一种商用车的模块化电子电气架构的制作方法

1.本技术涉及汽车电子技术领域，尤其涉及一种商用车的模块化电子电气架构。


背景技术：

2.电子电气架构设计是整车开发过程中极其重要的一环，特别是随着汽车智能化、网联化趋势的发展，汽车上的功能越来越繁杂，各种控制器、执行器、传感器越来越多，现有的分布式电子电气架构已难以满足当前形势下的人车交互、智能驾驶、万物互联的新需求。
3.目前汽车行业对电子电气架构从分布式向域集中式转变的趋势已经有了普遍的共识，未来的架构设计将进一步提升ecu（electronic control unit，电子控制单元）的集成度，而当前的主流车辆电子电气架构中，普遍采用将全部的信息交互通过中央网关传递，一旦出现线束故障或者通信故障，会对车辆行驶安全造成危害。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种商用车的模块化电子电气架构，包括：底盘域，设置有动力控制单元和底盘控制单元，所述动力控制单元能够用于控制车辆动力系统，所述底盘控制单元能够用于控制底盘功能；车身域，设置有信息娱乐单元和车身控制单元，所述信息娱乐单元能够用于控制车身娱乐系统，所述车身控制单元能够用于控制车身功能；上装域，设置有上装控制单元，所述上装控制单元能够用于控制上装功能；中央网关，设置有车内通信模块，所述车内通信模块通过车载以太网分别与所述底盘域、所述车身域和所述上装域连接，所述底盘域、所述车身域和所述上装域能够通过所述车内通信模块进行信息交互，以形成第一通信链路；总线系统，分别与所述底盘域、所述车身域和所述上装域连接，所述底盘域、所述车身域和所述上装域能够通过所述总线系统进行信息交互，以形成第二通信链路；底盘配电单元，与所述总线系统连接，能够通过所述总线系统与所述底盘域进行信息交互并管理所述底盘域的电源分配；车身配电单元，与所述总线系统连接，能够通过所述总线系统与所述底盘域进行信息交互并管理所述车身域的电源分配；上装配电单元，与所述总线系统连接，能够通过所述总线系统与所述底盘域进行信息交互并管理所述上装域的电源分配；所述底盘域、所述车身域和所述上装域根据所述第一通信链路和所述第二通信链路，通过双路通信方法进行信息交互；具体包括：所述车身域和所述上装域通过所述第一通信链路周期性向所述底盘域对应发送第一车身域信号和第一上装域信号；所述底盘域响应于在预设周期内未通过所述第一通信链路接收到所述第一车身域信号和所述第一上装域信号，通过所述第二通信链路广播第一故障信息；
所述车身域和所述上装域响应于通过所述第二通信链路接收到所述第一故障信息，通过所述第二通信链路发送所述第一车身域信号和所述第一上装域信号；和，所述车身域和所述上装域通过所述第二通信链路周期性向所述底盘域对应发送第二车身域信号和第二上装域信号；所述底盘域响应于在预设周期内未通过所述第二通信链路接收到所述第二车身域信号和所述第二上装域信号，通过所述第一通信链路广播第二故障信息；所述车身域和所述上装域响应于通过所述第一通信链路接收到所述第二故障信息，通过所述第一通信链路发送所述第二车身域信号和所述第二上装域信号；其中，所述第一车身域信号和所述第二车身域信号不同，所述第一上装域信号和所述第二上装域信号不同。
5.在一些可选的实施方式中，所述电子电气架构还包括：车载诊断系统obd模块，通过以太网与所述车内通信模块连接。
6.在一些可选的实施方式中，所述车内通信模块至少包括4个车载以太网接口，其中，3个为100base-t1，用于连接所述底盘域、所述车身域和所述上装域，1个为100base-tx，用于连接所述obd模块。
7.在一些可选的实施方式中，所述中央网关，还包括：车外通信模块、数据处理模块和安全防护模块；其中，所述车外通信模块，用于与外界进行信息交互；所述数据处理模块，用于处理和传递所述车内通信模块的车内信息及所述车外通信模块的外界信息；所述安全防护模块，用于对车内外信息交互提供防护。
8.在一些可选的实施方式中，所述电子电气架构还包括智能驾驶单元，所述智能驾驶单元设置于所述底盘域或所述车身域。
9.在一些可选的实施方式中，所述底盘配电单元、所述车身配电单元和所述上装配电单元，对应用于所述底盘域、所述车身域和所述上装域内信息的采集、控制指令的执行和执行结果的反馈。
