专利名称：：商用车vit硬件编码通讯总线控制系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种商用车VIT硬件编码通讯总线控制系统，是VIT三轴多值协变空间立体编码通讯技术在商用车整车的电气系统中的应用。
背景技术：
：随着商用车向轿车化方向发展，车载电气系统逐渐增多，现有的原理、结构使电气系统的开发遇到了很严重的瓶颈问题，不仅结构复杂，工艺繁琐，系统容量趋于饱和，消耗大量不可再生原材料，而且成本急剧增加，系统易维护性和安全性也受到了严峻的挑战。
发明内容本发明的目的在于提供一种商用车VIT硬件编码通讯总线控制系统，整车电气系统采用了VIT三轴多值协变空间立体编码通讯技术及装置，它的特点是信号线只有一根，信号脉冲的电压等级为12V、9V、6V、4V等多个级别。数字信号信息的取得靠脉冲的位置和脉冲的高低，其速度大大加快，信息更规范，信息的取得及处理更简单；通过规划、设计、试验，取代了传统汽车电气控制、连接系统，带来了诸多益处，如统一了电线束与各个电器部件之间的接口；把汽车线束连接系统精简为只包含3根线的结构形式；取消了95%的保险、全部的小功率继电器(20A以下)和全部子系统控制器；降低了电器系统的材料损耗；降低了电器配电连接系统42%的重量；扩大了电磁阀的电压适应范围为18V-40V，漆包线使用量下降30%，能耗下降75%，吸合力提高1.5倍；降低了电气连接、控制系统15%的生产成本。本发明的技术方案是这样实现的商用车VIT硬件编码通讯总线控制系统，其特征在于通讯控制部分采用VIT技术及装置，首先定义3个核心逻辑模块，即编码器、解码器和脉冲轴，用V轴、I轴和T轴，分别代表电压电流和时间，其中编码器位于主控机构中，在汽车的仪表线路板上；解码器位于各个电气测量、执行部件中，属通用模块，其次对整车的全部电气功能通过对脉冲轴的解析和规划，定义了相应的地址码并进行分配，也就是一个代码对应一个特定的电气功能，在系统总线上的通讯特点是每一帧数据内都包含全部的电气功能的状态信息。其具体的通讯控制步骤如下(1)首先由主控机构通过编码模块发出3.3KHz的基础计数脉冲，其主频可根据需要调整，每64个脉冲为一个数据帧，紧接着是一位同步脉冲，来保证系统全部机构步调一致，不会出错；(2)主控机构用基础脉冲对每个功能位置进行扫描，每64个数据位是一个基本扫描循环；编码器对基础脉冲进行编码并设置相应电气功能的初始状态，以广播方式发布到总线上，(3)与此同时，各个执行机构，使用集成在其内部的解码器模块对总线信息进行解码分析，判断总线需求；(4)当某控制或者操纵机构发出命令后，则主控机构所发出的每一个数据帧上相应的功能位置就会成VIT标志状态码，变为特定的电平高度，总线上全部的执行机构都会监听到此信息，但只有在地址表中和此地址相对应的执行机构能够识别这个电平变化，从而解码成功，并进行响应，其余机构都会因解码失败而放弃该帧数据，进行下一个数据帧的监听，这样就完成一个工作循环。所述的64个数据位的VIT系统设计程序具体步骤如下第一步，对汽车的整车电气系统进行功能、功率统计，统计内容包括纵向分类和横向分类，纵向即用树形目录结构，列出整车各个高级电气系统，然后逐一列出其内部的子电气系统，最后细化到单一电气功能部件，横向即根据纵向具体的电气功能，填写该功能所对应的电器部件的额定电压参数、额定功率参数、额定电流参数、峰值电流参数，统计结果列表作为系统设计的初始数据保留，计算后得出系统功率总容量，用于电源系统设计的输入数据(统计形式详见VIT系统功能、功率统计表)；根据功能统计表，规划VIT系统所需要的地址代码容量，具体方法是每个代码对应唯一的一个电气功能，将所得数值乘以后备系数作为最终的地址容量。