CN101327769B - 一种汽车电器的连接*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车电器的连接***,属于汽车电子控制技术领域。包括:汽车电器连接***中的骨干网线;使汽车电器与骨干网线相连接的局域网线;为汽车电器提供电源的电力网线;用于对汽车电器进行协调控制的中央协调器;用于向汽车驾驶员显示汽车电器的状态信息和故障信息的中央微机。本发明的电器连接***,与已有的汽车电器连接***相比,大大提升了现代汽车的信息化程度,提高了信息共享和协同控制的能力,最重要的是,利用本发明提出的结构,能大大简化汽车线束设计,减少成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车电器的连接***,属于汽车电子控制技术领域。
背景技术
随着汽车电子技术的不断发展,车上的电控装置的数量和种类不断增多,汽车的电器***越来越复杂。
汽车电器之间交换的信息越来越多,需要协调工作的机制也越来越多,且***要求越来越可靠,同时,生产和制造的成本要求越来越低。因此现代汽车电器***的设计面临着极大的挑战。汽车作为一个整体,需要整体功能的协调,但随着电器的增多,互相之间的协调工作关系变得越来越复杂。电器之间往往需要通过导线连线进行逻辑运算或信号传递,因此现代汽车的线束是否复杂,长度超过几公里,使用超过200~300个的接插件。
目前的汽车电器***采用了车载网络的方法,比如使用仪表总线***,模块化的车身控制***等等,也使用了控制器局域互联网络(以下简称CAN总线)总线或汽车局域互联网络(以下简称LIN总线)总线技术,以简化汽车电器***的设计,但是目前基于CAN网络或LIN网络的汽车电器***中,一、没有完全采用网络作为信息通讯的手段,汽车电器***的连接、控制和信息处理等都比较复杂,骨干网和局域网的关系不明确;二、没有严格意义上的电力网络,即整车的电能供给没有经过***级的设计,使汽车线束连线没有减少。
发明内容
本发明的目的是提出一种汽车电器的连接***,使得汽车上的电器相互间的连接在逻辑上和物理上更加规范,汽车电器***的设计更为简单,且功能更加丰富。
本发明提出的汽车电器的连接***,包括:
骨干网线,为汽车电器连接***中的骨干线;
多个局域网线,用于使带有局域互联络总线接口的电器与骨干网线相连接,局域网线分别依次通过局域网线接口、网关和骨干网线接口与骨干网线相连,同时通过电力网线接口与电力网线相连;
电力网线,用于使为汽车电器提供电能的电源与汽车电器相连,电源通过电源接口与电力网线相连。
中央协调器,用于对汽车电器进行协调控制,中央协调器通过骨干网线接口与骨干网线相连;
中央微机,用于向汽车驾驶员显示汽车电器的状态信息和故障信息,中央微机通过骨干网线接口与骨干网线相连,同时通过电力网线接口与电力网线相连;
多个控制器局域互联网络总线电器,通过骨干网线接口与骨干网线相连,同时通过电力网线接口与电力网线相连
多个局域互联网络总线电器,通过局域网线接口与局域网线相连。
上述连接***中,骨干网线的结构为:在塑料外套内,设置三根电线和一根含有多个端口的屏蔽双绞线,其中的三根电线分别与骨干网线接口中的三个端子相连,屏蔽双绞线的每两个端口相连后再与骨干网线接口中的两个相邻端子相连,屏蔽双绞线的屏蔽层与三根电线中的地线相连。
上述连接***中,局域网线的结构为:在塑料外套内,设置三根电线、功率电源线和功率电源地线,上述五根电线分别与局域网线接口中的五个端子相连,其中的功率电源线和功率电源地线分别通过电力网线接口中的两个端子相连。
上述连接***中,电力网线的结构为:在塑料外套内,设置多根功率电源线和一根功率电源地线,其中的功率电源地线与所有电力网线接口相连,多根功率电源线分别与相应的电力网线接口中的端子相连,同时与电源相连。
上述连接***中的网关包括:
稳压模块,用于从骨干网线接口获得12伏电压后,进行电压转换,为微处理器提供5伏电压,稳压模块的一端与骨干网线接口相连,另一端与微处理器相连;
骨干网线接口电路,用于从骨干网线接口获取骨干网通信信号H1,并将该通信信号转换为微处理器能够识别的数字信号S1,将微处理器的数字信号S2转换为骨干网通信信号H2;
