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一种车载网联终端及电动汽车的制作方法

2021-11-20 02:32:00 来源:中国专利 TAG:


1.本发明属于电动汽车技术领域,尤其是涉及一种车载网联终端及电动汽车。


背景技术:

2.传统的车载网联终端(telematics box,简称t-box)采用4g全网通通信,以国标gb/t 32960所规定的功能为基础,满足企业远程控制等扩展应用要求。传统的车载网联终端主要由4g全网通通信单元、电源管理单元、业务处理单元等组成。
3.随着汽车智能化、网联化、电动化的产业发展不断被推动,而智能网联终端作为智能网联汽车的核心技术,是车与外界进行信息互联,是未来智能汽车、自动驾驶、智能交通运输系统的基础和关键技术。现有车载网联终端已无法满足未来更多业务需求。
4.所以,为满足智能化要求就需要在传统的车载网联终端上集成v2x(vehicle to everything,车用无线通信技术)功能。


技术实现要素:

5.本发明实施例的目的在于提供一种车载网联终端及电动汽车,从而解决现有技术中车载网联终端需要集成车用无线通用技术的问题。
6.为了实现上述目的,本发明实施例提供了一种车载网联终端,包括:
7.系统电源管理单元、与所述系统电源管理单元分别连接的移动网络通信和车载信息处理系统t-box业务处理单元、车用无线通信技术v2x通信单元、v2x业务处理单元以及协处理器单元;
8.以太网通信单元,所述移动网络通信和t-box业务处理单元通过所述以太网通信单元连接所述v2x业务处理单元;
9.其中,所述移动网络通信和t-box业务处理单元分别连接所述v2x通信单元、所述v2x业务处理单元以及所述协处理器单元;
10.所述协处理器单元与所述v2x业务处理单元连接;
11.所述v2x通信单元与所述v2x业务处理单元连接;
12.所述协处理器单元和所述v2x业务处理单元还分别与车身的can总线连接。
13.可选地,所述v2x通信单元,用于通过短距离直接通信lte-v-direct,执行与外部目标之间的数据收发;
14.所述v2x业务处理单元,用于根据预配置的v2x业务逻辑,处理v2x业务;
15.所述移动网络通信和t-box业务处理单元,用于执行与移动网络之间的通信,以及,根据预配置的t-box业务逻辑,处理t-box业务;
16.所述协处理器单元,用于执行终端内部各个单元的上电时序控制和能耗管理。
17.可选地,所述协处理器单元,还用于从车身的can总线接收can数据并发送给所述移动网络通信和t-box业务处理单元或所述v2x业务处理单元,以及,接收所述移动网络通信和t-box业务处理单元或所述v2x业务处理单元返回的车身控制数据并转化为can数据后
发送至can总线;
18.所述移动网络通信和t-box业务处理单元,还用于接收所述协处理器单元发送的can数据,执行t-box业务处理后得到车身控制数据,并将得到的车身控制数据发送给所述协处理器单元;
19.所述v2x业务处理单元,还用于接收所述协处理器单元发送的can数据,执行v2x业务处理后得到车身控制数据,并将得到的车身控制数据发送给所述协处理器单元。
20.可选地,所述系统电源管理单元包括电源管理单元、与所述电源管理单元连接的电池管理单元。
21.可选地,所述以太网通信单元通过串行吉比特媒体独立接口sgmii与所述移动网络通信和t-box业务处理单元连接,还通过精简吉比特介质独立接口rgmii与所述v2x业务处理单元连接。
22.可选地,所述移动网络通信和t-box业务处理单元通过通用异步收发传输器uart接口与所述v2x通信单元连接。
23.可选地,所述协处理器单元通过串行外设接口spi分别与所述移动网络通信和t-box业务处理单元、所述v2x业务处理单元连接;
24.所述协处理器单元还通过串行接收/发送器usart分别与所述移动网络通信和t-box业务处理单元、所述v2x业务处理单元连接;以及
25.所述v2x业务处理单元分别通过通用输入/输出端口与所述移动网络通信和t-box业务处理单元、所述协处理器单元连接。
26.可选地,所述v2x通信单元通过高速串行计算机扩展总线标准pcie接口或通用串行总线usb接口与所述v2x业务处理单元连接。
27.可选地,所述车载网联终端还包括:
28.与所述以太网通信单元连接的车载信息娱乐系统ivi和网关,其中,所述ivi还通过通用串行总线usb接口与所述移动网络通信和t-box业务处理单元连接。
29.可选地,所述车载网联终端还包括:
30.与所述移动网络通信和t-box业务处理单元通过半双工同步通信接口iic连接的惯性测量单元imu;
