車載網絡技術與維修論文
隨著汽車功能的不斷豐富和發展,各種電子控制系統在車輛上的應用與日俱增,傳統的線路連接方式已經無法滿足電氣系統日益豐富的要求,由此,車載網絡系統應運而生。下面是學習啦小編為大家整理的車載網絡技術與維修論文，供大家參考。
車載網絡技術與維修論文范文一：現代汽車車載網絡技術探析
在傳統汽車中,控制信息的交換是依靠開關、繼電器等電子器件之間的點對點傳輸的,點與點傳輸需要使用電線束,電氣信號的種類也僅限于模擬信號和開關信號。隨著汽車自動化程度的提高,使用的電子器件數量也在快速的增加,這種依靠電線束帶來的最大問題是電器接插件數量的激增,電器接插件容易存在接觸不良等問題,使整個汽車的控制系統穩定性大幅降低,不僅增大了裝配和維修的難度,同時也加大了汽車的整車成本[1]。為了解決汽車自動化程度提高和控制系統穩定性的矛盾,20世紀80年代,業界引入了車載網絡,使用車載網絡降低線束的使用量,能提高控制系統的穩定性,對于控制整車的成本也具有積極的作用[2]。筆者結合自身的工作實踐,對現代汽車車載網絡技術進行了分析和探討,以期推動車載網絡技術的發展。
1常見的車載網絡技術
車載網路技術的發展和應用大幅的簡化了汽車線路,降低了線束的用量,同時車載網絡技術也提高了信息傳輸的速度,增強了汽車控制系統的穩定性和可靠性[3]。不同的汽車制造商發展了很多的車載網絡技術,不同類型的車載網絡需要通過網關進行信號的解析交換,使不同的網絡類型能夠相互協調,保證車輛各系統正常運轉[4]。控制器局域網(CAN)是國際上應用最廣泛的網絡總線之一,其數據信息傳輸速度最大可達1Mbit/s,采用雙絞線作為傳輸介質,屬于中速網絡,在現實應用中能向控制器局域網中接入很多的電子器件,大幅降低線束用量,目前控制器局域網主要應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,在汽車整車中多應用于發動機電控單元、ABS電控單元、組合儀表電控單元等[5]。局部連接網絡(LIN)信息傳輸速度較低為20Kbit/s,它屬于低速網絡,在現實應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,目前主要應用于轉向盤、車門、座椅、空調系統、防盜系統等。局部聯結網絡的先進之處在于數字信號代替了之前的模擬信號,滿足了汽車對低速網絡的需求。多媒體定向系統傳輸具有較高的數據傳輸速度,在低成本的條件下棋數據傳輸速度可達24.8Mbit/s,采用塑料光纜作為傳輸介質,屬于高速網絡,主要應用于對數據傳輸速度較高的汽車多媒體系統,例如連接車載導航器、無線設備、車載電話等。由于使用的是塑料光纖,其信號比較可靠,維護也比較簡單。線控技術最初源于航空航天領域,線控技術使用電子器件將控制單元和執行器連接起來,大大減少了機械連接裝置和液壓連接裝置的使用。線控技術屬于高速網絡,在汽車的安全性系統中有重要應用,線控系統能通過傳感器感知車輪的轉向角度,通過ECU判斷并進行數據處理,提高了車輪轉向的安全性。線控制動系統通過導線也能對汽車制動情況進行感知,使汽車制動系統的反應的速度和感知靈敏度得到大幅度提高。D2B總線技術是針對汽車多媒體和通信需求開發的一種車載網絡技術,采用光纖為傳輸介質,傳輸速度快,屬于高速網絡,可連接多媒體設備、語音電控單元等。D2B總線技術使用光纖進行數據傳輸,應用范圍廣,傳輸信號穩定性強,不受電磁、廣播、輻射等干擾。
2車載網絡的應用
