CN106850799A - 一种面向互联网的智能化电动汽车平台架构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种面向互联网的智能化电动汽车平台架构；CAN局域网分别与多媒体***模块、车身附件***模块、空调***模块、动力驱动控制模块、电能储存控制模块、操纵/制动防抱死控制模块、电动转向模块、车辆状态传感器和环境识别模块连接组成CAN局域网，整车控制ECU18通过CAN局域网与上述各模块连接；本发明的面向互联网的智能化电动汽车平台架构，采用全数字化控制，各节点通过网络连接、采用模块化实现,各模块可以根据用户进行个性化定制。各模块接口通过网关将车内CAN局域网、车外互联网、车联网连接，实现三网融合，并通过云端数据的支持实现电动汽车的智能化控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动汽车平台架构，特别是涉及一种面向互联网的智能化电动汽车平台架构，具体是一种具备网络化、模块化、数字化、个性化、智能化的电动汽车平台架构。
技术背景
电动汽车的智能化、网络化是未来电动汽车的发展方向，越来越受到人们的重视，中国、美国、欧洲、日本等都制定了相应的发展计划，并开展了多个研究项目。为了实现电动汽车的智能化，通常是在现有汽车平台架构的基础上，增加车载摄像头、车载雷达、定位***等环境识别模块，并利用整车控制ECU对采集的数据进行处理后对车辆进行控制。网络化则是通过在现有汽车平台构架基础上，增加网络连接模块，实现和车外网络的通讯。可以看到，目前实现电动汽车网络化和智能化的方式是在原有的平台上根据需求增加相应的模块，这种方案的各功能模块网络之间融合度较低，各功能模块之间的数据交互不便，难以对车辆的所有模块进行协调控制。由于未来面向互联网的智能化电动汽车具有多个功能模块、多种交互网络，传统的平台架构未针对网络化、智能化应用对各功能模块和网络协议之间进行合理的规划，难以满足智能化电动汽车的需求。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种面向互联网的智能化电动汽车平台架构，该平台架构能够较好地实现电动汽车的多网络融合、模块化布局、数字化控制、个性化定制、智能化驾驶。
本发明目的通过如下技术方案实现：
一种面向互联网的智能化电动汽车平台架构：包括整车控制ECU、CAN局域网、网关、多媒体***模块、车身附件***模块、空调***模块、动力驱动控制模块、电能储存控制模块、操纵/制动防抱死控制模块、电动转向模块、车辆状态传感器和环境识别模块；CAN局域网分别与多媒体***模块、车身附件***模块、空调***模块、动力驱动控制模块、电能储存控制模块、操纵/制动防抱死控制模块、电动转向模块、车辆状态传感器和环境识别模块连接组成CAN局域网，整车控制ECU18通过CAN局域网与上述各模块连接；
网关由CAN接口、音频接口、4G/5G接口、蓝牙接口、WIFI接口、DSRC接口、生物识别接口、MOST接口、LIN接口、NFC接口45集成形成；网关与各接口之间进行协议转换，通讯连接；
环境识别模块分别与GPS定位模块、车载摄像头、车载雷达、车外温度传感器、车内温度传感器连接；
4G/5G接口与互联网连接；互联网与车管中心、交管中心、整车厂、APP开发商和车主用户连接。
为进一步实现本发明目的，优选地，所述网关由MPC5668G芯片平台搭建，MPC5668G芯片平台配备有IEEE802.3接口、DSPI接口、eSCI接口、CAN接口、MLB接口、LIN接口和I2C接口。
优选地，所述IEEE802.3接口连接无线路由器；DSPI接口连接蓝牙适配器和NFC适配器；eSCI接口连接4G/5G模块；CAN接口连接车内CAN总线；MLB接口连接车内MOST总线，LIN接口连接车内LIN总线；I2C接口连接DSRC模块和指纹识别模块。
