CN107878363A - 一种车辆整车管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆整车管理系统，包括：第一网关控制器和第二网关控制器；第一网关控制器设置在车辆的前机舱，第二网关控制器设置于车辆的后机舱；第一网关控制器用于获取驾驶员的驾驶意图信息，并将驾驶意图信息发送至第二网关控制器，第二网关控制器用于将驾驶意图信息转发至与驾驶意图信息对应的设备，该设备位于车辆的后机舱。通过本发明解决了现有技术中新能源客车的VCU难以优化新能源客车空间布局特征，导致整车网络和控制线束庞大、成本高，整车电控系统的可靠性和电磁兼容性能降低的问题，从而简化了底盘线束，降低了成本。

Description

一种车辆整车管理系统
技术领域
本发明涉及新能源客车和大型专用车辆控制技术领域，具体涉及一种车辆整车管理系统。
背景技术
新能源汽车整车控制单元(Vehicle control unit，简称为VCU)(或者HCU)实现各系统协作优化匹配、智能化的人车交互接口，满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标。通过采集点火开关、加速踏板、制动踏板、自动变速器操控、车速、电池剩余电量(State of Charge，简称为SOC)等信号，计算出发动机、电机的功率/扭矩分配，完成整车能量管理的基本功能，同时实现和车上其它电子控制单元的数据通讯，控制车辆高效、安全运行。
考虑到新能源客车具有长度十米、高度3米的大型尺寸，具有高容量的电池系统、复杂的驱动、制动和转向电气总成，与新能源轿车在电控系统布置方面的巨大差别，因此有必要针对具体车辆类型、电控系统类型进行优化设计，特别是整车控制单元VCU(或者HCU)的拓扑结构优化问题突出。现有技术中配置VCU的新能源客车的典型电控部署结构以及底盘线束电气关系如下表1汇总。
通过表1可以看出，现有技术中在新能源客车工程应用中上述电气部署方案存在几个方面的不足。
第一，从空间布局的角度分析，一般整车控制单元VCU不能很好地适应新能源客车的特征，表现为整车底盘线束庞大，VCU关联的电磁兼容性能受到严重挑战。如前所述，车辆主要驾驶操控机构设置在驾驶台附近(车身前部)，VCU需要采集这部分操控信号以产生控制策略，这就要求VCU部署在前机舱并靠近操控台。然而新能源客车通常将发动机、电池、电机等动力部分布置在整车后部，应该将VCU及关联的整车控制网络部署在后机舱更加合理，特别是相应的高压配电控制单元PDU也布置在车身后部时，将VCU嵌入到PDU内部的部署方式优势非常清晰：更便于其实现整车高压配电控制。总之，一般的VCU难以优化新能源客车空间布局特征，导致整车网络和控制线束庞大、成本高，整车电控系统的可靠性和电磁兼容性能降低。
第二，将VCU的部分功能嵌入到电池管理系统BMS中的解决方案混淆了“整车能量管理策略”、“高压配电控制”是VCU的主要功能，而不应该是电池管理系统BMS的功能外延，所以不利于BMS设计贯彻模块化技术原则、不利于保持BMS策略的独立安全性和可维护性。同样地，将VCU的部分功能嵌入到电机控制器中的做法则不利于保证电机控制算法与整车管理策略的独立安全性和可维护性。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种大型新能源车辆整车管理系统，以解决现有技术中新能源客车的VCU难以优化新能源客车空间布局特征，导致整车网络和控制线束庞大、成本高，整车电控系统的可靠性和电磁兼容性能降低的问题。
为此，本发明实施例提供了如下技术方案：
本发明提供了一种车辆整车管理系统，包括：第一网关控制器和第二网关控制器；所述第一网关控制器设置于所述车辆的前机舱，所述第二网关控制器设置于所述车辆的后机舱；所述第一网关控制器用于获取驾驶员的驾驶意图信息，并将所述驾驶意图信息发送至所述第二网关控制器，所述第二网关控制器用于将所述驾驶意图信息转发至与所述驾驶意图信息对应的设备，所述设备位于所述车辆的后机舱。
可选地，所述第二网关控制器嵌入至高压配电控制单元PDU内部。
