CN116176458B

CN116176458B - 一种车身域控制系统及机动车辆

Info

Publication number: CN116176458B
Application number: CN202310142046.6A
Authority: CN
Inventors: 范志先; 宋朋; 魏涛; 张广爱; 曹志博; 魏琳; 刘诗琪
Original assignee: Zhongtong Bus Holding Co Ltd
Current assignee: Zhongtong Bus Holding Co Ltd
Priority date: 2023-02-17
Filing date: 2023-02-17
Publication date: 2025-10-10
Anticipated expiration: 2043-02-17
Also published as: CN116176458A

Abstract

本发明涉及一种车身域控制系统及机动车辆，包括通讯连接的前车身域控制器与后车身域控制器，前车身域控制器分别通过对应的HSD芯片与乘客门、喇叭、除霜器、换气扇、雨刮器和灯光组件连接，后车身域控制器分别通过对应的HSD芯片与电池管理系统、整车控制器、集成电源、散热风扇、水泵和电机控制器连接。通过两个车身域控制器的协同工作，实现配电及控制系统的集成，线束连接简单，同时可通过车载终端连接车联网平台实现电器部件工作状态实时监控及远程升级功能。

Description

一种车身域控制系统及机动车辆

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，具体为一种车身域控制系统及机动车辆。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

以电力作为动力的机动车辆，其车上的多种功能依赖大量的传感器、控制器以及执行器等部件，因此，传统的电器架构及配电方式已无法满足车辆向纵深发展的需要，主要存在以下问题：

1、大部分以电力为动力的机动车辆采用传统的保险加继电器的配电方式，保险烧蚀后无法自动恢复，必须人工更换保险后才能恢复运行；

2、车身上分布着多个控制器，集成化程度低，且各控制器之间缺少数据互通；

3、配电与控制系统相对独立，配电方案一旦确定后不可更改，无法实现远程升级，且无法获取车辆电器部件的实时工作状态；

4、电子电器架构采用分布式架构，网络拓扑复杂，线束之间相互交错，通讯负载率高。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种车身域控制系统及机动车辆，通过两个车身域控制器的协同工作，实现配电及控制系统的集成，线束连接简单，同时可通过车载终端连接车联网平台实现电器部件工作状态实时监控及远程升级功能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种车身域控制系统，包括通讯连接的前车身域控制器与后车身域控制器，前车身域控制器分别通过对应的HSD芯片与乘客门、喇叭、除霜器、换气扇、雨刮器和灯光组件连接，后车身域控制器分别通过对应的HSD芯片与电池管理系统(BMS)、整车控制器(VCU)、集成电源、散热风扇、水泵和电机控制器连接。

前车身域控制器与后车身域控制器之间通过电源线和CAN-FD连接。

前车身域控制器还分别与一键启动按钮和仪表连接。

前车身域控制器接收遥控钥匙发送的信号。

前车身域控制器还分别与中央网关、TBOX、乘客门开关、喇叭开关、除霜器开关、换气扇开关、组合开关和换挡面板连接。

前车身域控制器包括MCU、CAN收发单元和高频接收单元。

后车身域控制器还分别与倒车雷达、仓温传感器、乘客安全带、车门应急阀、后舱门行程开关和气压传感器连接。

后车身域控制器通过手拨开关与蓄电池连接。

后车身域控制器与所连接的电池管理系统均接受充电信号。

本发明的第二个方面提供一种机动车辆，安装了上述系统。

其中，前/后车身域控制器分别安装在机动车辆的前/后部区域，用于对应区域电器负载的配电及控制。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

1、通过相互配合的两个车身域控制器和与多个HSD芯片的协同工作，实时监控整车电器部件的工作状态、电流大小及故障状态，实现整车电器件的电源分配及控制，HSD芯片具备电流检测及故障诊断功能，可将实时电流及故障反馈至主控芯片，从而取消了传统的保险配合继电器的配电方式，有效提升整车用电安全性，便于掌握整车电器件的工作情况。

2、两个车身控制器分布在车身的前后区域并采取通讯连接的方式，减少硬线控制，避免采用传统的多控制器的方式，大幅降低了整车成本。

3、通过通讯连接的两个车身域控制器以及所连接的电器负载获取车辆电器部件的工作状态，配合TBOX的车联网功能，能够远程升级配电方案。

4、两个车身域控制器根据所处的位置集成了多个电器负载系统的控制，降低网络拓扑结构的复杂程度，从而降低通讯负载率。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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。