优选地，所述局域网按数据传输速度的不同要求分为低速CAN总线和高速CAN总线；车辆状态传感器；、电动转向控制模块、操稳/制动防抱死控制模块、电能储存控制模块、动力驱动控制模块连接到高速CAN总线；空调***、车身附件***、多媒体***连接到低速CAN总线。
优选地，所述环境识别模块提供两个CAN接口，GPS接受模块、车载摄像头、车载雷达采集的数据通过环境识别模块的高速接口连接到高速CAN总线；车外温度传感器和车内温度传感器通过环境识别模块的低速接口连接到高速CAN总线。
优选地，所述多媒体***模块、车身附件***模块、空调***模块、动力驱动控制模块、电能储存控制模块、操纵/制动防抱死控制模块和电动转向模块分别与多媒体、车声附件、电动空调、电驱动***、电能存储***、电液制动***和电动转向***连接。
优选地，所述生物识别接口与DSRC收发模块连接；DSRC收发模块与其他车辆和路面信息连接。
本发明所涉及的面向互联网的智能化电动汽车平台架构，车内CAN局域网、车外互联网、车联网通过网关进行转换，实现多网络的融合；车内网关、多媒体***模块、车身附件***模块、空调***模块、动力驱动控制模块、电能储存控制模块、操纵/制动防抱死控制模块、电动转向模块、车辆状态传感器、环境识别模块组成CAN局域网，整车控制ECU通过CAN局域网对各模块进行控制。本发明所涉及的面向互联网的智能化电动汽车平台架构将不同功能的模块进行分类组网，并通过网关进行集成，从平台架构上对不同网络进行了融合，并可以根据需求灵活地对各功能模块进行管理和定制。
本发明集成式网关、多媒体***模块、车身附件***模块、空调***模块、动力驱动控制模块、电能储存控制模块、操纵/制动防抱死控制模块、电动转向模块、车辆状态传感器、环境识别模块通过CAN局域网进行连接，在各模块之间进行数据传输，整车控制ECU通过CAN局域网对各模块进行控制。
本发明集成式网关集成CAN接口、音频接口、4G/5G接口、蓝牙接口、WIFI接口、专用短程通讯(DSRC)接口、生物识别接口、面向媒体的***传输(MOST)接口、局域互联网络(LIN)接口、近距离无线通讯(NFC)接口，对各接口之间的协议进行转换，实现不同总线协议之间的通讯。
本发明4G/5G接口通过4G/5G网络连接到车外互联网，电动汽车通过所述4G/5G接口与连接到互联网的云端服务器、整车集成制造商、APP开发商、车主用户、交管中心、车管中心等节点进行信息传输。
本发明多媒体***模块通过多媒体***ECU进行管理，并通过MOST接口连接到网关；车身附件***模块通过车身附件***ECU进行管理，并通过LIN接口连接到网关；空调***模块通过空调***ECU进行控制，并通过CAN网络连接到CAN局域网；动力驱动控制模块通过PCU(动力驱动控制单元)进行控制，并通过CAN网络连接到CAN局域网；电能储存控制模块通过ESSCU(能量存储***控制单元)进行控制，并通过CAN网络连接到CAN局域网；操纵/制动防抱死控制模块通过操纵/制动防抱死控制ECU进行控制，并通过CAN网络连接到CAN局域网；电动转向模块通过ESCU(电动转向控制单元)进行控制，并通过CAN网络连接到CAN局域网；车辆状态传感器将采集到的车辆状态信息传输到CAN网络；环境识别模块集成GPS定位模块、车载摄像头、车身雷达、车外温度传感器、车内温度传感器，并将采集到的环境信息发送到CAN网络。
网关在CAN协议、音频协议、4G/5G协议、蓝牙协议、WIFI协议、专用短程通讯(DSRC)协议、生物识别协议、面向媒体的***传输(MOST)协议、局域互联网络(LIN)协议、近距离无线通讯(NFC)协议之间进行协议转换，实现不同网络之间的融合；
所述的车内各功能部件由模块构成，各模块独立构成子***，各模块之间由CAN局域网连接，并通过整车ECU进行协调控制；
车内各模块之间通过CAN网络进行连接，全部信息交互由数字化协议完成，实现平台的全数字化控制；
