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1、10申请公布号CN102346472A43申请公布日20120208CN102346472ACN102346472A21申请号201110253702722申请日20110831G05B19/41820060171申请人奇瑞汽车股份有限公司地址241000安徽省芜湖市经济技术开发区长春路8号72发明人王忠林马西征曹尚贵74专利代理机构深圳市百瑞专利商标事务所普通合伙44240代理人杨大庆54发明名称一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统57摘要本发明公开了一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统，包括连接汽车控制系统中各电控单元的局域网络，各电控单元通过所述的局域网络进行通信，所述的。
2、局域网络包括动力高速CAN、车身高速CAN、第一LIN和第二LIN。本发明采用双高速CAN和两路LIN的拓扑结构，选用合理的具有终端电阻的节点，使整个网络的拓展性加强；通过ID、周期等的合理定义使网络的及时性提高；通过复杂网络管理的应用，保证了整个网络的睡眠唤醒，达到网络工作协调有序。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书10页附图1页CN102346492A1/1页21一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统，包括连接汽车控制系统中各电控单元的局域网络，各电控单元通过所述的局域网络进行通信，其特征在于所述的局域网络包括动力高速CAN、车身高速C。
3、AN、第一LIN和第二LIN；所述的动力高速CAN的节点为动力系统中的电控单元，所述的车身高速CAN的节点为车身系统的电控单元，所述的第一LIN的节点为30电控单元节点，所述的第二LIN节点属于15电控单元节点；所述的动力高速CAN、车身高速CAN、第一LIN和第二LIN的公共网关为车身控制系统。2根据权利要求1所述的一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统，其特征在于在所述的动力高速CAN总线的两端的电控单元内主分别设置防止总线在线端信号的反射的终端电阻，在所述的车身高速CAN总线的两端的电控单元内主分别设置防止总线在线端信号的反射的终端电阻。3根据权利要求2所述的一种基于CAN和LIN。
4、总线网络的汽车控制系统，其特征在于所述的动力高速CAN总线的两端的电控单元分别是发动机控制系统和车身控制器，所述的车身高速CAN总线的两端的电控单元分别是仪表控制器和车身控制器。4根据权利要求1所述的一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统，其特征在于所述的局域网络中各节点的电控单元的初始化时间小于11秒。5根据权利要求1所述的一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统，其特征在于所述的动力高速CAN总线上的节点上分别连接变速箱控制系统1、电子助力转向2、电子稳定程序3、安全气囊模块4、智能扭矩控制5、无钥匙进入与启动系统6、防盗模块7、大灯水平调节系统8、转角传感器9、发动机控制系统1。
5、0和车身控制系统11。6根据权利要求1所述的一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统，其特征在于所述的车身高速CAN总线上的节点上分别连接车身控制系统11、抬头显示系统12、自动空调系统13、音响系统14、胎压系统15和仪表系统16。7根据权利要求1所述的一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统，其特征在于所述的第一LIN总线上的节点上分别连接车身控制系统11、前左防夹模块17、前右防夹模块18、后左防夹模块19、后右防夹模块20；所述的第二LIN总线上的节点上分别连接车身控制系统11、雨量传感器21、倒车雷达模块22、车载诊断口23和外部诊断测试设备24。8根据权利要求1至7中任一所。
6、述的一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统，其特征在于网络管理的CAN通讯协议架构符合OSI标准，包括OSI标准的物理层、数据链路层、传输层、交互层、应用层、通讯层以及网络管理层；所述的网络管理层连接在应用层与数据链路层之间。权利要求书CN102346472ACN102346492A1/10页3一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统技术领域0001本发明涉及汽车电子通信控制领域，特别涉及一种汽车控制系统，该控制系统通过基于CAN总线和LIN总线的网络汽车各部分连接起来进行统一控制。背景技术0002目前，汽车的控制系统包括车身控制系统BCM、变速箱控制系统TCM等，各控制系统与被控制。
