一种应用于电动汽车的集中式电子电气架构及汽车的制作方法

1.本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种应用于电动汽车的集中式电子电气架构及汽车。

背景技术：

2.在汽车行业的“电动化、智能化、网联化、共享化”推动下，传统电子电气架构存在ecu数量多、软件逻辑分散硬定制工作大，ecu间通信号需求变化大、数量多等问题，制约了新型电控功能快速迭代和电控部件跨平台、车型复用的发展。为了解决这种困境，国内外主机厂和供应商开始转向集中式电子电气架构开发。
3.在集中式电子电气架构阶段，域控制器具有高运算处理能力，将整车控制功能从分布式到集中式，提升了车辆整体功能控制方式，减少了部分控制器的逻辑功能，降低了出错概率，并提升了模块化率。但随着整车集成化程度变高，控制器数量变少，若域控制器发生断电、涉水、腐蚀等不可逆故障，将成为整车最重要单点故障之一，严重影响整车功能安全。

技术实现要素：

4.本发明的目的提出一种应用于电动汽车的集中式电子电气架构及汽车，将关键域控制器功能分布在子域内其他控制器或跨域其他控制器里冗余实现，解决了域控制器发生不可逆故障的情况。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种应用于电动汽车的集中式电子电气架构，包括多个域，每个域中具有域控制器以及所属域下连接于所述域控制器的多个子域控制器；
6.所述域控制器的至少部分功能通过回退软件在所属域中所述子域控制器的剩余容量中冗余实现或者跨域的其他域控制器、其他域控制器下所属的子域控制器的剩余容量中冗余实现；
7.每个域中具有域网关，所述域网关用于将所属域的域控制器承担的功能协调分配给所属域内的所述子域控制器和/或跨域的其他域控制器和/或其他域控制器下所属的子域控制器。
8.可选方案中，所述域网关基于所述回退软件的分区方式进行所述分配。
9.可选方案中，所述域网关还用于执行can和lin通信调度、读取和发送模拟、数字信号。
10.可选方案中，所述域包括：动力域、底盘域、自动驾驶域，车身域，座舱智能信息域。
11.可选方案中，所述域为动力域，所述动力域包括第一子域控制器、第二子域控制器和第三子域控制器，所述第一子域控制器连接于动力系统，所述第二子域控制器连接于电池系统，所述第三子域控制器连接于热管理系统。
12.可选方案中，所述剩余容量包括空闲的ram、闪存或cpu空间。
13.另一方面本发明还提供了一种汽车，包括上述的应用于电动汽车的集中式电子电
气架构。
14.本发明的有益效果在于：
15.本发明将关键域控制器功能分布在子域内其他控制器或跨域其他控制器里冗余实现，解决了域控制器发生不可逆故障的情况。采用域网关机制，并在比区域控制器本身更简单、更便宜的子域控制器(ecu)上实现，不仅节省线束成本，而且最大限度地减少硬件冗余的成本，有利于降低整车零部件成本。
附图说明
16.通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。
17.图1示出了根据本发明一实施例的应用于电动汽车的集中式电子电气架构的结构示意图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。
19.本发明一实施例提供了一种应用于电动汽车的集中式电子电气架构，包括多个域，每个域中具有域控制器以及所属域下连接于所述域控制器的多个子域控制器；所述域控制器的至少部分功能通过回退软件在所属域中所述子域控制器的剩余容量中冗余实现或者跨域的其他域控制器、其他域控制器下所属的子域控制器的剩余容量中冗余实现；每个域中具有域网关，所述域网关用于将所属域的域控制器承担的功能协调分配给所属域内的所述子域控制器和/或跨域的其他域控制器和/或其他域控制器下所属的子域控制器。
20.具体地，所述域包括：动力域、底盘域、自动驾驶域，车身域，座舱智能信息域。参照图1，以动力域为例，描述本发明。
21.动力域由一个域控制器、通过以太网交换机连接于域控制器的第一子域控制器、第二子域控制器和第三子域控制器，其中，第一子域控制器连接于动力系统，第二子域控制器连接于电池系统，第三子域控制器连接于热管理系统，分别构成了三个智能执行器。动力域还包括一个位于该动力域与车辆其余部分之间的域网关组成。当域控制器发生不可逆故障变得无响应时，这些分布式组件可以协调并接管域控制器的功能。硬件信号以相同的方式通过网关流入和流出实现功能的各个参与者。唯一的区别是，在这种情况下，信息流入和流出的不是一个域控制器而是多个控制节点(图1中实施回退策略的智能执行器)。由网关管理这些信息路由，而基于以太网的域骨干网络的ip层提供所有必要的识别信息。
22.通常情况下，每个域内子域控制器都会有一定量的执行余量，这样的空间同时存在于ecu的闪存和ram中。此外，当域控制器因故障导致功能丧失时，子域控制器(ecu)不再需要履行某些功能，或者可能不需要达到正常水平，这样可以进一步增加域内子域控制器可用的执行空间。根据域内子域控制器上可用的总余量，域控制器的全部功能可以在子域控制器内实现，但出于最大效益角度考虑，也可以实现部分关键功能，比如缩减的“跛行回
家”功能。
23.域网关(控制器-网关)是本发明的重要组成部分。它将所有硬件信号(包括i/o线、lin、can等)传输到和来自车辆的某些部分，由于前面提到的原因，这些部分不能转换为智能执行器。该网关与域中其他子域控制器一样是一个智能执行器，唯一不同是它连接了非智能执行器的硬件并传输其硬线信号(包括i/o线、lin、can等)，比如油门踏板。
24.在正常操作下，域网关主要作用是承担区域控制器和硬件之间的信号路由而不是抽象为智能执行器，主要包括执行can和lin通信调度、读取和发送模拟、数字和pwm信号等，最大限度降低信号延迟，确保关键情况的通信时序要求。当域控制器发生故障失效时，系统在回退操作下，域网关协调子域内控制器实现原属于区域控制器承担的部分关键功能，具体控制器承担哪些功能逻辑取决于回退软件的分区方式。在这种安全架构，除了主干以太网连接之外，域控制器不与其他任何i/o设备直接相连，以保证在域控制器发生故障时这些i/o信号仍然可用，这样可以在不增加任何重复信号线束的前提下实施本发明所提出的分布式回退策略。尽管在这种架构中域网关和域控制器一样是单点故障，但需要注意的是，这种域网关机制可以在比域控制器本身更简单、更便宜的子域控制器(ecu)上实现。
25.针对域控制器发生不可逆故障的情况，本实施例提出了一种安全架构的冗余方案，其中关键域控制器功能以分布式方式在域中每个可用子域控制器上的剩余容量中实现，或者在整车其他域实现。这里的剩余余量是指控制器的已知可用资源，例如未使用的ram、闪存和空闲cpu。在域控制器完全故障丧失控制能力的情况下，分布的备用方案会在受影响域中或整车其他域中实施，并将该方案置于“故障操作”类别中。本安全架构适用于整车任何关键功能域以及跨域集中的组合。
26.本发明另一实施例还提供了一种汽车，包括上述的应用于电动汽车的集中式电子电气架构。
27.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：

