一种氢能汽车整车网络系统转让专利
申请号 : CN202110093459.0
文献号 : CN112422392B
文献日 : 2021-07-02
发明人 : 程飞 , 郝义国 , 杨楠
申请人 : 武汉格罗夫氢能汽车有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种氢能汽车整车网络系统,其特征在于,包括网关控制器、汽车制动模块、汽车管理模块和、车载自动诊断系统和外部网关解密模块,所述网关控制器包括第一CAN网络、第二CAN网络、第三CAN网络、第四CAN网络、第一网关加密模块和第二网关加密模块,所述第一网关加密模块的输入端与第一CAN网络电连接,所述第一网关加密模块的输出端与第三CAN网络电连接,所述第二网关加密模块的输入端与第二CAN网络电连接,所述第二网关加密模块的输出端与第四CAN网络电连接,所述汽车制动模块与第一CAN网络电连接,所述汽车管理模块与第二CAN网络电连接,所述车载自动诊断系统包括第六CAN网络和第七CAN网络,所述第六CAN网络与第三CAN网络电连接,所述第七CAN网络与第四CAN网络电连接,所述汽车制动模块发出的电信号信息传输至第一CAN网络后经第一网关加密模块加密后传输至车载自动诊断系统,所述汽车管理模块发出的电信号信息传输至第二CAN网络后经第二网关加密模块加密后传输至车载自动诊断系统;所述外部网关解密模块与车载自动诊断系统电连接;所述第一网关加密模块和第二网关加密模块对通讯ID和通讯数据Data进行加密,其中,所述通讯ID的加密算法为:ID为0xXYZ,其中X≤7,Y,Z为十六进制数;加密后的ID=通讯ID+ECU地址号‑0x10;所述通讯数据Data的加密算法为:对于第1字节和第8字节,交换第1字节和第8字节的高字节;对于第2字节和第7字节,交换第2字节和第7字节的低字节;对于第3字节和第6字节,第3字节数据+ ECU地址号,第6字节数据‑ ECU地址号;对于第4字节和第5字节,第4字节数据采用异或运算,与一常数进行运算,即data4^0XFF,第5字节数据采用异或运算,与一常数进行运算,即data5^0XAA。
2.根据权利要求1所述的氢能汽车整车网络系统,其特征在于,所述汽车制动模块包括整车控制器、电机控制器、高压配电箱、氢瓶控制器、燃料电池控制器、电池管理控制器、电子驻车制动系统和电动助力转向系统,所述整车控制器、电机控制器、高压配电箱、氢瓶控制器、燃料电池控制器、电池管理控制器、电子驻车制动系统和电动助力转向系统的CAN‑H引脚均与第一CAN网络的H引脚电连接,所述整车控制器、电机控制器、高压配电箱、氢瓶控制器、燃料电池控制器、电池管理控制器、电子驻车制动系统和电动助力转向系统的CAN‑L引脚均与第一CAN网络的L引脚电连接。
3.根据权利要求2所述的氢能汽车整车网络系统,其特征在于,所述汽车管理模块包括车载T‑BOX、360全景泊车辅助系统、电子仪表、车载信息娱乐系统、空调、热管理控制器和车身控制模块,所述车载T‑BOX、360全景泊车辅助系统、电子仪表、车载信息娱乐系统、空调、热管理控制器和车身控制模块的CAN‑H引脚均与第二CAN网络的H引脚电连接,所述车载T‑BOX、360全景泊车辅助系统、电子仪表、车载信息娱乐系统、空调、热管理控制器和车身控制模块的CAN‑L引脚均与第二CAN网络的L引脚电连接。
4.根据权利要求3所述的氢能汽车整车网络系统,其特征在于,所述氢能汽车整车网络系统还包括汽车通讯模块和通讯转换模块,所述汽车通讯模块和通讯转换模块电连接,所述网关控制器还包括第五CAN网络,所述通讯转换模块与第五CAN网络电连接;所述第五CAN网络与第一网关加密模块的输入端、第二网关加密模块的输入端电连接。
5.根据权利要求4所述的氢能汽车整车网络系统,其特征在于,分别位于网络起始端的整车控制器、车载T‑BOX、通讯转换模块、第三CAN网络和第四CAN网络上均设置有第一终端电阻,分别位于网络终端的第一CAN网络、第二CAN网络、第五CAN网络、第六CAN网络和第七CAN网络上均设置有第二终端电阻。
6.根据权利要求5所述的氢能汽车整车网络系统,其特征在于,所述第一终端电阻和第二终端电阻的阻值为120Ω。
说明书 :
一种氢能汽车整车网络系统
技术领域
背景技术
