車輛can_bus網絡系統及用於該系統的汽車電器部件的製作方法

2023-12-01 15:58:41 2

專利名稱：車輛can_bus網絡系統及用於該系統的汽車電器部件的製作方法
技術領域：
車輛CAN—BUS網絡系統及用於該系統的汽車電器部件，屬於汽車車身電器領域。具體 涉及一種能夠以多主式工作方式進行通信控制的CAN_BUS網絡系統及用於該系統的汽車 電器部件。
背景技術：
目前，汽車電子控制己經從初期的"電子-機械替代"階段過渡到"獨立系統的精 確量化反饋控制"階段，並朝著"多目標綜合控制和智能化控制"的方向發展。為了實現 多目標優化及智能化控制，進一步提高汽車的整體性能，現在汽車中電子控制系統和通訊 系統技術得到了普遍應用；如發動機電控系統、自動變速器控制系統、防抱死制動系統 (ABS)、自動巡航系統(ACC)和車載多媒體系統等；然而各系統之間、系統和汽車的顯 示儀表之間、系統與故障診斷系統之間及系統和汽車車身之間均需要進行數據信息交換， 如此巨大的數據信息交換量，若採用傳統的點到點控制的通信方式，將導致汽車線束大量 增加，從而使得汽車設計時線束的布置越來越困難；複雜的線路不但使裝配複雜，同時， 增加的大量線束使得汽車重量增大，大大降低了車輛的可靠性，導致其電氣系統安全性降 低，故障率變高，並且增加了故障診斷與汽車維護的困難。現在，部分高端車型已採用網 絡化通信方式，解決了以上所述的缺點，但是，其車身電器部件仍然採用傳統控制方式， 智能化、集成化程度不高，無法體現車身電器部件整體的綜合控制性要求及人們對舒適度 的要求。
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術存在的不足，利用SP—CAN網絡數據 傳輸協議，通過CAN—BUS總線，以多主工作方式進行通信控制，具有智能化、集成化、節 省連接線束、降低故障率、自診斷及自我保護功能的車輛CAN一BUS網絡系統及用於該系統 的汽車電器部件。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是該車輛CAN—BUS網絡系統，包括智 能控制器、車身電器部件及CAN一H、 CAN—L網絡總線，其特徵在於智能控制器以嵌入方 式集成於車身電器部件內部，使其成為一個整體，呈節點式分布於汽車車身中，CAN_H、CAN_L網絡總線與車身電器部件相連接。
用於上述車輛CAN—BUS網絡系統的汽車電器部件，包括智能車身電器部件和嵌入車身
電器部件內部的智能控制器，其特徵在於每個智能車身電器部件上留有CAN一BUS網絡數
據通訊接口，以多主工作方式與汽車車身進行通信控制。
每個智能控制器外部控制接線為CAN_H、 CAN—L兩根網絡數據傳輸連接線。 每個智能控制器內含有微處理器，微處理器為帶CAN控制器的單片機，內嵌有控制編
碼及數據傳輸協議。
智能車身電器部件能夠實時檢測其工作狀態，並將其信息發送到車載控制網絡上，實 現自診斷與自我保護功能。 工作原理
各個智能控制器通過CAf^BUS網絡進行連接，遵從SPj:AN數據傳輸協議，為多主式 分布，並具有優先權。每個智能控制器都可以從車載控制網絡上獲取控制指令，也可以根 據執行器的具體工作電流，將汽車電器工作狀況進行診斷並將診斷信息發送到車載控制網 絡上，實現自我診斷與自我保護。當多個信息同時發送到CAN—BUS網絡上時，優先級高的 優先執行。連接在CAN_BUS網絡上的各個智能控制器隨時都在掃描檢測CAN總線上傳來的 信息，若不是本智能控制器需要的信息，繼續掃描檢測信息。若是本智能控制器需要的信 息，則根據SP-CAN數據傳輸協議，將信息解碼，控制相應的執行器動作；或採集相應的 開關量或模擬量狀態，編碼後發送到CAN總線上，通過CAN總線傳輸，相應的智能控制器 接收控制信息後控制相應的執行器動作。智能控制器上的微處理器每隔30秒檢測執行器 的工作電流，來監測它們的工作狀況。當電流超過某一限定值時，微處理器立即發出控制 指令，控制執行器停止工作；當電流為零時，立即反饋給微處理器，微處理器編碼後通過 CAN總線發送出去，控制相應的報警。微處理器將傳感器信息智能分析處理後，自動控制 執行相應的動作，並自動停止，使汽車電器部件更加智能化。
