CN208401892U - 集成车载以太网的汽车车身控制系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种集成车载以太网的汽车车身控制系统及车辆，该汽车车身控制系统包括微控制器、网关、至少一个第一车载设备和至少一个第二车载设备；微控制器包括以太网通信模块和控制器局域网CAN网络通信模块；微控制器通过以太网通信模块与网关和第一车载设备的控制器连接，微控制器通过控制器局域网CAN网络通信模块与网关和第二车载设备的控制器连接；网关用于以太网协议与CAN网络协议之间的协议转换。本实用新型提供的集成车载以太网的汽车车身控制系统及车辆，能够集成以太网通讯，提高整车网络通讯效率，减少控制器安装数量，节约布置空间。

Description

集成车载以太网的汽车车身控制系统及车辆

技术领域

本实用新型涉及汽车通信网络技术领域，尤其涉及一种集成车载以太网的汽车车身控制系统及车辆。

背景技术

现今汽车产业蓬勃发展，原有的传统燃油汽车已经无法满足当今社会对驾驶舒适性以及环境保护性等要求，电动汽车逐步占据市场主导地位。电动汽车中的大部分结构都是选用电控结构代替传统燃油汽车中的机械控制结构。并且随着汽车电子的日益复杂化、联网化和宽带化，车内各种电控单元之间的协调控制均需要可靠性强且稳定性高的车内通信网络加以支持。

目前各大汽车生产厂商都需选用控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)作为车内通信网络，CAN总线采用短帧结构，数据传输以及数据重新发送的时间较短，在数据传输过程中受干扰的概率较低，并且其采用双线串行通信方式，可以在高噪声干扰环境中工作，具有较强的检错能力，因此应用较为广泛。

然而随着汽车功能的丰富化，整车各控制器通讯负载增加，现有的CAN网络通讯距离短、通讯速率低且无法连入互联网，从而无法实现车辆控制装置的远程共享，因此无法满足汽车车身控制系统的需要。

实用新型内容

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本实用新型提供一种集成车载以太网的汽车车身控制系统及车辆，集成以太网通讯，增加以太网节点并且实现CAN信号和以太网信号交互，能够提高整车网络通讯效率，减少控制器安装数量，节约布置空间。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种集成车载以太网的汽车车身控制系统，包括微控制器、网关、至少一个第一车载设备和至少一个第二车载设备。

微控制器包括以太网通信模块和控制器局域网CAN网络通信模块。

微控制器通过以太网通信模块与网关和第一车载设备的控制器连接，微控制器通过控制器局域网CAN网络通信模块与网关和第二车载设备的控制器连接。

网关用于以太网协议与CAN网络协议之间的协议转换。

在上述的集成车载以太网的汽车车身控制系统中，可选的是，第一车载设备有多个，以太网通信模块包括多口以太网交换芯片Switch，多口以太网交换芯片Switch包括一个输入端口和多个输出端口，多口以太网交换芯片Switch的输入端口与微控制器的输出端口连接，多个多口以太网交换芯片Switch的输出端口和多个第一车载设备的控制器的输入端口一一对应连接。

在上述的集成车载以太网的汽车车身控制系统中，可选的是，该汽车车身控制系统还包括输入输出I/O端口，输入输出I/O端口与第三车载设备的控制端的端口连接，用于将微控制器的控制信号发送至第三车载设备，并将第三车载设备的运行数据发送至微控制器。

在上述的集成车载以太网的汽车车身控制系统中，可选的是，该汽车车身控制系统还包括诊断端口以及与诊断端口连接的外接诊断设备，诊断端口包括以太网诊断端口和CAN网络诊断端口。

以太网诊断端口与以太网通信模块连接，用于第一车载设备的故障诊断。

CAN网络诊断端口与控制器局域网CAN网络通信模块连接，用于第二车载设备的故障诊断。

在上述的集成车载以太网的汽车车身控制系统中，可选的是，该汽车车身控制系统还包括存储器，存储器与微控制器的存储器端口连接，用于存储微控制器接收的第一车载设备、第二车载设备以及第三车载设备的运行数据。

