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摘要：對新能源汽車進行車輛實時數據的實時監控（Real-TimeMonitoring，RTM）不僅是國家標準（GB/T32960-2016）的要求，也是不斷提高新能源汽車安全運行水平，推進新能源汽車普及的最要手段。為了準確完整地實現國標相關要求，文章提出了新能源汽車實時監控系統車載終端的設計基本要素及要求。在某品牌的RTM車載終端系統設計應用的實例表明所提出的設計要求可以確保RTM數據上報的完全符合國標要求。

關鍵詞：RTM；新能源汽車；實時監控；數據采集；GB/T32960

前言

近年來，由于我國政府相關政策的刺激，消費者對新能源汽車NEV（NewEnergyVehicle）的需求和使用呈明顯的上升趨勢。為提高新能源汽車的運營安全性，新能源汽車實時監控系統RTM（RealTimeMonitoring）應運而生，經過幾年的發展，目前RTM已經發展成為了基于國標GB/T32960-2016的新能源汽車數據實時監控服務。國標GB/T32960-2016主要分為三個部分，如表1所示。第1部分[1]為總則，闡明對車載終端及企業后臺的總體要求，第2部分[2]為對車載終端的硬件設計要求，包括終端上報頻率，數據存儲，工作電壓等要求。其中第3部分[3]規定車載終端與后臺的通訊協議及數據格式。車企的所使用的車載終端及后臺需要經過相關檢測部門的認證才可以投入量產，企業后臺收到數據后需轉發至政府平臺，同時政府平臺會對企業平臺進行定期監管，如圖1所示。根據規定RTM在國產新能源汽車上為強制安裝，在進口新能源汽車上為選裝。由于安裝RTM是車企享受國家和地方新能源汽車補貼，及購置稅減免的前提條件，RTM普遍受到國內及國際各大整車廠的重視并投入大量的開發資源。由于國標的描述粒度較粗，部分數據項目沒有較為明確的定義，本文根據國標過檢[4]及地方數據平臺數據質量檢測[5]的要求，給出了系統設計的相關具體要求。

1車輛RTM終端網絡拓撲設計

目前RTM的車載終端解決方案主要分為獨立式和集合式兩種，獨立式是指RTM車載最終成為一個獨立的控制器，甚至自帶GPS天線和數據天線；集合式是指RTM作為一項控制器服務或功能集成在整車原有車聯網控制器中，這兩種方案各有優缺點，如表1所示。在詳細設計過程中應針對車企的不同特點，綜合評估后確定車載終端網絡拓撲。例如，某品牌的控制器開發設計及更新周期較長，軟件開發釋放需要較長時間，在引入RTM初期，使用獨立式終端設計是較為理想的方案，一旦產品不能滿足國標要求可以進行快速迭代而不影響到整車的開發進度。在RTM方案較為完善后，可以逐漸過渡到集合式方案以優化成本。在過渡到集合式方案前，需仔細確認宿主控制器的計算能力，存儲能力和控制器硬件規格是否可以符合國標GB/T32960.2的要求。

2RTM車輛總線報文設計

國標中對RTM終端采集數據的分辨率要求為1Hz。為生產RTM數據，RTM終端需要從車輛總線上獲得相關RTM數據項的原始報文，在系統設計之初需要確保所有RTM相關報文在總線通訊矩陣上已經路由到RTM終端設備所在的總線，相關車輛實時數據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外，還應充分考慮到在一個采集周期內，信號之間的一致性與同步性。如圖2所示，在一個RTM信號采集周期內，電池單體電壓是不斷變化的。若RTM終端在t+300ms時刻采集到所有單體電壓測量值，在t+700ms時刻采集極值數據中的最大單體電壓值，則會造成上報數據的不一致性，即在0x06極值數據中顯示的最大單體電壓為單體n，在0x08可充電儲能裝置電壓數據中上報極值數據中上報最大單體電壓為單體m。在設計RTM相關總線報文過程中，可以從以下幾個方面提高RTM數據的一致性：（1）提高報文發送頻率，但是需要注意對報文優先級和發送周期的合理設置，不能干擾正常的總線通訊；（2）引入RTM數據校驗檢查機制，在發送RTM數據前對數據一致性進行檢查，并使用相應判斷邏輯修正；（3）相同控制器的相關RTM信號，盡量在同一幀總線報文內發送。

