一种应用于汽车ECU的通信控制系统

摘要

本发明公开了一种应用于汽车ECU的通信控制系统，包括车载ECU，还包括：挂接通信速率要求高于预设第一阈值的车载ECU的第一总线；挂接通信速率要求低于预设第一阈值的车载ECU的第二总线；分别连接该第一总线和第二总线，对该第一总线和/或第二总线上指定车载ECU所发送的信号进行转换传输的总线网关。通过本发明，能够更加有效和充分的利用总线资源，降低成本；能够实现对更高通信数据量的支持，提高系统稳定性和实时性；以及，优化的拓扑结构为整车功能的扩展和变更提供了更大的方便。

权利要求

1.一种应用于汽车ECU的通信控制系统，包括车载ECU；其特征在于，还包括：挂接通信速率要求高于预设第一阈值的车载ECU的第一总线；

挂接通信速率要求低于预设第一阈值的车载ECU的第二总线；

分别连接所述第一总线和第二总线，对所述第一总线和/或第二总线上指定车载ECU所发送的信号进行转换传输的总线网关；

所述总线网关设置在车身控制器中；

所述第一总线为符合ISO11898标准的高速CAN总线；

所述第二总线为符合ISO11898-3标准的低速CAN总线；

所述第一总线和/或第二总线为多条，分别连接到所述总线网关；其中，每条总线挂载车载ECU的数目不大于20；

还包括：

挂接通信速率要求低于预设第二阈值的车载ECU的第三总线；其中，所述第二总线挂接通信速率要求低于预设第一阈值但高于预设第二阈值的车载ECU；

所述第三总线为LIN总线，且设有主节点进行LIN总线传输信号的调度；

所述主节点设置在所述总线网关和/或所述车身控制器中，所述第三总线为两条或多条，对于第三总线为两条的情况，一条挂载的车载ECU包括各门防夹模块ECU；另一条挂载的ECU包括雨量传感器ECU和防盗喇叭ECU。

说明书

一种应用于汽车ECU的通信控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及汽车电子技术领域，更具体地说，本发明是涉及一种应用于汽车ECU的通信控制系统。

背景技术

[0002] 随着对汽车在排放、能耗和安全性能方面要求的日益严格，以及用户对汽车舒适性要求的不断提高，现代汽车往往使用大量的ECU(Electronic ControlUnit，电子控制单元)，例如，ABS(Antilock Braking System，防抱死刹车系统)、发动机管理系统、牵引力控制系统、空调控制系统、中控锁、电动座椅等；通过上述ECU的使用，能够更加有效的实现对汽车的控制，减少污染和节约能源，以及向用户提供更加安全舒适的行车环境。

[0003] 为了满足汽车各ECU之间数据交换的需求，早期的解决方案是为每个ECU采用独立的导线和开关控制；随着ECU的增多，通信所用的线束越来越多，这不但导致了成本的提高和车辆重量的增加，也导致了整车电路的繁琐复杂和故障率的上升。为了更快的进行数据处理，以及减少ECU之间的硬件通信线束量，1983年德国BOSCH(博世)公司开发了CAN(Controller Area Network，控制器局域网)总线；现有的汽车设计中，CAN总线已经广泛应用于车载ECU通信控制中，被包括奔驰、宝马、大众、沃尔沃以及雷诺等诸多品牌厂家所采用。

[0004] 现有的应用于汽车ECU的通信控制系统的拓扑结构如图1所示，各ECU作为节点，根据总线访问优先权采用无损结构的逐位仲裁方式竞争向一条CAN总线发送数据，从而实现彼此之间的通信。

[0005] 可以看出，现有汽车ECU的通信控制系统的拓扑结构是一种单网络单通道通信控制系统，只能通过一条CAN总线实现信息的交互；实际上，各汽车ECU对于通信速率的要求是不一样的，比如动力底盘系统的速率要求比较高，而仪表音响的显示系统其通信速率要求比较低，以及，为了保证安全系统的可靠性，必须为进行安全气囊控制的ECU提供高速的通信网络。显然，在现有的拓扑结构上进行网络通信，由于只能采用单一的通信速率，亦即只能采取很高的通信速率以满足部分ECU的要求，从而造成无意义的网络通信资源浪费；同时，大量节点在一条CAN总线上进行通信竞争，也容易导致网络冲突和整个ECU通信控制系统的不稳定；此外，这种单一的拓扑结构也不利于ECU通信控制系统合整车功能的扩展。