存储器是闪存存储器Flash或电可擦写可编程存储器EEPROM。

在上述的集成车载以太网的汽车车身控制系统中，可选的是，该汽车车身控制系统还包括电源装置，电源装置与微控制器的电源端口连接，用于为微控制器供电。

在上述的集成车载以太网的汽车车身控制系统中，可选的是，第一车载设备包括车载地图、车载收音机和车载电脑中的一种或多种。

在上述的集成车载以太网的汽车车身控制系统中，可选的是，第二车载设备包括车载空气净化器、车载音响和转速传感器中的一种或多种。

在上述的集成车载以太网的汽车车身控制系统中，可选的是，第三车载设备包括照明灯、中央控制门锁、雨刮器和玻璃升降器中的一种或多种。

本实用新型还提供一种车辆，包括上述的集成车载以太网的汽车车身控制系统。

本实用新型提供的集成车载以太网的汽车车身控制系统及车辆，其中集成车载以太网的汽车车身控制系统包括与微控制器的以太网通信模块连接的至少一个第一车载设备，与微控制器的控制器局域网CAN网络通信模块连接的至少一个第二车载设备，通过微控制器中的网关用于以太网协议与CAN网络协议之间的协议转换，从而实现了第一车载设备的以太网信号和第二车载设备的CAN网络信号在微控制器中的交互，集成以太网通讯，能够提高了整车的网络通讯效率。通过在以太网通讯模块中设置多口以太网交换芯片Switch实现多个第一车载设备的控制器同时与以太网通信模块连接，从而减少控制器的安装数量，节约汽车车身控制系统内部的布置空间。通过设置输入输出I/O端口以及与该输入输出I/O端口连接的第三车载设备，将实现车身基本功能的第三车载设备直接与微控制器连接，减少了以太网通信模块和控制器局域网CAN网络通信模块连接的控制器的数量。通过设置诊断端口和与该诊断端口连接的外接诊断设备，实现了第一车载设备和第二车载设备的故障诊断。通过设置存储器端口和与该存储器端口连接的存储器，实现了第一车载设备、第二车载设备和第三车载设备的运行数据的储存。通过设置电源端口和与电源端口连接的电源装置，实现了微控制器及各个端口的供电。因此本实用新型能够实现整车网络通讯的低成本且高利用率的运行。

本实用新型的构造以及它的其他实用新型目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的集成车载以太网的汽车车身控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的集成车载以太网的汽车车身控制系统的微控制器的结构示意图。

附图标记说明：

100-微控制器；

10-以太网通讯模块；

11-第一车载设备；

20-控制器局域网CAN网络通信模块；

21-第二车载设备；

30-LIN网络通信模块；

31-第四车载设备；

40-多口以太网交换芯片Switch；

50-输入输出I/O端口；

51-第三车载设备；

60-存储器端口；

61-存储器；

70-诊断端口；

71-外接诊断设备；

72-以太网诊断端口；

73-CAN网络诊断端口；

80-电源端口；

81-电源装置。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的优选实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

图1是本实用新型实施例一提供的集成车载以太网的汽车车身控制系统的结构示意图。图2是本实用新型实施例一提供的集成车载以太网的汽车车身控制系统的微控制器的结构示意图。参照附图1和附图2所示，本实用新型实施例一提供一种集成车载以太网的汽车车身控制系统。

现有的汽车控制系统中大都使用控制器局域网CAN网络作为车内通信网络，虽然能满足控制器与车载设备的信号传输，但是随着目前汽车功能丰富化，整车的各控制器通讯负载增加，而现有的CAN网络通讯距离短、通讯速率低且无法连入互联网，从而无法实现车辆控制装置的远程共享，无法满足汽车车身控制系统的需要。

基于此，本实用新型实施例一提供的集成以太网的汽车车身控制系统包括微控制器100、网关、至少一个第一车载设备11和至少一个第二车载设备21。

微控制器100包括以太网通信模块和控制器局域网CAN网络通信模块20。

微控制器100通过以太网通信模块与网关和第一车载设备11的控制器连接，微控制器100通过控制器局域网CAN网络通信模块20与网关和第二车载设备21的控制器连接。

网关用于以太网协议与CAN网络协议之间的协议转换。

需要说明的是，本实用新型提供的汽车车身控制系统中的微控制器100可以是车载微控制器100(Microcontroller Unit，MCU)，与各个车载电子控制装置(ElectronicControl Unit，ECU)连接，实现信息交互。该微控制器100中同时集成了以太网通讯模块10和控制器局域网CAN网络通信模块20。

