车辆电气系统以及车辆的制作方法

本发明涉及车辆电气架构设计技术领域，具体涉及一种车辆电气系统以及车辆。

背景技术：

目前常规的车辆电气架构主要包括一个中央车辆网关以及与中央车辆网关通信连接的多个电子控制单元(electroniccontrolunit，ecu)，每个电子控制单元分别被配置成管控不同的车辆功能。例如，参阅附图1-2，如果将车辆功能划分为车身、底盘、动力和娱乐等功能，负责管控每个功能的一个或多个电子控制单元可以通过can(controllerareanetwork)总线之间与中央车辆网关连接，也可以通过can总线接入域控制器(domaincontroller，dc)后再与中央车辆网关连接。

随着自动驾驶、智能座舱、车联网等复杂汽车技术的不断发展，如果仍采用上述车辆电气架构，不仅需要增设大量新的电子控制单元和/或更改原有的电子控制单元，还需要设计更加复杂的网络通信线路以满足每个电子控制单元的通信需求，不仅费时费力，增加车辆升级的难度与成本，同时由于通信网络负载增大，还会导致网络延迟增大，使得电子控制单元无法及时响应车辆的控制需求。

相应地，本领域需要一种新的车辆电气架构方案来解决上述问题。

技术实现要素：

为了克服上述缺陷，提出了本发明，以提供解决或至少部分地解决如何有效提高车辆电气架构的可扩展性与通信质量的技术问题的车辆电气系统以及车辆。

第一方面，提供一种车辆电气系统，所述系统包括通过以太网成双向环形通信连接的整车域控制器、车身域控制器和影音域控制器；

所述整车域控制器被配置成响应于采集到的驾驶员操作信息生成并执行车辆行驶操作，以满足驾驶员的行车意图，以及被配置成响应于接收到的辅助驾驶指令对车辆进行相应的辅助驾驶控制；

所述车身域控制器被配置成响应于接收到的车身控制指令，控制相应的车身电气设备执行所述车身控制指令指定的操作；

所述影音域控制器被配置成响应于接收到影音控制指令，控制相应的影音娱乐设备执行所述影音控制指令指定的操作。

在上述车辆电气系统的一个技术方案中，所述系统还包括自动驾驶域控制器并且所述整车域控制器、所述自动驾驶域控制器、所述车身域控制器与所述影音域控制器通过以太网成双向环形通信连接；

所述自动驾驶域控制器被配置成响应于接收到自动驾驶指令对车辆进行相应的自动驾驶控制，以及被配置成在所述整车域控制器执行车辆行驶操作的过程中若检测到所述整车域控制器发生故障，则对车辆进行自动驾驶控制，以使车辆安全停驶；

所述整车域控制器被进一步配置成在所述自动驾驶域控制器对车辆进行自动驾驶控制的过程中若检测到所述自动驾驶域控制器发生故障，则对车辆进行辅助驾驶控制，以使车辆安全停驶。

在上述车辆电气系统的一个技术方案中，所述整车域控制器被进一步配置成执行下列操作：

在与车辆行驶相关的车辆设备进行通讯交互，以执行车辆行驶操作的过程中若检测到与所述车辆设备发生通讯故障，则利用所述自动驾驶域控制器作为通讯中介与所述车辆设备进行通讯交互，以继续执行车辆行驶操作。

在上述车辆电气系统的一个技术方案中，所述整车域控制器被进一步配置成对车辆的高压电气设备进行能耗管控并且在所述车身域控制器发生故障时同时对所述车辆的低压电气设备进行能耗管控；

所述车身域控制器被进一步配置成对所述车辆的低压电气设备进行能耗管控并且在所述整车域控制器发生故障时同时对所述车辆的高压电气设备进行能耗管控。

在上述车辆电气系统的一个技术方案中，所述整车域控制器被进一步配置成执行下列操作：

在与所述高压电气设备进行通讯交互，以对所述高压电气设备进行能耗管控的过程中若检测到与所述高压电气设备发生通讯故障，则利用所述车身域控制器作为通讯中介与所述高压电气设备进行通讯交互，以继续对所述高压电气设备进行能耗管控。

