一種應用於汽車ecu的通信控制系統的製作方法

2023-06-08 02:30:36 1

專利名稱：：一種應用於汽車ecu的通信控制系統的製作方法
技術領域：
：本發明涉及汽車電子
技術領域：
，更具體地說，本發明是涉及一種應用於汽車ECU的通信控制系統。
背景技術：
：隨著對汽車在排放、能耗和安全性能方面要求的日益嚴格，以及用戶對汽車舒適性要求的不斷提高，現代汽車往往使用大量的ECU(ElectronicControlUnit,電子控制單元)，例如，ABS(AntilockBrakingSystem,防抱死剎車系統)、發動機管理系統、牽引力控制系統、空調控制系統、中控鎖、電動座椅等；通過上述ECU的使用，能夠更加有效的實現對汽車的控制，減少汙染和節約能源，以及向用戶提供更加安全舒適的行車環境。為了滿足汽車各ECU之間數據交換的需求，早期的解決方案是為每個ECU採用獨立的導線和開關控制；隨著ECU的增多，通信所用的線束越來越多，這不但導致了成本的提高和車輛重量的增加，也導致了整車電路的繁瑣複雜和故障率的上升。為了更快的進行數據處理，以及減少ECU之間的硬體通信線束量，1983年德國BOSCH(博世)公司開發了CAN(ControllerAreaNetwork,控制器區域網)總線；現有的汽車設計中，CAN總線已經廣泛應用於車載ECU通信控制中，被包括奔馳、寶馬、大眾、沃爾沃以及雷諾等諸多品牌廠家所採用。現有的應用於汽車ECU的通信控制系統的拓撲結構如圖l所示，各ECU作為節點，根據總線訪問優先權採用無損結構的逐位仲裁方式競爭向一條CAN總線發送數據，從而實現彼此之間的通信。可以看出，現有汽車ECU的通信控制系統的拓撲結構是一種單網絡單通道通信控制系統，只能通過一條CAN總線實現信息的交互；實際上，各汽車ECU對於通信速率的要求是不一樣的，比如動力底盤系統的速率要求比較高，而儀表音響的顯示系統其通信速率要求比較低，以及，為了保證安全系統的可靠性，必須為進行安全氣囊控制的ECU提供高速的通信網絡。顯然，在現有的拓撲結構上進行網絡通信，由於只能採用單一的通信速率，亦即只能採取很高的通信速率以滿足部分ECU的要求，從而造成無意義的網絡通信資源浪費；同時，大量節點在一條CAN總線上進行通信競爭，也容易導致網絡衝突和整個ECU通信控制系統的不穩定；此外，這種單一的拓撲結構也不利於ECU通信控制系統合整車功能的擴展。隨著CAN總線所掛載節點數量的增多和數據流量的持續增加，上述缺陷已經日益凸顯，導致了現有的應用於汽車ECU的通信控制系統己經在重量、部署、成本和通信效率等方方面面面臨困境，而目前尚無妥善的解決方案。
發明內容本發明旨在克服上述現有技術中的缺陷，提供一種優化的車載ECU通信控制方案，以實現對不同通信速率要求ECU的區分支持，以及對更高通信數據量和系統擴展的支持。為實現上述目的，本發明的實施例提供了一種應用於汽車ECU的通信控制系統，包括車載ECU，還包括掛接通信速率要求高於預設第一閾值的車載ECU的第一總線；掛接通信速率要求低於預設第一閾值的車載ECU的第二總線；分別連接該第一總線和第二總線，對該第一總線和/或第二總線上指定車載ECU所發送的信號進行轉換傳輸的總線網關。較佳的，該總線網關設置在車身控制器中。較佳的，該第一總線為符合IS011898標準的高速CAN總線。較佳的，該第二總線為符合IS011898-3標準的低速CAN總線。較佳的，該第一總線和/或第二總線為多條，分別連接到該總線網關；其中，每條總線掛載車載ECU的數目不大於20。較佳的，還包括掛接通信速率要求低於預設第二閾值的車載ECU的第三總線；其中，該第二總線掛接通信速率要求低於預設第一閾值但高於預設第二閾值的車載ECU。較佳的，該第三總線為LIN總線，且設有主節點進行LIN總線傳輸信號的調度。較佳的，該主節點設置在該總線網關和/或該車身控制器中。較佳的，該第三總線為兩條或多條；對於第三總線為兩條的情況，一條掛載的車載ECU包括各門防夾模塊ECU;另一條掛載的ECU包括雨量傳感器ECU和防盜喇叭ECU。