CN110562171A - 汽车电控系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车电控系统及汽车，架构包括：车载以太网络，包括骨干网络总线，骨干网络总线设置于车体内部；多个传感器，分布于车体的不同位置；多个数据集中单元，分别与骨干网络总线连接，每个数据集中单元与至少一个传感器连接；多个域控制器处理单元，多个域控制器处理单元分别与所述骨干网络总线连接，多个域控制器处理单元根据骨干网络总线中的传感器的感知数据控对车体进行自动驾驶运动控制。实现简化多传感器的连接和车辆的线束布置。

Description

汽车电控系统及汽车

技术领域

本发明涉及自动驾驶汽车技术领域，更具体地，涉及一种汽车电控系统及应用该汽车电控系统的汽车。

背景技术

目前，自动驾驶汽车需要连接很多不同的传感器，自动驾驶汽车需要处理的数据量很大，算法也很复杂，因此，自动驾驶汽车的运算能力要求很强。不同功能要求的安全级别也不尽相同，如智能座舱的相关功能与汽车安全行驶关系不大，因此，智能座舱的安全等级就相应低一些；自动驾驶相关功能与汽车安全行驶相关性非常强，自动驾驶相关软硬件的安全级别就高很多。功能安全级别的划分参照ISO26262标准。

图1展示了自动驾驶车辆需要的各种传感器与自动驾驶域处理单元104的连接方式，可以看出，该汽车电控系统的架构采用的是星型拓扑结构，包括中央控制域处理单元103、自动驾驶域处理单元104、车辆控制域处理单元105和智能座舱域处理单元106，中央控制域处理单元103、自动驾驶域处理单元104、车辆控制域处理单元105和智能座舱域处理单元106分别通过骨干网络总线101与中央网关102连接，相关的各种传感器(环视摄像头107、长焦前视摄像头108、中焦前视摄像头109、超声波雷达110、毫米波雷达111、激光雷达112、GNSS模块113、V2X模块114)都连接到自动驾驶域处理单元104，导致车辆线束很复杂，布置也很不方便。

因此需要提出一种能够简化多传感器的连接和车辆的线束布置的汽车电控系统。

发明内容

本发明的目的是提出一种汽车电控系统及应用该汽车电控系统的汽车，实现简化多传感器的连接和车辆的线束布置。

为实现上述目的，本发明提出了一种汽车电控系统，包括：

车载以太网络，所述车载以太网络包括骨干网络总线设置于车体内部；

多个传感器，所述多个传感器分布于车体的不同位置；

多个数据集中单元，所述多个数据集中单元分别与所述骨干网络总线连接，每个所述数据集中单元与至少一个所述传感器连接，所述数据集中单元用于将对应区域的所述传感器的感知数据载入所述骨干网络总线中；

多个域控制器处理单元，所述多个域控制器处理单元分别与所述骨干网络总线连接，所述多个域控制器处理单元根据所述骨干网络总线中的所述传感器的感知数据控对车体进行自动驾驶运动控制。

可选地，所述骨干网络总线的结构包括环形结构和网型结构；所述多个数据集中单元设于车体周围，每个所述数据集中单元与附近区域的至少一个所述传感器连接。

可选地，所述多个域控制器处理单元包括智能座舱域处理单元、自动驾驶域处理单元、车辆控制域处理单元和中央控制域处理单元中的至少两个，多个所述域控制器处理单元分别通过车载以太网络接口与所述骨干网络总线连接。

可选地，所述中央控制域处理单元用于实时监测并控制所述自动驾驶域处理单元、所述智能座舱域处理单元、所述车辆控制域处理单元以及所述多个传感器的运行状态；所述自动驾驶域处理单元用于接收并处理多个所述传感器的感知数据并输出对车体的控制指令至所述骨干网络总线；所述车辆控制域处理单元用于根据所述骨干网络总线中的所述控制指令进行车体的运动控制；所述智能座舱域处理单元用于驾驶员行为分析、危险驾驶提醒、驾驶员的输入指令处理、以及控制车体内的座舱仪表、导航信息和娱乐系统。