10.在一些可选的实施方式中，所述总线系统包括can/canfd类型，所述底盘域、所述车身域和所述上装域及所述底盘配电单元、所述车身配电单元和所述上装配电单元分别通过接入所述总线系统进行信息交互。。
11.本技术实施例通过设计一种商用车的模块化电子电气架构，区别于现有技术方案中域的划分以功能分类，根据商用车独特的结构特点，从空间布局上将驾驶室、底盘和上装三部分，对应划分为车身域、底盘域和上装域，以空间区域的划分更适用于商用车设计；通过车身域、底盘域和上装域分别与中央网关的车内通信模块和总线系统连接，以使车身域、底盘域和上装域能够通过车内通信模块和总线系统进行信息交互，实现了双路通信网络设计，避免单一的通信网络在遭遇故障时对车辆行驶安全造成危害，并且，在当前汽车功能越来越多且复杂的情况下，信息传输的负载量日益提高，双路通信网络能够提高信息的承载量，降低负载率，提高车辆电子电气架构的稳定性。
附图说明
12.附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。
13.图1为根据本公开的商用车的模块化电子电气架构的一个实施例的结构示意图；图2为根据本公开的商用车的空间结构示意图；图3为根据本公开的配电单元的结构示意图。
具体实施方式
14.为了能够更加详尽地了解本技术实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本技术实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本技术实施例。
15.在本技术实施例记载中，需要说明的是，除非另有说明和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
16.需要说明的是，本技术实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二\第三”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本技术的实施例可以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
17.参考图1，图1示出了根据本公开的商用车的模块化电子电气架构100的一个实施例的结构示意图。该商用车的模块化电子电气架构100，包括：底盘域11，设置有动力控制单元21和底盘控制单元22，其中，动力控制单元21能够用于控制车辆动力，底盘控制单元22能够用于控制底盘功能。
18.这里，动力控制单元21例如可包括电池管理系统 （battery management system，bms），电机控制器（motor control unit，mcu）等；底盘控制单元22例如可包括电子驻车制动系统(electrical parking brake，epb)和电子助力转向(electronic powersteering，eps)等。
19.图2为根据本公开的商用车的空间结构200示意图。示例地，如图2所示，商用车的空间结构200可包括底盘31、驾驶室32和上装33三部分。在一些可选的场景下，商用车也可以包括底盘31和驾驶室32，或者，底盘31和上装33。在一些可选的场景下，商用车可仅包括底盘31。本技术实施例中，底盘域11可对应设置于底盘31。
20.中央网关14，设置有车内通信模块27，车内通信模块27通过车载以太网与底盘域11连接。这里，底盘域11通过车载以太网与中央网关14内的车内通信模块27连接，形成了一路通信连接。
21.总线系统19，与底盘域11连接。在一些可选的实施方式中，总线系统包括复数个can/canfd（controller area networ，控制器局域网总线/ can with flexible data-rate，具有灵活数据速率的can）接口。底盘域11通过can/canfd接口连接总线系统19，底盘域11中的动力控制单元21和底盘控制单元22能够通过can/canfd接口与总线系统19进行信息交互。这里，底盘域11通过can/canfd接口与总线系统19连接，形成了又一路通信连接。
