總線技術(shù)在汽車電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

阮夏舟

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，我國的汽車及其相關(guān)的產(chǎn)業(yè)也處在快速發(fā)展階段。伴隨著汽車的應(yīng)用和普及，我國私家車的數(shù)量也在逐年攀增。社會(huì)的不斷向前推進(jìn)促進(jìn)了人們生活觀念的改變，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于汽車產(chǎn)業(yè)提出了更高的要求。傳統(tǒng)的汽車制造再也不能滿足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需要。汽車也不再是簡(jiǎn)單的代步工具。汽車設(shè)計(jì)需求多樣化的同時(shí)，汽車制造水平也有了質(zhì)的飛躍。汽車在批量生產(chǎn)制造當(dāng)中，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)空間結(jié)構(gòu)的集成化，同時(shí)也能夠利用總線技術(shù)依據(jù)環(huán)境而改變自身的運(yùn)行模式?，F(xiàn)代汽車已經(jīng)朝著智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。本文從總線技術(shù)在汽車電氣系統(tǒng)中應(yīng)用的角度出發(fā)，旨在根據(jù)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行模式為其匹配合適的總線技術(shù)。

關(guān)鍵詞：總線技術(shù);汽車電氣系統(tǒng);應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)：U463? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）10-0217-02

0? 引言

在汽車制造技術(shù)當(dāng)中，總線技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部電子信息的傳輸?？偩€主要是由汽車內(nèi)部信號(hào)線聚集而成的。除了實(shí)現(xiàn)電子信息傳輸之外，還能實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的通信。正是因?yàn)榭偩€技術(shù)的存在，汽車內(nèi)部各子系統(tǒng)之間的通信效率才會(huì)增加。就目前汽車發(fā)展的趨勢(shì)來看，縮短汽車各子系統(tǒng)間信息傳輸所需要的時(shí)間，可以顯著提升信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。在未來汽車的發(fā)展將會(huì)以總線作為基礎(chǔ)，進(jìn)一步開發(fā)和創(chuàng)新汽車電氣系統(tǒng)。利用總線技術(shù)保證電氣系統(tǒng)的工作效率，保障整個(gè)汽車工作的穩(wěn)定性?，F(xiàn)階段汽車內(nèi)部都會(huì)搭載不同樣式的小型電腦。車載電腦系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)汽車內(nèi)部的信息傳輸和通訊。伴隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們的社會(huì)觀念也發(fā)生的變化，現(xiàn)代人對(duì)于汽車的樣式、功能、質(zhì)量的要求越來越高。為了滿足人們對(duì)汽車制造要求的不斷提升，汽車各部分的系統(tǒng)也在不斷升級(jí)，以此來滿足現(xiàn)代人們的需求。汽車內(nèi)部系統(tǒng)代表整個(gè)汽車的核心技術(shù)和運(yùn)行能力，尤其是汽車內(nèi)部的電氣系統(tǒng)滿足人們?nèi)粘?dòng)力與舒適性的需要。利用總線技術(shù)可以顯著提升汽車電氣系統(tǒng)的工作效率。若是人們無法實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部各子系統(tǒng)之間信息的傳輸，將會(huì)降低汽車的整體性能。若是采用總線技術(shù)可以避免這類問題的產(chǎn)生，同時(shí)還能促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)信息化的實(shí)現(xiàn)。

1? 總線技術(shù)在汽車電氣系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

伴隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，我國的汽車產(chǎn)業(yè)正在快速發(fā)展。汽車從制造之初發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)衍生出了許多功能，汽車再也不是傳統(tǒng)意義的代步車，如今的汽車產(chǎn)業(yè)正在朝著網(wǎng)絡(luò)化和智能化的方向發(fā)展?？偩€技術(shù)在汽車電氣系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用促進(jìn)了汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。汽車內(nèi)部已經(jīng)實(shí)現(xiàn)信息化，各系統(tǒng)之間能夠通過信息傳輸進(jìn)行連接和聯(lián)動(dòng)?，F(xiàn)階段的汽車當(dāng)中都搭載了不同樣式的車載電腦。車載電腦控制著整個(gè)汽車的系統(tǒng)。如動(dòng)力、空調(diào)、傳動(dòng)等系統(tǒng)都受到車載電腦的控制，車載電腦如今已經(jīng)成為整個(gè)汽車的大腦。車載電腦作為整個(gè)汽車內(nèi)部系統(tǒng)的控制單元通過總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)。像是汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)可以通過總線技術(shù)（CAN）進(jìn)行連接形成局部的控制網(wǎng)絡(luò)。汽車車窗的升降系統(tǒng)和車后視鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)也可以通過總線技術(shù)形成的局部控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。目前汽車內(nèi)部常用的總線技術(shù)是LIN、MOST。這兩種總線技術(shù)目前是車內(nèi)使用最多的技術(shù)。正是因總線技術(shù)的使用，而得以控制車內(nèi)的各個(gè)系統(tǒng)。

