车辆can_bus网络系统及用于该系统的汽车电器部件的制作方法

专利名称：车辆can_bus网络系统及用于该系统的汽车电器部件的制作方法
技术领域：
车辆CAN—BUS网络系统及用于该系统的汽车电器部件，属于汽车车身电器领域。具体 涉及一种能够以多主式工作方式进行通信控制的CAN_BUS网络系统及用于该系统的汽车 电器部件。
背景技术：
目前，汽车电子控制己经从初期的"电子-机械替代"阶段过渡到"独立系统的精 确量化反馈控制"阶段，并朝着"多目标综合控制和智能化控制"的方向发展。为了实现 多目标优化及智能化控制，进一步提高汽车的整体性能，现在汽车中电子控制系统和通讯 系统技术得到了普遍应用；如发动机电控系统、自动变速器控制系统、防抱死制动系统 (ABS)、自动巡航系统(ACC)和车载多媒体系统等；然而各系统之间、系统和汽车的显 示仪表之间、系统与故障诊断系统之间及系统和汽车车身之间均需要进行数据信息交换， 如此巨大的数据信息交换量，若采用传统的点到点控制的通信方式，将导致汽车线束大量 增加，从而使得汽车设计时线束的布置越来越困难；复杂的线路不但使装配复杂，同时， 增加的大量线束使得汽车重量增大，大大降低了车辆的可靠性，导致其电气系统安全性降 低，故障率变高，并且增加了故障诊断与汽车维护的困难。现在，部分高端车型已采用网 络化通信方式，解决了以上所述的缺点，但是，其车身电器部件仍然采用传统控制方式， 智能化、集成化程度不高，无法体现车身电器部件整体的综合控制性要求及人们对舒适度 的要求。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，利用SP—CAN网络数据 传输协议，通过CAN—BUS总线，以多主工作方式进行通信控制，具有智能化、集成化、节 省连接线束、降低故障率、自诊断及自我保护功能的车辆CAN一BUS网络系统及用于该系统 的汽车电器部件。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该车辆CAN—BUS网络系统，包括智 能控制器、车身电器部件及CAN一H、 CAN—L网络总线，其特征在于智能控制器以嵌入方 式集成于车身电器部件内部，使其成为一个整体，呈节点式分布于汽车车身中，CAN_H、CAN_L网络总线与车身电器部件相连接。
用于上述车辆CAN—BUS网络系统的汽车电器部件，包括智能车身电器部件和嵌入车身
电器部件内部的智能控制器，其特征在于每个智能车身电器部件上留有CAN一BUS网络数
据通讯接口，以多主工作方式与汽车车身进行通信控制。
每个智能控制器外部控制接线为CAN_H、 CAN—L两根网络数据传输连接线。 每个智能控制器内含有微处理器，微处理器为带CAN控制器的单片机，内嵌有控制编
码及数据传输协议。
智能车身电器部件能够实时检测其工作状态，并将其信息发送到车载控制网络上，实 现自诊断与自我保护功能。 工作原理
各个智能控制器通过CAf^BUS网络进行连接，遵从SPj:AN数据传输协议，为多主式 分布，并具有优先权。每个智能控制器都可以从车载控制网络上获取控制指令，也可以根 据执行器的具体工作电流，将汽车电器工作状况进行诊断并将诊断信息发送到车载控制网 络上，实现自我诊断与自我保护。当多个信息同时发送到CAN—BUS网络上时，优先级高的 优先执行。连接在CAN_BUS网络上的各个智能控制器随时都在扫描检测CAN总线上传来的 信息，若不是本智能控制器需要的信息，继续扫描检测信息。若是本智能控制器需要的信 息，则根据SP-CAN数据传输协议，将信息解码，控制相应的执行器动作；或采集相应的 开关量或模拟量状态，编码后发送到CAN总线上，通过CAN总线传输，相应的智能控制器 接收控制信息后控制相应的执行器动作。智能控制器上的微处理器每隔30秒检测执行器 的工作电流，来监测它们的工作状况。当电流超过某一限定值时，微处理器立即发出控制 指令，控制执行器停止工作；当电流为零时，立即反馈给微处理器，微处理器编码后通过 CAN总线发送出去，控制相应的报警。微处理器将传感器信息智能分析处理后，自动控制 执行相应的动作，并自动停止，使汽车电器部件更加智能化。
