CN111162982A - 一种动力***can网络拓扑结构及新能源汽车 - Google Patents

一种动力***can网络拓扑结构及新能源汽车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动力***CAN网络拓扑结构及新能源汽车，包括车身CAN结构、动力CAN结构及网关数据采集器，车身CAN结构包括多个用于独立控制汽车上对应的车身部件的车身控制***，动力CAN结构包括多个用于独立控制汽车上对应的动力部件的动力控制***；其中：网关数据采集器分别与多个车身控制***及多个动力控制***连接。本申请的动力***CAN网络拓扑结构中的各车身控制***和动力控制***均可从网关数据采集器中获取所需信号，从而减少了报文转发数量，CAN网络利用率得以提升；而且，各车身控制***和动力控制***均独自承担了各自对应汽车部件的控制功能，有利于控制通用化的开发，同时部件整体性能得以提升。

Description

一种动力***CAN网络拓扑结构及新能源汽车
技术领域
本发明涉及新能源汽车控制器领域，特别是涉及一种动力***CAN网络拓扑结构及新能源汽车。
背景技术
目前，CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线技术在新能源汽车控制器领域应用越来越广泛。新能源汽车所对应的CAN总线拓扑结构是由汽车各控制器通过CAN总线所组成的网络结构。由于汽车的网络拓扑结构会影响到其网络性能以及成本投入，所以网络拓扑结构的设计是整车电子电器设计的关键一步。现有技术中，汽车的网络拓扑结构主要包括两条CAN总线：动力CAN总线和车身CAN总线。由于两条CAN总线的电压电平和电阻配置不同，所以两条CAN总线之间无法进行耦合联接，通常由VCU(VehicleControlUnit，整车控制单元)作为一个集成网关，既完成车身CAN和动力CAN之间的报文转发，又承担较多的其它部件的控制功能。但是，这种高度集成的拓扑结构由于整车控制功能过于集中，不利于控制通用化的开发；而且，在该拓扑结构下***的报文转发数量过多，导致CAN网络利用率过低；此外，VCU承担了较多的其它部件的控制功能，不利于其它部件整体性能的提升。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种动力***CAN网络拓扑结构及新能源汽车，动力***CAN网络拓扑结构中的各车身控制***和动力控制***均可从网关数据采集器中获取所需信号，从而减少了报文转发数量，CAN网络利用率得以提升；而且，各车身控制***和动力控制***均独自承担了各自对应汽车部件的控制功能，有利于控制通用化的开发，同时部件整体性能得以提升。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种动力***CAN网络拓扑结构，包括车身CAN结构、动力CAN结构及网关数据采集器，所述车身CAN结构包括多个用于独立控制汽车上对应的车身部件的车身控制***，所述动力CAN结构包括多个用于独立控制所述汽车上对应的动力部件的动力控制***；其中：
网关数据采集器分别与多个所述车身控制***及多个所述动力控制***连接；所述网关数据采集器用于在接收到待处理控制***传送的需求指令后，从与所述需求指令对应的车身控制***或动力控制***中获取需求数据，并将其传送至所述待处理控制***，以便于所述待处理控制***实现自身的控制功能；其中，所述待处理控制***为所述车身控制***和所述动力控制***中的任意一个。
优选地，所述汽车包括前侧车身部件、顶部车身部件及后侧车身部件；则多个所述车身控制***包括：
用于为所述前侧车身部件分配电能的前配电***；
用于为所述顶部车身部件分配电能的顶配电***；
用于为所述后侧车身部件分配电能的后配电***。
优选地，所述车身CAN结构还包括空气调节***和用于控制所述空气调节***运作的自控仪表。
优选地，该动力***CAN网络拓扑结构还包括：
分别与所述车身控制***和所述动力控制***连接、用于存储所述汽车的车辆数据的终端设备。
优选地，多个所述动力控制***包括：
用于利用所述汽车的发动机带动其发电机的辅助能源***APU；
用于控制所述汽车的扭矩解析及扭矩输出，并控制所述汽车的助力转向、打气泵及电压转换的变流***；
用于控制所述汽车的上下高压电，并对所述汽车的电池***进行电源管理的储能***；
用于根据所述汽车的当前档位信息、所述变流***的转速信息及油门开度信息，控制所述汽车的换挡机构的换挡操作的变速箱控制***。