由上述技術方案可知，本發明的實施例通過對不同通信速率要求ECU加以區分支持，以及引入總線網關實現信號在不同總線間的共享，具有以下有益效果1、總線分級相比於單通道的單一通信速率，能夠更加有效和充分的利用總線資源，降低成本；2、總線網絡化相比於單總線結構，能夠實現對更高通信數據量的支持，提高系統穩定性和實時性；3、優化的拓撲結構為整車功能的擴展和變更提供了更大的便利。通過以下參照附圖對優選實施例的說明，本發明的上述以及其它目的、特徵和優點將更加明顯。圖1為現有技術中汽車ECU的通信控制系統的拓撲結構示意圖；圖2為本發明提供的汽車ECU的通信控制系統一實施例的拓撲結構框圖；圖3為本發明提供的汽車ECU的通信控制系統一具體實施例的拓撲結構示意圖。具體實施例方式下面將詳細描述本發明的具體實施例。應當注意，這裡描述的實施例只用於舉例說明，並不用於限制本發明。本發明的主要構思在於通過汽車總線的分級，來解決單總線拓撲結構所存在的通信資源浪費嚴重、成本高、效率低以及穩定性不佳等問題。這樣，為幫助讀者更好的理解本發明。下面將詳細介紹本發明所提供的應用於汽車ECU的通信控制系統。如圖2所示，顯示了汽車ECU的通信控制系統200—實施例的框圖，包括車載ECU210，本領域技術人員可以了解，隨著汽車電子化的發展，會有越來越多的車載ECU被應用到汽車領域，實現各種輔助控制功能，而它們彼此之間的信號傳遞，就通過總線完成。在圖2所示實施例中，還包括掛接通信速率要求高於預設第一閾值的車載ECU210的第一總線220;這部分ECU210主要由通信速率要求較高的動力、底盤和安全氣囊部分構成，由於具體的通信速率要求隨著不同的車型會存在一定的出入，因此第一閾值的實際取值可以由工程人員加以適應性調整；作為一較佳實施例，該第一總線220可以選擇符合ISOH898標準的高速CAN總線；本領域技術人員可以了解，掛接在第一總線220上的ECU210會以同樣的通信速率進行傳輸，一般高速CAN總線的信號傳輸速率在250kbit/s~500kbit/s的範圍內。在圖2所示實施例中，還包括掛接通信速率要求低於預設第一閾值的車載ECU210的第二總線230;這部分ECU230主要由通信速率要求不太高的儀表、音響、空調等部分構成；作為一較佳實施例，該第二總線230可以選擇符合IS011519-2標準的低速CAN總線；同樣的，掛接在第二總線230上的ECU210會以同樣的通信速率進行傳輸，一般低速CAN總線的信號傳輸速率會控制在125kbit/s以下。在圖2所示實施例中，還包括分別連接第一總線220和第二總線230，對第一總線220和/或第二總線230上指定車載ECU所發送的信號進行轉換傳輸的總線網關240;該總線網關240可以設置在車身控制器中。可以看出，現有技術的單一總線只能提供單一速率，而且為了保證速率要求較高的ECU的需要，該單一總線只能採用較高的速率，而用這麼高的速率來傳輸速率要求較低的ECU的信號，無疑是對總線資源的一種浪費；圖2所示實施例提供的車載ECU通信控制系統200能夠有效克服這一問題通過汽車總線的分級，將速率要求較高的ECU和速率要求較低的ECU分別掛載在不同的總線上進行信號傳輸，可以使速率要求較低的ECU掛載在低速總線上，從而節約總線資源，降低成本。此外，總線的分級制帶來了總線結構的網絡化，將需要掛載的節點分散到不同的總線上，因此能夠降低網絡衝突和系統不穩定情況的發生，提高系統穩定性和實時性；相應的，多條總線能夠掛載相對較多的節點，從而實現對更高通信數據量的支持；同時，總線的網絡化可以方便的添加一些ECU用於功能擴展，從而避免現有車載ECU通信控制系統可擴展性低的缺陷。進一步的，為了有效避免網絡衝突和系統不穩定的情況，較佳的技術方案為第一總線220和/或第二總線230為多條，分別連接到該總線網關240，保證每條總線掛載車載ECU210的數目不大於20。再進一步的，可以對圖2所示實施例中第二總線230掛接的車載ECU210進行進一步的區分，將通信速率要求低於預設第二閾值的車載ECU210單獨由第三總線進行掛載，這部分車載ECU210主要是一些與行車安全或者乘客感受關聯不大的ECU，比如防盜喇叭、雨量傳感器等等，這類車載ECU往往不需要與總線上的ECU進行信號交換，因此可以獨立設置，進行局部的信號傳輸。