CN202753892U

CN202753892U - 电动汽车动力系统集中式网络拓扑结构

Info

Publication number: CN202753892U
Application number: CN 201220254161
Authority: CN
Inventors: 朱小春
Original assignee: Shenzhen Polytechnic
Current assignee: Shenzhen Polytechnic
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2022-05-31

Abstract

本实用新型公开了一种基于总线的四轮驱动电动汽车动力系统集中式网络拓扑结构，主要由动力系统总控制及网络网关(1)和动力电源(2)组成，其特征在于：还包括制动系统总控制模块(3)、驱动系统总控制模块(4)及转向系统总控制模块(5)，所述的动力系统总控制及网络网关(1)、动力电源(2)、制动系统总控制模块(3)、驱动系统总控制模块(4)及转向系统总控制模块(5)之间均通过动力系统总线相互连接在一起。本实用新型采用模块化控制，不仅能更好的提高分系统的控制性能，而且维修时有故障自诊断输出功能，负载即插即用十分方便。

Description

电动汽车动力系统集中式网络拓扑结构

技术领域

本实用新型涉及一种电动汽车网络拓扑结构，具体是指一种基于总线的四轮驱动电动汽车动力系统集中式网络拓扑结构。

背景技术

目前，随着汽车技术的发展，很多新型设备已经在汽车系统中得到了大量应用，从而使得汽车的电气系统变成了一个极其复杂结构。单从布线角度分析，传统的电气系统大多采用点对点的单一通信方式，相互之间少有联系，这样必然造成庞大的布线系统。据统计，一辆采用传统布线方法的高档汽车中，其导线长度将达2000余米，电气节点达1500个。随着更多新设备的应用，这个数字还将不断的增长，从而进一步加剧了粗大的线束与汽车有限的可用空间之间的矛盾，显然，传统布线方式无法适应汽车的发展。

众所周知，传统的后轮驱动汽车主要有电控燃油喷射系统、电控传动系统、防抱死制动系统(ABS)、防滑控制系统(ASR)、废气再循环控制、巡航系统和空调系统等，而新能源汽车EV(Electric Vehicle，纯电驱动汽车)则被认为是本世纪解决汽车面临的石油能源危机和环境污染问题的有效方案之一。为了满足电动汽车各子系统的实时性要求，需要对汽车公共数据实行共享，如发动机转速、车轮转速、油门踏板位置等。但每个控制单元对实时性的要求是因数据的更新速率和控制周期不同而不同的，因此，再在四轮驱动的电动汽车上采用传动的布线方式就无法满足现在电动汽车智能化和精确化的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服目前电动汽车采用传统布线方式时所存在的空间利用率低、数据实时性低以及精确化程度低的缺陷，提供一种能显著地减少线束长度，有效地提高空间利用率以及明显能明显提高数据实时性和精确化程度的基于总线的四轮驱动电动汽车动力系统集中式网络拓扑结构。

本实用新型通过以下技术方案来实现：

电动汽车动力系统集中式网络拓扑结构，主要由动力系统总控制及网络网关和动力电源组成，同时，还包括制动系统总控制模块、驱动系统总控制模块及转向系统总控制模块，所述的动力系统总控制及网络网关、动力电源、制动系统总控制模块、驱动系统总控制模块及转向系统总控制模块之间均通过动力系统总线相互连接在一起。

进一步地，所述的制动系统总控制模块通过动力系统总线的节点分别与左前轮制动控制模块、右前轮制动控制模块、左后轮制动控制模块及右后轮制动控制模块相连接。

所述的驱动系统总控制模块通过动力系统总线的节点分别与左前轮电机驱动模块、右前轮电机驱动模块、左后轮电机驱动模块及右后轮电机驱动模块相连接。

所述的转向系统总控制模块通过动力系统总线的节点分别与左前轮转向电机模块、右前轮转向电机模块、左后轮转向电机模块及右后轮转向电机模块相连接。

为了较好的实现本实用新型，所述的动力系统总线为CAN总线、LIN总线或VAN总线。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型采用模块化控制，不仅能更好的提高分系统的控制性能，而且维修时有故障自诊断输出功能，负载即插即用十分方便。

