CN104852947A - 车辆的can网络拓扑结构及使用该拓扑结构的车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆的CAN网络拓扑结构及使用该拓扑结构的车辆。该车辆的CAN网络拓扑结构包括：发动机CAN网段，该发动机CAN网段的节点包括发动机控制单元和整车控制单元；底盘CAN网段，该底盘CAN网段的节点包括所述整车控制单元和车身控制单元；车身CAN网段，该车身CAN网段的节点包括所述车身控制单元；以及其中，所述整车控制单元是用于连接所述发动机CAN网段和所述底盘CAN网段的网关，所述车身控制单元是用于连接所述底盘CAN网段和所述车身CAN网段的网关。该CAN网络的拓扑结构中还可包括私有CAN网段。本发明可降低车辆的CAN总线的负载率，增强整个网络的可扩展性。
Description
技术领域
本发明涉及车辆控制领域，具体地，涉及一种车辆的CAN网络拓扑结构和使用该拓扑结构的车辆。
背景技术
Controller Area Network（即控制器局域网，简称CAN）被广泛应用于车辆控制领域。由于整车功能复杂度越来越高，ECU（Electroni Control Unit）数量和交互的数据量逐渐增多，传统的单网段CAN总线结构已经无法满足需求。
对于目前常用的单网关-2网段总线拓扑结构，虽进行了简单的网段划分，但其中发动机控制单元、变速箱控制单元、制动系统控制单元等多个ECU等被置于同一个网段，在实际车况（如车辆正常行驶时）下CAN总线的负载率可能仍然非常高（最高可达70%），不利于保持系统稳定，也非常不利于系统的后期扩展。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆的CAN网络拓扑结构，该拓扑结构中，CAN网络被划分为三个网段，并且将功能单一的ECU置于私有CAN网段，能有效降低车辆的CAN总线的负载，提高系统的可靠性。本发明还提供了一种使用该CAN网络拓扑结构的车辆。
为了实现上述目的，本发明提供一种车辆的CAN网络拓扑结构，该车辆的CAN网络拓扑结构包括：发动机CAN网段，该发动机CAN网段的节点包括发动机控制单元和整车控制单元；底盘CAN网段，该底盘CAN网段的节点包括所述整车控制单元和车身控制单元；车身CAN网段，该车身CAN网段的节点包括所述车身控制单元；以及其中，所述整车控制单元是用于连接所述发动机CAN网段和所述底盘CAN网段的网关，所述车身控制单元是用于连接所述底盘CAN网段和所述车身CAN网段的网关。
优选地，所述底盘CAN网段的所述节点还可包括变速箱控制单元、缓速器控制单元、电控悬架控制单元、制动系统控制单元和先进紧急制动控制单元中的至少一者。
优选地，所述车身CAN网段的所述节点还可包括仪表控制单元、门控制器控制单元、行驶记录仪控制单元和车道偏离控制单元中的至少一者。
优选地，所述的车辆的CAN网络拓扑结构中还可包括第一私有CAN网段，该第一私有CAN网段的节点可包括所述发动机控制单元和发动机后处理系统控制单元。
优选地，所述的车辆的CAN网络拓扑结构中还可包括第二私有CAN网段，该第二私有CAN网段的节点可包括所述制动系统控制单元，该第二私有CAN网段的节点还可包括横摆角传感器控制单元和转角传感器控制单元中的至少一者。
优选地，所述的车辆的CAN网络拓扑结构中还可包括第三私有CAN网段，该第三私有CAN网段的节点可包括所述仪表控制单元，该第三私有CAN网段的节点还可包括蓝牙电话控制单元和娱乐信息控制单元中的至少一者。
优选地，所述私有CAN网段可使用自定义的J1939报文通信。
优选地，所述发动机CAN网段、所述底盘CAN网段和所述车身CAN网段中的每一者的内部可根据SAE J1939协议通信
通过上述技术方案，将车辆的CAN网络划分为多个网段，并合理配置每个网段的ECU，将发动机控制单元与动力系统的其他控制单元通过网关隔离开，并将功能单一的ECU置于私有CAN网段，从而可降低CAN总线的负载率，并且改善了网络的可靠性，还有利于CAN网络进一步扩展。
本发明还提供了一种使用上述CAN网络拓扑结构的车辆。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。相同的附图标记用以表示相同或者相似的部件。在附图中：
图1是根据本发明的一个实施方式的CAN网络拓扑结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种车辆的CAN网络拓扑结构，该车辆的CAN网络拓扑结构包括：发动机CAN网段，该发动机CAN网段的节点包括发动机控制单元和整车控制单元；底盘CAN网段，该底盘CAN网段的节点包括所述整车控制单元和车身控制单元；车身CAN网段，该车身CAN网段的节点包括所述车身控制单元；以及其中，所述整车控制单元是用于连接所述发动机CAN网段和所述底盘CAN网段的网关，所述车身控制单元是用于连接所述底盘CAN网段和所述车身CAN网段的网关。
