一种电动车辆的通信架构及电动车辆的制作方法

本发明涉及控制领域，尤其涉及一种电动车辆的通信架构及电动车辆。

背景技术：

在电动汽车领域，由于电动汽车(electricvehicle)安装有大量大功率的电力电子器件，如：高压动力电池、大功率igbt、继电器、dcdc等设备，因此会对自身控制单元的弱电信号产生严重干扰，所以要求各种控制信号在传输过程中具有强大的抗干扰能力。电动汽车控制系统比较复杂，不同控制系统单元之间数据信息交互繁多，对于动力控制单元还要求数据信息交互具备很高的实时性，所以电动汽车对于数据传输的可靠性、实时性以及抗干扰能力的要求均是比较高的，基于此要求，can总线通信方式成为电动汽车数据通讯的不二之选。现有技术通常采用二线或者三线的can总线网络，但随着同一总线上不同节点的增加导致can总线负载率不断提升，can总线上数据也因此容易发生丢失或者出现错误帧导致can总线通信故障，影响车辆运行安全。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种电动车辆的通信架构及电动车辆，以解决现有技术中can总线负载率高容易导致总线通信故障的问题。

本发明一方面提供了一种电动车辆的通信架构，包括：所述电动车辆的运行模式分为空闲模式和运行模式，其中，空闲模式时，所述电动车辆处于停车状态；运行模式时，所述电动车辆处于运行状态；所述电动车辆采用can总线通信，所述电动车辆的控制，包括：整车控制器控制部分和调试端控制部分；所述整车控制器控制部分，用于对所述电动车辆的各个控制单元进行控制和监测；所述调试端控制部分，用于在空闲模式时，通过调试终端对各个控制单元进行调试控制和监测；在运行模式时，通过调试监测程序对各个控制单元进行监测；所述调试端的can通信状态，包括：运行状态和待机状态；所述调试端的can通信状态根据所述电动车辆所处于的运行模式确定。

可选地，在空闲模式时，所述调试端调试控制部分和监测部分的can通信处于运行状态；在运行模式时，所述调试端调试控制部分的can通信处于待机状态，所述调试端监测部分的can通信处于运行状态。

可选地，所述空闲模式，包括：正常停车模式和故障停车模式；和/或，所述运行模式，包括：蠕动模式、恒扭矩模式和/或恒功率模式。

可选地，所述调试端控制，在空闲模式时，对各个控制单元进行调试控制，包括：运行调试控制、iic总线控制和/或升级控制；和/或，所述调试端控制，在空闲模式时，对各个控制单元进行监测，包括：运行监测和/或iic总线监测。

可选地，所述can总线针对所述调试端仅设置一个接收邮箱和一个发送邮箱；所述can总线使用预设的通信速率与所述调试端进行数据交互；所述can总线针对所述调试端的收发邮箱的优先级低于针对整车控制器的收发邮箱的优先级；当所述调试端实现监测功能时，当所述调试端需要接收数据时，使所述调试端的can通信处于运行状态，所述调试端接收完数据后，使所述调试端的can通信处于待机状态；当所述调试端实现调试控制功能时，若所述电动车辆处于空闲模式，则使所述调试端的can通信处于运行状态，若所述电动车辆处于运行模式，则使所述调试端的can通信处于待机状态。

可选地，所述电动车辆的控制单元采用只具有一路can外设模块的主控芯片。

可选地，所述主控芯片采用dsp28035芯片。

本发明另一方面提供了一种电动车辆，其具有前述任一所述的电动车辆的通信架构。

根据本发明的技术方案，本发明提出的电动汽车控制及监测通信架构解决了can总线负载率高容易导致总线故障，以及开发、调试时通信方式与can不兼容导致成本、cpu开销增加等问题，实现电动汽车通信系统中can通信的重复且高效的利用。

根据本发明的技术方案，由于控制单元控制及监测均使用can通信方式，所以对于软件设计更为容易，cpu外设使用单一执行效率高可靠性也随之增强。

根据本发明的技术方案，将车辆运行模式分为空闲模式和运行模式，数据交互时通过将can通信设定为两种状态：运行状态和待机状态，实现了can总线数据定时定量的收发，大大减少了can总线数据。

根据本发明的技术方案，在can通信运行模式中，通过减缓数据收发时间缩减了某个时间段内的can总线数据，和/或降低调试时的can报文邮箱优先级进一步降低了对于整车can通信的影响，实现了总线负载率的降低，防止总线数据因繁多导致通信故障的问题。