1.一种应用于电动汽车的集中式电子电气架构，其特征在于，包括多个域，每个域中具有域控制器以及所属域下连接于所述域控制器的多个子域控制器；所述域控制器的至少部分功能通过回退软件在所属域中所述子域控制器的剩余容量中冗余实现或者跨域的其他域控制器、其他域控制器下所属的子域控制器的剩余容量中冗余实现；每个域中具有域网关，所述域网关用于将所属域的域控制器承担的功能协调分配给所属域内的所述子域控制器和/或跨域的其他域控制器和/或其他域控制器下所属的子域控制器。2.根据权利要求1所述的应用于电动汽车的集中式电子电气架构，其特征在于，所述域网关基于所述回退软件的分区方式进行所述分配。3.根据权利要求1所述的应用于电动汽车的集中式电子电气架构，其特征在于，所述域网关还用于执行can和lin通信调度、读取和发送模拟、数字信号。4.根据权利要求1所述的应用于电动汽车的集中式电子电气架构，其特征在于，所述域包括：动力域、底盘域、自动驾驶域，车身域，座舱智能信息域。5.根据权利要求1所述的应用于电动汽车的集中式电子电气架构，其特征在于，所述域为动力域，所述动力域包括第一子域控制器、第二子域控制器和第三子域控制器，所述第一子域控制器连接于动力系统，所述第二子域控制器连接于电池系统，所述第三子域控制器连接于热管理系统。6.根据权利要求1所述的应用于电动汽车的集中式电子电气架构，其特征在于，所述剩余容量包括空闲的ram、闪存或cpu空间。7.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的应用于电动汽车的集中式电子电气架构。

技术总结

本发明涉及一种应用于电动汽车的集中式电子电气架构及汽车，其中电子电气架构包括包括多个域，每个域中具有域控制器以及所属域下连接于所述域控制器的多个子域控制器；所述域控制器的至少部分功能通过回退软件在所属域中所述子域控制器的剩余容量中冗余实现或者跨域的其他域控制器、其他域控制器下所属的子域控制器的剩余容量中冗余实现；每个域中具有域网关，所述域网关用于将所属域的域控制器承担的功能协调分配给所属域内的所述子域控制器和/或跨域的其他域控制器和/或其他域控制器下所属的子域控制器。本发明将关键域控制器功能分布在子域内其他控制器或跨域其他控制器里冗余实现，解决了域控制器发生不可逆故障的情况。的情况。的情况。