前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的新能源汽車實(shí)時(shí)監(jiān)控終端設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

摘要：對(duì)新能源汽車進(jìn)行車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控（Real-TimeMonitoring，RTM）不僅是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T32960-2016）的要求，也是不斷提高新能源汽車安全運(yùn)行水平，推進(jìn)新能源汽車普及的最要手段。為了準(zhǔn)確完整地實(shí)現(xiàn)國(guó)標(biāo)相關(guān)要求，文章提出了新能源汽車實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)車載終端的設(shè)計(jì)基本要素及要求。在某品牌的RTM車載終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用的實(shí)例表明所提出的設(shè)計(jì)要求可以確保RTM數(shù)據(jù)上報(bào)的完全符合國(guó)標(biāo)要求。

關(guān)鍵詞：RTM；新能源汽車；實(shí)時(shí)監(jiān)控；數(shù)據(jù)采集；GB/T32960

前言

近年來，由于我國(guó)政府相關(guān)政策的刺激，消費(fèi)者對(duì)新能源汽車NEV（NewEnergyVehicle）的需求和使用呈明顯的上升趨勢(shì)。為提高新能源汽車的運(yùn)營(yíng)安全性，新能源汽車實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)RTM（RealTimeMonitoring）應(yīng)運(yùn)而生，經(jīng)過幾年的發(fā)展，目前RTM已經(jīng)發(fā)展成為了基于國(guó)標(biāo)GB/T32960-2016的新能源汽車數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控服務(wù)。國(guó)標(biāo)GB/T32960-2016主要分為三個(gè)部分，如表1所示。第1部分[1]為總則，闡明對(duì)車載終端及企業(yè)后臺(tái)的總體要求，第2部分[2]為對(duì)車載終端的硬件設(shè)計(jì)要求，包括終端上報(bào)頻率，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，工作電壓等要求。其中第3部分[3]規(guī)定車載終端與后臺(tái)的通訊協(xié)議及數(shù)據(jù)格式。車企的所使用的車載終端及后臺(tái)需要經(jīng)過相關(guān)檢測(cè)部門的認(rèn)證才可以投入量產(chǎn)，企業(yè)后臺(tái)收到數(shù)據(jù)后需轉(zhuǎn)發(fā)至政府平臺(tái)，同時(shí)政府平臺(tái)會(huì)對(duì)企業(yè)平臺(tái)進(jìn)行定期監(jiān)管，如圖1所示。根據(jù)規(guī)定RTM在國(guó)產(chǎn)新能源汽車上為強(qiáng)制安裝，在進(jìn)口新能源汽車上為選裝。由于安裝RTM是車企享受國(guó)家和地方新能源汽車補(bǔ)貼，及購置稅減免的前提條件，RTM普遍受到國(guó)內(nèi)及國(guó)際各大整車廠的重視并投入大量的開發(fā)資源。由于國(guó)標(biāo)的描述粒度較粗，部分?jǐn)?shù)據(jù)項(xiàng)目沒有較為明確的定義，本文根據(jù)國(guó)標(biāo)過檢[4]及地方數(shù)據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)[5]的要求，給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)具體要求。

1車輛RTM終端網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

目前RTM的車載終端解決方案主要分為獨(dú)立式和集合式兩種，獨(dú)立式是指RTM車載最終成為一個(gè)獨(dú)立的控制器，甚至自帶GPS天線和數(shù)據(jù)天線；集合式是指RTM作為一項(xiàng)控制器服務(wù)或功能集成在整車原有車聯(lián)網(wǎng)控制器中，這兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，如表1所示。在詳細(xì)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)針對(duì)車企的不同特點(diǎn)，綜合評(píng)估后確定車載終端網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹＠纾称放频目刂破鏖_發(fā)設(shè)計(jì)及更新周期較長(zhǎng)，軟件開發(fā)釋放需要較長(zhǎng)時(shí)間，在引入RTM初期，使用獨(dú)立式終端設(shè)計(jì)是較為理想的方案，一旦產(chǎn)品不能滿足國(guó)標(biāo)要求可以進(jìn)行快速迭代而不影響到整車的開發(fā)進(jìn)度。在RTM方案較為完善后，可以逐漸過渡到集合式方案以優(yōu)化成本。在過渡到集合式方案前，需仔細(xì)確認(rèn)宿主控制器的計(jì)算能力，存儲(chǔ)能力和控制器硬件規(guī)格是否可以符合國(guó)標(biāo)GB/T32960.2的要求。