根据本发明的技术方案，针对实际应用中需要对车上不同控制单元进行调试且部分控制单元只有一路can通信，在满足与整车控制器vcu数据交互的同时提出了安全高效的can模块复用方案以满足调试工作的需求。

根据本发明的技术方案，由于本发明仅仅使用can通信且can通信是双线网络，所以降低了硬件外设电路以及通信端子的成本，线束也较少。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明一个具体实施例的电动汽车通信网络的架构图；

图2示出了can总线负载率高的原因以及本发明提出的降低负载率的方式。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是根据本发明一个具体实施例的电动汽车通信网络的架构图：如图1所示，电动汽车的通信网络包括两路can总线，两路can总线的划分依据是：一路是高速can总线，即数据传输速度快，波特率高，适用于车上不同控制单元之间信息交互快、实时性高的场合，例如电池管理bms、电机控制mcu、电动助力转向eps、变速箱控制tcu等；另一路是低速can总线，即数据传输速度慢，波特率低，适用于车上不同控制单元之间实时性要求不高的场合，例如显示控制单元icu、导航定位gps、空调、暖风系统、行车记录仪等。这种分配模式有利于满足整车控制的同时降低cpu的消耗。

根据本发明的技术方案，将电动车辆的状态分为两种模式：空闲模式和运行模式。其中，空闲模式时，所述电动车辆处于停车状态；运行模式时，所述电动车辆处于运行状态。空闲模式包括正常停车和故障停车模式；运行模式包括：蠕动模式、恒扭矩模式、恒功率模式等。把控制单元的控制方式分为两部分：整车控制器vcu控制部分和调试端控制部分。

所述整车控制器控制部分，用于通过所述电动车辆的整车控制器对所述电动车辆的各个控制单元进行控制和监测；在空闲模式和运行模式时，整车控制器均对所述电动车辆的各个控制单元进行控制和监测。对于整车控制器vcu来说，空闲和运行模式下一直都在和各个控制单元进行控制和监测数据的交互，如图1所示。整车控制器vcu相当于车辆的大脑，集中调度及管控车辆运行信息，所以每个控制单元如电机控制mcu、电池管理bms等都受到整车控制器vcu控制。

所述调试端控制部分，用于对所述电动车辆的各个控制单元进行调试控制和监测。对于每个控制单元都需要调试端(例如pc端)控制以验证各个控制单元能否正常工作以及解决相应逻辑或者算法漏洞。

所述调试端的can通信状态，包括：运行状态和待机状态；所述调试端的can通信状态根据所述电动车辆所处状态确定。在空闲模式时，所述调试端调试控制部分和监测部分的can通信处于运行状态。

在空闲模式时，通过调试终端对各个控制单元进行调试控制和监测。具体地，车辆空闲模式下即停车状态，对于控制部分：允许对不同的控制单元进行调试，通过调试终端可以对相应的控制单元进行调试控制及监测，can通信处于运行状态。其中，对于控制部分，主要包括运行调试控制、iic总线控制和/或bootloader在线升级(刷写新程序)；对于监测部分：对调试端控制的结果信息进行显示处理来解决逻辑或算法漏洞。因为，此时调试工作中仍然沿用can通信非其他通信方式如spi、rs485、rs232进行控制和监测，所以安全高效的进行了can模块复用。安全高效是因为：1.车辆是停车状态；2.使用单一cpu外设模块执行，效率高、可靠性高。

在运行模式时，通过调试监测程序对各个控制单元进行监测。在运行模式时，所述调试端调试控制部分的can通信处于待机状态。

具体地，车辆运行模式下，对于控制部分：各个控制单元只能由整车控制器vcu控制，调试端不允许进行调试控制，所述can总线与所述调试端调试控制部分的can通信处于待机状态，能够减少can总线上的数据交互，降低can总线负载率。

在运行模式时，所述调试端监测部分的can通信处于运行状态。对于监测部分：所述can总线与所述调试端监测部分的can通信处于运行状态。can总线数据是双向的，即数据发送和接收同时进行。图2示出了can总线负载率高的原因以及本发明提出的降低负载率的方式。对于整车控制器vcu来说，空闲模式和运行模式下一直都在和各个控制单元进行控制和监测数据的交互，如图2所示。运行模式下，所述can总线与所述调试端监测部分的can通信处于运行状态，为降低can总线负载率，可进行如下设置：

