CN109787892A - 通用混合动力车载网关控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通用混合动力车载网关控制器，包括电源电路单元、MCU单元、故障存储单元、模拟信号输入单元、频率信号输入单元、低边驱动单元、CAN通信单元和LIN通信单元，电源电路单元与车载电源相连接，电源电路单元用于将车载电源的电压源转换成网关控制器适配的稳定电压源，并分别给网关控制器内各单元提供电源，MCU单元分别与故障存储单元、模拟信号输入单元、频率信号输入单元、低边驱动单元、CAN通信单元和LIN通信单元相连接，网关控制器将MCU单元处理后的数据信息传输至整车控制器中，并接收执行整车控制器发出的相关指令。本发明设计简单新颖，具有即插即用、接口丰富、易于配置等优势。

Description

通用混合动力车载网关控制器

技术领域

本发明涉及一种通用混合动力车载网关控制器。

背景技术

车载网关控制器作为汽车通信网络拓扑中心，连接汽车内车载总线上的各个电子控制单元及通信网络区块。目前，汽车车载网络广泛使用CAN和LIN网络，CAN总线是车载主流网络，有效支持分布式控制或者实时控制，支持节点间自由通信方式、数据成帧处理、本身通信故障诊断等，因简单实用且高功能安全性适用于车载动力总成、车身控制、底盘控制、娱乐等方面；LIN作为低成本串行通信、CAN的辅助功能网络，适用于无需CAN总线带宽和速率的低端系统如智能传感器、空调装置等，以较低成本实现汽车电子的分布控制。近年来新能源汽车行业蓬勃发展，新能源汽车功能日趋复杂、车载电子设备也逐渐增多，而且由于车企各自控制系统、通信系统以及电子电气标准不尽相同，网关控制器供应商在开发网关控制器时存在以下问题：

1、车企样车验证车辆动力系统可行性周期较短，会压缩供应商开发时间；

2、车企样车数量少，供应商开发网关控制器的成本高、难以转化为批量成本优势；

3、不同厂家的通信、控制系统以及信号接口匹配不尽相同，若单个样车采用根据车企网关具体需求开发出的网关控制器将产生硬件、软件、结构等方面的重新开发周期，耗费资源且周期较长。

为了能够满足不同厂家的通信、控制系统以及信号接口匹配，缩短车企的整车开发周期、减轻开发过程中因为不匹配产生的人力物力及时间成本成为网关控制器供应商需要考虑的要点。

发明内容

本发明旨在提供一种设计简单新颖、即插即用、接口丰富、易于配置的通用混合动力车载网关控制器。

本发明通过以下方案实现：

一种通用混合动力车载网关控制器，包括电源电路单元、MCU单元、故障存储单元、模拟信号输入单元、频率信号输入单元、低边驱动单元、CAN通信单元和LIN通信单元；

所述电源电路单元与车载电源相连接，所述电源电路单元用于将车载电源的电压源转换成网关控制器适配的稳定电压源，并分别给MCU单元、故障存储单元、模拟信号输入单元、频率信号输入单元、低边驱动单元、CAN通信单元和LIN通信单元提供电源；

所述MCU单元分别与故障存储单元、模拟信号输入单元、频率信号输入单元、低边驱动单元、CAN通信单元和LIN通信单元相连接，用于接收模拟信号输入单元和频率信号输入单元传输的数据并对数据进行汇总分析处理，将处理得到的故障信息传输至故障存储单元中，通过CAN通信单元和LIN通信单元向车辆相关部件发出相关指令，向低边驱动单元发出相关驱动指令；

所述故障存储单元用于存储MCU单元传输的故障信息及部分参数信息，并供MCU单元读取；

所述模拟信号输入单元用于接收车载传感器采集到的模拟信号并将模拟信号发送至MCU单元中；

所述频率信号输入单元用于接收相关频率信号并将频率信号发送至MCU单元中；

所述低边驱动单元用于接收MCU单元发出的相关驱动指令，并控制车辆相关部件执行；

所述CAN通信单元和LIN通信单元作为MCU单元与车辆相关部件的转接装置；

网关控制器将MCU单元处理后的数据信息传输至整车控制器中，并接收执行整车控制器发出的相关指令。

进一步地，所述CAN通信单元、LIN通信单元、低边驱动单元均与车载电源相连接。与车载电源连接，能够实现电源电路单元的电源管理芯片在睡眠模式下(电源管理芯片无输出电压状态)CAN/LIN通信收发器仍然能够检测CAN/LIN网络上的唤醒帧信号并使各自收发器上的INH输出管脚至电源管理芯片上其他输入唤醒端口，此即为通信网络远程唤醒功能。