22.底盘配电单元16，通过总线系统19与底盘域11连接，能够管理底盘域11的电源分配。这里，底盘配电单元16通过can/canfd接口连接总线系统19，通过总线系统19与底盘域
11进行信息交互，以实现管理底盘域11的电源分配。
23.本技术上述实施例中，通过底盘域11分别与中央网关14的车内通信模块27和总线系统19连接，以使底盘域11能够通过车内通信模块27和总线系统19进行信息交互，实现了双路通信网络设计，避免单一的通信网络在遭遇故障时对车辆行驶安全造成危害，并且，在当前汽车功能越来越多且复杂的情况下，信息传输的负载量日益提高，双路通信网络能够提高信息的承载量，降低车内网络负载率，提高车内网络通信的稳定性，为整车的安全性提供保障。
24.在一些可选的实施方式中，如图1所示，电子电气架构100还包括：车身域12，通过车载以太网与车内通信模块27连接，与总线系统19连接，设置有信息娱乐单元24和车身控制单元25。本技术实施例中，车身域12可对应设置于如图2所示的驾驶室32。车身域12可通过车内通信模块27和总线系统19与底盘域11进行信息交互。
25.信息娱乐单元24能够用于控制车身娱乐系统，车身控制单元25能够用于控制车身功能。这里，信息娱乐单元24例如可包括中控系统、车载多媒体系统等；车身控制单元25例如可包括汽车车身控制器(body control module简称bcm)、空调控制器(air condition，简称ac) 、无钥匙进入和启动系统（passive enter passive start，简称peps）等。
26.车身配电单元17，通过总线系统19与车身域12连接，能够管理车身域12的电源分配。这里，车身配电单元17通过can/canfd接口连接总线系统19，通过总线系统19与车身域12进行信息交互，以实现管理车身域12的电源分配。
27.在一些可选的实施方式中，如图1所示，电子电气架构100还包括：上装域13，通过车载以太网与车内通信模块27连接，与总线系统19连接，设置有上装控制单元26。本技术实施例中，上装域13可对应设置于如图2所示的上装33。这里，上装控制单元26可对应具体的上装33类型选择，例如，对应自卸车的上装，上装控制单元26可包括自卸控制系统；对于混凝土搅拌运输车的上装，上装控制单元26可包括搅拌器控制系统等。上装域13可通过车内通信模块27和总线系统19与底盘域11和车身域12进行信息交互。
28.上装配电单元18，通过总线系统19与上装域13连接，能够管理上装域13的电源分配。这里，上装配电单元18通过can/canfd接口连接总线系统19，通过总线系统19与上装域13进行信息交互，以实现管理上装域13的电源分配。
29.本技术实施例中，底盘域11、车身域12和上装域13能够通过车内通信模块27和/或总线系统19进行信息交互。该架构具备两路相互独立的车内通信网络，特别是与整车功能安全相关的信息必须在两路通信网络中进行备份传输，保障车辆安全性。
30.这里，底盘域11、车身域12和上装域13分别通过车载以太网与车内通信模块27连接，以形成第一通信链路；底盘域11、车身域12和上装域13分别与总线系统19连接，以形成第二通信链路。
31.底盘域11、车身域12和上装域13根据第一通信链路和第二通信链路，通过双路通信方法进行信息交互。其中，双路通信方法包括：步骤s11，车身域12和上装域13通过第一通信链路周期性向底盘域11对应发送第一车身域信号和第一上装域信号。
32.步骤s12，底盘域11响应于在预设周期内未通过第一通信链路接收到第一车身域信号和第一上装域信号，通过第二通信链路广播第一故障信息。
33.这里，第一故障信息用于表征第一通信链路发生故障。
34.步骤s13，车身域12和上装域13响应于通过第二通信链路接收到第一故障信息，通过第二通信链路发送第一车身域信号和第一上装域信号。
35.和，步骤s21，车身域12和上装域13通过第二通信链路周期性向底盘域11对应发送第二车身域信号和第二上装域信号。
36.步骤s22，底盘域11响应于在预设周期内未通过第二通信链路接收到第二车身域信号和第二上装域信号，通过第一通信链路广播第二故障信息。
37.这里，第二故障信息用于表征第二通信链路发生故障。