第二步，对整车电气系统进行逻辑功能分区规划，分区要按照功能的空间距离远近，少数服从多数的原则，分区的结果可以定义出相应的逻辑功能模块(每个逻辑功能模块对应一个具体的控制器，当所有控制器定义完成后输出控制器统计表提交生产，详见控制系统控制器清单和逻辑功能分区示意图)，划分模块区域的要求是该模块内至少包含一个具体的电气功能，如执行功能、开关量信号功能、模拟量信号功能，也可根据电气部件的布局，包含多个具体电气功能，如前照灯逻辑功能模块就包含了远光、近光、转向、位置四个功能，同时因为喇叭的空间布局离前照灯较近，所以前照灯逻辑功能模块中还集成了电喇叭功能，又如取力器电磁阀离任何其它部件都远，就把它单独定义一个模块，因为解码器可以集成到电磁阀内部，所以相对于原车，没有任何其它布置上的变化，并可随意挪动电磁阀的位置，逻辑功能具体分区见控制系统控制器清单。第三步，进入详细设计环节，针对具体功能的电气回路，分析该子系统的物理结构(即该电路的组成结构中包括哪些用电器、导线、插接器、控制器、开关、电源等使之构成一个完整的电气回路)，根据功能登记表中相应数据，计算连接系统导线容量、选择接线端子型号，根据系统规划，针对该回路中的功能进行地址代码分配，每个功能分配一个相应的地址码，并登记到系统地址规划表中，为编码器和解码器逻辑模块的控制对象提供原始数据，详见64位系统各功能的地址码表。第四步，进行生产设计，包括线束图纸设计(图纸上体现整个VIT连接系统的功能代码分布位置，各个具体电气功能对应导线的容量参数，颜色参数，线束标准，插接器和端子型号)，功能代码表提交，逻辑功能模块定义(即控制器清单)提交，生产准备系统排产计划。64位系统各功能的地址码表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>备用左后倒车灯24552.29备用右后倒车灯24552.29前照灯系统左前照灯远光24702.92左前照灯近光24702.92右前照灯远光24702.92右前照灯近光24702.92转向灯系统左后转向灯24210.88右后转向灯24210.88左前转向灯24210.88右前转向灯24210.88左侧转向灯24210.88牌照灯系统牌照灯12450.21牌照灯22450.21前雾灯系统左前雾灯24702.92右前雾灯24702.92后雾灯系统左后雾灯24210.88右后雾灯24210.88制动灯系统左后制动灯24210.88右后制动灯24210.88位置灯系统左后位置灯2450.21右后位置灯2450.21左前位置灯2450.21右前位置灯2450.21示廓灯系统左前示廓灯2450.21右前示廓灯2450.21左后示廓灯2450.21右后示廓灯2450.21室内照明灯系统驾驶室室内灯24100.42仪表照明灯系统2450.21功能开关照明系统2450.21蜂鸣器系统倒车蜂鸣器2450.21加热系统空气干燥器241004.20发动机预热器24150062.50电磁开关系统起动继电器总成24200.83起动预热继电器24200.83电磁阀总成24100.42起动机系统电磁开关(吸拉+保持)2460峰电磁开关(保持)2410发电机系统B+输出电流依系统蓄电池充电系统24lOOAh10.00传感器系统水温传感器24油压报警开关24电子式车速里程表传感器24传感器_油量表240.5间歇刮水控制器2450.21点烟器系统点烟器插座总成241205.00空调系统暖风电机2413.00刮水系统刮水电机2413.00洗涤电机242.00<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>本发明的积极效果在于首先系统采用了VIT三轴多值协变空间立体编码通讯技术及装置，把整车电气系统的控制及信息交流整合为一根信号线，与数码串行通讯相类似，其最大差别是将信号脉冲的电压等级由数码串行通讯单一的5V，改变为12V、9V、6V、4V;数字信号信息的取得不再是靠数码串行通讯中的脉冲的个数，而是靠脉冲的位置和脉冲的高低来取得的；这一变动致使我们这一控制系统与数码串行通讯相比，速度大大加快，信息更规范，信息的取得及处理更简单；并且统一了电线束与各个电器部件之间的接口；把线束连接系统精简为只包含3根线的结构形式；取消了95%的保险，全部的小功率继电器(20A以下)和全部子系统控制器；降低了电器系统的材料损耗；降低了电器配电连接系统42%的重量；扩大了电磁阀的电压适应范围为18V-40V，漆包线使用量下降30X，能耗下降75%，吸合力提高1.5倍；降低了电气连接、控制系统15%的生产成本，因为接口统一，可以使汽车电气系统设计通用化，模块化，设计、维修难度减小，工作量大大降低，縮短开发周期，从而可以精简大量的设计和售后维护人员，降低成本，可以说将为汽车行业电气系统的设计、维护带来革命性进步。