一种纯电动自动驾驶客车的控制网络架构系统的制作方法

本发明涉及纯电动客车控制领域，主要是一种纯电动自动驾驶客车的控制网络架构系统。

背景技术：

纯电动客车目前使用的控制网络为20世纪80年代德国bosch公司开发的can控制局域网，实现了众多控制设备和仪器仪表之间的数据交换，具有总线结构电缆长度短、布线容易、可靠性高、易于扩充等优点。在纯电动客车的实际应用过程中，一般将整车can网络划分为若干个小型can总线网络，各个网络分别实现一部分控制功能，网络之间使用物理隔离不相互通信。在自动驾驶系统作为整车控制系统的一部分后，现有技术方案是将新增的ipc、eps等模块作为某一个小型can总线网络的一个节点实现数据通信。

现有设计方案中的不足之处在于，由于自动驾驶系统对于控制网络时延要求比较高，系统相关的ipc、eps、ebs等模块在进行can通信时，在报文周期、波特率等方面的需求与整车正常通信存在较大差异，该系统与原有can网络不兼容，直接作为某一个小型can总线网络的一个节点进行数据通信会导致can总线负载率过高、数据丢失、通信中断等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种纯电动自动驾驶客车的控制网络架构系统。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种纯电动自动驾驶客车的控制网络架构系统，主要包括vcu整车控制器、ipk组合仪表、ipc工控机、ebs电控制动系统、gw网关、eps电控助力转向系统和can网络线束；其中gw网关与can网络线束通过电性连接作为can数据通信的物理载体，以及实现不同can网络之间的数据转发、数据汇总通信形式；ipc工控机作为整车运行控制核心，成为了驱动指令、制动指令、转向指令、指示灯指令的数据发送源，并通过各子系统所属的can总线和gw网关转发至各相应子系统实现具体功能指令的实施；各子系统同时将其当前所处状态的反馈信息数据，通过各子系统所属的can总线和gw网关进行发送，反馈至vcu整车控制器和ipc工控机；ipc工控机会根据当前车辆所处环境状态和整车运行状态信息进行融合控制和运动规划，实现了ipc工控机对于整车运行控制的闭环数据循环控制；vcu整车控制器作为整车状态控制核心，根据各子系统反馈的当前所处状态进行数据汇总分析并对整车运行状态进行判断后，控制整车在自动驾驶状态与人工驾驶状态中进行快速、安全、稳定的模式切换。

所述的can网络线束主要包括底盘can线束、仪表及控制can线束、自动驾驶控制can线束。

各子系统均与gw网关通过can网络进行数据通信，gw网关进行数据转发，但各子系统之间并不直接通信。

各子系统均与gw网关通过can网络进行数据通信，gw网关进行数据转发，但部分子系统之间直接进行通信。

更进一步的，ebs电控制动系统通过can网络将制动状态发送给gw网关并通过其转发，vcu整车控制器直接将制动指令发送给ebs电控制动系统。

本发明的有益效果为：各个can总线的负载率降低，同时保证了ipc与ebs、eps等模块较高效率的通信速率、自动驾驶状态切换时较低的系统通信时延。

附图说明

图1为本发明的实施例1的示意图。

图2为本发明的实施例2的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细的介绍：

本发明主要解决的技术问题是现有纯电动客车控制网络不兼容自动驾驶系统的问题。整车正常通信报文一般设定通信周期为500ms，由于自动驾驶系统对于控制网络时延要求比较高，系统相关的ipc、eps、ebs等模块进行can网络通信时，一般设定通信周期为10-20ms。若直接作为通信节点接入原有can总线网络，由于can总线网络存在物理性质上的通信带宽限制，在总线负载率超过50％时易出现数据丢失、数据错误、通信中断等问题。

本发明通过特殊的can总线网络架构，不仅实现了各个can总线的负载率降低，同时保证了ipc与ebs、eps等模块较高效率的通信速率、自动驾驶状态切换时较低的系统通信时延。

为了解决上述问题，本发明提供了一种纯电动自动驾驶客车的控制网络架构系统，主要包括：vcu整车控制器、ipk组合仪表、ipc工控机、ebs电控制动系统、gw网关、eps电控助力转向系统和can网络线束，其中can网络线束包括但不限于底盘can线束、仪表及控制can线束、自动驾驶控制can线束等。

该架构以gw网关作为数据中转核心、vcu整车控制器作为整车状态控制核心、ipc工控机作为整车运行控制核心进行设计。其中gw网关与底盘can线束、仪表及控制can线束、自动驾驶控制can线束等通过电性连接作为can数据通信的物理载体，以及实现不同can网络之间的数据转发、数据汇总等通信形式。

信息数据流作为can网络通信的实际内容，包括整车和驱动信息、制动信息、转向信息、指示灯信息共4种通信内容，其中每一种通信内容又可区分为指令信息和状态反馈信息。

ipc工控机作为整车运行控制核心，成为了驱动指令、制动指令、转向指令、指示灯指令的数据发送源，并通过各子系统所属的can总线和gw网关转发至各相应子系统实现具体功能指令的实施。各子系统同时将其当前所处状态的反馈信息数据，通过各子系统所属的can总线和gw网关进行发送，反馈至vcu整车控制器和ipc工控机，ipc工控机会根据当前车辆所处环境状态和整车运行状态信息进行融合控制和运动规划，实现了ipc工控机对于整车运行控制的闭环数据循环控制。

vcu整车控制器作为整车状态控制核心，根据各子系统反馈的当前所处状态进行数据汇总分析并对整车运行状态进行判断后，控制整车在自动驾驶状态与人工驾驶状态中进行快速、安全、稳定的模式切换。

实施例1：

如图1所示，该实施例中各子系统均与gw网关通过can网络进行数据通信，gw网关进行数据转发，但各子系统之间并不直接通信。该实施例确保了ipc工控机与各子系统之间的通信时延和通信效率，但在vcu整车控制器对于整车运行状态切换的实时性方面较弱。

实施例2：

如图2所示，该实施例中各子系统均与gw网关通过can网络进行数据通信，gw网关进行数据转发，但部分子系统之间直接进行通信。如：ebs电控制动系统通过can网络将制动状态发送给gw网关并通过其转发，vcu整车控制器直接将制动指令发送给ebs电控制动系统。该实施例增强了vcu对于整车状态控制的实时性，但增加了部分子系统与ipc工控机的通信时延，降低了部分通信效率。

本专利应用实施后，将自动驾驶系统与车辆原有的can网络控制体系通过gw网关进行物理性的切割，在不影响原有控制体系的情况下实现了自动驾驶系统指令信息、状态反馈信息的数据通信，保证了整车控制网络的稳定性。同时，通过特殊的can总线网络架构，将ebs、eps、ipc等高通信效率的模块在网络中进行拆分配置，不仅实现了各个can总线的负载率降低，同时保证了ipc与ebs、eps等模块较高效率的通信速率、自动驾驶状态切换时较低的系统通信时延，并可针对不同的项目需求通过2种不同的实施例方案，提出有针对性的项目实施方案，有利于提高相关项目方案的准确性、专业性、安全性。

名词解释：

vcu(vehiclecontrolunit)：整车控制器

ipk(instrumentpack)：组合仪表

ipc(industrypersonalcomputer)：工控机

ebs(electronicbrakingsystem)：电控制动系统

gw(gateway)：网关

eps(electricpowersteering)：电控助力转向系统

以上所述仅为本专利的两种实施例，并非因此限制本方法的专利范围，凡是利用本方法说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本方法的专利保护范围内。