TWI590971B

TWI590971B - A car network transfer device and method thereof

Info

Publication number: TWI590971B
Application number: TW103140391A
Authority: TW
Inventors: Ching Huang Hung
Original assignee: Ching Huang Hung
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2017-07-11
Also published as: TW201618988A

Description

一種汽車網路轉接裝置及其方法

本發明係關於外部設備連接汽車網路之扶助裝置，特別關於一種串接方式及最佳化通訊方式。

從人類開發汽車至今，已一百年以上的歷史，動力由內燃機動力變化至今日流行的油電混合，外觀由老式T型變化成流線形外觀，功能要求上由單純載人或搬運貨物演變為注重內裝及舒適性。

但是人類對於慾望的追求永無止盡，購賣汽車後除了現有的功能，當然期望能獲的比現在更好的功效，亦夢想擁有原本不具備的功能，因應各類需求相關產品相繼誕生。

在現有汽車系統架構下，增設各類非原廠套件之文獻，多個相關專利如下：TW M338779揭示一種在汽車上的顯示裝置，特別是涉及一種以連接OBD-Ⅱ第二代隨車電腦診斷系統插座而獲取資訊及供電，並解碼轉換之抬頭顯示器裝置，包括有一可安插接入OBD-Ⅱ第二代隨車電腦診斷系統插座之十六轉四埠口之轉接插頭、連接四埠之金屬導線組、通訊轉換單元系統處理器及抬頭顯示功能之控制電路板所集成的電子整合主機裝置等組裝而成的一種智慧抬頭顯示器裝置；當汽車啟動形成電性連接後即可得電源及擷取訊號；運作時通訊轉換系統裝置讀取了相關訊號後，再將各通訊協定訊號解碼轉換成顯示裝置所需之輸入訊號，並予以顯示裝置呈現。本裝置安裝省時容易，不用破壞原車配線，在車輛系統中亦不會因配線錯誤威脅到汽車及駕駛員之安全，給使用者提供操作之方便性。

TW 101130965揭示一種車輛網路通訊裝置，以及其方法，其為利用車載自動診斷系統(On Board Diagnostics,OBD)對於現有汽車系統優秀的相容性及可靠性，使用其診斷命令對車體電腦及車體元件提出操作需求，達成控制車體電腦及車體元件之目的，例如可自訂義邏輯腳本當車輛時速超過每小時20公里就將車門鎖住、當車輛時速超過每小時100公里就將大燈開啟閃爍2次及當車輛於發動狀態之汽車排檔為停車檔就解除車門鎖定等，藉此創造與車輛互動之符合使用需求功能。

TW I448111揭示一種汽車偵測控制整合裝置及其方法。此汽車偵測控制整合裝置連接由車身電腦及車身元件組成之控制器區域網路，並預儲有複數個裝置診斷命令與狀態診斷資料，使車身電腦根據裝置診斷命令對特定的車身元件執行對應動作，並擷取車身元件透過控制器區域網路傳送之狀態回報資料，將匹配狀態回報資料之狀態診斷資料輸出，以供判斷車身元件之運作狀態或供連接之外部裝置取得。所有裝置控制信號皆透過行車控制裝置傳遞，以避免干擾控制器區域網路之運作，並控制連接車身電腦的外部裝置，確保所有車身元件皆能受控制且正常運行。