2? 控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)

汽車內(nèi)部子系統(tǒng)所使用的總線技術(shù)屬于一種局域網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。CAN總線技術(shù)是最先興起的。其最早是由德國某家公司利用了很長時(shí)間，研制期間投入了大量的人力物力。德國這家公司最早的理念是實(shí)現(xiàn)汽車各個(gè)模塊之間的信息傳輸。由于在汽車制造早期，汽車各模塊之間的信息傳輸是非常困難。為了更好的實(shí)現(xiàn)汽車各模塊之間的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換和通信問題。德國這家公司開始了研制能夠?qū)⑵嚠?dāng)中各個(gè)模塊連接在一起的新技術(shù)。傳統(tǒng)總線技術(shù)在模塊信息傳遞上面具有局限性，CAN總線技術(shù)突破了傳統(tǒng)總線技術(shù)的控制。其在保證汽車內(nèi)部各模塊之間能保持正常通信的基礎(chǔ)上，對(duì)汽車內(nèi)部復(fù)雜的線路和系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)。經(jīng)過的CAN總線技術(shù)優(yōu)化后的汽車結(jié)構(gòu)能夠大幅度減少連接各模塊線路的長度。同時(shí)還能簡(jiǎn)化原有的線路數(shù)量。從這點(diǎn)上看，CAN總線技術(shù)的出現(xiàn)和在汽車內(nèi)部電氣系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用改變了整個(gè)汽車行業(yè)發(fā)展的結(jié)構(gòu)。使用CAN總線技術(shù)的汽車不光安全性和整潔性有了明顯的提升，就連汽車的整體結(jié)構(gòu)也有了很大程度上的升級(jí)。傳統(tǒng)總線技術(shù)是基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的工作原理實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部各模塊的聯(lián)動(dòng)。雖然從理論上看，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的原理可以解決汽車內(nèi)部各模塊信息傳輸和通信的問題，但是卻讓整個(gè)汽車內(nèi)部的電路系統(tǒng)變的更加復(fù)雜。復(fù)雜的汽車系統(tǒng)不利于后期故障的查找，同時(shí)也限制了汽車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。CAN總線技術(shù)的出現(xiàn)還具有劃時(shí)代的意義，將此技術(shù)應(yīng)用到汽車模塊的控制當(dāng)中，汽車復(fù)雜的線路變得簡(jiǎn)單，同時(shí)也減少了汽車當(dāng)中不必要的插件。傳統(tǒng)總線技術(shù)的升級(jí)和優(yōu)化改變了汽車通信線路的長度，同時(shí)也滿足了汽車內(nèi)部各模塊對(duì)于通信的需要。通過CAN總線技術(shù)建立起的汽車內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于汽車內(nèi)部各元器件的控制，同時(shí)也能夠支持汽車實(shí)現(xiàn)信息化發(fā)展，利用CAV總線技術(shù)還能保證各模塊而數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量。

3? 局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)