2RTM車輛總線報(bào)文設(shè)計(jì)

國(guó)標(biāo)中對(duì)RTM終端采集數(shù)據(jù)的分辨率要求為1Hz。為生產(chǎn)RTM數(shù)據(jù)，RTM終端需要從車輛總線上獲得相關(guān)RTM數(shù)據(jù)項(xiàng)的原始報(bào)文，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初需要確保所有RTM相關(guān)報(bào)文在總線通訊矩陣上已經(jīng)路由到RTM終端設(shè)備所在的總線，相關(guān)車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)要求及控制器名稱如表2所示。除了保證RTM終端可以收到所有必需的原始信號(hào)外，還應(yīng)充分考慮到在一個(gè)采集周期內(nèi)，信號(hào)之間的一致性與同步性。如圖2所示，在一個(gè)RTM信號(hào)采集周期內(nèi)，電池單體電壓是不斷變化的。若RTM終端在t+300ms時(shí)刻采集到所有單體電壓測(cè)量值，在t+700ms時(shí)刻采集極值數(shù)據(jù)中的最大單體電壓值，則會(huì)造成上報(bào)數(shù)據(jù)的不一致性，即在0x06極值數(shù)據(jù)中顯示的最大單體電壓為單體n，在0x08可充電儲(chǔ)能裝置電壓數(shù)據(jù)中上報(bào)極值數(shù)據(jù)中上報(bào)最大單體電壓為單體m。在設(shè)計(jì)RTM相關(guān)總線報(bào)文過程中，可以從以下幾個(gè)方面提高RTM數(shù)據(jù)的一致性：（1）提高報(bào)文發(fā)送頻率，但是需要注意對(duì)報(bào)文優(yōu)先級(jí)和發(fā)送周期的合理設(shè)置，不能干擾正常的總線通訊；（2）引入RTM數(shù)據(jù)校驗(yàn)檢查機(jī)制，在發(fā)送RTM數(shù)據(jù)前對(duì)數(shù)據(jù)一致性進(jìn)行檢查，并使用相應(yīng)判斷邏輯修正；（3）相同控制器的相關(guān)RTM信號(hào)，盡量在同一幀總線報(bào)文內(nèi)發(fā)送。

3RTM報(bào)文生成邏輯設(shè)計(jì)