图1为本发明的定义插接器端口的示意图；图2为本发明的芯片对电路的保护原理图；图3为本发明充电指示控制电路的电路具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的描述实施例1:车辆前照灯远光功能的实现与控制1分析该子系统的构成前照灯远光灯灯泡+前照灯控制器(位于前照灯内部，与前照灯中的近光灯、位置灯、转向灯、电喇叭共用)+连接线(一条J01信号线、一条GDN地线、一条B+电源)+前照灯与主系统的连接器(统一的3端口插接器)+主控制器(属VIT系统公用部件，位于仪表内)+操控机构(位于组合开关上，与传统系统通用)+电源系统(全系统共用)2分析该子系统功能和功率负荷前照灯远光灯灯泡功率70WA2(因为车辆有两个远光灯，左右各一个)，将该子系统负荷登记到全系统功率负荷列表中。3确定执行线路容量经计算，选择l.Omn^聚氯乙烯薄壁电线，标准按VW60306。4确定控制线路容量经计算，选择O.5mm2聚氯乙烯薄壁电线，标准按VW60306。5确定连接器型号根据规划，控制系统和小功率执行系统统一选择DJ7031Y-2.3-10/20作为线束连接系统与各个电气执行机构的连接器，并对端口进行了定义，如图1所示B+电源、GDN为地线、J01为信号线。6为该功能分配地址代码经规划，定义此功能与第7个脉冲对应，二进制编号为00000111，则系统数据帧中第7位脉冲的不同电平状态代表远光灯相应的状态，规定2V为没有指令，即远光灯关闭，4V为执行远关灯点亮功能。7主控制器编码模块中定义远光灯的代码为00000111，同时执行机构中的解码器远光灯代码也为00000111。8改传统的保险片配电保护为VIT智能保护，即由传统的保险片保护到集成在控制器和执行器内部的电子元件保护，取消整车保险中心，如图2所示芯片对电路的保护原理设计VIT系统采用集成在电气部件中的芯片保护，不占用额外空间，当RL负载(例如远光灯)断路，或者短路时，电流信号会以无电流或者过电流的形式通知主控机构解除该支路的控制信号功能，从而保护该支路，同时向驾驶员显示相应报警信息(代码或者图形文字)，待故障解除后，系统控制信号端口检测到高电平，自动恢复该支路功能，没有任何附加的资源损失，这样既保护了电气部件，又可以方便用户检测、维修。9在线束图纸中加入远光灯的线路功能图样、标准、规格，用于生产线束，线束标准按照QC/T29106执行。14实施例2:充电指示系统设计实现1分析该子系统的构成发电机D+端子+插接器+主控制器+连接线+仪表指示灯系统2分析逻辑功能对发电机励磁+通过仪表指示发电机工作状态3设计指示条件和指示电路，计算系统容量为500mA如图3所示，充电指示控制电路的设计电路图由24V端口提供交流发电机的励磁电流，该端口由钥匙门0N档控制，由钳位二极管设定报警电压，当发电机进入故障模式，则钳位二极管前卫电压升高，通过非门向主系统报警。4确定控制线路容量经计算，选择O.5mm2聚氯乙烯薄壁电线，标准按VW60306。5确定连接器型号根据规划，控制系统和小功率执行系统统一选择DJ7031Y-2.3-10/20作为线束连接系统与各个电气执行机构的连接器。为该功能分配地址代码经规划，定义此功能与第47个脉冲对应，二进制编号为00001111，则系统数据帧中第47位脉冲的不同电平状态代表远光灯相应的状态，规定2V为没有指令，充电指示灯熄灭，4V为充电指示灯点亮，告诉驾驶员，发电机出现故障。5主控制器编码模块中定义充电指示的代码为00001111，同时执行机构中的解码器充电指示代码也为00001111。