其中CAN网通信模块可以是目前常用的类型，可以包括高速系统和低速系统，高速系统为动力型，采用硬线数据传输速度为500Kbps，可以用于控制ECU和防抱死制动系统(Anti-lock Braking System，ABS)等，而低速系统为舒适性，数据传输速度为125Kbps，可以用于控制仪表和防盗装置等。

相比于现有技术，本实施例集成的以太网通信模块可以采用IEEE802协议标准，相当于开放式系统互联(Open System Interconnect，OSI)的七层框架中的物理层和数据链路层，其中数据链路层可以包含介质访问控制子层(medium access control，MAC)和逻辑链路控制子层(Logical Link Control，LLC)。随着车载ECU数量的急剧增加和待传数据的体量增加，在普通的CAN网基础上，在其舒适型的信息部门，例如全方位影像和车载导航及地图等功能上提供其所需的较大的带宽，满足此类车载功能的使用。

进一步地，在微控制器100MCU中还包括有网关(Gateway)，该网关与以太网通信模块和CAN网络通信模块20连接，实现以太网通信模块中的以太网通信协议与CAN网络通信模块20的CAN网络协议转换，从而实现第一车载设备11和第二车载设备21之间的信息交互。

进一步地，作为CAN网络通信模块20的补充，本实施例的汽车车身控制系统还包括LIN网络通信模块30以及与其连接的第四车载设备31，用于对网络带宽、性能或容错功能没有过高要求的车载电子控制装置。

需要指出的是，由于汽车各个车载电子控制设备ECU在运行时所需要配备使用的带宽并不相同，并且存储和运行的数据量也并不相等，因此与以太网通信模块相连的第一车载设备11可以是运行所需带宽较大的设备，而与CAN网络通信模块20相连的第二车载设备21可以是运行所需带宽较小的设备，从而将不同的车载电子控制装置ECU根据运行所需带宽进行分类并且分别连接，提高整车网络通讯的利用率，从而进一步地提高网络通讯速率。

作为一种可行的实施方式，第一车载设备11可以有多个，以太网通信模块包括多口以太网交换芯片Switch40，多口以太网交换芯片Switch40包括一个输入端口和多个输出端口，多口以太网交换芯片Switch40的输入端口与微控制器100的输出端口连接，多个多口以太网交换芯片Switch40的输出端口和多个第一车载设备11的控制器的输入端口一一对应连接。

需要说明的是，参照附图2所述，为保证多个第一车载设备11的通讯，该以太网通信模块中设置多口以太网交换芯片Switch40，通过多口以太网交换芯片Switch40的多个输出端口分别一一对应连接多个第一车载设备11的控制端的输入端口，而通过多口以太网交换芯片Switch40的输入端口与微控制器100MCU的输出端口连接，实现了多个第一车载设备11同时与微控制器100MCU连接和通信。附图2中示出了多口以太网交换芯片Switch40具有7个输出端口，而在实际使用中，输出端口的数量可以根据微控制器100MCU的类型以及需要进行设定，本实施例对此并不加以限定。

作为一种可行的实施方式，该汽车车身控制系统还包括输入输出I/O端口50，输入输出I/O端口50与第三车载设备51的控制端的端口连接，用于将微控制器100的控制信号发送至第三车载设备51，并将第三车载设备51的运行数据发送至微控制器100。

需要说明的是，在上述的车载电子控制装置ECU中，一部分的车载电子控制装置运行所需带宽较小，可以直接通过端口连接微控制器100MCU实现信息传输，这些车载电子控制装置即为第三车载设备51，第三车载设备51可以通过微控制器100的输入输出I/O端口50与其连接。输入输出I/O端口50在实现车载电子控制装置基本负载控制的同时，可以将这些车载电子控制装置的状态信号转发至CAN网络通信模块20和以太网通信模块。微控制器100MCU在实现输入输出I/O端口50的逻辑控制功能基础上，可以实现CAN网络、LIN网络以及以太网各协议之间的转换，从而实现不同网络之间的信息交互。

作为一种可行的实施方式，该汽车车身控制系统还包括诊断端口70以及与诊断端口70连接的外接诊断设备71，诊断端口70包括以太网诊断端口72和CAN网络诊断端口73。