38.步骤s23，车身域12和上装域13响应于通过第一通信链路接收到第二故障信息，通过第一通信链路发送第二车身域信号和第二上装域信号。
39.其中，第一车身域信号和第二车身域信号不同，第一上装域信号和第二上装域信号不同。
40.本技术一些可选的实施例中，第一车身域信号和第一上装域信号例如可包括基于服务的信息，这里，基于服务的信息传输可分配中第一通信链路。第二车身域信号和第二上装域信号例如可包括各域之间基于信号的信息，这里，各域之间基于信号的信息传输可分配在第二通信链路。
41.本技术实施例通过底盘域11、车身域12和上装域13根据第一通信链路和第二通信链路，通过双路通信方法进行信息交互，实现了冗余通信设计。这种冗余通信的关键在于：各域控制器应在车载以太网和can/canfd网络的接收端口上预先设置好通信链路故障的检测机制，各域控制器应有通信链路故障的处理机制，一旦确认某一通信链路有故障，应将重要信息通过另一通信链路传输。
42.在一些可选的实施方式中，如图1所示，电子电气架构100还包括：obd（on-board diagnostics，车载诊断系统）模块15，通过以太网与车内通信模块连接。
43.在一些可选的实施方式中，车内通信模块27至少可包括4个以太网接口，其中，3个为100base-t1，用于连接底盘域11、车身域12和上装域13，1个为100base-tx，用于连接obd模块15。这里，通过设置3个100base-t1，能够为底盘域11、车身域12和上装域13提供充足的传输带宽，以降低底盘域11、车身域12和上装域13在通过车载以太网与车内通信模块27之间数据传输负载率；通过设置1个100base-tx，可在为obd模块15提供充足传输带宽的情况下降低工业成本。在一些可选的实施方式中，车内通信模块27还包括至少一个can/canfd接口，作为预留标准的信息接口，为后续的电子电气架构扩展设计提供接口支持。
44.在一些可选的实施方式中，如图1所示，中央网关14，还包括：车外通信模块28、数据处理模块29和安全防护模块30。
45.车外通信模块28，可用于与外界进行信息交互。在一些实施例中，车外通信模块28可包括：4g/5g子模块、wifi功能子模块、蓝牙功能子模块、gps子模块及v2x子模块。
46.这里，4g/5g子模块实现车辆与云端数据平台的通信，可将车辆的电池状态信息、位置信息、故障信息等实时信息上传到云端数据平台进行备份，同时接收云端平台的软件安装包、远程指令及推送消息等，实现线上程序下载、远程故障诊断等功能。
47.wifi及蓝牙子模块用于车辆与手机等手持设备进行信息交互，以实现无钥匙进入、车外一键启动等功能。
48.v2x子模块可实现整车多域集成控制器与路测设备、基站以及其他车辆之间的通信，完成路径规划、交通拥堵识别等功能。
49.数据处理模块29，用于处理和传递车内通信模块27的车内信息及车外通信模块28的外界信息。
50.安全防护模块30，用于对车内外信息交互提供防护。在一些实施例中，安全防护模块30可自主定义整车多域通过车内通信模块27与车外通信模块28进行内外部信息交互的信息加密方式。
51.中央网关14同时负责车内与车外的信息处理和传递，是车内外信息交互的唯一承载单元，任何车内外的信息传输必须经过中央网关14。
52.在一些可选的实施方式中，电子电气架构100还包括智能驾驶单元23，智能驾驶单元23设置于底盘域11或车身域12。根据商用车整体功能需求的设计，智能驾驶单元23可以选择性地设置于底盘域11或者车身域12，或者，还可以分布式设置于底盘域11和车身域12。
53.在一些可选的实施方式中，电子电气架构100还可包括传感器及导航系统包括声波雷达、组合惯导系统，以及分布于车身、底盘或上装的激光雷达和摄像头。
54.在一些可选的实施方式中，智能驾驶单元23可包括数据处理模块和感知识别处理模块；数据处理模块用于接收声波雷达的雷达信号、组合惯导系统的导航信号以及封装后的激光雷达的雷达信号和pci-e数据格式的图像信号，然后进行封装并传输给感知识别处理模块；感知识别处理模块用于基于激光雷达的雷达信号、摄像头的图像信号、声波雷达的雷达信号和组合惯导系统的导航信号，实现对底盘域11的控制，以及车身域12的控制。
