專利名稱：一種混合動力can網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種CAN網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著微控制器在汽車控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，汽車電子化程度越來越高。為 降低成本和簡化線束連接，各汽車制造商紛紛采用各種總線控制技術(shù)，達到實現(xiàn)汽車眾多 的電子控制單元之間復(fù)雜的實時數(shù)據(jù)交換的目的，CAN總線是最主要的總線協(xié)議之一，由于 其具有傳輸速率高、成本低以及可靠的錯誤處理和檢錯機制等特點，所以很自然地在汽車 工業(yè)中受到廣泛應(yīng)用。申請?zhí)枮?00810195129. 7和200810234008. 9的專利公開說明書中就描述了 CAN
總線在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，涉及到整車網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、ID分配等，但上述專利存在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單 一，可擴展性不強等缺陷?，F(xiàn)有技術(shù)的CAN通訊網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點主要包括E⑶發(fā)動機電噴控制單元，ABS系 統(tǒng)，車身BCM控制單元等。網(wǎng)絡(luò)負載低，通訊要求不高，僅有一層診斷子網(wǎng)。然而對于混合 動力汽車專用領(lǐng)域，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)多，比常規(guī)車身網(wǎng)絡(luò)速度高、穩(wěn)定性、可靠性要求更嚴格。 同時集成傳統(tǒng)子網(wǎng)絡(luò)、混動子網(wǎng)絡(luò)、標(biāo)定、診斷子網(wǎng)絡(luò)為一體。常規(guī)車輛網(wǎng)絡(luò)僅有傳統(tǒng)動力 子網(wǎng)，適應(yīng)傳統(tǒng)車。該發(fā)明不論復(fù)雜程度，還是功能都比傳統(tǒng)車輛要求高，適用于混動車輛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種混合動力汽車CAN網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，用于汽車電子控制單元之間 信息互換。該系統(tǒng)包括ECU發(fā)動機控制單元，ABS防抱死系統(tǒng)，車身BCM系統(tǒng)等，傳統(tǒng)動力 子網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)混動子網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)電動機及其控制器系統(tǒng)，電池及其控制器系統(tǒng)之間的通信和 管理，再并聯(lián)故障標(biāo)定診斷子網(wǎng)，對網(wǎng)絡(luò)實施安全管理。通訊系統(tǒng)由三路高速CAN通訊子網(wǎng) 構(gòu)成傳統(tǒng)動力子網(wǎng)、混動子網(wǎng)、標(biāo)定診斷子網(wǎng)，三路子網(wǎng)通過整車控制器HCU網(wǎng)關(guān)進行不 同網(wǎng)段之間的信息交互，傳統(tǒng)動力子網(wǎng)實現(xiàn)傳統(tǒng)動力系統(tǒng)各控制器之間的信號通訊，混動 子網(wǎng)實現(xiàn)電驅(qū)動系統(tǒng)控制器之間的通訊，標(biāo)定診斷子網(wǎng)則實現(xiàn)對混合動力汽車各控制器的 標(biāo)定診斷。其中傳統(tǒng)動力子網(wǎng)由防抱死制動系統(tǒng)ABS、電噴ECU節(jié)點、車身中央控制器BCM節(jié) 點、整車控制器HCU構(gòu)成，在BCM和E⑶中分別設(shè)置匹配電阻，使該子網(wǎng)波特率為500 kbps， 采樣點為75% ；標(biāo)定診斷子網(wǎng)由HCU、IPU、電池控制器B⑶、E⑶組成，在BCM和E⑶中分別 設(shè)置終端電阻，使該子網(wǎng)的波特率為500 kbps，采樣點為75% ；混動子網(wǎng)由電機控制器IPU、 電池控制器BCU、HCU、顯示單元DCU構(gòu)成，HCU和BCU之間通過CAN收發(fā)器模塊連接，收發(fā) 器模塊終端設(shè)置有匹配電阻，使該子網(wǎng)波特率為500吐 8，采樣點為81.25%。