示器，緩存 驅(qū)動電路的型號為74LVC16245, Boost變換器的型號為LM2733。 LCD液晶顯示模塊的功能是顯示 動力蓄電池的運(yùn)行參數(shù)和電動汽車的位置參數(shù)。LCD液晶顯示模塊通過VLINE、 VCLK、 PWREN、 VFRAME、 VM和VD0 VD23等信號線與嵌入式控制器S3C2440A-40-YQ80進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。這些信號 需要經(jīng)過緩存驅(qū)動電路74LVC16245之后，才能驅(qū)動LCD液晶顯^K器。Boost變換器LM2733的功能 是驅(qū)動LCD液晶顯示器的背光源。
觸摸屏模塊10:
用戶通過觸摸屏模塊可以實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控終端的人機(jī)交互。觸摸屏模塊通過TSYM、 TSYP、 TSXM 和TSXP等信號線與嵌入式控制器S3C2440A-40-YQ80的觸摸屏接n相連。 MINISD卡存儲模塊11:
MINISD卡存儲模塊由MiniSD卡和型號為NTR4101P的溝槽式場效應(yīng)管構(gòu)成，用于存儲動力蓄 電池的運(yùn)行參數(shù)和電動汽車的位置參數(shù)。MiniSD卡存儲模塊通過nCD—SD、 WP—SD、 SDCLK、 SDCMD 和SDDATA0 SDDATA3等信號線與嵌入式控制器S3C2440A-40-YQ8O的SDIO接口互連。MiniSD卡存 儲模塊的3. 3V電源通過M0SFET場效應(yīng)管進(jìn)行控制，以支持MiniSD卡的熱插拔功能。
本實(shí)用新型終端的工作過程為CAN總線接口模塊通過電動汽車的CAN總線網(wǎng)絡(luò)采集動力蓄 電池管理系統(tǒng)BMS提供的運(yùn)行參數(shù)，然后通過串行外圍接口SPI傳輸至車載監(jiān)控終端的中心處理 單元。高靈敏度的GPS全球衛(wèi)星接收模塊LEA-4S接收、分解全球定位衛(wèi)星的GPS報文，并通過 RS-232串行總線將報文傳輸至車載監(jiān)控終端的中心處理單元，中心處理單元便可以獲取電動汽 車的運(yùn)行位置、運(yùn)行速度和運(yùn)行方向等運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對電動汽車的實(shí)時定位跟蹤。車載監(jiān)控 終端的中心處理單元對電動汽車的運(yùn)行速度進(jìn)行積分運(yùn)算獲取電動汽車的精確運(yùn)行里程。
車載監(jiān)控終端的中心處理單兀將采集到的數(shù)據(jù)有選擇地通過LCD液晶顯示模塊實(shí)時顯示出來。用戶可以通過觸摸屏模塊實(shí)現(xiàn)與車載監(jiān)控終端的交互，如選擇需要顯示的參數(shù)、逸擇CAN 總線網(wǎng)絡(luò)傳輸速率等。
車載監(jiān)控終端的中心處理牟元將采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)按照指定的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行打包處理，存 入車載監(jiān)控終端的大容量MiniSD卡中。
車載監(jiān)控終端的軟件采用Nucleus PLUS嵌入式操作系統(tǒng)。Nucleus PLUS嵌入式操作系統(tǒng)是 為實(shí)時嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一個搶先式多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核，其95M的代碼是用ANSIC編寫的， 因此便于移植并能夠支持大多數(shù)類型的處理器。Nucleus PLUS釆用軟件組件的方法。每個組件 具有單一而明確的目的，通常由幾個C及匯編語言模塊構(gòu)成，提供清晰的外部接口，對組件的 弓I用就是通過這些接口完成的。除了少數(shù)特殊情況外，不允許從外部對組件內(nèi)的全局進(jìn)行訪問。 由于采用了軟件組件的方法，Nucleus PLUS各個組件易于替換和復(fù)用。Nucleus PLUS的組件包 括任務(wù)控制、內(nèi)存管理、任務(wù)間通信和任務(wù)的同步與互斥、中斷管理、定時器及I/0驅(qū)動等。
在車載監(jiān)控終端的軟件開發(fā)中，遵循模塊化的設(shè)計(jì)思想，將整個監(jiān)控軟件分解為若下個子 模塊，如GPS定位模塊、CAN總線模塊、MiniSD卡存儲模塊等。同時，還采用多線程、狀態(tài)機(jī)等 編程技術(shù)。
