CN200947180Y - 汽车总线仪表控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车总线仪表控制系统，它由汽车组合仪表模块和车身电气控制模块组成，其特征在于：所述汽车组合仪表模块和车身电气控制模块彼此之间通过CAN总线相连，进行信息的交流和共享；所述车身电气控制模块被拆分成驱动模块和主控模块；主控模块放在主驾驶一侧，就近连接司机要操作的翘板、组合开关和部分信号开关；驱动模块放在副驾驶一侧，连接所有车身电气控制的驱动线，以及就近连接部分信号开关。本实用新型通过CAN总线将组合仪表模块、主控模块和驱动模块有机地结合在一起，实现了各模块之间信息的交流和共享；而且，简化了整车线束，使整车内的布线更清晰、更有条理，更便于后期维护。

Description

汽车总线仪表控制系统

技术领域

本实用新型涉及汽车组合仪表系统和车身电气控制系统，尤指一种通过CAN总线将汽车组合仪表系统和车身电气控制系统连接在一起的模块化设计的汽车总线仪表控制系统。

背景技术

汽车组合仪表系统和车身电气控制系统由来已久，几乎是伴随着汽车的诞生而出现。随着汽车工业和电子技术的不断发展，其智能化程度逐步提高且功能日趋完善，但是，随着其智能化程度的不断提高，其组合仪表系统和车身电气控制系统越来越复杂，其电气连接线路遍布整个车身，其维护也越来越难。

如图1所示，目前，中高档汽车其控制系统主要由两部分构成：一部分是组合仪表系统，一部分是车身电气控制系统。组合仪表系统包括各种指针式显示仪表、各种表盘、各种指示灯和数字里程表。组合仪表系统分别与各种传感器信号输出端和开关信号输出端相连，采集各种传感器信号和开关信号，用于显示发动机转速、车速、燃油、水温、气压、电压、机油压力、里程计数、左右转向、远光灯等状态。车身电气控制系统主要完成对整车灯光、电磁阀、喇叭、雨刮、空调供电、电喷乙醚泵等的控制。如图所示，目前，中高档汽车其车身电气控制系统与组合仪表系统之间，除共用电源电路外，两者完全独立，自成体系，属于两个独立的子系统，彼此之间数据、信息不能交流和共享，所以，使得整车内部控制系统电路布线复杂、线束凌乱。另外，在组合仪表系统上不能显示车身电气控制系统的任何信息，不利于整车系统的故障诊断和维护。

发明内容

鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种通过CAN总线将汽车组合仪表系统和车身电气控制系统连接在一起的模块化设计的汽车总线仪表控制系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：汽车总线仪表控制系统，它由汽车组合仪表模块和车身电气控制模块组成，其特征在于：所述汽车组合仪表模块和车身电气控制模块分别增设有CAN总线接口，它们彼此之间通过CAN总线相连。

所述车身电气控制模块被拆分成两个智能模块：驱动模块和主控模块；主控模块放在主驾驶一侧，就近连接司机要操作的翘板和组合开关，以及部分信号开关；驱动模块放在副驾驶一侧，连接所有车身电气控制的驱动线，以及就近连接部分信号开关；主控模块、驱动模块和组合仪表模块之间通过CAN总线相连。

本实用新型的优点是：通过CAN总线将组合仪表模块、主控模块和驱动模块有机地结合在一起，实现了各模块之间信息的交流和共享；而且，简化了整车线束，使整车内的布线更清晰、更有条理，更便于后期维护。

附图说明

图1为传统的中高档汽车控制系统结构示意图

图2为本实用新型改进后的汽车控制系统结构示意图(一)

图3为本实用新型改进后的汽车控制系统结构示意图(二)

图4为本实用新型改进后的汽车控制系统结构示意图(三)

