CN105346485A - 一种混和动力电动汽车can/lin总线网络架构系统 - Google Patents

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Abstract

一种混合动力电动汽车CAN/LIN总线网络架构系统，它包括有：动力CAN单元，车身CAN单元，电子电气CAN单元，其技术要点是：所述的动力CAN单元和电子电气CAN单元分别通过动力CAN总线和电子电气CAN总线与中央网关相连接；燃油LIN单元依次通过燃油加热LIN总线、诊断CAN单元及诊断CAN总线与中央网关相连接；第一舒适LIN单元和第二舒适LIN单元分别通过第一舒适LIN总线和第二舒适LIN总线与车身CAN单元内的车身控制器相连接，车身控制器再通过舒适CAN总线与中央网关相连接；所述车身CAN单元同样通过舒适CAN总线与中央网关相连接。本发明实现了网络控制的系统化、集成化，不但大幅度提升了网络控制的智能化程度，同时也实现了网络通信的可靠性。

Description

一种混和动力电动汽车CAN/LIN总线网络架构系统
技术领域
本发明属于混合动力电动汽车用CAN(ControllerAreaNetwork,控制局域网络)/LIN(LocalInterconnectNetwork,本地互联网络)通讯网络技术领域，是一种具有增加扩展性的混合动力电动汽车CAN/LIN总线网络架构系统。
背景技术
随着经济的快速发展，能源危机趋势和环境污染问题逐渐凸显，开发低排放、低油耗的新型汽车成为当今汽车行业的紧迫任务。纯电动汽车由于目前电池技术的限制等原因难以保证较长的行驶里程，因而混合动力电动汽车的研发成为目前发展的重点。根据国际电子技术委员会的定义，混合动力电动汽车是指由两种或两种以上的储能器、能源或转换器等作驱动能源，其中至少有一种能够提供电能的车辆称为混合动力电动汽车。本文主要针对内燃机和蓄电池的混合动力来进行说明。
目前汽车电子化程度越来越高，CAN/LIN总线网络在传统汽车上几乎达到普及，但对于混合动力汽车，除了对传统内燃机的控制外，还需对电池包的充放电进行系统的管理，对于电池包的管理，总线上需要增加许多节点，为了确保新增加结点后的总线网络正常通讯，一种合理布局的网络架构需要最优先进行考虑。如果网络架构的设计不合理，不但会增加车辆的成本，同时还会使总线负载增加导致错误帧的频发，严重时还会对车辆安全带来极大的隐患，所以对于新车型的电子电气构架设计，需要不断的将设计思路进行优化和校核，最终确保电子电气系统能够满足客户在各个方面的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有增加扩展性的混合动力电动汽车CAN/LIN总线网络架构系统。对于混合动力电动汽车既要保留传统燃油车的控制策略，还要增加新能源即电池包等动力源的管理，因此总线网络结构复杂，需要总线网络系统具备一定的扩展性和灵活性。
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：
一种合动力电动汽车CAN/LIN总线网络架构系统，它包括有：动力CAN单元，车身CAN单元，电子电气CAN单元，其特征在于：所述的动力CAN单元和电子电气CAN单元分别通过动力CAN总线和电子电气CAN总线与中央网关相连接；燃油LIN单元依次通过燃油加热LIN总线、诊断CAN单元及诊断CAN总线与中央网关相连接；第一舒适LIN单元和第二舒适LIN单元分别通过第一舒适LIN总线和第二舒适LIN总线与车身CAN单元内的车身控制器相连接，车身控制器再通过舒适CAN总线与中央网关相连接；所述车身CAN单元同样通过舒适CAN总线与中央网关相连接。
