車輛控制網絡的製作方法
2023-08-13 03:23:21 1
車輛控制網絡的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種車輛控制網絡。它包括中央網關，與中央網關相連的高速CAN網絡，所述的高速CAN網絡連接有發動機控制器、變速箱控制器、緩速器控制器和ASR控制器；所述的高速CAN網絡還連接有一高速CAN收發器，高速CAN收發器連接有一主控制器，主控制器的信號輸入端與操作信息採集裝置和傳感器相連，主控制器的信號輸出端與控制元件和執行器相連。本實用新型不僅可以提高車輛的響應速度和運行穩定性，而且實現了車輛信息的穩定傳輸和共享，有效、充分地利用了現有資源，降低了汽車製造廠的開發和維護成本。
【專利說明】車輛控制網絡
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種車輛控制網絡，涉及汽車自動化領域。
【背景技術】
[0002]自20世紀80年代總線技術開始應用在汽車上之後，便在電子技術和汽車技術的推動下飛速發展，目前已形成了適用於不同場合的多種汽車總線標準，如MOST、CAN、TTP,LIN等。汽車總線中通訊節點和數據流量持續增加，節點日益複雜，使得汽車總線在重量、布置、成本、通信效率等方面面臨困境，走出這一困境的出路在於實行汽車總線的網絡化和分級制。
[0003]控制器區域網(CAN)是最有名的、也是最早成為國際標準的汽車總線協議。CAN協議是串行協議，能夠有效地支持具有高安全等級的分布實時系統。CAN是一個多主機系統，所以它設計了高效率的仲裁機制來解決傳輸衝突問題，具有高優先級的系統總能優先得到總線的使用權。CAN還同時使用了其它一些防錯手段，能夠判斷出錯的節點並及時關閉之，這樣就在很大程度上保證了總線的可靠性。
[0004]但CAN總線作為電子系統集成性的關鍵技術，在我國的汽車總線技術應用上起步還比較晚，目前也沒有得到充分的研究和廣泛的應用，當前國內自主開發網絡總線還處在摸索階段，尤其是與具體車型相結合的技術開發以及多種網絡相互通訊實現信息共享的研究等都比較欠缺。因此，如何研發一款實用性強、靈活性好、通用性佳，另外又能實現子網段間的數據交換和信息共享的車輛控制網絡，成為了業界亟待解決的課題。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在於，提供一種車輛控制網絡。本實用新型不僅可以提高車輛的響應速度和運行穩定性，而且實現了車輛信息的穩定傳輸和共享，有效、充分地利用了現有資源，降低了汽車製造廠的開發和維護成本。
[0006]本實用新型的技術方案:一種車輛控制網絡，包括中央網關，與中央網關相連的高速CAN網絡，所述的高速CAN網絡連接有發動機控制器、變速箱控制器、緩速器控制器和ASR控制器；所述的高速CAN網絡還連接有一高速CAN收發器，高速CAN收發器連接有一主控制器，主控制器的信號輸入端與操作信息採集裝置和傳感器相連，主控制器的信號輸出端與控制元件和執行器相連。
[0007]上述的車輛控制網絡中，高速CAN收發器採用型號為TJA1041的收發器；所述的主控制器採用型號為MC9S12HZ256的控制器。
[0008]前述的車輛控制網絡中，所述的中央網關還連接有低速CAN網絡和LIN網絡，低速CAN網絡連接有儀表控制器、收音機控制器、車燈控制器和操縱杆控制器；所述的LIN網絡連接有座椅加熱控制器、羅盤方向傳感器和溫度傳感器。
[0009]前述的車輛控制網絡中，所述的高速CAN網絡採用SAE J1939協議，通信速率為250kBit/s，所述的低速CAN的通信速率為83.3kBit/s，所述的LIN的通信速率為9.6kBit/So
[0010]前述的車輛控制網絡中，所述的控制元件包括閥門控制器，所述的執行器包括電機。
[0011]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:
[0012](I)、本實用新型的中央網關經高速CAN網絡與發動機控制器、變速箱控制器、緩速器控制器和ASR控制器相連，使得這類通信數據量大、通信要求高的控制器的信息和請求通過高速CAN網絡快速、可靠地進行傳輸，提高了車輛的響應速度和可靠性。作為高速CAN網絡硬體的具體優化，高速CAN網絡連接有一高速CAN收發器，高速CAN收發器連接有一主控制器，主控制器的信號輸入端與操作信息採集裝置和傳感器相連，主控制器的信號輸出端與控制元件和執行器相連。該具體硬體的結構設計使得高速CAN網絡合理地將各控制器、操作信息採集裝置和傳感器等硬體連接起來，進一步提高了車輛的可靠性。作為進一步的優選，本實用新型還對高速CAN收發器的型號和主控制器的型號作了進一步優化，進一步提高了車輛的響應速度和穩定性。
[0013](2)、本實用新型除了高速CAN網絡，還包括低速CAN網絡和LIN網絡，通過低速CAN網絡傳輸車輛中與舒適系統相關的儀表、收音機、空調、車窗等車身電子系統的信息和請求，只要求更新速率稍快於或近似於人的反應速度即可；而1爪網絡則用於處理車輛上的智能傳感器、加熱控制器、雨刷控制器等，針對不同的部件特點採用不同的網絡，可以更有效和充分的利用資源，節省了成本；針對不同的網絡通道，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。