进一步地，所述CAN通信单元上设置有至少六路CAN接口且其中至少四路CAN接口具有远程通信唤醒功能，其中至少五路CAN接口通过车载CAN通信网络与车辆相关部件相连接，另外的至少一路CAN接口用于远程通信、刷写程序及在线调试。与CAN通信单元的CAN接口相连接的车辆相关部件包括动力管理单元、转向控制单元、制动系统、变速箱控制单元、整车控制器等。CAN通信单元上的CAN接口数量可根据需要进行配置。

进一步地，所述LIN通信单元上设置有至少两路LIN接口且至少一路LIN接口具有远程通信唤醒功能，至少两路LIN接口用于与车辆相关部件相连接。与LIN通信单元的LIN接口相连接的车辆相关部件包括智能传感器、空调装置等。LIN通信单元上的LIN接口数量可根据需要进行配置。

进一步地，所述模拟信号输入单元上设置有若干路模拟信号输入子接口，所述频率信号输入单元上设置有若干路频率信号输入子接口，所述低边驱动单元上设置有若干路低边输出接口。模拟信号输入单元上的模拟信号输入子接口路数、频率信号输入单元上的频率信号输入子接口路数、低边驱动单元上的低边输出接口路数可根据需要进行配置。

进一步地，所述电源电路单元的电源管理芯片与MCU单元之间通过SPI总线通信，所述MCU单元配置电源电路单元的电源管理芯片的工作模式，所述电源电路单元的电源管理芯片的工作模式至少包括正常模式和睡眠模式，所述电源电路单元的电源管理芯片启动后自动进入睡眠模式，在接收到唤醒信号后，电源电路单元的电源管理芯片进入正常模式；当电源电路单元的电源管理芯片处于正常模式且所有唤醒信号为非使能状态时，MCU单元通过SPI总线设置电源电路单元延迟下电时间，该段时间结束后网关控制器由正常模式转入睡眠模式，保证通信信息安全记录。电源电路单元的电源管理芯片在睡眠模式下不进行车载电源电压转换，此时网关控制器内部其他单元电路处于无电状态，不工作，且静态耗电电流极小，保证车载电源(即蓄电池)能够维持长期供电。电源电路单元的电源管理芯片支持KL15硬线及其他输入唤醒、CAN/LIN网络远程特定帧唤醒，电源电路单元的电源管理芯片还具有内部故障检测及输出、复位、中断等功能。

进一步地，所述CAN通信单元的CAN通信收发器包括CAN通信模块、SPI通信模块、远程检测及唤醒模块和本地唤醒模块，所述MCU单元通过SPI总线配置CAN通信单元的CAN通信收发器的工作模式，所述CAN通信单元的CAN通信收发器的工作模式至少包括正常模式、睡眠模式和待机模式，所述CAN通信单元的CAN通信收发器启动后自动切换进入待机模式，根据MCU单元的相应指令在三种模式间切换，以此保证非工作时处于待机模式，即静态耗电电流极小，保证车载电源(即蓄电池)能够维持长期供电，在接收到唤醒信号后，CAN通信单元的CAN通信收发器进入正常模式。CAN通信单元的CAN通信收发器还具有通信故障检测、过热故障、欠压故障监控等功能。

进一步地，所述故障存储单元为EEPROM器件，其通过I2C总线与MCU单元相连接。

本发明的通用混合动力车载网关控制器，设计简单新颖，具有全面的功能单元、灵活的工作模式配置方案、以及众多通信、输入接口、输出接口等，能够覆盖主流车企的网关硬件需求，特殊软件功能要求在原软件基础上增加软件包后同样可以达到。同时，本发明的通用混合动力车载网关控制器也可作为主网关控制器下的辅助网关中转装置，用于连接新能源汽车上已有主网关控制器和外部其他与主网关控制器通信不兼容的设备。本发明的通用混合动力车载网关控制器，具有即插即用、快速灵活、接口丰富、易于配置等优势，可避免重复开发过程的人力物力时间耗费。本发明的通用混合动力车载网关控制器，连接汽车内车载总线上的各个电子控制单元及通信网络区块，是混合汽车信息处理枢纽。

附图说明

图1为实施例1中通用混合动力车载网关控制器的拓扑连接示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。

实施例1

一种通用混合动力车载网关控制器，如图1所示，包括电源电路单元1、MCU单元2、故障存储单元3、模拟信号输入单元4、频率信号输入单元5、低边驱动单元6、CAN通信单元7和LIN通信单元8；

