CN105150956A - 并联插电式混合动力客车can网络拓扑结构及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构及其控制方法，该CAN网络拓扑结构包括通过集成网关联结的常规动力系统CAN网络、混合动力系统CAN网络、仪表系统CAN网络、整车充电系统CAN网络和电池系统CAN网络，常规动力系统CAN网络与混合动力系统CAN网络通过整车控制器相互通信；常规动力系统CAN网络、仪表系统CAN网络和整车充电系统CAN网络三者通过CAN仪表实现任意两者相互通信；常规动力系统CAN网络、混合动力系统CAN网络和整车充电系统CAN网络三者通过车辆远程监控控制器实现任意两者相互通信；混合动力系统CAN网络、整车充电系统CAN网络和电池系统CAN网络三者通过动力电池主控制器实现任意两者相互通信。

Description

并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构及其控制方法

技术领域

本发明属于汽车领域，尤其涉及一种并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构及其控制方法。

背景技术

由于插电式混合动力客车包括四种状态模式：外接充电模式、纯电驱动模式、混合驱动模式以及常规发动机驱动模式，所以插电式混合动力客车相对于传统客车以及纯电动客车在整车CAN通讯控制方面具有控制模块数量多、CAN通讯数据量大、传输速度快等特点，如果整车CAN网络拓扑结构不合理就会严重影响车辆的CAN网络通讯质量，导致各控制器之间的CAN通讯失败，从而将使车辆的可靠性及稳定性大大降低，并且现有的车辆CAN网络结构将整车的高压部件与低压部件的在同一个CAN网络进行通讯控制，导致CAN网络的抗电磁干扰性较差。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构及其控制方法，该拓扑结构对并联插电式混合动力客车CAN网络通讯进行合理分配优化，保证车辆能够在常规发动机驱动模式、纯电驱动模式、混合驱动模式以及外接充电模式下整车CAN网络通讯稳定可靠的运行。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构，包括：

常规动力系统CAN网络、混合动力系统CAN网络、仪表系统CAN网络、整车充电系统CAN网络和电池系统CAN网络，所述常规动力系统CAN网络、混合动力系统CAN网络、仪表系统CAN网络、整车充电系统CAN网络和电池系统CAN网络通过集成网关联结；

所述常规动力系统CAN网络与混合动力系统CAN网络通过整车控制器相互通信；所述常规动力系统CAN网络、仪表系统CAN网络和整车充电系统CAN网络三者通过CAN仪表实现任意两者相互通信；所述常规动力系统CAN网络、混合动力系统CAN网络和整车充电系统CAN网络三者通过车辆远程监控控制器实现任意两者相互通信；所述混合动力系统CAN网络、整车充电系统CAN网络和电池系统CAN网络三者通过动力电池主控制器实现任意两者相互通信。

所述常规动力系统CAN网络包括若干节点，所述节点包括低压电源控制器、助力转向控制器、空压机控制器、发动机控制器、自动变速箱控制器、ABS控制器、行车记录仪和离合控制器，常规动力系统CAN网络为低压部件网络。

所述混合动力系统CAN网络包括若干节点，所述节点包括自动变速箱控制器、动力电机控制器和离合控制器，混合动力系统CAN网络为高压部件网络。

所述仪表系统CAN网络包括若干节点，所述节点包括空调控制器、灯光控制器、雨刮控制器、除霜控制器、车门控制器、路牌控制器和监控视频控制器，仪表系统CAN网络为低压部件网络。

所述整车充电系统CAN网络包括若干节点，所述节点包括智能充电设备，整车充电系统CAN网络为高压部件网络。

所述电池系统CAN网络包括若干节点，所述节点包括若干电池组控制器，电池系统CAN网络为高压部件网络。

一种并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构的控制方法，包括：

当车辆处于行驶状态时，与常规动力系统CAN网络、混合动力系统CAN网络、仪表系统CAN网络、电池系统CAN网络连接的各个控制器处于上电工作模式；若此时混合动力系统CAN网络、仪表系统CAN网络或者电池系统CAN网络中出现通讯故障，整车控制器自动控制车辆转入应急跛行模式；

当车辆处于外接充电状态时，只有与整车充电系统CAN网络和电池系统CAN网络连接的各个控制器处于上电工作模式。

当车辆处于行驶状态时，CAN仪表通过常规动力系统CAN网络与仪表系统CAN网络接收各种行车信息并显示在仪表盘上，同时CAN仪表将常规动力系统CAN网络与仪表系统CAN网络的信息进行相互转发；

