一种汽车车载通信网络休眠与唤醒的协调控制系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车电子通信领域技术领域，特别是涉及一种汽车车载通信网络休眠与唤醒的协调控制系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

整车网络构架日趋复杂，网络通信节点日益增多，整车的网络管理日趋复杂。网络异常情况随之增多，对整车功能实现和能量管理带来更大考验。为解决此问题，传统燃油车多采用增大蓄电池或局部网管方案，增大蓄电池会带来成本上的提升，而基于TJA1145CAN收发器实现的局部唤醒来达到目的，但此收发器芯片对振铃抑制效果不佳，控制器数量过多会影响信号质量，从而限制整车控制器规模；新能源电车多采用智能补电策略，根据电压大小通过大电池给小蓄电池补电，但频繁补电会影响蓄电池寿命。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种汽车车载通信网络休眠与唤醒的协调控制系统及方法；通过对域控制器网管进行设计，从而间接实现局部网管进而对网络通讯异常降低影响，修复故障，上报。

第一方面，本发明提供了一种汽车车载通信网络休眠与唤醒的协调控制系统；

一种汽车车载通信网络休眠与唤醒的协调控制系统，包括：

若干个域控制器，所述若干个域控制器包括：至少一个车辆接口单元、一个车辆数据中心、一个移动数据中心和一个座舱域控制器；域控制器之间通过以太网和CAN-FD总线交互信息，每个域控制器均与若干个子控制器进行连接，通过域控制器控制子控制器网络休眠唤醒。

第二方面，本发明提供了一种汽车车载通信网络休眠与唤醒的协调控制方法；

一种汽车车载通信网络休眠与唤醒的协调控制方法，包括：

当供电状态由电源关闭切换到电源打开后，节点完成自身的初始化，初始化完成的节点进入睡眠模式；初始化完成的节点具备被本地唤醒事件或网络管理报文唤醒的能力；其中，节点是指域控制器或子控制器；

当节点处于睡眠模式时，如果收到有效的网络管理报文，且发送有效的网络管理报文的节点是当前节点的连接节点时，当前节点离开睡眠模式并进入重复消息状态；在进入重复消息状态后，在计时器记录的重复消息时长超时之前，当前节点以指定周期发送网络管理报文；

当节点在睡眠模式中检测到本地唤醒事件，则当前节点发出局部网络控制器唤醒请求来主动唤醒网络；在唤醒网络的过程中，当前节点先进入重复消息状态下的快速发送状态，在快速发送状态下唤醒域控制器及相关子控制器节点，且以设定周期快速广播发送网络管理报文。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

解决了日益增长的控制器带来整车的通讯网络的休眠唤醒的协调问题，通过对整车下电后电源管理优化，以提升车载通讯网络的容错性和降低能耗，同时规避控制器硬件更改产生的费用增加。

基于车载计算中心+域控的电子架构使得控制器形成多个功能关联的控制域，利用域控制器更集中和更强大的算力资源对网管做出更多和更精细的控制，对关键控制器节点网管进行设计，进而对网络通讯异常降低影响，修复故障，上报。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例一的车载计算中心+域控网络拓扑模型示意图；

图2为本发明实施例一的网管帧User Date格式；

图3为本发明实施例一的网管帧标志位。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例所有数据的获取都在符合法律法规和用户同意的基础上，对数据的合法应用。

术语解释：

MDC表示移动数据中心；VIU表示车辆接口单元；

VDC表示车辆数据中心；CDC表示座舱域控制器；ECU表示控制器；

CAN-FD表示CAN with Flexible Data rate行业术语，一种通讯总线协议；

上述控制器仅为某个车型的拓扑模型，也可以只接用ECU1，ECU2来替代。

实施例一

本实施例提供了一种汽车车载通信网络休眠与唤醒的协调控制系统；

如图1所示，一种汽车车载通信网络休眠与唤醒的协调控制系统，包括：

若干个域控制器，所述若干个域控制器包括：至少一个车辆接口单元、一个车辆数据中心、一个移动数据中心和一个座舱域控制器；域控制器之间通过以太网和CAN-FD总线交互信息，每个域控制器均与若干个子控制器进行连接，通过域控制器控制子控制器网络休眠唤醒。

整车按照不同的场景模式来规划需要唤醒的域控制器，基于此设计整车网络管理。区别于传统分布式网络架构，域控制器的增加使得整车功能体现更加集中，这也让局部唤醒的操作更为简单。通过对域控制器合理规划，使不同模式需要参与的控制器尽可能在同一域控制器内，减少跨域唤醒。

如新能源车型的充电模式，充电功能仅需车内高压相关控制器和仪表TBOX控制器，此部分控制器分布在车辆接口单元和座舱域控制器下面。

进入充电模式，整车仅有此部分控制器需要唤醒，电池将充电需求发给车辆接口单元，车辆接口单元判断功能有效后将网络唤醒需求发给域内其他控制器和座舱域控制器，从而实现充电场景所需功能。