可选地，所述自动驾驶域处理单元融合多个所述传感器的感知数据生成关于自动驾驶决策的所述控制指令；所述车辆控制域处理单元集成有动力系统、刹车系统和转向系统。

可选地，所述传感器通过车载以太网接口与所述数据集中单元连接，所述传感器的感知数据以车载以太网报文的格式发送给所述数据集中单元。

可选地，所述多个传感器包括视觉传感器和距离传感器；所述视觉传感器包括环视摄像头、长焦前视摄像头和、中焦前视摄像头和多个环视摄像头，所述长焦前视摄像头和中焦前视摄像头设于车体的前方，所述多个环视摄像头分别设于车体的前方、后方、左前方、右前方；所述距离传感器包括多个超声波雷达、多个毫米波雷达和多个激光雷达，多个所述超声波雷达设于车体四周，多个所述毫米波雷达设于车体前端和车体后端，多个所述激光雷达设于车体顶部。。可选地，还包括GNSS模块，所述GNSS模块根据所述视觉传感器、所述距离传感器结合电子地图计算车辆的路径以及定位，所述GNSS模块通过车载以太网接口与一个所述数据集中单元连接。

可选地，还包括V2X模块，所述V2X模块用于车体与外界的通信，所述V2X模块通过车载以太网接口与一个所述数据集中单元连接。

本发明还提出了一种汽车，所述汽车包括以上所述的汽车电控系统。

本发明的有益效果在于：

多个传感器通过位于车体周围的多个数据集中单元连接到骨干网络总线的骨干网络总线，传感器的感知数据通过数据集中单元传输至骨干网络总线中，同时多个域控制器处理单元分别与骨干网络总线连接并根据骨干网络总线中的传感器感知数据进行自动驾驶控制，实现自动驾驶功能的同时减少了传感器线束长度，降低车辆线束连接的复杂性，同时方便了车辆不同传感器配置定制化。进一步地，骨干网络总线的骨干网络总线采用环形结构或网型结构分布于车体内部，环形网络的数据传输方式可以使数据在骨干网络总线中的传输路径有两条(网状结构的数据传输路径可以有多条)，实现正反两个方向的数据传输，当环形网络出现断路，数据可以从另一个方向进行传输。根据自动驾驶车辆不同功能、不同安全级别以及升级的需要，可以将自动驾驶车辆计算平台划分为智能座舱域处理单元、自动驾驶域处理单元、车辆控制域处理单元、中央控制域处理单元，对整车的算力进行了分解，实现了自动驾驶车辆高算力的分解，集中的算力需求分散到了多个运算单元。每个域控制器处理单元都单独接入骨干网络，每个域控制器处理单元只需要一个接入骨干网的通讯接口即可，解决了域控制器接口复杂问题。

本发明的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了现有的一种汽车电控系统的示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的一种汽车电控系统的示意图。

附图标记说明：

图1中：

101、骨干网络总线；102、中央网关；103、中央控制域处理单元；104、智能座舱域处理单元；105、自动驾驶域处理单元；106、车辆控制域处理单元；107、环视摄像头；108、长焦前视摄像头；109、中焦前视摄像头；110、超声波雷达；111、毫米波雷达；112、激光雷达；113、GNSS模块；114、V2X模块。

图2中：

1、骨干网络总线；2、数据集中单元；3、中央控制域处理单元；4、智能座舱域处理单元；5、自动驾驶域处理单元；6、车辆控制域处理单元；7、环视摄像头；8、长焦前视摄像头；9、中焦前视摄像头；10、超声波雷达；11、毫米波雷达；12、激光雷达；13、GNSS模块；14、V2X模块。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图2示出了根据本发明的一个实施例的一种汽车电控系统的示意图，如图2所示，根据本发明的一种汽车电控系统，包括：

