CN105404271B - 一种集中式车身控制系统及其身份预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集中式车身控制系统及其身份预警方法，系统包括车身CAN网络、组合仪表和若干个BCM模块，所述BCM模块都通过车身CAN网络连接到组合仪表，所述组合仪表包括用于处理车身信息的控制器和存储有逻辑控制程序的存储器，所述BCM模块由信息采集单元、执行单元和CAN收发器组成，所述信息采集单元和执行单元都与CAN收发器连接，所述CAN收发器连接到车身CAN网络。组合仪表除了具备现有组合仪表锁具备的功能外还集成了逻辑控制功能和车身信息处理功能。BCM模块的执行单元输出电源驱动车辆的用电设备。本发明的控制核心全部转移到了组合仪表当中，所有BCM模块以及不同车型上的BCM模块可以做到完全一致，降低成本。本方案适用于所有汽车。

Description

一种集中式车身控制系统及其身份预警方法

技术领域

本发明涉及汽车控制电路，尤其是涉及一种集中式车身控制系统及其身份预警方法。

背景技术

集中式车身控制系统相对于分布式车身控制系统具有成本低廉，BCM模块数量少，单个BCM模块可以驱动的电气设备数量多等特点。因此在负载电气较多的商用车(如客车、公交车、旅游大巴等)上大多采用集中式车身控制的方案。

传统的集中式的车身控制模块(简称BCM，Body Control Module),主要具有信号采集、功率驱动、逻辑控制等功能。

目前常用的商用车集中车身控制系统的网络拓扑如图1所示。由于商用车的用电设备大多集中在车辆的前部、尾部、和车辆中间顶端位置。所以集中式车身控制系统的BCM模块大多由连接在车身CAN网络1上的前端模块2、后端模块4、顶端模块3组成。但有些用电设备较少的车型也可以只包含前端模块、后端模块。用电设备较多的话也可以包含4个或4个以上的BCM模块，主要根据车辆的用电设备来决定。但3模块(前端、后端、顶端)是目前客车上最常用的方案。

由于传统的集中式车身控制系统中的各个BCM模块，分别具有信号采集、功率驱动、逻辑控制等功能，相当于每个BCM模块都是一个控制核心，都有独立的逻辑控制程序。这样就造成同一辆车中的多个BCM模块即使内部硬件完全一致，但由于内部控制逻辑不一致，整车厂在进行安装时需要区分BCM模块种类加以安装，使得安装过程过于麻烦容易出错。同时BCM模块的生产厂家需要生产多个型号不同的部件，后续售后维修的备件也要准备多种。如果不同车型用电设备不一致或则逻辑控制规则不一致，不同车型的BCM模块的型号也就不一致，需要生产的BCM型号种类就更加多。采用传统的集中式车身控制系统不仅给整车厂在安装过程中带来了不便，也给BCM的供应商在生产、管理、售后维修、售后备件环节增加了成本，不适合大批量的生产。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的BCM具备多种型号导致生产、管理、售后等环节成本增加、容易出错等的技术问题，提供一种所有BCM模块完全相同，生产、管理成本低，安装不会出错的集中式车身控制系统，并提供一种针对本系统的身份预警方法。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种集中式车身控制系统，包括车身CAN网络、组合仪表和若干个BCM模块，所述BCM模块都通过车身CAN网络连接到组合仪表，所述组合仪表包括用于处理车身信息的控制器和存储有逻辑控制程序的存储器，所述BCM模块由信息采集单元、执行单元和CAN收发器组成，所述信息采集单元和执行单元都与CAN收发器连接，所述CAN收发器连接到车身CAN网络。

组合仪表除了具备现有组合仪表锁具备的功能外还集成了逻辑控制功能和车身信息处理功能，可以收集各个BCM模块采集并发送到车身CAN网络上的信息，加以汇总处理，并按照逻辑控制程序根据汇总的车身信息作出响应。BCM模块的执行单元输出电源驱动车辆的用电设备。