本发明所述的动力CAN单元包括有通过动力CAN总线连接的发动机管理单元，集成起动机发电机控制单元，直流转换器，电机控制单元，整车控制器、电池管理单元，高压电池充电器，远程监控器。
本发明包括：在动力CAN总线两个终端的发动机管理单元与中央网关上分别焊接有终端电阻。
本发明所述的电子电气CAN单元包括有通过电子电气CAN总线连接的防抱死系统，电动助力转向和气囊控制器。
对于高配车型连接的控制器，本发明所述的电子电气CAN单元还包括有电子稳定单元、电子手刹或/和转角传感器。
在电子电气CAN总线两个终端的防抱死系统与中央网关上分别焊接有终端电阻。
通过诊断CAN总线连接的诊断CAN单元接口与中央网关接口上同样焊接有终端电阻。
本发明所述的车身CAN单元包括有通过舒适CAN总线连接的组合仪表，多媒体控制，显示单元，车身控制器和倒车雷达；在组合仪表接口与中央网关接口上分别焊接有终端电阻。
对于高配车型连接的控制器，本发明所述的车身CAN单元还包括有车联网控制器，无钥匙进入及一键启动系统，电子转向锁，倒车可视，360度环视及盲区监测，胎压监测，座椅控制模块，抬头显示或/和自动空调控制器。
本发明所述的第一舒适LIN单元包括有通过第一舒适LIN总线连接的控制器有天窗模块，天窗遮阳帘，转向管柱模块，晴雨传感器，蓄电池传感器和室内顶灯模块；所述的第二舒适LIN单元包括有通过第二舒适LIN总线连接的控制器有用于门锁门窗开关，防夹电机，座椅加热通风状态信号的通信。
对于独立的中央网关，汽车网关是汽车内部通信的核心，通过它可以实现各条总线上信息的共享以及实现汽车内部的网络管理和故障诊断功能，然而在混合动力电动汽车这样复杂的车载通信网络上，网关除了实现上述功能外还需要确保消息转发的实时性，以及稳定准确性，因此选择独立的中央网关非常有必要。
关于动力CAN总线，连接中央网关，用于汽车行驶、电池包的管理及整车动力控制的通信，采用通讯速率为500kb/s的高速CAN通信，在动力CAN总线上，连接的控制器主要有发动机管理单元、集成起动机发电机控制单元、直流转换器、电机控制单元、整车控制器、电池管理单元、高压电池充电器、远程监控器等。为了消除通信过程中总线上信号的反射，需要在总线两个终端的控制器上焊接终端电阻，对于动力CAN总线，本发明将终端电阻焊接在发动机管理单元与中央网关上。
关于电子电气CAN总线，连接中央网关，用于汽车底盘及安全方面控制的通信，采用通讯速率为500kb/s的高速CAN通信，电子电气CAN总线连接的控制器有：防抱死系统、电动助力转向、气囊控制器等(对于高配车型连接的控制器还有电子稳定单元、电子手刹、转角传感器等)，对于电子电气CAN总线，本发明将终端电阻焊接在防抱死系统与中央网关上。
关于舒适CAN总线，连接中央网关，用于汽车辅助舒适性的通信，采用通讯速率为500kb/s的高速CAN通信，舒适CAN总线连接的控制器有：组合仪表、多媒体控制及显示单元、车身控制器、倒车雷达等(对于高配车型连接的控制器还有车联网控制器、无钥匙进入及一键启动系统、电子转向锁、倒车可视、360度环视及盲区监测、胎压监测、座椅控制模块、抬头显示、自动空调控制器等)，对于舒适CAN总线，本发明将终端电阻焊接在组合仪表与中央网关上；
关于诊断CAN总线，连接中央网关，用于对整车各网络节点进行数据监测及诊断的通信，采用通讯速率为500kb/s的高速CAN通信，对于诊断CAN总线，本发明将终端电阻焊接在诊断接口与中央网关上。
关于燃油加热LIN总线，连接诊断接口，用于对燃油加热的状态进行诊断，通信速率为19.2kb/s。
关于第一舒适LIN总线，连接车身控制器，用于组合开关、天窗等开关状态信号传递的通信，通信速率为19.2kb/s，第一舒适LIN总线上连接的控制器有天窗模块、天窗遮阳帘、转向管柱模块、晴雨传感器、蓄电池传感器、室内顶灯模块等，这些模块一般都会在应用在高配车型上。