与现有技术相比，本实用新型的车辆CAN—BUS网络系统及用于该系统的汽车电器部件 具有的特点是:智能车身电器部件配有CAN_BUS数据接口 ，通过嵌入其内部的智能控制器， 利用SP—CAN网络数据传输协议进行通信控制；其有益效果在于(1)智能控制器以嵌入 方式固定于车身电器部件内部，使其成为一个整体，从而实现了系统的智能化、集成化控 制；(2)智能车身电器部件通过CAN—BUS接口接于CAN—BUS网络上，整个外部接线只有两 根电源线和两根CAN—BUS数据传输线，并做成两个插口，便于装配、检修、更换及汽车电 器部件的外扩，大大节省了连接线束，降低了故障率；(3)每个智能控制器都含有微处理器，采用智能控制，使得汽车电器部件具有自诊断及自我保护功能，从而体现了其综合性 及人性化的要求。
SP—CAN网络数据传输协议是本申请人基于SEA J1939协议的基础上，对其应用层进 行拓展的一种数据传输协议方式。


图1:车辆CAN_BUS网络系统节点分布结构图2:实施例1智能组合开关功能结构框图3:实施例1组合开关智能控制器电路原理框图;
图4:实施例2智能雨刮器功能结构框图5:实施例2雨刮器智能控制器电路原理框图6:实施例3智能前大灯功能结构框图7:实施例3前大灯智能控制器电路原理框图8:实施例4智能空调功能结构框图9:实施例4空调智能控制器电路原理框图。
图l-9是本实用新型的最佳实施例，图l中Sl、 S2 S n、 Sn+1智能车身电 器部件 Ll、 L2 Ln、 Ln+1智能控制器；
图2中1智能控制器2远光灯信号开关3近光灯信号开关4雾灯信号开关 5 紧急告警灯信号开关 6左转向灯信号开关 7右转向灯信号开关 8示宽灯信号开 关 9雨刮高速刮信号开关 IO雨刮低速刮信号开关 ll启动信号开关 12喷淋信 号开关13会车灯信号开关 14喇叭信号开关、15雨刮间歇刮信号开关；
图4中16智能控制器17喷水电机18雨刮电机19雨刮片伸缩电机20位置
盘；
图6中21智能控制器22远光灯23近光灯24雾灯25转向灯26 示宽灯；
图8中27智能控制器28鼓风电机29空调散热器风扇30内外气切换电机 31 空调压縮机电磁离合器。
具体实施方式

以下结合附图1-9对本实用新型的车辆CAN—BUS网络系统及用于该系统的汽车电器部 件做进一步说明
如图1所示:该车辆CAN一BUS网络系统,包括智能控制器、车身电器部件S1、S2 €n、Sn+1及CAN—H、 CAN—L网络总线，智能控制器Ll、 L2 Ln、 Ln+1以嵌入方式集成于 车身电器部件内部，使其成为一个整体，呈节点式分布于汽车车身中，CAN_H、 CAN_L网 络总线与车身电器部件S1、 S2 '"Sn、 Sn+1相连接。利用SP—CAN网络数据传输协议， 通过CAN—BUS总线，以多主工作方式进行通信控制。 如图2、 3所示实施例l:智能组合开关
如图2所示该智能组合开关，包括智能控制器l、远光灯信号开关2、近光灯信号 开关3、雾灯信号开关4、紧急告警灯信号开关5、左转向灯信号开关6、右转向灯信号开 关7、示宽灯信号开关8、雨刮高速刮信号开关9、雨刮低速刮信号开关IO、启动信号开 关11、喷淋信号开关12、会车灯信号开关13、喇叭信号开关14、雨刮间歇刮信号开关 15、 CAN_H、 CAN—L网络总线，智能控制器1嵌入整体组合开关中，CAN—H、 CAN_L网络总 线通过智能控制器1与远光灯信号开关2、近光灯信号开关3、雾灯信号开关4、紧急告 警灯信号开关5、左转向灯信号开关6、右转向灯信号开关7、示宽灯信号开关8、雨刮高 速刮信号开关9、雨刮低速刮信号开关IO、启动信号开关ll、喷淋信号开关12、会车灯 信号开关13、喇叭信号开关14、雨刮间歇刮信号开关15相连接。智能控制器采集组合开 关的开关信息，编码后发送到CAN总线上，通过CAN总线进行传输，相应的智能控制器接 收信息后控制相应的执行器动作。
