CN203381576U

CN203381576U - 车辆控制网络

Info

Publication number: CN203381576U
Application number: CN201320517874.5U
Authority: CN
Inventors: 徐立; 阚宗挺
Original assignee: Zhejiang University City College ZUCC
Current assignee: Zhejiang University City College ZUCC
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2023-08-23

Abstract

本实用新型公开了一种车辆控制网络。它包括中央网关，与中央网关相连的高速CAN网络，所述的高速CAN网络连接有发动机控制器、变速箱控制器、缓速器控制器和ASR控制器；所述的高速CAN网络还连接有一高速CAN收发器，高速CAN收发器连接有一主控制器，主控制器的信号输入端与操作信息采集装置和传感器相连，主控制器的信号输出端与控制元件和执行器相连。本实用新型不仅可以提高车辆的响应速度和运行稳定性，而且实现了车辆信息的稳定传输和共享，有效、充分地利用了现有资源，降低了汽车制造厂的开发和维护成本。

Description

车辆控制网络

技术领域

本实用新型涉及一种车辆控制网络，涉及汽车自动化领域。

背景技术

自20世纪80年代总线技术开始应用在汽车上之后，便在电子技术和汽车技术的推动下飞速发展，目前已形成了适用于不同场合的多种汽车总线标准，如MOST、CAN、TTP、LIN等。汽车总线中通讯节点和数据流量持续增加，节点日益复杂，使得汽车总线在重量、布置、成本、通信效率等方面面临困境，走出这一困境的出路在于实行汽车总线的网络化和分级制。

控制器局域网(CAN)是最有名的、也是最早成为国际标准的汽车总线协议。CAN协议是串行协议，能够有效地支持具有高安全等级的分布实时系统。CAN是一个多主机系统，所以它设计了高效率的仲裁机制来解决传输冲突问题，具有高优先级的系统总能优先得到总线的使用权。CAN还同时使用了其它一些防错手段，能够判断出错的节点并及时关闭之，这样就在很大程度上保证了总线的可靠性。

但CAN总线作为电子系统集成性的关键技术，在我国的汽车总线技术应用上起步还比较晚，目前也没有得到充分的研究和广泛的应用，当前国内自主开发网络总线还处在摸索阶段，尤其是与具体车型相结合的技术开发以及多种网络相互通讯实现信息共享的研究等都比较欠缺。因此，如何研发一款实用性强、灵活性好、通用性佳，另外又能实现子网段间的数据交换和信息共享的车辆控制网络，成为了业界亟待解决的课题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种车辆控制网络。本实用新型不仅可以提高车辆的响应速度和运行稳定性，而且实现了车辆信息的稳定传输和共享，有效、充分地利用了现有资源，降低了汽车制造厂的开发和维护成本。

本实用新型的技术方案：一种车辆控制网络，包括中央网关，与中央网关相连的高速CAN网络，所述的高速CAN网络连接有发动机控制器、变速箱控制器、缓速器控制器和ASR控制器；所述的高速CAN网络还连接有一高速CAN收发器，高速CAN收发器连接有一主控制器，主控制器的信号输入端与操作信息采集装置和传感器相连，主控制器的信号输出端与控制元件和执行器相连。

上述的车辆控制网络中，高速CAN收发器采用型号为TJA1041的收发器；所述的主控制器采用型号为MC9S12HZ256的控制器。

前述的车辆控制网络中，所述的中央网关还连接有低速CAN网络和LIN网络，低速CAN网络连接有仪表控制器、收音机控制器、车灯控制器和操纵杆控制器；所述的LIN网络连接有座椅加热控制器、罗盘方向传感器和温度传感器。

前述的车辆控制网络中，所述的高速CAN网络采用SAE J1939协议，通信速率为250kBit/s，所述的低速CAN的通信速率为83.3kBit/s，所述的LIN的通信速率为9.6kBit/s。

前述的车辆控制网络中，所述的控制元件包括阀门控制器，所述的执行器包括电机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

（1）、本实用新型的中央网关经高速CAN网络与发动机控制器、变速箱控制器、缓速器控制器和ASR控制器相连，使得这类通信数据量大、通信要求高的控制器的信息和请求通过高速CAN网络快速、可靠地进行传输，提高了车辆的响应速度和可靠性。作为高速CAN网络硬件的具体优化，高速CAN网络连接有一高速CAN收发器，高速CAN收发器连接有一主控制器，主控制器的信号输入端与操作信息采集装置和传感器相连，主控制器的信号输出端与控制元件和执行器相连。该具体硬件的结构设计使得高速CAN网络合理地将各控制器、操作信息采集装置和传感器等硬件连接起来，进一步提高了车辆的可靠性。作为进一步的优选，本实用新型还对高速CAN收发器的型号和主控制器的型号作了进一步优化，进一步提高了车辆的响应速度和稳定性。

（2）、本实用新型除了高速CAN网络，还包括低速CAN网络和LIN网络，通过低速CAN网络传输车辆中与舒适系统相关的仪表、收音机、空调、车窗等车身电子系统的信息和请求，只要求更新速率稍快于或近似于人的反应速度即可；而LIN网络则用于处理车辆上的智能传感器、加热控制器、雨刷控制器等，针对不同的部件特点采用不同的网络，可以更有效和充分的利用资源，节省了成本；针对不同的网络通道，采用了网关的技术，在实现信息共享的同时，对整个网络进行全局网络管理，增加了网络的可靠性。