可选地，所述第一网关控制器包括以下至少之一的接口：驾驶操控采集接口、智能辅助驾驶模块接口、前部车身控制模块BCM接口、数字化仪表接口、远程监控模块接口、车载诊断系统OBD接口、开关量控制逻辑及输入输出接口、LIN总线接口；其中，所述驾驶操控采集接口连接至点火开关、加速油门或者制动组合中至少之一；所述智能辅助驾驶模块接口连接至驾驶辅助系统ADAS；所述前部BCM模块接口连接至车身前部BCM；所述数字化仪表接口连接至驾驶台数字仪表；所述远程监控模块接口连接至车辆运行监控和通信模块；所述OBD接口连接至外部OBD解码器。
可选地，所述第二网关控制器包括以下至少之一的接口：电池管理系统BMS接口、车辆制动控制接口、混合动力ECU接口、转向助力控制接口、DC/DC控制接口、电机控制器接口、开关量控制逻辑及输入输出接口、LIN总线接口；其中，所述电池管理系统BMS接口连接至BMS主控单元；所述车辆制动控制接口连接至车辆辅助制动系统的电控单元；所述混合动力ECU接口连接至混合动力系统的电子控制单元ECU；所述转向助力控制接口连接助力转向EPS的电控单元；所述DC/DC控制接口连接至电池支援单元；所述电机控制接口连接至驱动电机控制器。
可选地，所述第一网关控制器还包括底盘网段SEG_B接口1，所述第二网关控制器还包括底盘网段SEG_B接口2，所述底盘网段SEG_B接口1和所述底盘网段SEG_B接口2均连接至底盘网段SEG_B。
可选地，所述第二网关控制器还用于采集所述设备的运行状态和/或运行参数，并通过所述底盘网段SEG_B接口2经由所述底盘网段SEG_B将所述运行状态和/或运行参数发送至所述底盘网段SEG_B接口1。
可选地，所述第一网关控制器和所述第二网关控制器均分别包括电源模块，用于为所述第一网关控制器或者所述第二网关控制器提供电能。
可选地，所述车辆整车管理系统适配于新能源客车或者大型专用车辆。
本发明实施例技术方案，具有如下优点：
本发明实施例提供了一种车辆整车管理系统，包括：第一网关控制器和第二网关控制器；第一网关控制器设置在车辆的前机舱，第二网关控制器设置于车辆的后机舱；第一网关控制器用于获取驾驶员的驾驶意图信息，并将驾驶意图信息发送至第二网关控制器，第二网关控制器用于将驾驶意图信息转发至与驾驶意图信息对应的设备，该设备例如可以是发动机、电机、电池等位于车辆的后机舱。通过本发明解决了现有技术中新能源客车的VCU难以优化新能源客车空间布局特征，导致整车网络和控制线束庞大、成本高，整车电控系统的可靠性和电磁兼容性能降低的问题，从而简化了底盘线束，降低了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的车辆整车管理系统的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的第一网关控制器的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的第二网关控制器的结构示意图；
图4是根据本发明实施例的双网关控制器结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本实施例中提供了一种车辆，注意到新能源客车具有长度十米、高度3米的大型尺寸，具有高容量的电池系统、复杂的驱动、制动和转向电气总成，与新能源轿车在电控系统布置方面的巨大差别，因此有必要针对具体车辆类型、电控系统类型进行优化设计，例如本实施例提供的车辆可以为新能源客车。
图1是根据本发明实施例的车辆整车管理系统的结构示意图，如图1所示，第一网关控制器(1)设置于车辆的前机舱，第二网关控制器(2)设置于车辆的后机舱。二者通过底盘网段SEG_B连接。
车辆主要驾驶操控机构一般设置于驾驶台附近，即车身前部，因此将第一网关控制器(1)设置于车辆的前机舱以便于获取驾驶员的驾驶意图信息。
第一网关控制器(1)将获取到的驾驶意图信息发送至位于车辆后机舱的第二网关控制器(2)，第二网关控制器(2)用于将该驾驶意图信息转发至与驾驶意图信息对应的设备，以使得通过驾驶意图信息控制对应的设备，该设备例如可以是发动机、电机、电池等位于车辆后机舱的设备。
通过本发明中分别设置于车辆前机舱和车辆后机舱的第一网关控制器(1)和第二网关控制器(2)，由第一网关控制器(1)将控制信息发送至第二网关控制器(2)，再由第二网关控制器(2)发送至对应的设备，对设备进行控制，相比于现有技术中，只有在车辆前机舱中安装了网关，通过该一个网关将控制信号由位于车辆前机舱的VCU发送至位于车辆后机舱的设备，导致整车网络和控制线束庞大、成本高。本发明上述实施例解决了现有技术中新能源客车只采用一个VCU难以优化新能源客车空间布局特征，导致整车网络和控制线束庞大、成本高，整车电控系统的可靠性和电磁兼容性能降低的问题，从而简化了底盘线束，降低了成本。