車身系統的部件分布在汽車裝置的各處,如果使用線束則線束較長,容易受到廣播、電磁等其他信號的干擾,為了避免其他信號的干擾,在工程實踐應用中通常采用降低通信速度來解決,由于車身系統組成復雜,使用了大量的人機接口的模塊,相應的節點數量也比較大,通信速度控制難度不大,但是會提高汽車整車的組裝成本,目前車載網絡技術在車身系統的應用主要是利用直連總線和輔助總線來完成信號的傳遞。控制器局域網(CAN)的數據總線上一般連接有中央控制單元、四個車門的控制單元和車前車后各有一個控制單元等七個控制單元,實現對中控門鎖、電動車窗、照明、空調系統等部件的控制。其網絡形式為星狀形式,單一控制單元的故障不影響整個網絡的使用,其他控制單元仍能夠收發數據,提高了控制系統的穩定性。動力傳動系統作為汽車控制系統的核心,需要對汽車的啟動、運行、停止、拐彎等進行監測和控制,這對數據傳輸速度有較高的要求,需要使用高速網絡。現代汽車的動力CAN數據總線一般連接發動機、ABS/EDL和自動變速器三塊電腦,CAN數據總線能同時傳輸10組數據,在動力傳動系統中要求數據傳遞盡可能的快,所以常使用高性能的發送器,以便于點火系統間數據高速度傳輸。安全系統是指汽車的安全氣囊啟動系統,目前已成為小型汽車的標準配置,安全系統要實現對駕乘人員的有效保護,必須要多外界的碰撞等突發情況做出快速的反應,由于汽車的安全氣囊設置較多,感知外界碰撞強度的碰撞傳感器也較多,所以對通信速度和傳輸可靠性要求較高。信息系統是近年來在汽車上應用較多的新技術,主要是為了滿足駕乘人員的車載電話、音響、倒車雷達、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的要求。
3車載網絡技術的發展趨勢
3.1汽車線控技術的發展
汽車線控技術的應用有效解決了傳統的機械連接和液壓連接反饋時間長,裝置結構復雜等缺點,使用線控技術可以有效的減少液壓和機械控制裝置,提高控制系統的穩定性和靈敏度,有利于為汽車的重新設計和布局優化提供空間。目前線控技術在汽車控制和汽車制動系統中已經得到了廣泛使用,未來在汽車的遠程控制、防抱死等領域將發揮積極的作用。
3.2汽車光纖技術的發展
汽車光纖技術具有通信容量大、傳輸速度快、抗干擾能力強等特點,能有效滿足動力傳輸系統對數據傳輸高速度的要求,能滿足信息系統傳輸容量大的需要,必將在未來的汽車控制系統中得到應用。同時,光纖傳輸技術允許有較高的數據傳輸速率和較高的信噪比,在汽車發動機實時控制、車輛狀態監測和通斷負載的開關控制等方面有重要的應用。
4結語
綜上所述,汽車車載網絡技術的發展和應用符合汽車自動化、智能化和節能化的發展方向,提高了汽車控制系統的靈敏度和穩定性,為汽車的布局優化和重新設計提高了空間,并且大大降低了整車制造成本,提升了現代汽車的技術水平。
車載網絡技術與維修論文范文二：汽車車載網絡的應用
摘 要：車載網絡是現代汽車電子技術發展的必然趨勢，車載網絡結構主要包括兩大部分：一是通訊部分，二是網絡管理部分。自20世紀80年代末以來，現場總線技術已經逐漸發展成熟，并在此特定的應用領域顯示出其影響和優勢，如：控制器局域網(CAN)、車載局域網(VAN)、局域網互聯(LIN)、過程現場總線(PROFIBOS)等，其中CAN總線和LIN總線是汽車電子控制中應用最廣泛的總線。按照汽車網絡的規模，車載網絡應屬于局域網、總線型結構。由于它要傳輸的信息幀都短小，要求實時性強、可靠性高，因而要求網絡結構層次小，以有利于提高實時性和降低受干擾的概率。本文就車載網絡形成的必要性及其應用進行了系統地分析，以便更好地理解新一代汽車電子控制系統。