据破解整车的控制策略和部分算法,导致信息外流;同时由于缺少信息保护功能,导致远程
启动车辆等功能易被非法份子利用,盗取车辆或者车主信息。
各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠
性的要求不尽相同,由多条总线构成的情况很多,线束的数量也随之增加。为适应“减少线
束的数量”、“通过多个LAN,进行大量数据的高速通信”的需要,1986 年德国电气商博世公
司开发出面向汽车的CAN 通信协议。此后,CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化,
现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。
领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信
提供了强有力的技术支持。
发明内容
络、第四CAN网络、第一网关加密模块和第二网关加密模块,所述第一网关加密模块的输入
端与第一CAN网络电连接,所述第一网关加密模块的输出端与第三CAN网络电连接,所述第
二网关加密模块的输入端与第二CAN网络电连接,所述第二网关加密模块的输出端与第四
CAN网络电连接,所述汽车制动模块的CAN‑H引脚与第一CAN网络的H引脚电连接,所述汽车
制动模块的CAN‑L引脚与第一CAN网络的L引脚电连接,所述汽车管理模块的CAN‑H引脚与第
二CAN网络的H引脚电连接,所述汽车管理模块的CAN‑L引脚与第二CAN网络的L引脚电连接,
所述车载自动诊断系统包括第六CAN网络和第七CAN网络,所述第六CAN网络的H引脚与第三
CAN网络的H引脚电连接,所述第六CAN网络的L引脚与第三CAN网络的L引脚电连接,所述第
七CAN网络的H引脚与第四CAN网络的H引脚电连接,所述第七CAN网络的L引脚与第四CAN网
络的L引脚电连接,所述汽车制动模块发出的电信号信息传输至第一CAN网络后经第一网关
加密模块加密后传输至车载自动诊断系统,所述汽车管理模块发出的电信号信息传输至第
二CAN网络后经第二网关加密模块加密后传输至车载自动诊断系统。
车控制器、电机控制器、高压配电箱、氢瓶控制器、燃料电池控制器、电池管理控制器、电子
驻车制动系统和电动助力转向系统的CAN‑H引脚均与第一CAN网络的H引脚电连接,所述整
车控制器、电机控制器、高压配电箱、氢瓶控制器、燃料电池控制器、电池管理控制器、电子
驻车制动系统和电动助力转向系统的CAN‑L引脚均与第一CAN网络的L引脚电连接。
助系统、电子仪表、车载信息娱乐系统、空调、热管理控制器和车身控制模块的CAN‑H引脚均
与第二CAN网络的H引脚电连接,所述车载T‑BOX、360全景泊车辅助系统、电子仪表、车载信
息娱乐系统、空调、热管理控制器和车身控制模块的CAN‑L引脚均与第二CAN网络的L引脚电
连接。
换模块的CAN‑H引脚与第五CAN网络的H引脚电连接,所述通讯转换模块的CAN‑L引脚与第五
CAN网络的L引脚电连接;所述第五CAN网络与第一网关加密模块的输入端、第二网关加密模
块的输入端电连接。
CAN网络、第五CAN网络、第六CAN网络和第七CAN网络上均设置有第二终端电阻。
11位,扩展格式为29位。在标准格式中,报文的起始位称为帧起始(SOF),然后是由11位标识
符和远程发送请求位 (RTR)组成的仲裁场。RTR位标明是数据帧还是请求帧,在请求帧中没
有数据字节。控制场包括标识符扩展位(IDE),指出是标准格式还是扩展格式。它还包括一
个保留位 (ro),为将来扩展使用。它的最后四个字节用来指明数据场中数据的长度(DLC)。
数据场范围为0~8个字节,其后有一个检测数据错误的循环冗余检查(CRC)。应答场(ACK)
包括应答位和应答分隔符。发送站发送的这两位均为隐性电平(逻辑1),这时正确接收报文
的接收站发送主控电平(逻辑0)覆盖它。用这种方法,发送站可以保证网络中至少有一个站
能正确接收到报文。报文的尾部由帧结束标出。在相邻的两条报文间有一很短的间隔位,
如果这时没有站进行总线存取,总线将处于空闲状态。
阻抗不连续,信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有,信号在这个地方就会引