优选地，所述储能***具体用于控制所述汽车的上下高压电，并对所述汽车的电池***进行充放电管理、电池组状态监控及电量估算。
优选地，所述变速箱控制***具体为用于控制所述汽车自动变速的变速箱控制***。
优选地，所述车身CAN结构和所述动力CAN结构的通讯协议均为J1939协议。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种新能源汽车，该新能源汽车的网络拓扑结构采用上述任一种动力***CAN网络拓扑结构。
本发明提供了一种动力***CAN网络拓扑结构，包括车身CAN结构、动力CAN结构及网关数据采集器，车身CAN结构包括多个用于独立控制汽车上对应的车身部件的车身控制***，动力CAN结构包括多个用于独立控制汽车上对应的动力部件的动力控制***；其中：网关数据采集器分别与多个车身控制***及多个动力控制***连接；网关数据采集器用于在接收到待处理控制***传送的需求指令后，从与需求指令对应的车身控制***或动力控制***中获取需求数据，并将其传送至待处理控制***，以便于待处理控制***实现自身的控制功能；其中，待处理控制***为车身控制***和动力控制***中的任意一个。
可见，本申请的动力***CAN网络拓扑结构中的各车身控制***和动力控制***均可从网关数据采集器中获取所需信号，从而减少了报文转发数量，CAN网络利用率得以提升；而且，各车身控制***和动力控制***均独自承担了各自对应汽车部件的控制功能，有利于控制通用化的开发，同时部件整体性能得以提升。
本发明提供了一种新能源汽车，与上述动力***CAN网络拓扑结构具有相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种动力***CAN网络拓扑结构的结构示意图；
图2为本发明提供的另一种动力***CAN网络拓扑结构的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种动力***CAN网络拓扑结构及新能源汽车，动力***CAN网络拓扑结构中的各车身控制***和动力控制***均可从网关数据采集器中获取所需信号，从而减少了报文转发数量，CAN网络利用率得以提升；而且，各车身控制***和动力控制***均独自承担了各自对应汽车部件的控制功能，有利于控制通用化的开发，同时部件整体性能得以提升。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，图1为本发明提供的一种动力***CAN网络拓扑结构的结构示意图。
该动力***CAN网络拓扑结构包括：车身CAN结构1、动力CAN结构2及网关数据采集器3，车身CAN结构1包括多个用于独立控制汽车上对应的车身部件的车身控制***，动力CAN结构2包括多个用于独立控制汽车上对应的动力部件的动力控制***；其中：
网关数据采集器3分别与多个车身控制***及多个动力控制***连接；网关数据采集器3用于在接收到待处理控制***传送的需求指令后，从与需求指令对应的车身控制***或动力控制***中获取需求数据，并将其传送至待处理控制***，以便于待处理控制***实现自身的控制功能；其中，待处理控制***为车身控制***和动力控制***中的任意一个。
具体地，本申请的动力***CAN网络拓扑结构包括：车身CAN结构1、动力CAN结构2及网关数据采集器3，其工作原理为：
新能源汽车的汽车部件分为车身部件(比如车灯、门窗等组成车身的部件)和动力部件(比如变速箱、电池组等与整车动力相关的部件)，相应地，整车分为车身CAN网段和动力CAN网段。与现有技术不同，本申请的车身CAN结构1包括多个独立控制的车身控制***(独立控制：无需借助VCU，自身可独自完成对汽车上对应的车身部件的控制)，动力CAN结构2包括多个独立控制的动力控制***(同理，独立控制：无需借助VCU，自身可独自完成对汽车上对应的动力部件的控制)。也就是说，车身CAN结构1包含的车身控制***和动力CAN结构2包含的动力控制***独自承担了自身对应的汽车部件的控制功能，从而有利于部件整体性能的提升，同时有利于整车控制***的通用性和灵活性的提升；而且，本申请的动力***部件独立，从而增强了部件的可移植性和扩展性，以满足后期的扩展需求，实现架构平台化。
需要说明的是，本申请的独立控制并不代表车身控制***和动力控制***完全不需要从外部获取数据，代表的是原来是由VCU承担汽车部件的控制功能，而本申请是由车身控制***和动力控制***独自承担对应汽车部件的控制功能。
