專利名稱：基于接口的可重構(gòu)電氣架構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及用于電網(wǎng)的架構(gòu)，更特別地，涉及用于車輛或其它系統(tǒng)的電氣/電子網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，該架構(gòu)在傳感器/致動器和控制器之間使用可重構(gòu)的接口層，并允許來自傳感器的消息動態(tài)地引導(dǎo)至不同的控制器，從而提供控制器聯(lián)合的機會，并在裝置故障事件中提供更好的故障容錯能力。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代車輛包括大量的電氣和電子(E/E)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)包括處理從打開門到處理發(fā)動機或懸架的性能的所有事情的許多傳感器、致動器和控制器。如果特定E/E系統(tǒng)變得無法操作，由于常常沒有其它方式執(zhí)行車輛上的功能，所以E/E系統(tǒng)的可靠操作是非常重要的。傳感器、致動器和控制器的激增增加了許多成本和車輛的復(fù)雜性。傳統(tǒng)的E/E網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)缺少溫和地處理裝置故障、或適應(yīng)最大化性能或最小化開支所需的靈活性。這是因為在傳統(tǒng)的架構(gòu)中，用于特定子系統(tǒng)的傳感器和致動器與控制子系統(tǒng)的控制器直接通信。在該控制器故障事件期間，因為喪失了與受影響的傳感器和致動器的通信，所以受影響的子系統(tǒng)控制功能無法由車輛中的另一控制器來處理。另外，在傳統(tǒng)的架構(gòu)中，因為各控制器通常無法訪問其它子系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)，所以控制器的合并是不可能的。需要一種通過動態(tài)再配置允許更大的故障容錯能力和集成控制器的機會的E/E網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，公開了一種包括可重構(gòu)接口層的電氣網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及相應(yīng)的重構(gòu)方法。所述接口層包括允許多個傳感器和致動器與多個控制單元通信的多個可重構(gòu)接口裝置。每個傳感器或致動器都連接至多個接口裝置，該多個接口裝置進而連接至總線?？刂茊卧策B接至總線。在接口裝置故障事件中，可重構(gòu)其它接口裝置，以保持傳感器、致動器與控制單元之間所有必要的通信。在控制單元故障事件中，接口裝置可重構(gòu)，以將傳感器和致動器信息業(yè)務(wù)通信引導(dǎo)至可處理故障控制單元的功能的不同控制單元。由于每個控制單元都可靈活訪問許多傳感器和致動器，所以可降低控制單元的總數(shù)。本發(fā)明提供下列技術(shù)方案。技術(shù)方案I: 一種用于系統(tǒng)的可自動重構(gòu)的電氣網(wǎng)絡(luò),所述網(wǎng)絡(luò)包括
多個傳感器和致動器，其中所述傳感器測量所述系統(tǒng)的參數(shù)，所述致動器執(zhí)行所述系統(tǒng)中的動作；
兩個或更多的電子控制單元(ECU)，用于處理來自所述傳感器的數(shù)據(jù)，并發(fā)送指令給所述致動器；
兩個或更多的接口裝置，用于將所述傳感器和致動器連接至所述ECU，所述接口裝置為軟件可重構(gòu)的，以修改連接性；以及、通信總線，用于在所述接口裝置與所述ECU之間傳輸信息。技術(shù)方案2:如技術(shù)方案I的網(wǎng)絡(luò)，其中所述E⑶監(jiān)測所述網(wǎng)絡(luò)，以檢測E⑶故障或接口裝置故障。技術(shù)方案3:如技術(shù)方案I的網(wǎng)絡(luò)，其中每個所述ECU都配置成能夠執(zhí)行通常在其它E⑶上運行的任務(wù)。