CN114670765A - 一种车辆控制系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种车辆控制系统及车辆，其中，车辆控制系统，包括：车载数据计算中心以及多个区域控制器，车载数据计算中心通过千兆以太网与区域控制器成环状通信连接；其中，车载数据计算中心集成有预设的软件功能；车辆上所有的输入/输出资源划分为多个控制区域，区域控制器集成有对应控制区域内的输入/输出资源的控制功能，区域控制器与对应的输入/输出资源通过控制器局域网通信连接。通过实现输入/输出资源的区域化控制，提高扩展性和通用性；实现了整车应用软件与下游输入/输出资源解耦，实现了多网段通信冗余，且由于软件功能的集中提高了开发的灵活性和创新性，减少了开发时间与风险。

Description

一种车辆控制系统及车辆
技术领域
本申请涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆控制系统及车辆。
背景技术
随着乘用车市场发展趋于饱和以及终端消费群体结构的变化，电气化、智能网联化的兴起，现有的分布式架构及功能域架构无法满足新形势下的各种需求。如何以新颖且差异化的用户体验，实用且高端的先进技术，打造出有市场竞争力的产品，是汽车架构设计关心的重中之重。
发明内容
本申请实施例要达到的技术目的是提供一种车辆控制系统及车辆，用以解决现有的分布式架构及功能域架构无法满足新形势下的各种需求的问题。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种车辆控制系统，包括：车载数据计算中心以及多个区域控制器，车载数据计算中心通过千兆以太网与区域控制器成环状通信连接；
其中，车载数据计算中心集成有预设的软件功能；
车辆上所有的输入/输出资源划分为多个控制区域，区域控制器集成有对应控制区域内的输入/输出资源的控制功能，区域控制器与对应的输入/输出资源通过控制器局域网通信连接。
具体地，如上所述的车辆控制系统，车载数据中心包括下述中的至少一项：
整车数据计算中心，集成有车身域和动力域相关的软件功能；
自动驾驶数据计算中心，集成有智能驾驶相关的软件功能；
座舱数据计算中心，集成有座舱域相关的软件功能。
具体地，如上所述的车辆控制系统，区域控制器包括：
前区域控制器，设置于车辆前侧，与位于车辆前侧的多个第一输入/输出资源构成第一区域子网；
后区域控制器，设置于车辆后侧，与位于车辆后侧的多个第二输入/输出资源构成第二区域子网；
左侧区域控制器，设置于车辆左侧，与位于车辆左侧的多个第三输入/输出资源构成第三区域子网；
右侧区域控制器，设置于车辆右侧，与位于车辆右侧的多个第四输入/输出资源构成第四区域子网。
进一步的，如上所述的车辆控制系统，第一输入/输出资源至少包括：与前车灯和喇叭相关的第一信息采集资源和/或第一执行器驱动资源。
进一步的，如上所述的车辆控制系统，第二输入/输出资源至少包括：与后尾门和后车灯相关的第二信息采集资源和/或第二执行器驱动资源。
进一步的，如上所述的车辆控制系统，第三输入/输出资源至少包括：与左侧车门附件和左侧座椅相关的第三信息采集资源和/或第三执行器驱动资源。
进一步的，如上所述的车辆控制系统，第四输入/输出资源至少包括：与右侧车门附件和右侧座椅相关的第四信息采集资源和/或第四执行器驱动资源。
优选地，如上所述的车辆控制系统，车载数据计算中心以及多个区域控制器通过电器盒分别与主蓄电池和冗余蓄电池电连接，且区域控制器与对应的控制区域内的输入/输出资源中满足预设条件的目标输入/输出资源电连接；
预设条件包括下述中的至少一项：
输入/输出资源对应的需求电流值小于第一阈值；
输入/输出资源对应的需求电压值小于第二阈值；
输入/输出资源对应的需求功率值小于第三阈值。
优选地，如上所述的车辆控制系统，区域控制器内备份有区域功能安全软件功能，区域功能安全软件功能与区域控制器对应的输入/输出资源的相关，且区域控制器在接收到车载数据计算中心故障的信息时启动区域功能安全软件功能。
本申请的另一实施例还提供了一种车辆，包括：如上所述的车辆控制系统。
与现有技术相比，本申请实施例提供的一种车辆控制系统及车辆，至少具有以下有益效果：