[0014](3)、本實用新型還對高速CAN網絡的協議和通信速率作了進一步優化，採用SAEJ1939協議和通信速率具有以下特點:1)基於CAN協議，是CAN的高層協議，具有CAN的一切特徵；2)實時性強，根據重要程度，修改各個子系統的優先級；3)靈活性好，易於車輛電子單元的集成化和模塊化；4)通用性強，具有通用的故障診斷接口協議。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的基於 高速CAN網絡的硬體連接圖；
[0016]圖2是本實用新型控制網絡連接圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但不作為對本實用新型的限制。
[0018]實施例:一種車輛控制網絡，構成如圖1和圖2所示，包括中央網關(CentralGateway, GW)，與中央網關相連的高速CAN網絡(HS-CAN)，所述的高速CAN網絡連接有發動機控制器(ENGINE MCU, ENG)、變速箱控制器(TRANSMISSION MCU, TRANS)、緩速器控制器(RETARDER MCU, RET，緩速器控制器的功能是汽車在減速或下長坡時，啟用緩速器，可以平穩減速，免去使用剎車而造成的磨損和發熱。)和ASR控制器[ASR MCU,也即Acceleration
Slip Regulation-----驅動(輪)防滑系統];所述的高速CAN網絡還連接有一高速CAN收
發器，高速CAN收發器連接有一主控制器，主控制器的信號輸入端與操作信息採集裝置和傳感器相連，所述的操作信息採集裝置即是採集駕駛員操作信息的採集裝置，如轉向信息採集裝置、檔位信息採集裝置、剎車信息採集裝置，由於上述這些操作信息採集裝置均為本領域的常規技術，因此在此不再贅述；主控制器的信號輸出端與控制元件和執行器相連，所述的控制元件包括閥門控制器和其它控制器，所述的執行器包括電機和其它執行器。作為具體優選，高速CAN收發器採用Philips公司的型號為TJA1041晶片；所述的主控制器採用型號為MC9S12HZ256的控制器，這是Freescale公司專為汽車電子設計的一款16位MCU，片上集成了一片高性能 16 位 CPU HCS12 (CPU12), 256K 的 flash, 12K 的 ROM, 2K 的 EEPR0M, 2個高速CAN控制器MSCAN，支持高達IMbps通信速率和CAN2.0A/B ; I個16通道10位精度A/D轉換器；1個8通道16位定時器；1個6通道PWM ;2個SCI模塊，I個SPI模塊。32X4IXD驅動器，I個PWM電機控制器。
[0019]所述的中央網關還連接有低速CAN網絡和LIN網絡，低速CAN網絡連接有儀表控制器、收音機控制器、車燈控制器和操縱杆控制器；所述的LIN網絡連接有座椅加熱控制器、羅盤方向傳感器和溫度傳感器。所述的低速CAN網絡(LS-CAN)和LIN網絡都是現有的較為成熟的網絡，其中LIN網絡全稱為本地網際網路(Local Interconnect Network, LIN),是為車輛通信而開發，是一種低成本的網絡，它作為CAN網絡的輔助網絡，目標應用在不需要CAN的性能、帶寬以及複雜性的低端系統。LIN主要面向傳感器/執行器的管理，用於實現車輛中的分布式電子系統控制。
[0020]所述的高速CAN網絡採用SAE J1939協議，通信速率為250kBit/s，所述的低速CAN的通信速率為83.3kBit/s，所述的LIN的通信速率為9.6kBit/s。SAE J1939是基於CAN和IS011898標準，由美國汽車工程師協會制定的車輛控制及通信的網絡工業標準，被認為是全球範圍內最開放和最具影響力的車輛網絡標準之一。J1939網絡是C類高速通信網絡(250kBit/s)，用於連接在物理上分布在車輛各處的E⑶，支持實時閉環控制。J1939被認為是目前全球範圍內最開放和最具影響力的車輛網絡標準之一，在歐III以上的商用車型中，100%採用J1939構造車輛計算平臺，主要用於發動機、變速箱、燃料箱和儀表系統的互聯。J1939協議技術在國外已經相當成熟，特別是歐洲、美國、日本。J1939已經成為當今世界各大車輛部件製造廠商支持的重要通信標準，尤其在客車、貨車、特種車輛、農用機械和工程機械得到廣泛的應用。
【權利要求】
1.車輛控制網絡，其特徵在於:包括中央網關，與中央網關相連的高速CAN網絡，所述的高速CAN網絡連接有發動機控制器、變速箱控制器、緩速器控制器和ASR控制器；所述的高速CAN網絡還連接有一高速CAN收發器，高速CAN收發器連接有一主控制器，主控制器的信號輸入端與操作信息採集裝置和傳感器相連，主控制器的信號輸出端與控制元件和執行器相連。
2.根據權利要求1所述的車輛控制網絡，其特徵在於:高速CAN收發器採用型號為TJA1041的收發器；所述的主控制器採用型號為MC9S12HZ256的控制器。
3.根據權利要求1或2所述的車輛控制網絡，其特徵在於:所述的中央網關還連接有低速CAN網絡和LIN網絡，低速CAN網絡連接有儀表控制器、收音機控制器、車燈控制器和操縱杆控制器；所述的LIN網絡連接有座椅加熱控制器、羅盤方向傳感器和溫度傳感器。
4.根據權利要求3所述的車輛控制網絡，其特徵在於:所述的高速CAN網絡採用SAEJ1939協議，通信速率為250kBit/s，所述的低速CAN的通信速率為83.3kBit/s，所述的LIN的通信速率為9.6kBit/s。
5.根據權利要求4所述的車輛控制網絡，其特徵在於:所述的控制元件包括閥門控制器，所述的執行器包括電機。
【文檔編號】B60R16/023GK203381576SQ201320517874
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2013年8月23日
【發明者】徐立, 闞宗挺 申請人:浙江大學城市學院