一种车辆的总线网络装置、车辆控制系统及车辆

技术领域

本发明属于车辆设计技术领域，更具体地，涉及一种车辆的总线网络装置、车辆控制系统以及车辆。

背景技术

随着汽车上控制器数量的增多，功能逐渐复杂化，汽车智能化程度的提高，出现了一种串行数据通信协议，即CAN(Controller Area Network)总线。

CAN总线由导线、控制器和终端电阻组成。导线由截面积为0.35mm2或0.5mm2的两根铜导线双绞而成，控制器中集成有主控芯片和CAN收发器，主控芯片收到和发送的信号进行翻译，收发器负责接收和发送网络上共享的信息；整个系统有两个终端电阻，可以单独存在于导线上，也可以集成在两个不同的控制器内，其作用是阻止CAN总线信号产生变化电压的反射。当终端电阻出现故障时，因为线路的反射影响，控制单元的信号无效。

不同的控制器通过导线按照一定的规则连接在一起，形成的拓扑结构，称为CAN网络拓扑，两个终端电阻或终端电阻所在的控制器称之为网络终端，分布在网络的两端，这两个终端电阻或终端电阻所在的控制器之间的CAN线称之为干线，从干线上分出分支连接其他控制器，这些控制器称之为网络节点，干线到控制器之间的分支称之为支线。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次，因此可在各节点之间实现自由通信。

相关技术中，当ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)数量增多时，该总线负载率较高，影响通讯的实时性，无法满足通信要求，且网络信号错综复杂，存在的网络故障问题难以排查。

因此，如何提高总线网络的效果，避免出现网络瘫痪的问题，是本领域技术人员关注的重点问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种车辆的总线网络装置、车辆控制系统以及车辆，以提高车辆网络拓扑的网络质量，避免总线网络出现瘫痪的情况，保持总线网络的安全性。

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种车辆的总线网络装置，包括：

动力系统总线设备，用于配置车辆的动力系统和安全系统；

车身系统总线设备，用于配置车身控制系统；

诊断系统总线设备，用于配置所述车辆的诊断系统；

上装系统总线设备，用于配置用户改装系统；

高压系统总线设备，用于配置高压发电系统；

与所述动力系统总线设备、所述车身系统总线设备、所述诊断系统总线设备、所述上装系统总线设备、所述高压系统总线设备分别连接的中央独立网关；

所述中央独立网关用于将所述动力系统总线设备上的数据报文转发到所述车身系统总线设备上用于仪表显示，将所述车身系统总线设备上的总线控制信息转发到所述动力系统总线设备上用于整车控制策略，将所述高压系统总线设备上的数据报文转发到所述车身系统总线设备上用于电机电量及工作状态显示，将所述动力系统总线设备与所述车身系统总线设备的部分总线信号转发至上装系统总线设备用于所述用户改装系统进行处理，对所述上装系统总线设备的信号进行封禁处理，将所述动力系统总线设备、所述车身系统总线设备、所述高压系统总线设备上的数据报文转发到所述诊断系统总线设备上用于故障诊断分析。

可选的，所述动力系统总线设备，包括：网关、发动机控制器、分动箱控制器、变速箱控制器、电子换挡器、ABS控制器、EHB控制器、驾驶辅助系统控制器；

其中，所述网关用于与所述中央独立网关进行数据传输；所述发动机控制器用于对发动机进行控制；所述分动箱控制器用于对分动箱进行控制；所述变速箱控制器用于对变速箱进行控制；所述发动机控制器、所述分动箱控制器、所述变速箱控制器、所述电子换挡器、所述ABS控制器、所述EHB控制器、所述驾驶辅助系统控制器均用于将相关数据发送至所述网关，以便对应的数据传输至所述中央独立网关。

可选的，所述车身系统总线设备，包括：网关、BCM控制器、AVM控制器、胎压监测控制器、车载信息系统控制器、空调控制器、空调面板、组合仪表、T-BOX、燃油加热系统控制器；

其中，所述网关用于与所述中央独立网关进行车身系统的数据传输；所述BCM控制器、所述AVM控制器、所述胎压监测控制器、所述车载信息系统控制器、所述空调控制器、所述空调面板、所述组合仪表、所述T-BOX、所述燃油加热系统控制器分别用于将对应的数据发送至所述网关，以便对应的数据传输至所述中央独立网关。

