CN207565520U - 一种车辆通用总线控制系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种车辆通用总线控制系统以及使用该系统的汽车，该系统包括了整车网关、副网关、一路以太网以及四路CAN总线，其中，四路CAN总线分别为EV‑CAN总线、PT‑CAN总线、BC‑CAN总线和DT‑CAN总线；在应用于不同车型时，所述PT‑CAN总线、BC‑CAN总线、DT‑CAN总线连接的节点控制器及其对应的通信协议复用，由此该总线控制系统可以适用于纯电动汽车、传统燃油汽车以及燃料电池汽车等各类车型，使得采用了该总线控制系统的汽车采用同一车身底盘系统及内外饰造型风格的情况下，可以搭载汽油机、锂电池、燃料电池等不同动力系统，可最大化的提高零部件共用率，降低研发成本，缩短研发周期。

Description

一种车辆通用总线控制系统及汽车

技术领域

本申请涉及汽车电控技术领域，具体涉及一车辆通用总线控制系统及采用该系统的汽车。

背景技术

当前绿色低碳与智能网联成为汽车工业发展的两大主题。绿色低碳领域使得汽车进入传统燃油汽车与新能源汽车多元化发展的时代，燃油车得益于混合动力与发动机技术的发展短时间不会退出历史舞台，新能源汽车也将持续存在纯电动汽车与燃料电池汽车并行发展的局面。但无论什么类型的新能源汽车，都朝向智能网联的技术方向发展。

得益于无线通信技术与移动物联网技术的发展，汽车作为一个移动终端，通过V2X技术(vehicle to X，即vehicle to everything，V是指车辆， X是指车、路、行人及互联网等其它任意的事物)互相连接起来组成网络，形成车联网。车联网是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络，可通过移动互联网与大数据技术完成海量车辆周边环境和状态信息的采集、传输、存储、分析和处理，且通讯速度日益提升，预计5G技术的峰值网络速率达到10Gbps。

但在汽车内部，其通讯依然采用1986年Bosch公司开发的单一网络总线，即CAN总线(Controller Area Network，控制器局域网络)总线。它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络，具有很高的网络安全性、通信可靠性和实时性，简单实用，网络成本低，特别适用于汽车计算机控制系统和环境恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境，但其通讯速率最高才只有1Mbps。如此悬殊的车内外网络环境以及日益多元化发展的新能源汽车格局都日益要求汽车电子电器总线架构的变革与创新。

此外，随着新能源技术的发展，各类纯电动汽车、燃料电池汽车等新能源汽车也越来越受到市场的重视。不同于传统的燃油汽车，纯电动汽车和燃料电池汽车由于是使用电池作为动力来源，因此需要配合各类与新能源车型相关的节点控制器来实现动力输出控制等，因此，常规的总线控制系统无法满足各种车辆类型的需求。

实用新型内容

本申请的一个目的是提供一种车辆通用总线控制系统以及采用了此种车辆通用总线控制系统的汽车。

为实现上述目的，本申请提供了一种车辆通用总线控制系统，该系统包括：

整车网关；

副网关；

以太网，与车辆上的V2X终端以及所述整车网关连接；

EV-CAN总线，与车辆上新能源车型相关的节点控制器以及所述副网关连接；

PT-CAN总线，与车辆上动力相关的节点控制器、所述整车网关以及所述副网关连接；

BC-CAN总线，与车辆上车身控制相关的节点控制器、所述整车网关连接；

DT-CAN总线，与车辆上故障诊断相关的节点控制器、所述整车网关连接；

在应用于不同车型时，所述PT-CAN总线、BC-CAN总线、DT-CAN 总线连接的节点控制器及其对应的通信协议复用。

进一步地，所述副网关为车辆的整车控制单元VCU。

进一步地，所述整车控制单元与发动机的电子控制单元采用同一标识信息。

进一步地，所述副网关用于实现EV-CAN总线与PT-CAN总线之间的信息交互。

进一步地，所述新能源车型相关的节点控制器包括：电压转换器、电机控制单元、充电机控制单元、电池管理系统、暖通系统控制器和燃料电池控制单元。

进一步地，所述动力相关的节点控制器包括：发动机的电子控制单元、变速箱控制单元、电子稳定控制系统、电动助力转向系统、安全气囊系统。

进一步地，所述车身控制相关的节点控制器包括：车身控制器、钥匙进入系统、中控大屏、车载娱乐系统、抬头显示系统、座椅控制单元、360 环视系统。

进一步地，所述故障诊断相关的节点控制器包括车载诊断单元。

进一步地，本申请实施例还提供了一种汽车，该汽车包括前述的车辆通用总线控制系统。

与现有技术相比，本申请提供的车辆通用总线控制系统中，包括了整车网关、副网关、一路以太网以及四路CAN总线，其中，四路CAN总线分别为EV-CAN总线、PT-CAN总线、BC-CAN总线和DT-CAN总线； EV-CAN总线与车辆上新能源车型相关的节点控制器以及所述副网关连接， PT-CAN总线与车辆上动力相关的节点控制器、所述整车网关以及所述副网关连接，BC-CAN总线与车辆上车身控制相关的节点控制器、所述整车网关连接，DT-CAN总线与车辆上故障诊断相关的节点控制器、所述整车网关连接，在应用于不同车型时，所述PT-CAN总线、BC-CAN总线、 DT-CAN总线连接的节点控制器及其对应的通信协议复用。

