基于EPA的车载控制系统的制作方法

基于epa的车载控制系统
技术领域
1.本公开的实施例总体涉及车载通信领域，具体涉及基于epa的车载控制系统。


背景技术：

2.随着汽车电子的迅猛发展，车载雷达、影像系统和辅助驾驶等需求的不断增加，车载总线对总线带宽和实时性的需求越来越高，传统广泛使用的can总线、lin、flexray总线等已经无法满足车载总线的需求。


技术实现要素：

3.提供了一种基于epa的车载控制系统，能够通过冗余的双环型 epa网络能够提高车载网络的运行带宽、数据实时性、网络安全性和冗余可靠性。
4.根据本公开的第一方面，提供了一种基于epa的车载控制系统。该车载控制系统包括：互为冗余的第一车辆控制单元和第二车辆控制单元；至少一对域控制单元，至少一对域控制单元中的每一对域控制单元互为冗余；其中第一车辆控制单元、第二车辆控制单元和至少一对域控制单元通过具有第一通信带宽的epa总线连接成互为冗余的第一环型网络和第二环型网络。
5.在一些实施例中，至少一对域控制单元中的至少一个域控制单元与所控制域中的一个或多个模块通过以下任一项进行连接：具有第一通信带宽的epa总线，与epa不同的车载总线，以及具有第二通信带宽的epa总线，第二通信带宽小于第一通信带宽。
6.在一些实施例中，车载控制系统还包括：epa网关，被连接在第一环型网络和第二环型网络中，epa网关包括用于与epa不同的车载总线的接口；以及基于与epa不同的车载总线的一个或多个车载控制单元，经由接口与epa网关相连接。
7.在一些实施例中，与epa不同的车载总线包括以下任一项：can 总线、lin总线、flexray总线和most总线。
8.在一些实施例中，车载控制系统还包括：至少一个环境感知装置，通过具有第一通信带宽的epa总线与第一车辆控制单元和第二车辆控制单元中的至少一个相连接。
9.在一些实施例中，至少一个环境感知装置被连接在第一环型网络和第二环型网络中。
10.在一些实施例中，至少一个环境感知装置至少包括至少一个图像采集装置和至少一个激光雷达。
11.在一些实施例中，至少一对域控制单元包括：互为冗余的左侧车身控制单元和右侧车身控制单元；互为冗余的前侧车身控制单元和后侧车身控制单元；以及互为冗余的动力控制单元和底盘控制单元。
12.在一些实施例中，至少一个域控制单元、第一车辆控制单元和第二车辆控制单元中的至少一个控制单元包括诊断调试接口。
13.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特
征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
14.结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标注表示相同或相似的元素.
15.图1是根据本公开的实施例的基于epa的车载控制系统100的示意图。
16.图2是根据本公开的实施例的基于epa的车载控制系统200的示意图。
17.图3是根据本公开的实施例的基于epa的车载控制系统300的示意图。
18.图4是根据本公开的实施例的车载电子设备400的示意框图。
具体实施方式
19.以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
20.在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
21.如上所述，传统的can总线、lin、flexray总线等已经无法满足车载总线的需求。
22.为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开的示例实施例提出了一种基于epa的车载控制系统。该车载控制系统包括：互为冗余的第一车辆控制单元和第二车辆控制单元；至少一对域控制单元，至少一对域控制单元中的每一对域控制单元互为冗余；其中第一车辆控制单元、第二车辆控制单元和至少一对域控制单元通过具有第一通信带宽的epa总线连接成互为冗余的第一环型网络和第二环型网络。以此方式，能够通过冗余的双环型 epa网络能够提高车载网络的运行带宽、数据实时性、网络安全性和冗余可靠性。
23.在下文中，将结合附图更详细地描述本方案的具体示例。