电源电路单元1与车载电源9相连接，电源电路单元1用于将车载电源9的电压源转换成网关控制器适配的稳定电压源，并分别给MCU单元2、故障存储单元3、模拟信号输入单元4、频率信号输入单元5、低边驱动单元6、CAN通信单元7和LIN通信单元8提供电源；

MCU单元2分别与故障存储单元3、模拟信号输入单元4、频率信号输入单元5、低边驱动单元6、CAN通信单元7和LIN通信单元8相连接，用于接收模拟信号输入单元4和频率信号输入单元5传输的数据并对数据进行汇总分析处理，将处理得到的故障信息传输至故障存储单元3中，通过CAN通信单元7和LIN通信单元8向车辆相关部件发出相关指令，向低边驱动单元6发出相关驱动指令；

故障存储单元3为EEPROM器件，其通过I2C总线与MCU单元2相连接，故障存储单元3用于存储MCU单元2传输的故障信息及部分参数信息，并供MCU单元2读取；

模拟信号输入单元4用于接收车载传感器10采集到的模拟信号并将模拟信号发送至MCU单元2中；模拟信号输入单元4上设置有三路模拟信号输入子接口401(图中仅示意出一路模拟信号输入子接口)；

频率信号输入单元5用于接收相关频率信号并将频率信号发送至MCU单元2中；频率信号输入单元5上设置有三路频率信号输入子接口501(图中仅示意出两路频率信号输入子接口)；

低边驱动单元6用于接收MCU单元2发出的相关驱动指令，并控制车辆相关部件执行；低边驱动单元6上设置有四路低边输出接口601(图中仅示意出一路低边输出接口)，低边驱动单元与车辆的指示灯等相连接；

CAN通信单元7和LIN通信单元8作为MCU单元2与车辆相关部件的转接装置；CAN通信单元7上设置有六路CAN接口701(图中仅示意出两路CAN接口)且其中四路CAN接口701具有远程通信唤醒功能，其中五路CAN接口701通过车载CAN通信网络11与车辆的动力管理单元、转向控制单元、制动系统、变速箱控制单元、整车控制器一一对应连接，另外的一路CAN接口701用于远程通信、刷写程序及在线调试；LIN通信单元8上设置有两路LIN接口801且其中一路LIN接口801具有远程通信唤醒功能，两路LIN接口801用于与车辆的智能传感器、空调装置一一对应连接；

网关控制器将MCU单元处理后的数据信息传输至整车控制器中，并接收执行整车控制器发出的相关指令。

CAN通信单元7、LIN通信单元8、低边驱动单元6均与车载电源9相连接。

电源电路单元1的电源管理芯片与MCU单元2之间通过SPI总线通信，MCU单元2配置电源电路单元1的电源管理芯片的工作模式，电源电路单元1的电源管理芯片的工作模式至少包括正常模式和睡眠模式，电源电路单元1的电源管理芯片启动后自动切换进入睡眠模式，在接收到唤醒信号后，电源电路单元1的电源管理芯片进入正常模式；当电源电路单元1的电源管理芯片处于正常模式且所有唤醒信号为非使能状态时，MCU单元2通过SPI总线设置电源电路单元延迟下电时间，该段时间结束后网关控制器由正常模式转入睡眠模式，保证通信信息安全记录。电源电路单元的电源管理芯片在睡眠模式下不进行车载电源电压转换，此时网关控制器内部其他单元电路处于无电状态，不工作，且静态耗电电流极小，保证车载电源(即蓄电池)能够维持长期供电。电源电路单元的电源管理芯片支持KL15硬线及其他输入唤醒、CAN/LIN网络远程特定帧唤醒，电源电路单元的电源管理芯片还具有内部故障检测及输出、复位、中断等功能。

CAN通信单元7的CAN通信收发器包括CAN通信模块、SPI通信模块、远程检测及唤醒模块和本地唤醒模块，MCU单元2通过SPI总线配置CAN通信单元7的CAN通信收发器的工作模式，CAN通信单元7的CAN通信收发器的工作模式至少包括正常模式、睡眠模式和待机模式，CAN通信单元7的CAN通信收发器启动后自动切换进入待机模式，根据MCU单元2的相应指令在三种模式间切换，以此保证非工作时处于待机模式，即静态耗电电流极小，保证车载电源(即蓄电池)能够维持长期供电，在接收到唤醒信号后，CAN通信单元的CAN通信收发器进入正常模式。CAN通信单元的CAN通信收发器还具有通信故障检测、过热故障、欠压故障监控等功能。

