CN102759922B - 一种电动车通讯安全检测方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动车通讯安全检测方法及其系统。所述电动车通讯安全检测系统，采用CAN通讯协议，包括整车控制器、子控制器、硬线；所述整车控制器和子控制器通过硬线连接；所述整车控制器通过硬线对子控制器进行通讯检测，并通过硬线状态进行故障判断；所述子控制器的故障信息通过硬线反映给整车控制器。
Description
技术领域
本发明涉及电动车领域，特别是指一种电动车通讯安全检测方法及其系统。
背景技术
随着全球变暖及石油资源的枯竭，全球各大企业都在积极发展新能源汽车，其中电动汽车是各大企业研发的重点车型。电动汽车的使用经济性、零排放性、较好的NVH（Noise,Vibration,and Harshness：噪声、振动与声振粗糙度）性能，赢得了消费者的亲睐。相对于传统的内燃机汽车，电动汽车具有更多的控制器；各控制器之间通过高速CAN（Control Area Network，区域控制网络协议）来实现信息的交流，以下简称CAN通讯。由于电动汽车的各个控制器之间信息交互量大，时效性要求高，交互的信息对行车安全很重要，因此知道CAN通讯的工作状态，防止各控制器之间因CAN通讯的异常而导致扭矩、能量控制失效有很重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种电动车通讯安全检测方法及其系统。该段动车通讯安全检测方法及其系统能够实现电动车各个控制器之间CAN通讯是否正常。
基于上述目的本发明提供的一种电动车通讯安全检测系统，采用CAN通讯协议，包括整车控制器、子控制器、硬线；所述整车控制器和子控制器通过硬线连接；所述整车控制器通过硬线对子控制器进行通讯检测，并通过硬线状态进行故障判断；所述子控制器的故障信息通过硬线反映给整车控制器。
可选的，所述整车控制器初始化之后接受所述子控制器的初始化信息，若未接收到所述初始化信息，则不上电，若接收到所述初始化信息，则上电；在所述所有子控制器上电完成之后，所述整车控制器对所述硬线进行检测，将硬线电平改变为非正常电平，并持续设定的第一时间；所述硬线恢复正常电平后，所述整车控制器接收所述子控制器发送的反馈信号，若收到所述反馈信号，则车辆运行，所述整车控制器开始对所述子控制器进行周期检测，若未收到所述反馈信号，则整车控制器停止上电。
可选的，所述整车控制器在执行周期检测时向一个被检测的所述子控制器发送检测信号；当所述硬线状态由非正常电平跳变到正常电平时，所述整车控制器接收所有所述子控制器发送的反馈信号；若接收到除所述被检测子控制器之外的所有子控制器发送的反馈信号，则完成本次周期检测；若未接收到所述被检测子控制器发送的反馈信号，则整车控制器进入故障模式。
可选的，所述子控制器初始化之后进行硬线检测，检测到硬线状态持续非正常电平经过所述第一时间后跳变为正常电平时，所有所述子控制器向整车控制器发送反馈信号；若所述反馈信号发送成功，则所有所述子控制器接收周期检测；若所述反馈信号不能发送，则进入故障模式。
可选的，所述子控制器在周期检测时若接收到所述整车控制器发送的检测信号，则接收到所述检测信号的子控制器改变硬线电平为非正常电平并持续设定的第三时间；在所述硬线跳变到正常电平后，所有子控制器发送反馈信号给所述整车控制器。
可选的，在车辆运行的过程中，所述整车控制器和所述子控制器随时检测硬线状态，若检测到硬线的低电平状态持续时间超过了执行检测的最长时间，则进入故障状态。
可选的，所述第一时间为2-6个计数单位，所述第三时间为2-6个计数单位，所述执行检测的最长时间为14个计数单位。
进一步，本发明提供一种电动车通讯安全检测方法，应用于本发明所提供的的电动车安全检测系统，整车控制器执行如下步骤：
初始化；