在上述车辆电气系统的一个技术方案中，所述辅助驾驶指令包括自动泊车指令，所述整车域控制器被配置成响应于接收到的所述自动泊车指令对车辆进行泊车控制，以使所述车辆泊入指定车位；

所述自动驾驶域控制器被进一步配置成执行下列操作：

在所述整车域控制器对车辆进行泊车控制时获取车辆外部的环境影像并且将所述环境影像发送至所述整车域控制器，以使所述整车域控制器能够根据所述环境影像对所述车辆进行泊车控制，以及将所述环境影像发送至所述影音域控制器进行显示。

在上述车辆电气系统的一个技术方案中，所述车辆内不同车身电气设备组内的车身电气设备通过不同的can总线与所述车身域控制器通信连接，同一车身电气设备组内的每个车身电气设备分别通过相同的can总线与所述车身域控制器通信连接；

其中，所述车身电气设备组是根据每个所述车身电气设备之间的物理距离进行划分得到的，同一车身电气设备组内每个车身电气设备之间的物理距离小于或等于预设距离。

在上述车辆电气系统的一个技术方案中，所述影音域控制器上设置有通讯模块和车辆软件远程升级模块，其中，所述通讯模块包括5g通讯模块和/或wifi通讯模块和/或蓝牙通讯模块；

所述车辆远程升级模块被配置成基于fota技术与后台服务器进行交互，以获取后台服务器发送的车辆软件升级包，根据所述车辆软件升级包对相关的车辆软件进行升级。

第二方面，提供一种车辆，所述车辆包括上述车辆电气系统的技术方案中任一项所述的车辆电气系统。

在上述车辆的一个技术方案中，所述车辆是电动车。

本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：

在实施本发明的技术方案中，将电气系统划分为多个控制域，并为每个域设置一个域控制器。当需要对车辆升级时可以直接对相应的域控制器进行升级，无需增设大量的电子控制单元，也不需要设计更加复杂的网络通信线路以满足每个电子控制单元的通信需求，从而可以显著提高车辆升级的实施难度和成本。此外，本发明实施例通过使多个域控制器成双向环形通信连接，可以使任意两个相邻的域控制器互为对方的“通讯介质”，即任意域控制器均可以通过“通讯介质”与车辆设备通讯，进行信息交互。例如：车身域控制器和影音域控制器均可以作为整车域控制器的“通讯介质”，整车域控制器可以通过车身域控制器与车辆设备通讯，也可以通过影音域控制器与车辆设备通讯。进一步，通过使多个域控制器成双向环形通信连接，还可以使相邻的域控制器互为备份控制器，当某个域控制器发生故障时，相应的备份控制器可以接替发生故障的域控制器，以保证车辆的安全行驶。例如：自动驾驶域控制器可以在整车域控制器执行车辆行驶操作的过程中若检测到整车域控制器发生故障，则对车辆进行自动驾驶控制，以使车辆安全停驶。整车域控制器可以在自动驾驶域控制器对车辆进行自动驾驶控制的过程中若检测到自动驾驶域控制器发生故障，则对车辆进行辅助驾驶控制，以使车辆安全停驶。也就是说，自动驾驶域控制器和整车域控制器可以互为备份控制器，在一方发生故障时另一方可以控制车辆安全停驶，以防止车辆发生安全事故。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的具体实施方式，附图中：

图1是现有技术中一种车辆电气架构的主要结构示意图；

图2是现有技术中另一种车辆电气架构的主要结构示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的车辆电气系统的主要结构示意图；

