CN111976630B - 智能共享汽车网络及远程补电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能共享汽车网络，它包括主动安全智能终端、车辆诊断信号接口和车辆端网关；所述主动安全智能终端用于与汽车共享平台进行通信获取用户登录信息并校验用户信息；主动安全智能终端用于与车辆端网关的CAN总线连接，通过CAN网络获取车辆动力电池电量和车辆行驶状态信息，主动安全智能终端通过该CAN网络下发远程车辆控制指令；本发明通过后装主动安全智能终端接入到汽车共享平台，确保车辆各数据参数与平台监控需求定义进行适配，并确保原整车CAN数据保密和远程控制安全。

Description

智能共享汽车网络及远程补电方法

技术领域

本发明涉及汽车电子技术领域，具体地指一种智能共享汽车网络及远程补电方法。

背景技术

随着汽车电子技术和整车网联化技术发展，共享汽车逐渐得到市场青睐。共享车辆除了常规的车辆零部件外，还需要通过整车网络来协调各零部件的运行和控制。

为了提升共享车辆使用的便利性、安全性和智能性，往往会要求运营的共享车辆具备车辆状态远程监控、车辆防盗、远程补电、远程控制等服务，而这些功能实现需要车内部网络与外部网络进行连接，并需要主机厂开放整车通信协议，来配合相关功能开发。

而整车信号定义是主机厂的涉密资料，为了防止整车信息定义泄露，预防车辆被攻击或者误控制，影响车辆安全，在网络设计时，需要增加中央网关架构，形成车内网络和车外网络隔离，并增加报文加密和转换功能。

随着共享经济的快速发展，汽车共享出行应运而生，目前的汽车共享平台对各品牌汽车的接入提出了严格的数据监控要求，所有接入汽车共享平台的车辆，必须按照汽车共享平台的数据格式上传必要的车辆数据，然而车辆出厂时往往并不具备平台所需的上传车辆数据的能力，因此需要专门设计一种能与汽车共享平台通信的智能共享汽车网络。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种智能共享汽车网络及远程补电方法，本发明通过后装主动安全智能终端接入到汽车共享平台，确保车辆各数据参数与平台监控需求定义进行适配，并确保原整车CAN数据保密和远程控制安全。

为实现此目的，本发明所设计的智能共享汽车网络，它包括主动安全智能终端(AI-box)、车辆诊断信号接口和车辆端网关(GW)；

所述主动安全智能终端用于与汽车共享平台进行通信获取用户登录信息并校验用户信息；

主动安全智能终端用于与车辆端网关的通信CAN总线连接，通过通信CAN网络获取车辆动力电池电量和车辆行驶状态信息，主动安全智能终端通过该通信CAN网络下发远程车辆控制指令；

主动安全智能终端还用于与车辆端网关的诊断CAN总线连接，获取车辆的故障码和车辆识别代码，主动安全智能终端进行诊断命令的发送，并由车辆端网关通过车辆诊断信号接口转发到整车各网段，车辆端网关通过车辆诊断信号接口接收到车辆控制器对诊断信息的响应后，车辆端网关将诊断响应信息打包转发给主动安全智能终端；

所述车辆端网关用于收集汽车共享平台所需要的所有监控信息，并转发远程车辆控制指令，车辆端网关还用于将收集的所有监控信息根据信号的来源及发送周期进行信号重组和报文ID的转换，并将重组和报文ID转换后的信号周期性向主动安全智能终端发送。

一种利用上述智能共享汽车网络进行远程补电的方法，包括如下步骤：

步骤1：当主动安全智能终端检测到蓄电池电压低于补电触发值时，发出补电请求信号；

步骤2：车辆端网关检测到主动安全智能终端发送的补电请求时发出车载充电机唤醒报文，唤醒车载充电机；

步骤3：车载充电机由车辆端网关唤醒后，车载充电机提供VCU和电池管理系统硬线唤醒；

步骤4：VCU由车载充电机唤醒且收到补电请求时进入动力电压建立逻辑，另外，在补电过程中判断当前车辆状态是否满足补电条件，当无其它唤醒源，且无动力电压系统故障，同时动力电池SOC≥10％时，判断为满足补电条件，否则不满足；