BCM模块具有信息采集(开关量采集、电压电阻信号采集、脉冲信号采集、功率反馈信号采集)和功率输出功能。而不再具有逻辑控制功能。

BCM模块在本系统中只是一个信息采集单元和执行单元，控制核心则全部转移到了组合仪表当中，避免了多个BCM模块各自带不同的控制逻辑，由此车辆所有部位的BCM模块以及不同车型上的BCM模块可以做到完全一致，可以相互通用，型号统一，极大的方便BCM模块的大批量生产和管理，减少了售后维修和备件环节的麻烦，节省了生产、制造、管理、售后等环节的成本。

作为优选，所述信息采集单元设有三根地址线，地址线默认为悬空高有效电路。

同一辆车会有多个BCM模块，具有相同的硬件和软件，是相同的部件，但实际各个模块驱动的用电设备不一样，如何识别BCM模块的身份是需要解决的问题。为此在BCM模块的外部接口预留了3根线作为地址线，用于BCM模块身份的识别。地址线采用了默认为悬空高有效电路，简化了外部接线。每根地址线都可以接低电平或者悬空，因此有000～111一共8种不同的组合。也就是同一辆车上最多可以挂8个相同的BCM模块而不混淆，8个BCM模块足够驱动车辆上所有的用电设备。

作为优选，所述BCM模块上报的数据包包括ID部分和数据部分，所述ID部分包括优先级位、保留位、数据页位、格式位、细节位和地址位，所述地址位根据三根地址线确定；所述组合仪表下发的数据包包括ID部分和数据部分，ID部分包括优先级位、保留位、数据页位、格式位、细节位和地址位，细节位根据目标BCM模块的地址确定。

组合仪表和BCM模块的信息交互分为，各BCM模块采集到的各种信息的上报和组合仪表向个BCM模块下达控制命令。由于CAN网络信息为广播式发送，即组合仪表向某一模块下达控制命令时其它模块也会收到命令，所以需要通过一种有效的协议机制来区分该信号是给哪个模块执行什么操作。同时BCM模块采集到的信息的上报方式由于需要做到程序统一只能以模块哪个引脚采到的是什么信号类型的数据格式上传。这超出了目前所常用的标准的商用车应用层协议(J1939协议)，需要制定一份特殊内部车身控制模块间信息交互协议机制。上述的数据包格式可以根据地址线来确定每个BCM模块的地址信息，从而实现数据包的顺利传递。

作为优选，所述组合仪表也包括有CAN收发器，组合仪表的CAN收发器和BCM模块的CAN收发器结构相同；所述CAN收发器包括收发电路和一个终端电阻，所述终端电阻第一端连接收发电路的第一通讯端，终端电阻的第二端连接第一跳线脚，收发电路的第一通讯端和第二通讯端连接到车身CAN网络，收发电路的第二通讯端还连接第二跳线脚，连接于车身CAN网络最前端和最后端的两个CAN收发器的第一跳线脚和第二跳线脚通过外部跳线短接，其余CAN收发器的第一跳线脚和第二跳线脚悬空。

终端电阻可以消除通信电缆的信号反射，为了提高网络节点的拓扑能力，CAN总线两端需要接有120Ω的抑制反射的终端电阻，它对匹配总线阻抗起着非常重要的作用。如果忽略此电阻，会使数字通信的抗干扰性和可靠性大大降低，甚至无法通信。如图1所示，实际应用中为了方便和降低成本大多将终端电阻5放置在网络两端的ECU内部。BCM模块在该模块中为通用部件，有可能放在网络中间，也有可能放在网络的终端。需要有一种方法将放在中部的BCM模块的内部终端电阻不接入，而放在终端的BCM模块又需要接入该终端电阻，但是BCM模块的硬件又不能变。

本方案在BCM模块中直接加入终端电阻，通过跳线让在最两端的BCM模块或组合仪表中的终端电阻成为CAN网络的终端电阻。而中间的BCM模块或组合仪表由于未连接跳线，终端电阻不接入到CAN网络中。所有BCM模块结构可以完全相同，并且简化了CAN网络的布设。在CAN网络上增加或减少BCM模块时也只需要改动跳线即可，降低了电路维修改进的难度。