技術(shù)方案4:如技術(shù)方案I的網(wǎng)絡(luò)，其中每個所述接口裝置都包括通信控制器、可重構(gòu)通道使用表和重構(gòu)信息表。技術(shù)方案5:如技術(shù)方案4的網(wǎng)絡(luò)，其中每個所述接口裝置的所述通道使用表都可通過來自所述ECU之一的指令來重構(gòu)，以修改輸入和輸出通道的活動狀態(tài)。 技術(shù)方案6:如技術(shù)方案5的網(wǎng)絡(luò)，其中如果其中一個所述接口裝置故障，那么其它接口裝置中的一個的通道使用表被重構(gòu)。技術(shù)方案7:如技術(shù)方案4的網(wǎng)絡(luò)，其中每個所述接口裝置的信息表都可通過來自所述ECU之一的指令來重構(gòu)，以修改信息源和目標裝置標識符。技術(shù)方案8:如技術(shù)方案7的網(wǎng)絡(luò)，其中如果所述E⑶之一故障，則所述接口裝置之一的信息表被重構(gòu)。技術(shù)方案9:如技術(shù)方案4的網(wǎng)絡(luò)，其中每個所述接口裝置中的通信控制器使用所述通道使用表和信息表中的信息將來自所述傳感器的信息引導(dǎo)至所述ECU以及從ECU引導(dǎo)至所述致動器。技術(shù)方案10:如技術(shù)方案I的網(wǎng)絡(luò)，其中所述系統(tǒng)為車輛。技術(shù)方案11: 一種可重構(gòu)的電氣網(wǎng)絡(luò)，所述網(wǎng)絡(luò)包括
一個或更多的微控制器，用于處理來自傳感器的數(shù)據(jù)，并發(fā)送指令給致動器；以及兩個或更多的接口裝置，用于將所述傳感器和致動器連接至所述微控制器，所述接口裝置為軟件可重構(gòu)的，以修改連接性。技術(shù)方案12:如技術(shù)方案11的網(wǎng)絡(luò)，其中每個所述微控制器和每個所述接口裝置都配備有無線收發(fā)器，使得每個所述微控制器都能與每個所述接口裝置無線通信。技術(shù)方案13:如技術(shù)方案11的網(wǎng)絡(luò)，其中每個所述接口裝置都與所述微控制器之一集成在電子控制單元(ECT)中。技術(shù)方案14:如技術(shù)方案11的網(wǎng)絡(luò)，還包括通信總線，所述接口裝置連接至所述通信總線。技術(shù)方案15: —種用于重構(gòu)電氣網(wǎng)絡(luò)的方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括處理所述網(wǎng)絡(luò)的傳感器/致動器層與所述網(wǎng)絡(luò)的電子控制單元(ECU)層之間的通信的第一和第二接口裝置，所述方法包括
監(jiān)測所述網(wǎng)絡(luò)的操作，以檢測接口裝置故障或ECU故障；
重構(gòu)所述第一或第二接口裝置，以在檢測到第二 ECU的故障時將傳感器/致動器信息業(yè)務(wù)引導(dǎo)至第一 E⑶；以及
在檢測到所述第二接口裝置的故障時重構(gòu)所述第一接口裝置，以處理之前由所述第二接口裝置處理的信息業(yè)務(wù)。技術(shù)方案16:如技術(shù)方案15的方法，還包括在檢測到所述第二 E⑶的故障時激活所述第一 ECU上的任務(wù)，其中所述任務(wù)之前在所述第二 ECU上執(zhí)行。
技術(shù)方案17:如技術(shù)方案15的方法，其中在檢測到第二 ECU的故障時重構(gòu)第一或第二接口裝置以將傳感器/致動器信息業(yè)務(wù)引導(dǎo)至第一 E⑶包括，將來自所述第一 E⑶的信息發(fā)送至所述第一或第二接口裝置，指令所述第一或第二接口裝置如何重構(gòu)。技術(shù)方案18:如技術(shù)方案17的方法，其中重構(gòu)所述第一或第二接口裝置包括修改信息表，該信息表含有所述傳感器/致動器層中的裝置與所述第一和第二 ECU的映射。技術(shù)方案19:如技術(shù)方案15的方法，其中在檢測到所述第二接口裝置的故障時重構(gòu)所述第一接口裝置以處理之前由所述第二接口裝置處理的信息業(yè)務(wù)包括，將來自所述第一或第二 E⑶的信息發(fā)送至所述第一接口裝置，指令所述第一接口裝置如何重構(gòu)。技術(shù)方案20:如技術(shù)方案19的方法，其中重構(gòu)所述第一接口裝置包括修改通道使用表和修改信息表，其中所述通道使用表指示所述第一接口裝置應(yīng)當使用哪個輸入和輸出通道，所述信息表含有所述傳感器/致動器層中的裝置與所述第一和第二 ECU的映射。 結(jié)合附圖，從下面的說明書和所附權(quán)利要求可清楚本發(fā)明的其它特征。


