低成本車載車聯(lián)網(wǎng)終端實現(xiàn)方式研究

段金亮，龔存昊，許東輝

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

汽車電子

低成本車載車聯(lián)網(wǎng)終端實現(xiàn)方式研究

段金亮，龔存昊，許東輝

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

文章首先介紹了車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的組成和主要實現(xiàn)的功能，然后闡述了整車CAN總線網(wǎng)絡(luò)在乘用車領(lǐng)域的應(yīng)用情況。介紹了車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在診斷技術(shù)應(yīng)用中的實現(xiàn)方式和UDS統(tǒng)一診斷協(xié)議中的主要服務(wù)協(xié)議。列舉了傳統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)終端的實現(xiàn)方式的不足之處，最后詳細(xì)闡述了集成式車輛網(wǎng)終端的實現(xiàn)可行性分析，具備成本低、易推廣等優(yōu)點，同時給出了集成式終端的系統(tǒng)框圖方案。

Telematics；診斷；車身控制器；汽車

CLC NO.:U463.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)07-141-03

1、概述

Telematics車聯(lián)網(wǎng)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，為車主提供駕駛、生活所必需的各種信息。通常所說的Telematics車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)就是指應(yīng)用無線通信技術(shù)的車載電腦系統(tǒng)，汽車行駛中出現(xiàn)故障時，通過無線通信連接服務(wù)中心，進(jìn)行遠(yuǎn)程車輛診斷，內(nèi)置在汽車中的計算機記錄汽車主要部件的狀態(tài)，并隨時為維修人員提供準(zhǔn)確的故障位置和原因。汽車通過終端機接收信息并產(chǎn)看交通地圖、路況介紹、交通信息、安全與治安服務(wù)、以及信息與娛樂服務(wù)等。目前，車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在汽車領(lǐng)域中正被逐漸應(yīng)用。

一個車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要包含三部分：車載終端（T-Box）、通信網(wǎng)絡(luò)、后臺系統(tǒng)。系統(tǒng)框圖如圖1所示：

T-Box作為車載終端安置在汽車內(nèi)，擔(dān)負(fù)著數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的重任，是車輛實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)生態(tài)模式不可或缺的組成部分。通常其作為單獨終端裝置存在于車內(nèi)，本文將重點研究T-Box的優(yōu)化實現(xiàn)方式。

2、整車通信網(wǎng)絡(luò)化

CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network）的縮寫，由BOSCH公司在1986年推出。隨著汽車技術(shù)的日益發(fā)展，汽車新產(chǎn)品開發(fā)平臺化程度越來越高。同時由于汽車需要共享的信息增長迅速，所以汽車中搭載了越來越多的ECU模塊。ECU模塊彼此之間交互功能日益頻繁，傳統(tǒng)的線束方式由于其成本較高，構(gòu)造復(fù)雜，而采用網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)可以較完美的解決該項問題，降低了成本的同時也減少了總線線束的長度和種類。而相較于目前有些整車或零部件廠商使用的Flexray協(xié)議，CAN總線技術(shù)成熟，成本低廉，實時性和靈活性高，已經(jīng)成為了汽車制造領(lǐng)域內(nèi)使用范圍最廣的一種總線協(xié)議。在國內(nèi)外大多數(shù)的整車企業(yè)中，已經(jīng)成為了主流的控制器聯(lián)網(wǎng)方式。

一個典型的汽車CAN總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖2所示：

圖2 某汽車總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

在CAN總線網(wǎng)絡(luò)中，各個節(jié)點之間的信息通信采用多主廣播方式，將T-Box連接到整車CAN總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中個，使整車各個節(jié)點模塊與T-Box之間進(jìn)行大量信息交互成為可能。事實上，再目前多數(shù)車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，車載終端也是通過整車網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)總線獲取需求的信息數(shù)據(jù)。

3、車聯(lián)網(wǎng)診斷技術(shù)

車聯(lián)網(wǎng)中比較重要的功能就是對汽車整車或零部件模塊的故障診斷。診斷模式為車載終端通過連接CAN數(shù)據(jù)總線對目標(biāo)節(jié)點發(fā)送診斷指令，目標(biāo)節(jié)點反饋故障診斷信息，車載終端將故障信息儲存、顯示、上傳。

隨著CAN線成為主流通信模式， ISO14229即UDS（統(tǒng)一診斷服務(wù)）應(yīng)運而生，當(dāng)前在讀取故障代碼的基礎(chǔ)上，還可以通過相應(yīng)的診斷指令對某個ECU進(jìn)行動作測試、實時數(shù)據(jù)讀取、標(biāo)定學(xué)習(xí)、軟件刷新等。

由于UDS協(xié)議能夠廣泛應(yīng)用于多種總線制式上，其已成為了眾多整車廠使用的對象。UDS協(xié)議定義了許多診斷服務(wù)，表1中列舉比較常見或常用的診斷服務(wù)：