與現有技術相比，本實用新型的車輛CAN—BUS網絡系統及用於該系統的汽車電器部件 具有的特點是:智能車身電器部件配有CAN_BUS數據接口 ，通過嵌入其內部的智能控制器， 利用SP—CAN網絡數據傳輸協議進行通信控制；其有益效果在於(1)智能控制器以嵌入 方式固定於車身電器部件內部，使其成為一個整體，從而實現了系統的智能化、集成化控 制；(2)智能車身電器部件通過CAN—BUS接口接於CAN—BUS網絡上，整個外部接線只有兩 根電源線和兩根CAN—BUS數據傳輸線，並做成兩個插口，便於裝配、檢修、更換及汽車電 器部件的外擴，大大節省了連接線束，降低了故障率；(3)每個智能控制器都含有微處理器，採用智能控制，使得汽車電器部件具有自診斷及自我保護功能，從而體現了其綜合性 及人性化的要求。
SP—CAN網絡數據傳輸協議是本申請人基於SEA J1939協議的基礎上，對其應用層進 行拓展的一種數據傳輸協議方式。


圖1:車輛CAN_BUS網絡系統節點分布結構圖2:實施例1智能組合開關功能結構框圖3:實施例1組合開關智能控制器電路原理框圖;
圖4:實施例2智能雨刮器功能結構框圖5:實施例2雨刮器智能控制器電路原理框圖6:實施例3智能前大燈功能結構框圖7:實施例3前大燈智能控制器電路原理框圖8:實施例4智能空調功能結構框圖9:實施例4空調智能控制器電路原理框圖。
圖l-9是本實用新型的最佳實施例，圖l中Sl、 S2 S n、 Sn+1智能車身電 器部件 Ll、 L2 Ln、 Ln+1智能控制器；
圖2中1智能控制器2遠光燈信號開關3近光燈信號開關4霧燈信號開關 5 緊急告警燈信號開關 6左轉向燈信號開關 7右轉向燈信號開關 8示寬燈信號開 關 9雨刮高速刮信號開關 IO雨刮低速刮信號開關 ll啟動信號開關 12噴淋信 號開關13會車燈信號開關 14喇叭信號開關、15雨刮間歇刮信號開關；
圖4中16智能控制器17噴水電機18雨刮電機19雨刮片伸縮電機20位置
盤；
圖6中21智能控制器22遠光燈23近光燈24霧燈25轉向燈26 示寬燈；
圖8中27智能控制器28鼓風電機29空調散熱器風扇30內外氣切換電機 31 空調壓縮機電磁離合器。
具體實施方式

以下結合附圖1-9對本實用新型的車輛CAN—BUS網絡系統及用於該系統的汽車電器部 件做進一步說明
如圖1所示:該車輛CAN一BUS網絡系統,包括智能控制器、車身電器部件S1、S2 €n、Sn+1及CAN—H、 CAN—L網絡總線，智能控制器Ll、 L2 Ln、 Ln+1以嵌入方式集成於 車身電器部件內部，使其成為一個整體，呈節點式分布於汽車車身中，CAN_H、 CAN_L網 絡總線與車身電器部件S1、 S2 '"Sn、 Sn+1相連接。利用SP—CAN網絡數據傳輸協議， 通過CAN—BUS總線，以多主工作方式進行通信控制。 如圖2、 3所示實施例l:智能組合開關
如圖2所示該智能組合開關，包括智能控制器l、遠光燈信號開關2、近光燈信號 開關3、霧燈信號開關4、緊急告警燈信號開關5、左轉向燈信號開關6、右轉向燈信號開 關7、示寬燈信號開關8、雨刮高速刮信號開關9、雨刮低速刮信號開關IO、啟動信號開 關11、噴淋信號開關12、會車燈信號開關13、喇叭信號開關14、雨刮間歇刮信號開關 15、 CAN_H、 CAN—L網絡總線，智能控制器1嵌入整體組合開關中，CAN—H、 CAN_L網絡總 線通過智能控制器1與遠光燈信號開關2、近光燈信號開關3、霧燈信號開關4、緊急告 警燈信號開關5、左轉向燈信號開關6、右轉向燈信號開關7、示寬燈信號開關8、雨刮高 速刮信號開關9、雨刮低速刮信號開關IO、啟動信號開關ll、噴淋信號開關12、會車燈 信號開關13、喇叭信號開關14、雨刮間歇刮信號開關15相連接。智能控制器採集組合開 關的開關信息，編碼後發送到CAN總線上，通過CAN總線進行傳輸，相應的智能控制器接 收信息後控制相應的執行器動作。