接收子控制器发来的初始化信息；
检测硬线高低电平状态，若在检测周期内检测到硬线始终是低电平，则不上电；若在检测周期内检测到硬线为正常电平，则上高压电；
完成对所有子控制器的上电；
改变所述硬线电平为非正常电平并持续设定的第一时间；
在所述硬线恢复到正常电平后接收子控制器的反馈信号，若在检测周期内接收到所有子控制器发送的所述反馈信号，则判断正常；若在检测周期内未接收到所有子控制器发送的所述反馈信号，则判断异常。
可选的，子控制器执行如下步骤：
初始化，若发现故障，则拉低硬线电平；若未发现故障，则开始硬线检测；
检测硬线状态；
检测到硬线的非正常电平状态持续设定的第一时间后，向整车控制器发送反馈信号。
可选的，所述整车控制器在判断正常后对子控制器进行周期检测；所述子控制器在向整车控制器发送反馈信号之后接受整车控制器的周期检测。
可选的，所述周期检测时整车控制器执行以下步骤：
向被检测子控制器发送检测信号；
接收所有子控制器的反馈信号，若接收到所有子控制器的反馈信号，则完成一次周期检测；若未接收到所有子控制器的反馈信号，则进入故障模式；
按照设定的第二时间间隔。
可选的，周期检测时子控制器执行如下步骤：
被检测子控制器接收整车控制器发送的检测信号；
被检测子控制器拉低硬线电平并持续设定的第三时间；
硬线恢复高电平后，所有子控制器向整车控制器发送反馈信号。
可选的，在车辆运行的过程中，所述整车控制器和所述子控制器随时检测硬线状态，若检测到硬线的低电平状态持续时间超过了执行检测的最长时间，则进入故障状态。
可选的，所述第一时间为2-6个计数单位，所述第二时间为25个计数单位，所述第三时间为2-6个计数单位，所述执行检测的最长时间为14个计数单位。
可选的，所述正常电平为高电平，所述非正常电平为低电平。
从上面所述可以看出，本发明提供的电动车通讯安全检测方法是常规CAN通讯检测以外的一种新方法，在出现CAN通讯故障时，能及时的对驱动系统、储能系统、附件系统起到保护限制作用，从而保证行车安全。进一步，本发明实现对CAN通讯进行有效检测的同时，对原有电动车内的结构没有造成大的改动，简单容易实现。
本发明的电动车通讯安全检测方法及其系统区别其他发明的优势为：可以检测CAN通讯的故障，并提供相应的安全保护措施，具体为：一、电动车各控制器之间通过硬线连接，各控制器通过硬线实现信息互访，来实现CAN通讯的检测，常规电动车无该检测；二、整车控制器根据硬线的相关状态，来判断各控制器的CAN通讯是否正常；三、在CAN通讯出现故障时，整车控制器通过硬线来通知其他控制器停止工作，保证行车的安全。
附图说明
图1为本发明实施例各控制器的硬线连接关系示意图；
图2为本发明实施例的信号示意图；
图3为本发明实施例主控制器的检测流程图；
图4为本发明实施例子控制器的周期检测流程图；
图5为本发明实施例的主控制器周期检测流程示意图；
图6为发明实施例子控制器在电动车运行中周期检测流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明在各控制器之间增加数字输入、输出线，即硬线。硬线是连接各控制器的普通电缆线，其传输的信号是高低电平信号，但是高低电平持续的时间和周期是由预先设定的程序决定的，可在程序中设定高电平为正常电平，低电平为非正常电平；也可设定低电平为正常电平，高电平为非正常电平。本发明由硬线为载体，进行整车控制器和各子控制器之间的信息互访。
车辆运行过程中，各控制器都能随时检测硬线的状态，并根据所检测到的硬线状态做出相应的响应。本实施例中，将通讯安全硬线信号检测方法定义为，当各控制器检测到硬线电平为高电平时，判断此时的状态为正常的状态。当然，也可以将通讯安全硬线信号检测方法采用其它方案进行定义，例如，定义当各控制器检测到硬线电平为低电平时，判断此时的状态为正常状态。