圖I為當前車輛中通常使用的電氣架構(gòu)的示意 圖2為提出的電氣架構(gòu)的示意圖，其提供了比當前可用架構(gòu)更高的靈活性和故障容錯十生倉泛;
圖3為圖2中所示架構(gòu)的示意圖，示出了如何使用一組通用接口裝置來提供靈活性和故障各錯性能；
圖4為圖3中所示通用接口裝置之一的示意圖，示出了該裝置如何處理內(nèi)外部通信，以及重構(gòu)；
圖5為可用于重構(gòu)圖3中架構(gòu)的接口裝置的方法的流程 圖6為圖2中所示靈活且故障容錯的架構(gòu)的另一實施例的示意圖，其中接口裝置與ECU無線通信；以及
圖7為圖2中所示靈活且故障容錯的架構(gòu)的另一實施例的示意圖，其中接口裝置與ECU集成在一起。
具體實施例方式下面對涉及基于接口的可重構(gòu)電氣架構(gòu)的本發(fā)明實施例的描述實質(zhì)上僅僅是示例性的，不意欲以任何方式限制本發(fā)明或其應(yīng)用或使用。例如，所公開的架構(gòu)根據(jù)汽車應(yīng)用來描述，但是該架構(gòu)同樣可應(yīng)用于非汽車的系統(tǒng)。圖I為當前車輛及其它應(yīng)用中通常使用的電氣架構(gòu)10的示意圖。架構(gòu)10包括傳感器12和14、致動器16、電子控制單元(ECT) 20和30及通信總線40。在該實例中，傳感器12直接連接至E⑶20，E⑶20負責執(zhí)行功能，標識為任務(wù)22，這需要來自傳感器12的數(shù)據(jù)。類似地，傳感器14和致動器16直接連接至處理任務(wù)32的E⑶30，這需要來自傳感器14的數(shù)據(jù)，并給致動器16提供指令。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，傳感器12和14提供有關(guān)部件或系統(tǒng)的狀態(tài)的數(shù)據(jù)，例如溫度或壓力，同時致動器16執(zhí)行動作，例如打開門或打開燈。架構(gòu)10具有兩個主要缺陷。第一，在ECU故障事件期間，無法將故障ECU執(zhí)行的功能轉(zhuǎn)移至另一 ECU。這是因為，即使按程序設(shè)定失效備援ECU來執(zhí)行故障ECU的任務(wù)，但是由于一些傳感器和/或致動器被綁定至故障E⑶，所以失效備援E⑶無法訪問其執(zhí)行任務(wù)所需的數(shù)據(jù)。例如，如果ECU 30故障，因為ECU 20無法訪問傳感器14的數(shù)據(jù)，所以ECU20不能完成任務(wù)32，且不能發(fā)送指令至致動器16。架構(gòu)10的第二個缺點為，其妨礙了組合ECU，主要是因為前述缺少失效備援能力。換句話說，系統(tǒng)設(shè)計者不愿意將過多的功能組合在任何一個單獨的ECU上，因為所有那些功能會在ECU故障事件期間都喪失掉。這些缺點可使用更加靈活的架構(gòu)來克服。圖2為提出的電氣架構(gòu)50的示意圖，該架構(gòu)提供了比當前可用架構(gòu)更多的靈活性和故障容錯能力。在圖2和后續(xù)圖中，與前面附圖相同的元件以相同的標記顯示。架構(gòu)50增加了傳感器/致動器層與總線40之間的柔性接口層60。S卩，傳感器12和14、以及致動器16連接至柔性接口層60，該接口層60將來自傳感器12和14的數(shù)據(jù)提供給總線40，并將數(shù)據(jù)從總線40提供給致動器16。在架構(gòu)50中，E⑶層與總線40通信；因此，E⑶20和30可獲得他們需要的任何傳感器數(shù)據(jù)，只要該數(shù)據(jù)通過接口層60放在總線40上。同樣，ECU 20和30可將用于任何致動器的指令放在總線40上，接口層60將會確保該指令被輸送 給恰當?shù)闹聞悠?。架?gòu)50提供了在一個ECU故障事件中向不同ECU引導(dǎo)數(shù)據(jù)和任務(wù)的靈活性，從而提供了更好的故障容錯能力，并打開了實現(xiàn)ECU集成和合并的大門。