车载网络技术与维修论文

斯娃分享 2016-06-22 10:34:55

　　随着汽车功能的不断丰富和发展,各种电子控制系统在车辆上的应用与日俱增,传统的线路连接方式已经无法满足电气系统日益丰富的要求,由此,车载网络系统应运而生。下面是学习啦小编为大家整理的车载网络技术与维修论文，供大家参考。

　　车载网络技术与维修论文范文一：现代汽车车载网络技术探析

　　在传统汽车中,控制信息的交换是依靠开关、继电器等电子器件之间的点对点传输的,点与点传输需要使用电线束,电气信号的种类也仅限于模拟信号和开关信号。随着汽车自动化程度的提高,使用的电子器件数量也在快速的增加,这种依靠电线束带来的最大问题是电器接插件数量的激增,电器接插件容易存在接触不良等问题,使整个汽车的控制系统稳定性大幅降低,不仅增大了装配和维修的难度,同时也加大了汽车的整车成本[1]。为了解决汽车自动化程度提高和控制系统稳定性的矛盾,20世纪80年代,业界引入了车载网络,使用车载网络降低线束的使用量,能提高控制系统的稳定性,对于控制整车的成本也具有积极的作用[2]。笔者结合自身的工作实践,对现代汽车车载网络技术进行了分析和探讨,以期推动车载网络技术的发展。

　　1常见的车载网络技术

　　车载网路技术的发展和应用大幅的简化了汽车线路,降低了线束的用量,同时车载网络技术也提高了信息传输的速度,增强了汽车控制系统的稳定性和可靠性[3]。不同的汽车制造商发展了很多的车载网络技术,不同类型的车载网络需要通过网关进行信号的解析交换,使不同的网络类型能够相互协调,保证车辆各系统正常运转[4]。控制器局域网(CAN)是国际上应用最广泛的网络总线之一,其数据信息传输速度最大可达1Mbit/s,采用双绞线作为传输介质,属于中速网络,在现实应用中能向控制器局域网中接入很多的电子器件,大幅降低线束用量,目前控制器局域网主要应用于汽车电子信息中心、故障诊断等,具有较高的抗电磁干扰特性,在汽车整车中多应用于发动机电控单元、ABS电控单元、组合仪表电控单元等[5]。局部连接网络(LIN)信息传输速度较低为20Kbit/s,它属于低速网络,在现实应用中常作为一种辅助总线,辅助CAN总线工作,其访问方式为单主多从,目前主要应用于转向盘、车门、座椅、空调系统、防盗系统等。局部联结网络的先进之处在于数字信号代替了之前的模拟信号,满足了汽车对低速网络的需求。多媒体定向系统传输具有较高的数据传输速度,在低成本的条件下棋数据传输速度可达24.8Mbit/s,采用塑料光缆作为传输介质,属于高速网络,主要应用于对数据传输速度较高的汽车多媒体系统,例如连接车载导航器、无线设备、车载电话等。由于使用的是塑料光纤,其信号比较可靠,维护也比较简单。线控技术最初源于航空航天领域,线控技术使用电子器件将控制单元和执行器连接起来,大大减少了机械连接装置和液压连接装置的使用。线控技术属于高速网络,在汽车的安全性系统中有重要应用,线控系统能通过传感器感知车轮的转向角度,通过ECU判断并进行数据处理,提高了车轮转向的安全性。线控制动系统通过导线也能对汽车制动情况进行感知,使汽车制动系统的反应的速度和感知灵敏度得到大幅度提高。D2B总线技术是针对汽车多媒体和通信需求开发的一种车载网络技术,采用光纤为传输介质,传输速度快,属于高速网络,可连接多媒体设备、语音电控单元等。D2B总线技术使用光纤进行数据传输,应用范围广,传输信号稳定性强,不受电磁、广播、辐射等干扰。

