專利名稱：在控制局域網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中監(jiān)控整個網(wǎng)絡的運行狀態(tài)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車控制局域網(wǎng)(CAN)網(wǎng)絡的網(wǎng)絡監(jiān)控方法，尤其涉及一種用于在 CAN網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中監(jiān)控整個網(wǎng)絡的運行狀態(tài)的方法。
背景技術(shù)：
CAN是德國博世公司在1986年為解決汽車中眾多測量控制部件之間的數(shù)據(jù)交換 而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信總線，發(fā)展到現(xiàn)在，如今的CAN網(wǎng)絡系統(tǒng)在汽車產(chǎn)業(yè)中已經(jīng)起 到了不可替代的作用。對于可充電雙模式混合動力汽車來講，其電子控制模塊眾多，網(wǎng)絡通信復雜，整車 CAN通信網(wǎng)絡分為動力網(wǎng)絡與車身網(wǎng)絡，對可靠性要求很高?，F(xiàn)有的CAN網(wǎng)絡中，大多無主 動監(jiān)控功能，不能及時發(fā)現(xiàn)總線節(jié)點故障及網(wǎng)絡性能異常等情況，對于一般功能簡單、系統(tǒng) 交互量少、可靠性要求不高的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)可能影響不大，但是對于混合動力汽車的復雜網(wǎng)絡 結(jié)構(gòu)及大數(shù)據(jù)量可靠性要求高的網(wǎng)絡，則存在很大的風險，使得對整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)的 實時監(jiān)控不能得到保障，從而便需要一種新的CAN網(wǎng)絡監(jiān)測方法來對整個CAN網(wǎng)絡的狀態(tài) 進行實時監(jiān)控，從而能夠即時了解整個汽車各個模塊和組件的運行狀態(tài)，在最大程度上避 免系統(tǒng)故障帶來的危害。

發(fā)明內(nèi)容
由于現(xiàn)有的CAN網(wǎng)絡監(jiān)測方法在對數(shù)目日益增多且網(wǎng)絡通訊越發(fā)復雜的網(wǎng)絡節(jié) 點進行監(jiān)控時實時性不能得到保證，本發(fā)明提出了一種對整個CAN網(wǎng)絡的運行狀態(tài)進行監(jiān) 控的方法。本發(fā)明提供了一種用于在控制局域網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中監(jiān)控整個網(wǎng)絡的運行狀態(tài)的方 法，其中所述控制局域網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)包括一個網(wǎng)絡管理節(jié)點以及一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點，所述 網(wǎng)絡管理節(jié)點和所述網(wǎng)絡節(jié)點之間通過動力網(wǎng)總線進行連接，該方法包括所述網(wǎng)絡管理 節(jié)點向所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點周期性地發(fā)送時鐘報文；所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點中的每 一個網(wǎng)絡節(jié)點響應于所述網(wǎng)絡管理節(jié)點發(fā)送的時鐘報文，計算自身在每個時間周期內(nèi)向所 述動力網(wǎng)總線發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)，并將所述發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)發(fā)送到所述網(wǎng)絡管理節(jié)點；所述 網(wǎng)絡管理節(jié)點接收所述發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)，并利用所述發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)來計算至少一個時間 周期內(nèi)的網(wǎng)絡負載；以及根據(jù)所述至少一個時間周期內(nèi)的網(wǎng)絡負載來判斷整個網(wǎng)絡的運行 狀態(tài)。通過本發(fā)明所提出的監(jiān)測網(wǎng)絡負載的方法以及在此基礎上對整個CAN網(wǎng)絡的運 行狀態(tài)進行監(jiān)控的方法，能夠?qū)W(wǎng)絡的網(wǎng)絡負載進行計算，并從而實現(xiàn)對整個CAN網(wǎng)絡的 運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，確保了汽車在各種工作模式下信息交互的實時性和準確性。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的CAN網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖；以及
圖2是根據(jù)本發(fā)明的整個CAN網(wǎng)絡運行狀態(tài)監(jiān)控方法的流程圖。