图5为本实用新型CAN总线网络接口具体电路连接图

图6为本实用新型主控模块外围连接关系示意图

图7为本实用新型驱动模块外围连接关系示意图

其中，

1、CAN总线通信接口；2、CAN总线；3、与弹簧储能信号开关相连的端子；4、与气压1报警信号开关相连的端子；5、与转向油位信号开关相连的端子；6、与气压2报警信号开关相连的端子；7、与辅助气压信号开关相连的端子；8、与安全带报警信号开关相连的端子；9、与钥匙3档*信号开关相连的端子；10、与灯光开关相连的端子；11、与前雾灯开关相连的端子；12、与后雾灯开关相连的端子；13、与大灯开关相连的端子；14、与紧急告警开关相连的端子；15、与喇叭切换开关相连的端子；16、与取力器开关相连的端子；17、与取力器空挡开关相连的端子；18、与轮差开关相连的端子；19、与轴差开关相连的端子；20、与全驱开关相连的端子；21、与工作灯开关相连的端子；22、与冷起动开关相连的端子；23、与支撑轴开关相连的端子；24、与排气制动开关相连的端子；25、与左转向开关相连的端子；26、与右转向开关相连的端子；27、与远光灯开关相连的端子；28、与近光灯开关相连的端子；29、与喇叭开关相连的端子；30、与制动开关相连的端子；31、与缓速器信号开关相连的端子；32、与ASR信号开关相连的端子；33、与钥匙4档信号开关相连的端子；34、与雨刮间歇*信号开关相连的端子；35、与洗涤泵*信号开关相连的端子；36、与油压报警信号开关相连的端子；37、与液压管路信号开关相连的端子；38、与水温报警信号开关相连的端子；39、与倒档开关*相连的端子；40、与爬行档开关相连的端子；41、与前置幅箱信号开关相连的端子；42、与空滤堵塞信号开关相连的端子；43、与驾驶室开门开关相连的端子；44、与驾驶室锁止开关相连的端子；45、与ECAS1信号开关相连的端子；46、与ECAS2信号开关相连的端子；47、与轮差到位开关相连的端子；48、与D+信号开关相连的端子；49、与空挡开关相连的端子；50、与轴差到位开关相连的端子；51、与取力器到位开关相连的端子；52、与全驱到位开关相连的端子；53、与主车ABS信号相连的端子；54、与挂车ABS信号相连的端子；55、与位置灯控制端相连的端子；56、与前雾灯控制端相连的端子；57、与后雾灯控制端相连的端子；58、与取力器电磁阀控制端相连的端子；59、与取力器空挡阀控制端相连的端子；60、与轮差电磁阀控制端相连的端子；61、与轴差电磁阀控制端相连的端子；63、与全驱电磁阀控制端相连的端子；64、与工作灯控制端相连的端子；65、与电喷乙醚泵控制端相连的端子；66、与排气制动阀控制端相连的端子；67、与左转向灯控制端相连的端子；68、与右转向灯控制端相连的端子；69、与远光灯控制端相连的端子；70、与近光灯控制端相连的端子；71、与电喇叭控制端相连的端子；72、与气喇叭控制端相连的端子；73、与制动灯控制端相连的端子；74、与倒车灯控制端相连的端子；75、与雨刮控制端相连的端子；76、与空调控制端相连的端子；77、电动窗电源端；78、主车ABS电源端；79、挂车ABS电源端；80、镜加热电源端；81、点烟器电源端；82、ECAS电源端；83、雨刮电源端；84、内照明电源端；85、15#辅助电源端。

具体实施方式

为了实现汽车组合仪表系统与车身电气控制系统之间信息的共享，便于控制系统故障的诊断和维护，以及可以通过组合仪表显示车身电气控制系统的各种状态、故障信息等，本实用新型在控制系统中引入了国际标准的汽车局域通讯系统——CAN(CONTROLLER AREA NETWORK)总线网络系统。

如图2所示，本实用新型在组合仪表系统和车身电气控制系统中分别增设了CAN总线通信接口1，使得它们彼此之间通过CAN总线2相连，进行信息、数据的交流和共享。组合仪表系统不仅能够显示发动机转速、车速、燃油、水温、气压、电压、机油压力、里程计数、左右转向、远光灯等信息，还能显示车身控制系统的信息；而且，车身电气控制系统也能够采集到各种传感器、信号开关和驱动信号的信息，以便控制系统控制。

这样汽车电气控制系统中的汽车组合仪表系统、车身电气控制系统作为该系统中两个标准的智能ECU(Electronic Control Unit电子控制单元)模块，在保证其功能上相对独立的情况下，使两个模块有机地结合起来，实现了两个模块之间信息的交换和共享，使系统自检、故障诊断和提示成为可能。

为了克服整车控制系统电路布线复杂、凌乱的弊端，为了避免整车内部电线线束的交叉，便于后期维扩，本实用新型依据就近原则，对组合仪表模块和车身电气控制模块按照功能进行了重新的分割、整合和布局，即将原组合仪表模块控制电路板和车身电气控制模块控制电路板分割成若干块小的电路板，使得各种信号接口可依据其传感器放置位置的不同就近连接到不同电路板(模块)，避免整车线束的交叉，使布线清晰且更有条理，从而既简化了整车线束，又便于后期维护。

如图3所示，本实用新型将原组合仪表模块控制电路板中的信号开关采集电路整合到车身电气控制模块电路板中。

如图4所示，本实用新型将原车身控制模块的控制和驱动部分拆分成两个智能模块：即驱动模块和主控模块。主控模块放在主驾驶一侧(即驾驶室左侧)，就近连接司机要操作的翘板和组合开关，以及部分信号开关等，驱动模块放在副驾驶一侧(即驾驶室右侧)，连接所有车身电气控制的驱动线，以及就近连接部分信号开关。主控模块、驱动模块和组合仪表模块之间通过CAN总线相连。