　　2车载网络的应用

　　车身系统的部件分布在汽车装置的各处,如果使用线束则线束较长,容易受到广播、电磁等其他信号的干扰,为了避免其他信号的干扰,在工程实践应用中通常采用降低通信速度来解决,由于车身系统组成复杂,使用了大量的人机接口的模块,相应的节点数量也比较大,通信速度控制难度不大,但是会提高汽车整车的组装成本,目前车载网络技术在车身系统的应用主要是利用直连总线和辅助总线来完成信号的传递。控制器局域网(CAN)的数据总线上一般连接有中央控制单元、四个车门的控制单元和车前车后各有一个控制单元等七个控制单元,实现对中控门锁、电动车窗、照明、空调系统等部件的控制。其网络形式为星状形式,单一控制单元的故障不影响整个网络的使用,其他控制单元仍能够收发数据,提高了控制系统的稳定性。动力传动系统作为汽车控制系统的核心,需要对汽车的启动、运行、停止、拐弯等进行监测和控制,这对数据传输速度有较高的要求,需要使用高速网络。现代汽车的动力CAN数据总线一般连接发动机、ABS/EDL和自动变速器三块电脑,CAN数据总线能同时传输10组数据,在动力传动系统中要求数据传递尽可能的快,所以常使用高性能的发送器,以便于点火系统间数据高速度传输。安全系统是指汽车的安全气囊启动系统,目前已成为小型汽车的标准配置,安全系统要实现对驾乘人员的有效保护,必须要多外界的碰撞等突发情况做出快速的反应,由于汽车的安全气囊设置较多,感知外界碰撞强度的碰撞传感器也较多,所以对通信速度和传输可靠性要求较高。信息系统是近年来在汽车上应用较多的新技术,主要是为了满足驾乘人员的车载电话、音响、倒车雷达、多媒体等功能的使用,由于需要的通信容量大、速度快,所以一般使用光纤,其传输速度能有效满足汽车信息系统的要求。

　　3车载网络技术的发展趋势

　　3.1汽车线控技术的发展

　　汽车线控技术的应用有效解决了传统的机械连接和液压连接反馈时间长,装置结构复杂等缺点,使用线控技术可以有效的减少液压和机械控制装置,提高控制系统的稳定性和灵敏度,有利于为汽车的重新设计和布局优化提供空间。目前线控技术在汽车控制和汽车制动系统中已经得到了广泛使用,未来在汽车的远程控制、防抱死等领域将发挥积极的作用。

　　3.2汽车光纤技术的发展

　　汽车光纤技术具有通信容量大、传输速度快、抗干扰能力强等特点,能有效满足动力传输系统对数据传输高速度的要求,能满足信息系统传输容量大的需要,必将在未来的汽车控制系统中得到应用。同时,光纤传输技术允许有较高的数据传输速率和较高的信噪比,在汽车发动机实时控制、车辆状态监测和通断负载的开关控制等方面有重要的应用。

　　4结语

　　综上所述,汽车车载网络技术的发展和应用符合汽车自动化、智能化和节能化的发展方向,提高了汽车控制系统的灵敏度和稳定性,为汽车的布局优化和重新设计提高了空间,并且大大降低了整车制造成本,提升了现代汽车的技术水平。

　　车载网络技术与维修论文范文二：汽车车载网络的应用

　　摘要：车载网络是现代汽车电子技术发展的必然趋势，车载网络结构主要包括两大部分：一是通讯部分，二是网络管理部分。自20世纪80年代末以来，现场总线技术已经逐渐发展成熟，并在此特定的应用领域显示出其影响和优势，如：控制器局域网(CAN)、车载局域网(VAN)、局域网互联(LIN)、过程现场总线(PROFIBOS)等，其中CAN总线和LIN总线是汽车电子控制中应用最广泛的总线。按照汽车网络的规模，车载网络应属于局域网、总线型结构。由于它要传输的信息帧都短小，要求实时性强、可靠性高，因而要求网络结构层次小，以有利于提高实时性和降低受干扰的概率。本文就车载网络形成的必要性及其应用进行了系统地分析，以便更好地理解新一代汽车电子控制系统。

　　关键词：车载网络车身系统动力传动系统安全系统信息系统

　　一 CAN总线简介

　　CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是由ISO定义的串行通讯总线，主要用来实现车载各电控单元之间的信息交换，形成车载网络系统， CAN数据总线又称为CAN—BUS总线。它具有信息共享，减少了导线数量，大大减轻配线束的重量，控制单元和控制单元插脚最小化，提高可靠性和可维修性等优点。

　　CAN总线是由德国BOSCH公司为了解决汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发出的一种串行通信网络，具有短帧数据结构、非破坏性总线仲裁技术以及灵活的通信方式适应了汽车实时性和可靠性的要求，己经成为国际标准(ISO11898)，其应用范围也从最初的汽车电控逐步扩展到工业控制的各个领域，成为最有前途的现场总线之一。

　　CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通信，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。其工作采用单片机作为直接控制单元，用于对传感器和执行部件的直接控制。每个单片机都是控制网络上的一个节点，一辆汽车不管有多少块电控单元，不管信息容量有多大，每块电控单元都只需引出两条导线共同接在节点上，这两条导线就称作数据总线(Bus)。CAN数据总线中数据传递就像一个电话会议，一个电话用户就相当于控制单元，它将数据“讲入”网络中，其他用户通过网络“接听”数据，对这组数据感兴趣的用户就会利用数据，不感兴趣的用户可以忽略该数据。