图4是根据本发明的另一个实施例的车辆电气系统的主要结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的一些实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，术语“a和/或b”表示所有可能的a与b的组合，比如只是a、只是b或者a和b。术语“至少一个a或b”或者“a和b中的至少一个”含义与“a和/或b”类似，可以包括只是a、只是b或者a和b。单数形式的术语“一个”、“这个”也可以包含复数形式。

参阅附图3，图3是根据本发明的一个实施例的车辆电气系统的主要结构示意图。如图3所示，本发明实施例中的车辆电气系统主要包括整车域控制器、车身域控制器和影音域控制器并且整车域控制器、车身域控制器和影音域控制器还通过以太网成双向环形通信连接。

双向环形通信指的是既可以按照逆时针的网络连接方向进行通信，也可以按照顺时针的网络连接方向进行通信。如图3所示，以整车域控制器为例，其既可以按照逆时针的网络连接方向与车身域控制器通信，也可以按照顺时针的网络连接方向与影音域控制通信。

下面分别对本发明实施例中的整车域控制器、车身域控制器和影音域控制器进行具体说明

1、整车域控制器

在本实施例中整车域控制器可以被配置成响应于采集到的驾驶员操作信息生成并执行车辆行驶操作，以满足驾驶员的行车意图。此外，整车域控制器还可以被配置成响应于接收到的辅助驾驶指令对车辆进行相应的辅助驾驶控制。

整车域控制器可以与车辆行驶相关的车辆设备进行通讯交互，以执行车辆行驶操作。例如：若驾驶员操作信息是刹车(驾驶员的行车意图是降低车速或停止车辆)，那么整车域控制器可以与刹车系统进行通讯交互，对车辆进行刹车控制。又例如：若驾驶员操作信息是左转弯(驾驶员的行车意图是控制车辆左转)，那么整车域控制器可以与左转向装置进行通讯交互，控制车辆左转弯。

需要说明的是，本实施例中的整车域控制器可以搭载车辆技术领域中常规的辅助驾驶控制算法，在接收到辅助驾驶指令后，调用该辅助驾驶控制算法对车辆进行辅助驾驶控制。例如：如果辅助驾驶指令是自动泊车指令，那么可以调用该辅助驾驶控制算法对车辆进行自动泊车控制，使其能够泊入指定的车位。本领域技术人员可以灵活选择或设置整车域控制器中搭载的辅助驾驶控制算法，辅助驾驶控制算法更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

2、车身域控制器

在本实施例中车身域控制器可以被配置成响应于接收到的车身控制指令，控制相应的车身电气设备执行车身控制指令指定的操作。

例如：如果车身控制指令是打开车前灯，那么车身域控制器可以控制前灯控制器打开车前灯；又例如：如果车身控制指令是打开后备箱，那么车身域控制器可以控制后门控制器打开后备箱。

在本发明实施例的一个实施方式中，可以根据每个车身电气设备之间的物理距离进行划分得到的多个车身电气设备组，同一车身电气设备组内每个车身电气设备之间的物理距离小于或等于预设距离。本领域技术人员可以灵活选择或设置划分车身电气设备组的预设距离，预设距离更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。一个例子：可以将位于车辆前部的车身电气设备划分到一个车身电气设备组，将位于车辆后部的车身电气设备划分到一个车身电气设备组。如图4所示，位于车辆前部的车身电气设备包括但不限于：前车灯控制器、顶灯控制器、车身类组合开关和前门控制器，其中，车身类组合开关指的是由两个以上用以控制汽车的灯光、信号、操控电器等部件的开关组成的装置。位于车辆后部的车身电气设备包括但不限于：尾灯控制器、尾门控制器、后门控制器和门锁控制器。在本实施方式中车辆内不同车身电气设备组内的车身电气设备通过不同的can总线与车身域控制器通信连接，同一车身电气设备组内的每个车身电气设备分别通过相同的can总线与车身域控制器通信连接。继续参阅上述例子，如图4所示，前车灯控制器、顶灯控制器、车身类组合开关和前门控制器均接入一根can总线后与车身域控制器通信连接，尾灯控制器、尾门控制器、后门控制器和门锁控制器均接入另一根can总线后与车身域控制器通信连接。