具體實施例方式一般的汽車CAN網(wǎng)絡包括一個起主控作用的網(wǎng)絡管理節(jié)點以及多個其它的網(wǎng)絡 節(jié)點，在本發(fā)明的一種實施方式中，如圖1所示，汽車CAN網(wǎng)絡可以包括動力電池管理器、 車載充電器或外部充電器、電機控制器、發(fā)動機電子控制單元(ECU)、傳動ECU、主控制器和 DC/DC變換器等。其中動力電池管理器為網(wǎng)絡管理節(jié)點，其余的模塊則是所述其它的網(wǎng)絡節(jié) 點，包括動力電池管理器在內(nèi)的各個模塊之間通過動力網(wǎng)總線來互相耦合。以下將結(jié)合圖 1所示的CAN網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)對本發(fā)明的內(nèi)容進行詳細的描述，需要指出的是，本實施方式中所列 出的各個模塊只是為了對實施方式進行說明，并不起限制作用，從而本發(fā)明的內(nèi)容也不限 于這種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。如圖2所示，本發(fā)明提供了一種用于在控制局域網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中監(jiān)控整個CAN網(wǎng)絡 的運行狀態(tài)的方法。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所述網(wǎng)絡管理節(jié)點向所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié) 點周期性地發(fā)送時鐘報文(步驟210)；所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點中的每一個網(wǎng)絡節(jié)點響應 于所述網(wǎng)絡管理節(jié)點發(fā)送的時鐘報文，計算自身在每個時間周期內(nèi)向所述動力網(wǎng)總線發(fā)送 的數(shù)據(jù)幀數(shù)，并將所述發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)發(fā)送到所述網(wǎng)絡管理節(jié)點(步驟220)；所述網(wǎng)絡管 理節(jié)點接收所述發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)，并利用所述發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)來計算至少一個時間周期內(nèi) 的網(wǎng)絡負載(步驟230)；以及根據(jù)所述至少一個時間周期內(nèi)的網(wǎng)絡負載來判斷整個網(wǎng)絡的 運行狀態(tài)(步驟M0)。在步驟210中，所述網(wǎng)絡管理節(jié)點向所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點周期性地發(fā)送時鐘 報文，其中所使用的時間周期為10ms-50ms。其中所述時鐘報文是一種CAN數(shù)據(jù)報文(CAN 數(shù)據(jù)報文為用來傳輸各個ECU內(nèi)部的實際信號的報文)。在步驟220中，所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點中的每一個網(wǎng)絡節(jié)點根據(jù)所述網(wǎng)絡管理 節(jié)點發(fā)送的時鐘報文來計算各自在每個時間周期內(nèi)向所述動力網(wǎng)總線發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)，并 且所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點中的每一個網(wǎng)絡節(jié)點將各自在每個時間周期內(nèi)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀 數(shù)的計算結(jié)果發(fā)送到所述網(wǎng)絡管理節(jié)點。而所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點中的每一個網(wǎng)絡節(jié)點將所述發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)發(fā)送到 所述網(wǎng)絡管理節(jié)點的步驟則可通過發(fā)送網(wǎng)絡管理報文的方式來實現(xiàn)，其中，所述網(wǎng)絡管理 節(jié)點向所述至少一個網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)送網(wǎng)絡管理報文，該網(wǎng)絡管理報文請求所述至少一個網(wǎng)絡 節(jié)點中的每一個網(wǎng)絡節(jié)點將自身在每個時間周期內(nèi)所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)發(fā)送到所述網(wǎng)絡管 理節(jié)點。其中所述網(wǎng)絡管理報文為管理整車各個E⑶的報文，比如用于對各個E⑶進行休 眠喚醒的報文、請求各個模塊上傳統(tǒng)計數(shù)據(jù)的報文等等。網(wǎng)絡管理節(jié)點也可以每隔M個(比如1-10個)時間周期發(fā)送一次網(wǎng)絡管理報文， 并要求各個網(wǎng)絡節(jié)點上傳各自在之前M個時間周期的每個時間周期中發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)。所述網(wǎng)絡節(jié)點響應于所述網(wǎng)絡管理報文將各自在所要求的每個時間周期內(nèi)發(fā)送 的數(shù)據(jù)幀數(shù)發(fā)送到網(wǎng)絡管理節(jié)點。在步驟210和220中，網(wǎng)絡管理節(jié)點除了通過所述時鐘報文來啟動各個網(wǎng)絡節(jié)點 對自身發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)進行計算之外，還可以利用所述時鐘報文將各個網(wǎng)絡節(jié)點的時間與 系統(tǒng)時間統(tǒng)一，并使得各個網(wǎng)絡節(jié)點的時間周期長度與網(wǎng)絡管理節(jié)點一致，從而在統(tǒng)計各個時間周期的發(fā)送數(shù)據(jù)幀數(shù)或接收數(shù)據(jù)幀數(shù)時不存在時間上的偏差。在本發(fā)明的一種實施方式中，時鐘報文可以啟動各個網(wǎng)絡節(jié)點對自身發(fā)送的數(shù)據(jù) 幀數(shù)進行計算，并在隨后接收到網(wǎng)絡管理節(jié)點的網(wǎng)絡管理報文后，再將所計算的數(shù)據(jù)幀數(shù) 發(fā)送到網(wǎng)絡管理節(jié)點。在步驟230中，所述網(wǎng)絡管理節(jié)點接收所述發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)，并利用所述一個或 多個網(wǎng)絡節(jié)點中的每一個網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)來計算所述至少一個時間周期內(nèi)的網(wǎng)