7、对象以及各控制系统本身之间是通过CAN总线或者LIN总线网络进行连接的。0003CANCONTROLLERAREANETWORK总线是控制器局域网，是由德国BOSCH公司在20世纪80年代初1983年为汽车工业开发并已经通过ISO认证和标准化的一种串行数据通信总线，更是一种有效支持分布式控制或实时控制的串性通讯网络，属于现场总线的范畴。在本世纪80年代末，德国BOSCH公司提出设计一个单一的网络总线，所有的外围器件可以被挂接在该总线上，于是，CAN总线就诞生了。这也是目前为止唯一一个拥有ISO国际标准的总线。0004近十年来，为了进一步提高汽车的性能，不同的控制单元及传感器之间进行信息交换是必。
8、不可少的。起初，不同控制单元之间通常采用一种离散的连接形式诸如点对点的连接。后来，信息交换的需求不断增长，信息交换的范围也越来越广，各电子单元之间的连接可能需要数公里的网络线和相当多的连接器，而且根据统计，该数字大约每10年增长1倍。由此引发了一系列的问题，比如物料成本的增加、整车重量的增加、生产时间的延长、可靠性的降低，以及粗大的线束与汽车有限的可用空间之间互相矛盾等问题。为了解决这众多的问题，CAN总线应运而生，CAN总线很高的数据安全性和相对低廉的成本迅速被广大汽车制造商和消费者所青睐，毫无疑问，CAN总线注定将会继续并且很长一段时间内被广大汽车制造商使用。0005CAN总线特点及应用优。
9、势低成本；多主串行数据通信协议总线；根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文，灵活实现各种通讯；极高总线利用率；报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息；通信速率可达1MBPS；无损失总线仲裁；可靠的错误处理和检错机制，可靠性高；节点在错误严重的情况，自动退出总线；CAN总线技术在汽车上的应用具有以下优势信息共享、减少线束、关联控制。0006CAN总线在国外已经被广泛应用于汽车电控系统、工业现场自动化控制等诸多领域，在1992年，奔驰公司首先在他们的高级轿车上使用了CAN技术。这是CAN技术在车载网络系统中的首次实际应用。随后，采用CAN总线标准的汽车制造公司越来越多，其中有。
10、大众、宝马、保时捷等。另外，日本、韩国的汽车也逐渐采用CAN总线。并且国外的汽车CAN总线技术由于起步早、投入大等原因，现在已经相当成熟。0007CANBUS成为汽车电子系统集成的关键技术，介于以CAN总线为代表的车用总线技术在现代汽车工业的重要性，目前不仅全球各大汽车制造商建立了相应的总线研发部门，并制定了相应的总线企业标准，但是CAN总线在国内同行业基本属于起步阶段。0008另外，LINLOCALINTERCONNECTNETWORK总线是一种分布式串行通信总线局域说明书CN102346472ACN102346492A2/10页4网。0009目前的汽车上的控制系统所使用的网络由于是针对汽车。
11、本身量身定做的，因此拓展性不强，如果对该汽车配置进行改变，必须对控制系统的网络结构进行修改。发明内容0010本发明的目的是提供一种拓展性强，通讯及时性高以及网络工作有序的CAN、LIN总线的网络通讯的汽车控制系统。0011本发明为实现其目的而采用的技术方案是一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统，包括连接汽车控制系统中各电控单元的局域网络，各电控单元通过所述的局域网络进行通信，所述的局域网络包括动力高速CAN、车身高速CAN、第一LIN和第二LIN；0012所述的动力高速CAN的节点为动力系统中的电控单元，所述的车身高速CAN的节点为车身系统的电控单元，所述的第一LIN的节点为30LIN。
12、的电控单元节点，所述的第二LIN节点属于15LIN的电控单元节点；0013所述的动力高速CAN、车身高速CAN、第一LIN和第二LIN的公共网关为车身控制系统。0014进一步的，上述的一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统中在所述的动力高速CAN总线的两端的电控单元内主分别设置防止总线在线端信号的反射的终端电阻，在所述的车身高速CAN总线的两端的电控单元内主分别设置防止总线在线端信号的反射的终端电阻。0015进一步的，上述的一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统中所述的动力高速CAN总线的两端的电控单元分别是发动机控制系统和车身控制器，所述的车身高速CAN总线的两端的电控单元分别是。