以太网诊断端口72与以太网通信模块连接，用于第一车载设备11的故障诊断。

CAN网络诊断端口73与控制器局域网CAN网络通信模块20连接，用于第二车载设备21的故障诊断。

需要说明的是，为及时监控各个车载电子控制装置的运行情况，可以设置诊断端口70和与诊断端口70连接的外接诊断设备71，利用诊断接口中的以太网诊断接口与以太网通信模块连接，诊断第一车载设备11的运行故障，同理可以诊断第二车载设备21以及第三车载设备51的运行故障。

其中，外接诊断设备71监控的信息可以包括发动机负荷、发动机冷却液温度、发动机转速、车速、车辆电瓶电压、环境温度、引擎发动时间以及故障码数量等。上述的监控信息可以根据需要进行增加或删减，本实施例对此并不加以限定。

作为一种可行的实施方式，该汽车车身控制系统还包括存储器61，存储器61与微控制器100的存储器端口60连接，用于存储微控制器100接收的第一车载设备11、第二车载设备21以及第三车载设备51的运行数据。

存储器61是闪存存储器Flash或电可擦写可编程存储器EEPROM。

需要说明的是，存储器61可以实现数据量较大的车载电子控制装置的备份功能。以太网通信模块实现较大数据量传输及交互后，可以进一步实现车在地图，车载导航或车载电脑等在内的大数据量的车载电子控制装置的在线刷写功能。而存储器61能防止刷写中断或失败，在刷写失败或中断后通过备份完成刷写功能。

作为一种可行的实施方式，该汽车车身控制系统还包括电源装置81，电源装置81与微控制器100的电源端口80连接，用于为微控制器100供电。

需要说明的是，该电源装置81可以通过电源端口80为微控制器100MCU和各个端口提供稳定且持续的电能供给。

作为一种可行的实施方式，第一车载设备11包括车载地图、车载收音机和车载电脑中的一种或多种。

作为一种可行的实施方式，第二车载设备21包括车载空气净化器、车载音响和转速传感器中的一种或多种。

作为一种可行的实施方式，第三车载设备51包括照明灯、中央控制门锁、雨刮器和玻璃升降器中的一种或多种。

需要指出的是，上述的第一车载设备11、第二车载设备21以及第三车载设备51仅为本实施例所举示例，在实际使用中可以根据需要调整，本实施例对此并不加以限定，也不局限于上述示例。

本实用新型实施例一提供的集成车载以太网的汽车车身控制系统，包括与微控制器100的以太网通信模块连接的至少一个第一车载设备11，与微控制器100的控制器局域网CAN网络通信模块20连接的至少一个第二车载设备21，通过微控制器100中的网关用于以太网协议与CAN网络协议之间的协议转换，从而实现了第一车载设备11的以太网信号和第二车载设备21的CAN网络信号在微控制器100中的交互，集成以太网通讯，能够提高了整车的网络通讯效率。通过在以太网通讯模块10中设置多口以太网交换芯片Switch40实现多个第一车载设备11的控制器同时与以太网通信模块连接，从而减少控制器的安装数量，节约汽车车身控制系统内部的布置空间。通过设置输入输出I/O端口50以及与该输入输出I/O端口50连接的第三车载设备51，将实现车身基本功能的第三车载设备51直接与微控制器100连接，减少了以太网通信模块和控制器局域网CAN网络通信模块20连接的控制器的数量。通过设置诊断端口70和与该诊断端口70连接的外接诊断设备71，实现了第一车载设备11和第二车载设备21的故障诊断。通过设置存储器端口60和与该存储器端口60连接的存储器61，实现了第一车载设备11、第二车载设备21和第三车载设备51的运行数据的储存。通过设置电源端口80和与电源端口80连接的电源装置81，实现了微控制器100及各个端口的供电。因此本实用新型能够实现整车网络通讯的低成本且高利用率的运行。

