現(xiàn)代汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用探析

于晨斯

摘 要：現(xiàn)代汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用大幅降低了線束使用量，提高了汽車控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有利于整車的裝配和后期的維護(hù)?，F(xiàn)代車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括控制器局域網(wǎng)、局部連接網(wǎng)絡(luò)、多媒體定向系統(tǒng)傳輸、線控技術(shù)、D2B總線技術(shù)等，經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)形成比較成熟的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。該文探討了車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在現(xiàn)代汽車中的應(yīng)用，并對(duì)線控技術(shù)和光纖技術(shù)在現(xiàn)代汽車車載網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：汽車 車載網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用 探析

中圖分類號(hào)：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

在傳統(tǒng)汽車中，控制信息的交換是依靠開關(guān)、繼電器等電子器件之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)?，點(diǎn)與點(diǎn)傳輸需要使用電線束，電氣信號(hào)的種類也僅限于模擬信號(hào)和開關(guān)信號(hào)。隨著汽車自動(dòng)化程度的提高，使用的電子器件數(shù)量也在快速的增加，這種依靠電線束帶來的最大問題是電器接插件數(shù)量的激增，電器接插件容易存在接觸不良等問題，使整個(gè)汽車的控制系統(tǒng)穩(wěn)定性大幅降低，不僅增大了裝配和維修的難度，同時(shí)也加大了汽車的整車成本[1]。為了解決汽車自動(dòng)化程度提高和控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的矛盾，20世紀(jì)80年代，業(yè)界引入了車載網(wǎng)絡(luò)，使用車載網(wǎng)絡(luò)降低線束的使用量，能提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對(duì)于控制整車的成本也具有積極的作用[2]。筆者結(jié)合自身的工作實(shí)踐，對(duì)現(xiàn)代汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行了分析和探討，以期推動(dòng)車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。

1 常見的車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

車載網(wǎng)路技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用大幅的簡(jiǎn)化了汽車線路，降低了線束的用量，同時(shí)車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也提高了信息傳輸?shù)乃俣?，增?qiáng)了汽車控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性[3]。不同的汽車制造商發(fā)展了很多的車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不同類型的車載網(wǎng)絡(luò)需要通過網(wǎng)關(guān)進(jìn)行信號(hào)的解析交換，使不同的網(wǎng)絡(luò)類型能夠相互協(xié)調(diào)，保證車輛各系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)[4]。

控制器局域網(wǎng)（CAN）是國際上應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)總線之一，其數(shù)據(jù)信息傳輸速度最大可達(dá)1Mbit/s，采用雙絞線作為傳輸介質(zhì)，屬于中速網(wǎng)絡(luò)，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中能向控制器局域網(wǎng)中接入很多的電子器件，大幅降低線束用量，目前控制器局域網(wǎng)主要應(yīng)用于汽車電子信息中心、故障診斷等，具有較高的抗電磁干擾特性，在汽車整車中多應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元、ABS電控單元、組合儀表電控單元等[5]。

局部連接網(wǎng)絡(luò)（LIN）信息傳輸速度較低為20Kbit/s，它屬于低速網(wǎng)絡(luò)，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中常作為一種輔助總線，輔助CAN總線工作，其訪問方式為單主多從，目前主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)向盤、車門、座椅、空調(diào)系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)等。局部聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)的先進(jìn)之處在于數(shù)字信號(hào)代替了之前的模擬信號(hào)，滿足了汽車對(duì)低速網(wǎng)絡(luò)的需求。

多媒體定向系統(tǒng)傳輸具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速度，在低成本的條件下棋數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)24.8Mbit/s，采用塑料光纜作為傳輸介質(zhì)，屬于高速網(wǎng)絡(luò)，主要應(yīng)用于對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度較高的汽車多媒體系統(tǒng)，例如連接車載導(dǎo)航器、無線設(shè)備、車載電話等。由于使用的是塑料光纖，其信號(hào)比較可靠，維護(hù)也比較簡(jiǎn)單。

線控技術(shù)最初源于航空航天領(lǐng)域，線控技術(shù)使用電子器件將控制單元和執(zhí)行器連接起來，大大減少了機(jī)械連接裝置和液壓連接裝置的使用。線控技術(shù)屬于高速網(wǎng)絡(luò)，在汽車的安全性系統(tǒng)中有重要應(yīng)用，線控系統(tǒng)能通過傳感器感知車輪的轉(zhuǎn)向角度，通過ECU判斷并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提高了車輪轉(zhuǎn)向的安全性。線控制動(dòng)系統(tǒng)通過導(dǎo)線也能對(duì)汽車制動(dòng)情況進(jìn)行感知，使汽車制動(dòng)系統(tǒng)的反應(yīng)的速度和感知靈敏度得到大幅度提高。