13、仪表控制器和车身控制器。0016进一步的，上述的一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统中所述的局域网络中各节点的电控单元的初始化时间小于11秒。0017进一步的，上述的一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统中所述的动力高速CAN总线上的节点上分别连接变速箱控制系统、电子助力转向、电子稳定程序、安全气囊模块、智能扭矩控制、无钥匙进入与启动系统、防盗模块、大灯水平调节系统、转角传感器、发动机控制系统和车身控制系统。0018进一步的，上述的一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统中所述的车身高速CAN总线上的节点上分别连接车身控制系统、抬头显示系统、自动空调系统、音响系统、胎压系统和。
14、仪表系统。0019进一步的，上述的一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统中所述的第一LIN总线上的节点上分别连接车身控制系统、前左防夹模块、前右防夹模块、后左防夹模块、后右防夹模块；所述的第二LIN总线上的节点上分别连接车身控制系统、雨量传感器、倒车雷达模块、车载诊断口和外部诊断测试设备。0020进一步的，上述的一种基于CAN和LIN总线网络的汽车控制系统中网络管理的CAN通讯协议架构符合OSI标准，包括OSI标准的物理层、数据链路层、传输层、交互层、应用层、通讯层以及网络管理层；所述的网络管理层连接在应用层与数据链路层之间。0021本发明采用双高速CAN和两路LIN的拓扑结构，选用合理。
15、的具有终端电阻的节点，说明书CN102346472ACN102346492A3/10页5使整个网络的拓展性加强；通过ID、周期等的合理定义使网络的及时性提高；通过复杂网络管理的应用，保证了整个网络的睡眠唤醒，达到网络工作协调有序。0022下面通过具体实施例与附图对本发明的技术方案进行较为详细的描述。附图说明0023图1是整车网络拓扑图。0024图2为网络管理的CAN通讯协议架构。0025图中1、变速箱控制系统TCM；2、电子助力转向EPS；3、电子稳定程序ESP；4、安全气囊模块ABM；5、智能扭矩控制TMM；6、无钥匙进入与启动系统PEPS；7、防盗模块IMMO；8、大灯水平调节系统ALS；。
16、9、转角传感器SAM；10、发动机控制系统ECM；11、车身控制系统网关BCM；12、抬头显示系统HUD；13、自动空调系统CLM；14、音响系统RRM；15、胎压系统TPM；16、仪表系统ICM；17、前左防夹模块；18、前右防夹模块；19、后左防夹模块；20、后右防夹模块；21、雨量传感器；22、倒车雷达模块。23、车载诊断口；24、外部诊断测试设备。具体实施方式0026以申请人开发的一款SUV车型为例，00271整车网络拓扑图0028图1所示是整车网络拓扑图。该车电子配置较复杂，电控单元数量多，报文数量多，根据前期的开发经验，一路高速CAN总线的负载率小于30。通过节点仿真，现在的负载率。
17、已经超过30，为了网络的稳定性，采用两路高速CAN动力高速CAN以下称动力HIGHSPEEDCAN1和车身高速CAN以下称车身HIGHSPEEDCAN2。其中动力HIGHSPEEDCAN1的负载率为268，车身HIGHSPEEDCAN2的负载率为57；对于车身上通讯速率不高，实时性较低的LIN节点，设计了两条LIN第一LIN和第二LIN以下分别称LIN1和LIN2，这样后期车型增加电子配置时，可以直接连接到CAN总线上，不需要重新设计网络架构，增加了车型的可扩展性，避免了电控单元的软硬件更改。0029为了防止总线在线端信号的反射，在每一路高速CAN线的最两端的电控单元内要接终端电阻，且必须将终。
18、端电阻设置在整车最常使用的电控单元内，由于CAN总线的本身特性，后期整车出现的降配置情况时，也不需要更改网络架构，直接可以去除电子单元。本系统中，动力HIGHSPEEDCAN的终端电阻放在车身控制器和发动机控制器中，车身HIGHSPEEDCAN的终端电阻放在车身控制器和仪表控制器中；LIN1上的节点属于30LIN节点，LIN2上的节点属于15LIN节点，这样设计，方便LIN的网络管理以及车身控制器网关的LIN软件设计工作；车身控制器是集成两路高速CAN和两路LIN的复杂网关，车载诊断口分别连接到两路CAN总线上，方便外部通讯设备的诊断和测试。0030高速CANBUS网络控制系统为动力高速CAN。
19、总线、车身高速CAN总线、LIN1总线和LIN2总线。其中0031动力高速CAN节点为变速箱控制系统TCM1、电子助力转向EPS2、电子稳定程序ESP3、安全气囊模块ABM4、智能扭矩控制TMM5、无钥匙进入与启动系统PEPS6、防盗模块IMMO7、大灯水平调节系统ALS8、转角传感器SAM9、发动机控制系统ECM10和作为网关的车说明书CN102346472ACN102346492A4/10页6身控制系统BCM11。0032车身高速CAN节点为作为网关的车身控制系统BCM11、抬头显示系统HUD12、自动空调系统CLM13、音响系统RRM14、胎压系统TPM15、仪表系统ICM16。0033。