步骤5：电池管理系统由车载充电机唤醒，当步骤4判断当前车辆状态满足补电条件时，VCU向电池管理系统发送允许上动力电压的命令，电池管理系统根据该命令建立动力电压，并通过车载充电机发送的补电状态报文控制充电流程。

本发明实现了将已量产的车型成功接入汽车共享平台，通过在原车基础上，增加网关控制器的方式，将原车型已有的车辆数据信息，通过网关进行数据格式转换，转发为汽车共享平台后装主动安全智能终端能够识别的监控数据，这样能够在保证整车其它控制器设计不做变更的基础上，成功接入汽车共享平台，满足汽车共享平台的监控数据要求，降低了整车接入汽车共享平台的变更工作量和费用。采用中央网关的形式，对车内网络和车外网络形成隔离，并通过网关进行传输报文重组和传输，实现运营平台对车辆的实时监控、远程控制等需求。采用CAN总线实现通信信号和诊断数据传输，可以满足总线信号传输的和运营后台监控实时性要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的整车网关架构示意图；

其中，1-主动安全智能终端、2-车辆诊断信号接口、3-汽车共享平台、4-车辆端网关、5-防火墙。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

本发明采用在原车设计的基础上额外增加车辆端网关4的方式与主动安全智能终端进行对接，网关对车内CAN数据进行识别接收、重组和转换，主动安全智能终端接收网关转发的车辆数据，上传至汽车共享平台。通过该网络架构的设计，可以保证车辆接入汽车共享平台时，不需要对车辆已有控制器进行设计变更以满足汽车共享平台的监控需求。同时，通过汽车共享平台下发的远程控制和车辆故障诊断命令，通过主动安全智能终端转发到车辆端时，网关对控制命令进行识别和校验，验证通过后，转发到相应的网段，由车辆控制器接收并执行，网关转发响应的控制反馈，把原整车作为一个黑盒，来响应汽车共享平台的请求，保障了整车控制访问的安全性。该智能共享汽车的整车网络架构如下，如图1和2所示，它包括主动安全智能终端1、车辆诊断信号接口2(DLC，Data Link Connector数据传递插接器)和车辆端网关4；

所述主动安全智能终端1用于与汽车共享平台3进行通信(通过摄像头、话筒、指纹等方式)获取用户登录信息并校验用户信息；

主动安全智能终端1用于与车辆端网关4的通信CAN总线连接，通过通信CAN网络获取车辆动力电池电量和车辆行驶状态信息(包括运行模式、车速、累计里程、档位、方向盘角度等状态信息)，主动安全智能终端1通过该通信CAN网络下发远程车辆控制指令(包括车门解闭锁、危险报警灯开启/关闭、禁止/允许车辆启动、蓄电池补电等指令)；

主动安全智能终端1还用于与车辆端网关4的诊断CAN总线连接，获取车辆的故障码和车辆识别代码(VIN代码)，主动安全智能终端1进行诊断命令的发送，并由车辆端网关4通过车辆诊断信号接口2转发到(根据定义的诊断报文ID识别进行转发，转发流程如表2)整车各网段(包括动力网段、车身电器网段、新能源网段)，车辆端网关4通过车辆诊断信号接口2接收到整车控制器车辆控制器对诊断信息的响应后，车辆端网关4将诊断响应信息打包(对诊断报文进行ID变换后，重新发出，详见表2)转发给主动安全智能终端1；

所述车辆端网关4用于收集汽车共享平台3所需要的所有监控信息，并转发远程车辆控制指令，车辆端网关4还用于将收集的所有监控信息根据信号的来源及发送周期进行信号重组和报文ID的转换，并将重组和报文ID转换后的信号周期性向主动安全智能终端1发送。

