CN216486027U - 一种带有通信冗余的车身网络控制系统 - Google Patents

Abstract

一种带有通信冗余的车身网络控制系统，包含控制中心、网络线、冗余通信线及多个本地单元；所述控制中心、多个本地单元连接在网络线上，构造成车身网络控制系统；所述控制中心含通信冗余组件、所述多个本地单元中至少一个包含通信冗余组件；所述本地单元的通信冗余组件通过冗余通信线与控制中心对应的通信冗余组件连接，且所述控制中心、带有通信冗余组件的本地单元和冗余通信线构造成冗余通信链路。本实用新型的车身网络通信冗余中，控制中心与带有通信冗余组件的本地单元构造成多路冗余通信，以提高系统的通信可靠性。

Description

一种带有通信冗余的车身网络控制系统

技术领域

本实用新型属于控制领域，尤其涉及汽车车身网络控制领域，具体为一种带有通信冗余的车身网络控制系统。

背景技术

CN112140868A专利文件公开了一种满足自动驾驶冗余要求的底盘架构与控制方法，包括前桥电源管理模块、前桥转向模块、前桥制动模块、前桥轮毂电机驱动模块、前桥通信网络模块、后桥电源管理模块、后桥转向模块、后桥制动模块、后桥轮毂电机驱动模块、后桥通信网络模块、数据存储模块、处理器以及整车控制模块。该发明通过设置的前桥电源管理模块、前桥转向模块、前桥制动模块、后桥电源管理模块、后桥转向模块以及后桥制动模块可以同时对左前轮、右前轮、左后轮、右后轮同时进行转向、驱动、制动监测，通过七种控制模式保证在底盘架构出现故障时，汽车仍然能够安全正常行驶。该专利通过多个控制模块提高底盘架构的冗余，但是该控制方式复杂，一方面控制器的数量多，另一方面软件逻辑控制复杂，不利于人力以及物料的成本控制。

CN208978780U专利文件公开了了一种车载局部网络系统，有主控单元、混合线缆和若干个智能电器终端，混合线缆内置有用于供电输送的功率电源线和用于信号输送的信号线，若干个智能电器终端均接入到混合线缆上，通过混合线缆与主控单元连接。该专利文献主要涉及在车身网络架构方面，并没有涉及到通信冗余方面。

现在，汽车作为出行的必要工具，驾驶汽车在道路上出行时，其能稳定运行达到目的地显得非常重要。不管是自动驾驶汽车或是非自动驾驶汽车，在汽车冗余控制架构的设计上，目前对每个控制单元的网络控制连接均是单个线路控制，多为单网络通信链路连接，没有设计冗余系统，即使部分用了双网络连接链路，但是冗余系统比较复杂，不利于系统的推广利用。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种带有通信冗余的车身网络控制系统,以提高车身网络控制系统的通信可靠性和系统健壮性。

为解决上述技术问题，本实用新型的具体技术方案如下：

一种带有通信冗余的车身网络控制系统，包含控制中心、网络线、冗余通信线及多个本地单元；所述控制中心、多个本地单元连接在网络线上，构造成车身网络控制系统；所述控制中心含通信冗余组件、所述多个本地单元中至少一个包含通信冗余组件；所述本地单元的通信冗余组件通过冗余通信线与控制中心对应的通信冗余组件连接，且所述控制中心、带有通信冗余组件的本地单元和冗余通信线构造成冗余通信链路。

进一步，所述网络线包含功率电源线和网络通信线；所述控制中心与本地单元包括网络通信端口和电源接入端口，控制中心与本地单元的网络通信端口和电源接入端口分别连接到网络线中的功率电源线和网络通信线。

进一步，所述网络线和冗余通信线在物理空间上相互独立。

进一步，连接控制中心与本地单元的网络线包含一条或多条。

进一步，所述网络线为一次成型的组合线缆。

进一步，所述通信冗余组件包含以下3种形式，即（1）系统只包含有线通信冗余组件、（2）系统只包含无线通信冗余组件、（3）系统包含有线通信冗余组件和无线通信冗余组件。