关于第二舒适LIN总线，同样连接车身控制器，用于门锁门窗开关、防夹电机及座椅加热通风等状态信号的通信，通信速率为19.2kb/s。
上述网络架构中的各节点，采用OSEK(Opensystemandthecorrespondinginterfacesforautomotiveelectronics)网络管理机制对整车网络进行管理，各节点可自主参与网络管理。对于混合动力电动汽车，不但要将传统的燃油控制部分进行管理完善，还需要对电池包的控制做到最优，才能更好的确保整车的网络通信的正常以及驾驶的安全。同时在当今汽车电子越来越复杂化的前提下，采用上述的网络架构系统可以实现网络控制的系统化、集成化，不但大大提升了网络控制的智能化程度，同时也实现了网络通信的可靠性。
附图说明
图1是本发明整车网络拓扑方框原理图；
图2是本发明中的动力CAN单元方框原理图；
图3是本发明中的第一舒适LIN总线单元方框原理图；
图4是本发明中的第二舒适LIN总线单元方框原理图。
附图中的主要部件说明：1为动力CAN总线；2为舒适CAN总线；3为电子电气CAN总线；4为诊断CAN总线；5为燃油加热LIN总线；6为第一舒适LIN总线；7为第二舒适LIN总线。
下面将结合附图通过实例，对本发明作进一步详细说明，但下述实例仅仅是本发明的例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式：
实例1
由图1-图4所示，该实施例提供了一种混合动力电动汽车的CAN/LIN网络架构，具体如下：本发明包括有动力CAN单元，车身CAN单元，电子电气CAN单元，所述的动力CAN单元和电子电气CAN单元分别通过动力CAN总线1和电子电气CAN总线3与中央网关相连接；燃油LIN单元依次通过燃油加热LIN总线5、诊断CAN单元及诊断CAN总线4与中央网关相连接；第一舒适LIN单元和第二舒适LIN单元分别通过第一舒适LIN总线6和第二舒适LIN总线6与车身CAN单元内的车身控制器相连接，车身控制器再通过舒适CAN总线2与中央网关相连接；所述车身CAN单元同样通过舒适CAN总线2与中央网关相连接。
本发明的具体结构如下：
1、整车所有CAN总线通讯通过独立的中央网关进行信号路由；
2、动力CAN总线连接的控制器有：发动机管理单元、集成起动机发电机控制单元、直流转换器、电机控制单元、整车控制器、电池管理单元、高压电池充电器、远程监控器等，分别于中央网关连接，表1是动力CAN总线上的各节点的缩写、中/英文名称等信息；
表1：动力CAN总线上的各节点信息
3、电子电气CAN总线连接的控制器有：电子稳定单元、电子手刹、电动助力转向、转角传感器、气囊控制器等，分别于中央网关连接，表2是电子电气CAN总线上的各节点的缩写、中/英文名称等信息；
表2：电子电气CAN总线上的各节点信息
4、舒适CAN总线连接的控制器有：组合仪表、多媒体控制及显示单元、车联网控制器、无钥匙进入及一键启动系统、电子转向锁、车身控制器、倒车可视及360度环视、倒车雷达及盲区监测、胎压监测、座椅控制模块、抬头显示、自动空调控制器等，分别于中央网关连接，表3是舒适CAN总线上的各节点的缩写、中/英文名称等信息；
表3：舒适CAN总线上的各节点信息
5、诊断CAN总线由诊断接口连接中央网关，网关中集成对各路CAN总线的访问机制；
6、LIN1总线上连接的控制器有燃油加热器，其主节点为诊断接口，主要目的是对燃油加热器的信号进行诊断，由于燃油加热的特殊性质，工程师需要对其进行状态诊断，但出于成本及信号量的考虑，这里将其通过LIN总线的方式进行通讯；
