Popis dílčího výsledku projektu TA04020797 – Software pro vozidlovou jednotku

Výsledek

Cílem dílčího výsledku TA04020797-2015V003 bylo vytvořit software pro vozidlovou jednotku Sherlog Trace za účelem vyčítání dat ze sběrnice CAN pro jejich následnou analýzu a zpracování. V rámci tohoto výsledku byl vytvořen a do vybraných vozidlových jednotek aplikován SW umožňující čtení dat o stavu motoru a dalších parametrech vozidla, které jsou využita pro výpočet emisí.

Použití a instalace

Software slouží k pasivnímu vyčtení vybraných údajů o vozidle a stavu motorových veličin a vytvoření speciální emisní zprávy (tzv. emisního bodu) a jejímu online přenosu přes GPRS na server pro následné využití pro tvorbu emisního procesoru. Data z vozidlových jednotek jsou využita pro tvorbu dopravně-emisního modelu, který je jedním z několika vstupů do celkového emisního procesoru.

Software je určen pro jednotky SHERLOG Trace s označením 814v2 a 816 s instalovaným napojením na vozidlovou sběrnici CAN u klientů služby fleet managementu. SW je do jednotek nahráván dálkově přes GPRS. Po upgrade jednotky se SW automaticky aktivuje a začne během jízdy vozidla vyčítat vybrané údaje. Software využívá přenosu dat na server pomocí proprietárního komunikačního protokolu.

Data přijímaná z vozidlových sběrnic nevyužívají jednotné komunikační schéma. SW pro vozidlovou jednotku proto využívá SW knihovny poplatné vždy danému výrobci vozidla nebo dokonce modelu či druhu motoru. V některých případech se liší i způsob zapojení jednotky do elektroinstalace vozidla. Vzhledem k výše uvedenému se provádí vyčítání dat především pro následující vozidlové sběrnice:

·         Sběrnice vozidel koncernu VW – Škoda, VW, Audi, Seat

·         Nákladní vozidla běžně používají na svých datových sběrnicích standard označovaný jako FMS (http://www.fms-standard.com/). Výhodou je sjednocení datových struktur pro většinu nákladních vozidel. Nevýhodou je omezené množství údajů dané standardem, které lze z nákladních vozidel získat.

Popis vozidlové jednotky

Software pro vyčítání parametrů motoru a dalších údajů shromažďuje data z různých z více systémů, a vyžaduje proto určité HW komponenty. SW je určen pro vozidlové jednotky s následujícím uspořádáním:

image001

Obrázek 1 – Blokové schéma jednotky SHERLOG Trace

Popis a účel jednotlivých bloků:

·         Napájecí zdroj – jedná se o napojení na běžnou elektroinstalaci vozidla (8-30 V), jednotka je napájena s autobaterie

·         Power management – je nutný k optimalizaci spotřeby vozidlové jednotky především když vozidlo stojí; v tom případě jednotka přechází do režimu spánku s nízkou spotřebou, aby co nejméně vybíjela autobaterii

·         GPS – jedná se o samostatný modul s připojenou anténou pro příjem signálu z družic GPS (případně jiných GNSS systémů jako GLONASS / EGNOS); GPS modul provádí výpočet polohy vozidla včetně její důvěryhodnosti

·         GSM + SIM – jedná se samostatný modul s připojenou anténou; tento modul obstarává připojení do mobilní sítě a řízení přenosu dat

·         Modul CAN – slouží k připojení jednotky na vozidlovou sběrnici CAN nebo FMS a přenosu dat ze sběrnice do jednotky; jednotku je nutné konfigurovat dle připojené sběrnice (provádí se dálkově přes GSM síť)

·         I/O – jedná se o modul připojení k externím periferiím, především k připojení drátu zapalování, podle něhož se detekuje nastartování vozidla

·         Paměť EEPROM + FLASH – slouží k uložení dat vyčtených z vozidlové sběrnice, načtených poloh a diagnostických údajů před odesláním na server pomocí GPRS; načtená data se na jednotce ukládají do vyčerpání paměti a poté se přepisují principem kruhového bufferu

·         3D akcelerometr – slouží k detekci pohybu vozidla; při pohybu se jednotka probouzí z režimu nízké spotřeby

·         Mikroprocesor + RAM – provádí zpracování dat a přípravu dat k odeslání přes GPRS, řídí kompletní chování jednotky

Vozidlová jednotka se aktivuje z režimu spánku do režimu aktivního vyčítání dat při detekci jízdy vozidla (na základě pohybu, zvýšeného napětí nebo zapnutí klíčku). Jednotka poté provádí připojení přes GPRS, načtení aktuální polohy a základní diagnostický test. Po provedení diagnostického testu se začnou periodicky shromažďovat vstupní data. První data jsou získány cca. 20 sekund po nastartování motoru.

Vstupní data

Zdrojová data pro generování dat jsou sbírána z flotily zákazníků spol. Sherlog Trace – aktivních vozidlových jednotek služby Car Control nebo STO, zasílající během svých jízd emisní body.

SW shromažďuje periodicky následující data:

·         Požadované údaje z vozidlové sběrnice jsou uvedené v Tabulka 1. Všechny požadované údaje se však nepodařilo nalézt (viz Tabulka 1). Údaje jsou vyčteny každých 20 sekund při nenulových otáčkách motoru, četnost vyčtení údajů lze měnit parametrem (lim. perioda je 10 sekund), údaje jsou obecně průměrovány na nastavenou periodu

·         Polohu jednotky je získávána systémem GPS – poloha odpovídá času konci periody (např. pro data 12:00:30-12:01:00 bude přiřazena poloha vygenerovaná v čase 12:01:00).

