CN113022472B - 一种整车网络架构及汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种整车网络架构及汽车,网络架构包括:动力域、底盘域、信息娱乐域、车身域和外网域;所述动力域、所述底盘域、所述信息娱乐域、所述车身域和所述外网域中分别包括多个控制器;所述动力域通过动力CAN总线与中央网关连接;所述底盘域通过底盘CAN总线与中央网关连接;所述信息娱乐域通过信息娱乐CAN总线与中央网关连接;所述车身域通过车身CAN总线与中央网关连接;所述外网域通过外网CAN总线与中央网关连接。本发明的整车网络架构,在保证整车功能的完整性的同时,降低了整车网络总线的负载率,提高了信号的传输效率。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域,尤其涉及一种整车网络架构及汽车。
背景技术
随着车辆制造技术中高新技术的不断应用,汽车制造业不断发展,整车功能越来越多,功能复杂度也越来越高,这就要求整车交互信号要求的实时性越来越高,交互信号数量也越来越多,从而导致了整车网络总线的负载率较高,信号的传输效率较低的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种整车网络架构及汽车,解决了现有整车网络总线的负载率高,信号的传输效率较低的问题。
依据本发明的一个方面,提供了一种整车网络架构,包括:动力域、底盘域、信息娱乐域、车身域和外网域;
所述动力域、所述底盘域、所述信息娱乐域、所述车身域和所述外网域中分别包括多个控制器;
所述动力域通过动力控制器局域网络(Controller Area Network,简称CAN)总线与中央网关连接;
所述底盘域通过底盘CAN总线与中央网关连接;
所述信息娱乐域通过信息娱乐CAN总线与中央网关连接;
所述车身域通过车身CAN总线与中央网关连接;
所述外网域通过外网CAN总线与中央网关连接。
可选的,所述动力域包括:通过动力CAN总线连接的整车控制器(Vehicle ControlUnit,简称VCU)、电池控制器(Battery Management System,BMS)、电机控制器(MotorControl Unit,简称MCU)和充电系统(Power Distribution Unit,简称PDU)。
可选的,所述动力域还包括:通过动力CAN总线连接的第一内网段,所述第一内网段包括:通过内网CAN总线连接的空调面板(Electric Climate Controller,简称ECC)、空调压缩机(Electric Air Compressor System,简称EAS)和热泵(Water ThermalController,简称WTC);
所述空调面板ECC通过动力CAN总线与中央网关连接。
可选的,所述整车控制器VCU还与底盘CAN总线连接。
可选的,所述底盘域包括:通过底盘CAN总线连接的车身稳定系统(ElectronicStability Program,简称ESP)、助力转向系统(Electric power steering system,简称EPS)、安全气囊(Sensing and Diagnostic Module,简称SDM)、电动助力转向(ElectricalPower Steering,简称EPS)、P档(驻车档)控制单元(Parking Control Unit,简称PCU)和智能制动系统(Intelligent Booster,简称lbooster);
其中,所述车身稳定系统ESP是通过将防抱死系统(Automatic Anti-lockBraking System,简称ABS)与电子驻车系统EPB(Electric Parking Braking,简称EPB)合并获得的。
可选的,所述信息娱乐域包括:通过信息娱乐CAN总线连接的车身控制器(BodyControl Management,简称BCM)、胎压监测系统(Tire Pressure Monitoring System,简称TPMS)、电动可调转向管柱(Power Adjust Steering Column,简称PASC)、电动尾门(PowerLift Gate Module,简称PLGM)、泊车辅助系统(Parking Assistant system,简称PAS)和无钥匙进入及启动系统(Passive Entry Passive Start,简称PEPS);
