CN112208467B - 车载网络系统 - Google Patents

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Abstract

车载网络系统包括：电源；上ECU(电子控制单元)；中间ECU，其配置为与上ECU通信；以及多个下ECU，其配置为与中间ECU通信。中间ECU配置为接收从电源供应的电力，并将多个下ECU保持在断电状态，直到中间ECU从上ECU接收到消息，并且响应于从上ECU发送的消息，将从电源供应的电力供应至多个下ECU。下ECU配置为：当从电源供应电力时，从断电状态转变为待机状态以等待指示。

Description

车载网络系统
技术领域
本发明涉及车载网络系统。
背景技术
车辆配备有均称为电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)的多个车载装置。将参照图3A和图3B描述ECU的运作控制的一种模式。在图3A所示的示例中，来自电源900的电力分别经由三条电力线905、906和907供应至ECU 902，作为电池(Battery，+B)电源的+B电力、附件(Accessory，ACC)电源的ACC电力以及点火(Ignition，IG)电源的IG电力。电力线905直接地连接电源900和ECU 902，并且电力总是由电力线905供应。电力线906经由ACC继电器903连接电源900和ECU 902。电力线907经由IG继电器904连接电源900和ECU 902。电源管理ECU 901检测用户的使用钥匙或按钮开关开启ACC或IG的操作，并根据所检测的操作经由控制线908操作ACC继电器903并经由控制线909操作IG继电器904。例如，当检测到ACC开启(ON)操作时，电源管理ECU 901闭合ACC继电器903以经由电力线906供应电力。此外，当检测到IG开启(ON)操作时，电源管理ECU 901闭合IG继电器904以经由电力线907供应电力。
ECU 902根据是否经由三条电力线905、906和907供应了+B电源的+B电力、ACC电源的ACC电力和IG电源的IG电力的组合来执行运作。例如，当供应了ACC电源的ACC电力时，ECU902执行被确定为用于ACC ON状态的运作的预定运作，而当供应了IG电源的IG电力时，ECU902执行被确定为用于IG ON状态的运作的预定运作。通信线910连接电源管理ECU 901和ECU 902，并且电源管理ECU 901和ECU 902可以彼此通信。取决于ECU 902的规范，可以省略+B电源、ACC电源和IG电源中的一者或二者。
作为ECU的运作控制的另一种模式，已经提出一种模式，在该模式中，与图3A所示的模式相比，称为网络管理(Network Management，NM)功能的功能被添加到ECU以减少电力线的数量。NM功能包括以下功能：能够以总线为单位进行控制，从而将连接至通信总线的每个ECU的状态在待机状态和启动状态之间切换，在待机状态下运作被抑制，而在启动状态下运作能够被执行(第2016-134855号日本未审查专利申请公开(JP 2016-134855 A))。在图3B所示的示例中，ECU 912包括具有NM功能的NM单元913，并且来自电源900的电力仅经由电力线905作为+B电源的+B电力被供应至ECU 912。电源管理ECU 911检测用户的使用钥匙或按钮开关开启ACC或IG的操作，并且根据检测到的操作经由通信线910指示ECU 912。
在待机状态下，NM单元913等待来自电源管理ECU 911的上述指示，并且在接收到该指示时，将ECU 912转换为启动状态。该指示是处于符合NM功能的规范的格式的消息，并且该消息可以包括例如，诸如ACC ON和IG ON等信息。在转变为启动状态之后，ECU912基于包括在指示中的信息进一步执行针对ACC ON状态或IG ON状态的预定运作。在ECU 912的启动状态下，当NM单元913基于ECU 912的运作状态以及与电源管理ECU 911的通信等判定ECU912可以转变为待机状态时，NM单元913可以使ECU 912转变为待机状态。
在图3B所示的示例中，与图3A所示的示例相比，可以减少电力线、继电器等的数量，因此可以减少成本。
发明内容
由于包括NM功能的ECU即使在其中ECU不需要运作的待机状态中也消耗待机电力，因此在包括大量ECU的网络系统中待机电力增加。
本发明提供了待机电力得到抑制的车载网络系统。
根据本发明的第一方面的车载网络系统包括电源；上ECU；中间ECU，其配置为与上ECU通信；以及多个下ECU，其配置为与中间ECU通信。中间ECU配置为接收从电源供应的电力，并将多个下ECU保持在断电状态，直到中间ECU从上ECU接收到消息，并且响应于从上ECU发送的消息，将从电源供应的电力供应至多个下ECU。下ECU配置为：当从电源供应电力时，从断电状态转变为待机状态以等待指示。