汽车共享平台3所需要的所有监控信息包括整车数据如车辆状态、充电状态、车速、总里程、总电压等；

驱动电机数据，包括驱动电机数量、转速、转矩、温度、输入电压等；

电池包数据：电池包单体电压、单体温度、最低温度、最低电压等；

报警数据：电压低报警、动力电池SOC过高报警、SOC跳变报警、绝缘报警、驱动电机故障码、动力电池故障码、整车控制器故障码等。

上述技术方案中，重组和ID转换是对原车报文和信息进行保护，不容易将车辆原数据直接发到后台。

数据经过转换和重组后，即使数据泄露，外界很难推测出原车的信号是什么，防止车辆信息泄露。

上述技术方案中，远程车灯、车门、补电请求等控制由汽车共享平台下发，由AI-box通过通信网段转发至网关，再由网关转发到车内网络，由相应的控制器完成控制响应，网关转发控制结果，经AI-box上传到运营监控平台。

车辆端网关4采用CAN总线连接整车各网段。车辆端网关4通过两路CAN总线连接到AI-box，分别实现通信信号和诊断数据传输；主动安全智能终端1具备4G联网功能，可以采集用户身份、指纹、声音等信息进行身份识别，并能够上传车辆状态、控制反馈等信息到运营监控平台。CAN总线的通讯速率为500Kbit/s。

上述技术方案中，主动安全智能终端1将重组和报文ID转换后的信号上传到汽车共享平台3。

上述技术方案中，车辆端网关4将收集的所有监控信息根据信号的来源及发送周期(对原发送周期按10ms、100ms、1000ms等进行分类，将相同发送周期和来源的数据转换后放到同一报文内)分为动力网络数据、车身网段数据、动力电池包数据、电机系统数据进行信号重组，并统一进行报文ID的转换(ID转换主要是对ID进行变化，原车ID设计会根据报文的优先级和发送周期来设定报文ID，转换后从0x460报文开始，顺序增加)。重组后的报文ID、信号layout、发送周期与车辆原报文完全不一样，能够有效保护原车实际CAN报文信息。

以车速和档位信号为例进行说明。

表1：车速、档位信号重组排列

上述技术方案中，所述远程车辆控制指令包括远程车辆车门控制命令、车灯控制命令、远程补电控制命令、防拆解控制命令(为了防止用户直接拆掉车辆安全终端1而脱离平台的监管，做了一个防拆的措施，如果发现车载终端被拆掉，车辆在下次启动时将无法行驶，防止车辆被恶意占有不归还)。

上述技术方案中，它还包括防火墙5，防火墙5用于对主动安全智能终端1与车辆端网关4之间的交互信息进行过滤(按报文ID过滤，未在定义范围内的报文不做响应)，防火墙5将过滤后的交互信息转发(根据功能所实现的控制器在哪个网段进行转发，在信号矩阵中已定义明确)到车内网络相应的网段。

防火墙过滤作用，是指车辆端网关4只转发在信号矩阵定义(即整车各CAN控制器通信的报文、信号定义)的用于车辆端网关4与主动安全智能终端1之间的所有交互报文，对于未定义的请求报文，车辆端网关4不会将此消息转发到整车其他3个CAN网段(动力网段、车身电器网段、新能源网段)。同时，车辆端网关4只会往主动安全智能终端1的通信和诊断网段转发已定义的信息，不会响应除读取VIN码的诊断命令外其他的诊断请求。

上述技术方案中，所述车辆端网关4用于通过车辆诊断信号接口2收集汽车共享平台3所需要的所有监控信息。车辆诊断信号接口2还用于连接外部诊断仪，完成车内各网段控制器诊断及刷写功能。

上述技术方案中，所述主动安全智能终端1与车辆端网关4之间的诊断服务为通过主动安全智能终端1下发诊断命令获取整车VIN码信息，其通信基本流程如下：

1、主动安全智能终端1对0x793地址发送以下命令(hex)：

03 22 F1 90 00 00 00 00

主动安全智能终端1收到ID为0x79B的数据：

10 14 62 F1 90 XX XX XX(VIN码从左至右第1-3个字符的ASCII码)