车载以太网络，车载以太网络包括骨干网络总线1，骨干网络总线1设置于车体内部；

多个传感器，多个传感器分布于车体的不同位置；

多个数据集中单元2，多个数据集中单元2分别与骨干网络总线1连接，每个数据集中单元2与至少一个传感器连接，数据集中单元2用于将对应区域的传感器的感知数据载入骨干网络总线1中；

多个域控制器处理单元，多个域控制器处理单元分别与骨干网络总线1连接，多个域控制器处理单元根据骨干网络总线1中的传感器的感知数据对车体进行自动驾驶运动控制。

具体地，多个数据集中单元2负责把多个传感器数据接入骨干网络总线1中，同时多个域控制器处理单元分别与骨干网络总线1连接并根据骨干网络总线1中的传感器感知数据进行与自动驾驶能够相关的运动控制，实现自动驾驶功能的同时能够简化多个传感器与多个域控制器处理单元的连接，便于线束布置。

本实施例中，骨干网络总线1的结构包括环形结构和网型结构。

具体地，参考图2，本实施例采用1000BASE-T1车载以太网形成环形数据传输方式，骨干网络总线1传输线路在车体内围绕车体的左前，右前，左后，右后，形成一个环形网络。环形网络的数据传输方式可以使数据在骨干网络总线1中的传输路径有两条，实现正反两个方向的数据传输，当环形网络出现断路，数据可以从另一个方向进行传输。在本发明的其他实施例中，骨干网络总线1的结构也可以为网型结构，例如“日”型、“目”型、“田”型等网状结构，多个数据集中单元2与多个域控制器处理单元分别连接骨干网络总线1的不同位置，能够为多个数据集中单元2与多个域控制器处理单元之间提供多条数据传输路径，能够有效避免当骨干网络总线1某处断路导致数据传输中断的问题。

参考图2，本实施例中的多个数据集中单元设于车体周围，每个数据集中单元与附近区域的至少一个传感器连接。即在车辆的左前，右前，左后，右后分别设置一个数据集中单元2，负责把附近区域的多个传感器数据接入骨干网络总线1中，这种连接方式较为简单方便，能够有效减少线束长度，降低车辆线束复杂性，同时方便了车辆不同传感器配置的定制化。在本发明的其他实施例中，多个数据集中单元也可以设置在车体内部其他便于与传感器连接的区域，本领域技术人员可以根据实际需求设置多个数据集中单元的具体安装位置，并将传感器与便于连接的数据单元进行连接，此处不再赘述。

本实施例中，多个域控制器处理单元包括智能座舱域处理单元4、自动驾驶域处理单元5、车辆控制域处理单元6和中央控制域处理单元3，智能座舱域处理单元4、自动驾驶域处理单元5、车辆控制域处理单元6和中央控制域处理单元3分别通过车载以太网络接口与环形的骨干网络总线1连接。

具体地，根据自动驾驶车辆不同功能的安全级别不同以及升级的需要，把自动驾驶车辆计算平台划分为四个域计算处理单元：智能座舱域处理单元4、自动驾驶域处理单元5、车辆控制域处理单元6、中央控制域处理单元3，以此将整车的算力进行了分解，实现了自动驾驶车辆高算力的分解，集中的算力需求分散到了多个运算单元；每个域处理单元单独接入骨干网络，域控制器处理单元只需要一个接入骨干网络总线1的通讯接口即可，解决了域控制器接口复杂问题。其中每个域控制器处理单元对应一个域控制器硬件，域控制器为包括SOC、MCU以及多个ECU的自动驾驶中央计算单元，域控制器为现有技术，此处不再赘述。

本实施例中，中央控制域处理单元3用于实时监测并控制自动驾驶域处理单元5、智能座舱域处理单元4、车辆控制域处理单元6以及多个传感器的运行状态；自动驾驶域处理单元用于接收并处理多个传感器的感知数据并输出对车体的控制指令至骨干网络总线1；车辆控制域处理单元6用于根据骨干网络总线1中的控制指令进行车体的运动控制；智能座舱域处理单元4用于驾驶员行为分析、危险驾驶提醒、驾驶员的输入指令处理、以及控制车体内的座舱仪表、导航信息和娱乐系统。自动驾驶域处理单元5融合多个传感器的感知数据生成关于自动驾驶决策的控制指令。车辆控制域处理单元6集成动力系统、刹车系统和转向系统。