根据本发明的第一方面，中间ECU还可以配置为：响应于从上ECU发送的消息，发送消息至处于待机状态的多个下ECU。多个下ECU配置为：响应于从中间ECU发送的消息，从待机状态转变为启动状态。
根据本发明的第一方面，多个下ECU可以配置为：响应于从中间ECU发送的消息，指定在启动状态下的运作。
根据本发明，ECU被设定至断电状态而不是消耗待机电力的待机状态，从而能够提供待机电力得到抑制的车载网络系统。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是示出根据本发明的实施例的网络系统的配置的图；
图2是示出根据本发明的实施例的网络系统中的启动处理的流程图；
图3A是示出根据现有技术的ECU的电源控制的图；和
图3B是示出根据现有技术的ECU的电源控制的另一图。
具体实施方式
根据本发明的网络系统采用NM功能以减少电力线等的数量。在该网络系统中，将当前不需要启动的ECU设定为不消耗电力的断电状态而不是消耗待机电力的NM功能的待机状态，并且当需要启动ECU时，供应电力以设定待机状态后的启动状态。由此，网络系统的待机电力可以被抑制。
实施例
在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例。
配置
图1是示出根据实施例的网络系统1的配置的图。
网络系统1包括树型连接拓扑。图1示出两个中间节点从属于一个上节点，并且三个下节点从属于每个中间节点的配置。在图1中，上ECU 11是上节点。第一中间ECU 21和第二中间ECU 22是中间节点。第一下ECU 31是从属于第一中间ECU 21的下节点，第二下ECU32是从属于第二中间ECU 22的下节点。网络系统1搭载在车辆上，并且包括上述ECU和供应电力至ECU的电源10。在以下描述中，提供两个ECU，即，第一中间ECU 21和第二中间ECU 22，作为中间节点。然而，中间节点的数量和从属于每个中间节点的下节点的数量不受特别限制。即，在本实施例中，提供两个ECU作为中间节点，但是可以提供一个ECU作为中间节点，并且可以提供三个或更多个ECU作为中间节点。此外，在本实施例中，提供三个ECU作为从属于每个中间节点的下节点，但是可以提供两个或更少ECU作为下节点，并且可以提供四个或更多个ECU作为下节点。
作为示例，上ECU 11是集中地执行各种车辆控制功能的计算的相对高功能性ECU。下ECU(例如第一下ECU 31和第二下ECU 32)例如是设置在车辆的每个部件中的ECU，并且具有用于单独地控制每个传感器或每个执行器的相对专用的功能。中间ECU(例如第一中间ECU 21和第二中间ECU 22)是用作中继上ECU 11和下ECU之间的通信的网关的ECU。第一中间ECU 21中继上ECU 11和第一下ECU 31之间的通信。第二中间ECU 22中继上ECU 11和第二下ECU 32之间的通信。这些ECU通常配置为包括控制单元(例如处理器或微型计算机)以及存储器。
上ECU 11和第一中间ECU 21通过通信线111连接。第一中间ECU 21和第一下ECU31通过通信线(总线)211连接。上ECU 11和第二中间ECU 22通过通信线112连接。第二中间ECU 22和第二下ECU 32通过通信线(总线)212连接。上ECU 11和第一中间ECU21之间的通信以及上ECU 11和第二中间ECU 22之间的通信是根据例如以太网(Ethernet)(注册商标)标准执行的。然而，通信标准不限于此。第一中间ECU 21与第一下ECU 31之间的通信以及第二中间ECU 22与第二下ECU 32之间的通信是根据例如控制器局域网(Controller AreaNetwork，CAN；注册商标)标准来执行的。然而，通信标准不限于此。
电源10通过电力线101连接至第一中间ECU 21和第二中间ECU 22。第一中间ECU21和第一下ECU 31通过电力线201连接。此外，第二中间ECU 22和第二下ECU 32通过电力线202连接。第一中间ECU 21和第二中间ECU 22中的每一者包括继电器28。第一中间ECU 21的继电器28可以在电力线101和电力线201的断开状态和连接状态之间切换。第二中间ECU 22的继电器28可以在电力线101和电力线202的断开状态和连接状态之间切换。尽管未图示，但是电源10和上ECU 11可以通过电力线101连接，或者可以通过与上述电力线分开地设置的另一电力线连接。
