CN104618203A - 一种车用动力总成综合实验管理台架的网络拓扑结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车用动力总成综合实验管理台架的网络拓扑结构，它包括三条CAN网络通道和一条以太网网络通道，其中三条CAN网络通道通过两个网关与以太网网络通道相连接，CAN_1网络通道包括混合动力总成系统，CAN_2网络通道包括运行保障系统，CAN_3网络通道包括电力测功机系统，以太网网络通道包括高级管理系统，高级管理系统包括作为节点连接在以太网网络通道上的人-车-路模拟系统和综合信息采集单元。本发明既增强了各个系统间通信的实时性、稳定性和容错性，也使得外部技术中心能够对实验台架进行远程监控以及数据共享等。
Description
技术领域
本发明属于混合动力汽车总成实验台架测试技术领域，特别是涉及现场总线与网络总线通讯系统。
背景技术
随着全球对车辆节能减排要求的日益严格以及汽车电子产业的高速发展，混合动力电动汽车在世界范围内得到广泛的关注和研究。混合动力汽车总成实验台架与普通的发动机实验台架相比，需要采集的数据更多更复杂，同时总线网络交互传送的数据量更大。
CN101417634A中国专利公开了“一种用于汽车的网络拓扑结构”，包括一条CAN网络通道和两条LIN网络通道，各网络通道之间通过网关连接，实现信息共享。其中CAN网路通道与LIN网络通道的网关集成在车身控制器之中。CAN网络通道包括动力和底盘部分以及车身控制部分；一条LIN网络通道包括雨量传感器、防盗喇叭和辅助仪表，另一条LIN网络通道包括车窗防夹模块和后车身控制器。
CN201989733U中国专利公开了“一种用于汽车智能控制的网络拓扑结构及汽车”，所述网络拓扑结构包括：进行全局网络管理的智能网关控制器；与所述智能网关控制器连接的，速率为第一预设阈值的第一网络通道；与所述智能网关控制器连接的，速率为第二预设阈值的第二网络通道；与所述第一网络通道连接的第一节点；与所述第二网络通道连接的第二节点。
CN202641564U中国专利公开了“一种基于总线的四轮驱动电动汽车动力系统分布式网络拓扑结构”，主要由动力系统总控制及网络网关和动力电源组成，在汽车的四个车轮处还分别设有左前轮控制系统模块、左后轮控制系统模块、右前轮控制系统模块及右后轮控制系统模块，且所述的动力系统总控制及网络网关、动力电源、左前轮控制系统模块、左后轮控制系统模块、右前轮控制系统模块及右后轮控制系统模块之间均通过网络总线连接成整车动力系统总线。
CN101417634A、CN201989733U、CN202641564U这三个中国专利中的网络拓扑结构设计，都没有采用具有远程访问功能、高数据传输速率以及能提供足够带宽的以太网总线。这使得其整个网络的通信速率都不会太高，也不能有效地处理大流量、高速率的数据，如果把这些网络拓扑结构设计应用于总线网络复杂、采集数据量大的混合动力实验台架上，那么实验台架各个系统节点间通信的实时性不强，总线上可传输的信息量也不大，不能有效实现实验台架的全息数据处理。同时，这三个中国专利中的网络拓扑结构设计因为不具有远程访问功能，所以外部技术中心无法对实验台架各个系统节点进行访问和控制，本实验台架也无法实时共享其他实验台架数据。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种既增强了各个系统间通信的实时性、稳定性和容错性，也使得外部技术中心能够对实验台架进行远程监控以及数据共享的车用动力总成综合实验管理台架的网络拓扑结构。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明的一种车用动力总成综合实验管理台架的网络拓扑结构，它包括三条CAN网络通道和一条以太网网络通道，其中三条CAN网络通道通过两个网关与以太网网络通道相连接，CAN_1网络通道包括混合动力总成系统，CAN_2网络通道包括运行保障系统，CAN_3网络通道包括电力测功机系统，以太网网络通道包括高级管理系统，所述的高级管理系统包括作为节点连接在以太网网络通道上的人-车-路模拟系统和综合信息采集单元，所述的CAN_1网络通道、CAN_2网络通道与以太网网络通道的网关集成在综合信息采集单元中；CAN_3网络通道与以太网网络通道的网关集成在人-车-路模拟系统中。