如圖3所示智能控制器1包括微處理器、保護與存儲電路、CAN數據通信電路、 信號採集電路、組合開關量，信號採集電路與微處理器相聯，保護與存儲電路與微處理器 互聯，CAN數據通信電路與微處理器互聯，組合開關量通過信號採集電路與微處理器相 連。微處理器採集組合開關的十四路開關信息，信息遵從SP一CAN數據傳輸協議，經過 編碼後發送到CAN總線上，通過CAN數據通信電路進行數據傳輸，相應微處理器接收 此信息後，首先解碼，然後處理執行相應的控制指令，來控制相應的執行器動作。智能控 制器對組合開關的開關量信號進行實時採集控制，其具有採樣速率快，數據傳輸速率高及 實時性能強等功能特點，同時實時的對其開關狀態進行檢測，具有過電流保護功能，並將 檢測結果編碼後發送到CAN總線網絡上，及時更正組合開關的開關狀態，以改變相應執 行器的動作，達到實時控制的目的。
如圖4、 5所示實施例2:智能雨刮器
如圖4所示該智能雨刮器，包括智能控制器16 、噴水電機17 、雨刮電機18 、 雨刮片伸縮電機19、位置盤20， CAN—H、 CAN—L網絡總線通過智能控制器16與噴水電機 17 、雨刮電機18 、雨刮片伸縮電機19、位置盤20相連接。智能控制器16嵌入到雨刮器內部，接收CAN一H、 CAN一L上的數據信息，發出相應的控制指令，驅動控制噴水電機17 噴水或雨刮電機18高速或低速轉動，以實現雨刮的高速或低速刮及雨刮片伸縮電機19 進行伸縮，並採集位置盤20信息，結合停車指令使雨刮器停到原位置。使得整個智能雨 刮器外部控制接線只有CAN_H、 CAN一L兩根網絡數據傳輸線。
如圖5所示智能控制器16包括微處理器、傳感器信號、保護與存儲電路、CAN數 據通信電路、驅動控制電路、檢測反饋電路及執行器，傳感器信號與微處理器相連，保護 與存儲電路與微處理器互聯，CAN數據通信電路與微處理器互連，微處理器通過驅動控制 電路與執行器相連，執行器與檢測反饋電路相連，檢測反饋電路與微處理器相連。對雨刮 器的控制信息遵從SPj:AN數據傳輸協議，經過編碼後發送到CAN總線上，通過CAN數據 通信電路進行數據傳輸，相應微處理器接收此信息後，首先解碼，然後處理執行相應的控 制指令，通過驅動控制電路來驅動噴水電機噴水17、雨刮電機18高、低速轉動或雨刮片 電機19伸縮刮。雨刮左右擺動時，電位器的電阻不同，從而電位器所分得的電壓也不同， 根據微處理器預先存入的MAP圖，相應的電壓對應相應的伸縮距離，控制雨刮在相應的位 置伸縮相應的長度，使雨刮可以刮到所有的玻璃，不再留有死角。並每隔30秒通過檢測 反饋電路檢測雨刮電機18、雨刮片電機19和噴水電機17的工作電流，來監測它們的工 作狀況。當電流超過某一限定值時，微處理器立即發出控制指令，控制電機停止工作；當 電流為零時，立即反饋給微處理器，微處理器編碼後通過CAN總線發送出去，控制相應的 報警。微處理器採集傳感器信號，當雨較小時，光電管接收的光量較多，產生的電壓較大； 當雨較大時，光電管接收的光量較少，產生的電壓較小。設定兩個電壓閥值VI、 V2， V1〈V2， 當採集的光電管電壓大於V2時，微處理器發出控制指令，控制雨刮間歇刮；當採集的光 電管電壓大於V1而小於V2時，控制雨刮低速刮；當採集的光電管電壓小於V1時，控制 雨刮高速刮。為使雨刮器歸位，每次執行對雨刮的停止指令時，首先採集位置盤信息，直 到位置盤處於缺口位置時，立即控制繼電器的常開觸點閉合，使雨刮電機短接而迅速制動 停車。
如圖6、 7所示實施例3:智能前大燈