例如，ECU 20和30均可編程有運行任務(wù)22和32所必需的軟件?，F(xiàn)在考慮上述架構(gòu)10的情形，在正常條件下，E⑶20使用來自傳感器12的數(shù)據(jù)運行任務(wù)22，E⑶30使用來自傳感器14的數(shù)據(jù)運行任務(wù)32并向致動器16提供指令。如上所述，對于架構(gòu)10，如果E⑶30故障，那么E⑶20無法執(zhí)行任務(wù)32。但是，對于架構(gòu)50，如果ECU 30故障，那么接口層60仍可將來自傳感器14的數(shù)據(jù)放在總線40上，并將該數(shù)據(jù)引導(dǎo)至E⑶20。然后E⑶20可運行任務(wù)32，并提供用于致動器16的指令輸出，該輸出可被放在總線40上并通過接口層60引導(dǎo)至致動器16。在該方案中，E⑶20還運行其自己的任務(wù)，即任務(wù)22。因此，架構(gòu)50提供了架構(gòu)10不可能具有的故障容錯能力。另外，架構(gòu)50提供了用來有效合并多個ECU的機會。例如，大多現(xiàn)代車輛包括分布在車輛上的許多微控制器，其中每個微控制器都執(zhí)行用于特定子系統(tǒng)的控制功能。因為各微控制器都只連接至用于其專用子系統(tǒng)的傳感器和致動器，所以這些微控制器通常無法合并或集成。使用架構(gòu)50，任意控制器都可與車輛內(nèi)的任意傳感器或致動器通信，因此任意控制器一般都可用作任意其它控制器的失效備援備份。因此，具有將若干子系統(tǒng)控制功能組合成單一的集成ECU的機會，既降低了硬件的成本，又在故障情形下提供了重復(fù)備份。圖2中的架構(gòu)50示出了一般形式的柔性接口層60，其用作一種“虛擬交叉開關(guān)”，以在必要時將傳感器/致動器層與ECU層連接。下面的說明將描述架構(gòu)50的不同實施方式，以及如何重構(gòu)通信通道來提供所需的靈活性和故障容錯能力。圖3為示出圖2中所示靈活且故障容錯架構(gòu)的一種實施方式的架構(gòu)70的示意圖。在架構(gòu)70中，柔性接口層60包括一組通用接口裝置，具體地，接口裝置72和74。各接口裝置72和74均可配置成將數(shù)據(jù)信息從傳感器12和14中任意一個或兩者引導(dǎo)至ECU 20或30中任意一個，并將指令信息從ECU 20或30中任意一個引導(dǎo)至致動器16。例如，在常規(guī)操作模式下，當所有裝置工作正常時，接口裝置72在線路76上從傳感器12接收數(shù)據(jù)，并通過總線40上指定給E⑶20的信息發(fā)送數(shù)據(jù)。同時，接口裝置74在線路78上從傳感器14接收數(shù)據(jù)，并通過總線40上指定給ECU 30的信息發(fā)送數(shù)據(jù)。ECU 30會將致動器指令放在總線40上，該指令將被接口裝置74獲得并在線路80上被引導(dǎo)至致動器16。可通過一些例子來解釋故障容錯能力或失效備援能力。例如，如果E⑶30故障，那么ECU 20通過向接口裝置74發(fā)送消息來響應(yīng)，指令其將所有信息引導(dǎo)至ECU 20而不是E⑶30。同時，E⑶20開始執(zhí)行之前在E⑶30上運行的任意任務(wù)，例如任務(wù)32。因此，來自傳感器14的數(shù)據(jù)會被接口裝置74通過指定給E⑶20的信息放在總線40上。E⑶20使用來自傳感器14的數(shù)據(jù)執(zhí)行任務(wù)32，并以總線40上的信息的形式發(fā)出用于致動器16的指令。含有用于致動器16的指令的信息將被接口裝置74獲得并被提供給致動器16。除了其