进一步， 所述控制中心和带有通信冗余组件的本地单元还包含通信冗余端口，所述网络通信端口和通信冗余端口相互隔离。

进一步，所述隔离包含电隔离方式或光隔离方式。

进一步，所述的无线通信冗余组件包含单向无线通信冗余组件或双向无线通信冗余组件。

本实用新型具有下述有益效果：

1、带有通信冗余的车身网络控制系统中，控制中心与带有通信冗余组件的本地单元构造成冗余通信，以提高系统的通信可靠性；当带有通信冗余端口的本地单元的一个通信端口因故障而不能正常通信时，另一路通信端口维持与控制中心的正常网络通信。控制中心的通信端和冗余通信端同时出现故障的概率趋于零、包含通信冗余组件的本地单元的通信端和冗余通信端同时出现故障的概率趋于零，因此该故障冗余通信架构提高了系统的网络通信可靠性。

2、该带有通信冗余的车身网络控制系统不需要增加多余的控制模块，简化了系统的网络控制架构，节约了成本。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1结构示意图；

图2为本实用新型的一次性成型的由多根裸铜线组成的网络线横截面示意图；

图3为本实用新型的实施例2结构示意图；

图4为本实用新型的实施例3结构示意图。

具体实施方式

本实用新型涉及一种带有通信冗余的车身网络控制系统，旨在保护车身网络控制系统中关键本地节点（例如，带有命令开关的本地节点）的通信可靠性，本实用新型包括控制中心1，网络线2以及连接在网络线2上的多个本地单元，其中控制中心1含有通信冗余组件，多个本地单元内的一个或多个本地单元含有通信冗余组件，本地单元的通信冗余组件通过冗余通信线与控制中心对应的通信冗余组件连接，且控制中心、带有通信冗余组件的本地单元和冗余通信线构造成冗余通信链路，控制中心与带有通信冗余组件的本地单元构造成多路通信。本实用新型的一种带有通信冗余的车身网络控制系统，提高了系统通信的安全性和稳定性。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例1

见图1，一种带有通信冗余的车身网络控制系统100，包括控制中心1、网络线7、冗余通信线81以及连接在网络线7上的多个本地单元2、3和4。其中，控制中心1和本地单元3包含通信冗余组件。

控制中心1包含通信冗余组件17和通信冗余端口18。在控制中心1中，网络通信端口11通过信号调理组件13连接到CPU，通信冗余端口18通过冗余信号调理组件17连接到CPU。

信号调理组件13和冗余信号调理组件17相互隔离，这种隔离方式包含电隔离或光隔离（原理及叙述略），使得其中一个信号调理组件的故障不影响另一个信号调理组件的正常工作。

本地单元3包含通信冗余组件，其对外端口分别为网络通信端口34、电源接入端口35和通信冗余端口33，其内部包含网络信号调理组件36及冗余信号调理组件37，网络信号调理组件36一端连接至CPU，另一端连接网络通信端口34；冗余信号调理组件37一端连接至CPU，另一端连接通信冗余端口33；网络通信端口34与通信冗余端口33相互隔离。上述中，网络通信端口34和电源接入端口35通过连线接入到网络线7中的网络通信线71和功率电源线72，通信冗余端口33通过冗余通信线81接入到控制中心1的通信冗余端口18。网络线7与冗余通信线81在物理空间上相互独立。

本地单元2和4只包含网络通信组件，其网络通信端口和电源接入端口分别接入到网络线7中的网络通信线71和功率电源线72。

网络线7包含网络通信线71和功率电源线72，网络通信线71连接控制中心1的网络通信端口11和本地单元2、3、4的网络通信端口，形成车身控制系统的网络信息连接；车身功率电源通过功率电源线72连接到控制中心1的电源接入端口12和各本地单元2、3、4中的电源接入端口。