图1是本发明一个或多个实施例提供的车身域控制系统内部主控芯片与HSD芯片的交互原理示意图；

图2是本发明一个或多个实施例提供的车身域控制系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术中所描述的，大部分以电力为动力的机动车辆采用传统的保险加继电器的配电方式，保险烧蚀后无法自动恢复，必须人工更换保险后才能恢复运行；其次，车身上分布着多个控制器，集成化程度低，且各控制器之间缺少数据互通；再次，配电与控制系统相对独立，配电方案一旦确定后不可更改，无法实现远程升级，且无法获取车辆电器部件的实时工作状态；同时，电子电器架构采用分布式架构，网络拓扑复杂，线束之间相互交错，通讯负载率高。

因此，以下实施例给出了一种车身域控制系统及机动车辆，通过两个车身域控制器的协同工作，实现配电及控制系统的集成，线束连接简单，同时可通过车载终端连接车联网平台实现电器部件工作状态实时监控及远程升级功能。

实施例一：

如图1-2所示，一种车身域控制系统，包括通讯连接的前车身域控制器与后车身域控制器，前车身域控制器分别通过对应的HSD芯片与乘客门、喇叭、除霜器、换气扇、雨刮器和灯光组件连接，后车身域控制器分别通过对应的HSD芯片与电池管理系统(BMS)、整车控制器(VCU)、集成电源、散热风扇、水泵和电机控制器连接。

前车身域控制器还分别与一键启动按钮和仪表连接。

前车身域控制器接收遥控钥匙发送的信号。

前车身域控制器包括MCU、CAN收发单元和高频接收单元。

后车身域控制器通过手拨开关与蓄电池连接。

后车身域控制器与所连接的电池管理系统均接受充电信号。

具体的：

系统包括前车身域控制器、后车身域控制器、TBOX、中央计算单元以及各路电器负载。其中前/后车身域控制器分别安装在车身的前/后部区域，用于对应区域电器负载的配电及控制。两个车身域控制器之间通过百兆以太网连接，用于相互之间的信息通讯。

如图1所示，与由保险/继电器组成的传统配电盒不同的是，车身域控制器采用全芯片的电力分配及负载控制，主控芯片与多个智能高边HSD芯片基于不同的控制逻辑控制不同的HSD芯片打开或关闭，从而进行协同工作(控制逻辑取决于实际的需求)，实现整车电器件的电源分配及控制。同时高边HSD芯片具备电流检测及故障诊断功能，可将实时电流及故障反馈至主控芯片。可以实现全车取消保险、继电器的应用，有效提升整车用电安全性。

本实施例中，主控芯片采用S32K14*系列芯片,HSD芯片采用NXP06XS4200型芯片，主控芯片的1脚通过AD转换电路接收外部输入信号,解析不同信号的电压值用于做出相应的逻辑判断；HSD芯片的1脚连接外部电源，用于芯片供电；主控芯片的2脚与HSD芯片的2脚连接，用于控制HSD芯片的开关；主控芯片的3脚与HSD芯片的3脚连接，用于接收HSD发出的故障信息；主控芯片的4脚与HSD芯片的4脚连接，用于接收HSD芯片发出的电流值。HSD芯片的5脚直接与负载连接，用于负载电器件供电。

如图1-2所示，后车身域控制器包括主控单元(MCU)、CAN收发单元和多个不同规格的HSD高边开关。其中MCU选用S32K14x系列芯片，用于处理不同的信号输入，从而控制HSD的通断，使相应的电器负载工作或断开。车身域控制器通过CAN收发单元与其他控制器进行CAN通讯交互，用于收发控制指令。前车身域控制器与后车身域控制器不同的是，还包含了高频信号接收单元，用于接收遥控钥匙的无线信号。