如图3所示智能控制器1包括微处理器、保护与存储电路、CAN数据通信电路、 信号采集电路、组合开关量，信号采集电路与微处理器相联，保护与存储电路与微处理器 互联，CAN数据通信电路与微处理器互联，组合开关量通过信号采集电路与微处理器相 连。微处理器采集组合开关的十四路开关信息，信息遵从SP一CAN数据传输协议，经过 编码后发送到CAN总线上，通过CAN数据通信电路进行数据传输，相应微处理器接收 此信息后，首先解码，然后处理执行相应的控制指令，来控制相应的执行器动作。智能控 制器对组合开关的开关量信号进行实时采集控制，其具有采样速率快，数据传输速率高及 实时性能强等功能特点，同时实时的对其开关状态进行检测，具有过电流保护功能，并将 检测结果编码后发送到CAN总线网络上，及时更正组合开关的开关状态，以改变相应执 行器的动作，达到实时控制的目的。
如图4、 5所示实施例2:智能雨刮器
如图4所示该智能雨刮器，包括智能控制器16 、喷水电机17 、雨刮电机18 、 雨刮片伸缩电机19、位置盘20， CAN—H、 CAN—L网络总线通过智能控制器16与喷水电机 17 、雨刮电机18 、雨刮片伸缩电机19、位置盘20相连接。智能控制器16嵌入到雨刮器内部，接收CAN一H、 CAN一L上的数据信息，发出相应的控制指令，驱动控制喷水电机17 喷水或雨刮电机18高速或低速转动，以实现雨刮的高速或低速刮及雨刮片伸縮电机19 进行伸縮，并采集位置盘20信息，结合停车指令使雨刮器停到原位置。使得整个智能雨 刮器外部控制接线只有CAN_H、 CAN一L两根网络数据传输线。
如图5所示智能控制器16包括微处理器、传感器信号、保护与存储电路、CAN数 据通信电路、驱动控制电路、检测反馈电路及执行器，传感器信号与微处理器相连，保护 与存储电路与微处理器互联，CAN数据通信电路与微处理器互连，微处理器通过驱动控制 电路与执行器相连，执行器与检测反馈电路相连，检测反馈电路与微处理器相连。对雨刮 器的控制信息遵从SPj:AN数据传输协议，经过编码后发送到CAN总线上，通过CAN数据 通信电路进行数据传输，相应微处理器接收此信息后，首先解码，然后处理执行相应的控 制指令，通过驱动控制电路来驱动喷水电机喷水17、雨刮电机18高、低速转动或雨刮片 电机19伸縮刮。雨刮左右摆动时，电位器的电阻不同，从而电位器所分得的电压也不同， 根据微处理器预先存入的MAP图，相应的电压对应相应的伸縮距离，控制雨刮在相应的位 置伸縮相应的长度，使雨刮可以刮到所有的玻璃，不再留有死角。并每隔30秒通过检测 反馈电路检测雨刮电机18、雨刮片电机19和喷水电机17的工作电流，来监测它们的工 作状况。当电流超过某一限定值时，微处理器立即发出控制指令，控制电机停止工作；当 电流为零时，立即反馈给微处理器，微处理器编码后通过CAN总线发送出去，控制相应的 报警。微处理器采集传感器信号，当雨较小时，光电管接收的光量较多，产生的电压较大； 当雨较大时，光电管接收的光量较少，产生的电压较小。设定两个电压阀值VI、 V2， V1〈V2， 当采集的光电管电压大于V2时，微处理器发出控制指令，控制雨刮间歇刮；当采集的光 电管电压大于V1而小于V2时，控制雨刮低速刮；当采集的光电管电压小于V1时，控制 雨刮高速刮。为使雨刮器归位，每次执行对雨刮的停止指令时，首先采集位置盘信息，直 到位置盘处于缺口位置时，立即控制继电器的常开触点闭合，使雨刮电机短接而迅速制动 停车。
如图6、 7所示实施例3:智能前大灯
