专利名称：：分布式四驱控制系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及汽车自动化领域，主要表现在网络总线通信方面，特别是涉及分布式四驱汽车网络控制系统。
背景技术：
：为了能在雪地、冰面、湿滑路面或松软的碎石及土路等附着力较差的情况以及翻越陡峭的山丘时能更加的安全可靠，人们发明了四驱车。四驱车即四个车轮均有动力驱动的车辆，在上述情况下驾驶四驱车可以获得更好的附着力和驱动力，达到安全驾驶的目的。在传统的四驱车中，控制策略较少，整车上的传感器和控制器数量也较少，所需信息量要求不高，一般来说四驱控制器通过定义的电气接口从传感器或者控制器上采集有限的信号即可完成相关的所有控制策略。但随着汽车技术的不断发展，整车上的控制器和传感器越来越多，四驱的控制策略也越来越复杂，需要与更多电控单元进行数据交换，采集大量的信号来完成控制策略。传统信号交换方式，需要定义大量的电气接口及相关的线束。当控制系统很复杂时,交换数据的信号线连接将变得更复杂，同时费用将提高，并且可扩展性和稳定性都较差，故障率高。近年来汽车控制系统中采用了新型的CAN网络，从而提高了信号利用率，增加了系统的稳定性。本发明通过网关技术将目前已经成熟的高速CAN网络和低速CAN网络集成在一个网络拓扑结构中，实现资源的优化和共享，在CAN通讯方式中应用了网络管理策略，利用强大多路稳定的通讯系统，优化了各控制模块之间通讯成本和通讯时效性的问题，使整车的性能更加稳定，功能扩展更为方便，智能化程度更高。
发明内容本发明提出了一种新型的分布式四驱控制系统，通过采用总线型拓扑结构，合理分配了各控制器节点的连接结构，通过网关实现各种数据的信息共享。总线共分两条，分别是一条高速CAN总线和一条低速CAN总线，各条总线通过网关连接实现各节点的数据共享从而实现整车的功能和控制。网络管理策略的应用，增加了整个系统的安全性和稳定性。具体技术方案如下一种分布式四驱控制系统，其特征在于，所述系统包括一高速CAN网络和一低速CAN网络，分别与汽车不同的控制器进行通信；还包括一个高速CAN网络和低速CAN网络的网关，用于对高速CAN网络和低速CAN网络进行信息交换，是二者信号转换的接口，把不同速率网络中的信息进行共享。优选的，车身控制器BCM作为网络管理的网关及主节点。优选的，所述高速CAN网络通道，速率为500kbit/s，由四驱控制器105、发动机控制系统101、变速箱控制系统102、刹车控制系统104、角度传感器103和车身控制器106组成。优选的，所述低速CAN网络通道，速率为50kbit/s，由车身控制车身控制器106、仪表107和空调108构成。优选的，所述从高速CAN网络到低速CAN网络的信号转换，包括四驱控制器105通过网关将四驱模式状态及四驱系统故障警报信息发送到低速CAN网络上的仪表，仪表指示相应的提示信息。优选的，所述从低速CAN网络到高速CAN网络的信号转换，包括车身控制器106，仪表107以及空调108的信息，通过网关发送到高速CAN网络中，四驱控制器105接收这些所需的信号进行处理，实现其控制策略。优选的，所述车身控制器106每秒发送一次网络管理帧到高速CAN网络和低速CAN网络上提供相关的网络状态信息，其中第一次所发的网络管理帧里的Counter计数信号值为0，以后每发一次消息此数值增加1，直到15后重新发0进行下一轮循环。优选的，其他所有节点在很短的时间内响应车身控制器106的网管帧消息，并回复自身的网管帧给车身控制器106，其中包含自身的网络状态信息，且需要把所回复的网管帧里的Counter计数信号值保持与所接收到的网络管理帧里的Counter信号值一致。优选的，如果车身控制器106失效，则其他控制器每两秒发送一次自身的网络管理帧到网络上，此种情况的Counter计数信号值始终保持为0。