一种燃料电池汽车网络架构及燃料电池汽车的制作方法

1.本发明涉及新能源车辆技术领域，尤其涉及一种燃料电池汽车网络架构及 燃料电池汽车。


背景技术：

2.汽车的环保化发展趋势愈发明显。从能源的角度来看，需要更多地发展可 再生能源。其中，氢气具有来源多样化、驱动高效率、运行零排放等特征。因 此，燃料电池汽车可以更加广泛地应用于交通、建筑、工业和更高效的储能领 域。在燃料电池汽车的开发过程中，网络架构设计是非常重要的一环。不论是 传统燃油汽车还是新能源汽车的网络架构本身就很复杂。燃料电池系统电控类 元件众多，更加增加了燃料电池汽车网络架构的复杂性。
3.然而，目前的燃料电池车辆的网络架构结构较为复杂。现有的解决方案中 燃料电池控制器作为一个中转节点，首先解析整车控制器的控制需求，将其分 解为对各零部件的控制命令，通信给各零部件。因此，通信效率较低，在协调 控制各零部件时，可能会出现零部件响应不同步的情况。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本发明提出了一种燃料电池汽车网络架构及燃料电池汽车， 通过整车控制器直接对车辆各部件进行控制，并且基于各部件的自身特点将其 分别接入不同的网络中，避免了信号解析及转发过程，简化了系统架构，提高 了控制响应速度。
5.第一方面，本技术通过一实施例提供如下技术方案：
6.一种燃料电池汽车网络架构，包括：整车控制器、整车obd、低压部件和 高压部件，所述整车控制器接入车身控制网络、动力控制网络和诊断网络；所 述低压部件连接所述车身控制网络，所述高压部件连接所述动力控制网络，所 述整车obd连接所述诊断网络。
7.可选的，所述车身控制网络中相距最远的两个节点均各自连接至少一第一 终端电阻；所述动力控制网络中相距最远的两个节点均各自连接至少一第二终 端电阻；所述诊断网络中相距最远的两个节点均各自连接至少一第三终端电阻。
8.可选的，所述车身控制网络中相距最远的两个节点包括：整车控制器和氢 气循环泵控制器；所述动力控制网络中相距最远的两个节点包括：整车控制器 和驱动电机控制器；所述诊断网络中相距最远的两个节点包括：整车控制器和 整车obd。
9.可选的，低压部件中的控制单元包括：氢气循环泵控制器、红外加氢模块、 电堆单片电压巡检器和空调控制器；所述氢气循环泵控制器、所述红外加氢模 块、所述电堆单片电压巡检器和所述空调控制器均接入所述车身控制网络。
10.可选的，低压部件中的工作单元包括：车灯和pct加热器；所述车灯和所 述pct加热器均接入所述车身控制网络。
11.可选的，高压部件包括：驱动电机控制器、动力电池控制器、空压机控制 器以及升压dcdc控制器；所述驱动电机控制器、所述动力电池控制器、所述 空压机控制器以及所述
升压dcdc控制器均接入所述动力控制网络。
12.可选的，所述车身控制网络、所述动力控制网络和所述诊断网络均为canfd网络。
13.可选的，所述车身控制网络为lin网络。
14.可选的，所述车身控制网络、所述动力控制网络和所述诊断网络均为can 网络。
15.第二方面，基于同一发明构思，本技术通过一实施例提供如下技术方案：
16.一种燃料电池汽车，所述燃料电池车辆包括上述第一方面中任一所述的燃 料电池汽车网络架构。
17.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术 手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、 特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的 一些实施例，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， 还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
19.图1示出了本发明第一实施例提供的一种燃料电池汽车网络架构的结构示 意图；
20.图2示出了本发明第一实施例提供的一种燃料电池汽车网络架构的一种具 体结构示意图；
21.图3示出了本发明第一实施例提供的一种燃料电池汽车网络架构的另一种 具体结构示意图。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明 实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附 图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保 护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施 例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。
23.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某 一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解 释。
24.本发明实施例提供的燃料电池汽车网络架构可应用于燃料电池车辆中，以 替换现有的燃料电池车辆中的控制网络架构。从而避免在现有技术中，将燃料 电池控制器作为一个中转节点，从而避免了解析整车控制器的控制需求，将其 分解为对各零部件的控制命令，通信给各零部件；简化了网络架构的结构，提 供了通信效率。此外，本实施例的燃料电池汽车网络架构还避免了设置私有网 络或网关隔离，将有效的提高响应速度，保证控制与响应的同步。在本发明中 将通过下面具体实施例，对本发明的思想进行阐述和说明。
25.第一实施例
26.请参见图1，示出了本发明第一实施例提供的一种燃料电池汽车网络架构 100的结构示意图。该燃料电池汽车网络架构100包括：整车控制器10、整车 obd20(on board diagnostics，车载自动诊断系统)、低压部件30和驱动电机 控制器41高压部件40。
27.具体的，整车控制器10接入车身控制网络、动力控制网络和诊断网络； 低压部件30连接车身控制网络，高压部件40连接动力控制网络，整车obd20 连接诊断网络。整车控制器10可直接控制燃料电池系统各零部件，如空压机、 氢气循环泵、红外加氢模块32以及单片电压巡检器等等。
28.因此，该燃料电池汽车网络架构100中完全取消了燃料电池控制器、燃料 电池系统obd以及储氢控制器，上述部件的功能可全部通过整车控制器10进 行控制实现，简化了网络结构。同时，在连接各个车身零部件及控制器时，根 据零部件及控制器的功能特点将零部件及控制器分为低压部件30以及高压部 件40，并将低压部件30和高压部件40接入不同的控制网络，互不干扰，提高 了对各部件控制的稳定性及响应速度，从而避免了通过私有网络或网关实现控 制。
