CN108650161A - 一种电动汽车智能化车载网络终端平台 - Google Patents

一种电动汽车智能化车载网络终端平台 Download PDF

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CN108650161A CN201810454858.3A CN201810454858A CN108650161A CN 108650161 A CN108650161 A CN 108650161A CN 201810454858 A CN201810454858 A CN 201810454858A CN 108650161 A CN108650161 A CN 108650161A
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张杨
袁军
严辉
丁宁
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Abstract

本申请提供一种电动汽车智能化车载网络终端平台，用于解决控制器局域网络中控制部件通信效率低下问题。该平台包括：网关模块、第一控制器局域网络、第二控制器局域网络、第三控制器局域网络和第四控制器局域网络；网关模块连接第一控制器局域网络、第二控制器局域网络、第三控制器局域网络和第四控制器局域网络；第一控制器局域网络与悬架控制系统、电机驱动及控制系统、制动防抱死系统、电池管理系统连接；第二控制器局域网络与车门控制系统、座椅控制系统、灯光照明系统连接；第三控制器局域网络与信息故障诊断系统、仪表显示系统、安全气囊系统连接；第四控制器局域网络与语音系统、车载电话、音响、导航定位系统和车载微型计算机连接。

Description

一种电动汽车智能化车载网络终端平台
技术领域
本申请及电动汽车车载网络通信的技术领域，涉及一种电动汽车智能化车载网络终端平台。
背景技术
目前行业内在电动汽车车载网络通信技术中，电动汽车的各个电子控制部件均通过控制器局域网络连接，实现相互之间的通信。然而电动汽车对于各个部件的运转频率和实时性有着不同的要求，现在的各个部件均在一个或两个控制器局域网络(ControllerArea Network,CAN)网络上实现相互通信，其必然会造成许多问题，例如：低速网络的在高速网络中被转发占用了高速网络的资源，使得高速网络且实时性要求较高的部件运行出现延迟，增加了安全隐患；同时高中低速网络上的设备都使用同一个CAN网络，高速运转的设备随时收到不属于自己处理的广播帧或其它类型的帧，消耗了大量的带宽，降低了网络的效率。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种电动汽车智能化车载网络终端平台，
用于解决现有技术中CAN网络中控制部件相互通信效率低下的问题。
本申请实施例提供一种电动汽车智能化车载网络终端平台，包括：网关模块、第一控制器局域网络、第二控制器局域网络、第三控制器局域网络和第四控制器局域网络；所述网关模块连接所述第一控制器局域网络、所述第二控制器局域网络、所述第三控制器局域网络和所述第四控制器局域网络；
所述第一控制器局域网络与悬架控制系统、电机驱动及控制系统、制动防抱死系统、电池管理系统连接；
所述第二控制器局域网络与车门控制系统、座椅控制系统、灯光照明系统连接；
所述第三控制器局域网络与信息故障诊断系统、仪表显示系统、安全气囊系统连接；
所述第四控制器局域网络与语音系统、车载电话、音响、导航定位系统和车载微型计算机连接。
进一步地，在本申请的可选实施例中，所述网关模块包括数据采集模块；所述数据采集模块与所述网关模块连接，所述数据采集模块用于采集汽车传感器产生的信息。
进一步地，在本申请的可选实施例中，所述电动汽车智能化车载网络终端平台还包括：进阶精简指令集机器处理模块，所述进阶精简指令集机器处理模块与所述网关模块连接。
进一步地，在本申请的可选实施例中，所述进阶精简指令集机器处理模块包括：数据处理模块和数据储存模块；所述进阶精简指令集机器处理模块分别与所述数据处理模块和数据储存模块连接；
所述数据处理模块用于对所述第一控制器局域网络、所述第二控制器局域网络、所述第三控制器局域网络和所述第四控制器局域网络的信息进行处理；
所述数据储存模块用于储存数据采集模块采集的信息。
进一步地，在本申请的可选实施例中，所述电动汽车智能化车载网络终端平台还包括报警模块；所述报警模块设置于所述进阶精简指令集机器处理模块中，所述报警模块与所述进阶精简指令集机器处理模块连接。
进一步地，在本申请的可选实施例中，所述电动汽车智能化车载网络终端平台还包括：无线通信模块；所述无线通信模块分别与所述进阶精简指令集机器处理模块和所述网关模块连接。
进一步地，在本申请的可选实施例中，所述导航定位系统还包括：全球定位系统；所述全球定位系统与所述无线通信模块连接；所述全球定位系统用于提供实时、全天候和全球性的导航和定位。
进一步地，在本申请的可选实施例中，所述导航定位系统还包括：红外测距传感器；所述红外测距传感器与所述无线通信模块连接，所述红外测距传感器用于测量车辆四周的物体距离和相对速度。