為了進一步降低成本，作為一較佳實施例，該第三總線可以採用低成本LIN(LocalInterconnectNetwork,局部互連網絡)總線，且根據LIN總線的要求，設有主節點進行LIN總線傳輸信號的調度。較佳的，該主節點可以設置在總線網關240中，以及，該第三總線為可以為兩條或多條。下面，通過一個具體實施例對本發明提供的汽車ECU的通信控制系統進行示例性說明，請參考圖3。在該實施例中，把目前比較成熟的兩種網絡總線CAN總線與LIN總線引入同一個拓樸結構裡面，同時採用網關的技術把不同要求的總線連接起來，以實現資源的優化和共享，提高系統的實時性。具體的，該實施例中汽車ECU的通信控制系統的拓樸結構由三種總線(高速CAN、低速CAN禾BLIN)組成的四條網絡構成，由18個車載ECU參與總線通訊，具體掛載情況如下高速CAN總線掛載7個車載ECU構成高速CAN網絡，分別是引擎控制模塊(EngineControlModule,簡稱ECM)，制動系統模塊(BrakingSystemModule,簡稱BSM)，變速箱控制模塊(TransmissionControlModule,簡稱TCM)，轉向角模塊(SteeringAngleModule,簡稱SAM)，助力轉向模塊(ElectronicSteeringModule,簡稱ESM)，安全氣囊模塊(AirBagModule,簡稱ABM)和扭矩模塊(TorqueManagementModule,簡稱TMM，也稱四驅系統)；低速CAN總線掛載4個車載ECU構成低速CAN網絡，分別是後車身控制模塊(RearBodyControlModule,簡稱RBCM)，儀表控制模塊(InstrumentClusterModule,簡稱ICM)，音響控制模塊(RadioReceiverModule,簡稱RRM)和空調(CLMClimateModule);LIN總線為兩條，一條掛載2個車載ECU，分別是防盜喇叭和雨量傳感器，一條掛載4個車載ECU，分別是四門(司機側、副司機側、右後門和左後門)玻璃防夾模塊；此外，高速CAN網絡和低速CAN網絡通過網關實現信號交換，LIN網絡通過主節點進行信號的調度，該高低速CAN網絡的網關和LIN網絡的主節點均集成在一個車載ECU—車身控制器(BodyControlModule,簡稱BCM)中，特別是，該LIN網絡的主節點功能可以由該網關完成，即該網關同時集成了LIN網絡主節點，這樣，如果LIN網絡存在需要與CAN網絡進行信號交換的ECU，網關可以一併實現支持。其中，本實施例中的高速CAN總線速率為500kbit/s，低速CAN總線速率為50kbit/s，LIN總線速率為9.6kbit/s;本領域技術人員可以了解，上述總線速率可以設定為國際標準之內的任意值，上述取值僅為實際應用中一示例性取值。作為實現各總線信號共享和信號調度功能的網關，是圖3所示實施例的關鍵部分，因此下面將結合具體的信號對其加以描述首先，網關是高速CAN網絡和低速CAN網絡的信號轉換的接口，把高速CAN網絡和低速CAN網絡需要互相通信的信號，根據信號發送節點的地址識別出來，並轉發到其他的CAN網絡；其他節點根據轉換後的信號地址，提取需要的信號。具體的，該高速CAN網絡和低速CAN網絡的信號轉換分為兩個方向(1)從高速CAN網絡到低速CAN網絡的信號轉換列表(表l):tableseeoriginaldocumentpage8tableseeoriginaldocumentpage9表1艮p，引擎控制模塊、制動系統模塊、變速箱控制模塊、轉向角模塊、助力轉向模塊、安全氣囊模塊和扭矩模塊的信息會通過網管發送到低速CAN網絡中，低速CAN網絡中需要這些信息的節點將會根據轉發地址識別相應的信息並接收；(2)從低速CAN網絡到高速CAN網絡的信號轉換列表(表2):tableseeoriginaldocumentpage9表2艮口，後車身控制模塊、儀表控制模塊、音響和空調的信息，通過網關發送到高速CAN網絡中，高速CAN網絡中需要這些信息的節點將會根據轉發地址識別相應的信息並接收。