考虑到有的车身控制***或动力控制***为了实现自身的控制功能，需要从其它车身控制***和动力控制***中获取自身所需的需求数据，所以本申请由网关数据采集器3作为数据传递的媒介(即由网关数据采集器3完成数据的采集和转发，主要是车身CAN结构1和动力CAN结构2之间的数据的采集和转发)。具体地，本申请将当前需要获取需求数据的车身控制***或动力控制***称为待处理控制***。待处理控制***会将需求指令(指令内容：从哪个控制***中获取哪个需求数据)传送至网关数据采集器3，网关数据采集器3便可向与需求指令对应的车身控制***或动力控制***传送数据指令(指令内容：获取哪个需求数据)，从而从对应控制***中获取到需求数据。然后，网关数据采集器3将获取到的需求数据传送至待处理控制***，从而使待处理控制***实现自身的控制功能。
可见，若不需要外部数据的车身控制***或动力控制***的网络通讯完全独立，则在其它车身控制***和动力控制***通讯异常的情况下，并不影响网络通讯完全独立的车身控制***和动力控制***的控制，从而提高了车辆的安全性及可靠性。
此外，本申请的网关数据采集器3可与终端客户设备连接，以将自身采集的报文发送至终端客户设备，供客户查看。
本发明提供了一种动力***CAN网络拓扑结构，包括车身CAN结构、动力CAN结构及网关数据采集器，车身CAN结构包括多个用于独立控制汽车上对应的车身部件的车身控制***，动力CAN结构包括多个用于独立控制汽车上对应的动力部件的动力控制***；其中：网关数据采集器分别与多个车身控制***及多个动力控制***连接；网关数据采集器用于在接收到待处理控制***传送的需求指令后，从与需求指令对应的车身控制***或动力控制***中获取需求数据，并将其传送至待处理控制***，以便于待处理控制***实现自身的控制功能；其中，待处理控制***为车身控制***和动力控制***中的任意一个。
可见，本申请的动力***CAN网络拓扑结构中的各车身控制***和动力控制***均可从网关数据采集器中获取所需信号，从而减少了报文转发数量，CAN网络利用率得以提升；而且，各车身控制***和动力控制***均独自承担了各自对应汽车部件的控制功能，有利于控制通用化的开发，同时部件整体性能得以提升。
请参照图2，图2为本发明提供的另一种动力***CAN网络拓扑结构的结构示意图。该动力***CAN网络拓扑结构在上述实施例的基础上：
作为一种优选地实施例，汽车包括前侧车身部件、顶部车身部件及后侧车身部件；则多个车身控制***包括：
用于为前侧车身部件分配电能的前配电***；
用于为顶部车身部件分配电能的顶配电***；
用于为后侧车身部件分配电能的后配电***。
具体地，本申请将汽车的车身部件按照其分布位置分为前侧车身部件、顶部车身部件及后侧车身部件，相应地，本申请的车身控制***包括前配电***、顶配电***和后配电***。在汽车上电后，前配电***为汽车中上电的前侧车身部件分配电能，顶配电***为汽车中上电的顶部车身部件分配电能，后配电***为汽车中上电的后侧车身部件分配电能，从而使各配电***实现车灯、门窗等车身控制。
作为一种优选地实施例，车身CAN结构1还包括空气调节***和用于控制空气调节***运作的自控仪表。
进一步地，本申请的车身CAN结构1还包括空气调节***和自控仪表。在空气调节***开启后，由自控仪表控制空气调节***自动调节车内的温度。
作为一种优选地实施例，该动力***CAN网络拓扑结构还包括：
分别与车身控制***和动力控制***连接、用于存储汽车的车辆数据的终端设备。
进一步地，本申请的动力***CAN网络拓扑结构还包括终端设备，终端设备可分别与车身CAN结构1包含的车身控制***和动力CAN结构2包含的动力控制***连接。基于此，车身控制***和动力控制***可将自身包含的车辆数据存储至终端设备，供后期查看。
作为一种优选地实施例，多个动力控制***包括：
用于利用汽车的发动机带动其发电机的辅助能源***APU；
用于控制汽车的扭矩解析及扭矩输出，并控制汽车的助力转向、打气泵及电压转换的变流***；
用于控制汽车的上下高压电，并对汽车的电池***进行电源管理的储能***；
用于根据汽车的当前档位信息、变流***的转速信息及油门开度信息，控制汽车的换挡机构的换挡操作的变速箱控制***。
具体地，本申请的动力控制***包括APU(Assit Power Unit，辅助能源***)、变流***、储能***及变速箱控制***。其中，APU：发动机带发电机***，目的是实现在汽车的发动机正常运转时，汽车的发电机向除起动机外的所有用电设备供电，同时向汽车的电池***充电。变流***：包括驱动***和辅助电源***，驱动***负责汽车的扭矩解析和扭矩输出；辅助电源***负责汽车的助力转向、打气泵及电压转换(DC-DC)。储能***：负责整车的上下高压电，目的是提高整车高压上下电的安全；还负责汽车的电池***的电源管理，目的是有效降低电池***的能耗，延长电池***的寿命。变速箱控制***：从汽车的驱动***获取汽车的转速信息及油门开度信息，并结合汽车的当前档位信息，控制汽车的换挡机构执行换挡操作。