20、LIN1总线节点是30电控单元，由作为网关的车身控制系统BCM11和其它30电控单元如前左防夹模块17、前右防夹模块18、后左防夹模块19、后右防夹模块20。0034LIN2总线节点为15电控单元，由作为网关的车身控制系统BCM11和其它15电控单元如雨量传感器21、倒车雷达模块22、车载诊断口23、外部诊断测试设备24。其中高速CAN速率为500KBIT/S，LIN速率为96KBIT/S。00352网络管理策略0036ABUSOFF时间要求0037CAN标准中规定了电控单元因为错误严重时，必须要离开总线，但是在一定时间内可以恢复正常通讯的能力，本发明定义了各个电控单元的BUSOFF时间，保证。
21、网络的准确性和及时性，各节点的BUSOFF时间要小于11S，具体定义见表一。0038汽车上的电源分为30电和15电，30电指点火开关在OFF档位，15电指点火开关在ON档位；而CAN和LIN总线中所说的也是这样，30节点指点火开关在OFF档位，此电控单元可以进行网络通讯，15节点指点火开关只有在ON档位，此电控单元才可以进行网络通讯。0039表一各节点BUSOFF时间表说明书CN102346472ACN102346492A5/10页700400041B初始化时间0042本发明定义了各个电控单元的初始化时间，以保证每个节点不会因为某个节点的初始化时间过长而影响到它的报文的发送，以造成整个网络的启。
22、动混乱甚至失败。各节点的初始化时间要小于11S，具体定义见表二。0043表二各节点初始化时间表说明书CN102346472ACN102346492A6/10页800440045C网络管理的CAN通讯协议架构0046图2所示为网络管理的CAN通讯协议架构，包括物理层、数据链路层、传输层、交互层、网络管理以及应用层。在符合OSI开放式系统互联的基础上加入网络管理模块，通过网络管理帧实现。NMMMASTER，由主节点发送，NMMMASTERBCM，表示主节点车身控制器发送的网管帧；NMMXXX，由其他节点发送，这里XXX代表节点的名称，如NMMTCM即表示变速箱管理模块发送的网管帧。从总线系统的安全。
23、性和稳定性考虑，需要在网络管理帧中实现以下功能才能保证网络有序通讯。0047A监控系统当前配置，哪些节点在线，哪些节点没有被激活；0048B各个节点的负载情况；0049C当前失效状态；0050D主动负载管理；0051ECAN控制器失效管理；0052F监测通讯信息的逻辑顺序是否正确，发送与接收的计数器必须一致。0053D网络唤醒策略描述说明书CN102346472ACN102346492A7/10页90054此款SUV采用双高速CAN和LIN的网络架构，这样对于传统的单线硬件唤醒的简单网络管理就不能满足要求，需要采用复杂网络管理。0055本发明中定义的复杂网络管理方式为报文网络管理，复杂网络管理。
24、根据15线的上电情况分为2种工作模式15上电，网络为多主模式；当检测到15掉电从ON到OFF的变化，网络在经过一段定义好的时间后进入主从模式。网络管理的实现是基于网管帧0056而实现的，网络上的主节点以及从节点都会以1000MS为周期发送网管帧，报文包括节点工作状态、故障状态以及当前配置等信息。网络节点分为三类，主节点、30从节点以及15节点。主节点在整个CAN网络中只有一个，而30从节点和15节点可以有若干个。主节点和30从节点可以在整车只有蓄电池时都可以工作，15节点只能在钥匙打到ON档时才能工作。0057主节点负责监控整个网络所有节点的网络管理状态、失效状态，同时负责发出网络的睡眠和唤醒。
25、指令；从节点根据主节点的唤醒指令来控制自己进入工作状态或者根据主节点的睡眠指令让控制器进入睡眠状态，如果在整个网络处于睡眠状态时从节点有通讯需求，从节点需要通过主节点来唤醒整个网络，然后进行通讯。0058在本发明中，车身控制器是主节点，仪表和无钥匙进入和启动是30从节点，其他的CAN节点都是15节点，通过网络管理报文以及网络状态进行网络管理。0059这样可以保证减小整车静态电流，起到整车网络管理的有效作用和保证网络的有序性。0060FID标识符分配和数据发送周期定义0061CAN标准中规定，数据帧的ID决定报文发送的优先级，ID越小，报文的优先级越高。结合此车型的实际情况，对报文的ID，网关转。
26、发的ID以及发送周期进行了分配，具体定义见表三和表四。0062表三动力CAN节点ID标识符、发送周期表及网关转发报文说明书CN102346472ACN102346492A8/10页100063说明书CN102346472ACN102346492A9/10页1100640065表四车身CAN节点ID、发送周期表及网关转发报文说明书CN102346472ACN102346492A10/10页12006600670068本发明的ID分配方式使网络的利用率最大化，也保证了传输信息的高效性和实时性；对于动力系统的报文，调整了部分发送周期，降低了动力高速CAN的网络负载率，为后期的功能扩展，提供了方便。说明书CN102346472ACN102346492A1/1页13图1图2说明书附图CN102346472A。