3、影音域控制器

在本实施例中影音域控制器可以被配置成响应于接收到影音控制指令，控制相应的影音娱乐设备执行影音控制指令指定的操作。

例如：如果影音控制指令开启车内录像，那么影音域控制器可以控制车内录像装置打开摄像头开始对车内进行录像。又例如：如果影响控制指令是播放歌曲，那么影音域控制器可以控制车内播放设备播放影响控制指令指定的歌曲。

在本发明实施例的一个实施方式中，影音域控制器上设置有通讯模块和车辆软件远程升级模块。通讯模块可以包括5g通讯模块和/或wifi通讯模块和/或蓝牙通讯模块，其中，5g通讯模块指的是基于第五代移动通信技术(5thgenerationmobilenetworks)构建的通讯模块。车辆远程升级模块可以被配置成基于fota技术与后台服务器进行交互，以获取后台服务器发送的车辆软件升级包，根据车辆软件升级包对相关的车辆软件进行升级，其中，fota(firmwareover-the-air)技术指的是移动终端的空中下载软件升级技术，其为云端升级技术领域中的常规软件升级技术，为了描述简洁，在此不再对其工作过程进行赘述。

此外，在一个实施方式中，影音域控制器可以与设置在车辆上的车辆故障诊断模块、紧急呼叫系统、无线充电和后排娱乐系统进行通讯交互。其中，车辆故障诊断模块可以搭载故障诊断算法，通过执行故障诊断算法以检测车辆是否发生故障并通过显示装置进行提醒。紧急呼叫系统可以在检测到车辆发生故障/安全事故如碰撞时与影音域控制器进行交互，以便车内人员可以通过影音域控制器进行呼救等操作。在利用无线充电对电动车的动力电池进行充电时，可以通过影音域控制器操控与显示无线充电。通过影音域控制器可以控制后排娱乐系统如音响和屏幕等进行音频和视频的播放与控制。要说明的是，本领域技术人员可以灵活选择或设置影音域控制器中搭载的故障诊断算法，故障诊断算法更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

本发明实施例将电气系统划分为三个控制域，并为每个域设置一个域控制器。当需要对车辆升级时可以直接对相应的域控制器进行升级，无需增设大量的电子控制单元，也不需要设计更加复杂的网络通信线路以满足每个电子控制单元的通信需求，从而可以显著提高车辆升级的实施难度和成本。此外，本发明实施例通过使整车域控制器、车身域控制器和影音域控制器成双向环形通信连接，可以使任意两个相邻的控制器互为对方的“通讯介质”，即任意控制器均可以通过“通讯介质”与车辆设备通讯，进行信息交互。例如：车身域控制器和影音域控制器均可以作为整车域控制器的“通讯介质”，整车域控制器可以通过车身域控制器与车辆设备通讯，也可以通过影音域控制器与车辆设备通讯。

在本发明实施例的一个实施方式中，可以根据车辆内车辆设备的电压等级，将车辆设备划分为高压电气设备和低压电气设备，进而采用整车域控制器和车身域控制器分别对高压电气设备和低压电气设备进行能耗管控，能耗管控指的是根据车辆的车辆状态控制车辆设备的工作状态，以最大程度降低车辆设备的能量损耗。例如，当检测到车辆停驶时可以控制车辆设备进入待机模式，使车辆设备减少或停止消耗能量如电能。具体而言，整车域控制器除了可以根据驾驶员操作信息和/或辅助驾驶指令对车辆进行驾驶操控以外，还可以被配置成对车辆的高压电气设备进行能耗管控并且在车身域控制器发生故障时同时对车辆的低压电气设备进行能耗管控。车身域控制器可以被配置成对车辆的低压电气设备进行能耗管控并且在整车域控制器发生故障时同时对车辆的高压电气设备进行能耗管控。根据上述描述可知，整车域控制器和车身域控制器可以互为冗余控制，以防止整车域控制器或车身域控制器发生故障时还可以继续对相应的电气系统进行能耗管控。