可选的,所述车身域包括:通过车身CAN总线连接的智能座舱系统(IntelligentCockpit Controller,简称ICC)、功放(Amplifier,简称AMP)、手机钥匙控制器(Phone Keycontroller,简称PKC)和抬头显示(Head up Display,简称HUD);
其中,所述智能座舱系统是通过将仪表控制器(Intelligent ControlInstrument Management System,简称ICM)与中控系统(Entertainment Head Unit,简称EHU)合并获得的。
可选的,所述外网域包括:通过外网CAN总线连接的车载通信模块(TelematicsBOX,简称T-BOX)。
可选的,所述动力域、所述底盘域、所述信息娱乐域、所述车身域和所述外网域中的各控制器传输CAN报文的方式包括以下至少一项:
非周期发送的CAN报文采用在事件触发时发送;
在整车功能信号的实时性要求低于第一阈值时,CAN报文采用第一目标发送周期发送,所述第一目标发送周期小于第一预设值;
信号分布在不同报文中时,采用信号路由的方式发送。
可选的,所述动力域、所述底盘域、所述信息娱乐域、所述车身域和所述外网域中的各控制器传输整车功能信号的方式包括以下至少一项:
基于整车功能信号的功能和目标网段对整车功能信号进行划分后再发送,所述目标网段是信号需要发送到的目的网段;
在整车功能信号的实时性要求低于第二阈值时,整车功能信号采用第二目标发送周期发送,所述第二目标发送周期小于第二预设值。
依据本发明的另一个方面,提供了一种汽车,所述汽车包括如上所述的整车网络架构。
本发明的实施例的有益效果是:
上述方案中,通过将整车电控单元划分为动力域、底盘域、信息娱乐域、车身域和外网域等不同的网段;并将所述动力域通过动力CAN总线与中央网关连接;所述底盘域通过底盘CAN总线与中央网关连接;所述信息娱乐域通过信息娱乐CAN总线与中央网关连接;所述车身域通过车身CAN总线与中央网关连接;所述外网域通过外网CAN总线与中央网关连接。可以有效较少CAN总线的负载率,且保证了整车功能的完整性,提高了信号的传输效率。
附图说明
图1表示本发明实施例的整车网络架构示意图之一;
图2表示本发明实施例的整车网络架构示意图之二;
图3表示本发明实施例的整车网络总线的负载率的优化架构图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例,然而应当理解,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能够更透彻地理解本发明,并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示,本发明的实施例提供了一种整车网络架构,包括:动力域、底盘域、信息娱乐域、车身域和外网域;所述动力域、所述底盘域、所述信息娱乐域、所述车身域和所述外网域中分别包括多个控制器;
所述动力域通过动力CAN总线1与中央网关连接;所述底盘域通过底盘CAN总线2与中央网关连接;所述信息娱乐域通过信息娱乐CAN总线3与中央网关连接;所述车身域通过车身CAN总线4与中央网关连接;所述外网域通过外网CAN总线5与中央网关连接。
需要说明的是,由于整车功能的不断增加,电控单元的数量也在不断增加,如果将所有电控单元全放在一个网段,由于负载率太高,整车网络实时性很差,甚至会造成总线瘫痪,将整车所有电控单元划分网段,利用网关将这些网段相连,不同网段之间的交互利用路由的方式实现,可以有效较少CAN总线的负载率,但是如果盲目划分,无法实现将总线的负载率降至最低,导致分网段负载率依然很高。该实施例中按照功能将整车的电控单元划分动力域、底盘域、信息娱乐域、车身域和外网域,在保证整车功能的完整性的同时,有效实现了降低总线的负载率。
如图2所示,其示出的是一种整车网络架构示意图,也称为AE平台架构,其中A代表A级车,E是平台代号。
