[发明专利]一种氢燃料电池汽车的网络拓扑结构

说明书

本发明公开了一种氢燃料电池汽车的网络拓扑结构，属于氢能汽车网络拓扑技术领域，包括：与制动转向控制相关的控制器放置于动力CAN上，与电池电机控制相关的控制器及氢燃料电池系统放置于新能源CAN上，剩余其他功能的控制器放置于车身CAN上。通过CAN线通讯实现整车控制器之间大量可靠的数据传输，不需要大量硬线连接；同种类型的控制器放在同一个网段上，不同类型的控制器放在不同的网段上，保证了不同网段的有效隔离，每个网段的负载率控制器在合理范围内，从而提高信号传输的可靠性。车辆功能配置增加时，网络拓扑只需要在现有的基础上做适应性变更，根据新增控制器的类型直接布置在现有的网段上，适配性强。

技术领域

本发明属于氢能汽车网络拓扑技术领域，更具体地，涉及一种氢燃料电池汽车的网络拓扑结构。

背景技术

随着汽车上控制器个数的增多，汽车智能化程度的提高，硬线已经不能够满足整车功能的实现，德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发出一种串行数据通信协议，即CAN总线，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率最高可达1Mbps。

CAN总线由导线、控制器和终端电阻组成。导线由截面积为0.35mm²或0.5mm²的两根铜导线双绞而成，控制器中集成有主控芯片和CAN收发器，主控芯片收到和发送的信号进行翻译，收发器负责接收和发送网络上共享的信息；整个系统有两个终端电阻，可以单独存在于导线上，也可以集成在两个不同的控制器内，其作用是阻止CAN总线信号产生变化电压的反射。当终端电阻出现故障时，因为线路的反射影响，控制单元的信号无效。

不同的控制器通过导线按照一定的规则连接在一起，形成的拓扑结构，称为CAN网络拓扑，两个终端电阻或终端电阻所在的控制器称之为网络终端，分布在网络的两端，这两个终端电阻或终端电阻所在的控制器之间的CAN线称之为干线，从干线上分出分支连接其他控制器，这些控制器称之为网络节点，干线到控制器之间的分支称之为支线。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次，因此可在各节点之间实现自由通信。

氢燃料电池因其高转换效率、环保无污染等特点，在乘用车上的搭载已经成为各大主机厂的重要研究方向，怎样将氢燃料电池有效的与车辆其他部件结合起来，保证氢气的贮存、传输、发生化学反应以及反应后电能到电机的输出及控制，并且保证整个过程中的安全等级，是迫切需要解决的问题。

参考公开号为CN112422392A的专利申请，其使用独立网关，整车控制器、电机控制器、高压配电箱、氢瓶控制器、燃料电池控制器、电池管理控制器、电子驻车制动系统和电动助力转向系统放在同一网段上，汽车管理模块包括车载远程信息处理器(Telematics BOX，T-BOX)、360°全景泊车辅助系统、电子仪表、车载信息娱乐系统、空调、热管理控制器和车身控制模块放在同一条网段上。上述网络结构负载率偏高，对于不同类型控制器划分不清晰，对于车型配置升级或车辆功能变化时适配性不高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种氢燃料电池汽车的网络拓扑结构，实现同一系统功能的控制器放在同一个网段上，不同网段之间减少报文转发，并且在不同车型或者同一车型不同配置时网络拓扑的主体结构不会有变化，仅仅进行报文定义的删除或增加。

为实现上述目的，本发明提供了一种氢燃料电池汽车的网络拓扑结构，包括：车身CAN、动力CAN和新能源CAN三个网段；

与制动转向控制相关的控制器放置于所述动力CAN上，与电池电机控制相关的控制器及氢燃料电池系统放置于所述新能源CAN上，剩余其他功能的控制器放置于所述车身CAN上。

在一些可选的实施方案中，所述氢燃料电池系统包含氢燃料电池控制器FCCU、储氢系统控制器HMS以及热管理电源直流直流转换器DCDC，