CN110203156B - 分布式无线车身控制系统 - Google Patents

Abstract

一种分布式无线车身控制系统，包括布置于车身多个位置处的定位天线，其特征在于，还包括：车身控制主模块，其与无钥匙进入系统的主控模块集成，通过该主控模块与各处定位天线通信；布置于车身多个位置处的区域车身控制模块，分别与对应位置处的定位天线集成，或者临近对应位置处的定位天线设置；各区域车身控制模块被配置为通过与其集成的定位天线或临近的定位天线接收车身控制主模块发送的车身控制信号，以对其所属区域的车身部件执行相应控制动作；车身控制主模块响应用户对车内输入模块的操作而产生所述车身控制信号，车身控制主模块与车内输入模块间通过车辆总线通信。上述的无线车身控制系统能够减少布线复杂度及布线成本。

Description

分布式无线车身控制系统

技术领域

本发明涉及车身控制技术，特别涉及利用无线通信实现分布式车身控制功能的车身控制系统。

背景技术

在一些车辆中，车身控制器通常被统一用来控制例如车灯、中控锁、电动门窗、后视镜等车身部件。目前，较常采用的方式是将各车身部件的驱动电路设置于车身控制器内，通过电缆将车身控制器与上述诸多车身部件连接，以实现车身控制器对上述诸多车身部件的控制。但是，由于上述诸多部件分布在车身的各个不同部位，导致布线非常复杂。而且，由于电缆本身的价格并不便宜，需连接的部件越多，相应的布线成本也越高。随着目前期望纳入“车身控制”范围的功能越来越多，上述布线复杂度及成本也进一步增加。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种分布式无线车身控制系统，以复用现有无钥匙进入/启动系统的天线，来实现基于无线通信的车身控制功能。

本发明提供的分布式无线车身控制系统，包括布置于车身多个位置处的定位天线，还包括：车身控制主模块，其与无钥匙进入系统的主控模块集成，通过该主控模块与各处定位天线通信；布置于车身多个位置处的区域车身控制模块，分别与对应位置处的定位天线集成，或者临近对应位置处的定位天线设置；各区域车身控制模块被配置为通过与其集成的定位天线或临近的定位天线接收车身控制主模块发送的车身控制信号，以对其所属区域的车身部件执行相应控制动作；车身控制主模块响应用户对车内输入模块的操作而产生所述车身控制信号，车身控制主模块与车内输入模块间通过车辆总线通信。

与现有技术相比，上述方案具有以下优点：

1)以“无线”替代“有线”来实现对各个车身部件的控制，对区域车身控制模块与定位天线集成的方案，几乎无需再布设电缆，对区域车身控制模块临近定位天线设置的方案，也仅需距离极短的电缆布设，因此极大减少了布线复杂度以及减少了布线成本；

2)充分利用无钥匙进入系统已有的无线通信功能，通过与定位天线集成或临近设置的方式，而无需配置额外的无线网络或专为此无线车身控制功能来配置相应的无线网络，在实现无线车身控制功能的同时并不增加额外的硬件及软件配置成本。另一方面，也使得定位天线并非仅用于无钥匙进入系统，提高了车辆已配置的无线网络的利用率，对车辆整体来说也降低了成本。

附图说明

图1是本发明分布式无线车身控制系统的一种实施例中的无线车身控制功能实现示意图；

图2是本发明分布式无线车身控制系统的另一种实施例中面临主模块故障时的处理实现示意图；

图3是本发明分布式无线车身控制系统的一种实施例的应用场景示意图。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。

本发明适于应用在车身控制器作为统一的控制器以控制例如车灯、中控锁、电动门窗、后视镜等常规车身部件的各类车型上。此处的常规车身部件并不包括车辆动力总成或底盘总成中的车身部件。对于目前通过单独的按键/开关对与其线束(电缆)连接的车身部件进行控制的车型，本发明并不适用。

