一种新型汽车整车通讯和供电一体式装置及通讯组网方法与流程

1.本发明涉及一种新型汽车整车通讯和供电一体式装置及通讯组网方法。


背景技术：

2.目前，现有整车的子系统的通讯和供电模块是互相独立的，每一个子系统都有对应的通讯和供电线缆。汽车的子系统的供电和通讯相互独立，汽车工程师需要为每一套子系统设置一套(供电和通讯)线束。汽车扩展子系统时，需要重新设计汽车线束和车身结构，为新的子系统线束设计出对应的空间。各子系统的通讯方式多样，有can、lin等通讯方式，子系统的通讯协议是私有协议，各子系统电源直接连接在车载电源上。
3.上述现有整车的子系统的通讯和供电模块是互相独立，每一个子系统都有对应的通讯和供电线缆，其缺点如下：
4.1、通常，一辆汽车的线缆长度可能达到4.8-9公里长，线缆质量过重、排布杂乱也为后期维修保养带来难题。
5.2、由于线束重而且长，即提高了汽车油耗，也容易在车辆行驶过程中引起异响。
6.3、在电动车时代，汽车的子系统越来越多，导致子系统的线束越来越复杂。
7.4、各子系统的通讯方式多样，有can、lin等通讯方式，子系统的通讯协议是私有协议。给汽车集成化智能化、数据共享和添加新功能带来了更多的困难。
8.5、各子系统电源直接连接在车载电源上，导致汽车电源线过长的问题。