所述环境识别模块能够识别车辆周围环境信息，通过整车控制ECU和云端服务器对数据的分析处理，对电动汽车进行路径规划、自动驾驶，实现智能化控制；
所述车主用户在电动汽车生产制造前，通过网络设备连接到互联网，向整车集成制造商定制所需的功能模块，整车集成制造商根据需求对电动汽车进行优化匹配并制造；在车辆使用过程中，整车集成制造商通过4G/5G接口下发软件升级文件，对电动汽车的控制软件进行升级优化。
相对于现有技术，本发明具有如下特点：
(1)多网络融合。网关在CAN协议、音频协议、4G/5G协议、蓝牙协议、WIFI协议、专用短程通讯(DSRC)协议、生物识别协议、面向媒体的***传输(MOST)协议、局域互联网络(LIN)协议、近距离无线通讯(NFC)协议之间进行协议转换，实现不同网络之间的融合。
(2)功能模块化实现。车内各功能部件由模块构成，各模块独立构成子***，各模块制定标准接口，各模块之间由CAN局域网连接，并通过整车ECU进行协调控制。整车平台由不同的标准模块构成，为电动汽车个性化定制提供支持。
(3)智能化控制。整车控制ECU从环境识别模块采集车辆周围环境信息，并从DSRC网络和互联网获取路径规划、交管、路况、周边车辆行驶信息数据，通过对数据分析处理，对电动汽车进行路径规划、自动驾驶，实现智能化控制。
(4)互联网应用服务。面向互联网的智能化电动汽车平台架构提供各功能部件的开放接口，APP开发人员可以利用开放的接口开发APP程序为车辆提供新闻咨询、旅游信息、娱乐、生活服务、气象服务。
(5)个性化定制。车主用户在电动汽车生产制造前，通过网络设备连接到互联网，向整车集成制造商定制所需的功能模块，整车集成制造商根据需求对电动汽车进行优化匹配并制造；在车辆使用过程中，整车集成制造商通过4G/5G接口下发软件升级文件，对电动汽车的控制软件进行升级优化。
附图说明
图1为本发明实施例1结构原理图。
图2为本发明实施例1网关结构原理图。
图3为本发明实施例1CAN局域网结构原理图。
图4为本发明实施例2网关结构原理图。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，面向互联网的智能化电动汽车平台架构，包括整车控制ECU18、CAN局域网28、网关49、多媒体***模块33、车身附件***模块31、空调***模块29、动力驱动控制模块26、电能储存控制模块24、操纵/制动防抱死控制模块22、电动转向模块20、车辆状态传感器19、环境识别模块17、CAN接口42、音频接口38、4G/5G接口40、蓝牙接口41、WIFI接口43、专用短程通讯(DSRC)接口44、生物识别接口46、面向媒体的***传输(MOST)接口37、局域互联网络(LIN)接口39、近距离无线通讯(NFC)接口45。
其中，网关49集成了CAN接口42、音频接口38、4G/5G接口40、蓝牙接口41、WIFI接口43、专用短程通讯(DSRC)接口44、生物识别接口46、面向媒体的***传输(MOST)接口37、局域互联网络(LIN)接口39、近距离无线通讯(NFC)接口45。网关49在各接口之间进行协议转换，以满足不同协议接口之间的通讯。
网关49通过其CAN接口42，与多媒体***模块33、车身附件***模块31、空调***模块29、动力驱动控制模块26、电能储存控制模块24、操纵/制动防抱死控制模块22、电动转向模块20、车辆状态传感器19、环境识别模块17连接组成CAN局域网，整车控制ECU18通过CAN局域网对各模块进行控制。
环境识别模块17分别与GPS定位模块12、车载摄像头13、车载雷达14、车外温度传感器15、车内温度传感器16连接，将GPS定位模块12、车载摄像头13、车载雷达14、车外温度传感器15、车内温度传感器16采集到的环境信息数据传送到CAN局域网28以供使用。