整车控制器通过常规动力系统CAN网络与混合动力系统CAN网络发送控制信息，同时整车控制器将常规动力系统CAN网络与混合动力系统CAN网络的控制信息相互转发；

动力电池主控制器通过混合动力系统CAN网络接收整车控制信息，同时动力电池主控制器将电池系统CAN网络上的电池信息转发到混合动力系统CAN网络上；

车辆远程监控控制器通过常规动力系统CAN网络与混合动力系统CAN网络实时接收车辆各个控制器的状态信息，并将接收到的信息发送到远程监控调度平台。

当车辆处于行驶状态时，整车控制器自动决定车辆的驱动模式，所述驱动模式包括纯电驱动模式、混合驱动模式和常规发动机驱动模式。

当车辆处于外接充电状态时，智能充电设备通过整车充电系统CAN网络与动力电池主控制器相互通讯；CAN仪表通过整车充电系统CAN网络接收车辆充电状态信息，并显示在仪表盘上；

车辆远程监控控制器通过整车充电系统CAN网络实时接收车辆充电状态信息，并将接收到的信息发送到远程监控调度平台。

本发明的有益效果为：

(1)该拓扑结构将整车所有控制模块总共划分为五个CAN网络，分别为常规动力系统CAN网络、混合动力系统CAN网络、仪表系统CAN网络、整车充电系统CAN网络、电池系统CAN网络，通过合理分配整车所有控制模块的CAN通讯网络构架，将关键动力系统模块与常规视听系统模块进行分开，实现了在车辆即使高压动力系统有故障的情况下，其他常规动力系统也可正常运转，提高了整车CAN通讯系统的可靠性以及稳定性。

(2)当车辆进行外接充电时，只有与充电有关联的控制器才进行正常工作通讯，其它控制器可以关闭从而降低整车电器系统的电能消耗，并且本拓扑结构组合方便，兼容性高，适合在类似的新能源插电式客车使上。

(3)本发明相对于现有的车辆CAN网络拓扑结构，实现了将整车的高压部件与低压部件的CAN通讯网络进行分开控制，从而提高了车辆CAN网络的抗电磁干扰性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1、常规动力系统CAN网络；2、混合动力系统CAN网络；3、仪表系统CAN网络；4、整车充电系统CAN网络；5、电池系统CAN网络；6、低压电源控制器；7、助力转向控制器；8、空压机控制器；9、发动机控制器；10、自动变速箱控制器；11、ABS控制器；12、行车记录仪；13、CAN仪表；14、车辆远程监控控制器；15、整车控制器；16、空调控制器；17、路牌控制器；18、除霜控制器；19、监控视频控制器；20、车门控制器；21、灯光控制器；22、雨刮控制器；23、智能充电设备；24、动力电池主控制器；25、第一电池组控制器；26、第二电池组控制器；27、第三电池组控制器；28、第四电池组控制器；29、离合控制器；30、动力电机控制器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

如图1所示，一种并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构，包括常规动力系统CAN网络1、混合动力系统CAN网络2、仪表系统CAN网络3、整车充电系统CAN网络4和电池系统CAN网络5通过集成网关联结；常规动力系统CAN网络1、混合动力系统CAN网络2、仪表系统CAN网络3、整车充电系统CAN网络4和电池系统CAN网络5分别为其它所有控制器之间的CAN总线通讯物理连接线路，CAN总线通讯物理连接线路主要由双绞屏蔽线构成。

常规动力系统CAN网络1与混合动力系统CAN网络2通过整车控制器15相互通信；所述常规动力系统CAN网络1、仪表系统CAN网络3和整车充电系统CAN网络4三者通过CAN仪表13实现任意两者相互通信；所述常规动力系统CAN网络1、混合动力系统CAN网络2和整车充电系统CAN网络4三者通过车辆远程监控控制器14实现任意两者相互通信；所述混合动力系统CAN网络2、整车充电系统CAN网络4和电池系统CAN网络5三者通过动力电池主控制器24实现任意两者相互通信。

常规动力系统CAN网络1的接口611与低压电源控制器6的接口61进行连接。常规动力系统CAN网络1的接口711与助力转向控制器7的接口71进行连接。常规动力系统CAN网络1的接口811与空压机控制器8的接口81进行连接。常规动力系统CAN网络1的接口911与发动机控制器9的接口91进行连接。常规动力系统CAN网络1的接口1011与自动变速箱控制器10的接口101进行连接。常规动力系统CAN网络1的接口1111与ABS控制器11的接口111进行连接。常规动力系统CAN网络1的接口1211与行车记录仪12的接口121进行连接。常规动力系统CAN网络1的接口1311与CAN仪表13的接口131进行连接。常规动力系统CAN网络1的接口1411与车辆远程监控控制器14的接口141进行连接。常规动力系统CAN网络1的接口1511与整车控制器15的接口151进行连接。常规动力系统CAN网络1的接口2911与离合控制器29的接口291进行连接。