图2中,网络架构主要包括:动力域(Electric vehicle BUS,简称EVBUS),底盘域(Chassis BUS,简称CBUS),信息娱乐域(Information BUS,简称IBUS),车身域(Body BUS,简称BodyBUS)和外网域(Telematics BUS,简称TBUS)。
下面结合图2,对动力域EVBUS进行介绍。
如图2,所述动力域包括:通过动力CAN总线1连接的整车控制器VCU、电池控制器BMS、电机控制器MCU和充电系统PDU。
该实施例中,在保证功能完整性的同时将交互信息多的电控单元放在一个网段中,这样可以减少路由信号,可以大大降低负载率。动力域EVBUS中的VCU(整车控制器)虽然不直接输出动力,但是VCU是控制EVBUS中的电池控制器BMS、电机控制器MCU、充电系统PDU,这些控制器与VCU的交互信号非常多,如果将VCU放在其他网段,这些信号需要网关路由到EVBUS上,这样会增加很多的负载率,所以将VCU放EVBUS上会减少很多总线负载。
进一步的,所述动力域还包括:通过动力CAN总线1连接的第一内网段,所述第一内网段包括:通过内网CAN总线连接的空调面板ECC、空调压缩机EAS和热泵WTC;
所述空调面板ECC通过动力CAN总线1与中央网关连接。
需要说明的是,整车上有一些电控单元只与主节点进行通信,与其他节点交互较少或者没有交互,将这些节点放到公网上会提高公网负载率。该实施例中,通过将空调面板ECC、空调压缩机EAS、热泵WTC这三个交互信号非常多但与其他控制器基本没有交互的三个控制器,放入主节点动力域的内网中实现了大大减少了总线负载,采用内网的形式解决负载率较高的问题,将ECC、EAS、WTC三个控制器组成一个内网(Private BUS,简称PBUS),如图2所示。
下面结合图2,对底盘域CBUS进行介绍。
如图2所示,所述底盘域包括:通过底盘CAN总线2连接的车身稳定系统ESP、助力转向系统EPS、安全气囊SDM、电动助力转向EPS、P档控制单元PCU和智能制动系统lbooster;
其中,所述车身稳定系统是通过将防抱死系统与电子驻车系统合并获得的。
需要说明的是,由于自动防抱死系统(Automatic Anti-lock Braking System,简称ABS)与电子驻车制动系统EPB的信息交互较多。该实施例中,通过将防抱死系统ABS与电子驻车制动系统EPB合并为车身稳定系统ESP,实现了将ABS与EPB的内部信号在ESP控制器内部交互,不发送到公网上,进而减少总线负载。
进一步的,所述整车控制器VCU还与底盘CAN总线连接。
需要说的是,两个控制器交互较多,而且还不在一个网段中,它们之间的交互必须依靠网关路由完成,这样会增加很多负载。该实施例中,通过将其中一个控制器直接跨接到另一个网段上,以减少网关路由信号,从而减少总线负载率。具体的,由于VCU与CBUS上的车身稳定系统ESP、助力转向EPS等节点交互比较多,如果通过网关转发会增加很多负载率,为解决这个问题,将VCU直接与CBUS之间通过电池总线(Battery BUS,简称BBUS)连接,实现VCU与CBUS上的车身稳定系统ESP、助力转向EPS等节点直接进行交互,能够减少很多负载,如图2。
下面结合图2,对信息娱乐域IBUS进行介绍。
如图2所示,所述信息娱乐域包括:通过信息娱乐CAN总线3连接的车身控制器BCM、胎压监测系统TPMS、电动可调转向管柱PASC、电动尾门PLGM、泊车辅助系统PAS和无钥匙进入及启动系统PEPS。
下面结合图2,对车身域BodyBUS进行介绍。
如图2所示,所述车身域包括:通过车身CAN总线4连接的智能座舱系统ICC、功放AMP、手机钥匙控制器PKC和抬头显示HUD。
其中,所述智能座舱系统是通过将仪表控制器(Intelligent ControlInstrument Management System,简称ICM)与中控系统(Entertainment Head Unit,简称EHU)合并获得的。
需要说明的是,由于仪表控制器ICM与中控系统EHU交互较多,该实施例中,通过将仪表控制器ICM与中控系统EHU合并为智能座舱系统ICC,实现了ICM与EHU的内部信号在ICC控制器内部交互,不发送到公网上,进而减少总线负载。
