一種基于互聯網的新能源汽車電子控制單元ecu的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及汽車電子領域，特別面向新能源汽車整車電子控制單元ECU的設計與 應用，可為新能源汽車電子控制單元提供基于互聯網的強大數據處理功能，進而為新能源 汽車整車優化控制與信息共享提供互聯網絡實現途徑。
【背景技術】
[0002]以電動汽車為代表的新能源車替代傳統化石能源汽車已成為不可逆轉的趨勢。新 能源汽車的設計與制造基于現代科技成果，其設計起點的電子化和信息化就遠高于傳統汽 車，因此將車輛整車運行數據及各獨立總成部件的運轉信息傳遞至互聯網建立與其它外部 系統共享的信息網絡，以及運用互聯網大數據分析處理形成反饋控制，有客觀需要和技術 上實現的可能。迄今，將車輛一般信息與互聯網連接已經實現，但是采用某種方式將車輛內 部控制單元運行參數通過網絡發送至設計部門進行大數據分析并優化反饋給控制單元鮮 有先例。
【發明內容】
[0003] 本發明提供一種新能源車電子控制單元ECU(Electronic Control Unit)，將互聯 網通信技術嵌入傳統汽車電控單元，具有WiFi無線互聯網連接功能，可將ECU采集的車輛信 息及運行參數發送到互聯網中以及ECU接收源于互聯網的數據和指令。
[0004] 所述ECU整體功能分為五個模塊，其中包括輸入模塊、輸出模塊、通信模塊、處理器 模塊、電源模塊。
[0005] 其中處理器模塊在其中起到主要的關聯作用，E⑶通過處理器模塊控制輸入模塊、 輸出模塊，實現信號采集和對外控制;通信模塊則實現外界網絡與處理器模塊的通信和數 據交換;電源模塊則保證其余四個模塊的正常工作，是ECU設計中的基礎模塊。
[0006] 所述輸入模塊，由開關量輸入單元、模擬量輸入單元、頻率量輸入單元組成。
[0007]其中，開關量輸入單兀由20路尚有效開關量輸入電路和低有效開關量輸入電路組 成，高有效開關量輸入電路應用于開關量信號為高電平時有效的情況，反之低有效開關量 輸入電路應用于開關量信號為低電平時有效的情況。例如，ECU采集車輛換擋器的前進擋信 號，成功換到前進擋時輸出高電平，退出前進擋時輸出低電平，此種情況應用高有效開關量 輸入電路。
[0008] 其中，模擬量輸入單元由4路常用輸入電壓范圍處理電路和7路非常用輸入電壓范 圍處理電路組成，常用輸入電壓范圍為0V~5V，非常用輸入電壓范圍指0V~5V以外的范圍，用 于采集溫度、壓力及剩余燃料等模擬量信號。
[0009] 其中，頻率量輸入單元包含4路頻率量輸入電路，可將磁電式轉速傳感器脈沖信號 調理整形成規則的方波信號，用于計算轉速。
[0010] 所述輸出模塊，由開關量輸出單元、模擬量輸出單元、小電流低位驅動單元和大電 流低位驅動單元組成。
[0011]其中，開關量輸出單兀由8路開關量信號輸出電路組成，0V/24V輸出，用以驅動信 號燈、繼電器等負載，可實施對裝備上某些裝置的控制，如必要時切斷燃料通路，鎖定裝備 的位置。
[0012]其中，模擬量輸出單元由4路模擬量信號輸出電路組成，可輸出DC-10V~+10V。
[0013] 其中，小電流低位驅動單元由8路小電流低位驅動電路組成，這些電路可用于驅動 繼電器、冷卻風扇等驅動電流較小的負載，同時這些電路具有負載的開路與短路診斷功能。
[0014] 其中，大電流低位驅動單元由6路大電流低位驅動電路組成，這些電路可用于驅動 電流較大的負載，同時這些電路具有負載開路與短路診斷功能。
[0015] 所述通信模塊，由RS485通信單元和CAN通信單元組成。
[0016] 其中，RS485通信單元具有1路RS485通信接口電路，支持與車輛設備中需要RS485 通信的設備通信。
[0017] 其中，CAN通信單元由3路CAN通信接口電路組成，CAN通訊單元用于采集車輛裝備 CAN總線上的數據信息，配合主處理器單元中的軟件支持SAE J1939/IS011783、IS015031等 協議，用于獲取發動機及發動機控制器狀態、故障診斷信息等。
[0018] 所述電源模塊，由±12V電源單元、5V電源單元和3.3V電源單元組成。
[0019]其中，±12V電源單元由開關電源電路構成，用于ECU中大電流低位驅動單元、模擬 量輸出單元供電。
[0020] 其中，5V電源由線性穩壓電路構成，用于E⑶中主處理器單元、頻率量輸入單元、小 電流低位驅動單元、模擬量輸入單元、CAN通信單元、RS485通信單元供電。
[0021 ] 其中，3.3V電源由線性穩壓電路構成，用于E⑶中WiFi處理器單元供電。
[0022] 所述處理器模塊，由主處理器單元和WiFi處理器單元組成。
[0023] 其中，主處理器單元由具有多種通信模式、多路I/O和AD 口等功能于一體的處理器 芯片MC9S12以及其外圍電路構成，能夠實現ECU中各模塊之間的控制和故障診斷。