55.在一些可选的实施方式中，底盘配电单元16、车身配电单元17和上装配电单元18，可对应用于底盘域11、车身域12和上装域13内信息的采集、控制指令的执行和执行结果的反馈。图3为根据本公开的配电单元的结构示意图，图3示例性地提供了适用于本技术底盘配电单元16、车身配电单元17和上装配电单元18的一种通用配电单元结构。如图3所示，配电模块具有基本的i/o接口，域内通用的开关、传感器、执行器均就近接入配电模块，配电模块能够用于区域内信息的采集、控制指令的执行、执行结果的反馈，并统一管理对应域内的电源分配。
56.在一些可选的实施方式中，总线系统可根据实际需求配置为can/canfd类型，总线系统19可包括复数个can/canfd接口，底盘域11、车身域12和上装域13及底盘配电单元16、车身配电单元17和上装配电单元18分别通过can/canfd接口连接总线系统19，并通过总线系统19进行信息交互。
57.本技术实施例中，各个域内所有功能逻辑的处理均由域内的控制单元完成，域和中央网关之间、域和域之间、域和配电模块之间预留标准的信息接口，单个域内的配置变化不会对其它域产生影响。
58.中央网关14 底盘域11 底盘配电单元16构成了本技术实施例电子电气架构的基础形态，能保障车辆正常运行，车身域12、上装域13及其对应的配电单元可根据车辆使用工况的不同进行灵活配置。
59.中央网关、底盘域和底盘配电单元共同构成了本技术实施例商用车模块化电子电
气架构的基础形态，在这种基础形态下，底盘域包含动力控制单元、底盘控制单元和可配置的智能驾驶单元，具备了车辆正常行驶所需的必要条件。
60.此种商用车模块化电子电气架构的基础形态可以根据车辆具体的应用场景和车身域和车身配电单元、上装域和上装配电单元之间进行自由组合，最多具备三种模块化的电子电气架构形态：第一种模块化的电子电气架构形态包括中央网关、底盘域、底盘配电单元、车身域和车身配电单元。此种架构形态下，车身域包含车身控制单元、信息娱乐单元和智能驾驶单元，底盘域包含动力控制单元和底盘控制单元。此种架构形态具备两路冗余的通信链路，即：车身域、底盘域和中央网关之间使用车载以太网进行通信；车身域、车身配电单元、底盘域和底盘配电单元之间使用can/can fd总线进行通信；上述任意一条通信链路发生故障时，另一条通信链路能保障底盘域和车身域之间可靠的数据传输。
61.第二种模块化的电子电气架构形态包括中央网关、底盘域、底盘配电单元、上装域和上装配电单元。此种架构形态下，底盘域包含动力控制单元、底盘控制单元和智能驾驶单元，上装域包含上装控制单元。此种架构形态同样具备两路冗余的通信链路，即：上装域、底盘域和中央网关之间使用车载以太网进行通信；上装域、上装配电单元、底盘域和底盘配电单元之间使用can/can fd总线进行通信；上述任意一条通信链路发生故障时，另一条通信链路能保障底盘域和上装域之间可靠的数据传输。
62.第三种模块化的电子电气架构形态包括中央网关、底盘域、底盘配电单元、车身域、车身配电单元、上装域和上装配电单元。此种架构形态下，底盘域包含动力控制单元和底盘控制单元，车身域包含车身控制单元、信息娱乐单元和智能驾驶单元，上装域包含上装控制单元。此种架构形态同样具备两路冗余的通信链路，即：车身域、上装域、底盘域和中央网关之间使用车载以太网进行通信；上装域、上装配电单元、底盘域、底盘配电单元、车身域和车身配电单元之间使用can/can fd总线进行通信；上述任意一条通信链路发生故障时，另一条通信链路能保障底盘域、车身域和上装域之间可靠的数据传输。
63.本技术上述实施例商用车的模块化电子电气架构，可支持不同类型的驾驶室、底盘及上装进行组合，使商务车的整车形式更加多样；该架构中各域之间具有物理和逻辑双重解耦的特点，改变了传统的商用车开发模式，可按照车身、底盘、上装三大部分进行模块化设计和生产，且能够提高整车的安全性；该架构提出了域 配电模块的组合方案，符合商用车控制单元硬件模块化、软件快速迭代的发展趋势，并具有冗余的通讯网络和可靠的内外信息接口。
64.本技术实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
65.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。