D2B總線技術(shù)是針對(duì)汽車多媒體和通信需求開發(fā)的一種車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用光纖為傳輸介質(zhì)，傳輸速度快，屬于高速網(wǎng)絡(luò)，可連接多媒體設(shè)備、語音電控單元等。D2B總線技術(shù)使用光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，應(yīng)用范圍廣，傳輸信號(hào)穩(wěn)定性強(qiáng)，不受電磁、廣播、輻射等干擾。

2 車載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

車身系統(tǒng)的部件分布在汽車裝置的各處，如果使用線束則線束較長(zhǎng)，容易受到廣播、電磁等其他信號(hào)的干擾，為了避免其他信號(hào)的干擾，在工程實(shí)踐應(yīng)用中通常采用降低通信速度來解決，由于車身系統(tǒng)組成復(fù)雜，使用了大量的人機(jī)接口的模塊，相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量也比較大，通信速度控制難度不大，但是會(huì)提高汽車整車的組裝成本，目前車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在車身系統(tǒng)的應(yīng)用主要是利用直連總線和輔助總線來完成信號(hào)的傳遞。

控制器局域網(wǎng)（CAN）的數(shù)據(jù)總線上一般連接有中央控制單元、四個(gè)車門的控制單元和車前車后各有一個(gè)控制單元等七個(gè)控制單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)中控門鎖、電動(dòng)車窗、照明、空調(diào)系統(tǒng)等部件的控制。其網(wǎng)絡(luò)形式為星狀形式，單一控制單元的故障不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的使用，其他控制單元仍能夠收發(fā)數(shù)據(jù)，提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)作為汽車控制系統(tǒng)的核心，需要對(duì)汽車的啟動(dòng)、運(yùn)行、停止、拐彎等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，這對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度有較高的要求，需要使用高速網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)代汽車的動(dòng)力CAN數(shù)據(jù)總線一般連接發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS/EDL和自動(dòng)變速器三塊電腦，CAN數(shù)據(jù)總線能同時(shí)傳輸10組數(shù)據(jù)，在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中要求數(shù)據(jù)傳遞盡可能的快，所以常使用高性能的發(fā)送器，以便于點(diǎn)火系統(tǒng)間數(shù)據(jù)高速度傳輸。

安全系統(tǒng)是指汽車的安全氣囊啟動(dòng)系統(tǒng)，目前已成為小型汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置，安全系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)駕乘人員的有效保護(hù)，必須要多外界的碰撞等突發(fā)情況做出快速的反應(yīng)，由于汽車的安全氣囊設(shè)置較多，感知外界碰撞強(qiáng)度的碰撞傳感器也較多，所以對(duì)通信速度和傳輸可靠性要求較高。

信息系統(tǒng)是近年來在汽車上應(yīng)用較多的新技術(shù)，主要是為了滿足駕乘人員的車載電話、音響、倒車?yán)走_(dá)、多媒體等功能的使用，由于需要的通信容量大、速度快，所以一般使用光纖，其傳輸速度能有效滿足汽車信息系統(tǒng)的要求。

3 車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 汽車線控技術(shù)的發(fā)展

汽車線控技術(shù)的應(yīng)用有效解決了傳統(tǒng)的機(jī)械連接和液壓連接反饋時(shí)間長(zhǎng)，裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，使用線控技術(shù)可以有效的減少液壓和機(jī)械控制裝置，提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈敏度，有利于為汽車的重新設(shè)計(jì)和布局優(yōu)化提供空間。目前線控技術(shù)在汽車控制和汽車制動(dòng)系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛使用，未來在汽車的遠(yuǎn)程控制、防抱死等領(lǐng)域?qū)l(fā)揮積極的作用。

3.2 汽車光纖技術(shù)的發(fā)展

汽車光纖技術(shù)具有通信容量大、傳輸速度快、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能有效滿足動(dòng)力傳輸系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸高速度的要求，能滿足信息系統(tǒng)傳輸容量大的需要，必將在未來的汽車控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用。同時(shí)，光纖傳輸技術(shù)允許有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率和較高的信噪比，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)控制、車輛狀態(tài)監(jiān)測(cè)和通斷負(fù)載的開關(guān)控制等方面有重要的應(yīng)用。

4 結(jié)語

綜上所述，汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用符合汽車自動(dòng)化、智能化和節(jié)能化的發(fā)展方向，提高了汽車控制系統(tǒng)的靈敏度和穩(wěn)定性，為汽車的布局優(yōu)化和重新設(shè)計(jì)提高了空間，并且大大降低了整車制造成本，提升了現(xiàn)代汽車的技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)

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