图1为本发明实施例各控制器的硬线连接关系示意图。包括VCU 1（整车控制器，Vchicle Control Unit）、BMS2（电池管理器，Battery ManagementSystem）、MCU3（电机控制器，Motor Control Unit）、ACU4（电动空调控制器，Autoconditioner Control Unit）、XCU5（其他控制器）、CAN通讯线6、硬线7。其中VCU1为整车控制器，也称为主控制器，BMS2、MCU3、ACU4、XCU5为子控制器，所述主控制器与上述子控制器之间发生控制通讯关系，BMS2用来监控电池的工作状态，MCU3用于监控驱动电机的工作状态，ACU4是用来监控电动空调的共工作状态。硬线7用于通讯安全检测；CAN通讯线6用来传递各控制器监控对象的控制信息、状态信息等。本发明中，硬线作为一个开放的连接线，电动车的各控制器通过读取硬线数字电平信号来判断硬线的工作状态，通常设置3.75V以上为高电平，1.0V以下为低电平。在其它实施例中，高、低电平的电压范围也可以设置成其它值。各控制器都具备控制硬线状态的能力，能够根据系统要求来拉低或拉高硬线电平。
图2为本发明实施例的信号示意图。包括硬线状态信号A、反馈信号B、测试信号C。本实施例设定硬线7的正常电平为高电平。硬线状态信号A为硬线7高低电平的周期变化状态，表示硬线7正常工作时的状态，当VCU1向子控制器发送检测信号时，硬线7的状态由正常电平跳变为非正常电平，本实施例中，硬线7的状态由高电平变为低电平；反馈信号B为各子控制器是子控制器根据主控制器的测试要求时，反馈给VCU1的信号；测试信号C为VCU发送给子控制器的测试信号。硬线信号状态A开始时为高电平；反馈信号B和测试信号C开始时为低电平。VCU1对子控制器发送测试信号、子控制器向VCU1反馈信号均不会影响硬线7的状态。
本发明中，VCU以硬线为载体，检测子控制器的运行状态；所设计的高低电平持续的时间和周期可以根据需要在VCU中设定。
在整车上电时，各控制器需要初始化，当整车控制器VCU收到上述其他控制器初始化完成的信息后，需对硬线7的状态进行检测。当检测到硬线7为高电平时，才发送各种上高压电命令。若上述各控制器在初始化检测到自身出现故障时，那么该有故障的控制器主动把硬线7的电平拉低，整车控制器VCU接收到该故障控制器发送的低电平后，就会终止整车高压电的上电，以保证整车安全，同时整车控制器VCU进入故障模式。进入故障模式后，整车控制器通过硬线7来通知其他控制器停止工作。
图3为本发明实施例主控制器的检测流程图。包括如下步骤。
步骤31：初始化。各控制器各自初始化。
步骤32：接收初始化信息。VCU 1若未接收到子控制器的初始化信息，则进入步骤34。VCU 1若接收到子控制器的初始化信息，则进入步骤33。
步骤33：硬线检测。若VCU 1在检测周期内检测到硬线7始终是低电平，则执行步骤34。若VCU 1在检测周期内检测到硬线7为高电平，则进入步骤35。
步骤34：不上电。若VCU 1未接收到某个子控制器的初始化信息，或在检测周期检测到该子控制器对应的硬线7始终为低电平，则不对该子控制器上电。
步骤35：上高压电。当VCU 1检测到某个子控制器所对应的硬线7为高电平时，向该子控制器发送上高压电命令。
步骤36：完成上电。若完成步骤36，则进入步骤37；若未完成步骤36，则返回步骤35继续接收未检测子控制器的初始化信息。
步骤37：拉低电平。VCU 1在所有子控制器都上了高压电滞后，即在完成整车上电之后，对整车的硬线7进行检测。VCU 1主动拉低硬线7为低电平且持续设定的第一时间，该第一时间可以是2-6个计数单位，本实施例中，VCU 1主动拉低硬线7为低电平且持续4个计数单位。