通过实现输入/输出资源的区域化控制，提高扩展性和通用性；实现了整车应用软件与下游输入/输出资源解耦，实现了多网段通信冗余，且由于软件功能的集中提高了开发的灵活性和创新性，减少了开发时间与风险。
附图说明
图1为本申请的车辆控制系统的架构示意图；
图2为本申请的车辆控制系统的供电示意图。
【附图标记说明】
1、车载数据计算中心；101、整车数据计算中心；102、自动驾驶数据计算中心；103、座舱数据计算中心；201、前区域控制器；202、后区域控制器；203、左侧区域控制器；204、右侧区域控制器；301、第一输入/输出资源；302、第二输入/输出资源；303、第三输入/输出资源；304、第四输入/输出资源；401、前控制区域；402、后控制区域；403、左控制区域；404、右控制区域；5、千兆以太网；6、控制器局域网；7、电器盒；8、主蓄电池；9、冗余蓄电池。
具体实施方式
为使本申请要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
在本申请的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请所提供的实施例中，应理解，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。
参见图1，本申请的一优选实施例提供了一种车辆控制系统，包括：车载数据计算中心1以及多个区域控制器，车载数据计算中心1通过千兆以太网5与区域控制器成环状通信连接；
其中，车载数据计算中心1集成有预设的软件功能；
车辆上所有的输入/输出资源划分为多个控制区域，区域控制器集成有对应控制区域内的输入/输出资源的控制功能，区域控制器与对应的输入/输出资源通过控制器局域网6通信连接。
在本申请的一具体实施例中，提供了一种车辆控制系统，具体为一种整车级架构，其中，根据位置、方位关系等将车辆整体划分为多个控制区域，每个控制区域内包括多种输入/输出资源(I/O设备)，且每个控制区域内设置一对应的区域控制器，该区域控制器集成有对应控制区域内的输入/输出资源的控制功能，且区域控制器与对应的输入/输出资源通过控制器局域网6通信连接，用于通过控制器局域网6控制对应控制区域内的输入/输出资源进行信息采集和驱动输出，实现了输入/输出资源的区域化控制，提高扩展性和通用性。
具体地，车辆控制系统还包括车载数据计算中心1，车载数据计算中心1通过千兆以太网5与多个区域控制器通信连接，且集成有预设的软件功能，用于根据软件功能中的控制策略，下发控制信息至对应的区域控制器，以使该区域控制器根据下发的控制信息控制其控制区域内的相关输入/输出资源进行信息采集或驱动输出，并进一步的根据至少一个区域控制器上传的数据信息进行计算、判断等得到下一步的控制信息，实现整车的区域化控制，且使软件功能的集中于车载数据计算中心1，提高了开发的灵活性和创新性，减少了开发时间与风险。
具体地，区域控制器作为区域控制中心的存在，区域控制器不仅集成了传统架构下功能单一的电子控制单元(Electronic Control Unit，简称ECU)，而且也在将软件向计算中心集中的过程中，扮演底层服务提供者的重要角色，能够按控制区域实现所有输入/输出资源的抽象，完成原子服务转化，并通过以太网供车载数据计算中心1进行服务调用，为车载数据计算中心1实现新的复杂功能或特性提供了软硬件基础，实现了整车应用软件与下游输入/输出资源解耦。优选地，车载数据计算中心1通过千兆以太网5与区域控制器成环状通信连接，在可以实现多网段通信冗余，且使得有功能安全需求的区域控制可通过冗余通信进行数据备份，且通过千兆的大宽带通信，也能构满足面向服务架构(Service-Oriented Architecture，SOA)需求开发的服务协议与服务本身的实现。
参见图1，具体地，如上所述的车辆控制系统，车载数据中心包括下述中的至少一项：
整车数据计算中心101，集成有车身域和动力域相关的软件功能；
自动驾驶数据计算中心102，集成有智能驾驶相关的软件功能；
座舱数据计算中心103，集成有座舱域相关的软件功能。
在本申请的一具体实施例中，上述的车载数据中心包括但不限于集成有车身域和动力域相关的软件功能的整车数据计算中心101、集成有智能驾驶相关的软件功能的自动驾驶数据计算中心102以及集成有座舱域相关的软件功能的座舱数据计算中心103。