31.与所述移动网络通信和t-box业务处理单元分别通过安全数字输入输出卡sdio和通用异步收发传输器uart接口连接的无线网和蓝牙通信单元;
32.与所述移动网络通信和t-box业务处理单元分别通过脉冲编码调制pcm接口和半双工同步通信接口iic连接的音频处理单元;以及
33.与所述移动网络通信和t-box业务处理单元通过预置通信接口连接的存储芯片emmc和虚拟智能卡esim。
34.可选地,所述移动网络通信和t-box业务处理单元、所述v2x通信单元分别连接集成天线。
35.本发明实施例提供了一种电动汽车,包括如上所述的车载网联终端。
36.本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果:
37.上述方案中,所述车载网联终端包括:系统电源管理单元、与所述系统电源管理单元分别连接的移动网络通信和车载信息处理系统t-box业务处理单元、车用无线通信技术
v2x通信单元、v2x业务处理单元以及协处理器单元;以太网通信单元,所述移动网络通信和t-box业务处理单元通过所述以太网通信单元连接所述v2x业务处理单元;其中,所述移动网络通信和t-box业务处理单元分别连接所述v2x通信单元、所述v2x业务处理单元以及所述协处理器单元;所述协处理器单元与所述v2x业务处理单元连接;所述v2x通信单元与所述v2x业务处理单元连接;所述协处理器单元和所述v2x业务处理单元还分别与车身的can总线连接。本发明的车载网联终端满足了未来智能汽车、自动驾驶、智能交通运输系统需求的车与车、基础设施以及行人之间的直接通信。
附图说明
38.图1为本发明实施例的车载网联终端的系统示意图;
39.图2为本发明实施例的车载网联终端的软件架构图。
具体实施方式
40.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
41.本发明实施例针对现有技术中车载网联终端需要集成车用无线通信技术的问题。
42.如图1所示,本发明的一实施例提供了一种车载网联终端,包括:
43.系统电源管理单元、与所述系统电源管理单元分别连接的移动网络通信和车载信息处理系统t-box业务处理单元、车用无线通信技术v2x通信单元、v2x业务处理单元以及协处理器单元;
44.以太网通信单元,所述移动网络通信和t-box业务处理单元通过所述以太网通信单元连接所述v2x业务处理单元;
45.其中,所述移动网络通信和t-box业务处理单元分别连接所述v2x通信单元、所述v2x业务处理单元以及所述协处理器单元;
46.所述协处理器单元与所述v2x业务处理单元连接;
47.所述v2x通信单元与所述v2x业务处理单元连接;
48.所述协处理器单元和所述v2x业务处理单元还分别与车身的can总线连接。
49.本发明的该实施例中,所述移动网络通信和t-box业务处理单元,主要负责处理满足国标gb/t 32960功能要求和企业自定义要求的t-box业务逻辑控制及数据传输,基于开放的linux操作系统,包括t-box应用软件等。所述v2x通信单元,即短距离直接通信(lte-v-direct),主要负责车与车(v2v)、车与基础设施(v2i)、车与行人(v2p)等信息数据的收发传输。所述v2x业务处理单元主要负责处理满足企业要求的v2x业务逻辑处理。所述以太网通信单元主要负责内部各单元之间的通信以及各单元与外部以太网设备通信。所述系统电源管理单元主要负责为内部各单元提供稳定电源及电池充放电管理。所述协处理器单元主要负责内部各单元上电时序控制及满足低功耗要求。
50.需要说明的是,本发明具有如下优点:
51.(1)通信模组目前蜂窝网络已经达到4g批量覆盖商用阶段,而5g蜂窝网络的标准初稿刚刚完成,未能达成批量应用,今后对5g网络的支持会更加平顺。
52.(2)为了实现该智能终端系统的高度平台化、兼容化,采用了所述v2x业务处理单
元、所述协处理器单元和所述v2x通信单元集成的方案进行实现,目的是为了解决后期不同厂家lte-v模组的顺利切换以及5g标准实施所带来的各种影响。
53.(3)将主应用处理器,即v2x业务处理单元独立出来,所述v2x业务处理单元和t-box业务处理单元分开独立是为了能够更可靠、更灵活配置智能网联终端功能。
54.本发明一可选的实施例中,所述v2x通信单元,用于通过短距离直接通信lte-v-direct,执行与外部目标之间的数据收发;
55.所述v2x业务处理单元,用于根据预配置的v2x业务逻辑,处理v2x业务;
56.所述移动网络通信和t-box业务处理单元,用于执行与移动网络之间的通信,以及,根据预配置的t-box业务逻辑,处理t-box业务;
57.所述协处理器单元,用于执行终端内部各个单元的上电时序控制和能耗管理。