整車控制器 HCU作為本網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)，將多條報文的部分信號合成一條報文發(fā)送到不同子網(wǎng)網(wǎng) 段。網(wǎng)關(guān)的CAN通道微控制器3路輸出端連接CAN保護電路輸入端，CAN保護電路的3路輸 出端分別連接混動子網(wǎng)CAN收發(fā)器、傳統(tǒng)動力子網(wǎng)CAN收發(fā)器、標(biāo)定高速子網(wǎng)CAN收發(fā)器，上述3路收發(fā)器的輸出分別通過連接器輸出到不同網(wǎng)段。為了實現(xiàn)混合動力系統(tǒng)的功能、性能需求，使本發(fā)明CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點多、信息量大， 該發(fā)明通過分網(wǎng)段的方式和報文發(fā)送優(yōu)先級的合理確定，降低總線負載率、增強網(wǎng)絡(luò)通訊 的實時性；針對不同網(wǎng)段，引入網(wǎng)關(guān)技術(shù)實現(xiàn)各網(wǎng)段之間信息共享；采用基于CAN的診斷， 通過訪問整車控制器HCU可對所有控制器進行診斷，在大負載率的情況下，可以滿足實時 通訊；HCU作為唯一的控制其他控制器的單元，可大大降低診斷的難度，各層網(wǎng)絡(luò)之間的信 息共享降低了各控制器CAN收發(fā)的頻率。


圖1 CAN網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。圖2網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3診斷流程示意圖。圖4 CCP標(biāo)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖5標(biāo)定系統(tǒng)從設(shè)備實現(xiàn)方式示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實例說明本發(fā)明的混合動力汽車CAN網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，如圖1 所示為CAN網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖，CAN網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)由三路高速CAN子網(wǎng)， 包括傳統(tǒng)動力子網(wǎng)、混動子網(wǎng)、標(biāo)定診斷子網(wǎng)組成。其中傳統(tǒng)動力子網(wǎng)由防抱死制動系統(tǒng) ABS、電噴ECU節(jié)點、車身中央控制器BCM節(jié)點、整車控制器HCU構(gòu)成，在BCM和ECU中分別 設(shè)置匹配電阻，使該子網(wǎng)波特率為500 kbps，采樣點為75% ；混動子網(wǎng)由主控制器HCU、電 池控制器B⑶、電機控制器IPU、顯示單元D⑶組成，HCU和B⑶之間通過CAN收發(fā)器模塊連 接，收發(fā)器模塊終端設(shè)置有匹配電阻，使該子網(wǎng)波特率為500吐 8，采樣點為81.25%;標(biāo)定 診斷子網(wǎng)由主控制器HCU、IPU、電池控制器B⑶、E⑶組成，在BCM和E⑶中分別設(shè)置終端電 阻，選取終端電阻的阻值，使該子網(wǎng)的波特率為500 kbps，采樣點為75%。為達到維護網(wǎng)絡(luò) 安全穩(wěn)定，防止信號折射，提高通訊速度的目的，例如各匹配電阻可采用120Ω的電阻，使 其滿足上述波特率和采樣點的要求。三個子網(wǎng)之間以及子網(wǎng)內(nèi)部節(jié)點之間遵循CAN通信協(xié) 議，通過高速CAN收發(fā)器通信。整車控制器HCU作為本網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)，在CAN總線通訊中除了與相關(guān)節(jié)點 進行信息交互，還將多條報文的部分信號合成一條報文發(fā)送到不同網(wǎng)段。網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖 如圖2所示。網(wǎng)關(guān)HCU包括CAN通道微控制器、CAN保護電路、混動高速CAN收發(fā)器、傳統(tǒng) 動力子網(wǎng)高速CAN收發(fā)器、標(biāo)定診斷子網(wǎng)高速CAN收發(fā)器、連接器。