TW 096135984揭示一種可攜式導航裝置(PND)，其包含處理構件、圖形顯示器、記憶體、儲存於該記憶體中之地圖資料、使用者輸入構件，及用於接收一或多個無線信號之信號接收構件，該處理器經由該或該等無線信號可確定裝置之一當前位置，且結合使用者輸入所要目的地資訊，及執行路線計算及後續導航功能，該等功能係由安裝於該裝置上之軟體執行。該PND額外地具備能夠與具有相應信號收發器之第三方裝置或系統建立無線通信之一或多個無線信號收發器。根據本發明，該PND上之該軟體經調適以與一第三方裝置建立一無線通信，該第三方裝置為一具有一相應無線信號收發器之節點且為由複數個節點組成之一車輛控制器區域網路(CAN)的部分，該等節點之每一者具有由分布於該控制器區域網路周圍且由至少該第三方裝置接收之一或多個信號表示的功能性，且其特徵另外在於該PND軟體包括專用於該等節點之一或多者之功能性以便與該節點有效地通信及利用其功能性的一或多個常式。第三方裝置之實例包括免提通信模組、閘道器節點，及實際上任何提供該車輛內之一些功能的車輛子系統。其他實例包括立體聲系統、引擎管理系統、座椅位置控制器、多功能方向盤、儀錶板及控制台顯示器、整合之導航系統，及其類似物。此發明允許該PND詢問該控制器區域網路及自形成彼網路上之節點之一或多個裝置擷取資訊以用於該PND上的顯示或其改良的操作，或引起形成該控制器區域網路上之節點的該等裝置之一或多者的控制或狀態改變。在一語音識別系統提供於該控制器區域網路內的情況下，對PND之語音控制亦為可能的，且此外，在汽車立體聲系統亦連接至該車輛內之控制器區域網路的情況下，可使由該PND發出之口頭指令經由汽車立體聲系統重放。

TW 102214658揭示一種車燈備援裝置，係包含一控制單元，係採用雙線差動傳輸技術的控制器區域網路(CAN Bus)與一車燈系統電性連接；一車燈系統，為車輛的頭燈、方向燈及煞車燈所組成，當某個燈誌故障時，會將此一故障訊號回饋給控制單元；一備援車燈控制系統，為車輛的霧燈與小燈所組成，係透過該控制單元的控制器區域網路與該車燈系統電性連接，當其接收到該控制單元發出之開燈訊號時，會即刻啟動相關的替代燈誌作動，以達成輔助及提醒後方車輛。另於車輛之儀錶板上更加裝一警示燈會亮起，提供可增加車輛行駛時之安全性以及提醒駕駛者儘早進行修復故障燈誌的功效。

然，在現有汽車系統的前提下，增加車體之外接設備提升功能，時而異常錯誤；且增加兩組以上外部設備，當外部設備同時提出相同需求下，及益產生系統溝通問題。

因此，為解決以上問題，本發明之主要目的係在提供一種汽車網路轉接裝置及其方法，以改善上述之問題。

有鑑於以上問題，本發明係提供一種汽車網路轉接裝置及其方法，主要利用一控制模組提供中介處理功能，外部設備經由該控制模組及各轉接介面連接汽車網路；接著，外部設備所需之通訊行為由該控制模組及各轉接介面代為傳遞至汽車網路，並由該控制模組收集及規劃定期更新回傳資訊，爾後外部設備提出之資訊皆可由該控制模組直接提供。