进一步地，在本申请的可选实施例中，所述导航定位系统还包括无线射频识别定位系统，所述无线射频识别定位系统与所述无线通信模块连接。
进一步地，在本申请的可选实施例中，所述无线射频识别定位系统包括车载无线射频识别阅读器和设置有无线射频识别标签的电动汽车充电桩；所述车载无线射频识别阅读器与所述无线通信模块连接，所述无线射频识别标签与所述电动汽车充电桩连接，所述车载无线射频识别阅读器用于识别所述电动汽车充电桩上的所述无线射频识别标签并进行近距离定位导航。
本申请将提供四种CAN网络，分别是：第一CAN网络面向高速、实时闭环控制的多路传输网，第二CAN网络面向传感器或执行器控制的低速网络，第三CAN网络面向独立模块间数据共享的中速网络，第四CAN网络面向多媒体应用、高速信息流传输的高性能网络。本申请将高速、中速和低速网络有效地相对隔离，从而有效地解决了CAN网络中控制部件相互通信效率低下的问题。
为使本申请的上述目的和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了便于理解，下面先介绍本申请实施例涉及的一些缩写和概念：
国际标准化组织(International Organization for Standardization，ISO)是一个全球性的非政府组织，是国际标准化领域中一个十分重要的组织。
控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)：通常称为CAN bus，即CAN总线，是ISO国际标准化的串行通信协议。该协议是由德国BOSCH(博世)公司研究开发的，现已成为ISO国际标准化的串行通信协议，是目前在国际上应用最广泛的开放式现场总线之一，也可以指一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。
全球定位系统(Global Positioning System，GPS)：是指一种结合卫星及通讯发展的技术,利用导航卫星进行测时和测距。
无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)：是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
制动防抱死系统(Antilock Brake System，ABS)：在汽车制动时，自动控制制动器制动力的大小，使车轮不被抱死，处于边滚边滑(滑移率在20％左右)的状态，以保证车轮与地面的附着力在最大值。
电池管理系统(Battery Management System，BMS)：是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，其主要功能包括：电池物理参数实时监测；电池状态估计；在线诊断与预警；充、放电与预充控制；均衡管理和热管理等。
精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer，RISC)：RI SC结构优先选取使用频最高的简单指令，避免复杂指令；将指令长度固定，指令格式和寻址方式种类减少；以控制逻辑为主，不用或少用微码控制等
进阶精简指令集机器(Advanced RISC Machine，ARM)：ARM处理器是英国Acorn有限公司设计的低功耗成本的第一款RISC微处理器。
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请实施例中的网管模块和第一至第四CAN网络连接图；
图2是本申请实施例中的CAN网络总线的工作过程简略示意图；
图3是本申请实施例中的CAN网络总线的工作过程详细示意图；
图4是本申请实施例中的车载微型计算机结构示意图。
附图标记如下：
101-车载网络终端平台；100-第一CAN网络；110-悬架控制系统；130-电机驱动及控制系统；150-制动防抱死系统；170-电池管理系统；300-第二CAN网络；310-车门控制系统；330-座椅控制系统；350-灯光照明系统；500-第三CAN网络；510-信息故障诊断系统；530-仪表显示系统；550-安全气囊系统；700-第四CAN网络；710-语音系统；730-车载电话；750-音响；790-导航定位系统；791-GPS系统；793-红外测距传感器；795-RFID定位系统；797-车载RFID阅读器；799-电动汽车充电桩；900-车载微型计算机；910-网关模块；911-数据采集模块；930-ARM处理模块；931-数据处理模块；933-数据储存模块；935-报警模块；950-无线通信模块。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。
在本申请的描述中，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
第一实施例
请参考图1所示，图1是本申请实施例中的网管模块和第一至第四CAN网络700连接图。本申请实施例提供一种车载网络终端平台101包括：网关模块910、第一控制器局域网络100、第二控制器局域网络300、第三控制器局域网络500和第四控制器局域网络700。网关模块910连接第一控制器局域网络100、第二控制器局域网络300、第三控制器局域网络500和第四控制器局域网络700。