当充电需求停止后，电池异常发送网管帧和PN需求，车辆接口单元通过车内数据判断功能无效时，车停发网络唤醒需求并通过TBOX上传云端。

借助AUTOSAR网络管理状态机跳转和NM(Network Management)报文标志位和UserData自定义组合实现高效的能源管理，在总线通信处于激活状态时，在不需要那么多电子控制单元ECU(Electronic Control Unit)工作的时候，关闭一批ECU的网络通信。其他ECU可以继续在同一总线通道(比如动力CAN)上通信。

域控制器网络管理方案：域控制器对于域内下挂控制器的局部网络PN(PartialNetwork)有效性应有判断功能，若判断唤醒无效或唤醒源超时应停止唤醒域内其他网段和域外其他控制器，并通过TBOX上传故障到云端直至有其他有效PN进入，解除故障状态。

图2为本发明实施例一的网管帧User Date格式；图3为本发明实施例一的网管帧标志位。

实施例二

本实施例提供了一种汽车车载通信网络休眠与唤醒的协调控制方法；

一种汽车车载通信网络休眠与唤醒的协调控制方法，包括：

S201：当供电状态由电源关闭切换到电源打开后，节点完成自身的初始化，初始化完成的节点进入睡眠模式；初始化完成的节点具备被本地唤醒事件或网络管理报文唤醒的能力；其中，节点是指域控制器或子控制器；

S202：当节点处于睡眠模式时，如果收到有效的网络管理报文，且发送有效的网络管理报文的节点是当前节点的连接节点时，当前节点离开睡眠模式并进入重复消息状态；在进入重复消息状态后，在计时器记录的重复消息时长超时之前，当前节点以指定周期发送网络管理报文；

S203：当节点在睡眠模式中检测到本地唤醒事件，则当前节点发出局部网络控制器唤醒请求来主动唤醒网络；在唤醒网络的过程中，当前节点先进入重复消息状态下的快速发送状态，在快速发送状态下唤醒域控制器及相关子控制器节点，且以设定周期快速广播发送网络管理报文。每个周期发送连续10帧数据，每个周期设置为20ms。

进一步地，所述方法还包括：

S204：当节点处于快速发送状态时，如果当前节点的另外一个本地唤醒事件被触发，或者，同一个本地事件被触发且已结束后再次被触发，则当前节点重新进入重复消息状态。

进一步地，所述方法还包括：

S205：处于重复消息状态下的正常发送状态的节点，在当前唤醒事件持续激活的情况下，如果检测到新的本地事件发生，则唤醒一个当前处于睡眠状态的控制器ECU，正常发送状态的节点进行重置后，再次进入重复消息状态快速发送报文；正常发送周期为1000ms，快速周期为20ms；

S206：处于重复消息状态下正常发送状态的节点，收到远程唤醒请求，如果远程唤醒请求是请求当前已唤醒的控制器，则当前节点继续保持之前的周期发送网络管理报文和应用报文；如果远程唤醒请求是请求另外一个ECU，则开始对应ECU的报文；

S207：主动请求唤醒网络的节点在重复消息状态下，如果发生超时，则节点维持PN请求，节点进入正常运行状态；节点继续保持以正常周期发送网络管理报文和应用报文。

进一步地，所述方法还包括：

S208：处于正常运行状态下的节点，如果检测到本地事件请求新的局部网络PN(Partial Network)，当前节点重新进入重复消息状态下的快速发送状态；节点发出的网络管理报文中将本地事件所请求的网管报文PN标志位置“1”；处于正常运行状态下的节点，如果收到远程唤醒请求，则节点的网络管理状态不变；

S209：处于正常运行状态下的节点，如果所有唤醒事件结束，则当前节点将网络管理状态切换到准备睡眠模式；在全部本地事件关闭后，当前节点立即停止发送网络管理报文；

S210：处于重复消息状态下正常发送状态的节点，如果在超时之前，节点自身的局部网络PN请求已经结束，则超时后，节点进入准备睡眠模式。

进一步地，所述方法还包括：

S211：当节点处于准备睡眠模式时，如果继续收到远程PN请求，则当前节点重置网络状态超时NM Timeout Timer，节点的网络管理状态继续维持准备睡眠模式；

S212：当节点处于准备睡眠模式时，如果收到新的远程PN请求，则当前节点重置网络状态超时NM Timeout Timer，节点的网络管理状态继续维持准备睡眠模式；在收到新的PN请求的同时，节点开启相应的应用报文；

S213：网络管理状态处于准备睡眠模式的节点，如果检测到本地唤醒事件的发生，则节点的网络管理状态进入快速发送状态；

S214：网络管理状态处于准备睡眠模式的节点，如果不再收到远程唤醒请求，当计时器网络状态超时后，节点将进入预备睡眠模式。

进一步地，所述方法还包括：

S215：当节点处于预备睡眠模式时，如果收到远程唤醒请求，则进入重复消息状态下的正常发送状态；节点以设定周期发送网络管理报文，同时，开始发送相应的应用报文PDU组；

S216：当节点处于预备睡眠模式时，如果发生本地唤醒事件，则进入重复消息状态下的快速发送状态；

S217：当节点处于预备睡眠模式时，如果没有本地唤醒事件和远程唤醒请求，则在Wait Bus-Sleep Timer超时后，节点将进入睡眠模式。

提升车载通讯网络的容错性和降低能耗，同时规避控制器硬件更改产生的费用增加。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。