現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)在純電動汽車控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
低速總線主要用于連接車身系統(tǒng)，連接對象主要為汽車中的聯(lián)合裝配單元，如門窗、照明、空調(diào)、濕度傳感器、中央集控鎖等，并通過網(wǎng)關(guān)作為子網(wǎng)接入高速CAN總線，組成一個統(tǒng)一的多元網(wǎng)絡(luò)。車身中位置比較近的元件連接到一個ECU，元件的狀態(tài)和控制信號可以通過與其連接的ECU與總線進(jìn)行通訊。每一個ECU自成系統(tǒng)，可以根據(jù)本地信號和總線上的信號，控制本地執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，同時將與其他節(jié)點(diǎn)共享的信號發(fā)送到低速總線上。目前，在汽車中應(yīng)用較多的低速總線有兩種。一種是低速CAN總線，是按照ISO 11519-2、J1939以及J2284組建低速容錯CAN總線。另一種是LIN總線，即局域互連網(wǎng)絡(luò)(Local Interconnect Network)，是按照ISO 9141 標(biāo)準(zhǔn)[2]來建立，能有效的支持汽車中分布式機(jī)械電子節(jié)點(diǎn)的控制。LIN總線具有成本低、可靠性高的特點(diǎn)，可以很容易的將一些成分比較敏感的元件，如智能傳感器、舒適性設(shè)備等，連接到汽車網(wǎng)絡(luò)中，在汽車應(yīng)用中有望成為低速網(wǎng)絡(luò)的主流。
圖1 純電動汽車中控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
整車控制ECU是整個汽車控制的中心。司機(jī)的鑰匙信號、加速信號、制動信號都進(jìn)入到整車控制ECU，整車控制ECU通過對這些信號的分析并綜合檢測傳感器的狀態(tài)，產(chǎn)生各個節(jié)點(diǎn)的操作信號，并通過CAN總線將控制指令送到相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。電機(jī)控制ECU和轉(zhuǎn)向、制動ECU根據(jù)整車控制ECU的控制指令，操縱汽車按照要求行駛。高速CAN總線上還設(shè)置故障診斷ECU，負(fù)責(zé)整車故障信息的診斷和存儲，并控制故障信號顯示，還可以通過無線通訊系統(tǒng)和外部的故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行通訊。另外高速CAN總線上設(shè)置了車載記錄儀，其作用類似飛機(jī)的“黑匣子”，用于記錄行車數(shù)據(jù)，分析記錄整車系統(tǒng)的運(yùn)行情況。控制網(wǎng)絡(luò)的低速總線采用LIN總線。LIN總線是單主機(jī)節(jié)點(diǎn)和一組從機(jī)節(jié)點(diǎn)多點(diǎn)總線，主控制器為主站，其它車身系統(tǒng)為從站，主控制器同時作為LIN總線和高速CAN總線的網(wǎng)關(guān)，將整個車身系統(tǒng)總線連成一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，這樣所有 ECU 都掛到總線上，極大地簡化了汽車內(nèi)控制系統(tǒng)的線路聯(lián)系，達(dá)到簡化布線、提高系統(tǒng)可靠性和可維護(hù)性、降低成本、更好的協(xié)調(diào)各個控制子系統(tǒng)的目的。
隨著車載多媒體在車輛中的廣泛應(yīng)用，GPS、電話、音響、電視、DVD等系統(tǒng)進(jìn)入汽車內(nèi)，這些裝置之間需要頻繁的通訊，而且信息量巨大，CAN總線或J1850總線無法滿足這些裝置間的通訊要求，因?yàn)閭鬏數(shù)乩硇畔ⅲ℅I）、數(shù)字音頻信息或車輛位置信息至少需要5Mbps的網(wǎng)絡(luò)速度，這樣就出現(xiàn)了一種新型總線IDB-1394，可以支持100、200、400Mbps的通訊速度，完全可以滿足高速通訊的網(wǎng)絡(luò)需求。
CAN總線是一種控制策略總線，主要實(shí)現(xiàn)對車輛本身的控制，而IDB-1394總線則是以多媒體信息交互、共享為目的。為實(shí)現(xiàn)車身整體性能的優(yōu)化和實(shí)現(xiàn)CAN總線和IDB-1394總線間的信息流動，在兩總線間增加網(wǎng)關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)車身總線網(wǎng)絡(luò)的一體化，從而實(shí)現(xiàn)車身的總線一體化控制。
5 我國在CAN總線研究的重點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)問題
CAN符合ISO/OSI的參考模型，但只規(guī)定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議，用戶需要自己開發(fā)應(yīng)用層協(xié)議。如Rockwell公司的DeviceNet協(xié)議和Honeywell公司的SDS總線就是CAN協(xié)議基礎(chǔ)上的應(yīng)用層協(xié)議。國內(nèi)在這方面的應(yīng)用研究則剛剛起步，為了縮短同國外轎車技術(shù)水平的差距并提高自身的競爭力，我國汽車CAN總線的研究重點(diǎn)應(yīng)是研究和開發(fā)自己的汽車總線與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，針對具體的車型開發(fā)ECU的硬件和應(yīng)用層的軟件，并構(gòu)成車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)。
利用CAN總線構(gòu)建一個車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，需要解決以下關(guān)鍵技術(shù)問題：確定總線傳輸信息的速率、容量、優(yōu)先等級、節(jié)點(diǎn)容量等技術(shù)問題；在高電磁干擾環(huán)境下的數(shù)據(jù)的可靠傳輸；確定最大傳輸時的延時大??；網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)的容錯和監(jiān)控、故障診斷等功能。
6 結(jié)論
隨著汽車技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車總線這種有巨大應(yīng)用前景的技術(shù)將得到更快的發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用。就我國的國情而言，加快對汽車總線技術(shù)的研究，開發(fā)有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車總線技術(shù)并應(yīng)用于自己的汽車產(chǎn)業(yè)是當(dāng)務(wù)之急，也是人們工作的重點(diǎn)。
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/197843.htm
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