1、所述can总线针对所述调试端仅设置一个接收邮箱和一个发送邮箱。

2、所述can总线使用预设的通信速率与所述调试端进行数据交互。通过减缓数据收发速度减少can总线数据，从而降低can总线负载率。

3、所述can总线针对所述调试端的收发邮箱的优先级低于针对整车控制器的收发邮箱的优先级，从而能够防止某一时刻pc接收数据和vcu接收数据产生优先级冲突导致总线数据丢失的情况发生。

4、当所述调试端实现监测功能时，当所述调试端需要接收数据时，使所述调试端的can通信处于运行状态，所述调试端接收完数据后，使所述调试端的can通信处于待机状态；当所述调试端实现调试控制功能时，若所述电动车辆处于空闲模式，则使所述调试端的can通信处于运行状态，若所述电动车辆处于运行模式，则使所述调试端的can通信处于待机状态。

不管是空闲模式还是运行模式，当所述调试端需要接收数据时，使所述调试端的can通信处于运行状态，所述调试端接收完数据后，使所述调试端的can通信处于待机状态。在所述电动车辆处于运行模式下，调试端控制部分的can通信待机(即，下位机不接收调试端pc的“调试控制指令”或者调试端直接禁用“发送控制指令”，下位机只接收调试端读取数据进行监测功能的指令，换言之，调试端发送数据包括：调试控制数据指令和读取相关数据指令，对于调试端需要接收数据时，不管空闲模式还是运行模式，can通信都是运行状态，这样才能在任何时刻实现监测功能；对于调试端需要发送数据时，在空闲模式can通信处于运行状态，运行模式下can通信“监测”时是运行状态。

由于本发明的通信架构几乎不会增加can总线负载率，使用一路can模块就能够实现和vcu的通信以及调试功能，实现can模块复用。优选地，所述电动车辆采用只具有一个can外设模块的主控芯片。例如，所述主控芯片采用dsp28035芯片。为了减少can总线数据，降低can总线负载，若调试某个控制单元时选用其他通信方式如spi、rs485、rs232等又会带来成本增加(增加硬件外设电路、线束接口、pcb板面积)以及cpu运行开销增加的问题。由于本发明只使用一个can外设模块，故can外设模块的驱动电路(包括电容、电阻、电平转换芯片等)只有一个，接口只有一个。

本发明还提供对应于所述电动车辆的通信架构的一种电动车辆，其具有前述任一所述的电动车辆的通信架构。

据此，本发明提供的方案，根据本发明的技术方案，本发明提出的电动汽车控制及监测通信架构解决了can总线负载率高容易导致总线故障，以及开发、调试时通信方式与can不兼容导致成本、cpu开销增加等问题，实现电动汽车通信系统中can通信的重复且高效的利用。

根据本发明的技术方案，由于控制单元控制及监测均使用can通信方式，所以对于软件设计更为容易，cpu外设使用单一执行效率高可靠性也随之增强。

根据本发明的技术方案，将车辆运行模式分为空闲模式和运行模式，数据交互时通过将can通信设定为两种状态：运行状态和待机状态，实现了can总线数据定时定量的收发，大大减少了can总线数据。

根据本发明的技术方案，在can通信运行模式中，通过减缓数据收发时间缩减了某个时间段内的can总线数据，和/或降低调试时的can报文邮箱优先级进一步降低了对于整车can通信的影响，实现了总线负载率的降低，防止总线数据因繁多导致通信故障的问题。

根据本发明的技术方案，针对实际应用中需要对车上不同控制单元进行调试且部分控制单元只有一路can通信，在满足与整车控制器vcu数据交互的同时提出了安全高效的can模块复用方案以满足调试工作的需求。

根据本发明的技术方案，由于本发明仅仅使用can通信且can通信是双线网络，所以降低了硬件外设电路以及通信端子的成本，线束也较少。

本文中所描述的功能可在硬件、由处理器执行的软件、固件或其任何组合中实施。如果在由处理器执行的软件中实施，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体予以传输。其它实例及实施方案在本发明及所附权利要求书的范围及精神内。举例来说，归因于软件的性质，上文所描述的功能可使用由处理器、硬件、固件、硬连线或这些中的任何者的组合执行的软件实施。此外，各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为控制装置的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。