图1中网关49的结构如图2所示，采用英飞凌公司针对汽车网关应用开发的MPC5668G芯片平台搭建，MPC5668G配备有IEEE802.3接口、DSPI接口、eSCI接口、CAN接口、MLB接口、LIN接口、I2C接口。IEEE802.3接口连接无线路由器，为整车提供WIFI网络；DSPI接口连接蓝牙适配器和NFC适配器，提供蓝牙连接和NFC连接；eSCI接口连接4G/5G模块，与互联网通讯；CAN接口连接车内CAN总线；MLB接口连接车内MOST总线，LIN接口连接车内LIN总线；I2C接口连接DSRC模块和指纹识别模块。通过编写软件驱动MPC5668G芯片对各个不同协议进行相互转换，将不同的网络进行融合。
车内局域网结构如图3所示，整车局域网按数据传输速度的不同要求分为低速CAN总线和高速CAN总线。车辆状态传感器18、电动转向控制模块20、操稳/制动防抱死控制模块22、电能储存控制模块24、动力驱动控制模块26连接到高速CAN总线，以满足实时控制需求。对实时性要求不高的空调***29、车身附件***31、多媒体***33连接到低速CAN总线。环境识别模块17提供两个CAN接口，GPS接受模块12、车载摄像头13、车载雷达14采集的数据通过环境识别模块17的高速接口连接到高速CAN总线；车外温度传感器15、车内温度传感器16采集的数据通过环境识别模块17的低速接口连接到高速CAN总线。整车控制ECU1提供两路CAN接口，一路配置为低速CAN接口，一路配置为高速CAN接口，通过软件设置相应的传输速率和中断优先等级。
多媒体***模块33、车身附件***模块31、空调***模块29、动力驱动控制模块26、电能储存控制模块24、操纵/制动防抱死控制模块22和电动转向模块20分别与多媒体34、车声附件32、电动空调30、电驱动***27、电能存储***25、电液制动***23和电动转向熊21连接。
本发明的工作模式如下：
如图1所示，车辆平台采用模块化设计，由多媒体***模块33、车身附件***模块31、空调***模块29、动力驱动控制模块26、电能储存控制模块24、操纵/制动防抱死控制模块22、电动转向模块20、车辆状态传感器19、环境识别模块17组成。各类功能模块和整车设计有标准的通讯、机械、电气接口，不同技术参数的同功能模块可以自由替换。
在电动汽车制造前期，车主用户1利用能够连接互联网的网络设备2向整车集成制造商7发送需求信息，提出对车辆的性能、功能、外观的技术参数要求。整车集成制造商7收到需求信息后，提供解决方案提供给车主用户1，确认后整车集成制造商7进行生产。整车集成制造商7根据需求，选择合适的功能模块对车辆进行快速组装生产，交付车主用户1。
车辆用户35在使用过程中，通过指纹识别模块47确认合法身份并开始使用汽车，控制指令可以通过车内操作按键或麦克风36下达。在车辆工作过程中，整车控制ECU17通过CAN局域网28和各功能模块进行信息交互，并对车辆进行控制。车辆通过4G/5G接口40连接到互联网3，并从同样连接到互联网3的云端数据库4、车管中心5、交管中心6、整车集成制造商7、APP开发商8获取包括路径规划、实时路况、天气资讯、娱乐节目等服务信息。DSRC收发模块获取附件车辆9的行驶信息和路面信息10，进行车到车、车到路的交互。整车控制ECU17对从互联网3、DSRC收发模块48和车内其他模块获取的数据进行综合分析，并发出指令对车辆进行控制。
随着使用时间的增加，整车集成制造商7根据车辆行驶的历史数据和车辆用户的驾驶习惯，对车辆控制软件进行优化，同时对存在的***漏洞进行修复，并通过4G/5G接口推送升级文件更新车辆***软件。
卫星11与CAN局域网28连接。
车辆的状态传感器19、环境识别模块17、MOST接口37、蓝牙接口41、WIFI接口43、生物识别接口46、DSRC接口44、音频输入接口38、空调***模块29、多媒体***33的接口数据对外开放，APP开发商8可以读取并使用相关数据，开发应用软件为车辆用户35提供个性化服务支持。
实施例2