下面结合图2,对外网域TBUS进行介绍。
如图2所示,所述外网域包括:通过外网CAN总线5连接的车载通信模块T-BOX。
通过上述的整车网络架构设计,能够实现较大的降低总线负债率,使整车交互更流畅,降低总线报文发送延时,提高总线实时性,保证了总线通信稳定性与可靠性。
进一步的,CAN报文是整车功能信号的载体,是整车各控制器交互的语言,是实现整车功能的重要的组成部分。基于上述的整车网络架构,下面从CAN报文角度进行优化以实现进一步降低总线负债率。
在本发明一可选实施例中,所述动力域、所述底盘域、所述信息娱乐域、所述车身域和所述外网域中的各控制器传输CAN报文的方式包括以下至少一项方式:
方式一:非周期发送的CAN报文采用在事件触发时发送。
需要说明的是,整车的功能很多,所以整车正常通信需要的报文也很多,但是这些报文并不是所有的都需要周期发送,通过将这些报文在关键事件触发时才发送,能够实现较少很多的负载率。
方式二:在整车功能信号的实时性要求低于第一阈值时,CAN报文采用第一目标发送周期发送,所述第一目标发送周期小于第一预设值。
需要说明的是,有些信号目标网段没有必要需要那么高的实时性(实时性要求低于第一阈值),我们会降低目标网段的报文发送周期,使目标网段的报文发送周期小于第一预设值,可以实现降低负载率。例如,车速信号的发送周期是20ms,IBUS的ICM接收,100ms就能满足ICM的要求,这样就将目标网段的发送周期降低至100ms,实现负载降低5倍。
方式三:信号分布在不同报文中时,采用信号路由的方式发送。
需要说明的是,有很多的信号分布在不同的报文中,但是在这个网段中不是所有的信号都需要,这样我们会将这些信号重新组合成一帧报文,发送至目标网段,这样就减少了路由报文,可以降低总线负载,这种方式就是信号路由。
信号是整车功能交互的最小单元,是实现整车功能的载体。基于上述的整车网络架构,下面从功能信号的角度进行优化以实现进一步降低总线负债率进行介绍。
可选的,所述动力域、所述底盘域、所述信息娱乐域、所述车身域和所述外网域中的各控制器传输整车功能信号的方式包括以下至少一种方式:
方式一:基于整车功能信号的功能和目标网段对整车功能信号进行划分后再发送,所述目标网段是信号需要发送到的目的网段;
需要说明的是,整车功能信号需要通过报文载体发送到总线上,前面我们提到,如果两个控制器不在一个网段,他们的交互需要网关路由来实现,如果将需要路由的信号放置的报文越多,那需要路由的报文也就越多,如果通过合理的划分信号,将路由的报文降低至最少,就会有效的降低总线负载率。这里信号的划分原则可以包括:按照功能划分,也就是说将相同功能的信号放置于一帧报文中;以及将需要路由至同一网段的信号放置于一帧报文中,这样可以减少路由的报文个数。
方式二:在整车功能信号的实时性要求低于第二阈值时,整车功能信号采用第二目标发送周期发送,所述第二目标发送周期小于第二预设值。
需要说明的是,有些信号接收方没有必要那么高的实时性(实时性要求低于第二阈值),我们通过降低信号的周期,使整车功能信号的第二目标发送周期小于第二预设值,来实现减少总线的负载率。例如,车速信号,接收方提出的需求是10ms周期,经过分析20ms就可以满足需求,这样负载率就降低了一倍。
需要指出,通过分析各控制器的信号必要性,将与功能不相关的信号删除,也能够实现整车通信信号减少,进而实现降低整车总线的负载率。
可以理解,降低信号的周期是将这个信号拿出来,重新定义一帧周期较低的报文,降低报文周期是直接对报文周期进行降低。
发明还提供了一种汽车,所述汽车包括如上所述的整车网络架构。
上述方案,主要从整车网络架构、整车CAN报文、整车功能信号三个维度进行优化,提出一套比较详细、系统的整车通信举证较低负载率方案,最终能够达到整车通信矩阵负载率指标最优的效果。
如图3,其示出的是整车网络总线的负债率优化的方案架构图。
其中,整车网络架构是指整车所有电控单元在CAN网络上的分布,是指导整车开发的重要输入文件。通过划分网段、将一些附属电控单元放在主节点的内网中、电控单元合并(将两个交互较多的控制器合并成一个)、跨网段(两个控制器交互较多,而且还不在一个网段中,它们之间的交互必须依靠网关路由完成,这样会增加很多负载)、增加网段(如原来整车有5个网段,将其增加至6个或者6个以上的网段是一定可以降低负载的,但是这种方法需要考虑网关的能力和后期预留扩展)等方法,实现了上述整车网络架构的设计,有效降低了CAN总线的负载率。