作为优选，所述信息采集单元包括身份重复预警模块，当BCM模块的身份预警模块发现其他BCM模块发送的地址信息与自己的地址信息相同时，向组合仪表发送身份重复预警信息。

组合仪表通过显示屏等输出设备将身份重复的情况告知用户。身份重复预警模块可以在出现同样地址信息的BCM模块时及时报警，提醒用户进行维修。

作为优选，所述信息采集单元包括身份变更预警模块，身份变更预警模块存储自身所在的BCM模块前一次正常工作时的地址信息，当身份变更预警模块发现自身所在的BCM模块当前的地址信息和存储的地址信息不一致时，向组合仪表发送身份变更预警信息，如果接收到组合仪表返回的身份变更确认信息，则将存储的地址信息更新为当前的地址信息，如果未接收到组合仪表返回的身份变更确认信息或接收到组合仪表返回的身份保持确认信息，则不对存储的地址信息进行变更，并且后续向组合仪表发送信息时的地址位采用存储的地址信息，接收到组合仪表发送的信息时将与存储的地址信息对应的信息作为应当接收的信息。

身份变更预警模块用于实现模块的合法更换或互换。

作为优选，所述组合仪表还包括身份非法预警模块，当组合仪表接收到地址信息不在合法地址列表中的信息时身份非法预警模块发送身份非法预警信息，当BCM模块接收到发给自身的身份非法预警信息时，核对并校正自身地址信息。

身份非法预警模块用于防止出现非法信息影响行车安全。

一种集中式车身控制系统身份预警方法，包括身份重复预警方法，所述身份重复预警方法具体为：当BCM模块的身份预警模块发现其他BCM模块发送的地址信息与自己的地址信息相同时，向组合仪表发送身份重复预警信息。

作为优选，集中式车身控制系统身份预警方法还包括身份变更预警方法，所述身份变更预警方法具体为：身份变更预警模块存储自身所在的BCM模块前一次正常工作时的地址信息，当身份变更预警模块发现自身所在的BCM模块当前的地址信息和存储的地址信息不一致时，向组合仪表发送身份变更预警信息，如果接收到组合仪表返回的身份变更确认信息，则将存储的地址信息更新为当前的地址信息，如果未接收到组合仪表返回的身份变更确认信息或接收到组合仪表返回的身份保持确认信息，则不对存储的地址信息进行变更，并且后续向组合仪表发送信息时的地址位采用存储的地址信息，接收到组合仪表发送的信息时将与存储的地址信息对应的信息作为应当接收的信息。

作为优选，集中式车身控制系统身份预警方法还包括身份非法预警方法，所述身份非法预警方法具体为：当组合仪表接收到地址信息不在合法地址列表中的信息时身份非法预警模块发送身份非法预警信息，当BCM模块接收到发给自身的身份非法预警信息时，核对并校正自身地址信息。

该方案选择组合仪表作为车身控制系统控制核心的优点：

1、仪表是车辆的必备部件，无需额外增加硬件成本；

2、仪表对于不同的型号的车型内部的控制程序基本都是不同的，将车身控制的逻辑移植到仪表中不会增加仪表的型号，因此也不会增加额外的管理成本和售后成本；

3、由于将车身控制逻辑移植到了组合仪表中，各个BCM模块可以做到硬件和软件一致，型号统一。

本发明带来的实质性效果是，采用该方案设计的车身控制系统，不会增加组合仪表生产的成本和难度，但所有车型可以用同一型号的BCM模块，简化了BCM模块的生产、管理；售后过程中也不需要按照不同车型进行BCM模块的备货，只需一种备件，节约了售后备件成本。采用该方案使得客车领域BCM模块大批量生产成为可能，从而大大降低了BCM模块的成本。