3RTM報文生成邏輯設計

由于國標要求車輛上報行駛和充電過程中的所有數據，因此車輛RTM終端必須為一個KL30供電的控制器，在系統設計過程中需要設置合理的喚醒和休眠條件，以免對整車低壓電池造車不需要的消耗。同時，準確的時鐘輸入是RTM準確工作的前提，時鐘源可以為GPS，4G網絡授時或NTP授時的組合方案，考慮到車輛在地下室等場既沒有GPS后沒有網絡的情況下，建議為車載終端安裝硬件時鐘。另一方面由于車身網絡（CAN網絡）固有的非實時性[6]，報文需要在仲裁機制下發送和接收，以對總線信號進行緩存。典型的RTM報文生成邏輯如圖3所示。其中，“RTM報文生成”是指通過相關算法，將車輛總線上的特定信號轉換為符合國標要求的數據格式，需注意上報數據需要在國標要求的值域內；“RTM報文校驗”是指檢查RTM報文的內部一致性，相關的重點檢查項目有：（1）電池包總電壓等于一個單體電壓之和；（2）0x08電池單體電壓值需要與0x06極值數據及0x07報警數據報文相一致；（3）0x09電池溫度測量值需要與0x06極值數據及0x07報警數據報文相一致；（4）在純電模式下行駛，電機總輸入功率應小于等于動力電池輸出功率；（5）電機電流需要與電機狀態保持一致；（6）發動機狀態需要與發動機轉速和燃油消耗保持一致；（7）車輛位置數據應在合理的變化范圍內（前后兩次定位點直線距離在車速積分的2倍距離范圍內）；（8）SOC不應發生大于2%的跳變；（9）累計里程應遞增；（10）檔位數據塊中的驅動力狀態需要和電機轉矩，發動機轉速，加速踏板位置等保持一致；檔位數據塊中的制動力狀態需要和制動狀態保持一致。

4車載終端計算及存儲能力設計

國標規定車載RTM終端每秒進行一次數據的采集和存儲，并以不超過30秒一次的頻率向后臺上報。因此車輛終端的最小存儲能力為：（1）式中：M為車載終端最少需要的存儲空間；L為單條實時報文長度；s為保險系數。平臺同時對RTM數據上報有延時率要求，即對于實時報文，若后臺收到RTM報文的時間明顯大于RTM報文自帶的時間戳（>30s），則后臺會判定此報文延時。一段時間內產生的延時報文越多，總體報文延時率越高，延時率也是國標過檢的重點檢測項目。產生延時的原因除了受網絡影響外，RTM車載終端的計算能力也十分重要。RTM車載終端需要保證在t時刻的報文產生后可以立即將報文發送出去。需要對RTM車載終端的操作系統和中斷優先級進行設計合理。

5結論

為提高新能源汽車運行的安全性，不斷推廣新能源汽車在我國的普及率，國家有關部分制定了車輛數據實時監控的國家標準（GB/T32960-2016）。整車企業需要根據此標準設計RTM車載終端，在設計過程中需要對車載網絡拓撲結構，總線報文，RTM報文生成邏輯，車載終端計算及存儲能力進行具體設計，以完全實現國標的要求，同時保證車輛上報數據的真實性和可靠性，為后續的數據處理和數據分析提供有力支撐。應用上述設計要求的車載終端已順利通過了國標對于車載終端性能和數據傳輸協議的檢測并獲得準入。

作者:胡舟宇 李媛媛 單位:保時捷工程技術研發