29.进一步的，在一些实施方式中，车身控制网络中相距最远的两个节点均各 自连接至少一第一终端电阻；动力控制网络中相距最远的两个节点均各自连接 至少一第二终端电阻；诊断网络中相距最远的两个节点均各自连接至少一第三 终端电阻。第一终端电阻、第二终端电阻以及第三终端电阻均可由一个电阻或 多个电阻组成，不作限制。
30.通过分别在动力控制网络、车身控制网络以及诊断网络中最远的两个节点 连接终端电阻，可有效的吸收信号反射及回波从而提高总线的抗干扰能力，提 高信号的通信质量。
31.具体的，车身控制网络中相距最远的两个节点包括：整车控制器10和氢气 循环泵控制器31；动力控制网络中相距最远的两个节点包括：整车控制器10 和驱动电机控制器；诊断网络中相距最远的两个节点包括：整车控制器10和整 车obd20。也就是说，在车身控制网络中可将第一终端电阻连接在整车控制器 10和氢气循环泵控制器31上；在动力控制网络中可将第二终端电阻设置在整 车控制器10和驱动电机控制器41上；在诊断网络中可将第三终端电阻设置在 整车控制器10和整车obd20上。例如，网络类型为can(controller areanetwork，控制器局域网络)网络，连接终端电阻时，终端电阻均可连接在can-h 和can-l之间。
32.低压部件30，一般为涉及的非动力系统部分的零部件。本实施例中，低压 部件30的控制单元包括但不限于：氢气循环泵控制器31、红外加氢模块32、 电堆单片电压巡检器33和空调控制器34。氢气循环泵控制器31、红外加氢模 块32、电堆单片电压巡检器33和空调控制器34均接入车身控制网络，如图2 所示，通过车身控制网络可保证控制的零部件均为低压部分，不受高压部分的 零部件影响。此外，低压部件30中的工作单元包括但不限于：车灯35和pct 加热器36等等；车灯35和pct加热器36均接入车身控制网络，通过车身控 制网络进行控制可与高压部分进行隔绝，保证零部件的工作安全。
33.高压部件40，一般为涉及车辆的动力系统部分的零部件。本实施例中，高 压部件40包括但不限于：驱动电机控制器41、动力电池控制器42、空压机控 制器43以及升压dcdc控制器44。其中，驱动电机控制器41、动力电池控制 器42、空压机控制器43以及升压dcdc控制器44均接入动力控制网络，如 图2所示。将高压部件40均接入到动力控制网络中，实现与
低压部件30的隔 离，从而避免对低压部件30的控制信号产生影响，保证快速响应和稳定。
34.在燃料电池汽车中，空压机、氢气循环泵等零部件构成燃料电池系统，但 是在物理上，它们属于整车的零部件，其层级和动力电池或者空调一样。本实 施例中，通过三个独立的网络实现控制连接，不再存在燃料电池系统的私有网 络，取消了燃料电池控制器这一节点，提升了燃料电池汽车网络信号通信的速 率，简化了燃料电池汽车的设计。
35.还需要说明的是，在燃料电池车辆中有些零部件可能是高压的，也可能是 低压的，例如氢气循环泵。因此，本技术的上述实现方式作为一种可能的示例。 在其他的实现方式中，可根据氢气循环泵的具体类型对氢气循环泵控制器31 接入对应的网络。
36.在本实施例中，低压部件30接入的车身控制网络可采用lin(localinterconnect network，局域互联网络)网络实现，lin网络的通信速率一般为 10-125kbps，可较好的满足要求。该部分的零部件的所需的通信速率较低，整 车对他们的控制信号不会因为工况的变化而频繁变化，例如大灯、空调以及pct 加热器36等，可降低成本。另外，也可采用can网络或can fd(can withflexible data rate)网络实现。
37.在本实施例中，高压部件40的动力控制网络以及整车obd20接入诊断网 络，可采用can网络实现。can网络的通信速率一般为125k-1mbps，可较 好的满足数据量要求，保证较好的响应速度。此外，动力控制网络以及诊断网 络均可采用can fd网络实现，can fd网络通信速率最高可达5mbps，可较 好的满足动力控制网络以及诊断网络的数据量要求，并且保证响应速度，如图 3所示。
38.综上所述，本实施例中提供的一种燃料电池汽车网络架构100，其完全取 消了燃料电池控制器、燃料电池系统obd以及储氢控制器，上述部件的功能 可全部通过整车控制器10进行控制实现，简化了网络结构。同时，在连接各个 车身零部件及控制器时，根据零部件及控制器的功能特点将零部件及控制器分 为低压部件30以及高压部件40，并将低压部件30和高压部件40接入不同的 控制网络，互不干扰，提高了对各部件控制的稳定性及响应速度，从而避免了 通过私有网络或网关实现控制。
39.第二实施例
40.基于同一发明构思，在本实施例中提供了一种燃料电池汽车，所述燃料电 池车辆包括上述第一实施例中的燃料电池汽车网络架构。
41.需要说明的是，本发明实施例所提供的燃料电池汽车中，各个零部件的连 接结构的具体实现及产生的技术效果和前述燃料电池汽车网络架构实施例相 同，为简要描述，本实施例未提及之处可参考前述方法实施例中相应内容。
42.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。
43.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、
ꢀ“
竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方 位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为 了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有 特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此 外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或 暗示相对重要性。
44.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平 或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更 加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
45.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语
ꢀ“
设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可 以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。 对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具 体含义。