作为一种优选地实施例，储能***具体用于控制汽车的上下高压电，并对汽车的电池***进行充放电管理、电池组状态监控及电量估算。
具体地，本申请的储能***对汽车电池***的电源管理主要包括：1、对电池***(由多节可充电电池组成的电池组)进行充放电管理，主要是保证电池***的充电电流不能过大，不能过充，还要尽可能地提高充电速度。2、对电池组的状态进行监控，以确保电池组在使用过程中具有良好的状态，从而在监控到电池组的状态出现问题后立即报警。3、对电池组的电量进行估算，从而预测电池组的使用寿命，为后期优化电池组提供有效的参考数据。
作为一种优选地实施例，变速箱控制***具体为用于控制汽车自动变速的变速箱控制***。
进一步地，本申请的变速箱控制***可选用控制汽车自动变速的变速箱控制***，使驾驶更简单。此外，本申请应尽量优化变速箱控制***的控制品质，从而保证整车的动力性和平顺性。
作为一种优选地实施例，车身CAN结构1和动力CAN结构2的通讯协议均为J1939协议。
具体地，本申请的车身CAN结构1和动力CAN结构2的通讯协议可以选用J1939协议、通信速率可为250kbits/s，本申请在此不做特别的限定。
本发明还提供了一种新能源汽车，该新能源汽车的网络拓扑结构采用上述任一种动力***CAN网络拓扑结构。
本申请提供的新能源汽车的介绍请参考上述动力***CAN网络拓扑结构的实施例，本申请在此不再赘述。
还需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种动力***CAN网络拓扑结构，其特征在于，包括车身CAN结构、动力CAN结构及网关数据采集器，所述车身CAN结构包括多个用于独立控制汽车上对应的车身部件的车身控制***，所述动力CAN结构包括多个用于独立控制所述汽车上对应的动力部件的动力控制***；其中：
网关数据采集器分别与多个所述车身控制***及多个所述动力控制***连接；所述网关数据采集器用于在接收到待处理控制***传送的需求指令后，从与所述需求指令对应的车身控制***或动力控制***中获取需求数据，并将其传送至所述待处理控制***，以便于所述待处理控制***实现自身的控制功能；其中，所述待处理控制***为所述车身控制***和所述动力控制***中的任意一个。
2.如权利要求1所述的动力***CAN网络拓扑结构，其特征在于，所述汽车包括前侧车身部件、顶部车身部件及后侧车身部件；则多个所述车身控制***包括：
用于为所述前侧车身部件分配电能的前配电***；
用于为所述顶部车身部件分配电能的顶配电***；
用于为所述后侧车身部件分配电能的后配电***。
3.如权利要求2所述的动力***CAN网络拓扑结构，其特征在于，所述车身CAN结构还包括空气调节***和用于控制所述空气调节***运作的自控仪表。
4.如权利要求3所述的动力***CAN网络拓扑结构，其特征在于，该动力***CAN网络拓扑结构还包括：
分别与所述车身控制***和所述动力控制***连接、用于存储所述汽车的车辆数据的终端设备。
5.如权利要求1-4任一项所述的动力***CAN网络拓扑结构，其特征在于，多个所述动力控制***包括：
用于利用所述汽车的发动机带动其发电机的辅助能源***APU；
用于控制所述汽车的扭矩解析及扭矩输出，并控制所述汽车的助力转向、打气泵及电压转换的变流***；
用于控制所述汽车的上下高压电，并对所述汽车的电池***进行电源管理的储能***；
用于根据所述汽车的当前档位信息、所述变流***的转速信息及油门开度信息，控制所述汽车的换挡机构的换挡操作的变速箱控制***。
6.如权利要求5所述的动力***CAN网络拓扑结构，其特征在于，所述储能***具体用于控制所述汽车的上下高压电，并对所述汽车的电池***进行充放电管理、电池组状态监控及电量估算。
7.如权利要求5所述的动力***CAN网络拓扑结构，其特征在于，所述变速箱控制***具体为用于控制所述汽车自动变速的变速箱控制***。
8.如权利要求7所述的动力***CAN网络拓扑结构，其特征在于，所述车身CAN结构和所述动力CAN结构的通讯协议均为J1939协议。
9.一种新能源汽车，其特征在于，该新能源汽车的网络拓扑结构采用如权利要求1-8任一项所述的动力***CAN网络拓扑结构。
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