实施例2

一种通用混合动力车载网关控制器，其结构与实施例1中的通用混合动力车载网关控制器的结构相类似，其不同之处在于：CAN通信单元上设置有七路CAN接口且其中六路CAN接口具有远程通信唤醒功能，其中五路CAN接口通过车载CAN通信网络与车辆的相关部件相对应连接，另外的两路CAN接口用于远程通信、刷写程序及在线调试；LIN通信单元上设置有三路LIN接口且其中两路LIN接口具有远程通信唤醒功能，两路LIN接口用于与车辆的相关部件相对应连接。

Claims (8)

1.一种通用混合动力车载网关控制器，其特征在于：包括电源电路单元、MCU单元、故障存储单元、模拟信号输入单元、频率信号输入单元、低边驱动单元、CAN通信单元和LIN通信单元；

所述电源电路单元与车载电源相连接，所述电源电路单元用于将车载电源的电压源转换成网关控制器适配的稳定电压源，并分别给MCU单元、故障存储单元、模拟信号输入单元、频率信号输入单元、低边驱动单元、CAN通信单元和LIN通信单元提供电源；

所述MCU单元分别与故障存储单元、模拟信号输入单元、频率信号输入单元、低边驱动单元、CAN通信单元和LIN通信单元相连接，用于接收模拟信号输入单元和频率信号输入单元传输的数据并对数据进行汇总分析处理，将处理得到的故障信息传输至故障存储单元中，通过CAN通信单元和LIN通信单元向车辆相关部件发出相关指令，向低边驱动单元发出相关驱动指令；

所述故障存储单元用于存储MCU单元传输的故障信息及部分参数信息，并供MCU单元读取；

所述模拟信号输入单元用于接收车载传感器采集到的模拟信号并将模拟信号发送至MCU单元中；

所述频率信号输入单元用于接收相关频率信号并将频率信号发送至MCU单元中；

所述低边驱动单元用于接收MCU单元发出的相关驱动指令，并控制车辆相关部件执行；

所述CAN通信单元和LIN通信单元作为MCU单元与车辆相关部件的转接装置；

网关控制器将MCU单元处理后的数据信息传输至整车控制器中，并接收执行整车控制器发出的相关指令。

2.如权利要求1所述的通用混合动力车载网关控制器，其特征在于：所述CAN通信单元、LIN通信单元、低边驱动单元均与车载电源相连接。

3.如权利要求1所述的通用混合动力车载网关控制器，其特征在于：所述CAN通信单元上设置有至少六路CAN接口且其中至少四路CAN接口具有远程通信唤醒功能，其中至少五路CAN接口通过车载CAN通信网络与车辆相关部件相连接，另外的至少一路CAN接口用于远程通信、刷写程序及在线调试。

4.如权利要求3所述的通用混合动力车载网关控制器，其特征在于：所述LIN通信单元上设置有至少两路LIN接口且至少一路LIN接口具有远程通信唤醒功能，至少两路LIN接口用于与车辆相关部件相连接。

5.如权利要求1所述的通用混合动力车载网关控制器，其特征在于：所述模拟信号输入单元上设置有若干路模拟信号输入子接口，所述频率信号输入单元上设置有若干路频率信号输入子接口，所述低边驱动单元上设置有若干路低边输出接口。

6.如权利要求1～5任一所述通用混合动力车载网关控制器，其特征在于：所述电源电路单元的电源管理芯片与MCU单元之间通过SPI总线通信，所述MCU单元配置电源电路单元的电源管理芯片的工作模式，所述电源电路单元的电源管理芯片的工作模式至少包括正常模式和睡眠模式，所述电源电路单元的电源管理芯片启动后自动进入睡眠模式，在接收到唤醒信号后，电源电路单元的电源管理芯片进入正常模式；当电源电路单元的电源管理芯片处于正常模式且所有唤醒信号为非使能状态时，MCU单元通过SPI总线设置电源电路单元延迟下电时间，该段时间结束后网关控制器由正常模式转入睡眠模式。

7.如权利要求1～5任一所述通用混合动力车载网关控制器，其特征在于：所述CAN通信单元的CAN通信收发器包括CAN通信模块、SPI通信模块、远程检测及唤醒模块和本地唤醒模块，所述MCU单元通过SPI总线配置CAN通信单元的CAN通信收发器的工作模式，所述CAN通信单元的CAN通信收发器的工作模式至少包括正常模式、睡眠模式和待机模式，所述CAN通信单元的CAN通信收发器启动后自动切换进入待机模式，根据MCU单元的相应指令在三种模式间切换，在接收到唤醒信号后，CAN通信单元的CAN通信收发器进入正常模式。

8.如权利要求1～5任一所述通用混合动力车载网关控制器，其特征在于：所述故障存储单元为EEPROM器件，其通过I2C总线与MCU单元相连接。