局域网线接口电路,用于从局域网线接口获取局域网通信信号L1,并将该通信信号转换为微处理器能够识别的数字信号S3,将微处理器的数字信号S4转换为局域网通信信号L2;
微处理器,用于接收数字信号S1,并根据控制器局域互联网络总线协议和局域互联网络总线协议,将数字信号S1编码,转换成数字信号S4,接收数字信号S3,并根据控制器局域互联网络总线协议和局域互联网络总线协议,将数字信号S3编码,转换成数字信号S2。
连接***的网关中的骨干网线接口电路,由电平转换芯片(U3)、共模抑制器(U4)、齐纳二极管(D1和D2)和电容(C1~C5)组成,其中电容(C1)和齐纳二极管(D1)并联后,一端与信号H1相连,另一端与地相连;电容(C2)和齐纳二极管(D2)并联后,一端与信号H2相连,另一端与地相连;信号H1和H2分别与共模抑制器(U4)的输入端相连,共模抑制器(U4)的输出端与电平转换芯片(U1)的输入端相连,电容(C3)的一端与共模抑制器(U4)的输出端相连,另一端与地相连;电容(C4)的一端与共模抑制器(U4)的另一输出端相连,电容(C4)的另一端与地相连;电容(C5)连接在VCC电压和地之间,电平转换芯片(U1)的输出端与信号S1和S2相连。
连接***的网关中的局域网线接口电路,由电压转换芯片(U1)、限流电阻(R1和R2),防反接二极管(D3)组成,其中限流电阻(R2)的一端与局域网信号L1和L2相接,另一端与防反接二极管(D3)相接,防反接二极管(D3)的另一端与12V电源相连;限流电阻(R1)的一端与12V电源相连,另一端与电压转换芯片(U1)相连,电压转换芯片(U1)分别与数字信号S3、S4,局域网信号L1、L2相连,电容(C6)一端与电压转换芯片(U1)相连,另一端与地相连。
上述连接***中,中央协调器包括:
骨干网线接口,用于接收骨干网线上的信号,并将该输出信号发送至通信接口电路;
稳压电源模块,用于从上述骨干网线接口获得12伏电压后,进行电压转换,输出5伏电压,为骨干网线接口电路和中央处理器提供电源;
骨干网线接口电路,用于从骨干网线接口获取骨干网通信信号H1,并将该通信信号转换为微处理器能够识别的数字信号S1,将微处理器的数字信号S2转换为骨干网通信信号H2;
中央处理器,用于读取上述骨干网线接口电路的信号S1,对读取的信号根据汽车总线协议进行分类和逻辑判断,根据车载总线协议对上述逻辑判断结果进行编码,得到数字信号S2,并将数字信号S2发送至骨干网线接口电路。
本发明提出的汽车电器的连接***,使汽车电器之间的相互连接关系变得更加明确,控制和信息交换更加充分。由于骨干网的存在,使得整车电器之间能进行充分的信息交换,使得整车电器之间的协调控制得以快速实现;由于局域网的存在,使得局部范围内的电器互相之间建立联系而不干扰整车范围内的信息交换,或者说局部子***内的信息交换不受到整车信息的干扰;电力网的存在解决了电能的供给问题,而且使得汽车电器***能实现对电源的有效管理。在这样的电气***结构设计下,汽车电器***连接所用的导线大大减少了。中央协调器和车载微机分别作为协调控制的中心和信息处理的中心,使得汽车电器***的控制与电器本身的控制分离,同时也使得驾驶员能充分地了解汽车电器***的运行状况。因此本发明的电器连接***,与已有的汽车电器连接***相比,大大提升了现代汽车的信息化程度,提高了信息共享和协同控制的能力,最重要的是,利用本发明提出的结构,能大大简化汽车线束设计,减少成本。
附图说明
图1是本发明汽车电器连接***示意图。
图2是本发明的连接***中骨干网线的结构示意图。
图3是本发明的连接***中局域网线的结构示意图。
图4是本发明的连接***中电力网线的结构示意图。
图5是本发明的连接***中网关的电路框图。
图6是网关和协调器中的骨干网线接口的电路原理图。
图7本发明网关中的局域网线接口的电路原理图。
图8是本发明的连接***中中央协调器的电路框图。
图1~图8中11是骨干网线,12是局域网线,13是电力网线,14是骨干网线接口,15是局域网线接口,16是电力网线接口,17是电源接口,21是电线,22是屏蔽双绞线,23是骨干网线接口端子,24是骨干网线的分支线,25是骨干网线塑料外套,26是U型卡子,31是电线,32是功率电源导线,33是电力网线接口端子,34是局域网线接口端子,35是局域网线分支线,36局域网线的塑料外套,37是U型卡子,38是功率电源地线,41为功率电源线,42是功率电源地线,43为是电力网线接口端子,44是电力网线塑料外套,45是U型卡子。