技术实现要素：

9.本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种新型汽车整车通讯和供电一体式装置及通讯组网方法，针对当前车辆智能化趋势，对车辆内部设备通讯带宽指数倍的提升的实际需求，提出了既可以满足车辆智能化带来的大量通讯需求，也能适当的降低车辆制造和维修成本优化方案。
10.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
11.本发明一方面提供一种新型汽车整车通讯和供电一体式装置，它包括车辆子系统、子系统线束、以太网网关模块和车载电源；
12.每个所述车辆子系统分别通过一根子系统线束与以太网网关模块相连，所述以太网网关模块与车身bcm系统相连；
13.所述车载电源通过子系统线束为每个车辆子系统供电，所述车载电源通过电源线为以太网网关模块和车身bcm系统供电。
14.进一步，所述车辆子系统包括空调系统、远程监控系统、发动机控制器、电机控制器、变数箱控制器、车身稳定系统、电池管理系统、电源管理系统、电源变换器、门锁系统、座椅系统、故障诊断系统、智能仪表、自适应巡航系统、自动天窗系统和电子助力转向系统。
15.进一步，所述以太网网关模块包括第一以太网网关和第二以太网网关，所述第一以太网网关和第二以太网网关分别通过光纤与车身bcm系统相连。
16.进一步，所述车身稳定系统、变数箱控制器、电机控制器、发动机控制器、远程监控系统和空调系统分别通过子系统线束与第一以太网网关相连，所述车身稳定系统、变数箱控制器、电机控制器、发动机控制器、远程监控系统和空调系统组成一个udp组播。
17.进一步，所述电子助力转向系统、自动天窗系统、自适应巡航系统、智能仪表和故障诊断系统分别通过子系统线束与第一以太网网关相连，所述电子助力转向系统、自动天窗系统、自适应巡航系统、智能仪表和故障诊断系统组成一个udp组播。
18.进一步，所述座椅系统、门锁系统、电源变换器、电源管理系统和电池管理系统分别通过子系统线束与第二以太网网关相连，所述座椅系统、门锁系统、电源变换器、电源管理系统和电池管理系统组成一个udp组播。
19.进一步，所述子系统线束包括线束外壳，所述线束外壳内设置有正极电源线、负极电源线以及信号双绞线，所述信号双绞线的外周设置有屏蔽层。
20.进一步，所述信号双绞线设置有4对，所述屏蔽层设置在4对信号双绞线的外周。
21.本发明另一方面提供一种新型汽车整车通讯和供电一体式装置的通讯组网方法，它包括：
22.步骤s1、相互协作的多个子系统组成一个udp组播，同时子系统根据业务需要加入多个组播，udp组播中的每一个子系统均具备心跳模块、发送模块和接收模块；
23.步骤s2、以太网网关模块监控每一个子系统的心跳数据并建立与子系统对应的档案数据，当子系统的心跳数据发送异常时，即判定子系统处于死机状态，则通过以太网网关模块的poe功能断电重启处于死机状态的子系统；
24.步骤s3、以太网网关模块系统监控车身bcm系统的休眠命令，并依据车身bcm系统的休眠命令关闭对应的子系统电源；
25.步骤s4、以太网网关系统监控车身bcm系统的数据命令，同时判断车身bcm系统发送的目标子系统休眠命令，由以太网网关模块自动开启相关子系统。
26.进一步，所述心跳数据的格式为：
27.心跳id+功能id；
28.所述命令数据的格式为：
29.命令id区域+功能id区域+命令内容长度区域+命令内容区域；
30.其中，功能id用于休眠唤醒、动态缩小udp组播。
31.采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
32.1、采用通讯和供电一体式线缆可以有效的减少整车线缆的长度，线缆的总长度可以从几千米缩减到几十米。减少了组装工序和工时，降低了汽车线束成本，采用统一标准线束可以有效的减少线束成本和仓储陈本。
33.2、以太网网关设备既是通讯的管理中心，也是带有稳压功能的电源，该设计可以显著地降低各子系统的异常电压的保护设计要求和成本。
34.3、通过一体化线束和太网网关设备的组合方式实现了车辆线束分段部署，维护时只要跟换受损的一节线束，有效的降低车辆线束维修成本。
35.4、有效的解决车辆智能化和通讯带宽不足的矛盾。
36.5、通过一体化线束、太网网关设备和光纤的结合，在保证通讯带宽的同时有效的降低成本。
附图说明
37.图1为本发明的新型汽车整车通讯和供电一体式装置的硬件模块原理框图；
38.图2为本发明的子系统线束的结构示意图；
39.图3为本发明的通讯组网方法的流程图。
具体实施方式
40.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
41.实施例一
42.如图1所示，本实施例提供一种新型汽车整车通讯和供电一体式装置，它包括车辆子系统、子系统线束、以太网网关模块和车载电源。
43.每个所述车辆子系统分别通过一根子系统线束与以太网网关模块相连，所述以太网网关模块通过光纤与车身bcm系统相连。通过一体化线束和太网网关设备的组合方式实现了车辆线束分段部署，在维护时只需要跟换受损的一节线束就可以完成维护工作。
44.所述车载电源通过子系统线束为每个车辆子系统供电，所述车载电源通过电源线为以太网网关模块和车身bcm系统供电。
45.其中，如图2所示，本实施例的所述子系统线束包括线束外壳1，所述线束外壳1内设置有正极电源线2、负极电源线3以及信号双绞线5，所述信号双绞线5的外周设置有屏蔽层4。本实施例的所述信号双绞线5设置有4对，所述屏蔽层4设置在4对信号双绞线5的外周。
46.子系统线束内部采用8+2模式，其中4对共8根带屏蔽层4的信号双绞线5用于udp通讯，可以实现1000m带宽和更低延时的通讯。2根正极电源线2和负极电源线3采用加粗线束，设计能通过50a电流，用于各个车辆子系统供电。主干通讯网采用光纤连接汽车前后的第一以太网网关和第二以太网网关，第一以太网网关和第二以太网网关负责各模块之间的通讯连接和13.5v供电，车载以太网网关和车身bcm系统分别连接到车载13.5电源中。
47.本实施例中，车载以太网网关模块在实现udp通讯的同时，也能实现单接口最大50a电流供电能力。通过统一整车通讯方式和线缆方式优化减少正常线束长度、扁平化车辆管理和低成本添加子模块。网线加光纤的组合为汽车提供高带宽低延时的通讯。为汽车时代无人驾驶和智能化坐仓提供基础平台。
48.如图1所示，本实施例的所述车辆子系统包括空调系统、远程监控系统、发动机控制器、电机控制器、变数箱控制器、车身稳定系统、电池管理系统、电源管理系统、电源变换器、门锁系统、座椅系统、故障诊断系统、智能仪表、自适应巡航系统、自动天窗系统和电子助力转向系统。
49.如图1所示，本实施例的所述以太网网关模块包括第一以太网网关和第二以太网网关，所述第一以太网网关和第二以太网网关分别通过光纤与车身bcm系统相连。以太网网关设备既是通讯的管理中心，也是带有稳压功能的电源。该设计可以显著的降低各子系统的异常电压的保护设计要求和成本。
50.本实施例中，将子系统划分为三组，在工作时需要相互协作的几个子系统分为一组，每组构成一个udp组播。
51.如图1所示，本实施例的所述车身稳定系统、变数箱控制器、电机控制器、发动机控
制器、远程监控系统和空调系统分别通过子系统线束与第一以太网网关相连，所述车身稳定系统、变数箱控制器、电机控制器、发动机控制器、远程监控系统和空调系统组成第一个udp组播。
52.如图1所示，本实施例的所述电子助力转向系统、自动天窗系统、自适应巡航系统、智能仪表和故障诊断系统分别通过子系统线束与第一以太网网关相连，所述电子助力转向系统、自动天窗系统、自适应巡航系统、智能仪表和故障诊断系统组成第二个udp组播。
53.如图1所示，本实施例的所述座椅系统、门锁系统、电源变换器、电源管理系统和电池管理系统分别通过子系统线束与第二以太网网关相连，所述座椅系统、门锁系统、电源变换器、电源管理系统和电池管理系统组成第三个udp组播。
54.实施例二
55.如图3所示，本实施例提供一种新型汽车整车通讯和供电一体式装置的通讯组网方法，它包括：
56.步骤s1、参考图1的硬件模块原理框图，相互协作的多个子系统组成一个udp组播，同时子系统可以根据业务需要加入多个组播，udp组播中的每一个子系统均具备心跳模块、发送模块和接收模块；
57.步骤s2、以太网网关模块负责监控每一个子系统的心跳数据并建立与子系统对应的档案数据，当子系统的心跳数据发送异常时，即判定子系统处于死机状态，则应当通过以太网网关模块的poe功能及时断电重启处于死机状态的子系统；
58.步骤s3、以太网网关模块系统负责监控车身bcm系统的休眠命令，并依据车身bcm系统的休眠命令关闭对应的子系统电源；
59.步骤s4、以太网网关系统负责监控车身bcm系统的数据命令，同时判断车身bcm系统发送的目标子系统休眠命令，由以太网网关模块自动开启相关子系统。
60.其中，所述心跳数据的格式为：
61.心跳id(大小为2个字节)+功能id(大小为2个字节)；
62.所述命令数据的格式为：
63.命令id区域(大小为2个字节)+功能id区域(大小为2*40个字节)+命令内容长度区域(大小为2个字节)+命令内容区域(最大1388个字节)；
64.其中，功能id用于休眠唤醒、动态进一步缩小udp组播，本实施例中的功能id区域可以包含40个子系统的功能id。
65.udp组播通讯方式对通讯带宽可以实现250倍的提升、通讯延时只是现有技术的1％，而且在一辆车里边可以不受限制的挂载设备，通讯数据出错率几乎不受挂载设备数量限制。
66.以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。