如圖6所示包括智能控制器21、 CAN—H、 CAN—L網絡總線、遠光燈22、近光燈23、 霧燈24、轉向燈25、示寬燈26; CAN_H、 CAN—L網絡總線通過智能控制器21與遠光燈22、 近光燈23、霧燈24、轉向燈25、示寬燈26相連接。智能控制器21嵌入到前大燈內部， 接收CAN_H、 CAN—L上的信息，發出相應的控制指令，控制遠光燈22、近光燈23、霧燈 24、轉向燈25、示寬燈26工作，並採集每個燈光的信息反饋到CAN網絡上。使得整個智能組合開關外部控制接線只有CAN一H、 CAN—L兩根網絡數據傳輸線。
如圖7所示智能控制器21包括微處理器、保護與存儲電路、CAN數據通信電路、 驅動控制和檢測反饋電路及執行器，保護與存儲電路與微處理器互聯、CAN數據通信電路 與微處理器互聯，微處理器通過互聯的驅動控制和檢測反饋電路與執行器相連。對智能大 燈的控制信息遵從SPj:AN數據傳輸協議，經過編碼後發送到CAN總線上，通過CAN數據 通信電路進行數據傳輸，相應微處理器接收此信息後，首先解碼，然後處理執行相應的控 制指令，來驅動遠光燈22、近光燈23、霧燈24、轉向燈25、示寬燈26。並每隔30秒通 過檢測反饋電路檢測所開啟的燈光的工作電流，來監測它們的工作狀況。當電流超過某一 限定值時，微處理器立即發出控制指令，控制所開啟的燈光停止工作；當電流為零時，立 即反饋給微處理器，微處理器編碼後通過CAN總線發送出去，控制相應報警智能控制器進 行故障顯示。當檢測到某一路燈光線路短路時，智能控制器立即控制斷電，退出工作，並 通過CAN總線發送出去，控制相應報警智能控制器進行故障顯示。 如圖8、 9所示實施例4:智能空調
如圖8所示包括智能控制器27、鼓風電機28、空調散熱器風扇29、內外氣切換電 機30、空調壓縮機電磁離合器31、 CAN_H、 CAN—L網絡總線；CAN—H、 CAN一L網絡總線通過 智能控制器27與鼓風電機28、空調散熱器風扇29、內外氣切換電機30、空調壓縮機電 磁離合器31相連接。智能控制器27嵌入到空調內部，通過CAN總線網絡獲取控制信息及 傳感器信息，並結合採集的傳感器信號處理後執行相應的控制指令，通過驅動控制電路來 驅動控制相應的執行器動作。使得整個智能空調外部控制接線只有CAN_H、 CAN—L兩根網 絡數據傳輸線。
如圖9所示智能控制器27包括微處理器、傳感器信號採集電路、保護與存儲電路、 傳感器信號、CAN數據通信電路、驅動控制電路、檢測反饋電路及執行器，傳感器信號採 集電路與微處理器相連，保護與存儲電路與微處理器互聯，傳感器信號與CAN數據通信電 路相連，CAN數據通信電路與微處理器互聯，微處理器通過驅動控制電路與執行器相連， 執行器通過檢測反饋電路與微處理器相連。對智能空調的控制信息和傳感器信息遵從 SP—CAN網絡數據傳輸協議，經過編碼後發送到CAN總線上，通過CAN數據通信電路進行 數據傳輸，相應微處理器接收此信息後，首先解碼，然後處理執行相應的控制指令，來驅 動鼓風電機28、空調散熱器風扇29、內外氣切換電機30、空調壓縮機電磁離合器31工 作。微處理器分析處理CAN總線網絡傳輸過來的發動機轉速信號和車內溫度信號，當存在 發動機轉速並且車內溫度大於設定溫度時才允許空調啟動工作。微處理器根據CAN總線網絡傳輸過來的發動機水溫信號、發送機負荷信號及電源電壓信號，當發動機水溫高於設定 值溫度或者發動機負荷太大或者電源電壓小於13伏時，自動控制空調關閉，以減輕發動 機負荷，實現智能保護功能。並每隔30秒通過檢測反饋電路的工作電流，來監測它們的 工作狀況。當電流超過某一限定值時，微處理器立即發出控制指令，控制執行器停止工作； 當電流為零時，立即反饋給微處理器，微處理器編碼後通過CAN總線發送出去，控制相應 的報警智能控制器進行故障顯示。
本智能空調具有兩種工作模式， 一種是手動控制模式，另一種是自動控制模式；