附图说明

图1是一种现有的车身控制系统结构图；

图2是本发明的一种结构示意图；

图中：1、车身CAN网络，2、前端模块，3、顶端模块，4、后端模块，5、终端电阻，6、CAN收发器，7、终端电阻，8、第一跳线脚，9、第二跳线脚，10、组合仪表，11、BCM模块。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种集中式车身控制系统，如图2所示，包括车身CAN网络1、组合仪表10和若干个BCM模块11，所述BCM模块都通过车身CAN网络连接到组合仪表。所述组合仪表包括用于处理车身信息的控制器和存储有逻辑控制程序的存储器，所述BCM模块由信息采集单元、执行单元和CAN收发器组成，所述信息采集单元和执行单元都与CAN收发器连接，所述CAN收发器连接到车身CAN网络。

组合仪表除具有普通仪表所具有的功能外还集成了逻辑控制功能和车身信息处理功能。组合仪表可以收集各个BCM模块采集并发送到车身CAN网络上的信息，加以汇总处理。组合仪表内部还带有逻辑控制程序，可以根据汇总的车身信息作出响应。通过车身CAN网络向BCM模块发送控制信号，控制某一个BCM模块其中的某一个功率输出引脚输出电源用于驱动车辆的用电设备如前大灯、前转向灯、后转向灯等。

BCM模块具有信息采集(开关量采集、电压电阻信号采集、脉冲信号采集、功率反馈信号采集)和功率输出功能。而不再具有逻辑控制功能。

BCM模块在该车身控制系统中只是一个信息采集单元和执行单元，控制核心则全部转移到了组合仪表当中。避免了多个BCM模块各自带不同的控制逻辑，使得车辆所有部位的BCM模块以及不同车型上的BCM模块可以做到完全一致，可以相互通用，型号统一，极大的方便BCM模块的大批量生产和管理，减少了售后维修和备件环节的麻烦。节省了生产、制造、管理、售后等环节的成本。

信息采集单元设有三根地址线，地址线默认为悬空高有效电路。

同一辆车有多个BCM模块，他们具有相同的硬件和软件，是相同的部件。但实际各个模块驱动的用电设备不一样，如何识别BCM模块的身份。为此我们在BCM模块的外部接口预留了3根线作为地址线，用于BCM模块身份的识别。地址线采用了默认为悬空高有效电路，简化了外部接线。每根地址线都可以接低电平或者悬空，因此有000～1118种不同的组合。也就是同一辆车上最多可以挂8个相同的BCM模块而不混淆，8个BCM模块足够驱动车辆上所有的用电设备。

组合仪表和BCM模块的信息交互分为各BCM模块采集到的各种信息的上报和组合仪表向个BCM模块下达控制命令。由于CAN网络信息为广播式发送，即组合仪表向某一模块下达控制命令时其它模块也会收到命令，所以需要通过一种有效的协议机制来区分该信号是给哪个模块执行什么操作。同时BCM模块采集到的信息的上报方式由于需要做到程序统一只能以模块哪个引脚采到的是什么信号类型的数据格式上传。这超出了目前所常用的标准的商用车应用层协议(J1939协议)，需要制定一份特殊内部车身控制模块间信息交互协议机制。

BCM模块上报采集信号的部分协议格式如表1所示，SA表示源地址，SA根据地址线的不同也不同。所以组合仪表可以根据SA区分发送信息的BCM模块的身份。当BYTE1位置BIT8为1时，表示地址线为X的BCM模块采集到的CN2.15引脚位置的开关量信号为1，即高电平。

表1

组合仪表控制报文的部分协议格式如表2所示。PS位置X*16，X表示需要控制的BCM模块的地址。BCM模块可以根据接收到的CAN报文ID中PS位置的值就可以判断该命令是否是向自己下达的。当接收到的数据位BYTE1位置中的BIT8位置位1时，表示CN4.15引脚位置需要给出一个功率输出，用于驱动车上的用电设备。