在研制出CAN總線技術(shù)之后，為了促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和滿足人們的各項(xiàng)需求。人們又開始著手研制新的總線技術(shù)。LIN總線技術(shù)便是在CAN總線技術(shù)之后新研制的技術(shù)。由于其在CAN總線技術(shù)的基礎(chǔ)上，能夠進(jìn)一步降低導(dǎo)線成本和汽車裝備成本而得到了廣泛應(yīng)用。與此同時(shí)，為了進(jìn)一步降低LIN總線技術(shù)的運(yùn)行成本，部分廠商其中包括摩托羅拉、沃爾沃等開始攜手研制出一種新型的串行通信協(xié)議。這種新型的通信協(xié)議比傳統(tǒng)的通信協(xié)議更能提高汽車內(nèi)部系統(tǒng)的通信與連接。過去傳統(tǒng)總線技術(shù)的信息傳輸速度較低，但當(dāng)使用了LIN總線技術(shù)之后汽車導(dǎo)線的傳輸速度有了顯著提升，雖然目前為止汽車導(dǎo)線的信息傳輸速度只有20kb/s，但是汽車導(dǎo)線本身卻具備了一定的抗干擾能力。伴隨著總線技術(shù)的發(fā)展，汽車內(nèi)部的導(dǎo)線數(shù)量越來越少，汽車電腦本身的負(fù)擔(dān)也越來越低。正因LIN總線技術(shù)具備諸多的優(yōu)點(diǎn)受到了各大廠商的青睞，但是由于LIN總線技術(shù)對(duì)精度方面的性能較差，其只能使用在對(duì)精度要求不高的結(jié)構(gòu)功能當(dāng)中，像是雨刮器、車窗控制等。

4? MOST總線技術(shù)

伴隨著總線技術(shù)的成熟，總線技術(shù)逐漸被應(yīng)用于社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。以光纖為基礎(chǔ)的MOST的總線技術(shù)提高了對(duì)汽車多媒體和相關(guān)硬件結(jié)構(gòu)的控制。為了降低汽車多媒體運(yùn)行當(dāng)中網(wǎng)絡(luò)流量的消耗，保證整個(gè)汽車系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為了達(dá)成這個(gè)目的，需要相關(guān)人員加強(qiáng)對(duì)MOST總線技術(shù)的研發(fā)，通過進(jìn)一步完善MOST總線技術(shù)。經(jīng)過MOST總線技術(shù)的發(fā)展，汽車多媒體能夠穩(wěn)定運(yùn)行，其所需要的網(wǎng)絡(luò)流量和傳輸速度都能達(dá)到目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以高效的保障汽車內(nèi)部的通信質(zhì)量。如今的MOST技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)汽車內(nèi)部之中。

5? 對(duì)汽車電氣系統(tǒng)中CAN總線技術(shù)的分析研究

CAN總線技術(shù)被應(yīng)用在整個(gè)汽車系統(tǒng)當(dāng)中。作為一種可靠的汽車計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)。CAN技術(shù)從研發(fā)之初就因其具有良好的特性而得到人們的青睞。汽車電氣系統(tǒng)可以利用CAN技術(shù)實(shí)現(xiàn)各單元系統(tǒng)的信息傳遞。并且能夠達(dá)到簡(jiǎn)化汽車內(nèi)部導(dǎo)線、內(nèi)部感應(yīng)器的作用。此外，CAN總線技術(shù)的使用避免了汽車內(nèi)部出現(xiàn)串線的情況。其可以有效避免功能的重復(fù)。使用CAN總線技術(shù)提高了汽車內(nèi)部各系統(tǒng)之間的信息傳遞效率，降低了汽車系統(tǒng)的運(yùn)行成本，其能夠更好的來控制汽車內(nèi)部的各個(gè)模塊，保證汽車的正常運(yùn)行。由于CAN總線技術(shù)所具有的特點(diǎn)，CAN總線技術(shù)也已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車維修人員所必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)。汽車維修人員只有了解CAN總線技術(shù)的控制原理和技術(shù)組成，才能靈活的運(yùn)用CAN技術(shù)解決汽車電氣系統(tǒng)出現(xiàn)的各種故障。

5.1 汽車CAN總線系統(tǒng)的故障分類

汽車電源系統(tǒng)引起的故障。電氣系統(tǒng)是整個(gè)汽車的核心?，F(xiàn)代汽車已經(jīng)走在了信息化的道路上。如今整個(gè)汽車的中樞便是電控ECU。ECU成為了整個(gè)汽車正常運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)。汽車ECU的運(yùn)行需要有穩(wěn)定的電壓的條件，一般0.5-15伏的電壓是保證ECU系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。若是汽車電壓低于ECU正常工作的標(biāo)準(zhǔn)值，將會(huì)出現(xiàn)ECU暫停工作的情況發(fā)生，這將會(huì)嚴(yán)重的影響整個(gè)汽車電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