(2)本实用新型各个分系统之间的控制单元间的信息能进行共享，不仅为整车协调控制提供了平台，而且不必重复设置传感器和在相应的控制单元重复增设信号处理系统，从而使汽车电路得以简单化。

(3)本实用新型的动力电源为总线中的一个节点，从而能有效的减少传统动力电源中熔断器和继电器的数量。

(4)本实用新型能显著的减少导线的用量，从而显著的提高汽车空间的利用率。

附图说明

图1为传统汽车的布线结构示意图。

图2为本实用新型的布线结构示意图。

其中，以上附图中的附图标记名称为：

1-动力系统总控制及网络网关，2-动力电源，3-制动系统总控制模块，4-驱动系统总控制模块，5-转向系统总控制模块，31-左前轮制动控制模块，32-右前轮制动控制模块，33-左后轮制动控制模块，34-右后轮制动控制模块，41-左前轮电机驱动模块，42-右前轮电机驱动模块，43-左后轮电机驱动模块，44-右后轮电机驱动模块，51-左前轮转向电机模块，52-右前轮转向电机模块，53-左后轮转向电机模块，54-右后轮转向电机模块。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，传统汽车的发动机控制、变速控制、防抱死、主动悬挂、灯具组、电动座椅、空调、电动窗、电动锁和安全气囊均是通过导线与仪表板相连接，以确保仪表板能根据实际情况对这些数据信号进行显示。按照传统的布线方式，一辆高档汽车中，其导线长度将达2000余米，电气节点达1500个。如此多的电气节点势必会影响到汽车的整体性能和操控性能。如果在四轮驱动的电动汽车上也采用传统布线方式，那其导线长度将更多，不利于汽车的保养和维修。

如图2所示，本实用新型的汽车网络拓扑结构由动力系统总控制及网络网关1、动力电源2、制动系统总控制模块3、驱动系统总控制模块4及转向系统总控制模块5组成。连接时，所述的动力系统总控制及网络网关1、动力电源2、制动系统总控制模块3、驱动系统总控制模块4及转向系统总控制模块5之间均通过动力系统总线相互连接在一起。

如图所示，所述的制动系统总控制模块3还通过动力系统总线分别与左前轮制动控制模块31、右前轮制动控制模块32、左后轮制动控制模块33及右后轮制动控制模块34相连接，且该左前轮制动控制模块31、右前轮制动控制模块32、左后轮制动控制模块33及右后轮制动控制模块34分别设置在左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的内部。

驱动系统总控制模块4通过动力系统总线分别与左前轮电机驱动模块41、右前轮电机驱动模块42、左后轮电机驱动模块43及右后轮电机驱动模块44相连接，相应地，该左前轮电机驱动模块41、右前轮电机驱动模块42、左后轮电机驱动模块43及右后轮电机驱动模块44分别设置在汽车的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮内部。

转向系统总控制模块5通过动力系统总线分别与左前轮转向电机模块51、右前轮转向电机模块52、左后轮转向电机模块53及右后轮转向电机模块54相连接，该左前轮转向电机模块51、右前轮转向电机模块52、左后轮转向电机模块53及右后轮转向电机模块54分别设置在汽车的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮内部。

本实用新型中所称的模块是指将汽车轮毂处的各种部件集成一个整体，即将能实现各种功能的电气元件集中在一起以形成一个整体。同时，本实用新型中所涉及到的动力系统总控制及网络网关1、动力电源2、制动系统总控制模块3、驱动系统总控制模块4及转向系统总控制模块5中的各种模块均属于现有的技术内容，其相关产品都可以单独从市场上进行购买。