其中，网关模块用于采集第一CAN网络100、第二CAN网络300、第三CAN网络500和第四CAN网络700间的信息并实现各个网络间的数据交换。
第一控制器局域网络100与悬架控制系统110、电机驱动及控制系统130、制动防抱死系统150、电池管理系统170连接。
其中，第一控制器局域网络100，即第一CAN网络100，作为面向高速、实时闭环控制的多路传输网，通过分布控制减少车身线束总量，采用高速通讯标准ISO11898,支持高达1Mb/s通信速率。由于此线控系统涉及安全性很高的刹车和导向系统，所以它的通信要求高容错性、高可靠性和高实时性。
第二控制器局域网络300与车门控制系统310、座椅控制系统330、灯光照明系统350连接。
其中，第二控制器局域网络300，即第二CAN网络300，作为面向传感器和执行器控制的低速网络，通过单总线的方式实现低速通信功能。主要应用在通信速率要求不高的场合，通过单总线的方式来实现。此CAN协议己经有了二十多年的应用积累，其中包括传统的车身控制和传动控制。
第三控制器局域网络500与信息故障诊断系统510、仪表显示系统530、安全气囊系统550连接。
其中，第三控制器局域网络500，即第三CAN网络500，作为面向独立模块间数据共享的中速网路，采用控制器局域网协议标准实现对于汽车内部的动力电子系统的实时可靠的故障诊断。第三CAN网络500在容错性能和故障诊断方面具有明显的优势，主要应用于汽车内部的动力电子系统等对实时性和可靠性要求较高的部件。主要用于低端控制系统，此系统包括那些仅需要简单串行通信的ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元，比如控制后视镜和车门智能传感器以及激励器等。
第四控制器局域网络700与语音系统710、车载电话730、音响750、导航定位系统790和车载微型计算机900连接。
其中，第四控制器局域网络700，即第四CAN网络700，面向多媒体应用、高速信息流传输的高性能网络，位速率一般在2Mb/s以上，目前已有位速率达到400Mb/s的网络标准，800Mb/s的网络标准也在研究使用。主要用于信息娱乐系统，此系统的通信要求高速率和高带宽，有时会是无线传输，目前主流应用协议有面向媒体的系统传输(Media OrientedSystem Transport，MOST)。
其中，请参考图2所示，图2示出了CAN网络总线的工作过程简略示意图。第一CAN网络100、第二CAN网络300、第三CAN网络500和第四CAN网络700总线的工作过程步骤包括：请求发送、总线仲裁、发送报文、错误检测以及接收应答五个过程。
其中，请参考图3所示，图3示出了CAN网络总线的工作过程详细示意图。CAN网络总线的工作详细过程如下：
将需要发送的报告数据写入到CAN控制器中，控制器相应寄存器发送请求位置，请求发送电文。
CAN控制器时刻监听总线的状态，当总线空闲时，发送报文；当多个节点同时发送报文，总线进行仲裁。
根据仲裁结果按照总线的帧格式向总线上发送报文数据。
接收节点在接收报文的过程中，会进行错误检查操作。
当接收到无错误的报文则需要发送无措应答报文；有错误的帧，将再次发送请求发送报文。
进一步地，请参考图4所示，在本申请的可选实施例中，网关模块910包括数据采集模块911；数据采集模块911与网关模块910连接，数据采集模块911用于采集汽车传感器产生的信息。
进一步地，请参考图4所示，在本申请的可选实施例中，车载网络终端平台101还包括：ARM处理模块930，ARM处理模块930与网关模块910连接。
进一步地，请参考图4所示，在本申请的可选实施例中，ARM处理模块930包括：数据处理模块931和数据储存模块933。ARM处理模块930分别与数据处理模块931和数据储存模块933连接。
数据处理模块931用于对第一控制器局域网络100、第二控制器局域网络300、第三控制器局域网络500和第四控制器局域网络700的信息进行处理。
数据储存模块933用于储存数据采集模块911采集的信息。
其中，数据处理模块931用于对第一CAN网络100、第二CAN网络300、第三CAN网络500和第四CAN网络700的信息进行处理，实现整车力矩的分配和控制，并控制所述导航及显示系统显示整车的状态。数据储存模块933的存储方式包括：文件系统、缓存数据库、关系型数据库和非关系型数据库等存储方式。
进一步地，请参考图4所示，在本申请的可选实施例中，车载网络终端平台101还包括报警模块935。报警模块935设置于ARM处理模块930中，报警模块935与ARM处理模块930连接。
其中，报警模块可通过红外测距传感器793测量车辆周围的物体的相对距离，并用模糊控制器进行处理后控制制动系统的进行制动。
进一步地，请参考图4所示，在本申请的可选实施例中，车载网络终端平台101还包括：无线通信模块950。无线通信模块950分别与ARM处理模块930和网关模块910连接。