由此，该总线控制系统可以适用于纯电动汽车、传统燃油汽车以及燃料电池汽车等各类车型，使得采用了该总线控制系统的汽车采用同一车身底盘系统及内外饰造型风格的情况下，可以搭载汽油机、锂电池、燃料电池等不同动力系统，可最大化的提高零部件共用率，降低研发成本，缩短研发周期。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例提供的一种车辆通用总线控制系统的结构示意图；

图2为本申请实施例中的另一种车辆通用总线控制系统的结构示意图；

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1示出了本申请实施例提供的一种车辆通用总线控制系统，该系统包括整车网关101、副网关102、一路以太网103、一路EV-CAN总线104、一路PT-CAN总线105、一路BC-CAN总线106以及一路DT-CAN总线 107。其中，以太网103与车辆上的V2X终端108以及所述整车网关101 连接，EV-CAN总线104与车辆上新能源车型相关的节点控制器以及所述副网关连接，PT-CAN总线105与车辆上动力相关的节点控制器、所述整车网关101以及所述副网关102连接，BC-CAN总线106与车辆上车身控制相关的节点控制器、所述整车网关101连接，DT-CAN总线107与车辆上故障诊断相关的节点控制器、所述整车网关101连接。

该系统在应用于不同车型时，例如纯电动汽车、燃料电池汽车等新能源车型或者传统的燃油汽车时，所述PT-CAN总线105、BC-CAN总线106、 DT-CAN总线107连接的节点控制器及其对应的通信协议复用。在实际场景中，各个CAN总线所连接的节点控制器的种类、数量会根据不同车型有所不同，但都可以共用同一网络拓扑架构及一套通讯协议规范，由此完成了在燃油汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车的总线架构并行设计方案，使得该总线控制系统能够适应智能网联发展背景下的电子电器架构设计需求。

而本申请实施例提供的总线控制系统能够应用于同型异构新能源汽车，该同型异构新能源汽车是指共用同一车身底盘系统及内外饰造型风格但可搭载汽油机、锂电池、燃料电池等不同动力系统的新能源车型，可最大化的提高零部件共用率，降低研发成本，缩短研发周期。

本申请实施例提供的方案中，采用了双网关总线设计，此种设计方案中包括了一个通过以太网连接车辆的V2X终端的整车网关以及一个用于实现车辆内部数据通信的副网关。其中，整车网关综合了桥接器和路由器的功能，可在OSI参考模型的物理层、数据链路层和应用层上对不同的协议进行翻译转换，实现各个CAN总线连接的节点控制器与V2X终端进行通讯，所述V2X终端是指用于与各类外部设备进行通信的终端，例如可以与车辆上的雷达、摄像头等环境感知系统传感器进行通讯，或者也可以与其他车辆、服务器终端、手机等其他移动终端通讯。在实际场景中，V2X 终端可以起到车辆外部和外部之间的防火墙的功能，在与车辆外部的设备进行通讯时，其通讯方式包括但不限于4G、5G、RFID等各类移动互联通讯方式。

而副网关可以是车辆的VCU(Vehicle Control Unit，整车控制单元)，带有2路CAN总线接口，分别连接EV-CAN总线和PT-CAN总线，从而实现EV-CAN总线与PT-CAN总线之间的信息交互。由于VCU具备安全控制处理功能，而整车网关只具备信号转换功能，本申请实施例中是通过 VCU作为副网关，来实现EV-CAN总线与PT-CAN总线之间的信息交互，而非通过整车网关实现EV-CAN总线与PT-CAN总线之间的信息交互，由此提高某些与安全功能相关的节点控制器的响应速度。

例如，以安全气囊系统的节点控制器的响应为例，若采用如图2所示的结构，PT-CAN总线不与副网关连接。PT-CAN总线连接的的安全气囊系统的节点控制器如果需要与EC-CAN总线进行通信，需要通过整车网关进行转发相应的信号，由此会造成信号的延迟，如果整车网关发生故障，则信号就会丢失。