24.图1示出了根据本公开的实施例的基于epa的车载控制系统100 的示意框图。如图1所示，车载控制系统100包括互为冗余的第一车辆控制单元110-1和第二车辆控制单元110-2(vcu，vehicle controlunit，也称为整车控制单元)，以及一对域控制单元120-1和120-2 (dcu，domain control unit)，该对域控制单元120-1和120-2互为冗余。应当理解，虽然图1中仅示出了一对域控制单元，但是这仅是示例，也可以具有更多对域控制单元，每对域控制单元互为冗余。
25.第一车辆控制单元110-1和第二车辆控制单元110-2可以被配置成用于自动驾驶或辅助驾驶、信息娱乐功能以及整车控制等。
26.一对域控制单元120-1和120-2可以被配置用于对应车辆域的相关功能。例如，域控制单元120-1可以被配置用于车身与便利系统、底盘与安全系统和动力系统中的一部分
功能，域控制单元120-2可以被配置用于车身与便利系统、底盘与安全系统和动力系统中的另一部分功能。
27.第一车辆控制单元110-1、第二车辆控制单元110-2和至少一对域控制单元120-1和120-2通过具有第一通信带宽的epa总线连接成互为冗余的第一环型网络130-1和第二环型网络130-2(也可以称为双环型网络)。第一通信带宽例如大于或等于1gbps。
28.如图1所示，诸如车辆控制单元和域控制单元的每个车载控制单元使用4个端口进行连接。两两端口为一组，依次相连，组成一个环型网络，两个环型网络互为冗余，任一环型网络发生故障均不影响另一环型网络的运行。每个环型网络内，顺时针和逆时针两个方向的数据流同时运行，形成两个互为冗余的通道。任一环型网络中，任一车载控制单元可以配置成在发送数据时，将相同的数据从顺时针和逆时针两个端口同时发出，并且在接收数据时进行冗余仲裁，将先到的一份数据交给车载控制单元中的处理器处理。
29.当发生任一链路故障或设备故障时，环型网络退化为线型网络，在线型网络中，消息仍然从两个端口同时发出，流经系统中所有节点设备，无论故障何时在何处发生，其余节点一定会从至少一个端口接收到该消息，因此不存在切换时延和丢包。
30.由此，通过冗余的双环型epa网络将诸如车辆控制单元和域控制单元的车载控制单元进行连接，能够提高车载网络的运行带宽、数据实时性、网络安全性和冗余可靠性。此外，将车辆控制单元和域控制单元均进行冗余备份，进一步提高了车载控制单元的冗余可靠性。
31.在一些实施例中，至少一对域控制单元可以包括互为冗余的左侧车身控制单元和右侧车身控制单元，互为冗余的前侧车身控制单元和后侧车身控制单元，以及互为冗余的动力控制单元和底盘控制单元。
32.图2示出了根据本公开的实施例的基于epa的车载控制系统200 的示意框图。如图2所示，车载控制系统200包括互为冗余的第一车辆控制单元210-1和第二车辆控制单元210-2，以及三对域控制单元 (互为冗余的动力控制单元220-1和底盘控制单元220-2、互为冗余的左侧车身控制单元230-1和右侧车身控制单元230-2、互为冗余的前侧车身控制单元240-1和后侧车身控制单元240-2，三对域控制单元中的每一对域控制单元互为冗余。
33.动力控制单元220-1可被配置用于控制电机、发动机和变速器、电池管理等，以及底盘控制单元220-2可被配置用于控制转向、制动等。左侧车身控制单元230-1可被配置用于控制左侧车身的门锁、窗、座椅、后视镜等，以及右侧车身控制单元230-2可被配置用于控制右侧车身的门锁、窗、座椅、后视镜等。前侧车身控制单元240-1可被配置用于控制前侧车身的灯、雨刮、温度/压力传感器等，以及后侧车身控制单元240-2可被配置用于控制后侧车身的灯、雨刮、温度/压力传感器等。
34.应当理解，三对域控制单元也仅仅是示例说明，也可以为两对或更多对域控制单元。
35.在一些实施例中，至少一对域控制单元中的至少一个域控制单元与所控制域中的一个或多个模块可以通过具有第二通信带宽的epa 总线进行连接，第二通信带宽小于第一通信带宽。第二通信带宽例如包括但不限于10mbps或100mbps。
36.如图2所示，左侧车身控制单元230-1所控制域中包括雨刷控制模块260-1、灯光控制模块260-2和座椅控制模块260-3。这3个模块与左侧车身控制单元230-1之间通过具有第
二通信带宽的epa总线 270进行连接。应当理解，虽然图2中示出雨刷控制模块250-1、灯光控制模块250-2和座椅控制模块250-3这3个模块，但是这只是举例说明，也可以是其他模块或者其他数量的模块。还应当理解，虽然图2中示出了左侧车身控制单元，但是这只是举例说明，也可以是其他域控制单元，例如右侧车身控制单元、前侧车身控制单元、后侧车身控制单元等，本公开的范围在此不受限制。