可选地，车载数据中心还可以包括：集成有人车互动和/或车载娱乐相关的软件功能的互动娱乐计算中心等。
参见图1，具体地，如上所述的车辆控制系统，区域控制器包括：
前区域控制器201，设置于车辆前侧，与位于车辆前侧的多个第一输入/输出资源301构成第一区域子网；
后区域控制器202，设置于车辆后侧，与位于车辆后侧的多个第二输入/输出资源302构成第二区域子网；
左侧区域控制器203，设置于车辆左侧，与位于车辆左侧的多个第三输入/输出资源303构成第三区域子网；
右侧区域控制器204，设置于车辆右侧，与位于车辆右侧的多个第四输入/输出资源304构成第四区域子网。
在本申请的一具体实施例中将车辆的根据方位划分为前控制区域401、后控制区域402、左控制区域403和右控制区域404四个控制区域，且每个控制区域对应的区域控制器分别为：前区域控制器201、后区域控制器202、左侧区域控制器203以及右侧区域控制器204，优选地，上述的前后左右是以车辆的行驶方向为前方作为方向参考标准以及车辆本身中点作为基准点进行的方位表达，当采用其他标准时，上述关于区域控制器的名称可进行相应调整，但其所具有的功能不变。需要说明的是，对于可能位于区域划分中心附近的输入/输出资源，可根据其功能与各控制区域内具有相关功能的输入/输出资源数量等进行划分，或基于技术人员的指定划分，例如：车顶灯，一般设置于车辆的宽度中线上，基于上述控制区域的划分，其可以划分在左侧控制区域，受左侧区域控制器203控制，也可划分在右侧控制区域，受右侧区域控制器204控制，在一具体实施例中将其划分在左侧控制区域，受左侧区域控制器203控制。
具体地，四个控制区域内的区域控制器分别位于对应的控制区域的位置范围内，且与对应控制区域内的输入/输出资源构成区域子网，有利于减少区域控制器与输入/输出资源之间的距离，有利于实现就近控制，有利于节省硬件数量和空间布置等的成本，例如在布置区域子网：可在保证功能实现的前提下将各输入/输出资源环绕区域控制器设置，有利于减少网线的长度以及网线布线时的复杂程度。
进一步的，如上所述的车辆控制系统，第一输入/输出资源301至少包括：与前车灯和喇叭相关的第一信息采集资源和/或第一执行器驱动资源。
在本申请的一具体实施例中，由于位于车辆前侧的第一输入/输出资源301众多，在此进行举例说明。其中，所述第一信息采集资源包括但不限于用于检测前车灯是否开启的第一传感器、用于检测喇叭是否使用的电流传感器等；第一执行器驱动资源包括但不限于：用于控制前车灯开闭的开关或继电器、用于驱动喇叭的开关或继电器等。
其中，车辆的前控制区域401内除前车灯和喇叭之外，还可以包括空调、动力电池和/蓄电池，因此第一信息采集资源还可以包括：用于检测进风温度和/或出风温度的温度传感器，用于检测位于车辆前舱的动力电池和/或蓄电池的电量的电流传感器；第一执行器驱动资源还可以包括：用于控制空调启停的开关或继电器。
进一步的，如上所述的车辆控制系统，第二输入/输出资源302至少包括：与后尾门和后车灯相关的第二信息采集资源和/或第二执行器驱动资源。
在本申请的一具体实施例中，由于位于车辆前侧的第二输入/输出资源302众多，在此进行举例说明。其中，所述第二信息采集资源包括但不限于：用于检测后车灯是否开启的第二传感器、用于检测后尾门是否开启的压力传感器、用于检测后尾门高度的距离传感器等；第二执行器驱动资源包括但不限于：用于控制后尾门解锁或锁止的电子锁、用于控制后车灯开闭的开关或继电器等。
其中，车辆的后控制区域402内除前车灯和喇叭之外，还可以包括后雨刮器，因此第二信息采集资源还可以包括：用于检测进后雨刮器是否启动的电流传感器；第二执行器驱动资源还可以包括：用于控制后雨刮器启停的开关或继电器。
进一步的，如上所述的车辆控制系统，第三输入/输出资源303至少包括：与左侧车门附件和左侧座椅相关的第三信息采集资源和/或第三执行器驱动资源。
在本申请的一具体实施例中，由于位于车辆左侧的第三输入/输出资源303众多，在此进行举例说明。其中，所述第三信息采集资源包括但不限于：用于检测左车门是否开启的接近传感器、用于检测左侧座椅上是否有人的压力传感器等；第二执行器驱动资源包括但不限于：用于控制左车门解锁或锁止的电子锁、用于控制左侧座椅前后移动或转动的开关或继电器等。