实施例二

在上述实施例一的基础上，本实用新型实施例二还提供一种车辆，该车辆包括实施例一的集成车载以太网的汽车车身控制系统。

需要说明的是，该车辆可以是以电能作为运行动力的车辆，本实用新型对该车辆的具体类型和型号并不加以限定。

其他技术特征与实施例一相同，并能达到相同的技术效果，在此不再一一赘述。

本实用新型实施例二提供的车辆，包括了上述的集成车载以太网的汽车车身控制系统，其中集成车载以太网的汽车车身控制系统包括与微控制器100的以太网通信模块连接的至少一个第一车载设备11，与微控制器100的控制器局域网CAN网络通信模块20连接的至少一个第二车载设备21，通过微控制器100中的网关用于以太网协议与CAN网络协议之间的协议转换，从而实现了第一车载设备11的以太网信号和第二车载设备21的CAN网络信号在微控制器100中的交互，集成以太网通讯，能够提高了整车的网络通讯效率。通过在以太网通讯模块10中设置多口以太网交换芯片Switch40实现多个第一车载设备11的控制器同时与以太网通信模块连接，从而减少控制器的安装数量，节约汽车车身控制系统内部的布置空间。通过设置输入输出I/O端口50以及与该输入输出I/O端口50连接的第三车载设备51，将实现车身基本功能的第三车载设备51直接与微控制器100连接，减少了以太网通信模块和控制器局域网CAN网络通信模块20连接的控制器的数量。通过设置诊断端口70和与该诊断端口70连接的外接诊断设备71，实现了第一车载设备11和第二车载设备21的故障诊断。通过设置存储器端口60和与该存储器端口60连接的存储器61，实现了第一车载设备11、第二车载设备21和第三车载设备51的运行数据的储存。通过设置电源端口80和与电源端口80连接的电源装置81，实现了微控制器100及各个端口的供电。因此本实用新型实施例二提供的车辆能够实现整车网络通讯的低成本且高利用率的运行。

在上述实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例保护范围的限制。

此外，术语“第一”“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包含至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型说明书的描述中，需要理解的是，术语“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种集成车载以太网的汽车车身控制系统，其特征在于，包括微控制器、网关、至少一个第一车载设备和至少一个第二车载设备；

所述微控制器包括以太网通信模块和控制器局域网CAN网络通信模块；

所述微控制器通过所述以太网通信模块与所述网关和所述第一车载设备的控制器连接，所述微控制器通过所述控制器局域网CAN网络通信模块与所述网关和所述第二车载设备的控制器连接；

所述网关用于以太网协议与CAN网络协议之间的协议转换。

2.根据权利要求1所述的集成车载以太网的汽车车身控制系统，其特征在于，所述第一车载设备有多个，所述以太网通信模块包括多口以太网交换芯片Switch，多口以太网交换芯片Switch包括一个输入端口和多个输出端口，所述多口以太网交换芯片Switch的输入端口与所述微控制器的输出端口连接，多个所述多口以太网交换芯片Switch的输出端口和多个第一车载设备的控制器的输入端口一一对应连接。

3.根据权利要求2所述的集成车载以太网的汽车车身控制系统，其特征在于，还包括输入输出I/O端口，所述输入输出I/O端口与第三车载设备的控制端的端口连接，用于将所述微控制器的控制信号发送至所述第三车载设备，并将所述第三车载设备的运行数据发送至所述微控制器。

4.根据权利要求3所述的集成车载以太网的汽车车身控制系统，其特征在于，还包括诊断端口以及与所述诊断端口连接的外接诊断设备，所述诊断端口包括以太网诊断端口和CAN网络诊断端口；

所述以太网诊断端口与所述以太网通信模块连接，用于所述第一车载设备的故障诊断；

所述CAN网络诊断端口与所述控制器局域网CAN网络通信模块连接，用于所述第二车载设备的故障诊断。

5.根据权利要求4所述的集成车载以太网的汽车车身控制系统，其特征在于，还包括存储器，所述存储器与所述微控制器的存储器端口连接，用于存储所述微控制器接收的所述第一车载设备、所述第二车载设备以及所述第三车载设备的运行数据；

所述存储器是闪存存储器Flash或电可擦写可编程存储器EEPROM。

6.根据权利要求5所述的集成车载以太网的汽车车身控制系统，其特征在于，还包括电源装置，所述电源装置与所述微控制器的电源端口连接，用于为所述微控制器供电。

7.根据权利要求1-6任一项所述的集成车载以太网的汽车车身控制系统，其特征在于，所述第一车载设备包括车载地图、车载收音机和车载电脑中的一种或多种。

8.根据权利要求1-6任一项所述的集成车载以太网的汽车车身控制系统，其特征在于，所述第二车载设备包括车载空气净化器、车载音响和转速传感器中的一种或多种。

9.根据权利要求3所述的集成车载以太网的汽车车身控制系统，其特征在于，所述第三车载设备包括照明灯、中央控制门锁、雨刮器和玻璃升降器中的一种或多种。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的集成车载以太网的汽车车身控制系统。