正常執(zhí)行的任務(wù)22之外，ECU 20還會執(zhí)行與任務(wù)32相關(guān)的操作。架構(gòu)70還可處理接口裝置的故障，如這里所示。例如，如果接口裝置72故障，那么ECU 20會發(fā)送信息至接口裝置74，指令其激活其用于傳感器12的數(shù)據(jù)通道，并將來自傳感器12的數(shù)據(jù)發(fā)送至E⑶20。因此，接口裝置74會開始在線路82上從傳感器12接收數(shù)據(jù)，并通過總線40以指定給ECU 20的信息的形式發(fā)送該數(shù)據(jù)。類似地，如果接口裝置74故障，那么接口裝置72會被指令開始分別在線路84和86上與傳感器14和致動器16通信。在接口裝置故障的情形下，除由E⑶執(zhí)行的任務(wù)保持與正常操作情形相同之外，傳感器/致動器通道使用和信息引導(dǎo)變化。可使用心跳型方法來允許檢測接口裝置或E⑶的故障。接口裝置72與總線40之間的所有信息業(yè)務(wù)都在線路90上實施，接口裝置74與總線40之間的所有信息業(yè)務(wù)都在線路92上實施。總線上的所有信息包括信息本身中標準通信總線形式的源裝置和目標裝置。接口裝置72的信息靈活引導(dǎo)通過可重構(gòu)信息表和可重構(gòu)通道使用表來實現(xiàn)，如下所述。應(yīng)當理解，在完整的車輛或系統(tǒng)中，可存在比圖3和其它架構(gòu)圖中所示更多的許多接口裝置、傳感器、致動器和ECU?？筛鶕?jù)給出的實例復(fù)制裝置和連接。還應(yīng)當理解，致動器裝置可包括內(nèi)部傳感器，在該情形下，數(shù)據(jù)需要流動進出該裝置。另外，論述中術(shù)語“線路”的使用表示兩個裝置之間的邏輯連接，并不意味著暗示一根物理線路。這些擴展可被電氣網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)領(lǐng)域中的技術(shù)人員很好地理解。圖4為圖3中所示接口裝置72的示意圖，示出了裝置72如何處理內(nèi)外部通信和重構(gòu)。接口裝置72包括身為內(nèi)外部通信集線器的通信控制器100。接口裝置72還包括可為模數(shù)轉(zhuǎn)換器或其它類輸入通道的輸入通道102和104。輸入通道102在線路76上從傳感器12接收數(shù)據(jù)，如圖3中所示。如果使用的話，輸入通道104在線路84上從傳感器14接收數(shù)據(jù)，如圖3中所示和之前所述。接口裝置72還包括輸出通道106，該通道可為脈寬調(diào)節(jié)(PWM)驅(qū)動器或其它類輸出通道。如果使用的話，輸出通道106在線路86上向致動器16提供指令，如圖3中所示和之前所述。輸入通道102和104及輸出通道106與通信控制器100通信，該控制器進而通過線路90與總線40通信，如圖3中所示。通信控制器100可被編程為通過任意期望協(xié)議(例如控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)協(xié)議)與總線40通信。接口裝置72還包括可重構(gòu)信息表108和可重構(gòu)通道使用表110。信息表108保持將來自傳感器/致動器層的信息映射至E⑶層的列表，反之亦然。例如，在常規(guī)條件下，信息表108會含有指示要將來自傳感器12的數(shù)據(jù)發(fā)送至E⑶20的條目。因此，通信控制器100從傳感器12獲取在輸入通道102上接收的數(shù)據(jù)，以指定給E⑶20的信息的形式編碼該數(shù)據(jù)，并通過線路90將該信息放在總線40上。如果E⑶20故障，那么E⑶30會發(fā)送信息至接口裝置72，指示信息表108應(yīng)當重構(gòu)成將來自傳感器12的數(shù)據(jù)映射至E⑶30。通道使用表110保持被接口裝置72使用的輸入和輸出通道、與各通道相關(guān)的傳感器或致動器裝置、以及各傳感器或致動器的刷新或取樣比率的列表。例如，在常規(guī)條件下，接口裝置72中的通道使用表110會指示輸入通道102是有效的且被連接至傳感器12。輸入通道104和輸出通道106在常規(guī)條件下 是不工作的，該信息也包含在通道使用表110中。在前述實例中，如果接口裝置74故障，那么接口裝置72將接收指令其激活輸入通道104至傳感器14和輸出通道106至致動器16的信息；還分別提供取樣和刷新比率。該信息會被存儲在通道使用表110中。通道使用表110結(jié)合信息表108允許接口裝置72中的通信控制器100管理輸入和輸出通道使用，并恰當?shù)匾龑?dǎo)信息進出總線40。因此接口裝置72的重構(gòu)能力提供前述接口層60中所需的靈活性和故障容錯能力。E⑶20和30必須能夠發(fā)送信息至接口裝置72，以恰當?shù)刂貥?gòu)信息表108和通道使用表110。