优选的，所述系统通过控制集成在后差速器中的摩擦片组来控制前后桥间的扭矩分配，基于各控制器、传感器及开关提供的信息，四驱系统的ECU控制电流来控制电控的摩擦片组，在需要时传递适当的驱动扭矩到后轮。本方案多通道带网关的网络拓扑结构存在如下的优势(1)采用了高速CAN和低速CAN结合的网络总线系统，更有效和充分地利用资源，节省了成本。(2)采用了两条网络通道，针对各个不同的通讯系统特点，合理的分配了网络通道。主要执行功能由四驱控制器、发动机控制器、变速箱控制器、刹车控制器、角度传感器、空调和车身控制器完成，指示报警功能由组合仪表和车身控制器来完成，通过网关实现网络主要功能与辅助功能合理分布，增强了网络通讯的高效性和实时性。(3)针对不同的网络通道，采用网管技术，在实现信息共享的同时，对整个网络进行全局管理，增加了网络的可靠性。图1是本发明所述的分布式四驱控制系统功能示意图2是本发明所述的分布式四驱控制系统网络管理方法流程图。具体实施例方式下面结合附图具体说明本发明技术方案的实施方式。本发明专利基于四驱控制器及相关的各控制器，主要通过CANBUS进行通讯，并采用网络管理策略对CANBUS通讯进行管理，从而实现完整的分布式四驱控制系统，并保证了系统的稳定性和可靠性。其系统控制框图如附图l所示。其中，101为发动机控制系统，102为变速箱控制系统，103为角度传感器，104为刹车控制系统，105为四驱控制器，106为车身控制器，107为仪表，108为空调，109为离合器，IIO为四驱锁止开关，lll为四驱系统指示灯，112为四驱系统警报灯，113为发动机扭矩及转速信息，114为变速箱档位信息，115为方向盘转角信息，116为轮速信息，117四驱系统状态提示信息，118为手刹开关信息，119为外部温度信息，120为倒档信息，121为四驱系统状态提示信息，122为手刹开关信息，123为四驱系统状态提示信息，124为外部温度信息，125为高速CAN图示，126为低速CAN图示，127为硬线驱动图示，128为内部功能图示。本发明所述四驱车釆用的是主动扭矩控制的适时四驱系统，通过控制集成在后差速器中的摩擦片组(离合器109)来控制前后桥间的扭矩分配。基于各控制器、传感器及开关提供的信息，四驱系统的ECU控制电流来控制电控的摩擦片组(离合器109)的接合，目的是在需要时传递适当的驱动扭矩到后轮。四驱控制器105通过高速CAN总线实现同发动机控制系统101、刹车控制系统104等控制器的协作控制，目的是为了依照收集到的信息(包括发动机扭矩和转速信号信号113、变速箱档位信号114、方向盘转角信号115、轮速信号116及通过网关转发的外部温度信号119、手刹开关信号118及倒档信号120等)来控制驱动扭矩分配给前后轮，这样的控制可以保证平顺的加速性能和操纵稳定性能。此系统还提供"锁止"功能，能够实现驾驶人员通过四驱锁止开关110在AUTO和LOCK两种模式之间进行选择。在AUTO模式下，系统确保启动性能通过最理想的将发动机传递出的全部的扭矩分配给前后轮；为了防止在低速转弯时出现的转向干涉现象，系统将减少分配到后轮的扭矩；正常行驶时，当系统判定整车运行稳定，它将减少分配到后轮的扭矩，这样的控制允许整车象前驱车一样的操作，可以提高燃油经济性；系统控制分配给后轮的扭矩来保证整车在直线加速和转弯时操纵稳定性具有卓越的加速性能。驾驶人员还可以按下四驱锁止开关110来使整车进入LOCK模式。在这种模式下整车可以依据驾驶工况来实现最佳的控制并且尽可能的传递更多的驱动扭矩给后轮，这种四驱模式近似于锁止的4WD模式。同时，四驱控制器105需要将四驱系统状态提示信息117反馈给刹车控制系统104，并且通过网关(车身控制器106)将四驱模式状态123及系统故障警报信息发送到低速CAN网络上的仪表用来指示驾驶员。