2、主动安全智能终端1对0x793地址发送以下命令(hex)：

30 00 0A 00 00 00 00 00

主动安全智能终端1收到ID为0x79B的数据：

21 XX XX XX XX XX XX XX(VIN码从左至右第4-10个字符的ASCII码)

22 XX XX XX XX XX XX XX(VIN码从左至右第11-17个字符的ASCII码)

3、将以上的ASCII码字符转换后即可得到测试车辆的VIN码诊断信号的收发及处理关系如下表。

表2：VIN码读取过程

上述技术方案中，所述主动安全智能终端1经过车辆端网关4转发远程补电控制命令到整车CAN网段，由相应的补电控制器完成补电动作，并向主动安全智能终端1进行补电状态反馈。

一种利用上述智能共享汽车网络进行远程补电的方法，包括如下步骤：

步骤1：主动安全智能终端1正常发送无补电信号，当主动安全智能终端1检测到蓄电池电压低于补电触发值(11.5V)时，发出补电请求信号(每次发送补电请求时间间隔不低于24小时)；

步骤2：车辆端网关4检测到主动安全智能终端1发送的补电请求时发出车载充电机(OBC)唤醒报文(0x9B)5帧，唤醒车载充电机；

步骤3：车载充电机由车辆端网关4唤醒后，车载充电机提供VCU和电池管理系统硬线唤醒；

步骤4：VCU由车载充电机唤醒且收到补电请求时(请求的源头由智能终端发起，经网关转发给整车控制器VCU)进入动力电压建立逻辑，同时在补电过程中判断当前车辆状态是否满足补电条件，当无其它唤醒源，且无动力电压系统故障，同时动力电池SOC≥10％时，判断为满足补电条件，否则不满足；VCU通过车辆端网关4向安全智能终端1相应反馈无补电，补电成功，补电中，补电失败，补电退出共5个状态，VCU在收到OBC发送的退出补电时，执行下动力电压流程；

(1)补电成功：VCU被唤醒后且收到电瓶电压补电请求后，同时满足以下条件，则进行动力电压激活，进入电瓶电压充电状态，并向T-box反馈补电成功状态信号：

A、无其它唤醒源；

B、收到后装T-box的电瓶电压充电请求信号；

C、无动力电压故障；

D、SOC≥10％；

(2)无补电：无蓄电池补电请求时，VCU向T-box反馈的补电状态为：无补电；

(3)补电中：有补电请求时，如果满足补电进入条件，且已动力电压激活且无补电退出条件满足，则VCU反馈：12V补电中。

(4)补电失败：有补电请求时，补电过程中，满足以下任意条件时，VCU向T-box反馈的补电状态为：补电失败状态，TBOX收到补电失败后发送补电停止命令；

A、上电时，BMS反馈动力电池SOC＜10％；

B、补电过程中，BMS反馈动力电池SOC＜5％；

C、整车有动力电压故障；

D、动力电压上电5s后，蓄电池的采集电压仍＜13.5V；

(5)退出补电：有补电请求时，满足以下任意条件，VCU反馈：补电退出状态；

A、VCU未收到后装T-box发送的电瓶电压充电请求信号超过一定时间(1s)；

B、VCU接收到交流充电唤醒信号；

C、VCU接收到直流充电唤醒信号；

D、VCU接收到门状态开启信号；

步骤5：电池管理系统由车载充电机唤醒，当步骤4判断当前车辆状态满足补电条件时，VCU向电池管理系统发送允许上动力电压的命令，电池管理系统根据该命令建立动力电压，并通过车载充电机发送的补电状态报文控制充电流程。

上述技术方案的步骤1中，主动安全智能终端1接收到VCU反馈的退出补电或补电完成或补电时间超过预设时间(30分钟，由主动安全智能终端1计时)时发送补电退出信号(10帧)。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种智能共享汽车网络，其特征在于：它包括主动安全智能终端(1)、车辆诊断信号接口(2)和车辆端网关(4)；

所述主动安全智能终端(1)用于与汽车共享平台(3)进行通信获取用户登录信息并校验用户信息；

主动安全智能终端(1)用于与车辆端网关(4)的通信CAN总线连接，通过通信CAN网络获取车辆动力电池电量和车辆行驶状态信息，主动安全智能终端(1)通过该通信CAN网络下发远程车辆控制指令；

