CN113022478A

CN113022478A - 用于车辆的域控制器的设计方法、域控制器和车辆

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Publication number: CN113022478A
Application number: CN202110308282.1A
Authority: CN
Inventors: 杜燕蒙; 金旭; 王守军
Original assignee: IAT Automobile Technology Co Ltd
Current assignee: IAT Automobile Technology Co Ltd
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2021-06-25
Anticipated expiration: 2041-03-23
Also published as: CN113022478B

Abstract

提供了一种用于车辆的域控制器的设计方法、域控制器和车辆。所述设计方法包括：在所述域控制器上安装操作系统；在所述操作系统中安装所述车辆的车载通信终端(T‑BOX)的程序；在所述操作系统中配置虚拟机；以及在所述虚拟机中安装所述车辆的整车控制器(VCU)实时操作系统和用于整车控制器的软件程序，其中所述用于整车控制器的软件程序运行在所述整车控制器实时操作系统中。本发明不需要部署交互线束连接，能实现简化设计、降低硬件和人工成本、减小空间占用，本发明的域控制器内部通过虚拟网络通讯，从而能够降低CAN通讯负载率，并且本发明的域控制器包含车载通信终端和整车控制器的全部功能，达到实时、稳定的效果。

Description

用于车辆的域控制器的设计方法、域控制器和车辆

技术领域

本发明涉及车辆的域控制器领域，尤其涉及一种用于车辆的域控制器的设计方法、域控制器和车辆。

背景技术

随着车辆的电子化程度逐渐提高，车辆上通常会设置较多电子控制单元(ECU)来在不同的方面实现相应的控制功能，例如从防抱死制动系统、四轮驱动系统、电控自动变速器、主动悬架系统、安全气囊系统，逐渐延伸到了车身安全、网络、娱乐、传感控制系统等。这些ECU控制器之间由总线相连，通过工程师预设好的通信协议交换信息。随着车辆的电子化和智能化程度逐渐提高的趋势，电子控制单元的数量还在逐年递增，总线长度也不断增大，这对车辆的电子构架带来了巨大的挑战。

人们通常将汽车电子系统根据功能划分为若干个功能块，每个功能块内部的系统架构由域控制器(Domain Control Unit，DCU)为主导搭建，从而取代传统的分布式架构。各个域内部的系统互联可使用常用的CAN和FlexRay等通信总线。而不同域之间的通讯，则需要由更高传输性能的以太网作为主干网络承担信息交换任务。然而，现有的域控制器内部仍需要部署交互线束连接，耗费材料及人工。

因此，需要一种新的域控制器的设计方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的用于车辆的域控制器的设计方法和域控制器，以解决或至少缓解上述现有技术的问题至少之一。

具体地，根据本发明的第一方面，提供一种用于车辆的域控制器的设计方法，包括：

在所述域控制器上安装操作系统；

在所述操作系统中安装所述车辆的车载通信终端(T-BOX)的程序；

在所述操作系统中配置虚拟机；以及

在所述虚拟机中安装所述车辆的整车控制器(VCU)实时操作系统和用于整车控制器的软件程序，其中所述用于整车控制器的软件程序运行在所述整车控制器实时操作系统中。

在一个实施方案中，在所述域控制器上安装的所述操作系统选自以下之一：QNX操作系统、Linux操作系统、Unix操作系统、VxWorks操作系统或者Windows操作系统。

在一个实施方案中，所述车载通信终端和所述整车控制器通过信号转化中间件传递信号以进行数据交互，其中所述信号转化中间件被配置用于：将来自所述整车控制器的CAN(控制器局域网络)信号转换为以太网信号提供给所述车载通信终端，和/或将来自所述车载通信终端的以太网信号转换为CAN信号提供给所述整车控制器。

在一个实施方案中，所述整车控制器实时操作系统被配置用于调用所述域控制器的操作系统中的硬线驱动程序和CAN驱动程序以供所述整车控制器实时操作系统和用于整车控制器的软件程序使用。

在一个实施方案中，所述用于整车控制器的软件程序被配置用于提供所述整车控制器的一个或多个功能，所述功能包括以下一个或多个的任意组合：上电、诊断、驱动、档位管理和热管理。

