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关于新能源车远程监控模块的研究与设计
摘要：实现新能源车数据监控，有助于对新能源车的车辆运行状况进行管理分析。通过对新能源车数据的了解研究，基于国标要求，设计出可以进行车辆数据采集、存储并上传的车载远程监控模块。该模块通过车端CAN线采集数据，实现数据的采集和存储，并通过4G模块进行数据上传，同时带有GPS定位功能。
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1、引言
根据国家新能源汽车发展要求，新生产新能源车需要安装远程监控模块[1]，将车辆数据采集并上传至企业平台，通过企业平台转发形式传至国家平台，进而对新能源车车辆进行监控管理。新能源车作为车辆发展的趋势，市面上会出现越来越多的新能源车，对其数据实现实时监控，有助于掌握车辆的运行状况，确保车辆的安全运行。
2、远程监控模块功能概述
新能源车数据远程监控系统主要包括车辆，远程监控模块，企业平台，国家平台，数据链路如图1所示。
本文主要完成数据传输链路中的远程监控模块的设计。根据新能源车数据传输要求，远程监控模块主要具备以下功能：
1)终端激活功能：在企业平台进行注册并激活，将车辆VIN和终端SN号作为车辆识别和绑车的唯一标识；
2)数据采集和存储：通过CAN线完成车辆数据的采集，并保存7天内的数据；
图1远程监控系统数据链路
3)车辆登入登出功能：远程监控模块向企业平台服务器上报车辆状态信息前进行登入认证，以及向服务器确认车辆数据正常停止传输并从平台登出；
4)实时数据和补发数据传输功能：实现车辆数据的实时上传，当车辆在无4G网络时，当网络恢复后，可以实现无网络期间的数据补发；
5)车辆报警功能：车辆一级报警和二级报警时，车辆数据正常上传，报警等级为一级或二级。当三级报警触发后，车辆要上传报警触发前后30秒内每秒数据；
6)数据直连和转发功能：双APN链路，可以实现数据的直连和转发。
图2硬件系统框架图
3、远程监控模块硬件设计
3.1硬件设计描述
采用双CPU进行系统搭建，MCU完成车辆端的通讯、接口控制、状态采集等。MPU处理相关应用（数据处理、数据存储、GPS等）、平台连接拨号、WIFI上网、G-sensor应用、TSP服务等，分工明确，可靠性高。
3.2硬件系统搭建
硬件系统搭建如图2所示，主要包括：4G模块，电源模块，MCU模块，存储器。
3.3主要硬件模块描述
1)4G模块
采用基于高通9X07的EC20通信模块，支持联通、电信、移动4G，同时内置GNSS,支持GPS+BD的定位方式。
2)电源模块
电源DCDC采用最新的电源IC，品牌为TI。
3)MCU模块
主芯片模块采用NXP的S32K模块，通过AEC-Q100认可。
4)存储器
采用8GEMMC作为存储器。
4、远程监控模块软件设计
本文针对远程监控模块注册激活，车辆登入登出，实时/补发数据上传，三级报警，日志存储等功能的设计作简要描述。
4.1远程监控模块注册激活
远程监控模块在装车后，车辆下线时，当监控模块获取到VIN后，自动在RVM3平台上激活，激活后终端进入正常工作状态。
图3登入登出流程
4.2车辆登入登出
当终端被唤醒时，登入RVM3平台；当终端满足休眠条件时，从RVM3平台登出。登入登出流程如图3所示。
4.3实时/补发数据上传
根据国标要求，远程监控模块要求上传数据项包括整车数据，可充电储能系统数据，驱动电机数据，位置数据、通用报警等五大项。远程监控模块通过车端CAN网络作DBC适配，经过MCU处理，并通过MPU应用层对数据进行处理上报，终端和企业平台的协议采用蜘蛛智联OTA协议，终端和国家平台采用国标协议。
实时数据上传频率为10s一包数据，补发数据上传频率为1s一包数据。
4.4三级报警
当发生三级报警时，国标需要发送触发点前后30s数据。发生三级报警后实时数据周期改为1HZ,30s后实时数据周期恢复正常。三级报警触发时，开始补发前30s数据，如果到了实时数据周期，则优先发送实时数据，三级报警检测触发逻辑如图4所示。
图4三级报警触发逻辑
图5日志存储流程
4.5日志存储
终端将运行日志存储至终端内部的EMMC中，以便后续问题定位，单个日志文件大小限制为10M，日志文件总大小限制为300M，当日志文件总大小超过300M时，删除最早日志文件。日志存储流程如图5所示。
5、结论
本文设计的新能源车辆远程监控模块能够有效对车端数据进行采集和存储，并通过4G模块将数据传至企业平台和国家平台。通过监控平台，能够有效接收到远程监控模块上报数据，并对车辆进行监测管理，能够通过地图实时查询到车辆的位置，可以有效查询车辆故障信息和实时数据，为后续数据应用提供基础。
参考文献:
[1]工业和信息化部.新能源汽车生产企业及产品准入管理规定:工信部[2017]第39号令[S].
戴衍勇.新能源车远程监控模块设计[J].轻型汽车技术,2020(Z3):18-21.
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2020-09-18
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