其中，无线通信模块950用于远程传递ARM处理模块930采集的信息和接受命令。
进一步地，请参考图4所示，在本申请的可选实施例中，导航定位系统790还包括：GPS系统791。GPS系统791与无线通信模块950连接。GPS系统791用于提供实时、全天候和全球性的导航和定位。
进一步地，请参考图4所示，在本申请的可选实施例中，导航定位系统790还包括：红外测距传感器793。红外测距传感器793与无线通信模块950连接，红外测距传感器793用于测量车辆四周的物体距离和相对速度。
进一步地，请参考图4所示，在本申请的可选实施例中，导航定位系统790还包括RFID定位系统795，RFID定位系统795与无线通信模块950连接。
其中，RFID定位系统795又称为RFID信息定位系统795，其作用是用于完成对于电动汽车充电桩799标签信息的读取。
进一步地，请参考图4所示，在本申请的可选实施例中，RFID定位系统795包括车载RFID阅读器797和设置有无线射频识别标签的电动汽车充电桩799。车载RFID阅读器797与无线通信模块950连接，无线射频识别标签与电动汽车充电桩799连接，车载RFID阅读器797用于识别电动汽车充电桩799上的无线射频识别标签并进行近距离定位导航。
其中，电动汽车上的车载微型计算机900可通过车载RFID阅读器797与电动汽车充电桩799上的电子标签进行近距离定位导航。
本申请将提供四种CAN网络，分别是：第一CAN网络面向高速、实时闭环控制的多路传输网，第二CAN网络面向传感器或执行器控制的低速网络，第三CAN网络面向独立模块间数据共享的中速网络，第四CAN网络面向多媒体应用、高速信息流传输的高性能网络。本申请将高速、中速和低速网络有效地相对隔离，从而有效地解决了CAN网络中控制部件相互通信效率低下的问题。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车智能化车载网络终端平台，其特征在于，所述电动汽车智能化车载网络终端平台包括：网关模块、第一控制器局域网络、第二控制器局域网络、第三控制器局域网络和第四控制器局域网络；所述网关模块连接所述第一控制器局域网络、所述第二控制器局域网络、所述第三控制器局域网络和所述第四控制器局域网络；
所述第一控制器局域网络与悬架控制系统、电机驱动及控制系统、制动防抱死系统、电池管理系统连接；
所述第二控制器局域网络与车门控制系统、座椅控制系统、灯光照明系统连接；
所述第三控制器局域网络与信息故障诊断系统、仪表显示系统、
安全气囊系统连接；
所述第四控制器局域网络与语音系统、车载电话、音响、导航定位系统和车载微型计算机连接。
2.如权利要求1所述的电动汽车智能化车载网络终端平台，其特征在于，所述网关模块包括数据采集模块；所述数据采集模块与所述网关模块连接，所述数据采集模块用于采集汽车传感器产生的信息。
3.如权利要求2所述的电动汽车智能化车载网络终端平台，其特征在于，还包括：进阶精简指令集机器处理模块，所述进阶精简指令集机器处理模块与所述网关模块连接。
4.如权利要求3所述的电动汽车智能化车载网络终端平台，其特征在于，所述进阶精简指令集机器处理模块包括：数据处理模块和数据储存模块；所述进阶精简指令集机器处理模块分别与所述数据处理模块和数据储存模块连接；
所述数据处理模块用于对所述第一控制器局域网络、所述第二控制器局域网络、所述第三控制器局域网络和所述第四控制器局域网络的信息进行处理；
所述数据储存模块用于储存数据采集模块采集的信息。
5.如权利要求3或4任一所述的电动汽车智能化车载网络终端平台，其特征在于，所述电动汽车智能化车载网络终端平台还包括报警模块；所述报警模块设置于所述进阶精简指令集机器处理模块中，所述报警模块与所述进阶精简指令集机器处理模块连接。
6.如权利要求3或4任一所述的电动汽车智能化车载网络终端平台，其特征在于，还包括：无线通信模块；所述无线通信模块分别与所述进阶精简指令集机器处理模块和所述网关模块连接。
7.如权利要求6项所述的电动汽车智能化车载网络终端平台，其特征在于，所述导航定位系统还包括：全球定位系统；所述全球定位系统与所述无线通信模块连接；所述全球定位系统用于提供实时、全天候和全球性的导航和定位。
8.如权利要求7所述的电动汽车智能化车载网络终端平台，其特征在于，所述导航定位系统还包括：红外测距传感器；所述红外测距传感器与所述无线通信模块连接，所述红外测距传感器用于测量车辆四周的物体距离和相对速度。
9.如权利要求7所述的电动汽车智能化车载网络终端平台，其特征在于，所述导航定位系统还包括无线射频识别定位系统，所述无线射频识别定位系统与所述无线通信模块连接。
10.如权利要求9所述的电动汽车智能化车载网络终端平台，其特征在于，所述无线射频识别定位系统包括车载无线射频识别阅读器和设置有无线射频识别标签的电动汽车充电桩；所述车载无线射频识别阅读器与所述无线通信模块连接，所述无线射频识别标签与所述电动汽车充电桩连接，所述车载无线射频识别阅读器用于识别所述电动汽车充电桩上的所述无线射频识别标签并进行近距离定位导航。
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