（3）、本实用新型还对高速CAN网络的协议和通信速率作了进一步优化，采用SAE J1939协议和通信速率具有以下特点：1)基于CAN协议，是CAN的高层协议，具有CAN的一切特征；2)实时性强，根据重要程度，修改各个子系统的优先级；3)灵活性好，易于车辆电子单元的集成化和模块化；4)通用性强，具有通用的故障诊断接口协议。

附图说明

图1是本实用新型的基于高速CAN网络的硬件连接图；

图2是本实用新型控制网络连接图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但不作为对本实用新型的限制。

实施例：一种车辆控制网络，构成如图1和图2所示，包括中央网关（Central Gateway，GW），与中央网关相连的高速CAN网络（HS-CAN），所述的高速CAN网络连接有发动机控制器(ENGINE MCU，ENG)、变速箱控制器(TRANSMISSION MCU，TRANS)、缓速器控制器(RETARDER MCU，RET，缓速器控制器的功能是汽车在减速或下长坡时，启用缓速器，可以平稳减速，免去使用刹车而造成的磨损和发热。)和ASR控制器[ASR MCU，也即Acceleration Slip Regulation-----驱动（轮）防滑系统]；所述的高速CAN网络还连接有一高速CAN收发器，高速CAN收发器连接有一主控制器，主控制器的信号输入端与操作信息采集装置和传感器相连，所述的操作信息采集装置即是采集驾驶员操作信息的采集装置，如转向信息采集装置、档位信息采集装置、刹车信息采集装置，由于上述这些操作信息采集装置均为本领域的常规技术，因此在此不再赘述；主控制器的信号输出端与控制元件和执行器相连，所述的控制元件包括阀门控制器和其它控制器，所述的执行器包括电机和其它执行器。作为具体优选，高速CAN收发器采用Philips公司的型号为TJA1041芯片；所述的主控制器采用型号为MC9S12HZ256的控制器，这是Freescale公司专为汽车电子设计的一款16位MCU，片上集成了一片高性能16位CPU HCS12（CPU12），256K的flash，12K的ROM，2K的EEPROM，2个高速CAN控制器MSCAN，支持高达1Mbps通信速率和CAN2.0A/B；1个16通道10位精度A/D转换器；1个8通道16位定时器；1个6通道PWM；2个SCI模块，1个SPI模块。32×4LCD驱动器，1个PWM电机控制器。

所述的中央网关还连接有低速CAN网络和LIN网络，低速CAN网络连接有仪表控制器、收音机控制器、车灯控制器和操纵杆控制器；所述的LIN网络连接有座椅加热控制器、罗盘方向传感器和温度传感器。所述的低速CAN网络（LS-CAN）和LIN网络都是现有的较为成熟的网络，其中LIN网络全称为本地互联网络（Local InterconnectNetwork，LIN），是为车辆通信而开发，是一种低成本的网络，它作为CAN网络的辅助网络，目标应用在不需要CAN的性能、带宽以及复杂性的低端系统。LIN主要面向传感器/执行器的管理，用于实现车辆中的分布式电子系统控制。

所述的高速CAN网络采用SAE J1939协议，通信速率为250kBit/s，所述的低速CAN的通信速率为83.3kBit/s，所述的LIN的通信速率为9.6kBit/s。SAE J1939是基于CAN和ISO11898标准，由美国汽车工程师协会制定的车辆控制及通信的网络工业标准，被认为是全球范围内最开放和最具影响力的车辆网络标准之一。J1939网络是C类高速通信网络(250kBit/s)，用于连接在物理上分布在车辆各处的ECU，支持实时闭环控制。J1939被认为是目前全球范围内最开放和最具影响力的车辆网络标准之一，在欧III以上的商用车型中，100%采用J1939构造车辆计算平台，主要用于发动机、变速箱、燃料箱和仪表系统的互联。J1939协议技术在国外已经相当成熟，特别是欧洲、美国、日本。J1939已经成为当今世界各大车辆部件制造厂商支持的重要通信标准，尤其在客车、货车、特种车辆、农用机械和工程机械得到广泛的应用。

Claims

1.车辆控制网络，其特征在于：包括中央网关，与中央网关相连的高速CAN网络，所述的高速CAN网络连接有发动机控制器、变速箱控制器、缓速器控制器和ASR控制器；所述的高速CAN网络还连接有一高速CAN收发器，高速CAN收发器连接有一主控制器，主控制器的信号输入端与操作信息采集装置和传感器相连，主控制器的信号输出端与控制元件和执行器相连。

2.根据权利要求1所述的车辆控制网络，其特征在于：高速CAN收发器采用型号为TJA1041的收发器；所述的主控制器采用型号为MC9S12HZ256的控制器。

3.根据权利要求1或2所述的车辆控制网络，其特征在于：所述的中央网关还连接有低速CAN网络和LIN网络，低速CAN网络连接有仪表控制器、收音机控制器、车灯控制器和操纵杆控制器；所述的LIN网络连接有座椅加热控制器、罗盘方向传感器和温度传感器。

4.根据权利要求3所述的车辆控制网络，其特征在于：所述的高速CAN网络采用SAE J1939协议，通信速率为250kBit/s，所述的低速CAN的通信速率为83.3kBit/s，所述的LIN的通信速率为9.6kBit/s。

5.根据权利要求4所述的车辆控制网络，其特征在于：所述的控制元件包括阀门控制器，所述的执行器包括电机。