具体地，中央控制域处理单元3用于实时监测并控制自动驾驶域处理单元5、智能座舱域处理单元4、车辆控制域处理单元6以及接入系统中的各个传感器；中央控制域处理单元3负责外部网络数据的接入以及车辆数据的输出，同时负责网络数据安全，数据记录，车况监测，车辆行驶安全等功能；自动驾驶域主要处理车辆外部信息并输出对车体的控制指令，自动驾驶域处理单元5融合多个传感器的感知数据生成自动驾驶决策的控制命令并将控制命令通过车载以太网骨干网络发送至车辆控制域处理单元6，车辆控制域处理单元6根据控制命令对车体的运动系统进行控制；智能座舱域处理单元4用于控制实现车体内的座舱仪表、车内空调、导航信息和娱乐系统，还处理车体内的信息并输出对车辆执行部件的控制，如驾驶员行为分析、危险驾驶提醒、驾驶员的语音指令、动作指令等。车辆控制域处理单元6用于实现车辆的运动控制，接收骨干网络总线1的控制指令，处理控制指令并反馈执行结果；车辆控制域处理单元6集成动力系统，刹车系统，转向系统的功能，实现车体的运动控制。

本实施例中，传感器通过车载以太网接口与数据集中单元2连接，传感器的感知数据以车载以太网报文的格式发送给数据集中单元2。

具体地，每个传感器都具有车载以太网的接口，各个传感器的感知数据都以车载以太网报文格式发送给数据集中单元2，各个传感器本身的配置及时钟等也是通过数据集中单元2同步中央控制域处理单元3的配置和时钟。

参考图2，本实施例中，多个传感器包括视觉传感器和距离传感器；

视觉传感器包括多个环视摄像头7、长焦前视摄像头8和中焦前视摄像头9，多个环视摄像头7分别设于车体前方、后方、左前方、右前方，长焦前视摄像头8和中焦前视摄像头9设于车体的前方；

距离传感器包括多个超声波雷达10、多个毫米波雷达11和多个激光雷达12，多个超声波雷达10设于车体四周，多个毫米波雷达11设于车体前端和车体后端，多个激光雷达12设于车体顶部。传感器配置方案可以根据车辆的功能需求和配置要求进行相应的增减，安装位置的调整等。

本实施例中，还包括GNSS模块13，GNSS模块13根据视觉传感器、距离传感器结合电子地图计算车辆的路径以及定位，GNSS模块13通过一个数据转换单元与一个数据集中单元2连接。

具体地，GNSS模块13(全球导航卫星系统)能够结合高精度的电子地图计算车辆的路径、定位并进行道路全局规划，并将定位数据传输到到骨干网络总线，供智能座舱域处理单元4、自动驾驶域处理单元5、车辆控制域处理单元6或中央控制域处理单元3使用，实现自动驾驶的高精定位。

本实施例中，还包括V2X模块14，V2X模块14用于实现车体与外界的通信，V2X模块14通过一个数据转换单元与一个数据集中单元2连接。具体地，V2X模块14用于车辆与外部其他车辆、云端、智能设备等的互联和通信，并将数据传输到骨干网络总线，供智能座舱域处理单元4、自动驾驶域处理单元5、车辆控制域处理单元6或中央控制域处理单元3使用，V2X模块14为现有技术，此处不再赘述。

本实施例中，数据集中单元2包括车载以太网交换机。具体地，本实施例中的数据集中单元2为车载以太网交换机，车载以太网交换机通过以太网的数据报文形式实现传感器、智能座舱域处理单元4、自动驾驶域处理单元5、车辆控制域处理单元6和中央控制域处理单元3直接的数据传输，车载以太网交换机为现有技术，此处不再赘述。