其中，车辆的左控制区域403内还可以包括左后视镜，因此第三信息采集资源还可以包括：用于检测进左后视镜温度的温度传感器；第三执行器驱动资源还可以包括：用于控制左后视镜加热的开关或继电器以及控制左后视镜转动的电机。
进一步的，如上所述的车辆控制系统，第四输入/输出资源304至少包括：与右侧车门附件和右侧座椅相关的第四信息采集资源和/或第四执行器驱动资源。
在本申请的一具体实施例中，由于位于车辆右侧的第四输入/输出资源304众多，在此进行举例说明。其中，所述第四信息采集资源包括但不限于：用于检测右车门是否开启的接近传感器、用于检测右侧座椅上是否有人的压力传感器等；第二执行器驱动资源包括但不限于：用于控制右车门解锁或锁止的电子锁、用于控制右侧座椅前后移动或转动的开关或继电器等。
其中，车辆的右控制区域404内还可以包括右后视镜，因此第四信息采集资源还可以包括：用于检测进右后视镜温度的温度传感器；第四执行器驱动资源还可以包括：用于控制右后视镜加热的开关或继电器以及控制右后视镜转动的电机。
总上所述，通过举例说明对各控制区域内的输入/输出资源进行了简单介绍，需要说明的是，结合车辆上的结构、功能等将其他的传感器、执行机构等归为对应控制区域内的输入/输出资源也属于本申请的保护范围。
参见图2，优选地，如上所述的车辆控制系统，车载数据计算中心1以及多个区域控制器通过电器盒7分别与主蓄电池8和冗余蓄电池9电连接，且区域控制器与对应的控制区域内的输入/输出资源中满足预设条件的目标输入/输出资源电连接；
预设条件包括下述中的至少一项：
输入/输出资源对应的需求电流值小于第一阈值；
输入/输出资源对应的需求电压值小于第二阈值；
输入/输出资源对应的需求功率值小于第三阈值。
在本申请的一优选实施例中，车载数据计算中心1以及多个区域控制器均与电器盒7连接，由电器盒7为车载数据计算中心1和区域控制器进行供电，而区域控制器与对应的控制区域内的输入/输出资源中满足预设条件的目标输入/输出资源电连接，使得区域控制器可作为二级电源分配节点为对应控制区域范围内的输入/输出资源供电，实现区域化供电，可以有效的根据各输入/输出资源的使用需求进行量化用电，有利于提高用电效率和用电安全，同时区域化供电有利于实现就近供电，有利于节省硬件数量和空间布置等的成本，例如：有利于减少供电线束的长度以及供电线束布线时的复杂程度。
具体地，车载数据计算中心1和区域控制器主要通过电器盒7与蓄电池连接，且作为一控制器，区域控制器的电压等电气参数不易过高，因此使得区域控制器作为电源时具有一定的局限性，因此为避免大功率电器无法从区域控制器中获取得到足够的电能，因此区域控制器仅与满足预设条件的目标输入/输出资源电连接，保证区域控制器的正常供电以及车辆的正常使用；需要说明的是，预设条件可根据区域控制器所能提供的最大电气参数确定，具体可以表示为：输入/输出资源对应的需求电流值小于第一阈值；输入/输出资源对应的需求电压值小于第二阈值；输入/输出资源对应的需求功率值小于第三阈值中的至少一项。
优选地，蓄电池除包括设置于前舱内的主蓄电池8外，还可以包括一冗余蓄电池9，该冗余蓄电池9的位置可以也设置在前舱内，也可根据车辆的空间布局设置于其他控制区域内。优选地，冗余蓄电池9通过一智能断路器与电器盒7电连接，其中智能断路器用于在主蓄电池8为区域控制器等供电时，控制冗余蓄电池9与电器盒7断开；当主蓄电池8电能不足或需要对冗余蓄电池9充电时，控制冗余蓄电池9与电器盒7导通。实现两路电源的独立供电。优选地，如上所述的车辆控制系统，区域控制器内备份有区域功能安全软件功能，区域功能安全软件功能与区域控制器对应的输入/输出资源的相关，且区域控制器在接收到车载数据计算中心1故障的信息时启动区域功能安全软件功能。
在本申请的另一优选实施例中，区域控制器内备份有区域功能安全软件功能，当车载计算中心出现故障时，为保证车辆以及驾驶员的安全，此时将由各区域控制器启动对应的区域功能安全软件功能，实现车辆的安全停靠以及进行警示等，具体可以为由各区域控制器控制其控制区域内的相关输入/输出资源，共同实现车辆靠边、减速、停车、点亮双闪、提醒驾驶员等功能，提高车辆的安全性。
本申请的另一实施例还提供了一种车辆，包括：如上所述的车辆控制系统。
在本申请的一实施例中还提供了一种车辆，该车辆包括上述的车辆控制系统，使得该车辆可实现区域采集与驱动功能、区域信息功能以及区域供电分配功能等，有利于打破原有的功能边界，提高扩展性与通用性，提高通信效率与用电效率，提高车辆安全性。