關鍵詞：車載網絡 車身系統 動力傳動系統 安全系統 信息系統
一 CAN總線簡介
CAN，全稱為“Controller Area Network”，即控制器局域網，是由ISO定義的串行通訊總線，主要用來實現車載各電控單元之間的信息交換，形成車載網絡系統， CAN數據總線又稱為CAN—BUS總線。它具有信息共享，減少了導線數量，大大減輕配線束的重量，控制單元和控制單元插腳最小化，提高可靠性和可維修性等優點。
CAN總線是由德國BOSCH公司為了解決汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開發出的一種串行通信網絡，具有短幀數據結構、非破壞性總線仲裁技術以及靈活的通信方式適應了汽車實時性和可靠性的要求，己經成為國際標準(ISO11898)，其應用范圍也從最初的汽車電控逐步擴展到工業控制的各個領域，成為最有前途的現場總線之一。
CAN被設計作為汽車環境中的微控制器通信，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網絡。其工作采用單片機作為直接控制單元，用于對傳感器和執行部件的直接控制。每個單片機都是控制網絡上的一個節點，一輛汽車不管有多少塊電控單元，不管信息容量有多大，每塊電控單元都只需引出兩條導線共同接在節點上，這兩條導線就稱作數據總線(Bus)。CAN數據總線中數據傳遞就像一個電話會議，一個電話用戶就相當于控制單元，它將數據“講入”網絡中，其他用戶通過網絡“接聽”數據，對這組數據感興趣的用戶就會利用數據，不感興趣的用戶可以忽略該數據。
一個由CAN總線構成的單一網絡中，理論上可以掛接無數個節點，但實際應用中，所掛接的節點數目會受到網絡硬件的電氣特性或延遲時間的限制。使用計算機網絡進行通信的前提是，各電控單元必須使用和解讀相同的“電子語言”，這種語言稱“協議”。汽車電腦網絡常見的傳輸協議有多種，為了并實現與眾多的控制與測試儀器之間的數據交換，就必須制定標準的通信協議。隨著CAN在各種領域的應用和推廣，1991年9月Philips Semiconductors制定并發布了CAN技術規范(Version 2.0)。該技術包括A和B兩部分。2.0A給出了CAN報文標準格式，而2.0B給出了標準的和擴展的兩種格式。1993年11月ISO頒布了道路交通運輸工具—數據信息交換—高速通信局域網國際標準ISO 11898，為控制局域網的標準化和規范化鋪平了道路。美國的汽車工程學會SAE 2000年提出的J 1939，成為貨車和客車中控制器局域網的通用標準。
二 LIN 車用總線的介紹
局域網互聯(LIN)是用于汽車分布式電控系統的一種新型低成本串行通信系統，它是一種基于UART的數據格式、主從結構的單線12V的總線通信系統，主要用于智能、傳感器和執行器的串行通信，而這正是CAN總線的帶寬和功能所不要求的部分。由于目前尚未建立低端多路通信的汽車標準，因此LIN正試圖發展成為低成本的串行通信的行業標準。LIN的標準簡化了現有的基于多路解決方案的低端SCI，同時將降低汽車電子裝置的開發、生產和服務費用。LIN采用低成本的單線連接，傳輸速度最高可達20kb/s，對于低端的大多數應用對象來說，這個速度是可以接受的，它的媒體訪問采用單主、多從的機制，不需要進行仲裁。從節點中不需要晶體震蕩器而能進行自同步，這極大地減少了硬件平臺的成本。
三 MOST 車用總線的介紹