本发明的有益效果是：
本发明结构包括一条以太网和三条不同速度的CAN总线的网络拓扑结构，并且在结构中设置一个外部网络访问接口。本发明既增强了各个系统间通信的实时性、稳定性和容错性，也使得外部技术中心能够对实验台架进行远程监控以及数据共享等。
附图说明
附图为本发明的一种车用动力总成综合实验管理台架的网络拓扑结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明加以详细说明。
如附图所示的一种车用动力总成综合实验管理台架的网络拓扑结构，它包括三条CAN网络通道和一条以太网网络通道，其中三条CAN网络通道通过两个网关与以太网网络通道相连接，CAN_1网络通道包括混合动力总成系统，CAN_2网络通道包括运行保障系统，CAN_3网络通道包括电力测功机系统，以太网网络通道包括高级管理系统，所述的高级管理系统包括作为节点连接在以太网网络通道上的人-车-路模拟系统和综合信息采集单元，所述的CAN_1网络通道、CAN_2网络通道与以太网网络通道的网关集成在综合信息采集单元中；CAN_3网络通道与以太网网络通道的网关集成在人-车-路模拟系统中。
所述的CAN_1网络通道连接的节点有：发动机ECU、电机MCU、电池BMS、自动变速器TCU以及混合动力控制器HCU；CAN_2网络通道连接的节点有：台架测控系统、油门传感器组、功率分析仪、瞬时油耗仪、直流电源柜、发动机水温控制系统、发动机机油温度控制系统、电机水温控制系统以及发动机中冷温度控制系统；CAN_3网络通道连接的节点有：电力测功机控制器。
优选的所述的CAN_1网络通道的速率为250Kbps，采用J1939协议；CAN_2网络通道的速率为500Kbps，采用CANopen协议；CAN_3网络通道的速率为1Mbps，采用CANopen协议；以太网网络通道的速率为10/100Mbps，采用TCP/IP协议。
作为本发明的一种实施方式，所述的人-车-路模拟系统包含司机模型和道路模型，与基础台架模块结合，构成虚拟整车模块，构成人-车-路协同控制、测试能力，所述的人-车-路模拟系统以基础实验台架状态信息为依据，更新虚拟整车模块和道路模型的状态，并计算下一个控制周期里司机模型的输出指令和动力总成所受到的阻力矩指令，最终将司机对整车的输出指令发送给基础实验台架模块。
作为本发明的一种实施方式，所述的综合信息采集单元一方面用于采集基础实验台架各设备的状态信息，并将状态信息以与其他系统模块兼容的通信协议提供给其他系统模块(如图所示可以包括混合动力总成系统和高级管理系统),实现台架状态信息的共享；另一方面用于收集各系统模块(如图所示可以包括混合动力总成系统、高级管理系统)，基础实验台架的控制指令，并转换为基础实验台架能够识别的指令发送给基础实验台架，实现其他系统模块对基础实验台架的控制。
作为本发明的一种实施方式，所述的高级管理系统用于采集基础实验台架的状态信息，以基础实验台架的状态信息为依据，以高级管理系统内部的标定算法、实验流程调配规则和安全管理规则，对基础实验台架发送相应的控制指令；采集来自于人-车-路模拟系统和远程信息服务中心的操作指令，并将这些指令发送给基础实验台架。
作为本发明的一种实施方式，以太网网络通道连接的高级管理系统还包含节点：外部网络访问接口、实验数据管理系统、优化标定单元、数据监控单元和实验管理单元。