此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。
以上所述是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种车辆控制系统，其特征在于，包括：车载数据计算中心以及多个区域控制器，所述车载数据计算中心通过千兆以太网与所述区域控制器成环状通信连接；
其中，所述车载数据计算中心集成有预设的软件功能；
车辆上所有的输入/输出资源划分为多个控制区域，所述区域控制器集成有对应所述控制区域内的所述输入/输出资源的控制功能，所述区域控制器与对应的所述输入/输出资源通过控制器局域网通信连接。
2.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其特征在于，所述车载数据中心包括下述中的至少一项：
整车数据计算中心，集成有车身域和动力域相关的软件功能；
自动驾驶数据计算中心，集成有智能驾驶相关的软件功能；
座舱数据计算中心，集成有座舱域相关的软件功能。
3.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其特征在于，所述区域控制器包括：
前区域控制器，设置于所述车辆前侧，与位于所述车辆前侧的多个第一输入/输出资源构成第一区域子网；
后区域控制器，设置于所述车辆后侧，与位于所述车辆后侧的多个第二输入/输出资源构成第二区域子网；
左侧区域控制器，设置于所述车辆左侧，与位于所述车辆左侧的多个第三输入/输出资源构成第三区域子网；
右侧区域控制器，设置于所述车辆右侧，与位于所述车辆右侧的多个第四输入/输出资源构成第四区域子网。
4.根据权利要求3所述的车辆控制系统，其特征在于，所述第一输入/输出资源至少包括：与前车灯和喇叭相关的第一信息采集资源和/或第一执行器驱动资源。
5.根据权利要求3所述的车辆控制系统，其特征在于，所述第二输入/输出资源至少包括：与后尾门和后车灯相关的第二信息采集资源和/或第二执行器驱动资源。
6.根据权利要求3所述的车辆控制系统，其特征在于，所述第三输入/输出资源至少包括：与左侧车门附件和左侧座椅相关的第三信息采集资源和/或第三执行器驱动资源。
7.根据权利要求3所述的车辆控制系统，其特征在于，所述第四输入/输出资源至少包括：与右侧车门附件和右侧座椅相关的第四信息采集资源和/或第四执行器驱动资源。
8.根据权利要求1或3所述的车辆控制系统，其特征在于，所述车载数据计算中心以及多个所述区域控制器通过电器盒分别与主蓄电池和冗余蓄电池电连接，且所述区域控制器与对应的所述控制区域内的所述输入/输出资源中满足预设条件的目标输入/输出资源电连接；
所述预设条件包括下述中的至少一项：
所述输入/输出资源对应的需求电流值小于第一阈值；
所述输入/输出资源对应的需求电压值小于第二阈值；
所述输入/输出资源对应的需求功率值小于第三阈值。
9.根据权利要求1所述的车辆控制系统，其特征在于，所述区域控制器内备份有区域功能安全软件功能，所述区域功能安全软件功能与所述区域控制器对应的所述输入/输出资源的相关，且所述区域控制器在接收到所述车载数据计算中心故障的信息时启动所述区域功能安全软件功能。
10.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求1至9任一项所述的车辆控制系统。
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JP2005163782A (ja) * 2003-11-11 2005-06-23 Komatsu Ltd 車両制御装置
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CN210578605U (zh) * 2019-12-10 2020-05-19 上海怿星电子科技有限公司 一种基于区域控制器的汽车电子电气架构拓扑结构
CN113794611A (zh) * 2021-08-31 2021-12-14 东风汽车集团股份有限公司 一种基于中央计算平台的智能汽车电子电气架构

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