实施3:车辆前照灯近光功能的实现与控制1分析该子系统的构成前照灯近光灯灯泡+前照灯控制器(位于前照灯内部，与前照灯中的远光灯、位置灯、转向灯、电喇叭共用)+连接线(一条控制线、一条地线、一条火线)+前照灯与主系统的连接器(统一的3端口插接器)+主控制器(属VIT系统公用部件，位于仪表内)+操控机构(位于组合开关上，与传统系统通用)+电源系统(全系统共用)2分析该子系统功能和功率负荷前照灯近光灯灯泡功率70WA2(因为车辆有两个远光灯，左右各一个)，将该子系统负荷登记到全系统功率负荷列表中。3确定执行线路容量经计算，选择l.Omn^聚氯乙烯薄壁电线，标准按VW60306。4确定控制线路容量经计算，选择O.5mm2聚氯乙烯薄壁电线，标准按VW60306。5确定连接器型号根据规划，控制系统和小功率执行系统统一选择DJ7031Y-2.3-10/20作为线束连接系统与各个电气执行机构的连接器，并对端口进行了定义6为该功能分配地址代码经规划，定义此功能与第2个脉冲对应，二进制编号为00000010，则系统数据帧中第2位脉冲的不同电平状态代表远光灯相应的状态，规定2V为没有指令，即远光灯关闭，4V为执行远关灯点亮功能。7主控制器编码模块中定义远光灯的代码为00000010，同时执行机构中的解码器远光灯代码也为00000010。8改传统的保险片配电保护为VIT智能保护，方法同远光灯设计。9在线束图纸中加入近光灯的线路功能图样、标准、规格，用于生产线束，线束标准按照QC/T29106执行。权利要求商用车VIT硬件编码通讯总线控制系统，其特征在于通讯控制部分采用VIT技术及装置，首先定义3个核心逻辑模块，即编码器、解码器和脉冲轴，用V轴、I轴和T轴，分别代表电压电流和时间，其中编码器位于主控机构中，在汽车的仪表线路板上；解码器位于各个电气测量、执行部件中，属通用模块，其次对整车的全部电气功能通过对脉冲轴的解析和规划，定义了相应的地址码并进行分配，也就是一个代码对应一个特定的电气功能，在系统总线上的通讯特点是每一帧数据内都包含全部的电气功能的状态信息。其具体的通讯控制步骤如下(1)首先由主控机构通过编码模块发出3.3KHz的基础计数脉冲，其主频可根据需要调整，每64个脉冲为一个数据帧，紧接着是一位同步脉冲，来保证系统全部机构步调一致，不会出错；(2)主控机构用基础脉冲对每个功能位置进行扫描，每64个数据位是一个基本扫描循环；编码器对基础脉冲进行编码并设置相应电气功能的初始状态，以广播方式发布到总线上，(3)与此同时，各个执行机构，使用集成在其内部的解码器模块对总线信息进行解码分析，判断总线需求；(4)当某控制或者操纵机构发出命令后，则主控机构所发出的每一个数据帧上相应的功能位置就会成VIT标志状态码，变为特定的电平高度，总线上全部的执行机构都会监听到此信息，但只有在地址表中和此地址相对应的执行机构能够识别这个电平变化，从而解码成功，并进行响应，其余机构都会因解码失败而放弃该帧数据，进行下一个数据帧的监听，这样就完成一个工作循环。全系统就是在主控系统高速、连续的扫描下完成全部的电气功能。2.根据权利要求1所述的商用车VIT硬件编码通讯总线控制系统，其特征在于所述的64个数据位的VIT系统程序的具体设计步骤如下第一步，对汽车的整车电气系统进行功能、功率统计，统计内容包括纵向分类和横向分类，纵向即用树形目录结构，列出整车各个高级电气系统，然后逐一列出其内部的子电气系统，最后细化到单一电气功能部件，横向即根据纵向具体的电气功能，填写该功能所对应的电器部件的额定电压参数、额定功率参数、额定电流参数、峰值电流参数，统计结果列表作为系统设计的初始数据保留，计算后得出系统功率总容量，用于电源系统设计的输入数据；根据功能统计表，规划VIT系统所需要的地址代码容量，具体方法是每个代码对应唯一的一个电气功能，将所得数值乘以后备系数作为最终的地址容量；第二步，对整车电气系统进行逻辑功能分区规划，分区要按照功能的空间距离远近，少数服从多数的原则，分区的结果可以定义出相应的逻辑功能模块，每个逻辑功能模块对应一个具体的控制器，当所有控制器定义完成后输出控制器统计表提交生产，划分模块区域的要求是该模块内至少包含一个具体的电气功能，如执行功能、开关量信号功能、模拟量信号功能，也可根据电气部件的布局，包含多个具体电气功能，如前照灯逻辑功能模块就包含