·         Čas jednotky ze systému GPS – čas je uváděn k okamžiku konci periody. V případě ztráty GPS polohy jednotka využívá čas mikroprocesoru, který je s časem GPS průběžně synchronizován

Tabulka 1 – Data z vozidlové sběrnice CAN

Požadovaná data:

Nalezená data pro vozidla VW:

Nalezená data pro FMS (nákl. voz.):

Poznámka:

Aktuální spotřeba (total fuel used= COUNT)

ANO

ANO

Jako čítač paliva

Aktuální zátěž motoru (calculated load value = CLV)

ANO

ANO

-

Teplota chladící kapaliny (engine coolant temperature = ETC)

ANO

ANO

-

Otáčky motoru (engine speed = RPM)

ANO

ANO

-

Rychlost vozidla (wheel based speed = SPEED)

ANO

ANO

-

Teplota okolního vzduchu (ambient air temperature = AAT)

ANO

ANO

-

Teplota nasávaného vzduchu (intake air temperature = IAT)

ANO

NE

-

Teplota katalyzátoru (catalyst temperature = CATS1 + CATS2)

NE

NE

 -

Aktuální spotřeba (=FUEL)

ANO

ANO

průměr l/100km

Točivý moment (Actual Engine – Percent Torque = TOR)

NE

ANO

 

Množství AdBlue (Aftertreatment diesel exhaust fluid tank level = DEF)

NE

ANO

pro os. voz. se nepoužívá

EGR (commanded EGR = EGR)

NE

NE

-

Poloha pedálu plynu (accelator pedal position = APP)

ANO

ANO

-

Poloha škrtící klapky (absolute throttle position = ATP)

ANO

ANO

-

Zařazený rychlostní stupeň (current gear = GEAR)

ANO

ANO

-

Množství nasávaného vzduchu (air flow rate=AFR)

NE

NE

-

Ekvivalentní poměr lambda (equivalence Ratio lambda=CER)

NE

NE

-

Mlhová světla přední

ANO

NE

-

Klimatizace

ANO

NE

-

Stěrače

ANO

NE

-

Filtr pevných částic

ANO

NE

pro nákl. voz. se nepoužívá

Vzhledem k různé podpoře dat od různých výrobců a modelů nelze zaručit, že jednotka získá vždy úplnou množinu požadovaných dat.

Data ze sběrnice nákladních vozidel jsou vyčítána dle standardu FMS.

Data ze sběrnice osobních vozidel jsou vyčítána pasivně nasloucháním na sběrnici. Vyčtená data jsou inspirována do max. možné míry standardem OBD2, avšak některá data v tomto standardu jsou dostupná pouze dotazem na sběrnici (aktivním vyčtením), což pro vozidla používaná v uvedeném projektu není možné provést.

Výstupní data

Data určená k dalšímu vyhodnocení jsou odesílána na server, kde jsou uložena a podle čísla jednotky jsou k nim přiřazeny následující údaje:

·         Anonymní identifikátor

·         Kategorie vozidla

·         Značka vozidla

·         Model

·         Rok výroby

·         Použité palivo

·         Objem válců

·         Emise CO2

Emisní body doplněné o výše uvedené údaje jsou publikována na zabezpečené webové rozhraní (dále jen aktuální feed) pro využití dalšími partnery. Data jsou publikována ve formátu CSV. Oddělovač hodnot je středník.

Aktuální feed je vypočítáván nepřetržitě vždy každých 5 minut s počátkem výpočtu v půlnoci (tj. 00:00, 00:05, 00:10 atd.). Výpočet je prováděn z přijatých emisních bodů za období od předchozího výpočtu. Výpočet pro daný úsek je prováděn pouze v případě, že v aktuálním období je doručen alespoň jeden relevantní emisní bod. Aktuální soubor platný pro následujících 5 minut je k dispozici nejpozději do 5 minut po zahájení plánovaného výpočtu.

V aktuálním feedu jsou data uvedená v Tabulka 2 v uvedeném pořadí (některá data nejsou k dispozici, viz. Tabulka 1; v případě chybějících dat je místo prázdné):

Tabulka 2 – Výstupní data CSV

ID

Anonymizované ID vozidla

UTC

Datum a čas UTC

LAT

Zeměpisná šířka WGS84

LONG

Zeměpisná délka WGS84

SAT

Počet satelitů

PDOP

Hodnota PDOP

DIST

Čítač ujeté vzdálenosti

COUNT

Aktuální spotřeba jako čítač pulsů

CLV

Aktuální zátěž motoru

ECT

Teplota chladící kapaliny

RPM

Otáčky motoru

SPEED

Rychlost vozidla

AAT

Teplota okolního vzduchu

AIT

Teplota nasávaného vzduchu

CATS1

Teplota katalyzátoru na senzoru 1

CATS2

Teplota katalyzátoru na senzoru 2

FUEL

Aktuální spotřeba

TOR

Točivý moment (nákladní vozidla)

DEF

obsah AdBlue (nákladní vozidla)

EGR

EGR

APP

Poloha pedálu plynu

ATP

Poloha škrtící klapky

GEAR

Zařazený rychlostní stupeň

AFR

Množství nasávaného vzduchu

CER

Ekvivalentní poměr lambda

TYP

Kategorie vozidla

ZNAČKA

Značka vozidla

MODEL

Model vozidla

ROK

Rok výroby vozidla

PALIVO

Použité palivo

OBJEM

Objem válců

EMISE

Emise CO2

STATE1

Mlhové světla přední

STATE2

Klimatizace

STATE3

Stěrače (hodnota značí rychlost stírání)

STATE4

Filtr pevných částic

Licenční podmínky

Popisovaný SW je výhradním vlastnictvím spol. Sherlog Trace, a.s.. SW bude využit u klientů využívající jednotky Sherlog Trace 814v2 a 816 jako součást standardní služby.