具体实施方式
本发明提出的汽车电器的连接***,其结构如图1所示,包括:
骨干网线11,为汽车电器连接***中的骨干线;
多个局域网线12,用于使带有局域互联络总线接口的电器与骨干网线相连接,局域网线分别依次通过局域网线接口15、网关和骨干网线接口14与骨干网线11相连,同时通过电力网线接口16与电力网线13相连;
电力网线13,用于使为汽车电器提供电能的电源与汽车电器相连,电源通过电源接口16与电力网线13相连。
中央协调器,用于对汽车电器进行协调控制,中央协调器通过骨干网线接口14与骨干网线相连11;
中央微机,用于向汽车驾驶员显示汽车电器的状态信息和故障信息,中央微机通过骨干网线接口14与骨干网线11相连,同时通过电力网线接口16与电力网线相连13;
多个控制器局域互联网络总线电器,通过骨干网线接口14与骨干网线11相连,同时通过电力网线接口16与电力网线13相连
多个局域互联网络总线电器,通过局域网线接口15与局域网线12相连。
上述连接***中的骨干网线的结构如图2所示,在塑料外套25内,设置三根电线21和一根含有多个端口的屏蔽双绞线22,其中的三根电线通过U型卡子26和骨干网线的分支线24分别与骨干网线接口14中的三个端子23相连,屏蔽双绞线22的每两个端口相连后再与骨干网线接口14中的两个相邻端子23相连,屏蔽双绞线22的屏蔽层与三根电线中的地线相连,如图2中屏蔽双绞线22端部与骨干网线接口14相接处的虚线所示。
上述连接***中的局域网线的结构,如图3所示,在塑料外套36内,设置三根电线31、功率电源线32和功率电源地线38,上述五根电线分别通过U型卡子37和局域网线的分支线35与局域网线接口中的五个端子34相连,其中的功率电源线32和功率电源地线38分别通过电力网线接口中的两个端子33相连。
上述连接***中的电力网线的结构,如图4所示,在塑料外套44内,设置多根功率电源线41和一根功率电源地线42,其中的功率电源地线42与所有电力网线接口16相连,多根功率电源线41分别与相应的电力网线接口16中的端子43相连,同时与电源相连,连接的方法也是分别通过U型卡子45和电力网线的分支线。
以上的几种网线中,其中的骨干网线,导线采用AWG规格,截面积为0.5mm2,屏蔽双绞线采用SAE J1939标准中规定的屏蔽双绞线,导线内径0.8mm2,电缆直径8.5mm,绝缘线直径2.5mm,屏蔽效率mΩ/m。局域网线中,导线采用AWG规格,截面积为1.25mm2;电力网线中,导线采用AWG规格,截面积为10mm2。
上述连接***中的网关的结构如图5所示,包括:
稳压模块,用于从骨干网线接口获得12伏电压后,进行电压转换,为微处理器提供5伏电压,稳压模块的一端与骨干网线接口相连,另一端与微处理器相连。该稳压模块所用的芯片型号为LT1121,由美国凌特公司生产;
骨干网线接口电路,用于从骨干网线接口获取骨干网通信信号H1,并将该通信信号转换为微处理器能够识别的数字信号S1,将微处理器的数字信号S2转换为骨干网通信信号H2。骨干网线接口电路的电路图如图6所示,由电平转换芯片(U3)、共模抑制器(U4)、齐纳二极管(D1和D2)和电容(C1~C5)组成,其中电容(C1)和齐纳二极管(D1)并联后,一端与信号H1相连,另一端与地相连;电容(C2)和齐纳二极管(D2)并联后,一端与信号H2相连,另一端与地相连;信号H1和H2分别与共模抑制器(U4)的输入端相连,共模抑制器(U4)的输出端与电平转换芯片(U3)的输入端相连,电容(C3)的一端与共模抑制器(U4)的输出端相连,另一端与地相连;电容(C4)的一端与共模抑制器(U4)的另一输出端相连,电容(C4)的另一端与地相连;电容(C5)连接在VCC电压和地之间,电平转换芯片(U1)的输出端与信号S1和S2相连。电平转换芯片U3,型号为PCA82C250,飞利浦公司生产,共模抑制器U4,型号为ZJYS,日本TDK公司生产;齐纳二极管D1和D2型号为P6KE6.8A,中国银河半导体公司生产,C1~C5为普通陶瓷电容,其中C1~C4均为100pF,C5为0.1uF;