[0006] 随着CAN总线所挂载节点数量的增多和数据流量的持续增加，上述缺陷已经日益凸显，导致了现有的应用于汽车ECU的通信控制系统已经在重量、部署、成本和通信效率等方方面面面临困境，而目前尚无妥善的解决方案。

发明内容

[0007] 本发明旨在克服上述现有技术中的缺陷，提供一种优化的车载ECU通信控制方案，以实现对不同通信速率要求ECU的区分支持，以及对更高通信数据量和系统扩展的支持。

[0008] 为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种应用于汽车ECU的通信控制系统，包括车载ECU，还包括：

[0009] 挂接通信速率要求高于预设第一阈值的车载ECU的第一总线；

[0010] 挂接通信速率要求低于预设第一阈值的车载ECU的第二总线；

[0011] 分别连接该第一总线和第二总线，对该第一总线和/或第二总线上指定车载ECU所发送的信号进行转换传输的总线网关。

[0012] 较佳的，该总线网关设置在车身控制器中。

[0013] 较佳的，该第一总线为符合ISO11898标准的高速CAN总线。

[0014] 较佳的，该第二总线为符合ISO11898-3标准的低速CAN总线。

[0015] 较佳的，该第一总线和/或第二总线为多条，分别连接到该总线网关；其中，每条总线挂载车载ECU的数目不大于20。

[0016] 较佳的，还包括：挂接通信速率要求低于预设第二阈值的车载ECU的第三总线；其中，该第二总线挂接通信速率要求低于预设第一阈值但高于预设第二阈值的车载ECU。

[0017] 较佳的，该第三总线为LIN总线，且设有主节点进行LIN总线传输信号的调度。

[0018] 较佳的，该主节点设置在该总线网关和/或该车身控制器中。

[0019] 较佳的，该第三总线为两条或多条；对于第三总线为两条的情况，一条挂载的车载ECU包括各门防夹模块ECU；另一条挂载的ECU包括雨量传感器ECU和防盗喇叭ECU。

[0020] 由上述技术方案可知，本发明的实施例通过对不同通信速率要求ECU加以区分支持，以及引入总线网关实现信号在不同总线间的共享，具有以下有益效果：

[0021] 1、总线分级相比于单通道的单一通信速率，能够更加有效和充分的利用总线资源，降低成本；

[0022] 2、总线网络化相比于单总线结构，能够实现对更高通信数据量的支持，提高系统稳定性和实时性；

[0023] 3、优化的拓扑结构为整车功能的扩展和变更提供了更大的便利。

[0024] 通过以下参照附图对优选实施例的说明，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更加明显。

附图说明

[0025] 图1为现有技术中汽车ECU的通信控制系统的拓扑结构示意图；

[0026] 图2为本发明提供的汽车ECU的通信控制系统一实施例的拓扑结构框图；

[0027] 图3为本发明提供的汽车ECU的通信控制系统一具体实施例的拓扑结构示意图。

具体实施方式

[0028] 下面将详细描述本发明的具体实施例。应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。

[0029] 本发明的主要构思在于通过汽车总线的分级，来解决单总线拓扑结构所存在的通信资源浪费严重、成本高、效率低以及稳定性不佳等问题。这样，为帮助读者更好的理解本发明。

[0030] 下面将详细介绍本发明所提供的应用于汽车ECU的通信控制系统。

[0031] 如图2所示，显示了汽车ECU的通信控制系统200一实施例的框图，包括车载ECU210，本领域技术人员可以了解，随着汽车电子化的发展，会有越来越多的车载ECU被应用到汽车领域，实现各种辅助控制功能，而它们彼此之间的信号传递，就通过总线完成。

[0032] 在图2所示实施例中，还包括：挂接通信速率要求高于预设第一阈值的车载ECU210的第一总线220；这部分ECU210主要由通信速率要求较高的动力、底盘和安全气囊部分构成，由于具体的通信速率要求随着不同的车型会存在一定的出入，因此第一阈值的实际取值可以由工程人员加以适应性调整；