因此，本發明之主要目的係在提供一種汽車網路轉接裝置及其方法，經由控制模組來取得所需資訊，具有提高汽車系統穩定之效用。

本發明再一目的係在提供一種汽車網路轉接裝置及其方法，透過控制模組來取得/紀錄所需資訊，可提高各外部設備取得資訊之時間效率。

本發明再一目的係在提供一種汽車網路轉接裝置及其方法，利用控制模組分別提供各外部設備特性，達成各設備不再相互干擾之功效。

本發明再一目的係在提供一種汽車網路轉接裝置及其方法，使用控制模組定時提出資訊查詢，減少汽車網路封包繁雜問題。

本發明再一目的係在提供一種汽車網路轉接裝置及其方法，藉由本發明可增加外安裝之外部設備數量。

本發明再一目的係在提供一種汽車網路轉接裝置及其方法，憑藉本發明提高設備間相容性可有效降地需要淘汰舊設備之可能。

為達成上述目地，本發明所使用的主要技術手段是採用以下技術方案來實現的。本發明為一種汽車網路轉接裝置，其包含一控制模組、至少二輸出介面及一輸入介面，該控制模組具有一主動元件、一儲存元件及一基板，該基板電性連接該主動元件、該儲存元件、該些輸出介面及該輸入介面；其特徵在於，首先該輸入介面電性連接一汽車網路及至少二外部設備電性連接該些輸出介面，再藉由該汽車網路提供電力啟用該控制模組及該些外部設備，該主動元件經由該儲存元件之一資料庫確認該汽車網路運作環境，接著該些外部設備經由該些輸出介面發出至少一訊息請求至該主動元件，該主動元件紀錄該訊息請求於該資料庫並經由該輸入介面傳遞至該汽車網路，該汽車網路傳回至少一訊息結果，該訊息結果紀錄於該資料庫並傳送至該些外部設備，爾後於固定時間周期條件下該控制模組發出該訊息請求至該汽車網路，並紀錄該汽車網路傳回該訊息結果於該資料庫，最後當該些外部設備再發出該訊息請求時，該主動元件將直接提供該資料庫內之該訊息結果。

本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。

前述的一種汽車網路轉接裝置，其中該主動元件相容於控制器區域網路(Control Area Network,CAN)通訊協定。

前述的一種汽車網路轉接裝置，其中該些輸出介面相容於車上診斷系統(On-Board Diagnostics，OBD)。

前述的一種汽車網路轉接裝置，其中該輸入介面相容於車上診斷系統(On-Board Diagnostics，OBD)。

本發明為一種汽車網路轉接方法，係以控制器區域網路(Control Area Network,CAN)達成確認/傳遞汽車電子配件控制之方法，其係包括下列步驟：步驟1：一汽車網路轉接裝置之二輸出介面電性連接二外部設備，該汽車網路轉接裝置之一輸入介面電性連接一汽車網路，該汽車網路轉接裝置解析該汽車網路之網路封包，再找出一資料庫內適合的相關資料表；步驟2：該些外部設備發出至少一訊息請求至該汽車網路轉接裝置時，該汽車網路轉接裝置紀錄該訊息請求於該資料庫並經由一輸入介面傳遞該訊息請求至一汽車網路；步驟3：該汽車網路傳回至少一訊息結果，該訊息結果紀錄於該資料庫並經由該些輸出介面傳送至該些外部設備；步驟4：該汽車網路轉接裝置於固定時間周期條件下發出該訊息請求至該汽車網路，並紀錄該汽車網路傳回該訊息結果於該資料庫；步驟5：當該些外部設備再發出該訊息請求時，該汽車網路轉接裝置將直接提供該資料庫內之該訊息結果。

相較於習知技術，本發明具有功效在於：(1)提高汽車系統穩定之功能；(2)藉由預先讀取資訊提高各外部設備取得資訊之時間效率；(3)隔離各設備之相互干擾，提升外接設備之穩定性。

1‧‧‧汽車網路轉接裝置

10‧‧‧控制模組

11‧‧‧主動元件

12‧‧‧儲存元件

121‧‧‧資料庫

13‧‧‧基板

20‧‧‧輸出介面

20’‧‧‧輸出介面

30‧‧‧輸入介面

40‧‧‧外部設備

40’‧‧‧外部設備

41‧‧‧訊息請求

41’‧‧‧訊息請求

42‧‧‧訊息結果

42’‧‧‧訊息結果

50‧‧‧汽車網路

61‧‧‧步驟1

611‧‧‧步驟1-1

62‧‧‧步驟2

622‧‧‧步驟2-1

63‧‧‧步驟3

64‧‧‧步驟4

65‧‧‧步驟5

651‧‧‧步驟5-1

第1圖：為本發明最佳實施型態之裝置第一示意圖；第2圖：為本發明最佳實施型態之裝置第二示意圖；第3圖：為本發明最佳實施型態之第一方法流程圖；第4圖：為本發明最佳實施型態之第二方法流程圖；第5圖：為本發明最佳實施型態之第三方法流程圖；第6圖：為本發明最佳實施型態之裝置第四示意圖；第7圖：為本發明最佳實施型態之裝置第五示意圖；第8a圖：為本發明最佳實施型態之資料庫第一示意圖；第8b圖：為本發明最佳實施型態之資料庫第二示意圖；第8c圖：為本發明最佳實施型態之資料庫第三示意圖。