表2

在该方案中采用地址线的方式实现BCM模块的身份识别，但在车辆出厂后可能会出现接口松动造成地址线错误的情况。为了防止这种情况的出现需要制定BCM模块身份错误预警机制。在具体实现过程中身份错误预警包含以下功能：

a、身份重复预警。BCM模块需要包含身份重复预警，当发现其它BCM模块发送的地址信息和自己一致时需要发送预警信息，方便检修人员查找原因。

b、身份变更预警。BCM模块能够存储前一次正常工作时的身份，当正常工作所得到的身份地址与存储的地址不一致时能够发送预警信息，该预警信息可以被清楚，以实现模块间的互换。更换BCM模块后会出现预警信息，清楚该信息后可以正常使用。

c、非法身份预警。组合仪表接收到不在合法地址列表中的信息时能够发送预警信息。

终端电阻可以消除通信电缆的信号反射，为了提高网络节点的拓扑能力，CAN总线两端需要接有120Ω的抑制反射的终端电阻，它对匹配总线阻抗起着非常重要的作用。如果忽略此电阻，会使数字通信的抗干扰性和可靠性大大降低，甚至无法通信。实际应用中为了方便和降低成本大多将终端电阻放置在网络两端的ECU内部。BCM模块在该模块中为通用部件有可能放在网络中间，也有可能放在网络的终端。需要有一种方法将放在中部的BCM模块的内部终端电阻不接入，而放在终端的BCM模块又需要接入该终端电阻，但是BCM模块的硬件又不能变。

如图2所示，仪表或则模块内部的CAN收发器6的CANH(第一通讯端8)通过接插件的PIN1端子与车身CAN网络1的CANH线相连，同时经过终端电阻7与端子PIN2(第一跳线脚)相连。CAN收发器的CANL(第二通讯端9)通过接插接的端子PIN4与车身CAN网络的CANL线相连，同时CAN收发器的CANL与端子PIN3(第二跳线脚)相连。当组合仪表10和BCM模块11放在CAN网络两端时，将PIN2、PIN3端子通过外部线束短接，就可实现终端电阻接入。反之，将PIN2和PIN3脚悬空终端电阻就与CAN网络断开。

也可以选择将除组合仪表之外的其它的电器部件做为车身逻辑控制核心。但是组合仪表是车辆必备部件，选用其它部件的话方案通用性没有本方案跟通用。如将网关作为车身逻辑控制的核心，但有些车辆可以不需要网关。

本实施例的一种集中式车身控制系统身份预警方法，包括身份重复预警方法、身份变更预警方法和身份变更预警方法。

身份重复预警方法具体为：当BCM模块的身份预警模块发现其他BCM模块发送的地址信息与自己的地址信息相同时，向组合仪表发送身份重复预警信息。

身份变更预警方法具体为：身份变更预警模块存储自身所在的BCM模块前一次正常工作时的地址信息，当身份变更预警模块发现自身所在的BCM模块当前的地址信息和存储的地址信息不一致时，向组合仪表发送身份变更预警信息，如果接收到组合仪表返回的身份变更确认信息，则将存储的地址信息更新为当前的地址信息，如果未接收到组合仪表返回的身份变更确认信息或接收到组合仪表返回的身份保持确认信息，则不对存储的地址信息进行变更，并且后续向组合仪表发送信息时的地址位采用存储的地址信息，接收到组合仪表发送的信息时将与存储的地址信息对应的信息作为应当接收的信息。

身份非法预警方法具体为：当组合仪表接收到地址信息不在合法地址列表中的信息时身份非法预警模块发送身份非法预警信息，当BCM模块接收到发给自身的身份非法预警信息时，核对并校正自身地址信息。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了CAN网络、BCM模块、信息采集单元等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种集中式车身控制系统，其特征在于，包括车身CAN网络、组合仪表和若干个BCM模块，所述BCM模块都通过车身CAN网络连接到组合仪表，所述组合仪表包括用于处理车身信息的控制器和存储有逻辑控制程序的存储器，所述BCM模块由信息采集单元、执行单元和CAN收发器组成，所述信息采集单元和执行单元都与CAN收发器连接，所述CAN收发器连接到车身CAN网络；