如前所属，本发明提供的分布式无线车身控制系统通过复用原本就布置于车身多个位置处的、属于无钥匙进入系统的定位天线来实现车身控制主模块与区域车身控制模块间的无线通信。在系统中，车身控制主模块被配置为处理从输入模块处获得的用户操作指令，以生成与该用户操作指令相对应的车身控制信号。例如，通过车辆总线(CAN/L I N)获得输入模块处(按键/语音识别器/触摸屏)的用户操作指令。并且，车身控制主模块会按车身控制信号所需控制的车身部件所在位置，通过无钥匙进入系统的主控模块原本已有的与各定位天线间的无线通信能力，通过无线方式发送至相应的区域车身控制模块处。而区域车身控制模块在获得相应车身控制信号后，据此对其所属区域的车身部件执行相应控制动作并向车身控制主模块反馈执行信息，例如开/关车灯、解锁/上锁车门、解锁/上锁后备箱门等。从而，通过上述车身控制主模块与区域车身控制模块间的无线通信实现了无线车身控制的功能。

以下参照图1对本发明一种实施例的无线车身控制功能的实现过程作进一步说明。参照图1所示，选择车身上已布置有无钥匙进入系统的定位天线的5处位置(即该实施例中布置在车身各处的定位天线的数量等于或多于5根)，将该5处位置设置为无线车身控制网络中的节点。这些节点在无线车身控制的过程中作为其所属区域与车身控制主模块间的无线通信接口。在每个节点中，区域车身控制模块可以直接与定位天线集成，或者也可以通过与定位天线间极短距离的电缆连接而临近设置。由于是短距离的电缆布线，其布线的难度及成本相对于背景技术中所提及的方式都会极大降低。

上述节点位置的选择可优选车身的左前、左后、右前、右后及后方的5处区域中的定位天线，以使得无线车身控制的区域划分尽量符合目前典型车身控制功能的区域划分。例如，通过节点一作为无线通信接口而实现对左前灯及左前门区域的控制，通过节点二作为无线通信接口而实现对右前灯及右前门区域的控制，通过节点三作为无线通信接口而实现对左后灯及左后门区域的控制，通过节点四作为无线通信接口而实现对右后灯及右后门区域的控制，通过节点五作为无线通信接口而实现对车内的内饰灯、后门、尾灯及刹车灯区域的控制。当然，在已布置的定位天线的数量较多时，也可以考虑设置更多节点，例如图3中有专门的节点对应左前灯控制，专门的节点对应左前门控制。

考虑到车身控制涉及的一些功能有功能安全要求，如果发生故障，要保证系统切换到安全状态。而本发明的系统可能由于模块故障、短时干扰等原因造成车身控制主模块和区域车身控制间的短时或永久通信中断。这种通信中断会直至故障模块被修复或短时干扰被消除才会恢复。在未恢复之前，上述的车身控制功能都会受到影响。因此，本发明还提供了更优化的系统方案设计，以期改善或降低车身控制失效的概率。

参照图2所示，在本发明的另一种实施例中，在车身控制主模块因故障而暂时失效时，某一节点处的区域车身控制模块会临时代替车身控制主模块，以代理执行车身控制主模块的全部或部分功能。例如，节点五会被预先指定为备用主节点，则节点五处的区域车身控制模块将作为备用车身控制主模块。本实施例中，车身控制主模块的功能主要包括：1)上述已提及的、将车内输入模块所接收的用户操作指令转发相应区域车身控制模块；2)提供满足全局功能安全要求的全局控制。例如，当车身控制主模块在通过节点一获知左前灯发生故障时，会根据全局功能安全要求而向节点二发送持续点亮右前灯的车身控制信号。通过此处举例可知，虽然用户并未通过对车内输入模块的操作而要求点亮右前灯，但车身控制主模块仍会根据全局功能安全要求而进行对某一节点或某一区域中的某个车身部件的控制。在此理解的基础上，备用车身控制主模块在当代理执行车身控制主模块的全部功能时，其会负责上述功能1和2，当代理执行车身控制主模块的部分功能时，其会主要负责上述功能2。