面向媒體的系統傳輸(Media Oriented Systems Transport，MOST)是在汽車制造商和供應商中越來越受推崇的一種網絡標準。它提供了一個可以管理所有多媒體設備的單個界面，能夠處理針對不同目標的多個數據流，而不失和諧。
MOST 系統是利用光導纖維作為信息傳導媒介，進行數字信號的傳輸。首先各控制元件將電磁脈沖信號轉化為光脈沖信號，傳送到光纖上，而后相應的接收電腦又將光脈沖信號轉換回電磁脈沖信號，從而完成相應的控制功能。由于MOST 系統的高傳輸速率，因此它可以做到只用兩根光纖即可同時傳遞多路信號。
MOST網絡的優點：高速 靈活 抗干擾 成本低
四 FlexRay 車用總線的介紹
FlexRay是一個為車載應用系統高層網絡和“線控”系統開發的通信標準。它的最大特點就是在提高數據傳輸率的條件下，能夠滿足汽車安全要求的可靠性指標。FlexRay利用兩條獨立的物理線路進行通信，每條線路的數據速率為10Mb/s。兩條通信線路主要用來實現冗余，因此消息傳輸具有容錯能力，也可以利用兩條線路來傳輸不同的消息，以使數據吞吐量可以加倍。
TTP/C和FlexRay比較：
在總線訪問方式上，TTP/C和FlexRay都提供了時間觸發和事件觸發方式，它們都能滿足未來的“線控”(X-by-wire)系統對系統的實時性和可靠性的要求，但FlexRay在事件觸發方面，其節點共享決定了其靈活性更好。
從成本方面來考慮，初始價格FlexRay不占優勢，但是生產商在后期組裝線上節約的時間和金錢以及用戶維護成本的下降，將使得FlexRay在TTP/C的競爭上具有優勢。
FlexRay具有以下特點：
1.最大數據傳輸率為10Mb/s，還可更高一些。FlexRay網的結構可以有四種形式，即：總線式星形網、星形總線混合式及多個星形串接式。
2. 一個有故障耐受能力的系統必須保證網上成員不能將系統阻斷。網絡上的物理故障，例如：短路，可以將出問題的網絡分支封閉，故障的封閉由獨立事件控制。
3.整個網絡有一個總體時鐘，每一個控制單元有一個局部時鐘，FlexRay系統有一個特定的控制算法，使網絡中每一單個節點的局部時鐘與總體時鐘同步，利用偏移修正和時間修正這兩種方法與總體時鐘同步。
FlexRay的車載網絡應用
FlexRay的重要應用之一是線控操作(如線控轉向、線控剎車等)，即利用容錯的電氣/電子系統取代機械/液壓部分。線控操作包括從轉向到剎車和加速等所有汽車控制應用互連技術，它可以補充并將最終代替目前的機械和液壓解決方案。就總體器件和組裝來說，采用電子系統比采用機械和液壓部件成本更低。另外，FlexRay的高數據速率使它非常適合于汽車骨干網絡。
五 車載網絡的應用分類
車載網絡按照應用加以劃分，大致可以分為4個系統：車身系統、動力傳動系統、安全系統、信息系統。
1.動力傳動系統
在動力傳動系統內，動力傳動系統模塊的位置比較集中，可固定在一處，利用網絡將發動機艙內設置的模塊連接起來。在將汽車的主要因素—跑、停止與拐彎這些功能用網絡連接起來時，就需要高速網絡。
動力CAN數據總線一般連接3塊電腦，它們是發動機、ABS/EDL及自動變速器電腦(動力CAN數據總線實際可以連接安全氣囊、四輪驅動與組合儀表等電腦)。總線可以同時傳遞10組數據，發動機電腦5組、ABS/EDL電腦3組和自動變速器電腦2組。數據總線以500Kbit/s速率傳遞數據，每一數據組傳遞大約需要0.25ms，每一電控單元7~20ms發送一次數據。優先權順序為ABS/EDL電控單元→發動機電控單元→自動變速器電控單元。