為了讓本發明之目的、特徵與功效更明顯易懂，以下特別列舉本發明之較佳實施型態：如第1至7圖所示，為本發明一種汽車網路轉接裝置及其方法之主要實施型態。請先參考第1圖所示，本發明包含一控制模組(10)、至少一輸出介面(20)及一輸入介面(30)。

請再參閱第1圖表示，該控制模組(10)具有一主動元件(11)、一儲存元件(12)及一基板(13)，該基板(13)電性連接該主動元件(11)、該儲存元件(12)、該輸出介面(20)及該輸入介面(30)，而該儲存原件(12)具有一資料庫(121)。

具體而言，該主動元件(11)係指可以執行複雜的電腦程序的微處理器，且相容於控制器區域網路(Control Area Network,CAN)通訊協定，具有產生方波的弛張振盪器可以用在序向邏輯電路的時脈訊號，依此計算時間達成週期性的執行相關功能；而儲存元件(12)係指非揮發性記憶體(Non-volatile memory)，其即使電源供應中斷，所儲存的資料並不會消失，重新供電後，就能夠讀取內存資料的記憶體，而儲存於該儲存元件(12)之資料庫(121)係指以一定方式儲存在一起、能為多個用戶共享、具有儘可能小的冗餘度、與應用程式彼此獨立的資料集合；該基板(13)通常為一線路基板(circuit board)，例如，基板係為一具有單層或多層線路之印刷電路板，此外，依需求基板(13)亦可為一導線架、一電路薄膜(Polyimide)、BT電路板或各種晶片載板。基板(13)內部形成有線路(未顯示於圖式)，可作為電性傳遞介面，此外，可利用打線形成之銲線或覆晶接合技術使主動元件(11)、儲存元件(12)及被動單元(未顯示於圖式)電性連接至基板(13)。

此外，該輸入介面(30)為符合車上診斷系統(On Board Diagnostics,OBD)及控制器區域網路(Controller Area Network,CAN)之電性連接於車身網路(50)，其可為連接插頭或電性連接線等方式；其中，車上診斷系統(On Board Diagnostics,OBD)之診斷命令是由車廠定義的J1939、ISO14229及ISO11898等所構成，其允許執行指令的時機控制權仍是車身電腦(Body Control Module,BCM)，對控制器區域網路(Controller Area Network,CAN)的安全性是可確保的，相對於以前加裝外部裝置用增加線路或裝置改變原先設計其安全性更有效，先前提到之該車身網路(50)就是控制器區域網路(Controller Area Network,CAN)。

而，該輸出介面(20)可如該輸入介面(30)符合車上診斷系統(On Board Diagnostics,OBD)及控制器區域網路(Controller Area Network,CAN)，亦可以特定電子通訊方式連接，以減少後方連接裝置所需符合車上診斷系統(On Board Diagnostics,OBD)及控制器區域網路(Controller Area Network,CAN)協定/規範之相對成本。