根据本发明的一种汽车，该汽车包括以上的汽车电控系统。

具体地，采用以上的汽车电控系统的汽车能够在实现自动驾驶功能的同时减少自动驾驶硬件系统中线束的长度节约成本，降低车辆线束复杂性便于组装，同时便于车辆不同传感器配置定制化。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种汽车电控系统，其特征在于，包括：

车载以太网络，所述车载以太网络包括骨干网络总线，所述骨干网络总线设置于车体内部；

多个传感器，所述多个传感器分布于车体的不同位置；

多个数据集中单元，所述多个数据集中单元分别与所述骨干网络总线连接，每个所述数据集中单元与至少一个所述传感器连接，所述数据集中单元用于将对应区域的所述传感器的感知数据载入所述骨干网络总线中；

多个域控制器处理单元，所述多个域控制器处理单元分别与所述骨干网络总线连接，所述多个域控制器处理单元根据所述骨干网络总线中的所述传感器的感知数据对车体进行自动驾驶运动控制。

2.根据权利要求1所述的汽车电控系统，其特征在于，所述骨干网络总线的结构包括环形结构和网型结构；所述多个数据集中单元设于车体周围，每个所述数据集中单元与附近区域的至少一个所述传感器连接。

3.根据权利要求1所述的汽车电控系统，其特征在于，所述多个域控制器处理单元包括智能座舱域处理单元、自动驾驶域处理单元、车辆控制域处理单元和中央控制域处理单元中的至少两个，所述多个域控制器处理单元分别通过车载以太网络接口与所述骨干网络总线连接。

4.根据权利要求3所述的汽车电控系统，其特征在于，

所述中央控制域处理单元用于实时监测并控制所述自动驾驶域处理单元、所述智能座舱域处理单元、所述车辆控制域处理单元以及所述多个传感器的运行状态；

所述自动驾驶域处理单元用于接收并处理多个所述传感器的感知数据并输出对车体的控制指令至所述骨干网络总线；

所述车辆控制域处理单元用于根据所述骨干网络总线中的所述控制指令进行车体的运动控制；

所述智能座舱域处理单元用于驾驶员行为分析、危险驾驶提醒、驾驶员的输入指令处理、以及控制车体内的座舱仪表、导航信息和娱乐系统。

5.根据权利要求4所述的汽车电控系统，其特征在于，所述自动驾驶域处理单元融合多个所述传感器的感知数据生成关于自动驾驶决策的所述控制指令；所述车辆控制域处理单元集成有动力系统、刹车系统和转向系统。

6.根据权利要求1所述的汽车电控系统，其特征在于，所述传感器通过车载以太网接口与所述数据集中单元连接，所述传感器的感知数据以车载以太网报文的格式发送给所述数据集中单元。

7.根据权利要求1所述的汽车电控系统，其特征在于，所述多个传感器包括视觉传感器和距离传感器；

所述视觉传感器包括长焦前视摄像头、中焦前视摄像头和多个环视摄像头，所述长焦前视摄像头和中焦前视摄像头设于车体的前方，所述多个环视摄像头分别设于车体的前方、后方、左前方、右前方；

所述距离传感器包括多个超声波雷达、多个毫米波雷达和多个激光雷达，多个所述超声波雷达设于车体四周，多个所述毫米波雷达设于车体前端和车体后端，多个所述激光雷达设于车体顶部。

8.根据权利要求7所述的汽车电控系统，其特征在于，还包括GNSS模块，所述GNSS模块根据所述视觉传感器、所述距离传感器结合电子地图计算车辆的路径以及定位，所述GNSS模块通过车载以太网接口与一个所述数据集中单元连接。

9.根据权利要求1所述的汽车电控系统，其特征在于，还包括V2X模块，所述V2X模块用于车体与外界的通信，所述V2X模块通过车载以太网接口与一个所述数据集中单元连接。

10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括根据权利要求1至9任意一项的所述汽车电控系统。