在本发明中，采用全新的网关技术把高速CAN总线和低速CAN总线集成在一个网络中，区别于传统的单通道网络通讯系统，实现资源的优化和共享，提高系统的实时性。这种结构的核心是采用分网控制，把速率要求较高的系统与要求较低的系统分在不同的网络上，通过网关进行信息交换，把不同速率网络中的信息进行共享，充分利用CAN总线的高效率和低成本的特点。这种方案的优势就是总线上可传输的信息量大，并且方便系统的功能扩展，从而避免了传统的单通道网络的可共享信息量少，可扩展性低的缺点。本方案中的分布式四驱控制系统由8个控制器参与总线通讯，其中高速CAN网络有5个节点，低速CAN网络有2个，还有1个高速CAN网络和低速CAN网络的网关(车身控制器106)，具体描述如下两条网络通道分别是高速CAN网络通道，速率为500kbit/s，由四驱控制器105、发动机控制系统IOI、变速箱控制系统102、刹车控制系统104(这几个部件的名称跟附图上的名称有差别，按附图1的名称改正了，在权利要求3也是)、角度传感器103和车身控制器106组成；低速CAN网络通道，速率为50kbit/s，主要是由车身控制器106、仪表107和空调108构成。高速CAN与低速CAN的网关集成在车身控制器106之中，各网络通道正是通过网关实现不同网络间的数据交换。网关也是本申请的一个关键的部分，下面做一些简单的介绍。网关是高速CAN网络与低速CAN网络的信号转换的接口，本实施例集成在车身控制器106中，把高速CAN和低速CAN需要互相通讯的信息交换出来，信息交换分为两方面(1)从高速CAN到低速CAN的信号转换列表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>主要是四驱控制器105通过网关将四驱模式状态及四驱系统故障警报信息发送到低速CAN网络上的仪表，仪表指示相应的提示信息。(2)从低速CAN到高速CAN的信号转换列表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>其中包括车身控制器106，仪表107以及空调108的信息，通过网关(车身控制器106)发送到高速CAN网络中，四驱控制器105接收这些所需的信号进行处理，实现其控制策略。CANBUS通讯采用网络管理的方法，是此方案的另一个关键的部分，通过这种技术在实现信息共享的同时，对整个网络进行全局管理，增加了网络的可靠性，方法如附图2所示。车身控制器106(BCM)作为本网络管理的网关及主节点，网络管理的策略是围绕车身控制器106来完成。车身控制器106与车载网络中的所有节点保持通信，协调工作。车身控制器106中，存有系统原始配置的节点数据库，在网络系统运行时监视网络配置。车身控制器106每秒发送一次网络管理帧NWmBCM到高速CAN网络和低速CAN网络上提供相关的网络状态信息，其中第一次所发的NWmBCM里的Counter信号值为O，以后每发一次消息此数值增加l，直到15后重新发0进行下一轮循环。包括四驱控制器105在内的其他所有节点需在很短的时间内响应车身控制器106的网管帧消息，并回复自身的网管帧NWmXXX(例如，四驱控制器105英文简写为TMM，则此时的网管帧名为NWmTMM)给车身控制器106，其中包含自身的网络状态信息，且需要把所回复的网管帧里的Counter信号值保持与所接收到的NWmBCM里的Counter信号值一致。如果车身控制器106失效，则其他控制器每两秒发送一次NWmXXX到网络上，此种情况的Counter信号值始终保持为0。车身控制器106通过这种"网络管理请求、应答"的方式收集到网管帧消息，了解了这些节点的网络状态后，实现对整个车载网络进行配置、纠错、休眠、唤醒等一系列的网络管理。