7、LIN2总线连接的控制器有天窗模块、天窗遮阳帘、转向管柱模块、晴雨传感器、蓄电池传感器、室内顶灯模块等，其主节点为车身控制器，表4是LIN2总线上的各节点的缩写、中/英文名称等信息；
表4：第一舒适LIN总线上的各节点信息
8、LIN3总线连接的控制器有车门控制模块、车窗升降、座椅通风加热等，其主节点仍然为车身控制器，表5是LIN3总线上的各节点的缩写、中/英文名称等信息。
表5：第二舒适LIN总线上的各节点信息
由上可知，本发明实施例中，采用四路CAN总线、三条LIN总线网络架构的设计模式，网络结构复杂，可以有效地保证网络架构的扩展性和灵活性，能够适应在混合动力电动汽车上加入传统车的复杂功能应用。采用独立中央网关，在满足可扩展性和灵活性的同时，还能确保型号传输的稳定性，降低系统故障，确保各节点间的电池兼容性能满足整车电磁兼容要求。本发明实施例中的网络架构，采用国际主流网络管理标准，各电子控制单元可自主参与网络管理，智能化程度高、实现方法简单且网络可靠。

Claims (10)

1.一种合动力电动汽车CAN/LIN总线网络架构系统，它包括有：动力CAN单元，车身CAN单元，电子电气CAN单元，其特征在于：所述的动力CAN单元和电子电气CAN单元分别通过动力CAN总线和电子电气CAN总线与中央网关相连接；燃油LIN单元依次通过燃油加热LIN总线、诊断CAN单元及诊断CAN总线与中央网关相连接；第一舒适LIN单元和第二舒适LIN单元分别通过第一舒适LIN总线和第二舒适LIN总线与车身CAN单元内的车身控制器相连接，车身控制器再通过舒适CAN总线与中央网关相连接；所述车身CAN单元同样通过舒适CAN总线与中央网关相连接。
2.根据权利要求1所述的网络架构系统，其特征在于：所述的动力CAN单元包括有通过动力CAN总线连接的发动机管理单元，集成起动机发电机控制单元，直流转换器，电机控制单元，整车控制器、电池管理单元，高压电池充电器，远程监控器。
3.根据权利要求2所述的网络架构系统，其特征在于：在动力CAN总线两个终端的发动机管理单元与中央网关上分别焊接有终端电阻。
4.根据权利要求1所述的网络架构系统，其特征在于：所述的电子电气CAN单元包括有通过电子电气CAN总线连接的防抱死系统，电动助力转向和气囊控制器。
5.根据权利要求4所述的网络架构系统，其特征在于：所述的电子电气CAN单元还包括有电子稳定单元、电子手刹或/和转角传感器。
6.根据权利要求4所述的网络架构系统，其特征在于：在电子电气CAN总线两个终端的防抱死系统与中央网关上分别焊接有终端电阻。
7.根据权利要求1所述的网络架构系统，其特征在于：通过诊断CAN总线连接的诊断CAN单元接口与中央网关接口上同样焊接有终端电阻。
8.根据权利要求1所述的网络架构系统，其特征在于：所述的车身CAN单元包括有通过舒适CAN总线连接的组合仪表，多媒体控制，显示单元，车身控制器和倒车雷达；在组合仪表接口与中央网关接口上分别焊接有终端电阻。
9.根据权利要求8所述的网络架构系统，其特征在于：所述的车身CAN单元还包括有车联网控制器，无钥匙进入及一键启动系统，电子转向锁，倒车可视，360度环视及盲区监测，胎压监测，座椅控制模块，抬头显示或/和自动空调控制器。
10.根据权利要求1所述的网络架构系统，其特征在于：所述的第一舒适LIN单元包括有通过第一舒适LIN总线连接的控制器有天窗模块，天窗遮阳帘，转向管柱模块，晴雨传感器，蓄电池传感器和室内顶灯模块；所述的第二舒适LIN单元包括有通过第二舒适LIN总线连接的控制器有用于门锁门窗开关，防夹电机，座椅加热通风状态信号的通信。
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