进一步，在本实施方式中整车域控制器可以被进一步配置成执行下列操作：在与高压电气设备进行通讯交互，以对高压电气设备进行能耗管控的过程中若检测到与高压电气设备发生通讯故障，则利用车身域控制器作为通讯中介与高压电气设备进行通讯交互，以继续对高压电气设备进行能耗管控。以电动车为例，电动车的高压电气设备包括但不限于：动力电池、逆变器、电池管理系统和电驱等。整车域控制器可以通过can总线与上述设备进行通讯，以通过控制这些设备进行能耗管控。如果整车域控制器与上述任一设备发生通讯故障(例如整车域控制器上设置的与高压电气设备连接的通讯接口故障)，那么整车域控制器可以通过车身域控制器与高压电气设备继续进行通讯交互。其中，车身域控制器也可以通过can总线与上述高压电气设备进行通讯，当整车域控制器与高压电气设备发生通讯故障时，可以向车身域控制器发送通讯请求，车身域控制器根据该通讯请求与该通讯请求指定的高压电气设备进行通讯，以实现整车域控制器与高压电气设备的通讯交互。

参阅附图4，在根据本发明实施例的一个实施方式中，还可以在车辆电气系统内设置自动驾驶域控制器，并且使整车域控制器、自动驾驶域控制器、车身域控制器与影音域控制器通过以太网成双向环形通信连接。换言之，本实施方式是将电气系统划分为四个控制域，并为每个域设置一个域控制器。与前述实施方式类似的是，在本实施方式中当需要对车辆升级时也可以直接对相应的域控制器进行升级，无需增设大量的电子控制单元，也不需要设计更加复杂的网络通信线路以满足每个电子控制单元的通信需求，从而可以显著提高车辆升级的实施难度和成本。此外，在本实施方式中也可以使任意两个相邻的控制器互为对方的“通讯介质”，即任意控制器均可以通过“通讯介质”与车辆设备通讯，进行信息交互。例如：车身域控制器和自动驾驶域控制器均可以作为整车域控制器的“通讯介质”，整车域控制器可以通过车身域控制器与车辆设备通讯，也可以通过自动驾驶域控制器与车辆设备通讯。

在本实施方式中自动驾驶域控制器可以被配置成响应于接收到自动驾驶指令对车辆进行相应的自动驾驶控制。需要说明的是，本实施例中的自动驾驶域控制器可以搭载车辆技术领域中常规的自动驾驶控制算法，该算法指的是能够在或长或段的时间内代替驾驶员驾驶车辆，和/或完全代替驾驶员驾驶车辆的车辆控制算法。在接收到自动驾驶指令后，调用该自动驾驶控制算法对车辆进行自动驾驶控制。本领域技术人员可以灵活选择或设置自动驾驶域控制器中搭载的自动驾驶控制算法，自动驾驶控制算法更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。此外，自动驾驶域控制器还可以被配置成在整车域控制器执行车辆行驶操作的过程中若检测到整车域控制器发生故障，则对车辆进行自动驾驶控制，以使车辆安全停驶。也就是说，自动驾驶域控制器能够在车辆执行自动驾驶以外的车辆行驶操作时检测整车域控制器的工作状态，若检测到整车域控制器发生故障，可以控制车辆安全停驶，防止车辆发生安全事故。进一步，在本实施方式中，自动驾驶域控制器除了可以对车辆进行自动驾驶控制，还可以辅助整车域控制器对车辆进行辅助驾驶控制。具体而言，在本实施方式中自动驾驶域控制器可以辅助整车域控制器对车辆进行自动泊车控制。整车域控制器可以被配置成响应于接收到的自动泊车指令对车辆进行泊车控制，以使车辆泊入指定车位，而在整车域控制器对车辆进行泊车控制时自动驾驶域控制器可以获取车辆外部的环境影像并且将环境影像发送至整车域控制器，以使整车域控制器能够根据环境影像对车辆进行泊车控制，以及将环境影像发送至影音域控制器进行显示。需要说明的是，在没有设置自动驾驶域控制器的情况下，整车域控制器可以直接或通过其他域控制器获取车辆外部的环境影像并且根据环境影像对车辆进行泊车控制。