图1是根据本发明的一个实施方式的CAN网络拓扑结构示意图。如图所示的CAN网络被划分为三个网段——发动机CAN网段、底盘CAN网段和车身CAN网段。可通过地址来区分不同的网段。不同网段间通过网关连接。其中，因为发动机系统的功能相对独立，并且发动机控制单元01在整车中的作用非常重要，对其安全等级要求较高，所以可以将发动机控制单元01与其他ECU隔离开，整车控制单元11可作为发动机控制单元01与其他节点交互的网关，发动机控制单元01和整车控制单元11可作为构成发动机CAN网段的节点。变速箱控制单元02、缓速器控制单元03、电控悬架控制单元04、制动系统控制单元05、先进紧急制动控制单元06、整车控制单元11和车身控制单元12可被配置为底盘CAN网段中的节点。仪表控制单元07、门控制器控制单元08、行驶记录仪控制单元09和车道偏离控制单元10和车身控制单元12可被配置为车身CAN网段中的节点。发动机CAN网段、底盘CAN网段和车身CAN网段中的每一者内部都可根据SAE J1939协议进行通信。整车控制单元11作为网关连接底盘CAN和发动机CAN，而车身控制单元12作为网关连接底盘CAN和车身CAN。在该实施方式中，当制动系统控制单元05发送报文至发动机控制单元01时，该报文可首选被整车控制单元11接收，然后整车控制单元11将该报文转发至发动机控制单元01，同时，车身控制单元12可判断该报文的目标节点不是车身CAN网段中的节点，因此车身控制单元12可不转发该报文，以使该报文不占用车身CAN网段中的总线资源。由此，可减少整个CAN网络的负载率，并减小CAN网络中报文冲突的概率。进一步地，可在作为网关的整车控制单元11和车身控制单元12中设置预判条件，以过滤错误指令。例如，如果变速箱控制单元02因发生故障而向发动机控制单元01发出包含错误操作指令的报文，整车控制单元11可根据预判条件确定该操作指令有误而不将该报文转发至发动机控制单元01，为发动机的安全运行提供进一步的保障。
图1中的CAN网络中还包括私有CAN网段。为了进一步降低CAN总线负载，减小控制单元间的不必要的干扰，可将功能单一的ECU节点置于私有CAN网段中。例如，根据功能划分，发动机后处理控制单元011（某些车辆中，发动机后处理控制单元可以被直接集成在发动机控制单元中）可能只需与发动机控制单元01间进行通信，因此可以不将发动机后处理控制单元011连接在CAN总线上，而使发动机控制单元01和发动机后处理控制单元011构成一个私有CAN网段，使得发动机控制单元01和发动机后处理控制单元011之间的信息交互不增加CAN总线的负载。例如，娱乐信息控制单元072和蓝牙电话控制单元071主要与仪表控制单元07有关，因此可使娱乐信息控制单元072、蓝牙电话控制单元071和仪表控制单元07构成另一个私有CAN网段，使得在支持娱乐信息交互的情况下不增加CAN总线的负载率。同样地，制动系统控制单元05、横摆角传感器控制单元051和转角传感器052也可构成第三私有CAN网段。为了进一步优化信息交互，在私有CAN网段中可使用自定义的J1939报文，以实现更具针对性和更高效的数据传输。
本发明还提供了一种使用上述CAN网络拓扑结构的车辆。
经过评估，在根据上述实施方式的车辆的CAN网络中，车辆正常行驶时，发动机CAN网段的总线负载率约为21%，底盘CAN网段的总线负载约为51%，车身CAN网段的总线负载率约为19%。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (9)
1.一种车辆的CAN网络拓扑结构，该车辆的CAN网络拓扑结构包括：
发动机CAN网段，该发动机CAN网段的节点包括发动机控制单元和整车控制单元；
底盘CAN网段，该底盘CAN网段的节点包括所述整车控制单元和车身控制单元；
车身CAN网段，该车身CAN网段的节点包括所述车身控制单元；以及
其中，所述整车控制单元是用于连接所述发动机CAN网段和所述底盘CAN网段的网关，所述车身控制单元是用于连接所述底盘CAN网段和所述车身CAN网段的网关。
2.根据权利要求1所述的车辆的CAN网络拓扑结构，其中，所述底盘CAN网段的所述节点还包括变速箱控制单元、缓速器控制单元、电控悬架控制单元、制动系统控制单元和先进紧急制动控制单元中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的车辆的CAN网络拓扑结构，其中，所述车身CAN网段的所述节点还包括仪表控制单元、门控制器控制单元、行驶记录仪控制单元和车道偏离控制单元中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的车辆的CAN网络拓扑结构，其中，所述的车辆的CAN网络拓扑结构中还包括第一私有CAN网段，该第一私有CAN网段的节点包括所述发动机控制单元和发动机后处理系统控制单元。
5.根据权利要求1所述的车辆的CAN网络拓扑结构，其中，所述的车辆的CAN网络拓扑结构中还包括第二私有CAN网段，该第二私有CAN网段的节点包括所述制动系统控制单元，该第二私有CAN网段的节点还包括横摆角传感器控制单元和转角传感器控制单元中的至少一者。
6.根据权利要求1所述的车辆的CAN网络拓扑结构，其中，所述的车辆的CAN网络拓扑结构中还包括第三私有CAN网段，该第三私有CAN网段的节点包括所述仪表控制单元，该第三私有CAN网段的节点还包括蓝牙电话控制单元和娱乐信息控制单元中的至少一者。
7.根据权利要求4-6中任意一者所述的车辆的CAN网络拓扑结构，其中所述私有CAN网段使用自定义的J1939报文通信。
8.根据权利要求1所述的车辆的CAN网络拓扑结构，其中所述发动机CAN网段、所述底盘CAN网段和所述车身CAN网段中的每一者的内部根据SAE J1939协议通信。
9.一种车辆，该车辆使用了权利要求1-8中任意一项权利要求所述的车辆的CAN网络拓扑结构。
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