58.本发明的该实施例中,所述协处理器单元采集车身can数据,通过spi(串行外设)接口传送给所述移动网络通信和t-box业务处理单元和所述v2x业务处理单元。同时通过usart接口接收所述移动网络通信和t-box业务处理单元和所述v2x业务处理单元传递过来的车身控制数据,转换成can数据下发至车身。
59.所述移动网络通信t-box业务处理单元收集所述协处理器单元传送来的can数据、结合imu(惯性测量单元)数据,提供高精定位数据。高精定位数据通过uart(通用异步收发传输器)接口,向所述v2x通信单元传送信息,用于c-v2x(cellular-v2x,基于蜂窝网络的车用无线通信技术)的时间同步,同时高精定位数据通过所述以太网通信单元向所述v2x业务处理单元提供位置信息。
60.所述v2x业务处理单元通过pcie(高速串行计算机扩展总线标准)或usb(通用串行总线)接口连接到所述v2x通信单元,由所述v2x业务处理单元提供v2x数据处理服务,再由所述v2x通信单元完成数据收发。
61.本发明一可选的实施例中,所述协处理器单元,还用于从车身的can总线接收can数据并发送给所述移动网络通信和t-box业务处理单元或所述v2x业务处理单元,以及,接收所述移动网络通信和t-box业务处理单元或所述v2x业务处理单元返回的车身控制数据并转化为can数据后发送至can总线;
62.所述移动网络通信和t-box业务处理单元,还用于接收所述协处理器单元发送的can数据,执行t-box业务处理后得到车身控制数据,并将得到的车身控制数据发送给所述协处理器单元;
63.所述v2x业务处理单元,还用于接收所述协处理器单元发送的can数据,执行v2x业务处理后得到车身控制数据,并将得到的车身控制数据发送给所述协处理器单元。
64.本发明的该实施例中,所述协处理器单元还通过通用输入/输出端口gpio分别接收车身的数字信号和模拟信号;所述协处理器单元还通过iic(inter-integrated circuit,半双工同步通信方式接口)与rtc(real_time clock,实时时钟电路)连接;所述协处理器单元还连接xtal(外部晶振振荡器)。
65.所述v2x业务处理单元基于linux内核,包括its(intelligent traffic system,智能交通系统)应用软件等,还连接pmic(电源管路集成电路),该pmic还与所述系统电源管路单元中的电源管理单元连接;所述v2x业务处理单元还分别连接emmc(存储芯片)、hsm(硬件安全模块)、lpddpr4(low power double data rate 4,内存)以及xtal。
66.本发明一可选的实施例中,所述系统电源管理单元包括电源管理单元、与所述电源管理单元连接的电池管理单元。
67.所述电源管理单元设有直流到直流转换器,所述电池管理单元设有蓄电池,该蓄电池为镍氢蓄电池。所述系统电源管理单元为其他各单元提供稳定电池以及电池充放电管理。
68.本发明一可选的实施例中,所述以太网通信单元通过串行吉比特媒体独立接口sgmii与所述移动网络通信和t-box业务处理单元连接,还通过精简吉比特介质独立接口rgmii与所述v2x业务处理单元连接。
69.具体地,所述移动网络通信和t-box业务处理单元通过通用异步收发传输器uart接口与所述v2x通信单元连接。
70.进一步地,所述协处理器单元通过串行外设接口spi分别与所述移动网络通信和t-box业务处理单元、所述v2x业务处理单元连接;
71.所述协处理器单元还通过串行接收/发送器usart分别与所述移动网络通信和t-box业务处理单元、所述v2x业务处理单元连接;以及
72.所述v2x业务处理单元分别通过通用输入/输出端口与所述移动网络通信和t-box业务处理单元、所述协处理器单元连接。
73.更进一步地,所述v2x通信单元通过高速串行计算机扩展总线标准pcie接口或通用串行总线usb接口与所述v2x业务处理单元连接。
74.本发明的该实施例中,可选地,所述移动网络通信和t-box业务处理单元包括型号为quectel ag35的芯片,所述v2x通信单元包括型号为quectel ag15和qualcomm mdm9150的芯片组,支持3gpp release14协议,所述v2x业务处理单元包括型号为i.mx 8qxp的芯片,所述协处理器单元包括型号为nxp s32k148的芯片,以及,所述以太网通信单元包括型号为realtek rtl9044b的芯片。
75.本发明一可选的实施例中,所述车载网联终端还包括:
76.与所述以太网通信单元连接的车载信息娱乐系统ivi和网关,其中,所述ivi还通过通用串行总线usb接口与所述移动网络通信和t-box业务处理单元连接。
77.本发明的该实施例中,所述以太网通信单元通过物理层的芯片接口,2线连接所述ivi和所述网关。