[0024] 其中，WiFi處理器單元由具有WiFi功能的芯片及其外圍電路組成，WiFi芯片具有 通用異步串口通信接口。
[0025] E⑶各功能模塊的正常工作需要E⑶的軟件支持，E⑶整體軟件由主處理器軟件和 WiFi處理器軟件組成，為使軟件層次分明，結構清晰，將處理器軟件分為底層軟件、應用層 接口軟件和應用層軟件，底層軟件的功能是實現處理器內部模塊的功能，應用層接口軟件 的功能是向應用層軟件提供訪問底層軟件的途徑，應用層軟件是由ECU客戶根據ECU的應 用策略編寫的實現應用策略的軟件。
[0026] ECU與所裝載的車輛裝備之間通過線束連接，所裝載的車輛裝備通過線束向ECU傳 遞電信號以及從ECU獲取電信號，ECU軟件將從車輛裝備獲取的電信號及向車輛裝備傳遞的 電信號轉化為表征車輛裝備參數的信息，這些參數信息存儲于主處理器軟件中，以軟件變 量的形式承載參數信息，這些參數信息通過通用異步串口通信接口由主處理器傳遞到WiFi 處理器中，WiFi處理器通過連接WiFi訪問點(AP)將這些信息傳遞到互聯網絡中。在傳遞到 WiFi處理器之前，主處理器軟件將這些參數信息進行封裝，封裝的目的是使WiFi處理器軟 件能夠將接收到的一連串字符數據(長度為8比特位的數據)轉換為表示參數信息的數據， 比如:這些參數信息中包含加速踏板開度信息（加速踏板開度為80.5%)，此信息存儲于主處 理器軟件中的一個變量PedalOpen(值為0X50)中，主處理器軟件將此變量值(0X50)和表示 其他參數信息的變量值一起發送到WiFi處理器，WiFi處理器接收到大量的數值中可能包含 多個0X50;WiFi處理器軟件根據主處理器軟件發送數據時的封裝方式進行解析，獲取每個 字符數據在這些參數信息中的含義。
[0027] 主處理器軟件發送數據的封裝方式為在發送變量(承運輸設備的參數信息)值前 先發送特征字節序列(順序排列的N個字符數據），在特征字節序列發送完畢后發送變量的 地址(變量存放在主處理器內存中的地址值，不同的變量其地址不同），特征字節序列用來 標示某個反映參數信息字符數據的含義，即特征字節序列中的字符數據不是全部反映參數 信息的字符數據，這里需要說明的是只在極小概率情況下，才有特征字節序列中的全部數 據都為反映參數信息的字符數據發生，這個極小概率值滿足下列公式：
P:概率;N:特征字節序列總數，每一個字符數據有256種取值可能，N階乘作為考慮到人 為對變量標定的隨機因素。E⑶通過其內部WiFi處理器接收源于互聯網的數據，在WiFi處 理器成功連接WiFi訪問點(AP)情況下，E⑶具有與互聯網通信的條件，為使ECU能正確解析 接收到的互聯網的數據，互聯網的某個終端設備發送數據時需要按照一定格式進行封裝， 其格式基于上述主處理器軟件發送數據的封裝方式，即在上述主處理器軟件發送數據的封 裝方式基礎上，加入數據的指令，指令為讀ECU數據指令和寫ECU數據指令，由于ECU數據通 過ECU主處理器軟件中的變量表示，因此讀ECU指令和寫ECU指令分別為對主處理器軟件中 變量值讀取指令和對主處理器軟件中變量值修改指令。WiFi處理器軟件將接收到的互聯網 數據通過通用異步串口通信接口傳遞主處理器，主處理器軟件對串口接收到的數據進行解 析，解析出變量地址數據，指令數據和變量值數據，當指令數據代表讀含義時，主處理器軟 件對存放在地址數據中的變量值進行讀取按照上述主處理器軟件發送數據的封裝方式向 WiFi處理器發送；當指令數據代表寫含義時，主處理器軟件對存放在地址數據的變量值按 照解析的變量值數據進行修改。
[0028] E⑶在使用方法上主要依據客戶使用需求，擁有較高的應用自由度，客戶可通過如 下步驟進行使用： (1)客戶根據自身應用對象，提出控制策略，制定ECU應用接口定義，根據控制策略繪 制控制流程圖，按控制流程圖編寫ECU主處理器的應用軟件。
[0029] (2)定義接口，連接控制所必需的傳感器和執行器部件，通過位于微控制器部分 的系統軟件從各輸入接口采集信息，對各輸入口進行狀態控制、設置各種事件中斷或內部 中斷，即可運行整個控制系統。
[0030] (3)同時啟動診斷通訊軟件為復雜的、難以直接測試的各個接口及電控單元本身 提交故障診斷功能，同時為外部高級調試中端設備等提供通訊服務。
[0031] (4)當調試完畢并通過系統標定與可靠性試驗后，即可按控制對象功能的需求去 掉本電控單元上的不必要功能電路，制作專門用于控制對現的產品化電控單元。
[0032] 本發明可為新能源車輛提供快速整車控制開發平臺，在此基礎上實現將車輛裝備 的參數信息通過WiFi的方式發送至移動終端，或直接接入互聯網發送至服務器端。這些數 據對售后服務和車輛管理意義重大，同時也可為制造廠提升產品質量改進產品性能提供重 要支持。
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