可选的，所述诊断系统总线设备，包括诊断接口；

其中，所述诊断接口用于硬件连接诊断设备，并进行诊断数据传输。

可选的，所述上装系统总线设备，包括用户控制器；

其中，所述用户控制器用于对上装系统传输受限的系统数据。

可选的，所述高压系统总线设备，包括：发电系统综合控制器、动力电池柜、发电机控制器；

其中，所述发电系统综合控制器用于接收数据，并对发电系统进行控制；所述发电机控制器用于控制发电机。

可选的，所述车身系统总线设备的终端包括：车载信息系统控制器和燃油加热系统控制器；

其中，所述车载信息系统控制器用于控制车载信息系统。

可选的，所述动力系统总线设备的终端包括：发动机控制器和ABS控制器；

其中，所述发动机控制器用于控制发动机，所述ABS控制器用于控制ABS设备，所述发动机控制器和所述ABS控制器。

本申请还提供一种车辆控制系统，包括：车辆控制器、如上所述的总线网络装置。

本申请还提供一种车辆，包括如上所述的总线网络装置。

本申请所提供的一种车辆的总线网络装置，包括：

动力系统总线设备，用于配置车辆的动力系统和安全系统；

车身系统总线设备，用于配置车身控制系统；

诊断系统总线设备，用于配置所述车辆的诊断系统；

上装系统总线设备，用于配置用户改装系统；

高压系统总线设备，用于配置高压发电系统；

与所述动力系统总线设备、所述车身系统总线设备、所述诊断系统总线设备、所述上装系统总线设备、所述高压系统总线设备分别连接的中央独立网关；

所述中央独立网关用于将所述动力系统总线设备上的数据报文转发到所述车身系统总线设备上用于仪表显示，将所述车身系统总线设备上的总线控制信息转发到所述动力系统总线设备上用于整车控制策略，将所述高压系统总线设备上的数据报文转发到所述车身系统总线设备上用于电机电量及工作状态显示，将所述动力系统总线设备与所述车身系统总线设备的部分总线信号转发至上装系统总线设备用于所述用户改装系统进行处理，对所述上装系统总线设备的信号进行封禁处理，将所述动力系统总线设备、所述车身系统总线设备、所述高压系统总线设备上的数据报文转发到所述诊断系统总线设备上用于故障诊断分析。

通过将车辆的总线网络装置通过中央独立网关进行分布组合式排布，将整车总线网络依据功能相关性强、信号交互多的原则进行排布，降低了总线的负载率，降低了错误帧数量，有效防止整车CAN网络瘫痪，保证通信的安全可靠，进而保证整车行驶的安全，通过诊断CAN能快速获取各网络节点的故障信息，对整车功能进行自诊断，大大缩短故障维修排查的时间。并且能对网络节点进行配置化、软件升级等操作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种车辆的总线网络装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种车辆的总线网络装置、车辆控制系统以及车辆，以提高车辆网络拓扑的网络质量，避免总线网络出现瘫痪的情况，保持总线网络的安全性。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

相关技术中，当ECU数量增多时，该总线负载率较高，影响通讯的实时性，无法满足通信要求，且网络信号错综复杂，存在的网络故障问题难以排查。

因此，本申请提供一种车辆的总线网络装置，通过将车辆的总线网络装置通过中央独立网关进行分布组合式排布，将整车总线网络依据功能相关性强、信号交互多的原则进行排布，降低了总线的负载率，降低了错误帧数量，有效防止整车CAN网络瘫痪，保证通信的安全可靠，进而保证整车行驶的安全，通过诊断CAN能快速获取各网络节点的故障信息，对整车功能进行自诊断，大大缩短故障维修排查的时间。并且能对网络节点进行配置化、软件升级等操作。

以下通过一个实施例，对本申请提供的一种车辆的总线网络装置进行说明。

请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种车辆的总线网络装置的结构示意图。

本实施例中，该装置可以包括：

动力系统总线设备，用于配置车辆的动力系统和安全系统；

车身系统总线设备，用于配置车身控制系统；

诊断系统总线设备，用于配置车辆的诊断系统；

上装系统总线设备，用于配置用户改装系统；

高压系统总线设备，用于配置高压发电系统；

与动力系统总线设备、车身系统总线设备、诊断系统总线设备、上装系统总线设备、高压系统总线设备分别连接的中央独立网关；

中央独立网关用于将动力系统总线设备上的数据报文转发到车身系统总线设备上用于仪表显示，将车身系统总线设备上的总线控制信息转发到动力系统总线设备上用于整车控制策略，将高压系统总线设备上的数据报文转发到车身系统总线设备上用于电机电量及工作状态显示，将动力系统总线设备与车身系统总线设备的部分总线信号转发至上装系统总线设备用于用户改装系统进行处理，对上装系统总线设备的信号进行封禁处理，将动力系统总线设备、车身系统总线设备、高压系统总线设备上的数据报文转发到诊断系统总线设备上用于故障诊断分析。