本实施例中，如图2所示：

后车身域控制器的1脚为电源输入引脚，蓄电池作为整车低压系统的供电电源，通过手拨开关与后车身域控制器的1脚连接，作为后车身域控制器的电源输入。

后车身域控制器的2脚为DCDC电源输入引脚，用于上高压状态时给蓄电池充电。

后车身域控制器的3脚为充电电源输入引脚。

后车身域控制器的4脚为充电信号输入引脚，用于车辆充电时充电信号的输入。

车辆正常工作模式下，手拨开关闭合，蓄电池电输入到后车身域控制器，后车身域控制器根据不同的控制逻辑及电源设定等级，给车辆后部各路负载提供电源。例如：

第5脚为电池控制器BMS电源输出引脚，用于给BMS供电。

第6脚为整车控制器VCU电源输出引脚，用于给VCU供电。

第7脚为集成电源输出引脚，用于给集成电源供电。

第8/9/10脚分别为散热风扇/水泵/电机控制器输出引脚，用于给散热风扇/水泵/电机控制器供电。

其中第5/6/7/10脚电源为常电，手拨开关闭合后即输出。

第8/9脚电源输出为受控电，后车身域控制器根据电机和电机控制器温度判断是否输出。

后车身域控制器的11脚为CAN-FD通讯引脚，用于与前车身域控制器通讯。

后车身域控制器的12脚为大电流电源输出引脚，为接线柱形式，用于给前域控制器供电。

后车身域控制器的13脚为气压传感器输入引脚，用于与气压传感器连接采集整车气压值。

后车身域控制器的14脚为后舱门行程开关输入引脚，用于与行程开关连接采集后舱门开关信号。

后车身域控制器的15脚为车门应急阀输入引脚，用于与应急阀连接采集应急阀开关信号。

后车身域控制器的16脚为乘客安全带输入引脚，用于与乘客安全带连接采集安全带信号。

后车身域控制器的17脚为仓温传感器输入引脚，用于与仓温传感器连接采集仓内温度。

后车身域控制器的18脚为倒车雷达输入引脚，用于与倒车雷达连接采集车后障碍物情况。

前车身域控制器的1脚为CAN FD通讯引脚，与后车身域控制器的11脚连接进行通讯，实现域控制器间的信息共享。

前车身域控制器的2脚为电源输入引脚，通过一根电缆线(线径一般为35mm²)连接到后车身域控制器的12脚上。

前车身域控制器的3脚为档位输入引脚，用于与换挡面板连接。

前车身域控制器的4脚为灯光/雨刮开关信号输入引脚，用于与组合开关连接。

前车身域控制器的5脚为换气扇开关输入引脚，用于采集换气扇开关控制信号。

前车身域控制器的6脚为除霜器开关输入引脚，用于采集除霜器开关控制信号。

前车身域控制器的7脚为喇叭开关输入引脚，用于采集喇叭开关控制信号。

前车身域控制器的8脚为乘客门开关输入引脚，用于采集乘客门开关控制信号。

前车身域控制器的9脚为一键启动按钮开关输入引脚，用于采集按钮开关信号。

前车身域控制器的11脚为高频信号接收引脚，用于接收遥控钥匙的无线信号。

此外前车身域控制器还根据不同的控制逻辑及电源设定等级，给车辆前部各路负载提供电源。例如：

前车身域控制器的10/12/13脚为仪表/TBOX/中央网关的电源输出引脚，手拨开关打开即输出，用于给仪表/TBOX/中央网关供电。

前车身域控制器的14/15/16/17/18/19脚为灯光/雨刮/换气扇/除霜器/喇叭乘客门电磁阀等的电源输出引脚，前车身域控制器通过采集4-8的控制信号，当控制信号有效时，控制14-19电源输出引脚的打开或关闭。

蓄电池作为整车低压系统的供电电源，通过手拨开关与后车身域控制器的正极连接，作为后车身域控制器的电源输入。车辆正常工作模式下，手拨开关闭合，蓄电池电输入到后车身域控制器，后车身域控制器根据不同的控制逻辑及电源设定等级，给车辆后部各路负载提供电源(此处负载包含VCU、集成电源、电机控制器、水泵、散热风扇等)。前车身域控制器通过一根电缆线(线径一般为35mm²)连接到后域控制器的大电流输出接线柱上，前车身域控制器根据不同的控制逻辑及电源设定等级，给车辆前部各路负载提供电源(此处负载包含喇叭、乘客门电磁阀、车身灯光、雨刮器、除霜器等)。同时，两个车身域控制器之间通过CAN-FD进行通讯，实现域控制器间的信息共享。

一键启动按钮有四个档位，分别是OFF档、ACC档、ON档及STAR T档。前车身域控制器通过CAN通讯线与一键启动按钮连接，用于接收驾驶员操作按钮的信号。同时将该信号传输给后车身域控制器，用于两个域控制器在不同档位下的电源输出控制判断。

后车身域控制器接收倒车雷达、仓温传感器、乘客安全带、车门应急阀、后舱门行程开关、气压传感器等信号。前车身域控制器接收换挡面板、乘客门开关状态等信号。两个域控制器将这些信号通过CA N通讯线传输给仪表进行显示。