局域网线接口电路,用于从局域网线接口获取局域网通信信号L1,并将该通信信号转换为微处理器能够识别的数字信号S3,将微处理器的数字信号S4转换为局域网通信信号L2。局域网线接口电路的电路图如图7所示,由电压转换芯片(U1)、限流电阻(R1和R2),防反接二极管(D3)组成,其中限流电阻(R2)的一端与局域网信号L1和L2相接,另一端与防反接二极管(D3)相接,防反接二极管(D3)的另一端与12V电源相连;限流电阻(R1)的一端与12V电源相连,另一端与电压转换芯片(U1)相连,电压转换芯片(U1)分别与数字信号S3、S4,局域网信号L1、L2相连,电容(C6)一端与电压转换芯片(U1)相连,另一端与地相连。电平转换芯片U1型号MC33399,由美国飞丝卡尔公司生产,防反接二极管D3为普通二极管,C6为普通陶瓷电容,大小为0.1uF。
微处理器,用于接收数字信号S1,并根据控制器局域互联网络总线协议和局域互联网络总线协议,将数字信号S1编码,转换成数字信号S4,接收数字信号S3,并根据控制器局域互联网络总线协议和局域互联网络总线协议,将数字信号S3编码,转换成数字信号S2。微处理器型号为MC68HC908GZ16,由美国飞丝卡尔公司生产。
上述连接***中,中央协调器的电路框图如图8所示,包括:
骨干网线接口,用于接收骨干网线上的信号,并将该输出信号发送至通信接口电路;
稳压电源模块,用于从上述骨干网线接口获得12伏电压后,进行电压转换,输出5伏电压,为骨干网线接口电路和中央处理器提供电源;
骨干网线接口电路,用于从骨干网线接口获取骨干网通信信号H1,并将该通信信号转换为微处理器能够识别的数字信号S1,将微处理器的数字信号S2转换为骨干网通信信号H2。骨干网线接口电路的电路图与上述网关中的骨干网线接口电路相同,也如图6所示,
中央处理器,用于读取上述骨干网线接口电路的信号S1,对读取的信号根据汽车总线协议进行分类和逻辑判断,根据车载总线协议对上述逻辑判断结果进行编码,得到数字信号S2,并将数字信号S2发送至骨干网线接口电路。中央处理器型号为MC68HC908GZ16,由美国飞丝卡尔公司生产;
中央微机,其型号为HL720,由北京华隆世纪数码公司生产。
Claims (6)
1.一种汽车电器的连接***,其特征在于,包括:
骨干网线,为汽车电器连接***中的骨干线;
多个局域网线,用于使带有局域互联络总线接口的电器与骨干网线相连接,局域网线分别依次通过局域网线接口、网关和骨干网线接口与骨干网线相连,同时通过电力网线接口与电力网线相连,其中所述的网关包括:稳压模块,用于从骨干网线接口获得12伏电压后,进行电压转换,为微处理器提供5伏电压,稳压模块的一端与骨干网线接口相连,另一端与微处理器相连;骨干网线接口电路,用于从骨干网线接口获取骨干网通信信号H1,并将该通信信号H1转换为微处理器能够识别的数字信号S1,将微处理器的数字信号S2转换为骨干网通信信号H2,所述的骨干网线接口电路由电平转换芯片U3、共模抑制器U4、齐纳二极管D1和D2和电容C1~C5组成,其中电容C1和齐纳二极管D1并联后,一端与信号H1相连,另一端与地相连;电容C2和齐纳二极管D2并联后,一端与信号H2相连,另一端与地相连;信号H1和H2分别与共模抑制器U4的输入端相连,共模抑制器U4的输出端与电平转换芯片U1的输入端相连,电容C3的一端与共模抑制器U4的输出端相连,另一端与地相连;电容C4的一端与共模抑制器U4的另一输出端相连,电容C4的另一端与地相连,电容C5连接在VCC电压和地之间,电平转换芯片U1的输出端与信号S1和S2相连;局域网线接口电路,用于从局域网线接口获取局域网通信信号L1,并将该通信信号L1转换为微处理器能够识别的数字信号S3,将微处理器的数字信号S4转换为局域网通信信号L2;微处理器,用于接收数字信号S1,并根据控制器局域互联网络总线协议和局域互联网络总线协议,将数字信号S1编码,转换成数字信号S4,接收数字信号S3,并根据控制器局域互联网络总线协议和局域互联网络总线协议,将数字信号S3编码,转换成数字信号S2;
电力网线,用于使为汽车电器提供电能的电源与汽车电器相连,电源通过电源接口与电力网线相连;
中央协调器,用于对汽车电器进行协调控制,中央协调器通过骨干网线接口与骨干网线相连;