所述的外部网络访问接口用于将综合信息采集单元提供的台架状态信息推送给远程访问者；利用外部司机行为数据、整车参数、道路数据、工况数据更新人-车-路模拟模块中的司机、整车、道路模型。
所述的实验数据管理系统用于全息记录台架实验，并为用户提供实验数据的预处理、存储、分析和查询等功能。
所述的优化标定单元用于优化动力总成的控制参数，实现计算机辅助标定。
所述的数据监控单元用于对台架的故障进行监控，基于基础台架模块的状态信息，确定台架当前所处的故障等级，按照不同的故障等级采取不同的措施，以保障台架的安全。
所述的实验管理单元用于对混合动力总成系统、运行保障系统、电力测功机系统以及高级管理系统的管理和资源调配。
Claims (7)
1.一种车用动力总成综合实验管理台架的网络拓扑结构，它包括三条CAN网络通道和一条以太网网络通道，其中三条CAN网络通道通过两个网关与以太网网络通道相连接，其特征在于：CAN_1网络通道包括混合动力总成系统，CAN_2网络通道包括运行保障系统，CAN_3网络通道包括电力测功机系统，以太网网络通道包括高级管理系统，所述的高级管理系统包括作为节点连接在以太网网络通道上的人-车-路模拟系统和综合信息采集单元，所述的CAN_1网络通道、CAN_2网络通道与以太网网络通道的网关集成在综合信息采集单元中；CAN_3网络通道与以太网网络通道的网关集成在人-车-路模拟系统中。
2.根据权利要求1所述的车用动力总成综合实验管理台架的网络拓扑结构，其特征在于：CAN_1网络通道连接的节点有：发动机ECU、电机MCU、电池BMS、自动变速器TCU以及混合动力控制器HCU；CAN_2网络通道连接的节点有：台架测控系统、油门传感器组、功率分析仪、瞬时油耗仪、直流电源柜、发动机水温控制系统、发动机机油温度控制系统、电机水温控制系统以及发动机中冷温度控制系统；CAN_3网络通道连接的节点有：电力测功机控制器。
3.根据权利要求1或2所述的车用动力总成综合实验管理台架的网络拓扑结构，其特征在于：以太网网络通道连接的高级管理系统包含外部网络访问接口节点。
4.根据权利要求3所述的车用动力总成综合实验管理台架的网络拓扑结构，其特征在于：CAN_1网络通道的速率为250Kbps，采用J1939协议；CAN_2网络通道的速率为500Kbps，采用CANopen协议；CAN_3网络通道的速率为1Mbps，采用CANopen协议；以太网网络通道的速率为10/100Mbps，采用TCP/IP协议。
5.根据权利要求4所述的车用动力总成综合实验管理台架的网络拓扑结构，其特征在于：所述的人-车-路模拟系统包含司机模型和道路模型，与基础台架模块结合，构成虚拟整车模块，构成人-车-路协同控制、测试能力，所述的人-车-路模拟系统以基础实验台架状态信息为依据，更新虚拟整车模块和道路模型的状态，并计算下一个控制周期里司机模型的输出指令和动力总成所受到的阻力矩指令，最终将司机对整车的输出指令发送给基础实验台架模块。
6.根据权利要求5所述的车用动力总成综合实验管理台架的网络拓扑结构，其特征在于：所述的综合信息采集单元一方面用于采集基础实验台架各设备的状态信息，并将状态信息以与其他系统模块兼容的通信协议提供给其他系统模块，实现台架状态信息的共享；另一方面用于收集各系统模块，对基础实验台架的控制指令，并转换为基础实验台架能够识别的指令发送给基础实验台架，实现其他系统模块对基础实验台架的控制。
7.根据权利要求6所述的车用动力总成综合实验管理台架的网络拓扑结构，其特征在于：所述的高级管理系统用于采集基础实验台架的状态信息，以基础实验台架的状态信息为依据，以高级管理系统内部的标定算法、实验流程调配规则和安全管理规则，对基础实验台架发送相应的控制指令；采集来自于人-车-路模拟系统和远程信息服务中心的操作指令，并将这些指令发送给基础实验台架。
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