第一中间ECU 21和第二中间ECU 22中的每一者包括NM单元29。第一下ECU31和第二下ECU 32中的每一者包括NM单元39。NM单元29和39具有上述网络管理(NetworkManagement，NM)功能，并且执行控制以将每个ECU的状态在抑制运作的待机状态和可以执行各种运作的启动状态之间切换。
上ECU 11例如从控制传感器的第一下ECU 31和第二下ECU 32收集关于车辆和车辆的周围状况的信息。该信息可以包括例如执行器等的运作状况、车辆的行驶状况(例如车辆速度和加速度)、车辆的环境状况(例如车辆周围的道路和物体)、乘员的就座状况以及针对车辆的每个部件执行的运作的细节。上ECU 11基于该信息执行计算并生成控制数据。控制数据是用于控制车辆的各种功能(例如自动驾驶功能、自动停车功能、包括碰撞避免、车道保持、前车的自动跟随和巡航控制的驾驶辅助功能，以及发动机、变速箱、冷却装置和空调的运作控制、电池的充电和放电控制、根据照度的前照灯的亮灯，基于使用移动装置(电子钥匙)的认证来解锁门的许可，以及向用户呈现信息)的数据。上ECU 11将控制数据适当地发送至控制执行器的第一下ECU 31和第二下ECU 32以使执行器根据控制数据进行运作。在网络系统1中，通过将车辆的各种控制功能集中在上ECU 11中并代替地使第一下ECU 31和第二下ECU 32的配置相对地简化来降低成本。
处理
下面将描述根据实施例的网络系统1的启动处理。图2是示出启动处理的流程图。作为示例，将参照图2给出处理的描述，在该处理中，下节点中的从属于第一中间ECU 21的三个第一下ECU 31作为一个目标启动组被启动。在该处理开始处，第一中间ECU 21处于作为初始状态的待机状态。第一中间ECU 21的继电器28被断开，使得电力线101和电力线201不连接，并且第一下ECU 31处于断电状态。
步骤S101
当判定需要启动第一下ECU 31时，上ECU 11经由通信线111将消息发送至第一中间ECU 21。
上ECU 11可以基于例如从已经被启动的另一ECU接收的信息，判定是否需要启动第一下ECU 31以及当第一下ECU 31被启动时要由第一下ECU 31执行什么运作。根据第一下ECU 31的运作规范、整体车辆的运作要求等来确定这种判定的具体方法。例如，当上ECU 11从控制按钮开关的ECU接收表明用户已经按下按钮开关以执行指示车辆的电源从OFF状态切换到IG ON状态的操作的信息时，上ECU 11可以判定需要使第一下ECU 31执行用于IG ON状态的运作。该消息包括使从属的节点转变为启动状态的指示，以及用于指定第一下ECU31的运作(例如IG ON)的信息。第一下ECU 31的运作不是仅由常规电源状态(例如ACC ON和IG ON)限定，而是可以根据车辆和ECU的高级功能来不同地限定。
步骤S102
第一中间ECU 21接收该消息。NM单元29根据消息中的转变为启动状态的指示使第一中间ECU 21从待机状态转变为启动状态。
步骤S103
第一中间ECU 21闭合继电器28以连接电力线101和电力线201，并且开始经由第一中间ECU 21从电源10向第一下ECU 31的电力供应。
步骤S104
当电力被供应至第一下ECU 31时，NM单元39使第一下ECU 31转变为作为初始状态的待机状态。
步骤S105
第一中间ECU 21根据通信标准的差异适当地转换从上ECU 11发送的消息的格式，并且在待机状态下将该消息中继到第一下ECU 31。注意，第一中间ECU 21可以例如通过与第一下ECU 31的通信来适当地检测第一下ECU 31已经转变为待机状态。
步骤S106
第一下ECU 31接收该消息。NM单元39根据消息中的转变为启动状态的指示使第一下ECU 31从待机状态转变为启动状态。第一下ECU 31基于包括在消息中的并指定运作(例如IG ON)的信息来指定并执行运作。
步骤S107
开始用于控制车辆的各种功能的通信。第一中间ECU 21中继上ECU 11和多个第一下ECU 31之间的通信。多个第一下ECU 31也彼此通信。因此，第一下ECU 31的启动处理结束。此后，当上ECU 11例如通过检测到用户已经执行诸如IG OFF等操作，判定第一下ECU 31不需要运作时，上ECU 11使第一下ECU 31转变为待机状态，使第一中间ECU 21的继电器28断开以停止电力供应，并且使第一中间ECU 21转变为待机状态，符合NM功能。
在以上描述中，使第一中间ECU 21和第一下ECU 31转变为启动状态的指示和用于指定第一下ECU 31的运作(例如，IG ON)的信息包括在相同消息中。然而，上述配置不受限制，只要可以执行类似的启动处理即可。例如，这些指示和信息可以被单独地包括在从上ECU 11分别地发送的两个消息中。
修改例