由于相应的高压配电控制单元PDU通常设置在新能源客车的车身后部，因此，为了使得部署方式更加方便、清晰，在一个可选实施例中，第二网关控制器(2)嵌入至高压配电控制单元PDU内部。
第一网关控制器VCU_OI(1)可以包括多个接口，以便于获取多个驾驶操控机构的控制信号。在一个可选实施例中，如图2所示，新能源客车管理控制网关VCU_OI(相当于上述第一网关控制器)包括电源模块(10)、微控制器及控制策略OI(11)；模拟采集输入接口(12)，该驾驶操控采集接口连接至点火开关、加速油门或者制动组合网关中至少之一；前部车身控制BCM接口(13)，该前部BCM模块接口连接至车身前部BCM；控制逻辑输出(14)；监督与可靠性模块OI(15)，该监督与可靠性模块OI(15)连接至车辆运行监控和通信模块；底盘子网CAN总线接口(16)；底盘子网SEG_B(17)；操控和信息子网CAN总线接口(18)；操控和信息子网SEG_OI(19)。操控和信息子网SEG_OI速率为250Kbit/s，应用逻辑符合SAE_J1939。控制策略(相当于上述驾驶意图信息)包括驱动扭矩策略、新能源汽车OBD策略、可靠性监督策略等，还具有本地(远程)程序升级功能支持控制参数在系统配置；工程师调试勤务功能支持设计验证和匹配优化。在另一个可选实施例中，第二网关控制器(2)还包括：连接至驾驶辅助系统ADAS的智能辅助驾驶模块接口、连接至驾驶台数字仪表的数字化仪表接口、连接至外部OBD解码器的OBD接口。
第二网关控制器(2)可以包括多个接口，以便于第二网关控制器(2)将从第一网关控制器(1)接收到的驾驶意图信息通过各个接口发送至各个被控制设备。如图3所示，新能源客车动力控制网关VCU_PT(相当于上述第二网关控制器)包括电源模块(20)、微控制器及控制策略PT(21)、信号采集接口(22)、后部车身控制BCM接口(23)、控制输出驱动(24)、安全监督PT(25)、底盘子网CAN总线接口(26)、动力控制子网CAN总线接口(27)、动力控制子网SEG_PT(28)。动力传动子网SEG-PT的速率为250Kbit/s，应用逻辑符合SAE_J1939。控制策略包括整车能量管理策略、配电安全管理策略等。具体地，第二网关控制器还包括电池管理系统BMS接口、车辆制动控制接口、混合动力ECU接口、转向助力控制接口、DC/DC控制接口和电机控制器接口中至少之一的接口，其中，电池管理系统BMS接口连接至BMS主控单元；车辆制动控制接口连接至车辆辅助制动系统的电控单元；混合动力ECU接口连接至混合动力系统的电子控制单元ECU；转向助力控制接口连接助力转向EPS的电控单元；DC/DC控制接口连接至电池支援单元；该电机控制接口连接至驱动电机控制器。
与一般计算机网络的网关相比较，本可选实施例中的双网关整车管理系统VMS集成多个子功能，这些子功能包括数据采集输入网关子功能、电器设备控制网关子功能、车身控制CAN BUS转换LIN总线接口子功能等，特别是在新的电动汽车VMS体系下集成了OBD网关子功能。双网关整车管理系统VMS还集成多个电动汽车控制策略,包括整车能量管理策略、配电安全管理策略等可靠性监督策略、驱动扭矩策略、新能源汽车OBD策略，从而优化了整车控制策略。
关于第一网关控制器(1)和第二网关控制器(2)之间的连接关系，在一个可选实施例中，第一网关控制器(1)还包括底盘网段SEG_B接口1，第二网关控制器(2)还包括底盘网段SEG_B接口2，该底盘网段SEG_B接口1和该底盘网段SEG_B接口2均连接至底盘网段SEG_B。
下面结合一个完整的实施例进行详细说明。
图4是根据本发明实施例的双网关控制器结构示意图，如图4所示，将分布式客车管理系统VMS空间布局和逻辑架构优化为2个部分，分别称为操控和信息网关VCU_OI(相当于上述第一网关控制器)、动力控制网关VCU_PT(相当于上述第二网关控制器)。整个配置还可能包括车身动力传动子网络SEG_PT、操控和信息子网络SEG_OI、底盘子网SEG_B。
操控和信息网关VCU_OI的空间优化布局在车身前部的仪表机舱，其组成配置包括驾驶操控采集接口、智能辅助驾驶模块接口、工程师勤务接口、前部车身BCM模块接口、数字化仪表接口、远程监控模块接口、可靠性监督策略、驱动扭矩策略、新能源OBD策略。操控和信息网关VCU_OI配置多个外部网络端口，并分别连接操控与信息子网SEG_OI、底盘子网SEG_B。