中央微机,用于向汽车驾驶员显示汽车电器的状态信息和故障信息,中央微机通过骨干网线接口与骨干网线相连,同时通过电力网线接口与电力网线相连;
多个控制器局域互联网络总线电器,通过骨干网线接口与骨干网线相连,同时通过电力网线接口与电力网线相连;
多个局域互联网络总线电器,通过局域网线接口与局域网线相连。
2.一种汽车电器的连接***,其特征在于,包括:
骨干网线,为汽车电器连接***中的骨干线;
多个局域网线,用于使带有局域互联络总线接口的电器与骨干网线相连接,局域网线分别依次通过局域网线接口、网关和骨干网线接口与骨干网线相连,同时通过电力网线接口与电力网线相连,其中所述的网关包括:稳压模块,用于从骨干网线接口获得12伏电压后,进行电压转换,为微处理器提供5伏电压,稳压模块的一端与骨干网线接口相连,另一端与微处理器相连;骨干网线接口电路,用于从骨干网线接口获取骨干网通信信号H1,并将该通信信号H1转换为微处理器能够识别的数字信号S1,将微处理器的数字信号S2转换为骨干网通信信号H2;局域网线接口电路,用于从局域网线接口获取局域网通信信号L1,并将该通信信号L1转换为微处理器能够识别的数字信号S3,将微处理器的数字信号S4转换为局域网通信信号L2,所述的局域网线接口电路由电压转换芯片U1、限流电阻R1和R2,防反接二极管D3组成,其中限流电阻R2的一端与局域网信号L1和L2相接,另一端与防反接二极管D3相接,防反接二极管D3的另一端与12V电源相连;限流电阻R1的一端与12V电源相连,另一端与电压转换芯片U1相连,电压转换芯片U1分别与数字信号S3、S4,局域网信号L1、L2相连,电容C6一端与电压转换芯片U1相连,另一端与地相连;微处理器,用于接收数字信号S1,并根据控制器局域互联网络总线协议和局域互联网络总线协议,将数字信号S1编码,转换成数字信号S4,接收数字信号S3,并根据控制器局域互联网络总线协议和局域互联网络总线协议,将数字信号S3编码,转换成数字信号S2;
电力网线,用于使为汽车电器提供电能的电源与汽车电器相连,电源通过电源接口与电力网线相连;
中央协调器,用于对汽车电器进行协调控制,中央协调器通过骨干网线接口与骨干网线相连;
中央微机,用于向汽车驾驶员显示汽车电器的状态信息和故障信息,中央微机通过骨干网线接口与骨干网线相连,同时通过电力网线接口与电力网线相连;
多个控制器局域互联网络总线电器,通过骨干网线接口与骨干网线相连,同时通过电力网线接口与电力网线相连;
多个局域互联网络总线电器,通过局域网线接口与局域网线相连。
3.如权利要求1或2所述的连接***,其特征在于其中所述的骨干网线的结构为:在塑料外套内,设置三根电线和一根含有多个端口的屏蔽双绞线,其中的三根电线分别与骨干网线接口中的三个端子相连,屏蔽双绞线的每两个端口相连后再与骨干网线接口中的两个相邻端子相连,屏蔽双绞线的屏蔽层与三根电线中的地线相连。
4.如权利要求1或2所述的连接***,其特征在于其中所述的局域网线的结构为:在塑料外套内,设置三根电线、功率电源线和功率电源地线,上述五根电线分别与局域网线接口中的五个端子相连,其中的功率电源线和功率电源地线分别通过电力网线接口中的两个端子相连。
5.如权利要求1或2所述的连接***,其特征在于其中所述的电力网线的结构为:在塑料外套内,设置多根功率电源线和一根功率电源地线,其中的功率电源地线与所有电力网线接口相连,多根功率电源线分别与相应的电力网线接口中的端子相连,同时与电源相连。
6.如权利要求1或2所述的连接***,其特征在于其中所述的中央协调器包括:
骨干网线接口,用于接收骨干网线上的信号,并将该信号发送至通信接口电路;
稳压电源模块,用于从上述骨干网线接口获得12伏电压后,进行电压转换,输出5伏电压,为骨干网线接口电路和中央处理器提供电源;
骨干网线接口电路,用于从骨干网线接口获取骨干网通信信号H1,并将该通信信号H1转换为微处理器能够识别的数字信号S1,将微处理器的数字信号S2转换为骨干网通信信号H2;
中央处理器,用于读取上述骨干网线接口电路的信号S1,对读取的信号根据汽车总线协议进行分类和逻辑判断,根据车载总线协议对上述逻辑判断结果进行编码,得到数字信号S2,并将数字信号S2发送至骨干网线接口电路。
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