線路故障。汽車內(nèi)部不同模塊之間的信息傳遞由汽車線路連接實(shí)現(xiàn)。CAN總線技術(shù)決定著不同系統(tǒng)之間信息的傳遞。當(dāng)CAN總線技術(shù)發(fā)生故障后，通信環(huán)節(jié)便會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，錯(cuò)誤或者失真的通信信號(hào)將會(huì)讓整個(gè)電控單元陷入癱瘓。最終導(dǎo)致汽車電控系統(tǒng)無法正常工作。

節(jié)點(diǎn)故障。每個(gè)節(jié)點(diǎn)就代表一個(gè)電控模塊，一旦節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障也就意味著汽車的電控模塊發(fā)生故障。節(jié)點(diǎn)故障的主要是由于汽車內(nèi)部的傳輸協(xié)議與某個(gè)軟件程序不兼容而導(dǎo)致汽車局部控制網(wǎng)絡(luò)癱瘓，導(dǎo)致整個(gè)電氣系統(tǒng)無法正常工作。一般節(jié)點(diǎn)故障并不是單個(gè)出現(xiàn)的，而是多個(gè)節(jié)點(diǎn)故障一起出現(xiàn)，這種情況會(huì)造成芯片短路。為避免這類情況的發(fā)生，汽車內(nèi)部的電氣系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)禁用版本低的汽車控制器區(qū)域網(wǎng)。

5.2 汽車CAN總線系統(tǒng)常見故障檢修方法

自診斷和數(shù)據(jù)流?，F(xiàn)代汽車維修人員經(jīng)常會(huì)利用CAN總線技術(shù)對(duì)汽車故障的原因進(jìn)行排查。CAN總線技術(shù)本身就具備自檢的功能。其自檢的故障類型可以分成三類，其分別是主動(dòng)錯(cuò)誤、被動(dòng)錯(cuò)誤、總線關(guān)閉等三種類型。當(dāng)汽車CAN總線處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，無法完成各系統(tǒng)間的信息傳輸。這時(shí)各系統(tǒng)的控制模塊會(huì)根據(jù)故障的類型形成不同的故障代碼。若只是控制模塊本身通信效果不良時(shí)，CAN總線技術(shù)就無法執(zhí)行自檢功能，系統(tǒng)相應(yīng)的也不會(huì)產(chǎn)生任何故障代碼。但是由于電氣各系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)性，其他系統(tǒng)的控制模塊會(huì)產(chǎn)生通信故障代碼。最后一種見到的情形是控制模塊本身無法發(fā)送某些數(shù)據(jù)，但卻可以接受CAN總線數(shù)據(jù)。這時(shí)汽車自檢功能會(huì)產(chǎn)生故障代碼。故障代碼是現(xiàn)代汽車行業(yè)檢修的依據(jù)。同時(shí)汽車的故障代碼要根據(jù)汽車不同系統(tǒng)之間的關(guān)系進(jìn)行邏輯判斷。此外，人們還能根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)流信息判斷控制模塊的故障，分析是電控模塊的哪一部分出現(xiàn)了問題。

6? 結(jié)語

總的來說，汽車總線技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了整個(gè)汽車行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步?？偩€技術(shù)的不斷改良和更新，促進(jìn)了汽車朝著信息化和網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展?？偩€技術(shù)在未來的發(fā)展當(dāng)中，汽車行業(yè)的通信效率也有了顯著的提升。總線技術(shù)在汽車制造當(dāng)中的廣泛應(yīng)用。不僅降低了汽車運(yùn)行所耗費(fèi)的資金，也簡(jiǎn)化了汽車內(nèi)部的機(jī)身構(gòu)造。通過總線技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，能夠進(jìn)一步促進(jìn)汽車電氣系統(tǒng)的發(fā)展和繁榮。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪文忠.總線技術(shù)在汽車電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].汽車維修，2018（4）.

[2]郁潮海.總線技術(shù)在汽車電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].時(shí)代汽車，2018（11）.

[3]劉賢.總線技術(shù)在汽車電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].時(shí)代汽車，2018（5）.

[4]于晨斯，王翠.總線技術(shù)在汽車電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].科技風(fēng)，2018（12）.

[5]于晨斯，王翠.總線技術(shù)在汽車電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].科技風(fēng)，2017（22）.

[6]龐偉飛.總線技術(shù)在汽車電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（20）.

[7]錢慧君.總線技術(shù)在汽車電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].電子制作，2015（7Z）.

[8]馬齊成，李銷.淺談ISO11898汽車CAN總線電壓測(cè)試[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2019（17）.