　　一个由CAN总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点，但实际应用中，所挂接的节点数目会受到网络硬件的电气特性或延迟时间的限制。使用计算机网络进行通信的前提是，各电控单元必须使用和解读相同的“电子语言”，这种语言称“协议”。汽车电脑网络常见的传输协议有多种，为了并实现与众多的控制与测试仪器之间的数据交换，就必须制定标准的通信协议。随着CAN在各种领域的应用和推广，1991年9月Philips Semiconductors制定并发布了CAN技术规范(Version 2.0)。该技术包括A和B两部分。2.0A给出了CAN报文标准格式，而2.0B给出了标准的和扩展的两种格式。1993年11月ISO颁布了道路交通运输工具—数据信息交换—高速通信局域网国际标准ISO 11898，为控制局域网的标准化和规范化铺平了道路。美国的汽车工程学会SAE 2000年提出的J 1939，成为货车和客车中控制器局域网的通用标准。

　　二 LIN 车用总线的介绍

　　局域网互联(LIN)是用于汽车分布式电控系统的一种新型低成本串行通信系统，它是一种基于UART的数据格式、主从结构的单线12V的总线通信系统，主要用于智能、传感器和执行器的串行通信，而这正是CAN总线的带宽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车标准，因此LIN正试图发展成为低成本的串行通信的行业标准。LIN的标准简化了现有的基于多路解决方案的低端SCI，同时将降低汽车电子装置的开发、生产和服务费用。LIN采用低成本的单线连接，传输速度最高可达20kb/s，对于低端的大多数应用对象来说，这个速度是可以接受的，它的媒体访问采用单主、多从的机制，不需要进行仲裁。从节点中不需要晶体震荡器而能进行自同步，这极大地减少了硬件平台的成本。

　　三 MOST 车用总线的介绍

　　面向媒体的系统传输(Media Oriented Systems Transport，MOST)是在汽车制造商和供应商中越来越受推崇的一种网络标准。它提供了一个可以管理所有多媒体设备的单个界面，能够处理针对不同目标的多个数据流，而不失和谐。

　　MOST 系统是利用光导纤维作为信息传导媒介，进行数字信号的传输。首先各控制元件将电磁脉冲信号转化为光脉冲信号，传送到光纤上，而后相应的接收电脑又将光脉冲信号转换回电磁脉冲信号，从而完成相应的控制功能。由于MOST 系统的高传输速率，因此它可以做到只用两根光纤即可同时传递多路信号。

　　MOST网络的优点：高速灵活抗干扰成本低

　　四 FlexRay 车用总线的介绍

　　FlexRay是一个为车载应用系统高层网络和“线控”系统开发的通信标准。它的最大特点就是在提高数据传输率的条件下，能够满足汽车安全要求的可靠性指标。FlexRay利用两条独立的物理线路进行通信，每条线路的数据速率为10Mb/s。两条通信线路主要用来实现冗余，因此消息传输具有容错能力，也可以利用两条线路来传输不同的消息，以使数据吞吐量可以加倍。

　　TTP/C和FlexRay比较：

　　在总线访问方式上，TTP/C和FlexRay都提供了时间触发和事件触发方式，它们都能满足未来的“线控”(X-by-wire)系统对系统的实时性和可靠性的要求，但FlexRay在事件触发方面，其节点共享决定了其灵活性更好。

　　从成本方面来考虑，初始价格FlexRay不占优势，但是生产商在后期组装线上节约的时间和金钱以及用户维护成本的下降，将使得FlexRay在TTP/C的竞争上具有优势。

　　FlexRay具有以下特点：

　　1.最大数据传输率为10Mb/s，还可更高一些。FlexRay网的结构可以有四种形式，即：总线式星形网、星形总线混合式及多个星形串接式。

　　2. 一个有故障耐受能力的系统必须保证网上成员不能将系统阻断。网络上的物理故障，例如：短路，可以将出问题的网络分支封闭，故障的封闭由独立事件控制。

　　3.整个网络有一个总体时钟，每一个控制单元有一个局部时钟，FlexRay系统有一个特定的控制算法，使网络中每一单个节点的局部时钟与总体时钟同步，利用偏移修正和时间修正这两种方法与总体时钟同步。