用于重構(gòu)信息的邏輯可包含在重構(gòu)策略表(未示出)中，指示對于給定裝置故障應(yīng)當采取什么樣的動作。例如，如上所述，如果接口裝置74故障，E⑶30會發(fā)送信息至接口裝置72，指示接口裝置72激活輸入通道104、激活輸出通道106、將來自傳感器14的數(shù)據(jù)引導(dǎo)至ECU 30和將來自ECU30的數(shù)據(jù)引導(dǎo)至致動器16。這些信息的前兩個被應(yīng)用于通道使用表110，而后兩個信息被應(yīng)用于信息表108。E⑶20和30中的重構(gòu)策略表包括有任意意外故事或故障情形所必需的重構(gòu)響應(yīng)。還可使用故障靜默接口裝置配置策略。例如，如果接口裝置74故障，那么可指令接口裝置74停止通信，從而避免總線40上的偽信息。值得注意的是，上述重構(gòu)策略比基于重復(fù)備用的方法更加有效，在基于重復(fù)備用的方法中，接口裝置72和74總是從所有連接的傳感器和致動器發(fā)送和接收全部數(shù)據(jù)。第一，使用重構(gòu)策略，每個接口裝置72和74都可將不需要的輸入和輸出通道保持為不激活，節(jié)約電力。第二，使用重構(gòu)策略最小化了總線40上的信息業(yè)務(wù)量。例如，如果兩個接口裝置72和74都從兩個傳感器12和14接收數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)放在總線40上，那么對于每個總線時間段在總線40上都會有四個信息。另一方面，使用該重構(gòu)策略，在總線40上只會有兩個傳感器數(shù)據(jù)信息——在常規(guī)操作條件下，兩個接口裝置72和接口裝置74各向總線40發(fā)送一個信息，而在失效備援情形下，例如，接口裝置72 (故障)靜默，接口裝置74向總線40發(fā)送兩個信息(一個用于傳感器12，一個用于傳感器14)。圖5為可用來在接口裝置或E⑶故障事件中重構(gòu)圖3架構(gòu)70中的裝置的方法的流程圖120。該方法開始于接口裝置72和74及E⑶20和30正常地工作。在框122，監(jiān)測裝置的操作。在決定菱形框124，確定是否具有E⑶故障。如果沒有E⑶故障，那么方法繼續(xù)至決定菱形框126，確定是否具有接口裝置故障。如果沒有接口裝置故障，那么方法循環(huán)返回繼續(xù)在框122的監(jiān)測。從決定菱形框124，如果檢測到E⑶故障，那么方法分岔至框128，正在工作的E⑶發(fā)送接口裝置重構(gòu)信息。例如，考慮E⑶20故障的情形。在框128，仍在操作的E⑶(即E⑶30)發(fā)送信息給接口裝置72，指令其重構(gòu)其信息表，以開始將之前被引導(dǎo)至ECU 20的那些信息引導(dǎo)至E⑶30。在框130，接口裝置72從E⑶30接收指令，并重構(gòu)其信息表，以將來自傳感器12的數(shù)據(jù)引導(dǎo)至E⑶30。在框132，E⑶30開始執(zhí)行故障E⑶20的所有任務(wù)——在該實例中，即任務(wù)22。在框128-132的重構(gòu)步驟之后，網(wǎng)絡(luò)操作可以全部功能繼續(xù)，方法循環(huán)返回繼續(xù)在框122的監(jiān)測。從決定菱形框126，如果檢測到接口裝置故障，那么方法繼續(xù)至框134，其中E⑶發(fā)送重構(gòu)仍在工作的接口裝置的信息。例如，考慮接口裝置72故障的情形。在框134，E⑶之一(例如ECU 20)發(fā)送信息給仍在操作的接口裝置，即接口裝置74，指令其重構(gòu)其通道使用表和其信息表。在框136，接口裝置74根據(jù)在框134來自E⑶20的指令重構(gòu)其通道使用表和其信息表。在該實例中，接口裝置74必須重構(gòu)其通道使用表，以激活連接至線路82上傳感器12的通道，接口裝置74必須重構(gòu)其信息表，以將來自傳感器12的信息數(shù)據(jù)引導(dǎo)至E⑶20。在框134-136的重構(gòu)步驟之后，網(wǎng)絡(luò)操作可以全部功能繼續(xù)，方法循環(huán)返回繼續(xù)在框122的監(jiān)測。
