汽车车载网络技术论文范文
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汽车车载网络技术论文范文篇一
现代汽车车载网络技术应用
摘 要
车载网络是现代汽车电子技术发展的必然趋势，本文就车载网络形成的必要性及其应用进行了分析，并对车载网络的发展前景做了研究，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
1 汽车的网络化
在传统汽车中，开关、继电器、电磁仪表等与电子相关的零部件构成了汽车电器，它们之间信息交互是建立在点对点电气信号连接基础上的。电气信号的种类也局限于模拟信号和开关信号。实施信号连接的电线束，通常称为线束。
汽车中电器的技术含量和数量是衡量汽车性能的一个重要标志。汽车电器技术含量和数量的增加，意味着汽车性能的提高。但汽车电器的增加，同样使汽车电器之间的信息交互桥梁――线束和与其配套的电器接插件数量成倍上升。在1955年平均一辆汽车所用线束总长度为45米;而到了2002年，一辆汽车所用的平均线束总长度达到了4000米。线束的增加不但占据了车内的有效空间，增加了装配和维修的难度，提高了整车成本，而且妨碍了整车可靠性的提高。
为了在提高性能与控制线束数量之间寻求一种有效的解决途径，在20世纪80年代初，出现了一种基于数据网络的车内信息交互方式――车载网络。
汽车制造商根据各个地方不同速度的要求，将会制定出几个不同标准的车载网络。“对于所有的汽车制造商来说，车载网络中的很多运行都涉及到工业标准，” 通用汽车公司的一位研究电子动力传输的专家Dennis Bogden说。“如果你获得高速的数据是通过链接一个网络，而低速的数据又是链接另一个网络的话，我们就早已经停止了各种各样的技术尝试，因为我们需要的仅仅是一个车载网络。”
2 车载网络的应用
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。
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―行驶、停车与转向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。
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。
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。
网络技术在汽车上的应用，不但增强了汽车的性能，而且减少了线束的用量。2003年6月在南京菲亚特下线的“派力奥・周末风”，由于采用了汽车整体车载网络技术，从而减少了23%的线束，降低元件重量2.8千克。在“派力奥・周末风”中，车载网络将前照灯照明、前/后窗自动玻璃清洗控制、转向灯控制、后风窗雨刮器、内部照明系统、单点触电动窗自动升降、电子防盗系统通过网络连为一体。
3 汽车网络的发展
近两年在中国生产，价格在8万元～20万元之间，采用车载网络的轿车、SUV情况。价格在20万元以下的轿车属于普及型轿车，但车载网络却在近两年在中国生产的普及型轿车中占据了相当大的比重，说明车载网络已在轿车中进入产业化阶段，它不再是高档轿车独享的专用高级技术。说明CAN总线已成为普及型轿车车载网络的主流。
在车载网络的发展过程中，通信介质已日益引起关注，目前POF已得到大量应用。此前德国宝马汽车公司宣布在2002年3月上市的最高级新款轿车“BMW7”系列中采用了50米POF。它表明大量采用POF车载网络的汽车已经开始进入实用阶段。
数据通信对速度的要求是永无止境的。在车载网络的发展过程中，介质的通信速度是制约车载网络应用和发展的一个重要因素。POF在汽车上的成功应用，不但推动了以Byteflight、FlexRay和MOST等现有的以POF为介质的高速车载网络的产业化应用，而且为下一代车载网络的发展创造了条件。随着人类生活空间的拓展，IT融合于汽车之中是未来发展的必然趋势，而作为IT装置之间实施信息交互媒介的网络，将会有更多类似于IEEE 1394、Bluetooth等IT领域应用的网络向汽车渗透。
随着中国经济的高速发展，面对中国巨大的轿车市场，世界上各大汽车制造商纷纷与国内汽车制造厂合作生产轿车，并且所生产轿车的技术含量正逐渐与世界同步。据相关资料报道，近年来在国内生产的轿车中，汽车电子在汽车中所占的比例及其汽车电子的技术含量已超过世界轿车的平均水平。
目前国际汽车工业广泛采用系统开发、项目平台、全球采购、模块化供货等运作方式。最近上海、浙江、广东已在不同程度上起动了汽车电子产业。政府的支持、市场的需求为中国汽车电子的发展提供了良好平台。车载网络是典型的实时嵌入式网络系统，而中国拥有较多的嵌入式系统开发人员，提供了大量的人才储备。这是中国汽车电子的发展机遇，也是具有自主知识产权车载网络在中国的发展机遇。
车载网络作为连接车内机械、电器和电子信息的纽带，是整车的核心技术，而国内汽车工业的现状将注定具有自主知识产权的车载网络的大量运用还需要汽车企业和相关技术开发商付出大量的努力。
参考文献
[1]李刚炎，于翔鹏.CAN 总线技术及其在汽车中的应用[Z].中国科技论文在线，2006.
[2]杨维俊.汽车车载网络系统[M].北京：机械工业出版社，2009.
[3]中国科学研究院.汽车电子成本与车载网络发展[Z].弈虎在线，2011.
作者单位
中天高科特种车辆有限公司 天津市 301700