进一步,在上述网络架构的基础上,通过采用事件型报文、信号路由以及降低目标网段报文周期的方式实现了对CAN报文的优化,进一步降低了总线的负债率。
在上述整车网络架构和CAN报文优化的基础上,进一步通过对信号进行划分、分析信号的必要性以及降低信号的发送周期对整车功能信号的优化,实现了进一步降低了CAN总线的负债率。
通过上述方案,实现了大大降低总线负载率,使整车交互更流畅,降低总线报文发送延时,提高总线实时性,保证了总线通信稳定性与可靠性的效果。
以上所述的是本发明的优选实施方式,应当指出对于本技术领域的普通人员来说,在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种整车网络架构,其特征在于,包括:动力域、底盘域、信息娱乐域、车身域和外网域;
所述动力域、所述底盘域、所述信息娱乐域、所述车身域和所述外网域中分别包括多个控制器;
所述动力域通过动力CAN总线(1)与中央网关连接;
所述底盘域通过底盘CAN总线(2)与中央网关连接;
所述信息娱乐域通过信息娱乐CAN总线(3)与中央网关连接;
所述车身域通过车身CAN总线(4)与中央网关连接;
所述外网域通过外网CAN总线(5)与中央网关连接;
所述动力域、所述底盘域、所述信息娱乐域、所述车身域和所述外网域中的各控制器传输CAN报文的方式包括:
非周期发送的CAN报文采用在事件触发时发送;
在整车功能信号的实时性要求低于第一阈值时,CAN报文采用第一目标发送周期发送,所述第一目标发送周期小于第一预设值;
信号分布在不同报文中时,采用信号路由的方式发送;所述信号路由是指,将分布在不同的报文的信号重新组合成一帧报文,发送至目标网段;
所述动力域、所述底盘域、所述信息娱乐域、所述车身域和所述外网域中的各控制器传输整车功能信号的方式包括:
基于整车功能信号的功能和目标网段对整车功能信号进行划分后再发送,所述目标网段是信号需要发送到的目的网段;
在整车功能信号的实时性要求低于第二阈值时,整车功能信号采用第二目标发送周期发送,所述第二目标发送周期小于第二预设值。
2.根据权利要求1所述的整车网络架构,其特征在于,所述动力域包括:通过动力CAN总线(1)连接的整车控制器VCU、电池控制器BMS、电机控制器MCU和充电系统PDU。
3.根据权利要求2所述的整车网络架构,其特征在于,所述动力域还包括:通过动力CAN总线(1)连接的第一内网段,所述第一内网段包括:通过内网CAN总线连接的空调面板ECC、空调压缩机EAS和热泵WTC;
所述空调面板ECC通过动力CAN总线与中央网关连接。
4.根据权利要求2所述的整车网络架构,其特征在于,所述整车控制器VCU还与底盘CAN总线(2)连接。
5.根据权利要求1所述的整车网络架构,其特征在于,所述底盘域包括:通过底盘CAN总线(2)连接的车身稳定系统ESP、助力转向系统EPS、安全气囊SDM、电动助力转向EPS、驻车档控制单元PCU和智能制动系统lbooster;
其中,所述车身稳定系统ESP是通过将防抱死系统ABS与电子驻车系统EPB合并获得的。
6.根据权利要求1所述的整车网络架构,其特征在于,所述车身域包括:通过信息娱乐CAN总线(3)连接的车身控制器BCM、胎压监测系统TPMS、电动可调转向管柱PASC、电动尾门PLGM、泊车辅助系统PAS和无钥匙进入及启动系统PEPS。
7.根据权利要求1所述的整车网络架构,其特征在于,所述信息娱乐域包括:通过车身CAN总线(4)连接的智能座舱系统ICC、功放AMP、手机钥匙控制器PKC和抬头显示HUD;
其中,所述智能座舱系统ICC是通过将仪表控制器ICM与中控系统EHU合并获得的。
8.根据权利要求1所述的整车网络架构,其特征在于,所述外网域包括:通过外网CAN总线(5)连接的车载智能终端T-BOX。
9.一种汽车,其特征在于,所述汽车包括如权利要求1至8任一项所述的整车网络架构。
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