如图6所示包括智能控制器21、 CAN—H、 CAN—L网络总线、远光灯22、近光灯23、 雾灯24、转向灯25、示宽灯26; CAN_H、 CAN—L网络总线通过智能控制器21与远光灯22、 近光灯23、雾灯24、转向灯25、示宽灯26相连接。智能控制器21嵌入到前大灯内部， 接收CAN_H、 CAN—L上的信息，发出相应的控制指令，控制远光灯22、近光灯23、雾灯 24、转向灯25、示宽灯26工作，并采集每个灯光的信息反馈到CAN网络上。使得整个智能组合开关外部控制接线只有CAN一H、 CAN—L两根网络数据传输线。
如图7所示智能控制器21包括微处理器、保护与存储电路、CAN数据通信电路、 驱动控制和检测反馈电路及执行器，保护与存储电路与微处理器互联、CAN数据通信电路 与微处理器互联，微处理器通过互联的驱动控制和检测反馈电路与执行器相连。对智能大 灯的控制信息遵从SPj:AN数据传输协议，经过编码后发送到CAN总线上，通过CAN数据 通信电路进行数据传输，相应微处理器接收此信息后，首先解码，然后处理执行相应的控 制指令，来驱动远光灯22、近光灯23、雾灯24、转向灯25、示宽灯26。并每隔30秒通 过检测反馈电路检测所开启的灯光的工作电流，来监测它们的工作状况。当电流超过某一 限定值时，微处理器立即发出控制指令，控制所开启的灯光停止工作；当电流为零时，立 即反馈给微处理器，微处理器编码后通过CAN总线发送出去，控制相应报警智能控制器进 行故障显示。当检测到某一路灯光线路短路时，智能控制器立即控制断电，退出工作，并 通过CAN总线发送出去，控制相应报警智能控制器进行故障显示。 如图8、 9所示实施例4:智能空调
如图8所示包括智能控制器27、鼓风电机28、空调散热器风扇29、内外气切换电 机30、空调压缩机电磁离合器31、 CAN_H、 CAN—L网络总线；CAN—H、 CAN一L网络总线通过 智能控制器27与鼓风电机28、空调散热器风扇29、内外气切换电机30、空调压縮机电 磁离合器31相连接。智能控制器27嵌入到空调内部，通过CAN总线网络获取控制信息及 传感器信息，并结合采集的传感器信号处理后执行相应的控制指令，通过驱动控制电路来 驱动控制相应的执行器动作。使得整个智能空调外部控制接线只有CAN_H、 CAN—L两根网 络数据传输线。
如图9所示智能控制器27包括微处理器、传感器信号采集电路、保护与存储电路、 传感器信号、CAN数据通信电路、驱动控制电路、检测反馈电路及执行器，传感器信号采 集电路与微处理器相连，保护与存储电路与微处理器互联，传感器信号与CAN数据通信电 路相连，CAN数据通信电路与微处理器互联，微处理器通过驱动控制电路与执行器相连， 执行器通过检测反馈电路与微处理器相连。对智能空调的控制信息和传感器信息遵从 SP—CAN网络数据传输协议，经过编码后发送到CAN总线上，通过CAN数据通信电路进行 数据传输，相应微处理器接收此信息后，首先解码，然后处理执行相应的控制指令，来驱 动鼓风电机28、空调散热器风扇29、内外气切换电机30、空调压縮机电磁离合器31工 作。微处理器分析处理CAN总线网络传输过来的发动机转速信号和车内温度信号，当存在 发动机转速并且车内温度大于设定温度时才允许空调启动工作。微处理器根据CAN总线网络传输过来的发动机水温信号、发送机负荷信号及电源电压信号，当发动机水温高于设定 值温度或者发动机负荷太大或者电源电压小于13伏时，自动控制空调关闭，以减轻发动 机负荷，实现智能保护功能。并每隔30秒通过检测反馈电路的工作电流，来监测它们的 工作状况。当电流超过某一限定值时，微处理器立即发出控制指令，控制执行器停止工作； 当电流为零时，立即反馈给微处理器，微处理器编码后通过CAN总线发送出去，控制相应 的报警智能控制器进行故障显示。
本智能空调具有两种工作模式， 一种是手动控制模式，另一种是自动控制模式；