表1 常用的診斷通信功能服務(wù)

T-Box執(zhí)行診斷工作的流程，如圖3所示：

①車載終端使用UDS診斷服務(wù)指令通過CAN總線向?qū)ο驟CU發(fā)送相應(yīng)的指令請求；

②ECU對此進(jìn)行響應(yīng)，將數(shù)據(jù)發(fā)給車載終端；

③車載終端存儲這些數(shù)據(jù)，或是將這些數(shù)據(jù)上傳至平臺。

圖3 T-Box診斷工作流程

4、車載終端實現(xiàn)方式研究

4.1 傳統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)終端

在當(dāng)前主流的搭載方式如下圖4-1所示，在整車上增加單獨的終端裝置，用于實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)功能。

圖4

4.2 本文研究方式

與車身控制器（BCM）節(jié)點集成。如圖4-2所示。下面進(jìn)一步說明圖4-1與圖4-2中不同車聯(lián)網(wǎng)終端搭載方式之間的優(yōu)劣對比：

傳統(tǒng)的車聯(lián)網(wǎng)終端搭載方式的不足：

①結(jié)構(gòu)：需要單獨考慮自身結(jié)構(gòu)以及在車身上的布置位置；

②線束：增加與T-Box模塊連接的線束及其在車身上的布置和走向；

③成本：單獨模塊成本較高，不利于在所有車型上配置，目前應(yīng)用車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的較多為高檔車型。

考慮到傳統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)終端搭載方式的問題，而BCM幾乎在全系車型中都普遍存在，且均連接整車通信網(wǎng)絡(luò)，其外部環(huán)境在整車環(huán)境中已經(jīng)必然存在。改進(jìn)后的車聯(lián)網(wǎng)終端搭載方式集成T-Box功能后，外部結(jié)構(gòu)及線束不需要額外增加，僅從內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，需要增加與無線通信相關(guān)的硬件，如3G/4G模塊，診斷通信功能主芯片已經(jīng)存在這些功能。

基于上述前提條件，以及新實現(xiàn)方式的種種優(yōu)勢，下面就具體實現(xiàn)方式進(jìn)行闡述。因為BCM已經(jīng)存在如MCU在內(nèi)的多數(shù)常用模塊，具備了網(wǎng)絡(luò)通信、診斷的功能或條件。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)T-Box模塊的功能需求，在BCM上增加無線通信模塊和GPS模塊，分別用于實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的接收和上傳以及定位功能。集成式模塊的系統(tǒng)框圖如下圖所示。

圖5 集成式模板系統(tǒng)框圖

5、結(jié)論

傳統(tǒng)T-Box作為獨立模塊搭載在汽車上，由于成本壓力未能在全系車型上廣泛配置。而因為配置這一模塊則需要單獨計算安裝位置等結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，為整車開發(fā)增加研發(fā)投入。BCM作為整車普遍搭載的控制器，集成T-Box本身功能僅需要增加如無線通信等模塊單元，免去外部結(jié)構(gòu)、線束等諸多考慮因素，節(jié)省單獨T-Box模塊所帶來的成本投入，便于在低中高檔所有車型上普及使用。

[1] 胡艷峰,唐鍵,鄒利寧.基于CANoe的汽車CAN總線通信及診斷設(shè)計[J].汽車電器,2015，6:10-14.

[2] 麥克斯,汽車第二代車載診斷系統(tǒng)詳解[M],北京:北京機械工業(yè)出版社,2007.

[3] International Organization for Standards ISO14229-1，Road vehicles-Unified Diagnostic Services[S].2006.

[4] 常姍姍.第四代移動通訊技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用[J],通信與網(wǎng)絡(luò),2016.1:51-52.

[5] 周立夫,金曉華,劉晨曦等.Telematics車載終端CAN通訊收發(fā)電路的電磁兼容性設(shè)計[J].汽車實用技術(shù).2015.9:80-83.

[6] 高正東, 汪煒, 一種汽車遠(yuǎn)程故障診斷儀TBOX的設(shè)計和實現(xiàn)[J].今日電子.2013.12:58-61.

Lowcost On-board Vehicle Network Terminal Research

Duan Jinliang, Gong Cunhao, Xu Donghui
（Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd.Technical Center, Anhui Hefei 230601）

The article first introduced the Telematics system composition and the main function. Expounds the vehicle CAN bus network application in passenger vehicle poduct realization. Telematics system are introduced in the diagnosis of technical application is implemented and UDS diagmostic protocle,the main service. The article enumerates the traditional shortcomings of the T-Box. Finally expounds the feasibility of integrated mojules in detail, with low cost, easy popularization and application etc. Integrated terminal system block diagram is given.

Telematics; Diagnosis; BCM; Automobile

U463.6

A

1671-7988(2016)07-141-03

段金亮，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.07.044