再次，應(yīng)當理解流程圖120的方法可應(yīng)用于具有超過兩個接口裝置和兩個E⑶的E/E網(wǎng)絡(luò)。在更大的網(wǎng)絡(luò)中，該方法可在重構(gòu)之后繼續(xù)，在另一 ECU或接口裝置故障的事件中可實施另外的重構(gòu)。圖6為示出圖2中所示靈活且容錯的架構(gòu)的另一實施例的架構(gòu)140的示意圖。在架構(gòu)140中，接口裝置142和146分別配備有無線收發(fā)器144和148。同樣，E⑶150和154同樣配備有無線收發(fā)器152和156。因此，接口裝置142和146可與E⑶150和154無線通信，消除了其間對物理有線連接的需要。該布置提供了一定的設(shè)計和包裝的靈活性，例如基于傳感器和致動器位置最優(yōu)地定位接口裝置142和146，可能遠離E⑶150和154的最優(yōu)位置。在該實施例中，每個接口裝置無線收發(fā)器144和148需要能夠與ECU無線收發(fā)器152和156中的每個通信，以提供前述的失效備援靈活性。即，如果E⑶150故障，例如，接口裝置142需要能夠與E⑶154無線通信以保持系統(tǒng)能力。如果接口裝置故障，那么剩余起作用的接口裝置能夠直接與兩個ECU通信，或者其可只與能將指定給其它ECU的信息放在總線40上的一個E⑶通信。圖I為示出圖2中所示靈活且容錯架構(gòu)的另一實施例的架構(gòu)160的示意圖。在架構(gòu)160中，E⑶170包括集成的接口裝置172和微控制器174。接口裝置172可與傳感器12和14及致動器16通信，還可與總線40通信。接口裝置172含有可重構(gòu)信息表和可重構(gòu)通道使用表，如前對于架構(gòu)70中的接口裝置72所描述的。同樣，E⑶180包括集成的接口裝置182和微控制器184。在該實施例中，微控制器174和184執(zhí)行屬于之前實施例中E⑶的功能，而E⑶170和180用作具有接口裝置的集成平臺。與前述形式相同，接口裝置172和182可通過它們的信息表和通道使用表來配置，以在必要時與傳感器12和14、致動器16及微控制器174和184通信。例如，在正常情形下，接口裝置172接收來自傳感器12的數(shù)據(jù)，并直接向微控制器174提供數(shù)據(jù)。如果接口裝置172故障，那么微控制器184會向接口裝置182發(fā)送信息，指令其激活其通向傳感器12的輸入通道，并將傳感器12的數(shù)據(jù)輸送至微控制器184。同時，微控制器184開始執(zhí)行之前由微控制器174執(zhí)行的所有任務(wù)。還可基于一個通道接一個通道地進行重構(gòu)。例如，由于單個線或連接器的故障，接口裝置172可能失去與傳感器12的通信。但是如果接口裝置172仍可以其它方式操作，那么傳感器12的數(shù)據(jù)可通過接口裝置182被引導(dǎo)至總線40上，并通過接口裝置172引導(dǎo)至微控制器174，微控制器174使用傳感器12的數(shù)據(jù)繼續(xù)執(zhí)行其任務(wù)?？扇菀椎叵氲筋愃频闹貥?gòu)策略來解決微控制器174或184或者整個E⑶170或180的故障。通過在傳感器/致動器層與ECU層之間設(shè)置可重構(gòu)接口層，從而將傳感器和致動器從ECU解耦，上述每種架構(gòu)都提供了傳統(tǒng)電氣架構(gòu)中所沒有的靈活性和故障容錯能力。這些能力使得能夠?qū)崿F(xiàn)部件集成、成本降低，并為車輛和大量使用聯(lián)網(wǎng)電氣和電子裝置的 其它系統(tǒng)的制造商提供了提高可靠性的機會。前面的說明書僅僅公開和描述了本發(fā)明的示例性實施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員從該描述和附圖及權(quán)利要求可容易地認識到，在不脫離由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明實質(zhì)和范圍的情形下可在其中進行各種改變、修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于系統(tǒng)的可自動重構(gòu)的電氣網(wǎng)絡(luò)，所述網(wǎng)絡(luò)包括 多個傳感器和致動器，其中所述傳感器測量所述系統(tǒng)的參數(shù)，所述致動器執(zhí)行所述系統(tǒng)中的動作； 兩個或更多的電子控制單元(ECU)，用于處理來自所述傳感器的數(shù)據(jù)，并發(fā)送指令給所述致動器； 兩個或更多的接口裝置，用于將所述傳感器和致動器連接至所述ECU，所述接口裝置為軟件可重構(gòu)的，以修改連接性；以及 通信總線，用于在所述接口裝置與所述ECU之間傳輸信息。