絡負載。在該步驟中，不但可以計算整個網(wǎng)絡在一個時間周期內(nèi)的網(wǎng)絡負載，也可以計算 整個網(wǎng)絡在多個時間周期內(nèi)的網(wǎng)絡負載。在該步驟中，所述網(wǎng)絡負載是通過下式計算得到的網(wǎng)絡負載=(每幀數(shù)據(jù)的位數(shù)X所有網(wǎng)絡節(jié)點在N個時間周期內(nèi)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀 數(shù)之和)/(NX時間周期X總線標準位速率)，其中總線標準位速率指的是單位時間內(nèi)總線所允許的數(shù)據(jù)位數(shù)，單位是比特/ 秒；N的范圍為1-5。可見，網(wǎng)絡負載是一個或多個時間周期內(nèi)平均每秒發(fā)送的數(shù)據(jù)的位數(shù)與總線標準 位速率的比值，為了反映即時的概念，所考慮的時間長度不宜過長。在步驟MO中，根據(jù)所述至少一個時間周期內(nèi)的網(wǎng)絡負載來判斷整個網(wǎng)絡的運行 狀態(tài)。車輛各種工作模式下整車通訊負載率監(jiān)測。網(wǎng)絡管理模塊需要實時監(jiān)測總線負載 情況，并根據(jù)車輛實時的工作模式判斷此工作模式下的總線負載與其理論負載進行對比是 否符合要求，多包丟包現(xiàn)象是否超過網(wǎng)絡系統(tǒng)容錯要求。在該步驟中，也可以通過對網(wǎng)絡負載進行等級劃分來實現(xiàn)對整個網(wǎng)絡的運行狀態(tài) 的監(jiān)控，其中可以按照如下規(guī)則來劃分等級如果所述網(wǎng)絡負載小于0.4，則判斷整個網(wǎng)絡 處于正常負載狀態(tài)；如果所述網(wǎng)絡負載大于或等于0. 4且小于0. 7，則判斷整個網(wǎng)絡處于負 載過高狀態(tài)；如果所述網(wǎng)絡負載大于或等于0. 7，則判斷整個網(wǎng)絡處于負載嚴重過高狀態(tài)。此外，除了上述步驟，該網(wǎng)絡運行狀態(tài)方法中還可包括所述網(wǎng)絡管理節(jié)點在計算 所述網(wǎng)絡負載之后請求所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點中的每一個網(wǎng)絡節(jié)點將自身在每個時間 周期內(nèi)所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)的計算結(jié)果清除。結(jié)合圖1進行說明，作為網(wǎng)絡管理節(jié)點的動力電池管理器根據(jù)車輛系統(tǒng)時鐘(動 力電池管理器提供)統(tǒng)計各電控單元在每個時間周期內(nèi)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)，并對同一時間周 期內(nèi)從各個模塊接收到的數(shù)據(jù)幀數(shù)求和，得出這一段時間內(nèi)的網(wǎng)絡負載。在車輛處于放電模式時，向動力電池管理器發(fā)送數(shù)據(jù)幀數(shù)的電控單元包括電機控 制器、發(fā)動機E⑶、傳動E⑶、DC/DC變換器、主控制器等。在車輛處于充電模式時，向動力電池管理器發(fā)送數(shù)據(jù)幀數(shù)的電控單元包括DC/DC 變換器、車載充電器(或外部充電器)等。通過本發(fā)明所提出的對整個CAN網(wǎng)絡的運行狀態(tài)進行監(jiān)控的方法，能夠?qū)W(wǎng)絡的 網(wǎng)絡負載進行計算，從而實現(xiàn)對網(wǎng)絡狀態(tài)的實時監(jiān)控，確保了汽車在各種工作模式下信息 交互的實時性和準確性，并能夠即時了解整個汽車各個模塊和組件的運行狀態(tài)，從而在最 大程度上避免系統(tǒng)故障帶來的危害。
權(quán)利要求
1.一種用于在控制局域網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中監(jiān)控整個網(wǎng)絡的運行狀態(tài)的方法，其中所述控制 局域網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)包括一個網(wǎng)絡管理節(jié)點以及一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點，所述網(wǎng)絡管理節(jié)點和所 述網(wǎng)絡節(jié)點之間通過動力網(wǎng)總線進行連接，其特征在于，該方法包括所述網(wǎng)絡管理節(jié)點向所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點周期性地發(fā)送時鐘報文； 所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點中的每一個網(wǎng)絡節(jié)點根據(jù)所述網(wǎng)絡管理節(jié)點發(fā)送的時鐘報 文來計算自身在每個時間周期內(nèi)向所述動力網(wǎng)總線發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)，并且所述一個或多個 