混合动力系统CAN网络2的接口1022与自动变速箱控制器10的接口102进行连接。混合动力系统CAN网络2的接口1522与整车控制器15的接口152进行连接。混合动力系统CAN网络2的接口2922与离合控制器29的接口292进行连接。混合动力系统CAN网络2的接口3022与动力电机控制器30的接口302进行连接。混合动力系统CAN网络2的接口1422与车辆远程监控控制器14的接口142进行连接。混合动力系统CAN网络2的接口2422与动力电池主控制器24的接口242进行连接。

仪表系统CAN网络3的接口1333与CAN仪表13的接口133进行连接。仪表系统CAN网络3的接口1633与空调控制器16的接口163进行连接。仪表系统CAN网络3的接口1733与路牌控制器17的接口173进行连接。仪表系统CAN网络3的接口1833与除霜控制器18的接口183进行连接。仪表系统CAN网络3的接口1933与监控视频控制器19的接口193进行连接。仪表系统CAN网络3的接口2033与车门控制器20的接口203进行连接。仪表系统CAN网络3的接口2133与灯光控制器21的接口213进行连接。仪表系统CAN网络3的接口2233与雨刮控制器22的接口223进行连接。

整车充电系统CAN网络4的接口1344与CAN仪表13的接口134进行连接。整车充电系统CAN网络4的接口1444与车辆远程监控控制器14的接口144进行连接。整车充电系统CAN网络4的接口2344与智能充电设备23的接口234进行连接。整车充电系统CAN网络4的接口2444与动力电池主控制器24的接口244进行连接。

电池系统CAN网络5的接口2455与动力电池主控制器24的接口245进行连接。电池系统CAN网络5的接口2555与第一电池组控制器25的接口255进行连接。电池系统CAN网络5的接口2655与第二电池组控制器26的接口265进行连接。电池系统CAN网络5的接口2755与第三电池组控制器27的接口275进行连接。电池系统CAN网络5的接口2855与第四电池组控制器28的接口285进行连接。

本发明的并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构的控制方法，包括：

(1)当车辆处于行驶状态时，与常规动力系统CAN网络1、混合动力系统CAN网络2、仪表系统CAN网络3、电池系统CAN网络5连接的各个控制器处于上电工作模式。

CAN仪表13通过常规动力系统CAN网络1与仪表系统CAN网络3接收需要显示给驾驶员的各种行车信息，并在仪表盘上进行显示，同时根据整车控制逻辑的需要将常规动力系统CAN网络1与仪表系统CAN网络3的信息进行相互转发。

整车控制器15通过常规动力系统CAN网络1与混合动力系统CAN网络2发送控制信息，同时根据整车控制逻辑的需要将常规动力系统CAN网络1与混合动力系统CAN网络2的控制信息进行相互转发。

动力电池主控制器24通过混合动力系统CAN网络2接收整车控制信息，同时根据整车控制逻辑的需要，将电池系统CAN网络5上的电池信息转发到混合动力系统CAN网络2上。

车辆远程监控控制器14通过常规动力系统CAN网络1与混合动力系统CAN网络2实时接收车辆各个控制器的状态信息，并通过GPRS将接收到的信息发送到远程监控调度平台。在车辆整个行驶过程中，整车控制器15会根据整车控制逻辑、车辆的能量分配情况以及驾驶员的驾驶需求情况来自动决定车辆是使用纯电驱动模式、混合驱动模式还是常规发动机驱动模式进行行驶。

若此时混合动力系统CAN网络2、仪表系统CAN网络3或者电池系统CAN网络5上的个别控制器出现通讯故障或者其他故障导致不能正常通讯，则不会影响常规动力系统CAN网络1上的各控制器的正常通讯，此时整车控制器15会自动控制车辆转入应急跛行模式，保证车辆能够靠发动机驱动行驶，进行回厂维修。

(2)当车辆处于外接充电状态时，只有与整车充电系统CAN网络4和电池系统CAN网络5连接的各个控制器处于上电工作模式。

智能充电设备23通过整车充电系统CAN网络4与动力电池主控制器24进行通讯，以完成自动智能充电工作。CAN仪表13通过整车充电系统CAN网络4接收需要显示给驾驶员的车辆充电状态信息，并在仪表盘上进行显示。