接著，請配合參閱第2及3圖所示，為本發明一種汽車網路轉接方法，係以控制器區域網路(Control Area Network,CAN)達成確認/傳遞汽車電子配件控制之方法，其係包括下列步驟：首先，一汽車網路轉接裝置(1)之一輸出介面(20)電性連接一外部設備(40)，該汽車網路轉接裝置(10)之一輸入介面(30)電性連接一汽車網路(50)，該汽車網路轉接裝置(1)解析該汽車網路(50)之網路封包，再找出一資料庫(121)內適合的相關資料表(步驟1：61)；接著，該外部設備(40)發出至少一訊息請求(41)至該汽車網路轉接裝置(1)時，該汽車網路轉接裝置(1)紀錄該訊息請求(41)於該資料庫(121)並經由一輸入介面(30)傳遞該訊息請求(41)至一汽車網路(50)(步驟2：62)；再由該汽車網路(50)傳回至少一訊息結果(42)，該訊息結果(42)紀錄於該資料庫(121)並經由該輸出介面(20)傳送至該外部設備(40)(步驟3：63)；該汽車網路轉接裝置(1)於固定時間周期條件下發出該訊息請求(41)至該汽車網路(50)，並紀錄該汽車網路(50)傳回該訊息結果(42)於該資料庫(121)(步驟4：64)；最後，當該外部設備(50)再發出該訊息請求(41)時，該汽車網路轉接裝置(1)將直接提供該資料庫(121)內之該訊息結果(42)(步驟5：65)。

詳細而言，可再參考第2圖所示，首先該輸入介面(30)電性連接一汽車網路(50)及一外部設備(40)電性連接該輸出介面(20)，再藉由該汽車網路(50)提供電力啟用該控制模組(10)及該外部設備(40)，該汽車網路轉接裝置(1)解析該汽車網路(50)之網路封包，再找出資料庫(121)內連結各電子控制單元(Electronic Control Unit,ECU)的相關資料表，如無相關資料表則是依據網路封包內包含裝置編號建立資料表(如第8圖例舉)，該外部設備(40)經由該輸出介面(20)發出至少一訊息請求(41)至該主動元件(11)，該主動元件(11)紀錄該訊息請求(41)於該儲存元件(12)之資料庫(121)(例如第8圖的狀態代碼)並經由該輸入介面(30)傳遞至該汽車網路(50)，該汽車網路(50)傳回至少一訊息結果(42)，該訊息結果(42)紀錄於該資料庫(121)(例如第8圖的狀態)並傳送至該外部設備(40)，爾後於固定時間周期條件下該控制模組(10)發出該訊息請求(41)至該汽車網路(50)，並紀錄該汽車網路(50)傳回該訊息結果(42)於該資料庫(121)，最後當該外部設備(40)再發出該訊息請求(41)時，該主動元件(11)將直接提供該資料庫(121)內之該訊息結果(42)。

由以上說明第2及3圖所示之裝置及方法可減少第三方廠商開發的外部設備(40)因過度提出訊息請求(41)導致汽車網路封包繁雜，進而整體汽車系統穩定性不佳，並可提高各外部設備(40)取得訊息結果(42)之時間效率。

最優者，如第4圖表示，於第3圖之步驟1(61)同時增加步驟1-1(611)，且於步驟4(64)之後增加步驟5-1(651)；請一併參考第4及6圖，步驟1-1(611)係為另一外部設備(40’)插接於該汽車網路轉接裝置(1)之另一輸出介面(20’)；而，步驟5-1(651)係為該外部設備(40’)提出先前相同之該訊息請求(41)至該汽車網路轉接裝置(1)，該汽車網路轉接裝置(1)將直接提供該儲存元件(12)內之該訊息結果(42)；由以上說明第4及6圖所示之裝置及方法可增加外安裝相同資訊需求之外部設備數量。

另一較優者，如第5圖表示，於第4圖之步驟2(62)同時增加步驟2-1(621)；請一併參考第5及7圖，步驟2-1(621)係為該外部設備(40’)發出至少一訊息請求(41’)至該汽車網路轉接裝置(41)；由以上說明第5及7圖所示之裝置及方法可增加外安裝不同資訊需求之外部設備數量，憑藉本發明提高設備間相容性可有效降地需要淘汰舊設備之可能。

