一种具备冗余重构能力的区域控制器的制作方法

本发明涉及汽车电气控制，更为具体来说，本发明为一种具备冗余重构能力的区域控制器。

背景技术：

1、车辆电子电气架构经历着从分布式到中央集中式的发展演进，主要包括分布式、区域集中式和中央集中式三个阶段。分布式电子电气架构分为模块化分布式电子电气架构和功能融合分布式电子电气架构两种；域集中式电子电气架构分为域集中化电子电气架构和域融合电子电气架构两种；中央集中式电子电气架构分为车辆融合电子电气架构和车云计算电子电气架构两种。中央集中式电子电气架构有几个关键组成，即车载中央计算机(vcc，vehicle central computer)、区域控制器(zcu，zonal ecu)、环形连接的高速实时以太网组成的主干网及can/lin/10baset1s区内网、双电源冗余供电及区域内智能分级供电。

2、传统车辆区域控制器主要由网络交换模块、计算模块、低压配电模块和供电模块组成。对外接口包括配电接口、1000m车载以太网接口、100m车载以太网接口、10m车载以太网接口、can总线接口、lin总线接口等。主要实现的功能包括分级配电、网络交互、网关、控制、计算等功能。该方案的区域控制器的can、lin总线接口采集、控制信息直接由计算模块处理，当该区域控制器的计算模块故障后，其他区域控制器无法获取can、lin总线接口采集、控制信息，即无法实现其他区域控制器的计算模块对该区域控制器的计算模块的完全冗余备份，即无法实现完全的系统冗余重构。

3、基于上述问题，解决原有区域控制器存在的无法实现完全的系统冗余重构问题成为本领域技术人员亟需解决的技术问题和始终研究的重点。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的技术问题，本发明创新地提供了一种冗余重构区域控制器，使得区域控制器内部的计算模块、配电模块、驱动采集模块都通过网络交互模块实现信息交互可供全网使用，可实现各相同区域控制器之间的计算模块冗余备份。

2、为实现上述的技术目的，本发明实施例公开了一种具备冗余重构能力的区域控制器，所述区域控制器包括配电模块、驱动采集模块、计算模块、网络交换模块和电源模块，所述配电模块通过can总线与网络交换模块连接，用于通过配电口将电能分配至区域内连接的各个设备；所述驱动采集模块通过can总线与网络交换模块连接，用于实时采集区域内连接的各个设备的数据，控制区域内连接的各个执行机构的运行；所述计算模块通过实时总线接口与网络交换模块连接，所述网络交换模块通过通信接口与其他相同区域控制器的网络交换模块采用首尾相连的方式进行连接形成环网型主干网，用于将配电模块、驱动采集模块和网络交换模块所连接设备的can总线通信数据转换为高速实时总线数据并融入环网型主干网进行通信；所述电源模块用于为计算模块、网络交换模块、配电模块、驱动采集模块提供所需的电能。

3、进一步的，本发明一种具备冗余重构能力的区域控制器，其中所述网络交换模块包括第一网络交换模块和第二网络交换模块，所述第一网络交换模块和第二网络交换模块相互冗余，所述第一网络交换模块通过第一路can总线分别与配电模块和驱动采集模块连接，所述第二网络交换模块通过第二路can总线分别与配电模块和驱动采集模块连接，所述第一网络交换模块通过第一路实时总线与计算模块连接，所述第二网络交换模块通过第二路实时总线与计算模块连接。

4、进一步的，本发明一种具备冗余重构能力的区域控制器，其中所述第一网络交换模块具有第一类型通信接口，所述第一网络交换模块通过第一类型通信接口与其他相同区域控制器中第一网络交换模块的第一类型通信接口采用首尾相连的方式进行连接形成第一单环网型主干网。

5、进一步的，本发明一种具备冗余重构能力的区域控制器，其中所述第二网络交换模块具有第二类型通信接口，所述第二网络交换模块通过第二类型通信接口与其他相同区域控制器中第二网络交换模块的第二类型通信接口采用首尾相连的方式进行连接形成第二单环网型主干网。

6、进一步的，本发明一种具备冗余重构能力的区域控制器，其中所述第一网络交换模块具有第一类型通信接口，所述第二网络交换模块具有第二类型通信接口，所述第一网络交换模块通过第一类型通信接口与其他相同区域控制器中第一网络交换模块的第一类型通信接口采用首尾相连的方式进行连接，并使所述第二网络交换模块通过第二类型通信接口与其他相同区域控制器中第二网络交换模块的第二类型通信接口采用首尾相连的方式进行连接，形成双环网型主干网。

7、进一步的，本发明一种具备冗余重构能力的区域控制器，其中所述第一类型通信接口为实时总线电接口，所述第二类型通信接口为实时总线光接口。

8、进一步的，本发明一种具备冗余重构能力的区域控制器，其中所述配电模块的数量至少设置为一个，每个所述配电模块均通过第一路can总线与第一网络交换模块连接，并通过第二路can总线与第二网络交换模块连接。

9、进一步的，本发明一种具备冗余重构能力的区域控制器，其中所述驱动采集模块的数量至少设置为一个，每个所述驱动采集模块通过第一路can总线与第一网络交换模块连接，并通过第二路can总线与第二网络交换模块连接。

10、进一步的，本发明一种具备冗余重构能力的区域控制器，其中所述第一驱动采集模块和第二驱动采集模块均具有ad采集接口、di输入接口、do输出接口、da输出接口。

11、进一步的，本发明一种具备冗余重构能力的区域控制器，其中所述电源模块包括主电源模块和备用电源模块，所述主电源模块和备用电源模块冗余配置采用均流的方式同时作为区域控制器供电。