具体地，根据本发明的第二方面，提供一种域控制器，包括：

操作系统，在所述操作系统中安装有：

车载通信终端(T-BOX)的程序；以及

虚拟机，在所述虚拟机中安装有：

整车控制器(VCU)实时操作系统；以及

用于整车控制器的软件程序，其中所述用于整车控制器的软件程序运行在所述整车控制器实时操作系统中。

在一个实施方案中，所述操作系统选自以下之一：QNX操作系统、Linux操作系统、Unix操作系统、VxWorks操作系统或者Windows操作系统。

在一个实施方案中，所述车载通信终端和所述整车控制器通过信号转化中间件传递信号以进行数据交互，其中所述信号转化中间件被配置用于：将来自所述整车控制器的CAN信号转换为以太网信号提供给所述车载通信终端，和/或将来自所述车载通信终端的以太网信号转换为CAN信号提供给所述整车控制器。

在一个实施方案中，所述用于整车控制器的软件程序被配置用于：提供所述整车控制器的一个或多个功能，所述功能包括以下一个或多个的任意组合：上电、诊断、驱动、档位管理和热管理。

具体地，根据本发明的第三方面，提供一种车辆，所述车辆包括根据上述任一项所述的域控制器。

利用本发明的方案，通过在用于车辆的域控制器上安装操作系统；在操作系统中安装车辆的车载通信终端的程序；在操作系统中配置虚拟机；以及在虚拟机中安装车辆的整车控制器实时操作系统和整车控制器软件程序，其中整车控制器软件程序运行在整车控制器实时操作系统中，可以实现一种域控制器的设计方法。相比于现有技术，本发明不需要在车辆的域控制器内部部署交互线束连接，能够实现简化设计、降低域控制器硬件成本和人工成本、减小域控制器空间占用。另外，本发明的域控制器内部通过虚拟网络通讯，从而能够降低CAN通讯负载率，并且本发明的域控制器包含车载通信终端(T-BOX)和整车控制器(VCU)的全部功能，达到实时、稳定的效果。

附图说明

以示例的方式参考以下附图描述本发明的非限制性且非穷举性实施例，其中：

图1是示意性示出根据本发明一实施例的用于车辆的域控制器的设计方法的流程图；以及

图2是示意性示出根据本发明一实施例的域控制器的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的上述以及其他特征和优点更加清楚，下面结合附图进一步描述本发明。应当理解，本文给出的具体实施例是出于向本领域技术人员解释的目的，仅是示例性的，而非限制性的。

在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员来说将明显的是，不需要采用具体细节来实践本发明。在其他情况下，未详细描述众所周知的步骤或操作，以避免模糊本发明。

用于车辆中的域控制器通常包括例如动力域控制器(安全)、底盘域控制器(车辆运动)、座舱域控制器/智能信息域控制器(娱乐信息)、自动驾驶域控制器(辅助驾驶)和车身域控制器(车身电子)等，这些域控制器较为完备地集成了自动驾驶车辆的大部分控制功能。例如，本发明的方案中的域控制器可以实现为车辆的动力域控制器，是一种智能化的动力总成管理单元。

图1示意性示出了根据本发明一实施例的用于车辆的域控制器的设计方法100。

如图1所示，所述方法100可以包括：

S110、在所述域控制器上安装操作系统；

S120、在所述操作系统中安装所述车辆的车载通信终端(T-BOX)的程序；

S130、在所述操作系统中配置虚拟机；以及

S140、在所述虚拟机中安装所述车辆的整车控制器(VCU)实时操作系统(OSEK)和用于整车控制器(VCU)的软件程序，其中所述用于整车控制器(VCU)的软件程序运行在所述整车控制器(VCU)实时操作系统中。

具体地，在步骤S110中，域控制器可以选用微处理器(MPU)，安装在域控制器上的操作系统可以选自以下之一：QNX操作系统、Linux操作系统、Unix操作系统、VxWorks操作系统或者Windows操作系统等开源操作系统。优选地，安装在域控制器上的操作系统可以为QNX操作系统。

在步骤S120中，通过在所述操作系统中安装所述车辆的车载通信终端(T-BOX)的程序，实现在域控制器的操作系统中提供车载通信终端(T-BOX)功能。T-BOX功能可以通过移植T-BOX程序部署到安装在域控制器上的操作系统中来运行。