动力传动网关VCU_PT配置在车身后部的机舱，优化地嵌入高压配电控制单元PDU内部，主要包括电池管理系统BMS接口、高压配电PDU控制网关、电机控制器接口、助力转向泵控制器接口、制动气泵控制器接口、电池支援DC/DC控制接口、后部车身控制BCM模块、整车能量管理策略、安全监督控制策略。动力传动网关VCU_PT配置多个外部网络端口，并通过网络端口分别连接动力传动网络段SEG_PT、底盘子网SEG_B。
基于双网关架构的新能源客车整车管理系统的技术路线如附图4所示，同时配置操控和信息网关VCU_OI、动力传动网关VCU_PT，二者通过底盘网段SEG_B连接并组成新能源客车整车管理系统VMS的核心，该核心借助分布式车身控制网络协同执行控制策略并对其他电控部件总成进行管理和控制。
综上所述，通过本发明优化了新能源客车整车控制单元VCU和车身控制网络拓扑结构，升级为创新的客车管理系统VMS技术体系，保证了新能源客车电控系统的电路模块和控制软件策略符合汽车电子可靠性、安全性规范，并满足车辆工程应用的模块化、可维护性要求。针对新能源客车整车操控、数字信息利用、传动控制、动力电池等的功能特征和电气要求，利用先进的分布式网络控制技术设计分布式VMS，提升电控系统产品性能，同时极大地简化底盘线束、降低成本。同时，独立配置双VCU网关优化VMS控制逻辑，实现整车能量管理策略、整车驱动扭矩策略、驾驶操控意图与信息交互、配电安全控制等功能的模块化。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种车辆整车管理系统，其特征在于，包括：
第一网关控制器和第二网关控制器；
所述第一网关控制器设置于所述车辆的前机舱，所述第二网关控制器设置于所述车辆的后机舱；所述第一网关控制器用于获取驾驶员的驾驶意图信息，并将所述驾驶意图信息发送至所述第二网关控制器，所述第二网关控制器用于将所述驾驶意图信息转发至与所述驾驶意图信息对应的设备，所述设备位于所述车辆的后机舱。
2.根据权利要求1所述的车辆整车管理系统，其特征在于，所述第二网关控制器嵌入至高压配电控制单元PDU内部。
3.根据权利要求1所述的车辆整车管理系统，其特征在于，所述第一网关控制器包括以下至少之一的接口：驾驶操控采集接口、智能辅助驾驶模块接口、前部车身控制模块BCM接口、数字化仪表接口、远程监控模块接口、车载诊断系统OBD接口、开关量控制逻辑及输入输出接口、LIN总线接口；
其中，所述驾驶操控采集接口连接至点火开关、加速油门或者制动组合中至少之一；所述智能辅助驾驶模块接口连接至驾驶辅助系统ADAS；所述前部BCM模块接口连接至车身前部BCM；所述数字化仪表接口连接至驾驶台数字仪表；所述远程监控模块接口连接至车辆运行监控和通信模块；
所述OBD接口连接至外部OBD解码器。
4.根据权利要求1所述的车辆整车管理系统，其特征在于，所述第二网关控制器包括以下至少之一的接口：电池管理系统BMS接口、车辆制动控制接口、混合动力ECU接口、转向助力控制接口、DC/DC控制接口、电机控制器接口、开关量控制逻辑及输入输出接口、LIN总线接口；
其中，所述电池管理系统BMS接口连接至BMS主控单元；所述车辆制动控制接口连接至车辆辅助制动系统的电控单元；所述混合动力ECU接口连接至混合动力系统的电子控制单元ECU；所述转向助力控制接口连接助力转向EPS的电控单元；所述DC/DC控制接口连接至电池支援单元；所述电机控制接口连接至驱动电机控制器。
5.根据权利要求1所述的车辆整车管理系统，其特征在于，所述第一网关控制器还包括底盘网段SEG_B接口1，所述第二网关控制器还包括底盘网段SEG_B接口2，所述底盘网段SEG_B接口1和所述底盘网段SEG_B接口2均连接至底盘网段SEG_B。
6.根据权利要求5所述的车辆整车管理系统，其特征在于，所述第二网关控制器还用于采集所述设备的运行状态和/或运行参数，并通过所述底盘网段SEG_B接口2经由所述底盘网段SEG_B将所述运行状态和/或运行参数发送至所述底盘网段SEG_B接口1。
7.根据权利要求1至6中任一所述的车辆整车管理系统，其特征在于所述车辆整车管理系统适配于新能源客车或者大型专用车辆。
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