37.由此，对于控制域中通信速率要求较低的设备，可以采用带宽比主干环网低的epa总线来连接，从而降低成本。
38.在另一些实施例中，至少一对域控制单元中的至少一个域控制单元与所控制域中的一个或多个模块可以通过具有第一通信带宽的 epa总线或与epa不同的车载总线进行连接。与epa不同的车载总线例如包括但不限于can总线、lin总线、flexray总线和most 总线。
39.例如，底盘控制单元220-2所控制域中可以包括驻车制动模块、转向控制模块、车辆稳定性控制模块(未示出)等，这几个模块与底盘控制单元220-2之间可以通过具有第一通信带宽的epa总线连接，或者可以通过例如can总线连接。还如，动力控制单元220-1所控制域中可以包括电机控制模块和电池管理模块等，这几个模块与动力控制单元220-1可以通过具有第一通信带宽的epa总线连接，或者可以通过例如can总线连接。应当理解，这里的底盘控制单元、动力控制单元及其控制域中的模块仅是示例说明，也可以为控制域中的其他模块或其他数量的模块，或者其他域控制单元及其控制域中的模块，本公开的范围在此不受限制。
40.由此，对于控制域中通信速率要求较高的设备，可以采用带宽与主干环网相同的epa总线来连接，从而保持数据实时性。此外，域控制单元所控制域中还可以兼容现有车载总线，从而保证兼容性。
41.在一些实施例中，如图3所示，除了第一车辆控制单元310-1、第二车辆控制单元310-2、一对域控制单元320-1和320-2之外，车载控制系统300还可以包括epa网关340。epa网关340被连接在第一环型网络330-1和第二环型网络330-2中。epa网关340包括用于与 epa不同的车载总线的接口。车载控制系统300还包括基于与epa 不同的车载总线的一个或多个车载控制单元350-1至350-n，经由用于与epa不同的车载总线的接口与epa网关340相连接。
42.由此，基于传统车载总线的车载控制单元可以通过epa网关连接到整个车载网络，从而保证兼容性。
43.作为备选或者补充，在一些实施例中，车载控制系统300还可以包括至少一个环境感知装置360，通过具有第一通信带宽的epa总线与第一车辆控制单元310-1和第二车辆控制单元310-2中的至少一个相连接。至少一个环境感知装置至少包括至少一个图像采集装置(例如摄像头)和至少一个激光雷达。
44.在一些实施例中，如图3所示，至少一个环境感知装置360可以被连接在第一环型网络330-1和第二环型网络330-2中。
45.在另一些实施例中，至少一个环境感知装置360可以与第一车辆控制单元310-1和第二车辆控制单元310-2通过具有第一通信带宽的 epa总线连接成另外的双环型网络，而不被连接在第一环型网络 330-1和第二环型网络330-2中。
46.在一些实施例中，至少一个域控制单元、第一车辆控制单元和第二车辆控制单元
中的至少一个控制单元可以包括诊断调试接口，方便后续进行数据诊断和分析。
47.图4示出了根据本公开的实施例的车载电子设备400的示意性框图。例如，如图1所示的第一车辆控制单元110-1、第二车辆控制单元110-2、域控制单元120-1和120-2、epa网关340和环境感知装置 360可以由车载电子设备400来实施。如图所示，车载电子设备400 包括中央处理单元(cpu)401，其可以根据存储在只读存储器(rom) 402中的计算机程序指令或者从存储单元405加载到随机存取存储器 (ram)403中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在随机存取存储器403中，还可存储车载电子设备400操作所需的各种程序和数据。中央处理单元401、只读存储器402以及随机存取存储器403通过总线404彼此相连。
48.车载电子设备400还可以包括epa通信单元406。epa通信单元 406允许车载电子设备400通过epa总线与其他设备交换信息/数据。 epa通信单元406可以具有或者耦接4个端口，用于实现根据本公开实施例的双环型网络。
49.epa通信单元可以包括cpu接口单元、epa管理单元、phy初始化单元和参数及状态管理单元。cpu接口单元用于epa通信单元与cpu之间进行通信及控制。epa管理单元用于实现epa实时传输和epa确定性调度。phy初始化单元用于配置和管理外置的phy模块。参数及状态管理单元用于组态参数存储和控制外部存储单元。
50.以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。