12、本发明的有益效果为：本发明中网络交换模块通过通信接口与其他相同区域控制器的网络交换模块采用首尾相连的方式进行连接形成环网型主干网，构成中央集中式电子电气架构网络，区域控制器内部的计算模块、配电模块、驱动采集模块都通过网络交互模块实现信息交互共享可供全网使用，当环网型主干网中任一区域控制器的计算模块故障时，与其相连的区域控制器通过自身网络交换模块与故障区域控制器的网络交换模块与配电模块和驱动采集模块形成通信链路，实现各相同区域控制器之间的计算模块冗余备份。

技术特征：

1.一种具备冗余重构能力的区域控制器，其特征在于，所述区域控制器包括配电模块、驱动采集模块、计算模块、网络交换模块和电源模块，所述配电模块通过can总线与网络交换模块连接，用于通过配电口将电能分配至区域内连接的各个设备；所述驱动采集模块通过can总线与网络交换模块连接，用于实时采集区域内连接的各个设备的数据，控制区域内连接的各个执行机构的运行；所述计算模块通过实时总线接口与网络交换模块连接，所述网络交换模块通过通信接口与其他相同区域控制器的网络交换模块采用首尾相连的方式进行连接形成环网型主干网，用于将配电模块、驱动采集模块和网络交换模块所连接设备的can总线通信数据转换为高速实时总线数据并融入环网型主干网进行通信；所述电源模块用于为计算模块、网络交换模块、配电模块、驱动采集模块提供所需的电能。

2.根据权利要求1所述的一种具备冗余重构能力的区域控制器，其特征在于，所述网络交换模块包括第一网络交换模块和第二网络交换模块，所述第一网络交换模块和第二网络交换模块相互冗余，所述第一网络交换模块通过第一路can总线分别与配电模块和驱动采集模块连接，所述第二网络交换模块通过第二路can总线分别与配电模块和驱动采集模块连接，所述第一网络交换模块通过第一路实时总线与计算模块连接，所述第二网络交换模块通过第二路实时总线与计算模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种具备冗余重构能力的区域控制器，其特征在于，所述第一网络交换模块具有第一类型通信接口，所述第一网络交换模块通过第一类型通信接口与其他相同区域控制器中第一网络交换模块的第一类型通信接口采用首尾相连的方式进行连接形成第一单环网型主干网。

4.根据权利要求2所述的一种具备冗余重构能力的区域控制器，其特征在于，所述第二网络交换模块具有第二类型通信接口，所述第二网络交换模块通过第二类型通信接口与其他相同区域控制器中第二网络交换模块的第二类型通信接口采用首尾相连的方式进行连接形成第二单环网型主干网。

5.根据权利要求2所述的一种具备冗余重构能力的区域控制器，其特征在于，所述第一网络交换模块具有第一类型通信接口，所述第二网络交换模块具有第二类型通信接口，所述第一网络交换模块通过第一类型通信接口与其他相同区域控制器中第一网络交换模块的第一类型通信接口采用首尾相连的方式进行连接，并使所述第二网络交换模块通过第二类型通信接口与其他相同区域控制器中第二网络交换模块的第二类型通信接口采用首尾相连的方式进行连接，形成双环网型主干网。

6.根据权利要求5所述的一种具备冗余重构能力的区域控制器，其特征在于，所述第一类型通信接口为实时总线电接口，所述第二类型通信接口为实时总线光接口。

7.根据权利要求2所述的一种具备冗余重构能力的区域控制器，其特征在于，所述配电模块的数量至少设置为一个，每个所述配电模块均通过第一路can总线与第一网络交换模块连接，并通过第二路can总线与第二网络交换模块连接。

8.根据权利要求2所述的一种具备冗余重构能力的区域控制器，其特征在于，所述驱动采集模块的数量至少设置为一个，每个所述驱动采集模块通过第一路can总线与第一网络交换模块连接，并通过第二路can总线与第二网络交换模块连接。

9.根据权利要求5所述的一种具备冗余重构能力的区域控制器，其特征在于，所述第一驱动采集模块和第二驱动采集模块均具有ad采集接口、di输入接口、do输出接口、da输出接口。

10.根据权利要求6所述的一种具备冗余重构能力的区域控制器，其特征在于，所述电源模块包括主电源模块和备用电源模块，所述主电源模块和备用电源模块冗余配置采用均流的方式同时为区域控制器供电。

技术总结本发明公开了一种具备冗余重构能力的区域控制器，包括配电模块、驱动采集模块、计算模块、网络交换模块和电源模块。配电模块通过CAN总线与网络交换模块连接，分配电能至设备。驱动采集模块通过CAN总线与网络交换模块连接，实时采集设备数据，并控制设备运行。计算模块通过实时总线接口与网络交换模块连接，网络交换模块通过通信接口与其他相同区域控制器的网络交换模块采用首尾相连的方式进行连接形成环网型主干网，并转换CAN总线通信数据为高速实时总线数据。电源模块为各模块提供所需的电能。本发明区域控制器的计算模块、配电模块、驱动采集模块通过网络交互模块实现信息交互可供全网使用，可实现各相同区域控制器之间的计算模块冗余备份。技术研发人员：李向阳,刘澎,张新宇,何鑫,王子涵,刘显勤,刘佑民,周永明受保护的技术使用者：北京航天发射技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/18