由于國(guó)標(biāo)要求車輛上報(bào)行駛和充電過程中的所有數(shù)據(jù)，因此車輛RTM終端必須為一個(gè)KL30供電的控制器，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中需要設(shè)置合理的喚醒和休眠條件，以免對(duì)整車低壓電池造車不需要的消耗。同時(shí)，準(zhǔn)確的時(shí)鐘輸入是RTM準(zhǔn)確工作的前提，時(shí)鐘源可以為GPS，4G網(wǎng)絡(luò)授時(shí)或NTP授時(shí)的組合方案，考慮到車輛在地下室等場(chǎng)既沒有GPS后沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下，建議為車載終端安裝硬件時(shí)鐘。另一方面由于車身網(wǎng)絡(luò)（CAN網(wǎng)絡(luò)）固有的非實(shí)時(shí)性[6]，報(bào)文需要在仲裁機(jī)制下發(fā)送和接收，以對(duì)總線信號(hào)進(jìn)行緩存。典型的RTM報(bào)文生成邏輯如圖3所示。其中，“RTM報(bào)文生成”是指通過相關(guān)算法，將車輛總線上的特定信號(hào)轉(zhuǎn)換為符合國(guó)標(biāo)要求的數(shù)據(jù)格式，需注意上報(bào)數(shù)據(jù)需要在國(guó)標(biāo)要求的值域內(nèi)；“RTM報(bào)文校驗(yàn)”是指檢查RTM報(bào)文的內(nèi)部一致性，相關(guān)的重點(diǎn)檢查項(xiàng)目有：（1）電池包總電壓等于一個(gè)單體電壓之和；（2）0x08電池單體電壓值需要與0x06極值數(shù)據(jù)及0x07報(bào)警數(shù)據(jù)報(bào)文相一致；（3）0x09電池溫度測(cè)量值需要與0x06極值數(shù)據(jù)及0x07報(bào)警數(shù)據(jù)報(bào)文相一致；（4）在純電模式下行駛，電機(jī)總輸入功率應(yīng)小于等于動(dòng)力電池輸出功率；（5）電機(jī)電流需要與電機(jī)狀態(tài)保持一致；（6）發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)需要與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和燃油消耗保持一致；（7）車輛位置數(shù)據(jù)應(yīng)在合理的變化范圍內(nèi)（前后兩次定位點(diǎn)直線距離在車速積分的2倍距離范圍內(nèi)）；（8）SOC不應(yīng)發(fā)生大于2%的跳變；（9）累計(jì)里程應(yīng)遞增；（10）檔位數(shù)據(jù)塊中的驅(qū)動(dòng)力狀態(tài)需要和電機(jī)轉(zhuǎn)矩，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，加速踏板位置等保持一致；檔位數(shù)據(jù)塊中的制動(dòng)力狀態(tài)需要和制動(dòng)狀態(tài)保持一致。

4車載終端計(jì)算及存儲(chǔ)能力設(shè)計(jì)

國(guó)標(biāo)規(guī)定車載RTM終端每秒進(jìn)行一次數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)，并以不超過30秒一次的頻率向后臺(tái)上報(bào)。因此車輛終端的最小存儲(chǔ)能力為：（1）式中：M為車載終端最少需要的存儲(chǔ)空間；L為單條實(shí)時(shí)報(bào)文長(zhǎng)度；s為保險(xiǎn)系數(shù)。平臺(tái)同時(shí)對(duì)RTM數(shù)據(jù)上報(bào)有延時(shí)率要求，即對(duì)于實(shí)時(shí)報(bào)文，若后臺(tái)收到RTM報(bào)文的時(shí)間明顯大于RTM報(bào)文自帶的時(shí)間戳（>30s），則后臺(tái)會(huì)判定此報(bào)文延時(shí)。一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的延時(shí)報(bào)文越多，總體報(bào)文延時(shí)率越高，延時(shí)率也是國(guó)標(biāo)過檢的重點(diǎn)檢測(cè)項(xiàng)目。產(chǎn)生延時(shí)的原因除了受網(wǎng)絡(luò)影響外，RTM車載終端的計(jì)算能力也十分重要。RTM車載終端需要保證在t時(shí)刻的報(bào)文產(chǎn)生后可以立即將報(bào)文發(fā)送出去。需要對(duì)RTM車載終端的操作系統(tǒng)和中斷優(yōu)先級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)合理。

5結(jié)論

為提高新能源汽車運(yùn)行的安全性，不斷推廣新能源汽車在我國(guó)的普及率，國(guó)家有關(guān)部分制定了車輛數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T32960-2016）。整車企業(yè)需要根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)RTM車載終端，在設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，總線報(bào)文，RTM報(bào)文生成邏輯，車載終端計(jì)算及存儲(chǔ)能力進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，以完全實(shí)現(xiàn)國(guó)標(biāo)的要求，同時(shí)保證車輛上報(bào)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析提供有力支撐。應(yīng)用上述設(shè)計(jì)要求的車載終端已順利通過了國(guó)標(biāo)對(duì)于車載終端性能和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的檢測(cè)并獲得準(zhǔn)入。

作者:胡舟宇 李媛媛 單位:保時(shí)捷工程技術(shù)研發(fā)