起反射。这种信号反射的原理,与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除
这种反射的方法,就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻,
使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的,因此,在通讯电缆的另一端可跨接
一个同样大小的终端电阻。引起信号反射的另外一个原因是数据收发器与传输电缆之间的
阻抗不匹配。这种原因引起的反射,主要表现在通讯线路处在空闲方式时,整个网络数据混
乱。为了提高网络节点的拓扑能力,CAN总线两端需要接有120Ω的抑制反射的终端电阻,它
对匹配总线阻抗起着非常重要的作用,如果忽略此电阻,会使数字通信的抗干扰性和可靠
性大大降低,甚至无法通信。
特性,加密算法针对两个部分进行加密:第一部分:通讯ID;第二部分:通讯数据Data。根据
整车的网络架构,则将相应的ECU单独编一个独特的号,ECU地址号:0xab;其中ab为十六进
制数;
网络架构紧紧联系在一起,使得针对不同的网络架构会有不同的加密结构,保证了算法的
加密效果和可移植性;同一算法可移植不同的网络架构,且不影响该算法的保密性。针对数
据的通讯数据Data的加密算法采用四种以上的加密算法,大大增加了数据破解难度和破解
时间,使得数据的加密效果大大提升。
附图说明
具体实施方式
换模块6和外部网关解密模块7。
输入端与第一CAN网络11、第五CAN网络15电连接,第一网关加密模块16的输出端与第三CAN
网络13电连接,第二网关加密模块17的输入端与第二CAN网络12、第五CAN网络15电连接,第
二网关加密模块17的输出端与第四CAN网络14电连接。
系统(EPB)27和电动助力转向系统(EPS)28,整车控制器21、电机控制器22、高压配电箱23、
氢瓶控制器24、燃料电池控制器25、电池管理控制器26、电子驻车制动系统27和电动助力转
向系统28的CAN‑H引脚均与第一CAN网络11的H引脚电连接,整车控制器21、电机控制器22、
高压配电箱23、氢瓶控制器24、燃料电池控制器25、电池管理控制器26、电子驻车制动系统
27和电动助力转向系统28的CAN‑L引脚均与第一CAN网络11的L引脚电连接。
37,车载T‑BOX31、360全景泊车辅助系统32、电子仪表33、车载信息娱乐系统34、空调35、热
管理控制器36和车身控制模块37的CAN‑H引脚均与第二CAN网络12的H引脚电连接,车载T‑
BOX31、360全景泊车辅助系统32、电子仪表33、车载信息娱乐系统34、空调35、热管理控制器
36和车身控制模块37的CAN‑L引脚均与第二CAN网络12的L引脚电连接。
接,第七CAN网络42的H引脚与第四CAN网络14的H引脚电连接,第七CAN网络42的L引脚与第
四CAN网络14的L引脚电连接。
CAN网络11、第二CAN网络12、第五CAN网络15、第六CAN网络41和第七CAN网络42上均设置有
第二终端电阻9,第一终端电阻8和第二终端电阻9的阻值为120Ω。
一CAN网络11中,同时整车控制器21、电机控制器22、高压配电箱23、氢瓶控制器24、燃料电
池控制器25、电池管理控制器26、电子驻车制动系统27和电动助力转向系统28从第一CAN网
络11中获取网关信息转发至第一CAN网络11中的相关信息;第一CAN网络11中的相关信息经
第一网关加密模块16加密后,发送到第三CAN网络13中;
T‑BOX31、360全景泊车辅助系统32、电子仪表33、车载信息娱乐系统34、空调35、热管理控制
器36和车身控制模块37从第二CAN网络12中获取网关信息转发至第二CAN网络12中的相关
信息;第二CAN网络12中的相关信息经第二网关加密模块17加密后,发送到第四CAN网络14
中;
信息转发至第五CAN网络15中的相关信息,第五CAN网络15中的相关信息经第一网关加密模
块16和第二网关加密模块17分别加密后,发送到第三CAN网络13和第四CAN网络14中;
经过外部网关解密模块7处理后,再传给外部设备10,方才能获取到可读性信息。若直接想
从车载自动诊断系统4中读取数据,将会是一堆杂乱无章的数据。
的使用不应限制本申请请求保护的范围。