具体地，节点五处的区域车身控制模块中应配置有两套不同功能的设置，一套是实现区域车身控制模块功能的设置，一套是实现车身控制主模块的设置，这两套设置在满足切换条件(车身控制主模块发生故障或车身控制主模块从故障中恢复)时可由该区域车身控制模块中的控制器进行适配的调用。为使得区域车身控制模块能够接手发生故障的车身控制主模块进行代理执行，区域车身控制模块至少应具备同车内的一些有线节点通信的能力，特别是与车内输入模块通信的能力。如此，当车内输入模块基于用户操作而产生操作指令时，该指令除了被发送至车身控制主模块外，还被发送至节点五处的区域车身控制模块。具体地，节点五处的区域车身模块可以连接至车辆总线以与包括车内输入模块在内的其他有线节点通信。

由于在车身控制主模块正常工作时，节点五处的区域车身控制模块也获得了相应的、来自于车内输入模块的指令或消息，在节点五处的区域车身控制模块获知车身控制主模块的故障信息时，就可以依据预先的配置来切换其功能设置，从区域车身控制模块功能的设置切换至车身控制主模块功能的设置，并依据已经获得的及后续获得的输入指令或消息来进行代理执行。节点五处的区域车身控制模块依据该预先配置，代理执行车身控制主模块的全部功能或车身控制主模块的部分功能。后续，仍然依据该预先配置，节点五处的区域车身控制模块在获知车身控制主模块从故障中恢复时，从车身控制主模块功能的设置切换至区域车身控制模块功能的设置。

另外，考虑到无线车身控制网络中的某一节点也可能由于干扰和车身控制主模块短时失去通信联系。为应对此类问题，在本发明的另一实施例中，无线车身控制网络中的各个节点可预先被设置为与相邻的节点或与指定的节点互相间备份信息。即，各节点的区域车身控制模块与相邻节点处的区域车身控制模块，或者与指定节点处的区域车身模块构成互为备份组。例如，节点一和节点二间互相备份，节点三和节点五间互相备份，节点五和节点四间互相备份。当然，各节点间的互相配对关系不限于此处举例，可以通过预先设置来配置。具体地，既可以在车辆出厂前进行预先设置，也可以在每次车辆上电后由车身控制主模块来分配各节点的配对关系。

当节点三处的区域车身控制模块和车身控制主模块间短时失联期间，节点五处的区域车身控制模块会向节点三处的区域车身控制模块代为转发车身控制主模块的车身控制信号(原本应直接向节点三处的区域车身控制模块发送的车身控制信号)，以及向车身控制主模块代为转发节点三处的区域车身控制模块基于车身控制信号的反馈消息，例如对节点三所属区域的车身部件的控制结果等。当节点三处的区域车身控制模块和车身控制主模块的通信恢复后，就停止上述的代为转发操作。如此，能够尽量保证在上述短时失联的情况下，各区域的车身控制功能仍能正常执行。

此外，考虑到装配本发明系统的各车辆间在相互距离比较近时也可能互相干扰。为应对此类干扰，车身控制主模块与区域车身控制间的通信被配置为采用问答机制。即，车身控制主模块在向某一区域车身控制模块发送车身控制信号后，该区域车身控制模块在收到该车身控制信号后应向车身控制主模块反馈响应信号。并且，车身控制主模块在发送车身控制信号时采用多次发送方式，每次发送时附带发送时间及下次发送的预测时间。在当次发送失败或未获得区域车身控制模块的响应时，在一定的发送时间间隔后执行下次发送。每辆车的车身控制主模块在当次发送和下一次发送之间的发送时间间隔均不相同。例如，每辆车的车身控制主模块的上述发送时间间隔可以被预先配置为和自身的车架信息唯一相关。由于每辆车的车身控制主模块的发送时间间隔不同，即使两辆车的车身控制主模块的当次发送正好在同一时间而互相干扰，则由于下一次发送时间肯定不相同，各辆车的车身控制主模块的下一次发送就不会形成相互干扰。同时，由于各辆车已知道对方车辆的下次发送时间，也可以通过避开对方车辆的下次发送时间而有效避免车辆间的干扰。