所述信息采集单元包括身份变更预警模块，身份变更预警模块存储自身所在的BCM模块前一次正常工作时的地址信息，当身份变更预警模块发现自身所在的BCM模块当前的地址信息和存储的地址信息不一致时，向组合仪表发送身份变更预警信息，如果接收到组合仪表返回的身份变更确认信息，则将存储的地址信息更新为当前的地址信息，如果未接收到组合仪表返回的身份变更确认信息或接收到组合仪表返回的身份保持确认信息，则不对存储的地址信息进行变更，并且后续向组合仪表发送信息时的地址位采用存储的地址信息，接收到组合仪表发送的信息时将与存储的地址信息对应的信息作为应当接收的信息。

2.根据权利要求1所述的一种集中式车身控制系统，其特征在于，所述信息采集单元设有三根地址线，地址线默认为悬空高有效电路。

3.根据权利要求2所述的一种集中式车身控制系统，其特征在于，所述BCM模块上报的数据包包括ID部分和数据部分，所述ID部分包括优先级位、保留位、数据页位、格式位、细节位和地址位，所述地址位根据三根地址线确定；所述组合仪表下发的数据包包括ID部分和数据部分，ID部分包括优先级位、保留位、数据页位、格式位、细节位和地址位，细节位根据目标BCM模块的地址确定。

4.根据权利要求1或2所述的一种集中式车身控制系统，其特征在于，所述组合仪表也包括有CAN收发器，组合仪表的CAN收发器和BCM模块的CAN收发器结构相同；所述CAN收发器包括收发电路和一个终端电阻，所述终端电阻第一端连接收发电路的第一通讯端，终端电阻的第二端连接第一跳线脚，收发电路的第一通讯端和第二通讯端连接到车身CAN网络，收发电路的第二通讯端还连接第二跳线脚，连接于车身CAN网络最前端和最后端的两个CAN收发器的第一跳线脚和第二跳线脚通过外部跳线短接，其余CAN收发器的第一跳线脚和第二跳线脚悬空。

5.根据权利要求1所述的一种集中式车身控制系统，其特征在于，所述信息采集单元包括身份重复预警模块，当BCM模块的身份预警模块发现其他BCM模块发送的地址信息与自己的地址信息相同时，向组合仪表发送身份重复预警信息。

6.根据权利要求1所述的一种集中式车身控制系统，其特征在于，所述组合仪表还包括身份非法预警模块，当组合仪表接收到地址信息不在合法地址列表中的信息时身份非法预警模块发送身份非法预警信息，当BCM模块接收到发给自身的身份非法预警信息时，核对并校正自身地址信息。

7.一种集中式车身控制系统身份预警方法，基于权利要求1所述的集中式车身控制系统，其特征在于，包括身份重复预警方法，所述身份重复预警方法具体为：当BCM模块的身份预警模块发现其他BCM模块发送的地址信息与自己的地址信息相同时，向组合仪表发送身份重复预警信息。

8.根据权利要求7所述的一种集中式车身控制系统身份预警方法，其特征在于，还包括身份变更预警方法，所述身份变更预警方法具体为：身份变更预警模块存储自身所在的BCM模块前一次正常工作时的地址信息，当身份变更预警模块发现自身所在的BCM模块当前的地址信息和存储的地址信息不一致时，向组合仪表发送身份变更预警信息，如果接收到组合仪表返回的身份变更确认信息，则将存储的地址信息更新为当前的地址信息，如果未接收到组合仪表返回的身份变更确认信息或接收到组合仪表返回的身份保持确认信息，则不对存储的地址信息进行变更，并且后续向组合仪表发送信息时的地址位采用存储的地址信息，接收到组合仪表发送的信息时将与存储的地址信息对应的信息作为应当接收的信息。

9.根据权利要求7或8所述的一种集中式车身控制系统身份预警方法，其特征在于，还包括身份非法预警方法，所述身份非法预警方法具体为：当组合仪表接收到地址信息不在合法地址列表中的信息时身份非法预警模块发送身份非法预警信息，当BCM模块接收到发给自身的身份非法预警信息时，核对并校正自身地址信息。