網(wǎng)關(guān)的CAN通道微控制器3路輸出端連接CAN保護電路輸入端，CAN保護電路的3 路輸出端分別連接混動高速CAN收發(fā)器、傳統(tǒng)動力子網(wǎng)高速CAN收發(fā)器、標(biāo)定高速CAN收發(fā) 器，上述3路收發(fā)器的輸出分別通過連接器輸出到不同網(wǎng)段。網(wǎng)關(guān)采用信號路由的方式，將 不同網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)進行處理、計算、優(yōu)化再通過信號路由或報文路由的方式發(fā)送給DCU， 電機控制器IPU根據(jù)接收的不同網(wǎng)段信號執(zhí)行相應(yīng)命令。按照這種方式，CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中網(wǎng)關(guān)的吞吐量以及處理時間還有很大空間，結(jié)合各 網(wǎng)段的總線負載率，給后續(xù)系統(tǒng)的改進與升級留有一定余地，本發(fā)明具有很強的拓展性和靈活性?；旌蟿恿ζ嚨脑\斷控制中心用于汽車控制器的診斷，診斷控制中心集成有各種 診斷工具，由診斷口通過診斷標(biāo)定子網(wǎng)訪問整車控制器HCU對混合動力汽車整車所有控制 器進行診斷，當(dāng)某個控制器發(fā)生故障時，將錯誤信息發(fā)送到顯示單元D⑶顯示。如圖3所示 為診斷流程示意圖。診斷控制中心各診斷工具中控制器將故障信息發(fā)送給HCU，HCU對其進行處理，以 故障碼的形式進行存儲，診斷控制中心將故障碼調(diào)出，判斷故障原因，從而實現(xiàn)整個混合動 力系統(tǒng)的診斷功能。與傳統(tǒng)點對點的診斷方式不同，整個系統(tǒng)的診斷過程得以優(yōu)化。同時 與傳統(tǒng)的K-Iine診斷相比較，傳輸速率更高，可靠性更強。診斷控制中心通過診斷標(biāo)定口 接入標(biāo)定診斷子網(wǎng)，診斷控制中心通過標(biāo)定診斷子網(wǎng)向HCU發(fā)送診斷請求信號，B⑶、IPU、 D⑶的錯誤信息(error flag)和故障序列(flaut rank)通過HCU的應(yīng)用層和底層返回診 斷信息到診斷控制中心，診斷控制中心對其進行分析處理，并送入D⑶顯示。本發(fā)明標(biāo)定系統(tǒng)采用CCP (CAN Calibration Protocol)標(biāo)定協(xié)議，基于CAN總線 的CCP協(xié)議采用主從方式通信，結(jié)構(gòu)如圖4所示。系統(tǒng)中只有一個主設(shè)備，它可以連接一個 或多個從設(shè)備。上位機標(biāo)定系統(tǒng)作為主設(shè)備，其中的CAN通信接口卡通過CAN總線連接從 設(shè)備，從設(shè)備包括汽車HCU、IPU、BCU等被標(biāo)定的控制器，上位機標(biāo)定系統(tǒng)通過CAN總線向從 設(shè)備發(fā)送監(jiān)控參數(shù)和控制參數(shù)。本發(fā)明主設(shè)備采用專用CAN轉(zhuǎn)接線實現(xiàn)和從設(shè)備之間的通 信，從設(shè)備HCU、IPU、B⑶及其他E⑶通過CAN接口驅(qū)動程序與總線相連。如圖5所示為標(biāo)定系統(tǒng)從設(shè)備實現(xiàn)方式示意圖，從設(shè)備控制器包括Command命令 處理機和DAQ處理機兩部分，CCP通信協(xié)議棧及其底層的CAN驅(qū)動部分構(gòu)建在嵌入式實時 操作系統(tǒng)或者調(diào)度器上，CCP處理機采用任務(wù)的方式實現(xiàn)，可方便地實現(xiàn)CCP處理機和E⑶ 控制任務(wù)之間的協(xié)調(diào)和通信，提高系統(tǒng)的可靠性。底層的CAN驅(qū)動部分以一套環(huán)行緩沖機 制為核心，通過OS消息溝通中斷子程和系統(tǒng)任務(wù)。
權(quán)利要求