本方案通过两种高低速CAN总线的结合，使得两种总线能够实现优势互补，通过引入网关把四驱系统要求实时性较高的信号和实行性较低的信号分成了两条相对独立控制的网络，在降低网络负载的情况下可以让四驱系统更高效的工作，同时节省了资源和成本，并增加了各个系统间通讯的可靠性和实时性，也给整车功能的扩展和变更提供了很大的便利，并且采用了网络管理策略为整个网络系统正常稳定地运行提供了保证。上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。权利要求1、一种分布式四驱控制系统，其特征在于，所述系统包括一高速CAN网络和一低速CAN网络，分别与汽车不同的控制器进行通信；还包括一个高速CAN网络和低速CAN网络的网关，用于对高速CAN网络和低速CAN网络进行信息交换，是二者信号转换的接口，把不同速率网络中的信息进行共享。2、如权利要求1所述的分布式四驱控制系统，其特征在于，车身控制器BCM作为网络管理的网关及主节点。3、如权利要求2所述的分布式四驱控制系统，其特征在于，所述高速CAN网络通道，速率为500kbit/s，由四驱控制器105、发动机控制系统101、变速箱控制系统102、刹车控制系统104、角度传感器103和车身控制器106组成。4、如权利要求2所述的分布式四驱控制系统，其特征在于，所述低速CAN网络通道，速率为50kbit/s，由车身控制车身控制器106、仪表107和空调108构成。5、如权利要求1所述的分布式四驱控制系统，其特征在于，所述从高速CAN网络到低速CAN网络的信号转换，包括四驱控制器105通过网关将四驱模式状态及四驱系统故障警报信息发送到低速CAN网络上的仪表，仪表指示相应的提示信息。6、如权利要求1所述的分布式四驱控制系统，其特征在于，所述从低速CAN网络到高速CAN网络的信号转换，包括车身控制器106，仪表107以及空调108的信息，通过网关发送到高速CAN网络中，四驱控制器105接收这些所需的信号进行处理，实现其控制策略。7、如权利要求2所述的分布式四驱控制系统，其特征在于，所述车身控制器106每秒发送一次网络管理帧到高速CAN网络和低速CAN网络上提供相关的网络状态信息，其中第一次所发的网络管理帧里的Counter计数信号值为0，以后每发一次消息此数值增加1，直到15后重新发O进行下一轮循环。8、如权利要求7所述的分布式四驱控制系统，其特征在于，其他所有节点在很短的时间内响应车身控制器106的网管帧消息，并回复自身的网管帧给车身控制器106，其中包含自身的网络状态信息，且需要把所回复的网管帧里的Counter计数信号值保持与所接收到的网络管理帧里的Counter信号值一致。9、如权利要求7所述的分布式四驱控制系统，其特征在于，如果车身控制器106失效，则其他控制器每两秒发送一次自身的网络管理帧到网络上，此种情况的Counter计数信号值始终保持为0。10、如权利要求1所述的分布式四驱控制系统，其特征在于，所述系统通过控制集成在后差速器中的摩擦片组来控制前后桥间的扭矩分配，基于各控制器、传感器及开关提供的信息，四驱系统的ECU控制电流来控制电控的摩擦片组，在需要时传递适当的驱动扭矩到后轮。全文摘要本发明涉及一种分布式四驱控制系统，其特征在于，所述系统包括一高速CAN网络和一低速CAN网络，分别与汽车不同的控制器进行通信；还包括一个高速CAN网络和低速CAN网络的网关，用于对高速CAN网络和低速CAN网络进行信息交换，是二者信号转换的接口，把不同速率网络中的信息进行共享。车身控制器BCM作为网络管理的网关及主节点。文档编号B60R16/023GK101659244SQ20091014503公开日2010年3月3日申请日期2009年9月21日优先权日2009年9月21日发明者周定华,劲姚,平王,飞王申请人:奇瑞汽车股份有限公司