在動力傳動系統中，數據傳遞應盡可能快速，以便及時利用數據，所以需要一個高性能的發送器，高速發送器會加快點火系統間的數據傳遞，這樣使接收到的數據立即應用到下一個點火脈沖中去。CAN數據總線連接點通常置于控制單元外部的線束中，在特殊情況下，連接點也可能設在發動機電控單元內部。
2.車身系統
與動力傳動系統相比，汽車上的各處都配置有車身系統的部件。因此，線束變長，容易受到干擾的影響。為了防干擾應盡量降低通信速度。在車身系統中，因為人機接口的模塊、節點的數量增加，通信速度控制將不是問題，但成本相對增加，對此，人們正在摸索更廉價的解決方案，目前常常采用直連總線及輔助總線。
舒適CAN數據總線連接一般連接七個控制單元，包括中央控制單元、車前車后各一個受控單元及四個車門的控制單元。舒適CAN數據傳遞有七大功能：中控門鎖、電動窗、照明開關、空調、組合儀表、后視境加熱及自診斷功能。控制單元的各條傳輸線以星狀形式匯聚一點。這樣做的好處是：如果一個控制單元發生故障，其他控制單元仍可發送各自的數據。該系統使經過車門的導線數量減少，線路變得簡單。如果線路中某處出現對地短路，對正極短路或線路間短路，CAN系統會立即轉為應急模式運行或轉為單線模式運行。
數據總線以62.5Kbit/s速率傳遞數據，每一組數據傳遞大約需要1ms，每個電控單元20ms發送一次數據。優先權順序為：中央控制單元→駕駛員側車門控制單元→前排乘客側車門控制單元→左后車門控制單元→右后車門控制單元。由于舒適系統中的數據可以用較低的速率傳遞，所以發送器性能比動力傳動系統發送器的性能低。
整個汽車車身系統電路主要有三大塊：主控單元電路、受控單元電路、門控單元電路。
主控單元按收開關信號之后，先進行分析處理，然后通過CAN總線把控制指令發送給各受控端，各受控端響應后作出相應的動作。車前、車后控制端只接收主控端的指令，按主控端的要求執行，并把執行的結果反饋給主控端。門控單元不但通過CAN總接收主控端的指令，還接收車門上的開關信號輸入。根據指令和開關信號，門控單元會做出相應動作，然后把執行結果發往主控單元。
(1)安全系統
這是指根據多個傳感器的信息使安全氣囊啟動的系統，由于安全系統涉及到人的生命安全，加之在汽車中氣囊數目很多，碰撞傳感器多等原因，要求安全系統必須具備通信速度快、通信可靠性高等特點。
(2)信息系統
信息系統在車上的應用很廣泛，例如車載電話、音響等系統的應用。對信息系統通信總線的要求是：容量大、通信速度非常高。通信媒體一般采用光纖或銅線，因為此兩種介質傳輸的速度非常快，能滿足信息系統的高速化需求。
五、CAN總線技術在汽車中應用的關鍵技術
利用CAN總線構建一個車內網絡，需要解決的關鍵技術問題有：
(1)總線傳輸信息的速率、容量、優先等級、節點容量等技術問題
(2)高電磁干擾環境下的可靠數據傳輸
(3)確定最大傳輸時的延時大小
(4)網絡的容錯技術
(5)網絡的監控和故障診斷功能
(6)實時控制網絡的時間特性
(7)安裝與維護中的布線
(8)網絡節點的增加與軟硬件更新(可擴展性)
采用車載網絡可減少線束尺寸和質量、降低成本、減少連接器的數量，同一款車同等配置下，可以大大簡化汽車線束;可以進行設備之間的通信，豐富功能;通過信息共享，減少傳感器信號的重復數量。車載網絡技術在汽車上得到了廣泛應用，預計不久的將來，該技術將在汽車上得到普及。
參考文獻
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[4] 周震.基于CAN總線的車身控制模塊.南京航空航天大學.2005
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