图1中的网关49也可以按照图4的结构进行设计，如图4所示，麦克风13、蓝牙适配器6、无线路由器5、专用短程通讯(DSRC)模块3、指纹识别模块4、MOST总线10、LIN总线11、NFC适配器9分别通过CAN接口模块13转换后连接到CAN总线7。为了数据安全，4G/5G模块通过防火墙2后再经过CAN接口模块13连接到CAN总线7。CAN总线7连接到整车控制器EUC8的CAN接口，和低速CAN接口、高速CAN接口相互独立。本方案要求整车控制器ECU8具有3路独立CAN端口。
和实施例1相比，实施例2的网关直接通过CAN接口模块将各网络协议转换为CAN协议，通过CAN总线进行传输，此方案可以方便以后对网络协议进行扩展，若要加入新的接口，只需将其转换为CAN协议后连接到CAN总线即可。
具体的工作原理与实施例1基本相同，此处不做赘述。
Claims (7)
1.一种面向互联网的智能化电动汽车平台架构，其特征在于，包括整车控制ECU、CAN局域网、网关、多媒体***模块、车身附件***模块、空调***模块、动力驱动控制模块、电能储存控制模块、操纵/制动防抱死控制模块、电动转向模块、车辆状态传感器和环境识别模块；CAN局域网分别与多媒体***模块、车身附件***模块、空调***模块、动力驱动控制模块、电能储存控制模块、操纵/制动防抱死控制模块、电动转向模块、车辆状态传感器和环境识别模块连接组成CAN局域网，整车控制ECU18通过CAN局域网与上述各模块连接；
网关由CAN接口、音频接口、4G/5G接口、蓝牙接口、WIFI接口、DSRC接口、生物识别接口、MOST接口、LIN接口、NFC接口45集成形成；网关与各接口之间进行协议转换，通讯连接；
环境识别模块分别与GPS定位模块、车载摄像头、车载雷达、车外温度传感器、车内温度传感器连接；
4G/5G接口与互联网连接；互联网与车管中心、交管中心、整车厂、APP开发商和车主用户连接。
2.根据权利要求1所述的面向互联网的智能化电动汽车平台架构，其特征在于，所述网关由MPC5668G芯片平台搭建，MPC5668G芯片平台配备有IEEE802.3接口、DSPI接口、eSCI接口、CAN接口、MLB接口、LIN接口和I2C接口。
3.根据权利要求2所述的面向互联网的智能化电动汽车平台架构，其特征在于，所述IEEE802.3接口连接无线路由器；DSPI接口连接蓝牙适配器和NFC适配器；eSCI接口连接4G/5G模块；CAN接口连接车内CAN总线；MLB接口连接车内MOST总线，LIN接口连接车内LIN总线；I2C接口连接DSRC模块和指纹识别模块。
4.根据权利要求1所述的面向互联网的智能化电动汽车平台架构，其特征在于，所述局域网按数据传输速度的不同要求分为低速CAN总线和高速CAN总线；车辆状态传感器；、电动转向控制模块、操稳/制动防抱死控制模块、电能储存控制模块、动力驱动控制模块连接到高速CAN总线；空调***、车身附件***、多媒体***连接到低速CAN总线。
5.根据权利要求1所述的面向互联网的智能化电动汽车平台架构，其特征在于，所述环境识别模块提供两个CAN接口，GPS接受模块、车载摄像头、车载雷达采集的数据通过环境识别模块的高速接口连接到高速CAN总线；车外温度传感器和车内温度传感器通过环境识别模块的低速接口连接到高速CAN总线。
6.根据权利要求1所述的面向互联网的智能化电动汽车平台架构，其特征在于，所述多媒体***模块、车身附件***模块、空调***模块、动力驱动控制模块、电能储存控制模块、操纵/制动防抱死控制模块和电动转向模块分别与多媒体、车声附件、电动空调、电驱动***、电能存储***、电液制动***和电动转向***连接。
7.根据权利要求1所述的面向互联网的智能化电动汽车平台架构，其特征在于，所述生物识别接口与DSRC收发模块连接；DSRC收发模块与其他车辆和路面信息连接。
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