其中，网络通信线71包含单根网络通信线、双根差分网络通信线和其它形式的网络通信线。

其中，功率电源线72能够承受大电流（例如20安培），以满足网络线上所连接的各本地单元接入的功率负载需求。

其中，冗余通信线81包含单根通信线、双根差分通信线和其它形式的通信线。

其中，系统100内的信号调理组件的作用是实现各单元CPU与通信线路的匹配连接。主要功能是把CPU输出的通信信号进行变换和输出驱动后传输到通信线、把通信线上的信号经过缓冲和变换后传输到CPU。

另外，网络通信线71和冗余通信线81在系统100内可以构造相同、也可以是不同的通信线形式。例如,网络通信线路71为两根CAN差分线、冗余通信线81为一根LIN电平线。

不同的网络通信线形式配置相应连接的信号调理组件的不同形式。

网络线7在线缆形式上为一次成型的组合线缆，包含一次性成型的由多根裸铜线（或其它金属线，每根裸铜线包含由单股或多股裸铜丝线，成型后的多根裸铜线之间相互隔离）组成的线缆、包含一体化成型的由多根绝缘电线组成的线缆和包含由多根绝缘电线经捆扎约束形成的线束。

其中，一次性成型的由多根裸铜线组成的线缆包含扁线缆形式，即线缆内的导线排列形式为一排，外部形式为扁平状或不规则扁状。

图1中，网络线7为一次性成型的由多根裸铜线组成的扁线缆。

冗余通信线81为一根由多股铜丝搅合在一起的普通绝缘电线。

图2为网络线7的一种形式，具体为一次性成型的由多根裸铜线组成的扁线缆，包括绝缘体73，网络通信线71（其中的网络通信线71由差分网络线71a和71b组成）和功率电源线72，其中网络线71a和71b是由多根裸铜丝组成的裸铜线、网络线72是由多根裸铜丝组成的裸铜线。

图2为实施例1中网络线的横截面图，网络线7是由三根裸铜线72、71a和71b在注塑机内一次成型实现的。

图1是冗余通信线81的铺设路径独立于网络线7的原理示例。

为困扎方便，冗余通信线81也可以与网络线7及系统内的其它电线困扎为一个大的线束形式。

本地单元通信冗余组件的设立，往往是基于该通信冗余组件的通信内容不仅影响其本身，还影响系统内的其它工作单元，且这种影响在系统内很重要。例如，本地单元3对外连接有开关命令信号，而该开关命令信号除控制自身外还控制本地单元2，当本地单元3的信号调理组件36出现故障而其余部分工作正常时，本地单元3通过冗余通信线81与控制中心1连接，这样控制中心1一样可以控制本地单元2。

本地单元通信冗余组件的设立还常有另一种情况，即该本地单元内的某个电器组件在系统内的可靠性要求高。例如发动机降温风扇，如果在高温天气不能正常工作，可能汽车就无法行驶。

实施例2

见图3，一种带有通信冗余的车身网络控制系统101，包括控制中心1、网络线7以及连接在网络线7上的多个本地单元2、3和4。其中，控制中心1和本地单元3包含无线通信冗余组件，无线通信冗余组件包含单向无线通信冗余组件或双向无线通信冗余组件。

实施例2与实施例1的不同点为系统内的冗余通信链路为无线传输，实施例1中的有线通信冗余组件在本实施例中为无线通信冗余组件，因此本段内容只描述无线通信部分。

控制中心1包含无线信号调理组件17和无线发射天线接入端口18。

本地单元3包含无线信号调理组件37和无线发射天线接入端口33。

车身网络控制系统101在工作运行中如果需要启动本地单元3的无线通信冗余功能，则控制中心1的无线信号调理组件17及本地单元3的无线信号调理组件37启动工作并进行无线通信。

控制中心1与本地单元3之间的无线通信包含单向无线通信和双向无线通信。

控制中心1与本地单元3之间的双向无线通信，如控制中心1与本地单元3均可以发送和接收无线信号。

某些场合下，控制中心1与本地单元3之间的无线通信仅为单向通信模式。例如控制中心1只发送无线信号到本地单元3，或本地单元3只发送无线信号到控制中心1。

实施例3

见图4，一种带有通信冗余的车身网络控制系统102，包括控制中心1、两路网络线7a和7b、冗余通信线81以及连接在网络线7a和7b上的多个本地单元2、3、4、5和6。其中，控制中心1和本地单元3包含通信冗余组件。