了远光、近光、转向、位置四个功能，同时因为喇叭的空间布局离前照灯较近，所以前照灯逻辑功能模块中还集成了电喇叭功能，又如取力器电磁阀离任何其它部件都远，就把它单独定义一个模块，因为解码器可以集成到电磁阀内部，所以相对于原车，没有任何其它布置上的变化，并可随意挪动电磁阀的位置，逻辑功能具体分区见控制系统控制器清单；第三步，进入详细设计环节，针对具体功能的电气回路，分析该子系统的物理结构即该电路的组成结构中包括哪些用电器、导线、插接器、控制器、开关、电源等使之构成一个完整的电气回路，根据功能登记表中相应数据，计算连接系统导线容量、选择接线端子型号，根据系统规划，针对该回路中的功能进行地址代码分配，每个功能分配一个相应的地址码，并登记到系统地址规划表中，为编码器和解码器逻辑模块的控制对象提供原始数据，详见64位系统各功能的地址码表；第四步，进行生产设计，包括线束图纸设计，图纸上体现整个VIT连接系统的功能代码分布位置，各个具体电气功能对应导线的容量参数，颜色参数，线束标准，插接器和端子型号，功能代码表提交，逻辑功能模块定义即控制器清单提交，生产准备系统排产计划。3.根据权利要求1所述的商用车VIT硬件编码通讯总线控制系统，其特征在于所述的64位系统各功能的地址码表<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>4.根据权利要求1所述的商用车VIT硬件编码通讯总线控制系统，其特征在于所述的VIT系统功能、功率统计表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>后雾灯系统左后雾灯24210.88右后雾灯24210.88制动灯系统左后制动灯24210.88右后制动灯24210.88位置灯系统左后位置灯2450.2l右后位置灯2450.2l左前位置灯2450.2l右前位置灯2450.2l示廓灯系统左前示廓灯2450.2l右前示廓灯2450.2l左后示廓灯2450.2l右后示廓灯2450.2l室内照明灯系统驾驶室室内灯24100.42仪表照明灯系统2450.2l功能开关照明系统2450.2l蜂鸣器系统倒车蜂鸣器2450.2l加热系统空气干燥器241004.20发动机预热器24150062.50电磁开关系统起动继电器总成24200.83起动预热继电器24200.83电磁阀总成24100.42起动机系统电磁开关(吸拉+保持)2460爭瞬电磁开关(保持)2410发电机系统B+输出电流依系统蓄电池充电系统24lOOAh10.OO传感器系统水温传感器24油压报警开关24电子式车速里程表传感器24传感器一油量表240.5间歇刮水控制器2450.2l点烟器系统点烟器插座总成241205.OO空调系统暖风电机2413.OO刮水系统刮水电机2413.OO洗涤电机242.OO5.根据权利要求l所述的商用车V工T硬件编码通讯总线控制系统，其特征在于所述的控制系统控制器清单如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>全文摘要本发明涉及一种商用车VIT硬件编码通讯总线控制系统，其特征在于通讯控制部分采用VIT技术，首先定义3个核心逻辑模块，即编码器、解码器和脉冲轴，用V轴、I轴和T轴，分别代表电压电流和时间，其中编码器位于主控机构中，在汽车的仪表线路板上；解码器位于各个电气测量、执行部件中，属通用模块，其次对整车的全部电气功能通过对脉冲轴的解析和规划，定义了相应的地址码并进行分配，也就是一个代码对应一个特定的电气功能，在系统总线上的通讯特点是每一帧数据内都包含全部的电气功能的状态信息；因为接口统一，可以使汽车电气系统设计通用化，模块化，设计、维修难度减小，工作量大大降低，缩短开发周期，从而可以精简大量的设计和售后维护人员，降低成本，可以说将为汽车行业电气系统的设计、维护带来革命性进步。文档编号B60R16/02GK101774364SQ20101011058公开日2010年7月14日申请日期2010年2月10日优先权日2010年2月10日发明者朱礼治,王琳申请人:中国第一汽车集团公司