手动控制模式
车内有手动空调控制开关，温度设置旋钮，鼓风机风量设置旋钮，这些信息遵循 SP一CAN网络数据传输协议，发送到CAN总线网络上，微处理器接收到这些信息后，结合 采集的空调压力传感器、车内温度传感器信息，以及由CAN总线网络传输过来的发动机转 速信号，进行综合处理，并控制相应的执行器工作，达到人工设定的效果。
自动控制模式
自动空调控制开关信息发送到CAN总线网络上，微处理器接收到信息后，结合采集的 空调压力传感器、日照光电传感器、车内温度传感器、车外温度传感器信息，以及由CAN 总线网络传输过来的发动机转速信号，根据预先存入的MAP图，进行査表，自动找出使人 感觉舒适的状态，并控制相应的执行器工作，使空调自动工作在此状态下。 工作过程
连接在CAN—BUS网络上的各个智能控制器随时都在扫描检测CAN总线上传来的信息， 若不是本智能控制器需要的信息，继续扫描检测信息。若是本智能控制器需要的信息，微 处理器处理后或控制相应的执行器动作；或采集相应的开关量或模拟量状态，编码后发送 到CAN总线上，通过CAN总线传输，相应的智能控制器接收控制信息后控制相应的执行器 动作。各智能控制器之间不分主从，为多主式工作方式，即每个智能控制器既可以从车载 控制网络上获取控制指令，也可以将信息发送到车载控制网络上。当多个微处理器同时向 CAN总线网络上发送信息时，优先级高的先被处理。智能控制器的微处理器每隔30秒检 测执行器的工作电流，来监测它们的工作状况。出现断路时，立即停车；当出现短路时， 立即反馈给微处理器，微处理器编码后通过CAN总线发送出去，控制相应的报警智能控制 器进行故障显示。微处理器将传感器信息智能分析处理后，自动控制执行相应的动作，并 自动停止，使汽车电器部件更加智能化。
权利要求1、车辆CAN_BUS网络系统，包括智能控制器、车身电器部件(S1、S2···Sn、Sn+1)及CAN_H、CAN_L网络总线，其特征在于智能控制器(L1、L2···Ln、Ln+1)以嵌入方式集成于车身电器部件内部，使其成为一个整体，呈节点式分布于汽车车身中，CAN_H、CAN_L网络总线与车身电器部件(S1、S2···Sn、Sn+1)相连接。
2、 一种用于权利要求1所述的车辆CAN—BUS网络系统的汽车电器部件，包括智能车 身电器部件和嵌入车身电器部件内部的智能控制器，其特征在于每个智能车身电器部件 上留有CAN—BUS网络数据通讯接口 ，以多主式工作方式与汽车车身进行通信控制。
3、 根据权利要求2所述的用于车辆CAN—BUS网络系统的汽车电器部件，其特征在于 每个智能控制器外部控制接线为CAN_H、 CAN—L两根网络数据传输连接线。
4、 根据权利要求2所述的用于车辆CAN_BUS网络系统的汽车电器部件，其特征在于: 每个智能控制器内含有微处理器，微处理器为带CAN控制器的单片机，内嵌有控制编码及 数据传输协议。
专利摘要车辆CAN_BUS网络系统及用于该系统的汽车电器部件，属于汽车车身电器领域。包括智能控制器、车身电器部件(S₁、S₂…S_N、S_N+1)及CAN_H、CAN_L网络总线，其特征在于智能控制器(L1、L2…Ln、L_n+1)以嵌入方式集成于车身电器部件内部，使其成为一个整体，呈节点式分布于汽车车身中，CAN_H、CAN_L网络总线与车身电器部件(S₁、S₂…S_N、S_N+1)相连接。利用SP_CAN网络数据传输协议，通过CAN_BUS总线，以多主式工作方式进行通信控制，该系统及汽车电器部件具有智能化、集成化、降低了故障率，具有自诊断及自我保护功能，使控制更加综合性及人性化等优点。
文档编号B60R16/023GK201240336SQ20082002369
公开日2009年5月20日 申请日期2008年6月5日 优先权日2008年6月5日
发明者宁 刘, 王晓晓 申请人:山东申普汽车控制技术有限公司