图3示意出了依据本发明一实施例的应用场景示意图。由于UWB(超宽带)技术相对于Wi F i、Z-Wave、蓝牙等连接技术更具灵活性和抗干扰能力，其也越来越多地被用于无钥匙进入系统中。本实施例中，就利用布置在车身各处的总共10根UWB定位天线来实现无线车身控制功能。也就是说，本实施例中的无线车身控制网络包括：与无钥匙进入系统主控单元集成的车身控制主模块构成的主节点和其余10个实现区域车身控制功能的区域节点。其中，左前灯组合控制区域节点中由相应的区域车身控制模块控制左前近光灯、左前远光灯、左前转向灯和左侧雾灯；左前门组合控制区域节点中由相应的区域车身控制模块控制左前门的解锁/上锁、左前门的车窗及左后视镜；左后灯组合控制区域节点中由相应的区域车身控制模块控制左后尾灯、左后转向灯和左侧刹车灯；后门组合控制区域节点中由相应的区域车身控制模块控制后备箱的解锁/上锁及高位刹车灯；其他各区域节点的车身控制功能可相应类推；内饰控制组合区域节点中由相应的区域车身控制模块控制内饰灯以及作为备用车身控制主模块。

对应上述车辆间的抗干扰处理方案，每辆车的车身控制主模块的多次发送车身控制信号的时间间隔是每辆车的I D(例如车架号)的函数。

由于UWB的无线通信既在无钥匙进入系统中作定位用，也在无线车身控制系统中作通信用，不仅减少了原本的电缆布线，也提高了UWB的无线通信的利用率，从整车层面进一步降低了成本。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (7)

1.一种分布式无线车身控制系统，包括布置于车身多个位置处的属于无钥匙进入系统的定位天线，其特征在于，还包括：车身控制主模块，其与无钥匙进入系统的主控模块集成，通过该主控模块与各处定位天线通信；布置于车身多个位置处的区域车身控制模块，分别与对应位置处的定位天线集成，或者临近对应位置处的定位天线设置；定位天线为基于UWB的天线，车身控制主模块与区域车身控制模块间基于UWB协议通信；各区域车身控制模块被配置为通过与其集成的定位天线或临近的定位天线接收车身控制主模块发送的车身控制信号，以对其所属区域的车身部件执行相应控制动作；车身控制主模块响应用户对车内输入模块的操作而产生所述车身控制信号，车身控制主模块与车内输入模块间通过车辆总线通信。

2.如权利要求1所述的分布式无线车身控制系统，其特征在于，预先指定某一区域车身控制模块作为备用车身控制主模块，在车身控制主模块发生故障时，所述区域车身控制模块从初始的区域车身控制模块的设置切换至车身控制主模块的设置，以代理执行车身控制主模块的全部或部分上述功能。

3.如权利要求2所述的分布式无线车身控制系统，其特征在于，车身控制主模块从故障中恢复后，继续执行车身控制主模块的上述功能，区域车身控制模块从备用车身控制主模块的设置切换回初始的区域车身控制模块的设置。

4.如权利要求1所述的分布式无线车身控制系统，其特征在于，各区域车身控制模块被预先设置为与相邻的或指定的区域车身控制模块构成互为备份组，在各区域车身控制模块与车身控制主模块间正常通信时，互为备份组中的各区域车身控制模块互相备份各自收发的信息及其所属区域的车身部件相关的控制或状态信息，在某一区域车身控制模块与车身控制主模块间的通信中断时，其所属互为备份组中的其他区域车身控制模块在通信中断期间，基于已经备份的信息，向通信中断的该区域车身控制模块代为转发车身控制主模块的车身控制信号，及代为向车身控制主模块反馈相应信息。

5.如权利要求4所述的分布式无线车身控制系统，其特征在于，有关互为备份的预先设置为出厂设置，或车辆上电后设置。

6.如权利要求1所述的分布式无线车身控制系统，其特征在于，车身控制主模块与区域车身控制模块间的通信采用问答机制；车身控制主模块在发送车身控制信号时采用多次发送方式，每次发送时附带发送时间及下次发送的预测时间，在当次发送失败或未获得区域车身控制模块的响应时，在一定的发送时间间隔后执行下次发送；每辆车的车身控制主模块的发送时间间隔均不同。

7.如权利要求1所述的分布式无线车身控制系统，其特征在于，输入模块包括下述的任意一种或多种：按键、语音识别器、触控屏。

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