步骤38：接收反馈。硬线7恢复高电平后，各子控制器在各自的ID地址内发送反馈信号B给VCU 1，所发送的反馈信号B持续一个计数单位。VCU 1接收各子控制器发送的反馈信号B。VCU对子控制器在周期检测的检测周期内执行检测的最长时间一般为14个计数单位，因此，在本实施例中，若VCU 1在拉低硬线7的电平后最多9个计数单位内收到各子控制器发来的反馈信号，则进行正常供电，车辆开始运行，并同时进入步骤39。若VCU 1在拉低硬线7的电平后9个计数单位内未收到子控制器发来的反馈信号，则不运行并进入步骤310。
步骤39：进行周期检测。车辆运行的同时，VCU 1以一定的周期对所有子控制器分别进行周期检测；在本实施例中，所述周期检测的周期为39个计数单位，包括用于执行检测的14个计数单位和25个计数单位的间隔周期。
在车辆运行过程中，所述周期检测时刻都在进行。
步骤310：停止上电。VCU 1停止对子控制器的上电，整车进入故障模式。
图4为本发明实施例子控制器的检测流程图。包括如下步骤。
步骤41：初始化。各子控制器在初始化的过程中同时能够自我检测。若检测没有故障，则进入步骤42。若出现故障，则进入步骤45。
步骤42：硬线检测。各子控制器检测硬线7的状态。此时，VCU 1将硬线7拉低为低电平，并以设定的第一时间持续，本实施例中，第一时间设定为4个计数单位。
步骤43：发送反馈信号。
当VCU 1拉低硬线7的电平持续4个计数单位后，硬线7的信号跳变到高电平。当子控制器检测到硬线7状态持续4个计数单位的低电平后跳变为高电平时，各子控制器发送反馈信号B给VCU 1，并持续一个计数单位。反馈信号B发送后，进入步骤44。
步骤44：接收周期检测。
步骤45：进入故障模式。各子控制器在自身出现故障后，则拉低硬线7的电平，整车进入故障模式。
从上面所述可以看出，使用本实施例所提供的检测方法，能够保证通讯更安全，在出现故障时，能够保护车辆的安全，在车辆出现故障时，及时进行保护。本发明所提供的电动车通讯安全检测方法，能够检测到子控制器是否出现故障，在CAN通讯的基础上，进一步提高了信号传输的可靠性。
图5为本发明实施例的主控制器周期检测流程示意图。包括如下步骤。
步骤51：发送检测信号。VCU 1给其中一个子控制器发送测试信号C。VCU 1发送测试信号之后，硬线7由被测的子控制器拉低。
步骤52：接收反馈信号。各子控制器硬线7恢复到高电平后，在两个计数单位内向VCU 1发送反馈信号B，并持续一个计数单位。若在设定时间内接收到所有子控制器的反馈信号，则完成一次周期检测；若在设定时间内未接收到所有子控制器的反馈信号，则进入步骤53。作为一个实施例，若VCU 1在发送测试信号后的9个计数单位内收到其它子控制器的反馈信号，则完成一次测试。若VCU 1在9个计数单位内没有收到其它子控制器的反馈信号，则进入步骤53。
步骤53：进入故障模式。VCU 1认为CAN通讯出现故障，整车进入紧急模式，防止意外事故发生。
步骤54：间隔。间隔时间为设定的第二时间。本实施例中，整车控制器上以25个计数单位为间隔，分别对所有子控制器循环执行上述步骤。
图6为发明实施例子控制器在电动车运行中周期检测流程示意图。包括如下步骤。除了图5、图6所示的周期检测流程以外，周期检测还可以采用其它合适的步骤。
步骤61：接收检测信号。
为了排除干扰信号，本实施例定义为，VCU 1发送的检测信号持续3个计数单位，当VCU 1发送检测信号C时，所述硬线7为高电平；在每个检测周期内，有一个子控制器接收VCU 1发送的检测信号，该子控制器称为这个周期内的被测子控制器，简称被测子控制器。若子控制器收到VCU 1发来的检测信号C，则该子控制器作为被测子控制器立即执行步骤62。
步骤62：拉低硬线7电平。被测子控制器拉低硬线7为低电平并持续设定的第三时间，本实施例中，低电平持续4个计数单位。当某个被检测的子控制器拉低硬线7电平持续4个计数单位后，执行步骤63，此时硬线7恢复到高电平。在其它实施例中，被测子控制器拉低硬线7状态的时间可持续2-6个计数单位。