[0033] 作为一较佳实施例，该第一总线220可以选择符合ISO11898标准的高速CAN总线；本领域技术人员可以了解，挂接在第一总线220上的ECU210会以同样的通信速率进行传输，一般高速CAN总线的信号传输速率在250kbit/s～500kbit/s的范围内。

[0034] 在图2所示实施例中，还包括：挂接通信速率要求低于预设第一阈值的车载ECU210的第二总线230；这部分ECU230主要由通信速率要求不太高的仪表、音响、空调等部分构成；

[0035] 作为一较佳实施例，该第二总线230可以选择符合ISO11519-2标准的低速CAN总线；同样的，挂接在第二总线230上的ECU210会以同样的通信速率进行传输，一般低速CAN总线的信号传输速率会控制在125kbit/s以下。

[0036] 在图2所示实施例中，还包括：分别连接第一总线220和第二总线230，对第一总线220和/或第二总线230上指定车载ECU所发送的信号进行转换传输的总线网关240；

[0037] 该总线网关240可以设置在车身控制器中。

[0038] 可以看出，现有技术的单一总线只能提供单一速率，而且为了保证速率要求较高的ECU的需要，该单一总线只能采用较高的速率，而用这么高的速率来传输速率要求较低的ECU的信号，无疑是对总线资源的一种浪费；图2所示实施例提供的车载ECU通信控制系统200能够有效克服这一问题：通过汽车总线的分级，将速率要求较高的ECU和速率要求较低的ECU分别挂载在不同的总线上进行信号传输，可以使速率要求较低的ECU挂载在低速总线上，从而节约总线资源，降低成本。

[0039] 此外，总线的分级制带来了总线结构的网络化，将需要挂载的节点分散到不同的总线上，因此能够降低网络冲突和系统不稳定情况的发生，提高系统稳定性和实时性；相应的，多条总线能够挂载相对较多的节点，从而实现对更高通信数据量的支持；

[0040] 同时，总线的网络化可以方便的添加一些ECU用于功能扩展，从而避免现有车载ECU通信控制系统可扩展性低的缺陷。

[0041] 进一步的，为了有效避免网络冲突和系统不稳定的情况，较佳的技术方案为：第一总线220和/或第二总线230为多条，分别连接到该总线网关240，保证每条总线挂载车载ECU210的数目不大于20。

[0042] 再进一步的，可以对图2所示实施例中第二总线230挂接的车载ECU210进行进一步的区分，将通信速率要求低于预设第二阈值的车载ECU210单独由第三总线进行挂载，这部分车载ECU210主要是一些与行车安全或者乘客感受关联不大的ECU，比如防盗喇叭、雨量传感器等等，这类车载ECU往往不需要与总线上的ECU进行信号交换，因此可以独立设置，进行局部的信号传输。

[0043] 为了进一步降低成本，作为一较佳实施例，该第三总线可以采用低成本LIN(Local Interconnect Network，局部互连网络)总线，且根据LIN总线的要求，设有主节点进行LIN总线传输信号的调度。

[0044] 较佳的，该主节点可以设置在总线网关240中，以及，该第三总线为可以为两条或多条。

[0045] 下面，通过一个具体实施例对本发明提供的汽车ECU的通信控制系统进行示例性说明，请参考图3。

[0046] 在该实施例中，把目前比较成熟的两种网络总线CAN总线与LIN总线引入同一个拓朴结构里面，同时采用网关的技术把不同要求的总线连接起来，以实现资源的优化和共享，提高系统的实时性。

[0047] 具体的，该实施例中汽车ECU的通信控制系统的拓朴结构由三种总线(高速CAN、低速CAN和LIN)组成的四条网络构成，由18个车载ECU参与总线通讯，具体挂载情况如下：

[0048] 高速CAN总线挂载7个车载ECU构成高速CAN网络，分别是引擎控制模块(Engine Control Module，简称ECM)，制动系统模块(Braking SystemModule，简称BSM)，变速箱控制模块(Transmission Control Module，简称TCM)，转向角模块(Steering Angle Module，简称SAM)，助力转向模块(Electronic Steering Module，简称ESM)，安全气囊模块(Air Bag Module，简称ABM)和扭矩模块(Torque Management Module，简称TMM，也称四驱系统)；