78.本发明一可选的实施例中,所述车载网联终端还包括:
79.与所述移动网络通信和t-box业务处理单元通过半双工同步通信接口iic连接的惯性测量单元imu;
80.与所述移动网络通信和t-box业务处理单元分别通过安全数字输入输出卡sdio和通用异步收发传输器uart接口连接的无线网和蓝牙通信单元;
81.与所述移动网络通信和t-box业务处理单元分别通过脉冲编码调制pcm接口和半双工同步通信接口iic连接的音频处理单元;以及
82.与所述移动网络通信和t-box业务处理单元通过预置通信接口连接的存储芯片emmc和虚拟智能卡esim。
83.本发明的该实施例中,所述无线网和蓝牙通信单元包括型号为quectel af20的芯片。所述无线网和蓝牙通信单元分别连接无线网和蓝牙,所述系统电源管理单元中的所述
电源管理单元分别为所述无线网和蓝牙通信单元、所述音频处理单元提供供电。
84.本发明一可选的实施例中,所述移动网络通信和t-box业务处理单元、所述v2x通信单元分别连接集成天线。
85.本发明的该实施例中,所述移动网络通信和t-box业务处理单元、所述v2x通信单元分别与所述集成天线之间构成多个信道的天线系统。其中,所述移动网络通信和t-box业务处理单元与所述集成天线通过三条天线连接,分别为gnss2(第二代全球卫星导航系统)天线、lte(基于通用移动通信技术的长期演进技术)辅助天线以及lte主天线,可用于4g信号和5g信号。所述v2x通信单元与所述集成天线也通过三条天线连接,分别为gnss1(第一代全球卫星导航系统)天线、c-v2x辅助天线以及c-v2x主天线,可用于4g信号和5g信号。
86.还需要说明的是,如图2所示,为本发明实施例的车载网联终端的软件架构图,该软件架构基于autosar(automotive open system architecture,汽车开放系统架构)标准,具体分为应用软件层、基础软件层、ecu(电子控制单元)抽象层和ecu硬件层。
87.其中,应用软件层基于linux内核上,包含了各种业务逻辑功能的应用软件组件,例如,包含了gnss(全球卫星导航系统)、power control(电源控制)、remote control(远程控制)、t-box、v2x、can(控制器局域网、)wifi(无线网)、configure(配置参数)、fota(无线升级)、hmi(人机交互)、i/b/e call(一键电话救援)、ble(低功耗蓝牙)等功能,可单独二次开发,互不干扰;基础软件层为中间组件,包含基于c-v2x/lte sdk(软件开发工具包)的linux操作系统、特殊服务和复杂设备驱动等,还包含标准化接口,主要为应用软件开发运行提供环境,给应用软件提供各种服务;ecu抽象层是根据硬件层抽象出的一组共通的操作硬件级别的方案,供基础软件层调用,从而与应用业务层次隔离,包括通信驱动、输入/输出端口驱动、core(内核)测试和存储器驱动等,通信驱动由eth(以太网)驱动、can驱动、lin(串行通信网络)驱动和spi(串行外设接口)驱动等组成;输入/输出端口驱动包括adc(模数转换器)驱动、pwm(脉冲宽度调整)驱动;存储器驱动包括内部flash(闪存)驱动和flash测试。
88.还需要说明的是,车身can数据通过ecu硬件层和ecu抽象层采集处理后,通过基础软件层为应用软件层的各种服务提供调用。应用软件层完成处理后的数据再通过基础软件层传递给ecu抽象层和ecu硬件层,从而完成数据处理和交互通信。应用软件层需要用处理完的数据实现各种业务,例如,实现t-box功能的各种业务,v2x各种应用场景算法实现等。还有些业务需要应用软件层处理完成后再发送给ecu,通过ecu把数据转成车身的can数据发送给车身,例如,远程开启空调业务。
89.ecu硬件层和ecu抽象层由协处理器单元提供并完成,基础软件层和应用软件层由相应业务处理单元提供并完成。
90.本发明的实施例还提供了一种电动汽车,包括如上所述的车载网联终端。
91.本发明的该实施例中,包括如上所述的车载网联终端的电动汽车,解决传统的车载网联终端集成v2x功能,同时满足智能汽车、自动驾驶、智能交通运输系统等不同应用场景下的业务要求。使用者可以通过灵活配置该电动汽车的车载网联终端的软硬件模块以满足传统的车载网联终端和集成v2x功能的切换。
92.以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也
应视为本发明的保护范围。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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