嵌入式控制器S3C2440A-40-YQ80的RST復(fù)位信號線與其他所有模塊的復(fù)位信號線相連，以 實(shí)現(xiàn)控制器對所有模塊的正確控制和合理調(diào)度。
監(jiān)控終端的所有關(guān)鍵信號均進(jìn)行嚴(yán)格的等長控制以及50Q的阻抗匹配，保證監(jiān)控終端在較 為復(fù)雜的車載環(huán)境下能夠穩(wěn)定工作。
權(quán)利要求1.一種車載監(jiān)控終端，其特征在于包括嵌入式控制器(1)、SDRAM同步動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(2)、FLASH存儲器(3)、電源管理模塊(4)、時鐘管理模塊(5)、監(jiān)控電路(6)、CAN總線模塊(7)、GPS定位模塊(8)、LCD液晶顯示模塊(9)、觸摸屏模塊(10)及MiniSD卡數(shù)據(jù)存儲模塊(11)，所述嵌入式控制器(1)分別與SDRAM同步動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(2)、FLASH存儲器(3)、時鐘管理模塊(5)、監(jiān)控電路(6)、CAN總線模塊(7)、GPS定位模塊(8)、LCD液晶顯示模塊(9)、觸摸屏模塊(10)及MiniSD卡數(shù)據(jù)存儲模塊(11)相連接，嵌入式控制器(1)通過電源管理模塊(4)與車載電源連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載監(jiān)控終端，其特征在于所述CAN總線模塊(7)通過SPI接 口與嵌入式控制器(1)連接，所述GPS定位模塊(8)通過串口與嵌入式控制器(1)連 接，所述LCD液晶顯示模塊(9)通過LCD接口與嵌入式控制器(1)連接，所述觸摸屏 模塊(10)通過觸摸屏接口與嵌入式控制器(1)連接，所述MiniSD卡數(shù)據(jù)存儲模塊(11) 通過SDIO與嵌入式控制器(1)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載監(jiān)控終端，其特征在于所述電源管理模塊(4)包括DC-DC 轉(zhuǎn)換器和用于向嵌入式控制器輸送不同電壓的LDO轉(zhuǎn)換芯片，各LDO轉(zhuǎn)換芯片均與 DC-DC轉(zhuǎn)換器連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車載監(jiān)控終端，其特征在于所述CAN總線接口模塊(7)包 括CAN總線接口芯片、光電耦合器和CAN總線控制器，光電耦合器分別與CAN總線接 口芯片和CAN總線控制器連接，CAN總線控制器外接一晶體振蕩器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車載監(jiān)控終端，其特征在于所述GPS定位模塊(8)連接一 備用電源。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車載監(jiān)控終端，其特征在于所述LCD液晶顯示模塊(9)包 括緩存驅(qū)動電路、液晶顯示器和Boost變換器，緩存驅(qū)動電路和Boost變換器均與液晶顯 示器連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車載監(jiān)控終端，其特征在于所述MiniSD存儲模塊(11)由 MiniSD卡和MOSFET電路構(gòu)成，MiniSD卡與MOSFET電路相連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的車載監(jiān)控終端，其特征在于所述MOSFET電路選用溝槽式場效應(yīng) 管。
專利摘要本電動汽車車載監(jiān)控終端是一種嵌入式的車載監(jiān)控終端，包括嵌入式控制器、程序存儲和運(yùn)行模塊、電源管理模塊、監(jiān)控電路、CAN總線模塊、GPS模塊、LCD液晶顯示模塊、觸摸屏模塊以及MiniSD卡數(shù)據(jù)存儲模塊。該車載監(jiān)控終端能夠采集電動汽車動力蓄電池的完整運(yùn)行參數(shù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)電動汽車的實(shí)時定位跟蹤，獲取電動汽車的運(yùn)行位置、運(yùn)行速度和運(yùn)行方向等參數(shù)。同時，該車載監(jiān)控終端將采集到的電動汽車運(yùn)行參數(shù)保存至終端的MiniSD卡存儲設(shè)備中。
文檔編號B60R16/02GK201364494SQ20092010621
公開日2009年12月16日 申請日期2009年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
發(fā)明者斌 武, 龍華偉 申請人:中國電力科學(xué)研究院