[0049] 低速CAN总线挂载4个车载ECU构成低速CAN网络，分别是后车身控制模块(Rear Body Control Module，简称RBCM)，仪表控制模块(InstrumentCluster Module，简称ICM)，音响控制模块(Radio Receiver Module，简称RRM)和空调(CLM Climate Module)；

[0050] LIN总线为两条，一条挂载2个车载ECU，分别是防盗喇叭和雨量传感器，一条挂载4个车载ECU，分别是四门(司机侧、副司机侧、右后门和左后门)玻璃防夹模块；

[0051] 此外，高速CAN网络和低速CAN网络通过网关实现信号交换，LIN网络通过主节点进行信号的调度，该高低速CAN网络的网关和LIN网络的主节点均集成在一个车载ECU--车身控制器(Body Control Module，简称BCM)中，特别是，该LIN网络的主节点功能可以由该网关完成，即该网关同时集成了LIN网络主节点，这样，如果LIN网络存在需要与CAN网络进行信号交换的ECU，网关可以一并实现支持。

[0052] 其中，本实施例中的高速CAN总线速率为500kbit/s，低速CAN总线速率为50kbit/s，LIN总线速率为9.6kbit/s；本领域技术人员可以了解，上述总线速率可以设定为国际标准之内的任意值，上述取值仅为实际应用中一示例性取值。

[0053] 作为实现各总线信号共享和信号调度功能的网关，是图3所示实施例的关键部分，因此下面将结合具体的信号对其加以描述：

[0054] 首先，网关是高速CAN网络和低速CAN网络的信号转换的接口，把高速CAN网络和低速CAN网络需要互相通信的信号，根据信号发送节点的地址识别出来，并转发到其他的CAN网络；其他节点根据转换后的信号地址，提取需要的信号。

[0055] 具体的，该高速CAN网络和低速CAN网络的信号转换分为两个方向：

[0056] (1)从高速CAN网络到低速CAN网络的信号转换列表(表1)：

[0057]

[0058]

[0059] 表1

[0060] 即，引擎控制模块、制动系统模块、变速箱控制模块、转向角模块、助力转向模块、安全气囊模块和扭矩模块的信息会通过网管发送到低速CAN网络中，低速CAN网络中需要这些信息的节点将会根据转发地址识别相应的信息并接收；

[0061] (2)从低速CAN网络到高速CAN网络的信号转换列表(表2)：

[0062]

[0063] 表2

[0064] 即，后车身控制模块、仪表控制模块、音响和空调的信息，通过网关发送到高速CAN网络中，高速CAN网络中需要这些信息的节点将会根据转发地址识别相应的信息并接收。

[0065] 其次，网关连接雨量传感器和防盗喇叭作为一条LIN网络，连接四门玻璃防夹模块构成另一条LIN网络；分开两条LIN网络有助于通信实时性的提高以及降低网络的冲突。

[0066] 可以看出，图3所示车载ECU通信控制系统的实施例有效综合了CAN总线与LIN总线的效率和成本的优势，把速率要求较高的车载ECU与要求低的车载ECU分别挂载于不同的三种总线上，再采用网关的形式实现不同速率总线的信息共享，这种方案的优势就是总线上可传输的信息量大，并且可以方便的添加一些系统用于功能扩展，从而避免了传统的单总线和单通道网络的可共享的信息量少，可扩展性低的缺点；具体而言，该实施例存在以下优势：

[0067] (1)通过两种总线CAN和LIN的结合，使得两种总线能够实现优势互补，更有效和充分的利用资源，节省了成本；

[0068] (2)采用了四条相对独立控制的网络总线，针对各个不同的车载ECU特点进行总线分配，把总线的负载率控制在了合理的范围内，增强了网络通信的可靠性和实时性；

[0069] (3)针对不同的网络总线，采用了网关的技术，在实现信息共享的同时，对整个网络进行全局网络管理，增加了网络的可靠性；

[0070] (4)可以更有利于整车网络拓朴的优化，各个车载ECU在网络中可以有更合理的分布。

[0071] 虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。