　　FlexRay的车载网络应用

　　FlexRay的重要应用之一是线控操作(如线控转向、线控刹车等)，即利用容错的电气/电子系统取代机械/液压部分。线控操作包括从转向到刹车和加速等所有汽车控制应用互连技术，它可以补充并将最终代替目前的机械和液压解决方案。就总体器件和组装来说，采用电子系统比采用机械和液压部件成本更低。另外，FlexRay的高数据速率使它非常适合于汽车骨干网络。

　　五车载网络的应用分类

　　车载网络按照应用加以划分，大致可以分为4个系统：车身系统、动力传动系统、安全系统、信息系统。

　　1.动力传动系统

　　在动力传动系统内，动力传动系统模块的位置比较集中，可固定在一处，利用网络将发动机舱内设置的模块连接起来。在将汽车的主要因素—跑、停止与拐弯这些功能用网络连接起来时，就需要高速网络。

　　动力CAN数据总线一般连接3块电脑，它们是发动机、ABS/EDL及自动变速器电脑(动力CAN数据总线实际可以连接安全气囊、四轮驱动与组合仪表等电脑)。总线可以同时传递10组数据，发动机电脑5组、ABS/EDL电脑3组和自动变速器电脑2组。数据总线以500Kbit/s速率传递数据，每一数据组传递大约需要0.25ms，每一电控单元7~20ms发送一次数据。优先权顺序为ABS/EDL电控单元→发动机电控单元→自动变速器电控单元。

　　在动力传动系统中，数据传递应尽可能快速，以便及时利用数据，所以需要一个高性能的发送器，高速发送器会加快点火系统间的数据传递，这样使接收到的数据立即应用到下一个点火脉冲中去。CAN数据总线连接点通常置于控制单元外部的线束中，在特殊情况下，连接点也可能设在发动机电控单元内部。

　　2.车身系统

　　与动力传动系统相比，汽车上的各处都配置有车身系统的部件。因此，线束变长，容易受到干扰的影响。为了防干扰应尽量降低通信速度。在车身系统中，因为人机接口的模块、节点的数量增加，通信速度控制将不是问题，但成本相对增加，对此，人们正在摸索更廉价的解决方案，目前常常采用直连总线及辅助总线。

　　舒适CAN数据总线连接一般连接七个控制单元，包括中央控制单元、车前车后各一个受控单元及四个车门的控制单元。舒适CAN数据传递有七大功能：中控门锁、电动窗、照明开关、空调、组合仪表、后视境加热及自诊断功能。控制单元的各条传输线以星状形式汇聚一点。这样做的好处是：如果一个控制单元发生故障，其他控制单元仍可发送各自的数据。该系统使经过车门的导线数量减少，线路变得简单。如果线路中某处出现对地短路，对正极短路或线路间短路，CAN系统会立即转为应急模式运行或转为单线模式运行。

　　数据总线以62.5Kbit/s速率传递数据，每一组数据传递大约需要1ms，每个电控单元20ms发送一次数据。优先权顺序为：中央控制单元→驾驶员侧车门控制单元→前排乘客侧车门控制单元→左后车门控制单元→右后车门控制单元。由于舒适系统中的数据可以用较低的速率传递，所以发送器性能比动力传动系统发送器的性能低。

　　整个汽车车身系统电路主要有三大块：主控单元电路、受控单元电路、门控单元电路。

　　主控单元按收开关信号之后，先进行分析处理，然后通过CAN总线把控制指令发送给各受控端，各受控端响应后作出相应的动作。车前、车后控制端只接收主控端的指令，按主控端的要求执行，并把执行的结果反馈给主控端。门控单元不但通过CAN总接收主控端的指令，还接收车门上的开关信号输入。根据指令和开关信号，门控单元会做出相应动作，然后把执行结果发往主控单元。

　　(1)安全系统

　　这是指根据多个传感器的信息使安全气囊启动的系统，由于安全系统涉及到人的生命安全，加之在汽车中气囊数目很多，碰撞传感器多等原因，要求安全系统必须具备通信速度快、通信可靠性高等特点。

　　(2)信息系统

　　信息系统在车上的应用很广泛，例如车载电话、音响等系统的应用。对信息系统通信总线的要求是：容量大、通信速度非常高。通信媒体一般采用光纤或铜线，因为此两种介质传输的速度非常快，能满足信息系统的高速化需求。

　　五、CAN总线技术在汽车中应用的关键技术

　　利用CAN总线构建一个车内网络，需要解决的关键技术问题有：

　　(1)总线传输信息的速率、容量、优先等级、节点容量等技术问题

　　(2)高电磁干扰环境下的可靠数据传输

　　(3)确定最大传输时的延时大小

　　(4)网络的容错技术

　　(5)网络的监控和故障诊断功能

　　(6)实时控制网络的时间特性