手動控制模式
車內有手動空調控制開關，溫度設置旋鈕，鼓風機風量設置旋鈕，這些信息遵循 SP一CAN網絡數據傳輸協議，發送到CAN總線網絡上，微處理器接收到這些信息後，結合 採集的空調壓力傳感器、車內溫度傳感器信息，以及由CAN總線網絡傳輸過來的發動機轉 速信號，進行綜合處理，並控制相應的執行器工作，達到人工設定的效果。
自動控制模式
自動空調控制開關信息發送到CAN總線網絡上，微處理器接收到信息後，結合採集的 空調壓力傳感器、日照光電傳感器、車內溫度傳感器、車外溫度傳感器信息，以及由CAN 總線網絡傳輸過來的發動機轉速信號，根據預先存入的MAP圖，進行査表，自動找出使人 感覺舒適的狀態，並控制相應的執行器工作，使空調自動工作在此狀態下。 工作過程
連接在CAN—BUS網絡上的各個智能控制器隨時都在掃描檢測CAN總線上傳來的信息， 若不是本智能控制器需要的信息，繼續掃描檢測信息。若是本智能控制器需要的信息，微 處理器處理後或控制相應的執行器動作；或採集相應的開關量或模擬量狀態，編碼後發送 到CAN總線上，通過CAN總線傳輸，相應的智能控制器接收控制信息後控制相應的執行器 動作。各智能控制器之間不分主從，為多主式工作方式，即每個智能控制器既可以從車載 控制網絡上獲取控制指令，也可以將信息發送到車載控制網絡上。當多個微處理器同時向 CAN總線網絡上發送信息時，優先級高的先被處理。智能控制器的微處理器每隔30秒檢 測執行器的工作電流，來監測它們的工作狀況。出現斷路時，立即停車；當出現短路時， 立即反饋給微處理器，微處理器編碼後通過CAN總線發送出去，控制相應的報警智能控制 器進行故障顯示。微處理器將傳感器信息智能分析處理後，自動控制執行相應的動作，並 自動停止，使汽車電器部件更加智能化。
權利要求1、車輛CAN_BUS網絡系統，包括智能控制器、車身電器部件(S1、S2···Sn、Sn+1)及CAN_H、CAN_L網絡總線，其特徵在於智能控制器(L1、L2···Ln、Ln+1)以嵌入方式集成於車身電器部件內部，使其成為一個整體，呈節點式分布於汽車車身中，CAN_H、CAN_L網絡總線與車身電器部件(S1、S2···Sn、Sn+1)相連接。
2、 一種用於權利要求1所述的車輛CAN—BUS網絡系統的汽車電器部件，包括智能車 身電器部件和嵌入車身電器部件內部的智能控制器，其特徵在於每個智能車身電器部件 上留有CAN—BUS網絡數據通訊接口 ，以多主式工作方式與汽車車身進行通信控制。
3、 根據權利要求2所述的用於車輛CAN—BUS網絡系統的汽車電器部件，其特徵在於 每個智能控制器外部控制接線為CAN_H、 CAN—L兩根網絡數據傳輸連接線。
4、 根據權利要求2所述的用於車輛CAN_BUS網絡系統的汽車電器部件，其特徵在於: 每個智能控制器內含有微處理器，微處理器為帶CAN控制器的單片機，內嵌有控制編碼及 數據傳輸協議。
專利摘要車輛CAN_BUS網絡系統及用於該系統的汽車電器部件，屬於汽車車身電器領域。包括智能控制器、車身電器部件(S1、S2…SN、SN+1)及CAN_H、CAN_L網絡總線，其特徵在於智能控制器(L1、L2…Ln、Ln+1)以嵌入方式集成於車身電器部件內部，使其成為一個整體，呈節點式分布於汽車車身中，CAN_H、CAN_L網絡總線與車身電器部件(S1、S2…SN、SN+1)相連接。利用SP_CAN網絡數據傳輸協議，通過CAN_BUS總線，以多主式工作方式進行通信控制，該系統及汽車電器部件具有智能化、集成化、降低了故障率，具有自診斷及自我保護功能，使控制更加綜合性及人性化等優點。
文檔編號B60R16/023GK201240336SQ20082002369
公開日2009年5月20日 申請日期2008年6月5日 優先權日2008年6月5日
發明者寧 劉, 王曉曉 申請人:山東申普汽車控制技術有限公司