本实用新型采用总线来进行数据传输，不仅能减少线束的长度，而且还能极大程度的简化网络拓扑结构，总线主要包括以下几种：

(1)CAN总线是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。它是一种多主总线，是一种双线串行数据通信总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率可达2Mbit/s。

CAN总线的工作是建立在通信协议基础上的，在协议框架下各个控制单元通过两条数据线相互传递数据。目前汽车上的网络连接方式主要采用2条CAN，一条用于驱动系统的高速CAN，速率达到500kbit/s；另一条用于车身系统的低速CAN，速率是100kbit/s。

CAN总线的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码，使网络内的节点个数在理论上不受限制。由于CAN总线具有较强的纠错能力，支持差分收发，因而适合高干扰环境，并具有较大的传输距离(长达10km)。

(2)LIN始创于1998年，由Audi、BMW等7家汽车制造商及Motorola集成电路制造商联合提出，专为降低汽车成本而开发的一种总线系统，它是现有汽车CAN网络功能的补充。在现代汽车改革方面，LIN也是较为普遍使用的一种总线，它作为CAN总线的补充，可有效地降低汽车制造成本。LIN提升了系统结构的灵活性，并且无论从硬件还是软件角度而言，都为网络中的节点提供了相互操作性，并可预见获得更好的EMC(电磁兼容)特性。它主要用于汽车外围设备的网络连接，应用最多的是灯光照明、车窗座椅、电动天窗等的控制传输。

(3)VAN(vehicle area network)又称车辆局域网，是现场总线的一种，由法国的雷诺汽车公司和标致集团联合开发。VAN作为专门为汽车开发的总线，1994年成为国际标准。VAN通信介质简单，位传输速率可达1Mbit/s(40m内)，按SAE的分类应该属于C类。

VAN支持分布式实时控制的通信网络，可广泛应用于汽车门锁、电动车窗、空调、自动报警以及娱乐控制等系统。VAN总线作为串行通信网络，与一般总线相比，其数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。VAN标准特别考虑了严峻的环境温度、电磁干扰和振动因素，尤其适用于需要现场总线的实时控制系统。

根据上述特点，本实用新型的总线则可以采用CAN总线、VAN总线和LIN总线中的一种，也可以采用这三种总线的任意混合。同时，所述总线的节点均由CAN控制器，以及与之相匹配的CAN收发器构成。

如上所述，便可较好的实现本实用新型。

Claims

1.电动汽车动力系统集中式网络拓扑结构，主要由动力系统总控制及网络网关(1)和动力电源(2)组成，其特征在于：还包括制动系统总控制模块(3)、驱动系统总控制模块(4)及转向系统总控制模块(5)，所述的动力系统总控制及网络网关(1)、动力电源(2)、制动系统总控制模块(3)、驱动系统总控制模块(4)及转向系统总控制模块(5)之间均通过动力系统总线相互连接在一起。

2.根据权利要求1所述的电动汽车动力系统集中式网络拓扑结构，其特征在于：所述的制动系统总控制模块(3)还通过动力系统总线的节点分别与左前轮制动控制模块(31)、右前轮制动控制模块(32)、左后轮制动控制模块(33)及右后轮制动控制模块(34)相连接。

3.根据权利要求1所述的电动汽车动力系统集中式网络拓扑结构，其特征在于：所述的驱动系统总控制模块(4)还通过动力系统总线的节点分别与左前轮电机驱动模块(41)、右前轮电机驱动模块(42)、左后轮电机驱动模块(43)及右后轮电机驱动模块(44)相连接。

4.根据权利要求1所述的电动汽车动力系统集中式网络拓扑结构，其特征在于：所述的转向系统总控制模块(5)通过动力系统总线的节点分别与左前轮转向电机模块(51)、右前轮转向电机模块(52)、左后轮转向电机模块(53)及右后轮转向电机模块(54)相连接。

5.根据权利要求1～4任一项所述的电动汽车动力系统集中式网络拓扑结构，其特征在于：所述的动力系统总线为CAN总线、LIN总线或VAN总线。