以下就以本發明之一種汽車網路轉接裝置及其方法之較佳實施型態為例，針對本發明的運作過程做一詳細的說明如下所示。

先參考第4及6圖所示，將本發明電性連接於汽車網路(50)之基本運作流程依序為步驟1(61)及步驟1-1(611)；此時本發明已可以轉換外部設備(40)及外部設備(40’)要求至該汽車網路(50)(資料庫(121)如第8a圖所示，紀錄電子控制單元(Electronic Control Unit,ECU)的傳送代碼/接收代碼)；假設外部設備(40)及外部設備(40’)分別為左右主動轉向頭燈，當方向盤控制車體呈現轉向時須相對應調整車燈方向，因此外部設備(40)及外部設備(40’)如步驟2(62)及步驟3(63)所示皆提出詢問相同之訊息請求(41)(資料庫(121)變化如第8b圖所示，登記該訊息請求(41)至ECU代碼7E0者的狀態代碼21E0，狀態代碼用以區別元件內部各狀態)至汽車網路(50)以取得車體呈現轉向之該訊息結果(42)(資料庫(121)變化如第8c圖所示，紀錄該訊息結果(42)至ECU代碼7E0者的狀態代碼21E0資料內容61E0，資料內容是電子控制單元(Electronic Control Unit,ECU)依據元件內部狀態改變來回覆的值)，可在步驟4(64)時，由該汽車網路轉接裝置(1)於固定時間周期條件下發出該訊息請求(41)至該汽車網路(50)，並紀錄該汽車網路(50)傳回該訊息結果(42)於該資料庫(121)，達成如步驟5(65)及步驟5-1(651)所示單次訊問快速回覆的特性。

最後請看第4及7圖，將本發明電性連接於汽車網路(50)之基本運作流程依序為步驟1(61)、步驟1-1(611)及步驟2-1(621)；此時本發明已可以轉換外部設備(40)及外部設備(40’)要求至該汽車網路(50)(資料庫(121)如第8a圖所示，紀錄電子控制單元(Electronic Control Unit,ECU)的傳送代碼/接收代碼)；假設外部設備(40)及外部設備(40’)分別為渦輪增壓系統及後段排氣系統，當傳動軸轉速高於特定轉速，而涵氧感知器偵測含氧量低於特定條件，外部設備(40)及外部設備(40’)需執行相對動作，因此外部設備(40)及外部設備(40’)如步驟2(62)及步驟3(63)所示皆提出詢問相同之訊息請求(41,41’)(資料庫(121)變化如第8b圖所示，登記該訊息請求(41)至ECU代碼7E0者的狀態代碼21E0，和ECU代碼6E1者的狀態代碼21E1，狀態代碼用以區別元件內部各狀態)至汽車網路(50)以取得傳動軸轉速/涵氧感知器偵測含氧量之該訊息結果(42, 42’)(資料庫(121)變化如第8c圖所示，紀錄該訊息結果(42)至ECU代碼7E0者的狀態代碼21E0資料內容61E0，和ECU代碼6E1者的狀態代碼21E1資料內容61E1，資料內容是電子控制單元(Electronic Control Unit,ECU)依據元件內部狀態改變來回覆的值)，可在步驟4(64)時，由該汽車網路轉接裝置(1)於固定時間周期條件下發出該訊息請求(41,41’)至該汽車網路(50)，並紀錄該汽車網路(50)傳回該訊息結果(42,42’)於該儲存元件(12)，達成如步驟5(65)及步驟5-1(651)所示單次訊問快速回覆的特性。

因此本發明之功效有別於傳統外接其他裝置方式，此於汽車增設外部裝置應用當中實屬首創，符合發明專利要件，爰依法俱文提出申請。

惟，需再次重申，以上所述者僅為本發明之較佳實施型態，舉凡應用本發明說明書、申請專利範圍或圖式所為之等效變化，仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。