CN202694134U - 一种改进的电动汽车网络管理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体公开了一种改进的电动汽车网络管理装置，包括两层网络结构，第一层网络结构包括整车主控模块，所述整车主控模块分别与高速CAN1、高速CAN2、低速CAN和高速CAN4连接，所述的高速CAN1与动力系统模块相连；所述的高速CAN2与监控电动汽车安全方面的模块连接，所述的低速CAN与车身控制方面模块，所述的高速CAN4与诊断仪连接进行故障诊断，这里的整车主控模块相当于整车主网关，第二层次网络架构为所述电池管理系统与高速CAN3连接、高速CAN3与充电机连接，充电机通过电池管理系统与车辆进行通讯，电池管理系统相当于子网关。有益效果是：降低了能耗，实现了电动车无间断监控。

Description

一种改进的电动汽车网络管理装置

技术领域

本实用新型属于纯电动汽车通信领域，提出了一种改进的电动汽车网络管理装置。

背景技术

控制器局部网络（CAN）总线技术在汽车上应用广泛，具有速率高、抗干扰、成本低、可靠性高等特点。网络通信管理规范大都采用OSEK/VDX NM的管理规范，该标准规定了两种网络监控模式，包括直接监控管理和间接监控管理两种监控模式：

1）直接监控管理利用标记的通信机制进行直接监控；

2）间接监控管理通过监控节点周期性的报文，实现网络监控。

传统的采用内燃机的汽车网络管理要求各个模块按照统一的规则有规律的发送数据或状态信息，然而对于纯电动汽车，这种管理方法会忽略了电池特有的性质导致的安全隐患，比如当传统汽车停车熄火后，网络管理进入了关闭状态，然而电动汽车随时随地都需要保持安全警惕，通过监控电池的特性，以防出现系统故障、温度过高或电压过高、撞车等情况引起的爆炸或燃烧。在保证安全监控的同时，需要考虑电动汽车的续航距离，通过采用有选择的唤醒需要的功能的节点，关闭其他无关的节点或部件，节约了电池能耗。

由汽车制造商和半导体供应商构成的联合小组SWITCH针对高速CAN物理层制定了局部网络标准，并计划作为ISO11898的扩展标准，在具有局部网络特性的网络中，电子控制单元会在检测到特定唤醒消息时从睡眠模式下激活。但是需要增加收发器的功能以检测唤醒指令，同时相应的软件架构也需要修改。本专利提出了一种间接式局部网络管理方法，不需要修改软硬件结构，节约了成本。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的缺点，本实用新型目的提供了一种改进的电动汽车网络管理装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种改进的电动汽车网络管理装置，包括两层网络结构，第一层网络结构包括整车主控模块，所述主控模块分别与高速CAN1、高速CAN2、低速CAN和高速CAN4连接，所述的高速CAN1与动力系统模块相连，所述的动力系统模块包括电机控制模块、刹车控制模块、转向控制模块；所述的高速CAN2与监控电动汽车安全方面的模块连接，监控电动汽车安全方面的模块包括电池管理系统、能量管理系统和车载监控系统，所述的低速CAN与车身控制方面模块，车身控制方面模块包括车身控制模块、车载娱乐模块，所述的高速CAN4与诊断仪连接进行故障诊断，这里的整车主控模块相当于整车主网关，第二层次网络架构为所述电池管理系统与高速CAN3连接、高速CAN3与充电机连接，充电机通过电池管理系统与车辆进行通讯，电池管理系统相当于子网关。

所述的高速CAN1、高速CAN2、低速CAN、高速CAN3网络分别与整车主控模块进行数据的交互和控制。

本实用新型提出的上述网络架构，整车主控模块通过发送控制命令关闭或开启一个或多个CAN通信网络，从而控制CAN通信分支上的电控节点的通讯关闭或开启，需要工作的时候整车主控模块发送唤醒命令唤醒对应CAN线路上的电控节点，从而达到了局部控制的目的。

一种改进的电动汽车网络管理的实施方法，电动汽车通信网络包括四种工作模式：行驶、停车、充电和诊断模式；每种工作模式允许发送的信息帧分别如下：在“行驶”模式下，功能帧、诊断帧、安全监控帧和网关命令帧允许传输；在“停车”模式下，电动汽车CAN2线路上安全监控节点处于活动状态，而其他CAN路处于通讯关闭状态，此状态下安全监控帧、唤醒帧允许发送；在“充电”模式下，安全监控帧、网关命令帧允许传输；在“诊断”模式下，诊断帧、安全监控帧、网关命令帧允许传输；其中在各个模式下，功能帧由高速CAN1和低速CAN线路上的子节点发出，整车主控模块接收；诊断帧由诊断仪发出，整车主控模块接收；安全监控帧由高速CAN2上面的子节点发出，整车主控模块接收；网关命令帧由整车主控模块发出，其各CAN线分支上子节点接收；唤醒帧由整车主控模块发出，其各CAN线分支上子节点接收；安全监控帧由高速CAN2上面的子节点发出，整车主控模块接收；网关命令帧由整车主控模块发出，其各CAN线分支上子节点接收。