一種混合動力CAN網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括，本通訊系統(tǒng)由傳統(tǒng)動力子網(wǎng)、混動子網(wǎng)、標(biāo)定診斷子網(wǎng)三路CAN通訊子網(wǎng)構(gòu)成三路子網(wǎng)通過整車控制器HCU網(wǎng)關(guān)進行不同網(wǎng)段之間的信息交互，傳統(tǒng)動力子網(wǎng)實現(xiàn)傳統(tǒng)動力系統(tǒng)各控制器之間的信號通訊，混動子網(wǎng)實現(xiàn)電驅(qū)動系統(tǒng)控制器之間的通訊，標(biāo)定診斷子網(wǎng)則實現(xiàn)對混合動力汽車各控制器的標(biāo)定診斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述混合動力CAN網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，其特征在于，其中傳統(tǒng)動力子網(wǎng) 由防抱死制動系統(tǒng)ABS、電噴ECU節(jié)點、車身中央控制器BCM節(jié)點、整車控制器HCU構(gòu)成，在 BCM和E⑶中分別設(shè)置匹配電阻，使該子網(wǎng)波特率為500 kbps，采樣點為75% ；標(biāo)定診斷子 網(wǎng)由主控制器HCU、IPU、電池控制器B⑶、E⑶組成，在BCM和E⑶中分別設(shè)置終端電阻，使 該子網(wǎng)的波特率為500 kbps，采樣點為75%;混動子網(wǎng)由電機控制器IPU、電池控制器B⑶、 HCU、顯示單元DCU構(gòu)成，HCU和BCU之間通過CAN收發(fā)器模塊連接，收發(fā)器模塊終端設(shè)置有 匹配電阻，使該子網(wǎng)波特率為500 kbps，采樣點為81. 25%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述混合動力CAN網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，其特征在于，整車控制器HCU作 為本網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)，將多條報文的部分信號合成一條報文發(fā)送到不同子網(wǎng)網(wǎng)段。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述混合動力CAN網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，其特征在于，診斷控制中心通過標(biāo) 定診斷子網(wǎng)向HCU發(fā)送診斷請求信號，B⑶、IPU、D⑶的錯誤信息和故障序列通過HCU返回 診斷信息到診斷控制中心，診斷控制中心對其進行分析處理，并送入D⑶顯示。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述混合動力CAN網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，其特征在于，網(wǎng)關(guān)的CAN通道微控 制器的3路輸出端連接CAN保護電路輸入端，CAN保護電路的3路輸出端分別連接混動子 網(wǎng)CAN收發(fā)器、傳統(tǒng)動力子網(wǎng)CAN收發(fā)器、標(biāo)定高速子網(wǎng)CAN收發(fā)器，上述3路收發(fā)器的輸 出分別通過連接器輸出到不同網(wǎng)段。
全文摘要
一種混合動力CAN網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，涉及汽車電子技術(shù)領(lǐng)域，針對現(xiàn)有技術(shù)汽車網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可擴展性不強等缺陷，設(shè)計一種由傳統(tǒng)動力子網(wǎng)、混動子網(wǎng)、標(biāo)定診斷子網(wǎng)三路CAN通訊子網(wǎng)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，三路子網(wǎng)通過整車控制器HCU網(wǎng)關(guān)進行不同網(wǎng)段之間的信息交互，傳統(tǒng)動力子網(wǎng)實現(xiàn)傳統(tǒng)動力系統(tǒng)各控制器之間的信號通訊，混動子網(wǎng)實現(xiàn)電驅(qū)動系統(tǒng)控制器之間的通訊，標(biāo)定診斷子網(wǎng)則實現(xiàn)對混合動力汽車各控制器的標(biāo)定診斷。CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點多、信息量大，滿足混合動力系統(tǒng)的功能、性能需求。
文檔編號H04L12/40GK101947938SQ20101029131
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月26日
發(fā)明者嚴欽山, 關(guān)靜, 李宗華, 蘇嶺 申請人:重慶長安汽車股份有限公司;重慶長安新能源汽車有限公司