车辆远程监控控制器14通过整车充电系统CAN网络4实时接收车辆充电状态信息，并通过GPRS将接收到的信息发送到远程监控调度平台。

而此时常规动力系统CAN网络1、混合动力系统CAN网络2和仪表系统CAN网络3上的其它控制器则不需要上电工作，从而保证了车辆在外接充电的状态下车辆禁止行驶，同时降低车辆充电时整车电器系统的电能消耗。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构，其特征在于，包括常规动力系统CAN网络、混合动力系统CAN网络、仪表系统CAN网络、整车充电系统CAN网络和电池系统CAN网络，所述常规动力系统CAN网络、混合动力系统CAN网络、仪表系统CAN网络、整车充电系统CAN网络和电池系统CAN网络通过集成网关联结；

所述常规动力系统CAN网络与混合动力系统CAN网络通过整车控制器相互通信；所述常规动力系统CAN网络、仪表系统CAN网络和整车充电系统CAN网络三者通过CAN仪表实现任意两者相互通信；所述常规动力系统CAN网络、混合动力系统CAN网络和整车充电系统CAN网络三者通过车辆远程监控控制器实现任意两者相互通信；所述混合动力系统CAN网络、整车充电系统CAN网络和电池系统CAN网络三者通过动力电池主控制器实现任意两者相互通信。

2.如权利要求1所述的一种并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构，其特征在于，所述常规动力系统CAN网络包括若干节点，所述节点包括低压电源控制器、助力转向控制器、空压机控制器、发动机控制器、自动变速箱控制器、ABS控制器、行车记录仪和离合控制器。

3.如权利要求1所述的一种并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构，其特征在于，所述混合动力系统CAN网络包括若干节点，所述节点包括自动变速箱控制器、动力电机控制器和离合控制器。

4.如权利要求1所述的一种并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构，其特征在于，所述仪表系统CAN网络包括若干节点，所述节点包括空调控制器、灯光控制器、雨刮控制器、除霜控制器、车门控制器、路牌控制器和监控视频控制器。

5.如权利要求1所述的一种并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构，其特征在于，所述整车充电系统CAN网络包括若干节点，所述节点包括智能充电设备。

6.如权利要求1所述的一种并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构，其特征在于，所述电池系统CAN网络包括若干节点，所述节点包括若干电池组控制器。

7.一种如权利要求1-6任一所述的并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构的控制方法，其特征在于，包括：

当车辆处于行驶状态时，与常规动力系统CAN网络、混合动力系统CAN网络、仪表系统CAN网络、电池系统CAN网络连接的各个控制器处于上电工作模式；若此时混合动力系统CAN网络、仪表系统CAN网络或者电池系统CAN网络中出现通讯故障，整车控制器自动控制车辆转入应急跛行模式；

当车辆处于外接充电状态时，只有与整车充电系统CAN网络和电池系统CAN网络连接的各个控制器处于上电工作模式。

8.如权利要求7所述的一种并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构的控制方法，其特征在于，当车辆处于行驶状态时，CAN仪表通过常规动力系统CAN网络与仪表系统CAN网络接收各种行车信息并显示在仪表盘上，同时CAN仪表将常规动力系统CAN网络与仪表系统CAN网络的信息进行相互转发；

整车控制器通过常规动力系统CAN网络与混合动力系统CAN网络发送控制信息，同时整车控制器将常规动力系统CAN网络与混合动力系统CAN网络的控制信息相互转发；

动力电池主控制器通过混合动力系统CAN网络接收整车控制信息，同时动力电池主控制器将电池系统CAN网络上的电池信息转发到混合动力系统CAN网络上；

车辆远程监控控制器通过常规动力系统CAN网络与混合动力系统CAN网络实时接收车辆各个控制器的状态信息，并将接收到的信息发送到远程监控调度平台。

9.如权利要求8所述的一种并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构的控制方法，其特征在于，当车辆处于行驶状态时，整车控制器自动决定车辆的驱动模式；所述驱动模式包括纯电驱动模式、混合驱动模式和常规发动机驱动模式。

10.如权利要求8所述的一种并联插电式混合动力客车CAN网络拓扑结构的控制方法，其特征在于，当车辆处于外接充电状态时，智能充电设备通过整车充电系统CAN网络与动力电池主控制器相互通讯；CAN仪表通过整车充电系统CAN网络接收车辆充电状态信息，并显示在仪表盘上；

车辆远程监控控制器通过整车充电系统CAN网络实时接收车辆充电状态信息，并将接收到的信息发送到远程监控调度平台。