主动安全智能终端(1)还用于与车辆端网关(4)的诊断CAN总线连接，获取车辆的故障码和车辆识别代码，主动安全智能终端(1)进行诊断命令的发送，并由车辆端网关(4)通过车辆诊断信号接口(2)转发到整车各网段，车辆端网关(4)通过车辆诊断信号接口(2)接收到车辆控制器对诊断信息的响应后，车辆端网关(4)将诊断响应信息打包转发给主动安全智能终端(1)；

所述车辆端网关(4)用于收集汽车共享平台(3)所需要的所有监控信息，并转发远程车辆控制指令，车辆端网关(4)还用于将收集的所有监控信息根据信号的来源及发送周期进行信号重组和报文ID的转换，并将重组和报文ID转换后的信号周期性向主动安全智能终端(1)发送；

主动安全智能终端(1)将重组和报文ID转换后的信号上传到汽车共享平台(3)；

在原车设计的基础上额外增加车辆端网关(4)的方式与主动安全智能终端(1)进行对接，主动安全智能终端(1)能够识别车辆端网关(4)重组和报文ID转换后的信号。

2.根据权利要求1所述的智能共享汽车网络，其特征在于：车辆端网关(4)将收集的所有监控信息根据信号的来源及发送周期分为动力网络数据、车身网段数据、动力电池包数据、电机系统数据进行信号重组，将相同发送周期和来源的数据转换后放到同一报文内，并统一进行报文ID的转换。

3.根据权利要求1所述的智能共享汽车网络，其特征在于：所述远程车辆控制指令包括远程车辆车门控制命令、车灯控制命令、远程补电控制命令、防拆解控制命令。

4.根据权利要求1所述的智能共享汽车网络，其特征在于：它还包括防火墙(5)，防火墙(5)用于对主动安全智能终端(1)与车辆端网关(4)之间的交互信息进行过滤，防火墙(5)将过滤后的交互信息转发到车内网络相应的网段。

5.根据权利要求1所述的智能共享汽车网络，其特征在于：所述车辆端网关(4)用于通过车辆诊断信号接口(2)收集汽车共享平台(3)所需要的所有监控信息。

6.根据权利要求1所述的智能共享汽车网络，其特征在于：所述主动安全智能终端(1)与车辆端网关(4)之间的诊断服务为通过主动安全智能终端(1)下发诊断命令获取整车VIN码信息。

7.根据权利要求1所述的智能共享汽车网络，其特征在于：所述主动安全智能终端(1)经过车辆端网关(4)转发远程补电控制命令到整车CAN网段，由相应的补电控制器完成补电动作，并向主动安全智能终端(1)进行补电状态反馈。

8.一种利用权利要求1所述的智能共享汽车网络进行远程补电的方法，包括如下步骤：

步骤1：当主动安全智能终端(1)检测到蓄电池电压低于补电触发值时，发出补电请求信号；

步骤2：车辆端网关(4)检测到主动安全智能终端(1)发送的补电请求时发出车载充电机唤醒报文，唤醒车载充电机；

步骤3：车载充电机由车辆端网关(4)唤醒后，车载充电机提供VCU和电池管理系统硬线唤醒；

步骤4：VCU由车载充电机唤醒且收到补电请求时进入动力电压建立逻辑，另外，在补电过程中判断当前车辆状态是否满足补电条件，当无其它唤醒源，且无动力电压系统故障，同时动力电池SOC≥10％时，判断为满足补电条件，否则不满足；

步骤5：电池管理系统由车载充电机唤醒，当步骤4判断当前车辆状态满足补电条件时，VCU向电池管理系统发送允许上动力电压的命令，电池管理系统根据该命令建立动力电压，并通过车载充电机发送的补电状态报文控制充电流程。

9.根据权利要求8所述的进行远程补电的方法，其特征在于：所述步骤1中，主动安全智能终端(1)接收到VCU反馈的退出补电或补电完成或补电时间超过预设时间时发送补电退出信号。

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