在上述网络系统1中，上ECU 11和第一中间ECU 21通过通信线111连接，并且上ECU11和第二中间ECU 22通过与通信线111不同的通信线112连接。即，上节点和每个中间节点不是通过一对多(one-to-many)的总线连接方式连接，而是通过利用专用线的一对一(one-to-one)的连接方式连接。这是因为，为了使上节点与通过每个中间节点连接的许多下节点通信而不中断，相比于总线连接，在上节点和中间节点之间提供专用线可以促进确保足够的频带的设计。然而，作为修改例，可以采用通过一对多的总线连接方式连接上节点和每个中间节点的模式。在这种情况下，上述处理的一部分被改变。下面将描述要做出的改变。
在上ECU 11通过总线连接到第一中间ECU 21和第二中间ECU 22的模式下，从上ECU 11发送到第一中间ECU 21的消息包括用于启动从属于第一中间ECU 21的第一下ECU31的消息和用于启动从属于第二中间ECU 22的第二下ECU 32的消息。在步骤S102中，第一中间ECU 21根据NM功能的标准从待机状态转变为启动状态，而不论所接收的消息如何。
在步骤S102中，已经转变为启动状态的第一中间ECU 21基于所接收的消息判定是否需要启动从属的第一下ECU 31。当上ECU 11发送包括判定所需要的信息的消息并且第一中间ECU 21参考该信息时，可以做出该判定。该信息可以是诸如上述的IG ON等的信息，或者可以是更具体地指定第一下ECU 31的信息。
当第一中间ECU 21判定需要启动第一下ECU 31时，该处理进行到步骤S103。当第一中间ECU 21判定不需要启动第一下ECU 31时，第一中间ECU 21等待从上ECU 11接收下一消息。此后，当第一中间ECU 21基于所接收的下一消息判定需要启动第一下ECU 31时，该处理进行到步骤S103，并且当第一中间ECU 21基于所接收的下一消息判定不需要启动第一下ECU 31时，第一中间ECU 21重复等待接收下一消息的处理。
在实施例和修改例中，已经以当从属于第一中间ECU 21的第一下ECU 31被启动时的处理为例进行了描述。当从属于第二中间ECU 22的第二下ECU 32被启动时，可以执行类似的处理。
效果
根据实施例和变型例的网络系统1采用NM功能以减少电力线等的数量，并且当前不需要启动的下ECU被设定为没有电力消耗的断电状态，而不是消耗待机电力的NM功能的待机状态。当需要启动下ECU时，供应电力以设定在待机状态之后的启动状态。即使当下ECU的数量大时，这也抑制了待机电力。而且，通过将下ECU分组到多个中间ECU之下，可以以组为单位地指示启动，从而可以仅启动需要被启动的组中的下ECU，而可以保持其他下ECU的断电状态，无需与上面启动的组一起被启动。因此，可以抑制电力消耗。
ECU不需要包括NM功能，并且当中间ECU响应于来自上ECU的指示而开始供应电力至下ECU时，下ECU可以被启动。同样在这种情况下，可以获得通过上述以组为单位的启动控制来抑制电力消耗的效果。
本发明不限于网络系统，并且可以实施为控制该网络系统的方法、要由具有处理器和存储器的ECU执行的用于该网络系统的控制程序、存储该控制程序的计算机可读非瞬时性存储介质，以及配备有该网络系统的车辆等。此外，本发明可以应用于除搭载在车辆上的网络系统以外的网络系统。
本发明对于搭载在车辆等上的网络系统是有利的。

Claims (3)

1.车载网络系统，其特征在于，包括：
电源；
上电子控制单元；
中间电子控制单元，其配置为与所述上电子控制单元通信；以及
多个下电子控制单元，其配置为与所述中间电子控制单元通信，其中：
所述中间电子控制单元配置为：
接收从所述电源供应的电力；
将所述多个下电子控制单元保持在断电状态，直到所述中间电子控制单元从所述上电子控制单元接收到消息；
响应于从所述上电子控制单元发送的消息，将从所述电源供应的电力供应至所述多个下电子控制单元；并且
将从所述上电子控制单元接收到的所述消息中继到所述多个下电子控制单元；以及
所述下电子控制单元配置为：当从所述电源供应电力时，从所述断电状态转变为待机状态以等待指示。
2.根据权利要求1所述的车载网络系统，其特征在于：
所述中间电子控制单元还配置为：响应于从所述上电子控制单元发送的消息，发送所述消息至处于所述待机状态的所述多个下电子控制单元；并且
所述多个下电子控制单元配置为：响应于从所述中间电子控制单元发送的消息，从所述待机状态转变为启动状态。
3.根据权利要求2所述的车载网络系统，其特征在于，所述多个下电子控制单元配置为：响应于从所述中间电子控制单元发送的消息，指定在所述启动状态下的运作。
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