在步骤S130中，在操作系统中配置的虚拟机指的是一个虚拟化软件，其可以看作一个虚拟的计算机，可以在域控制器的操作系统(例如，QNX操作系统)中运行该虚拟的计算机。可以使用本领域已知的方式配置该虚拟机。例如，VCU实时操作系统可以通过QNX虚拟化技术共享使用域控制器的资源。

在步骤S140中，整车控制器(VCU)实时操作系统及实现VCU功能的相应软件程序在域控制器的操作系统中的虚拟机中运行。

在一个实施例中，车辆的车载通信终端(T-BOX)和整车控制器(VCU)可以通过信号转化中间件传递信号以进行数据交互，其中所述信号转化中间件被配置用于：将来自整车控制器(VCU)的CAN信号转换为以太网信号提供给车载通信终端，和/或将来自车载通信终端的以太网信号转换为CAN信号提供给整车控制器(VCU)。

在一个实施例中，信号转化中间件可以为提供信号到服务的映射服务(signal toservice mapping)的软件程序，也可被称为S2S中间件。S2S中间件可以根据实际需要将接收到的信号转换为另一种格式。具体地，例如，S2S中间件可以将整车控制器(VCU)发送的CAN信号按照Ethernet协议在虚拟机的虚拟网络中通讯，也可将该CAN信号转换为以太网信号再发送给车载通信终端；由于车辆中的整车控制器(VCU)需要接收CAN信号，S2S中间件还可以将车载通信终端发送的以太网信号转换为CAN信号再发送给整车控制器(VCU)。需要注意的是，整车控制器(VCU)只能处理CAN信号，而车载通信终端(T-BOX)可以处理CAN信号和以太网信号。S2S中间件可以看作是域控制器的操作系统(例如，QNX操作系统)中的虚拟网络。

在一个实施例中，虚拟机中的整车控制器(VCU)实时操作系统可以调用域控制器的操作系统(例如，QNX操作系统)中的硬线驱动程序和CAN驱动程序以供整车控制器(VCU)实时操作系统和用于整车控制器(VCU)的软件程序使用。用于整车控制器(VCU)的软件程序可以运行在虚拟机中的整车控制器(VCU)实时操作系统中，整车控制器(VCU)实时操作系统和用于整车控制器(VCU)的软件程序可以独立运行在虚拟机中，并且与直接运行在车辆的电子控制单元(ECU)上看起来相同。

在一个实施例中，所述用于整车控制器的软件程序可以提供整车控制器的一个或多个功能，所述功能包括以下一个或多个的任意组合：上电、诊断、驱动、档位管理和热管理等。

在一个实施例中，本发明的域控制器可以使用所述车载通信终端和用于整车控制器的软件程序实现变速器管理、引擎管理、电池监控、交流发电机调节、为多种动力系统单元(例如，内燃机、发电机、电池和/或变速箱等)计算和分配扭矩、通过预判驾驶策略实现CO2减排、通信网关等，另外还可以实现电器智能故障诊断、智能节电、总线通信等功能。

本发明的方案使车载通信终端和整车控制器能够通过域控制器的操作系统中的虚拟网络来交互信号，避免了现有技术的方案中需要在车辆的域控制器内部部署交互线束来连接域内的各部件，从而简化了设计、能够降低硬件和人工成本、减小域控制器的空间占用。本发明的域控制器内部通过虚拟网络通讯，与现有技术相比能够降低CAN通讯负载率，并且本发明的域控制器包含车载通信终端和整车控制器的全部功能，达到实时、稳定的效果。

图2示意性示出了根据本发明一实施例的域控制器200。如图2所示，所述域控制器200包括操作系统210，所述操作系统210包括车载通信终端(T-BOX)程序201和虚拟机202，所述虚拟机包括整车控制器(VCU)实时操作系统203和用于整车控制器的软件程序204，其中所述用于整车控制器的软件程序204运行在所述整车控制器实时操作系统203中。

在一个实施例中，域控制器200可以选用微处理器(MPU)。操作系统210可以搭载在该微处理器上，操作系统210可以选自以下之一：QNX操作系统、Linux操作系统、Unix操作系统、VxWorks操作系统或者Windows操作系统等开源操作系统。

整车控制器实时操作系统可以通过虚拟化技术(例如，QNX虚拟化)共享使用域控制器中的微处理器资源。信号转化中间件，例如，S2S中间件(未示出)，可以充当操作系统200中的虚拟网络，以提供车载通信终端和整车控制器之间的信号转换和传递。所述信号转化中间件可以被配置用于：将来自整车控制器的CAN信号转换为以太网信号提供给车载通信终端，和/或将来自车载通信终端的以太网信号转换为CAN信号提供给整车控制器。