步骤63：反馈。当检测到硬线7跳变到高电平后，所有子控制器分别向VCU 1发送反馈信号，所述反馈信号B持续一个计数单位。子控制器在下一个检测周期开始时重新执行步骤61。
在上述步骤执行的过程中，整车控制器和子控制器都能够随时检测硬线7的状态，并能根据硬线7的状态做出故障判断，若检测到硬线7的低电平状态持续时间超过了设定值，则进入故障状态。当各控制器检测到硬线7电平为高时认为是正常的一般状态，由于各子控制器接受的信号可能会有干扰信号，即信号的可信度可能不高，本发明定义接受到2个以上的同类型信号才算是真实信号，从而降低干扰，且周期检测时，执行检测的时间不超过14个计数单位。当各控制器检测到硬线7电平为低时，且持续时间小于2个计数单位，各控制器认为该信号为干扰信号，不做任何的处理；当低电平持续时间在设定的计数单位时，本实施例中，当低电平持续时间在3-6个计数单位时，各控制器认为此时各控制器在进行硬线检测，在检测到硬线7信号被拉高到高电平后，各子控制器分别发送图2所示的反馈信号B给VCU 1，并持续一个计数单位；当低电平持续时间大于6个小于14个计数单位时，各控制器不作任何反应；当低电平持续时间大于14个计数单位时，各控制器进入紧急模式，整车控制器VCU 1进入故障模式。
从上面所述可以看出，本发明所提供的电动车通讯安全检测方法，通过硬线实现了各控制器之间的信息互访，进而实现了CAN的检测；同时能够根据硬线的相关状态，来判断CAN通讯是否正常。此外，在CAN通讯出现故障时，各控制器停止工作，保证行车安全。
进一步，本发明提供一种电动车通讯安全检测系统，包括VCU、子控制器、硬线，所述硬线将VCU和子控制器按照拓扑关系连接，VCU和子控制器按照上述方法在检测周期内通过所述硬线进行电动车通讯检测，并通过硬线状态判断子控制器是否出现故障；所述子控制器的故障信息通过硬线反映给整车控制器。所述子控制器包括MCU、BMS、ACU、XCU等，根据不同的配置，可能会包括更多的子控制器，比如若匹配电制动功能，则所述子控制器还包括电制动控制器。所述检测周期为39个计数单位，周期检测的检测周期包括VCU对子控制器执行检测的时间和间隔时间。其中，执行检测的时间为14个计数单位，即每个检测周期内的检测在14个计数单位的时间内完成，执行检测的时间不超过14个计数单位，周期性检测的间隔为25个计数单位。
从上面所述可以看出，本发明所提供的电动车通讯安全检测系统未对电动车本身已有的结构做出改动，将各控制器通过硬线连接，并通过硬线来进行整车控制器和子控制器之间的信息互访，实现了对整车安全的检测和保护。在原有CAN通讯的基础上，提高了信号传输的可靠性，在出现故障时，能够及时地对车辆安全实行保护措施。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1. 一种电动车通讯安全检测系统，采用区域控制网络协议CAN，其特征在于，包括整车控制器、子控制器、硬线；所述整车控制器和子控制器通过硬线连接；所述整车控制器通过硬线对子控制器进行通讯检测，并通过硬线状态进行故障判断；所述子控制器的故障信息通过硬线反映给整车控制器；
所述整车控制器初始化之后接收所述子控制器的初始化信息，若未接收到所述初始化信息，则不上电，若接收到所述初始化信息，则上电；在所有子控制器上电完成之后，所述整车控制器对所述硬线进行检测，将硬线电平改变为非正常电平，并持续设定的第一时间；所述硬线恢复正常电平后，所述整车控制器接收所述子控制器发送的反馈信号，若收到所述反馈信号，则车辆运行，所述整车控制器开始对所述子控制器进行周期检测，若未收到所述反馈信号，则整车控制器停止上电；