2.如權(quán)利要求I的網(wǎng)絡(luò)，其中所述ECU監(jiān)測所述網(wǎng)絡(luò)，以檢測ECU故障或接口裝置故障。
3.如權(quán)利要求I的網(wǎng)絡(luò)，其中每個所述E⑶都配置成能夠執(zhí)行通常在其它E⑶上運行的任務(wù)。
4.如權(quán)利要求I的網(wǎng)絡(luò)，其中每個所述接口裝置都包括通信控制器、可重構(gòu)通道使用表和重構(gòu)信息表。
5.如權(quán)利要求4的網(wǎng)絡(luò)，其中每個所述接口裝置的所述通道使用表都可通過來自所述E⑶之一的指令來重構(gòu)，以修改輸入和輸出通道的活動狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求5的網(wǎng)絡(luò)，其中如果其中一個所述接口裝置故障，那么其它接口裝置中的一個的通道使用表被重構(gòu)。
7.如權(quán)利要求4的網(wǎng)絡(luò)，其中每個所述接口裝置的信息表都可通過來自所述ECU之一的指令來重構(gòu)，以修改信息源和目標裝置標識符。
8.如權(quán)利要求7的網(wǎng)絡(luò)，其中如果所述ECU之一故障，則所述接口裝置之一的信息表被重構(gòu)。
9.一種可重構(gòu)的電氣網(wǎng)絡(luò)，所述網(wǎng)絡(luò)包括 一個或更多的微控制器，用于處理來自傳感器的數(shù)據(jù)，并發(fā)送指令給致動器；以及 兩個或更多的接口裝置，用于將所述傳感器和致動器連接至所述微控制器，所述接口裝置為軟件可重構(gòu)的，以修改連接性。
10.一種用于重構(gòu)電氣網(wǎng)絡(luò)的方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括處理所述網(wǎng)絡(luò)的傳感器/致動器層與所述網(wǎng)絡(luò)的電子控制單元(ECU)層之間的通信的第一和第二接口裝置，所述方法包括 監(jiān)測所述網(wǎng)絡(luò)的操作，以檢測接口裝置故障或ECU故障； 重構(gòu)所述第一或第二接口裝置，以在檢測到第二 ECU的故障時將傳感器/致動器信息業(yè)務(wù)引導(dǎo)至第一 E⑶；以及 在檢測到所述第二接口裝置的故障時重構(gòu)所述第一接口裝置，以處理之前由所述第二接口裝置處理的信息業(yè)務(wù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于接口的可重構(gòu)電氣架構(gòu)。電氣網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括可重構(gòu)接口層以及相應(yīng)的重構(gòu)方法。所述接口層包括允許多個傳感器和致動器與多個控制單元通信的可重構(gòu)接口裝置。每個傳感器或致動器都連接至多個接口裝置，接口裝置進而連接至總線?？刂茊卧策B接至總線。在接口裝置故障事件中，可重構(gòu)其它接口裝置，以保持傳感器、致動器與控制單元之間的連接。在控制單元故障事件中，接口裝置可重構(gòu)，以將傳感器和致動器信息業(yè)務(wù)引導(dǎo)至可處理故障控制單元的功能的不同控制單元。由于每個控制單元都可靈活訪問許多傳感器和致動器，所以可降低控制單元的總數(shù)。
文檔編號G05B19/042GK102736538SQ201210107869
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月13日
發(fā)明者D.達斯, S.拉賈潘, V.K.阿格拉瓦爾 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司