前车身域控制器接收灯控开关、组合开关、乘客门开关、换气扇开关、喇叭开关等多个开关信号，控制不同的HSD芯片输出电源给相应的各个电器负载，用于电器件工作。

当驾驶员操作一键启动按钮使整车上高压电时，前车身域控制器将按钮START信号及档位信号传输给后车身域控制器，后车身域控制器同时判断后舱门行程开关信号。当档位处于空档且后舱门关闭时，后车身域控制器发送启动信号给VCU(整车控制器)执行上高压动作。当整车完成上高压动作后，VCU发送“Ready”信号给后车身域控制器，再传输给仪表进行显示。同时VCU发送控制指令使DCDC开启，使动力电池的高压电转换成低压电给蓄电池充电。

前车身域控制器内置高频天线接收单元，用于接收遥控钥匙的无线信号。遥控钥匙上设置有前、后乘客门开关按键。当驾驶员操作其中一个按键时，前车身域控制器接收到钥匙发送的高频信号，同时判断此时乘客门的开关状态，输出乘客门开或门关电源用于控制乘客门开关。

当车辆插入充电枪进行充电时，连接蓄电池的手拨开关处于关闭状态，此时后车身域控制器接收到充电信号，该信号同时接入BMS(电池控制器)，BMS控制内置的辅助电源开启，给后车身域控制器供电。后车身域控制器将控制VCU、TBOX、仪表、BMS的HSD电源通道开启使其进入充电模式。

两个域控制器内的HSD高边芯片均具备电流检测及故障检测功能，可将每个通道的开启状态、电流大小及故障状态传输至仪表进行显示。

前车身域控制器通过百兆以太网连接中央网关，用于接收中央网关发送的指令。同时中央网关连接TBOX，可配合车联网平台实现车辆信息的上传以及远程升级功能。

上述系统通过两个车身域控制器的协同工作，可实现整车配电与控制的融合。在整车级取消了传统的保险、继电器的配电方式，可实时监控整车电器部件的工作状态、电流大小及故障状态，配合车联网实现信息的上传，便于掌握整车电器件的工作情况。两个车身控制器分布在车身的前后部位，之间采用CAN-FD进行通讯，减少硬线控制，大幅降低了整车成本。同时两个车身域控制器集成了倒车雷达、遥控锁、一键启动等多个系统的控制，同样节省了成本。

实施例二：

一种机动车辆，安装了实施例一中的系统。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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保护范围之内。

Claims

1.一种车身域控制系统，其特征在于，包括通讯连接的前车身域控制器与后车身域控制器，前车身域控制器分别通过对应的HSD芯片与乘客门、喇叭、除霜器、换气扇、雨刮器和灯光组件连接，后车身域控制器分别通过对应的HSD芯片与电池管理系统、整车控制器、集成电源、散热风扇、水泵和电机控制器连接；

所述前车身域控制器与后车身域控制器之间通过电源线和CAN-FD连接；

通过通讯连接的两个车身域控制器以及所连接的电器负载获取车辆电器部件的工作状态，配合TBOX的车联网功能，实现远程升级配电方案。

2.如权利要求1所述的一种车身域控制系统，其特征在于，所述前车身域控制器还分别与一键启动按钮和仪表连接。

3.如权利要求1所述的一种车身域控制系统，其特征在于，所述前车身域控制器接收遥控钥匙发送的信号。

4.如权利要求1所述的一种车身域控制系统，其特征在于，所述前车身域控制器还分别与中央网关、TBOX、乘客门开关、喇叭开关、除霜器开关、换气扇开关、组合开关和换挡面板连接。

5.如权利要求1所述的一种车身域控制系统，其特征在于，所述前车身域控制器包括MCU、CAN收发单元和高频接收单元。

6.如权利要求1所述的一种车身域控制系统，其特征在于，所述后车身域控制器还分别与倒车雷达、仓温传感器、乘客安全带、车门应急阀、后舱门行程开关和气压传感器连接。

7.如权利要求1所述的一种车身域控制系统，其特征在于，所述后车身域控制器通过手拨开关与蓄电池连接。

8.如权利要求1所述的一种车身域控制系统，其特征在于，所述后车身域控制器与所连接的电池管理系统均接收充电信号。

9.一种机动车辆，其特征在于，具有如权利要求1-8任一项所述的系统，其中，前车身域控制器安装在机动车辆的车身前部区域，后车身域控制器安装在机动车辆的车身后部区域。