其中，动力系统总线设备，包括：网关、发动机控制器、分动箱控制器、变速箱控制器、电子换挡器、ABS控制器、EHB控制器、驾驶辅助系统控制器。其中，网关用于与中央独立网关进行数据传输；发动机控制器用于对发动机进行控制；分动箱控制器用于对分动箱进行控制；变速箱控制器用于对变速箱进行控制；发动机控制器、分动箱控制器、变速箱控制器、电子换挡器、ABS控制器、EHB控制器、驾驶辅助系统控制器均用于将相关数据发送至网关，以便对应的数据传输至中央独立网关。

其中，车身系统总线设备，包括：网关、BCM控制器、AVM控制器、胎压监测控制器、车载信息系统控制器、空调控制器、空调面板、组合仪表、T-BOX、燃油加热系统控制器。其中，网关用于与中央独立网关进行车身系统的数据传输；BCM控制器、AVM控制器、胎压监测控制器、车载信息系统控制器、空调控制器、空调面板、组合仪表、T-BOX、燃油加热系统控制器分别用于将对应的数据发送至网关，以便对应的数据传输至中央独立网关。

其中，诊断系统总线设备，包括诊断接口。其中，诊断接口用于硬件连接诊断设备，并进行诊断数据传输。

其中，上装系统总线设备，包括用户控制器。其中，用户控制器用于对上装系统传输受限的系统数据。

其中，高压系统总线设备，包括：发电系统综合控制器、动力电池柜、发电机控制器。其中，发电系统综合控制器用于接收数据，并对发电系统进行控制；发电机控制器用于控制发电机。

车身系统总线设备的终端包括：车载信息系统控制器和燃油加热系统控制器。其中，车载信息系统控制器用于控制车载信息系统。

其中，动力系统总线设备的终端包括：发动机控制器和ABS控制器。其中，发动机控制器用于控制发动机，ABS控制器用于控制ABS设备，发动机控制器和ABS控制器。

综上，本实施例通过将车辆的总线网络装置通过中央独立网关进行分布组合式排布，将整车总线网络依据功能相关性强、信号交互多的原则进行排布，降低了总线的负载率，降低了错误帧数量，有效防止整车CAN网络瘫痪，保证通信的安全可靠，进而保证整车行驶的安全，通过诊断CAN能快速获取各网络节点的故障信息，对整车功能进行自诊断，大大缩短故障维修排查的时间。并且能对网络节点进行配置化、软件升级等操作。

以下通过另一具体的实施例，对本申请提供的一种车辆的总线网络装置做进一步说明。

本实施例中，提供一种越野车整车CAN网络拓扑结构。

整车CAN网络拓扑包括动力系统总线设备、车身系统总线设备、诊断系统总线设备、上装系统总线设备,高压系统总线设备，动力系统总线设备用于配置整车动力、安全系统，车身系统总线设备用于配置车身控制系统，上装系统总线设备用于配置用户改装系统，高压系统一路CAN5用于配置高压发电系统。

中央独立网关将动力系统总线设备上的数据报文转发到车身系统总线设备上用于仪表显示，将车身系统总线设备上的总线控制信息转发到动力系统总线设备上用于整车控制策略，将高压系统总线设备上的数据报文转发到车身系统总线设备上用于电机电量及工作状态显示，将动力系统总线设备与车身系统总线设备的部分总线信号转发至上装系统总线设备，用于改装用户进行改装使用，不允许上装系统总线设备的总线信息转发至其他CAN网段上，将动力系统总线设备、车身系统总线设备、高压系统总线设备上的数据报文转发到诊断系统总线设备上用于故障诊断分析。

整车CAN网络线束依据整车CAN网络拓扑设计。

其进一步的，动力系统总线设备包括网关、发动机控制器、分动箱控制器、变速箱控制器、电子换挡器、ABS控制器、EHB控制器、驾驶辅助系统控制器种得至少一种。

车身系统总线设备包括网关、BCM控制器、AVM控制器、胎压监测控制器、车载信息系统控制器、空调控制器、空调面板、组合仪表、T-BOX、燃油加热系统控制器的至少一种。