图4中的网络线7a、7b的结构和原理同实施例1中的网络线7，包含通信冗余组件的本地单元3的结构和原理也同实施例1的本地单元3，控制中心1与实施例1的不同点在于，控制中心1的通信冗余端口，在本实施例中连接到网络线7b，本地单元3的冗余通信线也连接到网络线7b。

网络线7a连接本地单元3的网络通信端口和电源接入端口，本地单元3的通信冗余端口33通过冗余通信线81连接到网络线7b，再由网络线7b连接到控制中心1的网络通信端口18。

控制中心1没有单独设立通信冗余端口，网络通信端口18为本地单元3的通信冗余端口接入端。所以网络通信端口18又可以称为本地单元3的“虚拟”冗余通信端口。

因为冗余通信线81连接到网络线7b，所以本地单元3的冗余信号调理组件37的物理层协议及数据链路层协议要与控制中心1的相一致。

为降低成本，控制中心1可以如实施例1一样单独设立一个通信冗余端口与本地单元3连接（控制中心1变为 2个网络端口和1个通信冗余端口。原理及叙述略）

为增加汽车行驶的安全性，往往线束分为两侧靠边铺设，且两边的部分电器控制独立（例如左头灯和右头灯独立控制、独立设置电器保险），本实施例的两路网络线及关联的本地单元就是基于这一目的而特意列举的一个实例。例如7a为车身右侧线缆，7b为车身左侧线缆。

上述实施例中均是描述了，控制中心1和本地单元3包含通信冗余组件，但是本实用新型并不仅仅是这种形式，本实用新型中各个本地单元均可以包含根据需要设置通信冗余组件，其原理和通信方式与上述实施例中一样，不再赘述。

Claims (9)

1.一种带有通信冗余的车身网络控制系统，其特征在于，包含控制中心、网络线、冗余通信线及多个本地单元；

所述控制中心、多个本地单元连接在网络线上，构造成车身网络控制系统；

所述控制中心含通信冗余组件、所述多个本地单元中至少一个包含通信冗余组件；

所述本地单元的通信冗余组件通过冗余通信线与控制中心对应的通信冗余组件连接，且所述控制中心、带有通信冗余组件的本地单元和冗余通信线构造成冗余通信链路。

2.根据权利要求1所述的带有通信冗余的车身网络控制系统，其特征在于，所述网络线包含功率电源线和网络通信线；

所述控制中心与本地单元包括网络通信端口和电源接入端口，控制中心与本地单元的网络通信端口和电源接入端口分别连接到网络线中的功率电源线和网络通信线。

3.根据权利要求1所述的带有通信冗余的车身网络控制系统，其特征在于，所述网络线和冗余通信线在物理空间上相互独立。

4.根据权利要求1所述的带有通信冗余的车身网络控制系统，其特征在于，连接控制中心与本地单元的网络线包含一条或多条。

5.根据权利要求1所述的带有通信冗余的车身网络控制系统，其特征在于，所述网络线为一次成型的组合线缆。

6.根据权利要求1所述的带有通信冗余的车身网络控制系统，其特征在于，所述通信冗余组件包含以下3种形式，即（1）系统只包含有线通信冗余组件、（2）系统只包含无线通信冗余组件、（3）系统包含有线通信冗余组件和无线通信冗余组件。

7.根据权利要求2所述的带有通信冗余的车身网络控制系统，其特征在于， 所述控制中心和带有通信冗余组件的本地单元还包含通信冗余端口，所述网络通信端口和通信冗余端口相互隔离。

8.根据权利要求7所述的带有通信冗余的车身网络控制系统，其特征在于，所述隔离包含电隔离方式或光隔离方式。

9.根据权利要求6所述的带有通信冗余的车身网络控制系统，其特征在于，所述的无线通信冗余组件包含单向无线通信冗余组件或双向无线通信冗余组件。

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