在本实施方式中整车域控制器除了包括前述实施方式中整车域控制器的功能结构，整车域控制器还可以被配置成在自动驾驶域控制器对车辆进行自动驾驶控制的过程中若检测到自动驾驶域控制器发生故障，则对车辆进行辅助驾驶控制，以使车辆安全停驶。也就是说，整车域控制器能够在车辆自动驾驶时检测自动驾驶域控制器的工作状态，若检测到自动驾驶域控制器发生故障，可以及控制车辆安全停驶，以防止车辆在自动驾驶状态下失控，发生安全事故。在本实施方式中车身域控制器和影音域控制器分别与前述实施方式中的车身域控制器和影音域控制器相同，为了描述简洁，在此不再对二者的具体功能结构进行赘述。

需要说明的是，本发明实施例提供的设置有自动驾驶域控制器的车辆电气系统的实施方式，不仅可以应用于有自动驾驶需求的车辆中，也可以应用在短期没有自动驾驶需求的车辆中，此时只需不在自动驾驶域控制器上搭载自动驾驶算法或者控制自动驾驶域控制器上搭载的自动驾驶算法关闭即可，后续如果有自动驾驶需求时再通过车辆升级等操作在自动驾驶域控制器上搭载自动驾驶算法或者启动自动驾驶域控制器上搭载自动驾驶算法，使得车辆由不具备自动驾驶功能升级为具备自动驾驶功能。

进一步要说明的是，当将上述车辆电气系统应用于短期没有自动驾驶需求的车辆时，自动驾驶域控制器只是不具备或没有启动控制车辆自动驾驶的功能，但其还具备或启动了前述“通讯介质”的功能。在一个本实施方式中，整车域控制器可以被进一步配置成执行下列操作：在与车辆行驶相关的车辆设备进行通讯交互，以执行车辆行驶操作的过程中若检测到与车辆设备发生通讯故障，则利用自动驾驶域控制器作为通讯中介与车辆设备进行通讯交互，以继续执行车辆行驶操作。参阅附图4，与车辆行驶相关的车辆设备可以包括但不限于：车身电子稳定系统(electronicstabilityprogram，esp)、空气悬架、刹车系统和电子助力转向系统(electricpowersteering，eps)。整车域控制器可以通过can总线与上述车辆设备进行通讯，以通过控制这些车辆设备执行辆行驶操作，例如通过控制刹车系统执行刹车操作。如果整车域控制器与上述任一车辆设备发生通讯故障(例如整车域控制器上设置的与车辆设备连接的通讯接口故障)，那么整车域控制器可以通过自动驾驶域控制器与车辆设备继续进行通讯交互。如图4所示，自动驾驶域控制器也可以通过can总线与上述车辆设备进行通讯，当整车域控制器与车辆设备发生通讯故障时，可以向自动驾驶域控制器发送通讯请求，自动驾驶域控制器根据该通讯请求与该通讯请求指定的车辆设备进行通讯，以实现整车域控制器与车辆设备的通讯交互。

本领域技术人员能够理解的是，本发明实现上述一实施例的模块中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个模块的功能。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

进一步，本发明还提供了一种车辆。在根据本发明的一个车辆实施例中，车辆包括前述车辆电气系统实施例所述的车辆电气系统。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照前述车辆电气系统实施例。该车辆包括但不限于：燃油汽车、电动汽车以及基于燃油与电能驱动的混动汽车。

至此，已经结合附图所示的实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。