诊断系统总线设备包括诊断接口。

上装系统总线设备包括用户改装新增的控制器至少一种。

高压系统总线设备包括发电系统综合控制器、动力电池柜、发电机控制器中的至少一种。

其进一步的，在整车CAN网络线束的设计中，车身系统一路CAN2的终端分别为车载信息系统控制器和燃油加热系统控制器，动力系统总线设备的终端分别为发动机控制器和ABS控制器，高压系统总线设备的终端分别为发电系统综合控制器和动力电池。

进一步的，以越野车为例，越野车整车CAN网络拓扑结构包括：整车CAN网络拓扑、中央独立网关报文协议、整车CAN网络线束。

整车CAN网络拓扑包括动力系统总线设备、车身系统总线设备、诊断系统总线设备、上装系统总线设备,高压系统总线设备，动力系统总线设备用于配置整车动力、制动系统，车身系统总线设备用于配置车身控制系统及信息娱乐显示系统，上装系统总线设备用于配置用户改装系统，高压系统总线设备用于配置高压发电系统。

中央独立网关报文协议将动力系统总线设备上的数据报文转发到车身系统总线设备上用于仪表及MP5进行节点状态显示，并对存在故障的节点进行报警指示或显示维修建议，将车身系统总线设备上的总线仪表及MP5控制信息转发到动力系统总线设备上用于整车控制策略，将高压系统总线设备上的数据报文转发到车身系统总线设备的MP5上，显示电池总电压、电池电量、电池温度等信息，将车身系统总线设备上的MP5控制信息转发至高压系统总线设备上控制发电系统控制器进行轮系发电操作，将上装系统总线设备上的数据报文转发给动力系统总线设备与车身系统总线设备用于信息交互，将动力系统总线设备、车身系统总线设备、高压系统总线设备的节点故障信息数据报文转发到诊断系统总线设备上用于故障诊断分析

整车CAN网络线束依据整车CAN网络拓扑设计。

示例性的，整车CAN网络拓扑依据功能不同依次进行CAN总线设计。动力系统总线设备包括网关、发动机控制器、分动箱控制器、变速箱控制器、电子换挡器、ABS控制器、EHB控制器、方向转角控制器、驾驶辅助系统控制器

车身系统总线设备包括网关、BCM控制器、AVM控制器、胎压监测控制器、车载信息系统控制器、空调控制器、空调面板、组合仪表、T-BOX、燃油加热系统控制器。

诊断系统总线设备包括诊断接口。

上装系统总线设备包括用户改装新增的控制器。

新能源系统CAN5包括发电系统综合控制器、动力电池柜、发电机控制器、电池管理系统。

在整车CAN网络线束的设计中：车身系统一路CAN2的终端分别为车载信息系统控制器和燃油加热系统控制器，动力系统总线设备的终端分别为发动机控制器和ABS控制器，高压系统总线设备的终端分别为发电系统综合控制器和动力电池柜。

综上，本申请提供的越野车整车CAN网络拓扑结构，通过将越野车的整车CAN通讯设备通过中央独立网关进行分布组合式排布，将整车CAN网络拓扑依据功能不同依次进行CAN总线设计，对独立网关网关报文协议重新设计，将越野车CAN线束依据CAN网络结构重新设计，解决CAN总线负载率高的问题，降低了错误帧数量，有效防止整车CAN网络瘫痪，保证了整车行驶的安全。

可见，本实施例通过将车辆的总线网络装置通过中央独立网关进行分布组合式排布，将整车总线网络依据功能相关性强、信号交互多的原则进行排布，降低了总线的负载率，降低了错误帧数量，有效防止整车CAN网络瘫痪，保证通信的安全可靠，进而保证整车行驶的安全，通过诊断CAN能快速获取各网络节点的故障信息，对整车功能进行自诊断，大大缩短故障维修排查的时间。并且能对网络节点进行配置化、软件升级等操作。

本申请还提供了一种车辆控制系统，其特征在于，包括：车辆控制器、如上的总线网络装置。

本申请还提供了一种车辆，其特征在于，包括：车辆控制器、如上的总线网络装置。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时可实现如上述任意一种车辆的总线网络装置的步骤。

该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

对于本申请提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本申请在此不做赘述。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本申请所提供的一种车辆的总线网络装置、车辆控制系统以及车辆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。