图5为本实用新型CAN总线网络接口具体电路连接图。如图所示，本实用新型在组合仪表模块、主控模块和驱动模块上分别增设了CAN总线控制器芯片U1、U2、U3(型号MC9S12DT128BMPV)和CAN总线接口芯片U4、U5、U6(型号SN65HVD251D)。CAN总线控制器芯片U1、U2、U3的信号输入端分别与组合仪表模块、主控模块和驱动模块的信号接口相连，U1、U2、U3的串行信号发送端CANTx0、接收端CANRx0分别与CAN总线接口芯片U4、U5和U6的发送接收端相连，CAN总线接口芯片U4、U5和U6的总线接口端CANH、CANL彼此相连。

本实用新型将原车身控制模块拆分成主控模块和驱动模块之后，如图6所示，主控模块主要完成对本地13路翘板控制开关、4路组合控制开关、4路其他控制开关、7路信号开关、9路备用开关闭合状态的检测；以及对各开关的状态变化进行分析处理并启动CAN总线控制器芯片。为提高系统的响应速度，对瞬间状态发生变化的开关，用短帧格式通过CAN总线专用通信协议将开关变化信息及时发送给驱动模块和组合仪表模块，同时，为提高系统的可靠性，主控模块也定时将该模块所有开关当前状态数据打包后用长帧格式发送到驱动模块和组合仪表模块。如图7所示，驱动模块主要完成：对本地27路信号开关状态的检测；通过CAN总线将开关信息发送给组合仪表模块，数据发送也像主控模块一样，根据开关变化分即时短帧格式发送和定时长帧格式发送；通过CAN总线控制器接收主控模块发送来的控制和信号开关状态信息，分析处理这些数据(包括部分本地信号开关状态)，对状态发生变化的控制开关根据情况即时控制相应电气设备的驱动输出，并将各设备的驱动情况定时发送给组合仪表模块；对本地6路继电器触点电流、21个功率IC驱动状态进行检测，根据这些数据及控制开关闭合情况分析负载及驱动的故障类型(开路、短路或过流)，切断短路或过流的驱动输出，同时，通过CAN总线将这些故障(或正常)信息定时发送到仪表模块。

在本实用新型的具体实施例中，组合仪表模块、主控模块和驱动模块都连接在同一条CAN总线上，成为CAN总线上的三个节点，因为CAN总线理论上的节点数是无限的，所以，还可以将组合仪表模块、主控模块和驱动模块进一步细分，分割成更小的模块，使整车线束简化到除了电源线和CAN总线外，没有其他长线，从而，使整车内的布线更清晰、更有条理，这样既简化了整车线束，又便于后期维护。

而且，本实用新型通过CAN总线将组合仪表模块、主控模块和驱动模块有机地结合在一起，还实现了各模块之间信息的交流和共享，能实时地采集和显示车辆状态参数、控制车辆运行、进行故障诊断，真正使汽车有了智能的大脑，使得汽车过程控制、行驶记录乃至电气系统的扩容和智能升级成为可能。

另外，如图5所示，本实用新型为了尽量避免系统内部CAN总线与其他设备(如ABS系统、电喷发动机等)CAN总线软硬件的冲突，在主控模块CAN总线控制器芯片U2上另备份了一路CAN接口CANTx4、CANRx4，专门用来外挂其他ECU模块。由于本实用新型主控模块可以通过CAN总线控制器芯片U2采集外挂ECU模块的有关信息，然后通过内部CAN总线供组合仪表模块显示，这样使物理上分离的两路CAN总线在各自速率和通信协议的设计上具有更大的灵活性，可以满足外挂ECU模块的不同要求。

以上所述是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换，均属于本发明保护范围之内。

Claims (4)

1、汽车总线仪表控制系统，它由汽车组合仪表模块和车身电气控制模块组成，其特征在于：所述汽车组合仪表模块和车身电气控制模块分别增设有CAN总线接口，它们彼此之间通过CAN总线相连。

2、根据权利要求1所述的汽车总线仪表控制系统，其特征在于：所述车身电气控制模块被拆分成两个智能模块：驱动模块和主控模块；

所述主控模块放在主驾驶一侧，就近连接司机要操作的翘板和组合开关，以及信号开关；

所述驱动模块放在副驾驶一侧，连接所有车身电气控制的驱动线，以及就近连接信号开关；

所述主控模块、驱动模块和组合仪表模块之间通过CAN总线相连。

3、根据权利要求2所述的汽车总线仪表控制系统，其特征在于：

所述组合仪表模块、主控模块和驱动模块控制电路板上分别增设有CAN总线控制器芯片(U1、U2、U3)和CAN总线接口芯片(U4、U5和U6)；

CAN总线控制器芯片(U1、U2、U3)的信号输入端分别与组合仪表模块、主控模块和驱动模块的信号接口相连，CAN总线控制器芯片的串行信号发送端、接收端(CANTx0、CANRx0)与CAN总线接口芯片的接收端、发送端相连，三块CAN总线接口芯片(U4、U5和U6)的总线接口端(CANH、CANL)彼此相连。

4、根据权利要求3所述的汽车总线仪表控制系统，其特征在于：所述主控模块CAN总线控制器芯片(U2)另备份有一路专门用来外挂其他ECU模块的CAN接口(CANTx4、CANRx4)。

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