其次，網關連接雨量傳感器和防盜喇叭作為一條LIN網絡，連接四門玻璃防夾模塊構成另一條LIN網絡；分開兩條LIN網絡有助於通信實時性的提高以及降低網絡的衝突。可以看出，圖3所示車載ECU通信控制系統的實施例有效綜合了CAN總線與LIN總線的效率和成本的優勢，把速率要求較高的車載ECU與要求低的車載ECU分別掛載於不同的三種總線上，再採用網關的形式實現不同速率總線的信息共享，這種方案的優勢就是總線上可傳輸的信息量大，並且可以方便的添加一些系統用於功能擴展，從而避免了傳統的單總線和單通道網絡的可共享的信息量少，可擴展性低的缺點；具體而言，該實施例存在以下優勢(1)通過兩種總線CAN和LIN的結合，使得兩種總線能夠實現優勢互補，更有效和充分的利用資源，節省了成本；(2)採用了四條相對獨立控制的網絡總線，針對各個不同的車載ECU特點進行總線分配，把總線的負載率控制在了合理的範圍內，增強了網絡通信的可靠性和實時性；(3)針對不同的網絡總線，採用了網關的技術，在實現信息共享的同時，對整個網絡進行全局網絡管理，增加了網絡的可靠性；(4)可以更有利於整車網絡拓樸的優化，各個車載ECU在網絡中可以有更合理的分布。雖然已參照幾個典型實施例描述了本發明，但應當理解，所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由於本發明能夠以多種形式具體實施而不脫離發明的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限於任何前述的細節，而應在隨附權利要求所限定的精神和範圍內廣泛地解釋，因此落入權利要求或其等效範圍內的全部變化和改型都應為隨附權利要求所涵蓋。權利要求1、一種應用於汽車ECU的通信控制系統，包括車載ECU；其特徵在於，還包括掛接通信速率要求高於預設第一閾值的車載ECU的第一總線；掛接通信速率要求低於預設第一閾值的車載ECU的第二總線；分別連接所述第一總線和第二總線，對所述第一總線和/或第二總線上指定車載ECU所發送的信號進行轉換傳輸的總線網關。2、根據權利要求1所述的一種應用於汽車ECU的通信控制系統，其特徵在於，所述總線網關設置在車身控制器中。3、根據權利要求1所述的一種應用於汽車ECU的通信控制系統，其特徵在於，所述第一總線為符合IS011898標準的高速CAN總線。4、根據權利要求1所述的一種應用於汽車ECU的通信控制系統，其特徵在於，所述第二總線為符合IS011898-3標準的低速CAN總線。5、根據權利要求1所述的一種應用於汽車ECU的通信控制系統，其特徵在於，所述第一總線和/或第二總線為多條，分別連接到所述總線網關；其中，每條總線掛載車載ECU的數目不大於20。6、根據權利要求1-5任一所述的一種應用於汽車ECU的通信控制系統，其特徵在於，還包括掛接通信速率要求低於預設第二閾值的車載ECU的第三總線；其中，所述第二總線掛接通信速率要求低於預設第一閾值但高於預設第二閾值的車載ECU。7、根據權利要求6所述的一種應用於汽車ECU的通信控制系統，其特徵在於，所述第三總線為LIN總線，且設有主節點進行LIN總線傳輸信號的調度。8、根據權利要求7所述的一種應用於汽車ECU的通信控制系統，其特徵在於，所述主節點設置在所述總線網關和/或所述車身控制器中。9、根據權利要求7所述的一種應用於汽車ECU的通信控制系統，其特徵在於，所述第三總線為兩條或多條。全文摘要本發明公開了一種應用於汽車ECU的通信控制系統，包括車載ECU，還包括掛接通信速率要求高於預設第一閾值的車載ECU的第一總線；掛接通信速率要求低於預設第一閾值的車載ECU的第二總線；分別連接該第一總線和第二總線，對該第一總線和/或第二總線上指定車載ECU所發送的信號進行轉換傳輸的總線網關。通過本發明，能夠更加有效和充分的利用總線資源，降低成本；能夠實現對更高通信數據量的支持，提高系統穩定性和實時性；以及，優化的拓撲結構為整車功能的擴展和變更提供了更大的便利。文檔編號B60R16/02GK101456390SQ20081015536公開日2009年6月17日申請日期2008年10月17日優先權日2008年10月17日發明者劉慧軍,周定華,勁姚,李武斌,平王,飛王申請人:奇瑞汽車股份有限公司