所述整车控制器在执行周期检测时向一个被检测的所述子控制器发送检测信号；当所述硬线状态由非正常电平跳变到正常电平时，所述整车控制器接收所有所述子控制器发送的反馈信号；若接收到除所述被检测子控制器之外的所有子控制器发送的反馈信号，则完成本次周期检测；若未接收到所述被检测子控制器发送的反馈信号，则整车控制器进入故障模式；
所述子控制器初始化之后进行硬线检测，检测到硬线状态持续非正常电平经过所述第一时间后跳变为正常电平时，所有所述子控制器向整车控制器发送反馈信号；若所述反馈信号发送成功，则所有所述子控制器接受周期检测；若所述反馈信号不能发送，则进入故障模式；
所述子控制器在周期检测时若接收到所述整车控制器发送的检测信号，则接收到所述检测信号的子控制器改变硬线电平为非正常电平并持续设定的第三时间；在所述硬线跳变到正常电平后，所有子控制器发送反馈信号给所述整车控制器。
2. 根据权利要求1所述的电动车通讯安全检测系统，其特征在于，在车辆运行的过程中，所述整车控制器和所述子控制器随时检测硬线状态，若检测到硬线的低电平状态持续时间超过了执行检测的最长时间，则进入故障状态。
3. 根据权利要求2所述的电动车通讯安全检测系统，其特征在于，所述第一时间为2-6个计数单位，所述第三时间为2-6个计数单位，所述执行检测的最长时间为14个计数单位。
4. 根据权利要求1-3任意一项所述的电动车通讯安全检测系统，其特征在于，所述正常电平为高电平，所述非正常电平为低电平。
5. 一种电动车通讯安全检测方法，其特征在于，应用于权利要求1-4任意一项所述的电动车通讯安全检测系统，整车控制器执行如下步骤：
初始化；
接收子控制器发来的初始化信息；
检测硬线高低电平状态，若在检测周期内检测到硬线始终是低电平，则不上电；若在检测周期内检测到硬线为正常电平，则上高压电；
完成对所有子控制器的上电；
改变所述硬线电平为非正常电平并持续设定的第一时间；
在所述硬线恢复到正常电平后接收子控制器的反馈信号，若在检测周期内接收到所有子控制器发送的所述反馈信号，则判断正常；若在检测周期内未接收到所有子控制器发送的所述反馈信号，则判断异常。
6. 根据权利要求5所述的电动车通讯安全检测方法，其特征在于，所述子控制器执行如下步骤：
初始化，若发现故障，则拉低硬线电平；若未发现故障，则开始硬线检测；
检测硬线状态；
检测到硬线的非正常电平状态持续设定的第一时间后，向整车控制器发送反馈信号。
7. 根据权利要求6所述的电动车通讯安全检测方法，其特征在于，所述整车控制器在判断正常后对子控制器进行周期检测；所述子控制器在向整车控制器发送反馈信号之后接受整车控制器的周期检测。
8. 根据权利要求7所述的电动车通讯安全检测方法，其特征在于，所述周期检测时整车控制器执行以下步骤：
向被检测子控制器发送检测信号；
接收所有子控制器的反馈信号，若接收到所有子控制器的反馈信号，则完成一次周期检测；若未接收到所有子控制器的反馈信号，则进入故障模式；
按照设定的第二时间间隔。
9. 根据权利要求8所述的电动车通讯安全检测方法，其特征在于，周期检测时子控制器执行如下步骤：
被检测子控制器接收整车控制器发送的检测信号；
被检测子控制器拉低硬线电平并持续设定的第三时间；
硬线恢复高电平后，所有子控制器向整车控制器发送反馈信号。
10. 根据权利要求9所述的电动车通讯安全检测方法，其特征在于，在车辆运行的过程中，所述整车控制器和所述子控制器随时检测硬线状态，若检测到硬线的低电平状态持续时间超过了执行检测的最长时间，则进入故障状态。
11. 根据权利要求10所述的电动车通讯安全检测方法，其特征在于，所述第一时间为2-6个计数单位，所述第二时间为25个计数单位，所述第三时间为2-6个计数单位，所述执行检测的最长时间为14个计数单位。
12. 根据权利要求5-11任意一项所述的电动车通讯安全检测方法，其特征在于，所述正常电平为高电平，所述非正常电平为低电平。
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