本申请实施例中的一路EV-CAN总线，主要应用到纯电动车型与燃料电池车型，连接车辆上新能源车型相关的节点控制器以及所述副网关，使得副网关可以与新能源车型相关的节点控制器进行通讯。车辆上新能源车型相关的节点控制器可以是电压转换器、电机控制单元、充电机控制单元、电池管理系统、暖通系统控制器和燃料电池控制单元等。其中，电压转换器(DCDC)用于将动力电池的直流高压转换成整车低压系统的直流低压，给车载低压用电器供电，所述电机控制单元(MCU)为纯电动汽车与燃料电池汽车动力电机控制用的控制单元，用于电机动力输出控制。充电机控制单元(OBC)主要用于纯电动汽车与燃料电池汽车实现控制充电机向车载电源充电控制，一般可以分为快充与慢充。电池管理系统(BMS)用于纯电动汽车、燃料电池汽车的能量管理控制。暖通系统控制器(HVAC) 主要用于纯电动汽车、燃料电池汽车的整车热管理。燃料电池控制单元 (FCU)主要针对燃料电池汽车，用于燃料电池电堆、氢气系统、空气系统、水热管理系统的控制。

PT-CAN总线是各种不同车型的同型异构汽车所共用的总线，用于连接动力相关的节点控制器，并且直接与整车网关和副网关分别相连。通过整个网关实现与BC-CAN总线、DT-CAN总线上的节点控制器的通讯，同时考虑到纯电动汽车、燃料电池汽车与燃油车在动力控制方面的不同点，因此通过副网关实现与EV-CAN总线上的节点控制器的通讯，实现同型异构汽车中通用总线网络控制系统对所有车型的动力控制。其中，动力相关的节点控制器包括了发动机的电子控制单元、变速箱控制单元、电子稳定控制系统、电动助力转向系统、安全气囊系统等。

与BC-CAN总线连接的车身控制相关的节点控制器包括车身控制器、钥匙进入系统、中控大屏、车载娱乐系统、抬头显示系统、座椅控制单元、 360环视系统。而与DT-CAN总线连接的故障诊断相关的节点控制器包括车载诊断单元，为了满足各类车型能够复用，其诊断测试协议兼顾了燃料电池汽车、纯电动汽车、燃油汽车的故障诊断需求。

进一步地，本申请实施例还提供了一种汽车，该汽车上包括了前述的车辆通用总线控制系统。当该汽车搭载不同的动力系统时，其总线控制系统可以直接使用，从而方便的适用于各个动力系统的车型。例如当该汽车为纯电动汽车、传统燃油汽车或者燃料电池汽车时，都可以直接使用该总线控制系统，从而使得该汽车可以使用同一车身底盘系统及内外饰造型风格，可最大化的提高零部件共用率，降低研发成本，缩短研发周期。

综上所述，本申请提供的车辆通用总线控制系统中，包括了整车网关、副网关、一路以太网以及四路CAN总线，其中，四路CAN总线分别为 EV-CAN总线、PT-CAN总线、BC-CAN总线和DT-CAN总线；EV-CAN 总线与车辆上新能源车型相关的节点控制器以及所述副网关连接， PT-CAN总线与车辆上动力相关的节点控制器、所述整车网关以及所述副网关连接，BC-CAN总线与车辆上车身控制相关的节点控制器、所述整车网关连接，DT-CAN总线与车辆上故障诊断相关的节点控制器、所述整车网关连接，在应用于不同车型时，所述PT-CAN总线、BC-CAN总线、 DT-CAN总线连接的节点控制器及其对应的通信协议复用。

由此，该总线控制系统可以适用于纯电动汽车、传统燃油汽车以及燃料电池汽车等各类车型，使得采用了该总线控制系统的汽车采用同一车身底盘系统及内外饰造型风格的情况下，可以搭载汽油机、锂电池、燃料电池等不同动力系统，可最大化的提高零部件共用率，降低研发成本，缩短研发周期。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (9)

1.一种车辆通用总线控制系统，其中，该系统包括：

整车网关；

副网关；

以太网，与车辆上的V2X终端以及所述整车网关连接；

EV-CAN总线，与车辆上新能源车型相关的节点控制器以及所述副网关连接；

PT-CAN总线，与车辆上动力相关的节点控制器、所述整车网关以及所述副网关连接；

BC-CAN总线，与车辆上车身控制相关的节点控制器、所述整车网关连接；

DT-CAN总线，与车辆上故障诊断相关的节点控制器、所述整车网关连接；

在应用于不同车型时，所述PT-CAN总线、BC-CAN总线、DT-CAN总线连接的节点控制器及其对应的通信协议复用。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述副网关为车辆的整车控制单元VCU。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述整车控制单元与发动机的电子控制单元采用同一标识信息。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述副网关用于实现EV-CAN总线与PT-CAN总线之间的信息交互。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述新能源车型相关的节点控制器包括：电压转换器、电机控制单元、充电机控制单元、电池管理系统、暖通系统控制器和燃料电池控制单元。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述动力相关的节点控制器包括：发动机的电子控制单元、变速箱控制单元、电子稳定控制系统、电动助力转向系统、安全气囊系统。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述车身控制相关的节点控制器包括：车身控制器、钥匙进入系统、中控大屏、车载娱乐系统、抬头显示系统、座椅控制单元、360环视系统。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述故障诊断相关的节点控制器包括车载诊断单元。

9.一种汽车，其中，该汽车包括权利要求1至8中任一项所述的车辆通用总线控制系统。