表1定义了在每种工作模式下，对应网络传输信息帧。

表1

序号

工作模式\信息帧

功能帧

诊断帧

安全监控帧

唤醒帧

网关命令帧

1

行驶模式

是

是

是

否

是

2

停车模式

否

否

是

是

否

3

充电模式

否

否

是

否

是

4

诊断模式

否

是

是

否

是

本实用新型的有益结果是，在本实用新型提出的网络结构模式下，电动汽车根据不同的运行模式（停车、行驶、充电、诊断）有针对性的关闭不需要的控制模块，与电动车安全相关的监控模块式中处于工作状态，既保证了安全性也保证了节约能量的要求，降低了能耗，实现了电动车无间断监控；这种管理方式不需要改变软、硬加的框架架构，实现成本低；这种网络管理方式特别适合一个或多个网关和多个从控节点的网络架构。

附图说明

图1为电动汽车网络通信的架构图；

图2为电动汽车网络状态图；

具体实施方式

图1为本实用新型专利提出的电动汽车通信网络架构，为了便于说明，只显示了与本实用新型实例相关的部分。

图1中整车主控模块通过高速CAN1与动力控制相关的模块进行数据交换，包括电机控制模块、刹车控制模块、转向控制模块；在停车、充电和诊断三种模式下，由整车主控模块发送控制命令关闭其通讯。

整车主控模块通过高速CAN2与电动汽车安全监控相关的模块进行通讯，模块包括电池管理模块、能量管理模块、车载监控模块。在四种不同工作模式下，这路通讯网络状态始终处于工作。

整车主控模块通过低速CAN与车身控制相关模块进行数据交换，包括车身控制模块，车载娱乐模块。在停车、充电和诊断三种工作模式下，由整车主控模块发送控制命令关闭其通讯。

电池管理模块通过高速CAN3与充电机进行数据交换，这路通讯只有在充电模式下处于开启状态。

诊断仪通过高速CAN4与整车主控模块进行数据交换，通讯只有在诊断工作处于开启状态。

图2为电动汽车网络状态转移图。

状态1为休眠模式，网络上没有消息传输，处于非激活状态，此时等待外部唤醒消息；如果接收到唤醒命令，则网络被激活进入状态2模式；

状态2为唤醒模式，网络上收到唤醒消息后，网络处于启动传输管理状态，但此时网络没有网络监控，此时如果收到正常命令时，网络就会进入到正常模式；

状态3为正常模式，网络处于正常传输状态，所有功能消息都在传输，唤醒消息停止发送，此时网络允许诊断和监控，但不允许充电；

状态4为预备休眠模式，为网络正常模式和休眠模式之间的中间模式，网络此时不传输信息；

状态5为选择性休眠，整车主控模块根据车辆当前所处的模式（行驶、停车、充电、诊断）选择性关闭部分网络，等需要的时候再唤醒该网络。比如当车辆处于停止模式，整车主控模块关闭高速CAN1和低速CAN网络，让相应的节点处于休眠状态，高速CAN2网络处于正常工作状态。

Claims (2)

1.一种改进的电动汽车网络管理装置，其特征在于：包括两层网络结构，第一层网络结构包括整车主控模块，所述整车主控模块分别与高速CAN1、高速CAN2、低速CAN和高速CAN4连接，所述的高速CAN1与动力系统模块相连，所述的动力系统模块包括电机控制模块、刹车控制模块、转向控制模块；所述的高速CAN2与监控电动汽车安全方面的模块连接，监控电动汽车安全方面的模块包括电池管理系统、能量管理系统和车载监控系统，所述的低速CAN与车身控制方面模块，车身控制方面模块包括车身控制模块、车载娱乐模块，所述的高速CAN4与诊断仪连接进行故障诊断，这里的整车主控模块相当于整车主网关，第二层次网络架构为所述电池管理系统与高速CAN3连接、高速CAN3与充电机连接，充电机通过电池管理系统与车辆进行通讯，电池管理系统相当于子网关。

2.如权利要求1所述的一种改进的电动汽车网络管理装置，其特征在于；所述的高速CAN1、高速CAN2、低速CAN、高速CAN3网络分别与整车主控模块进行数据的交互和控制。

Images