網(wǎng)絡節(jié)點中的每一個網(wǎng)絡節(jié)點將所述發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)發(fā)送到所述網(wǎng)絡管理節(jié)點；所述網(wǎng)絡管理節(jié)點接收所述發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)，并利用所述發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)來計算至少 一個時間周期內(nèi)的網(wǎng)絡負載；以及根據(jù)所述至少一個時間周期內(nèi)的網(wǎng)絡負載來判斷整個網(wǎng)絡的運行狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點中的每一個網(wǎng)絡節(jié)點將 所述發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)發(fā)送到所述網(wǎng)絡管理節(jié)點包括所述網(wǎng)絡管理節(jié)點向所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)送網(wǎng)絡管理報文，該網(wǎng)絡管理報文請 求所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點中的每一個網(wǎng)絡節(jié)點將自身在每個時間周期內(nèi)所發(fā)送的數(shù)據(jù) 幀數(shù)的計算結(jié)果發(fā)送到所述網(wǎng)絡管理節(jié)點；所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點中的每一個網(wǎng)絡節(jié)點將自身在每個時間周期內(nèi)所發(fā)送的數(shù) 據(jù)幀數(shù)的計算結(jié)果發(fā)送到所述網(wǎng)絡管理節(jié)點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述網(wǎng)絡負載是通過下式計算得到的網(wǎng)絡負載=(每幀數(shù)據(jù)的位數(shù)X所有網(wǎng)絡節(jié)點在N個時間周期內(nèi)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)之 和)/(NX時間周期X總線標準位速率)，其中總線標準位速率是指單位時間內(nèi)總線所允許的數(shù)據(jù)位數(shù)，單位是比特/秒；N的范 圍為1-5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述網(wǎng)絡管理節(jié)點是動力電池管理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述網(wǎng)絡節(jié)點包括下列中的至少一者充電 器、電機控制器、發(fā)動機電子控制單元、傳動電子控制單元、主控制器和DC/DC變換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，該方法還包括所述網(wǎng)絡管理節(jié)點在計算所述網(wǎng)絡負載之后請求所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點中的每一 個網(wǎng)絡節(jié)點將自身在每個時間周期內(nèi)所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)的計算結(jié)果清除。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中根據(jù)所述網(wǎng)絡負載來判斷整個網(wǎng)絡的運行狀 態(tài)包括對網(wǎng)絡負載劃分等級，以判斷整個網(wǎng)絡的運行狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中如果所述網(wǎng)絡負載小于0. 4，則判斷整個網(wǎng)絡處于正常負載狀態(tài)； 如果所述網(wǎng)絡負載大于或等于0. 4且小于0. 7，則判斷整個網(wǎng)絡處于負載過高狀態(tài)； 如果所述網(wǎng)絡負載大于或等于0. 7，則判斷整個網(wǎng)絡處于負載嚴重過高狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供了在CAN網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中整個網(wǎng)絡的運行狀態(tài)的監(jiān)控方法，其中所述CAN網(wǎng)絡中包括一個網(wǎng)絡管理節(jié)點和多個其它網(wǎng)絡節(jié)點，該方法包括所述網(wǎng)絡管理節(jié)點向所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點周期性地發(fā)送時鐘報文；所述一個或多個網(wǎng)絡節(jié)點中的每一個網(wǎng)絡節(jié)點響應于所述網(wǎng)絡管理節(jié)點發(fā)送的時鐘報文，計算自身在每個時間周期內(nèi)向所述動力網(wǎng)總線發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)，并將所述發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)發(fā)送到所述網(wǎng)絡管理節(jié)點；所述網(wǎng)絡管理節(jié)點接收所述發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)，并利用所述發(fā)送的數(shù)據(jù)幀數(shù)來計算至少一個時間周期內(nèi)的網(wǎng)絡負載；以及根據(jù)所述至少一個時間周期內(nèi)的網(wǎng)絡負載來判斷整個網(wǎng)絡的運行狀態(tài)。
文檔編號H04L12/28GK102111286SQ200910259959
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者宋俊俊, 王柯, 王超 申請人:比亞迪股份有限公司