在一个实施例中，所述整车控制器实时操作系统被配置用于调用所述域控制器的操作系统中的硬线驱动程序和CAN驱动程序以供所述用于整车控制器的软件程序使用。

在一个实施例中，所述用于整车控制器的软件程序被配置用于：提供所述整车控制器的一个或多个功能，所述功能包括以下一个或多个的任意组合：上电、诊断、驱动、档位管理和热管理。

本发明的域控制器可以适用于各种车辆，例如电动车辆、增程式车辆、自动驾驶车辆等。

应理解，本文中前述关于本发明的方法所描述的具体特征、操作和细节也可类似地应用于本发明的系统，或者，反之亦然。另外，上文描述的本发明的方法的每个步骤可由本发明的系统的相应部件或单元执行。

应理解，本发明的装置的各个模块/单元根据情况可全部或部分地通过软件、硬件、固件或其组合来实现。所述各模块/单元根据情况可以硬件或固件形式内嵌于域控制器的处理器中或独立于所述域控制器的处理器，也可以软件形式存储于域控制器的存储器中以供处理器调用来执行所述各模块/单元的操作。所述各模块/单元各自可以实现为独立的部件或模块，或者两个或更多个模块/单元可实现为单个部件或模块。

本领域普通技术人员可以理解，根据情况，本文中对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器的示例包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存等。易失性存储器的示例包括随机存取存储器(RAM)、外部高速缓冲存储器等。

以上描述的各技术特征可以任意地组合。尽管未对这些技术特征的所有可能组合进行描述，但这些技术特征的任何组合都应当被认为由本说明书涵盖，只要这样的组合不存在矛盾。

尽管结合实施例对本发明进行了描述，但本领域技术人员应理解，上文的描述和附图仅是示例性而非限制性的，本发明不限于所公开的实施例。在不偏离本发明的精神的情况下，各种改型和变体是可能的。

Claims

1.一种用于车辆的域控制器的设计方法，包括：

在所述域控制器上安装操作系统；

在所述操作系统中配置虚拟机；以及

2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述域控制器上安装的所述操作系统选自以下之一：QNX操作系统、Linux操作系统、Unix操作系统、VxWorks操作系统或者Windows操作系统。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述车载通信终端和所述整车控制器通过信号转化中间件传递信号以进行数据交互，其中所述信号转化中间件被配置用于：将来自所述整车控制器的CAN信号转换为以太网信号提供给所述车载通信终端，和/或将来自所述车载通信终端的以太网信号转换为CAN信号提供给所述整车控制器。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述整车控制器实时操作系统被配置用于调用所述域控制器的操作系统中的硬线驱动程序和CAN驱动程序以供所述整车控制器实时操作系统和用于整车控制器的软件程序使用。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述用于整车控制器的软件程序被配置用于提供所述整车控制器的一个或多个功能，所述功能包括以下一个或多个的任意组合：上电、诊断、驱动、档位管理和热管理。

6.一种用于车辆的域控制器，包括：

操作系统，在所述操作系统中安装有：

车载通信终端(T-BOX)的程序；以及

虚拟机，在所述虚拟机中安装有：

整车控制器(VCU)实时操作系统；以及

7.根据权利要求6所述的域控制器，其中所述操作系统选自以下之一：QNX操作系统、Linux操作系统、Unix操作系统、VxWorks操作系统或者Windows操作系统。

8.根据权利要求6所述的域控制器，其中，所述车载通信终端和所述整车控制器通过信号转化中间件传递信号以进行数据交互，其中所述信号转化中间件被配置用于：将来自所述整车控制器的CAN信号转换为以太网信号提供给所述车载通信终端，和/或将来自所述车载通信终端的以太网信号转换为CAN信号提供给所述整车控制器。

9.根据权利要求6所述的域控制器，其中：

10.根据权利要求6所述的域控制器，其中，所述用于整车控制器的软件程序被配置用于：

提供所述整车控制器的一个或多个功能，所述功能包括以下一个或多个的任意组合：上电、诊断、驱动、档位管理和热管理。

11.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括根据权利要求6-10中任一项所述的域控制器。