國內(nèi)車載網(wǎng)絡(luò)的今天與明天

隨著國內(nèi)汽車消費市場的飛速發(fā)展，與汽車相關(guān)的高新技術(shù)伴隨著

　　世界汽車巨頭推崇的全球新車同步上市的浪潮不斷地涌向中國市場，

　　在國家的大力支持下，中國汽車電子技術(shù)的自主創(chuàng)新能力不斷增強，

　　作為汽車電子關(guān)鍵技術(shù)之一的車載網(wǎng)絡(luò)在關(guān)鍵技術(shù)上與全球同步發(fā)展。

　　車載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)與全球同步

　　目前與汽車動力、底盤和車身密切相關(guān)的車載網(wǎng)絡(luò)主要有CAN、LIN

　　和FlexRay。從全球車載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，通過20多年的發(fā)展，

　　CAN已成為目前全球產(chǎn)業(yè)化汽車應(yīng)用車載網(wǎng)絡(luò)的主流，目前CAN已由過

　　去僅服務(wù)中、高級轎車，逐漸滲透到6萬人民幣以下的家用轎車之中，

　　近兩年在國內(nèi)新下線的合資品牌的轎車全部都采用了CAN。作為CAN低

　　成本替代的LIN還處于產(chǎn)業(yè)化的初級階段，據(jù)作者調(diào)查，目前在國內(nèi)

　　上市的轎車中，只在2005年年初上市的Volvo的S40和2005年4月上

　　市的長安鈴木雨燕中能發(fā)現(xiàn)LIN的蹤影。而2004年才向全球公開發(fā)布

　　的FlexRay還處于應(yīng)用研究的前期階段，與FlexRay 2.0配套

　　的部分集成電路還未正式上市，其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還需要一定的時間。

　　從國內(nèi)車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展來看，我們已掌握了CAN應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)。

　　在2005年9月18日國家“十五”重大科技成就展在北京海淀展覽館向

　　社會公眾所有展示的新能源汽車全采用了自主研發(fā)基于CAN的車載網(wǎng)

　　絡(luò)，其中，由北京理工大學(xué)主持研發(fā)的純電動公交車、二汽主持研發(fā)

　　的混合動力公交車已進入試運營階段。在傳統(tǒng)汽車方面，一汽在展會

　　上展示了自主研發(fā)的大客車，在這輛大客車中安裝有一汽車自主研發(fā)

　　的AMT，其中AMT控制器采用了自主研發(fā)基于CAN的車載網(wǎng)絡(luò)，AMT通過

　　車載網(wǎng)絡(luò)與車上的其他零部件進行信息交互。自主研發(fā)基于CAN車載

　　網(wǎng)絡(luò)在新能源汽車和傳統(tǒng)汽車上的成功應(yīng)用，標志著自主研發(fā)的車載

　　網(wǎng)絡(luò)已深入到汽車控制的核心———汽車動力系統(tǒng)之中。

　　為了規(guī)范國內(nèi)的車載網(wǎng)絡(luò)，為有志于從事車載網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)指明方

　　向，全國汽車標準化技術(shù)委員會在2005年開始持續(xù)在網(wǎng)上公布《商用

　　車控制系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)通信協(xié)議》系列國家標準征求意見稿，

　　處于戰(zhàn)國紛飛基于CAN的車載網(wǎng)絡(luò)開始納入標準化規(guī)范化管理，自主

　　研發(fā)的車載網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上走向成熟，并開始了它的產(chǎn)業(yè)化進程。

　　在LIN總線應(yīng)用研究上，我們已跨越單純的學(xué)習(xí)階段，邁入與全

　　球同步發(fā)展階段。從1999年7月LIN 1.0公布到2002年11月LIN 1.3

　　的公布，在這3年多的時間里，中國的汽車電子才起步，作為汽車電

　　子關(guān)鍵技術(shù)之一的車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)國內(nèi)還處于萌芽狀態(tài)，國內(nèi)只有少數(shù)

　　科研院所在跟蹤LIN的發(fā)展趨勢。在2003年9月LIN 2.0公布時，中

　　國的汽車電子產(chǎn)業(yè)已處于自主研發(fā)的高潮，國內(nèi)從事車載網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)

　　企業(yè)與全球同步獲得了LIN 2.0的協(xié)議文本，并根據(jù)LIN 2.0協(xié)議，

　　修正其前期在LIN方面的研發(fā)工作，以符合LIN 2.0的要求。

　　傳統(tǒng)零部件與車載網(wǎng)絡(luò)走向融合

　　車載網(wǎng)絡(luò)是汽車內(nèi)部各ECU之間進行信息交互的橋梁，如果脫離

　　了ECU這個基礎(chǔ)，車載網(wǎng)絡(luò)自然成了空中樓閣。在國內(nèi)車載網(wǎng)絡(luò)研發(fā)

　　之初，由于國內(nèi)自主品牌汽車中零部件的智能化率很低，其整車控制

　　基本上還停留在電氣控制階段，給自主品牌汽車配套的國內(nèi)的零部件

　　廠家以生產(chǎn)機械電氣為主零部件，幾乎沒有涉及集機械、電氣和電子

　　一體的汽車電子領(lǐng)域。而最初從事車載網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)主要是具有電子信

　　息技術(shù)背景的單位為主，他們雖然容易掌握車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但缺乏相

　　應(yīng)的汽車背景，加上汽車行業(yè)相對封閉，他們很難進入汽車零部件的

　　配套體系，于是出了在現(xiàn)有以機械電氣為主的汽車零部件之間增加車

　　載網(wǎng)絡(luò)ECU這樣的模式。這種模式網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有零部件相分離，零部件

　　的性能沒有本質(zhì)的提高，成本卻上升了，而且使線束設(shè)計變得更加復(fù)

　　雜，不被整車接受。

　　隨著國內(nèi)汽車電子的發(fā)展，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的零部件企業(yè)受市場競爭

　　的驅(qū)動，急需利用電子信息技術(shù)改造傳統(tǒng)的零部件，以借助車載網(wǎng)絡(luò)

　　提升其產(chǎn)品的性能，使其在競爭中取得有利地位；另一方面從事車載

　　網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)單位需要在傳統(tǒng)的汽車零部件行業(yè)中尋找合作者為車載網(wǎng)

　　絡(luò)提供應(yīng)提供載體，以進入相對封閉的汽車行業(yè)。

　　具有十多年汽車儀表生產(chǎn)歷史的哈爾濱航天風(fēng)華科技股份有限公

　　司從1994年研制成功電子式車速里程表以來，其產(chǎn)品經(jīng)過動圈式汽車

　　儀表、動磁式汽車儀表，現(xiàn)已平穩(wěn)過渡到基于CAN和步進電機的智能

　　汽車儀表。而中國科學(xué)院沈陽自動化研究所與浙江正方交通建設(shè)集團

　　股份有限公司合作成立浙江中科正方電子技術(shù)有限公司，該公司自2004

　　年3月成立以來，借助中國科學(xué)院沈陽自動化研究所在國內(nèi)現(xiàn)場總

　　線處于領(lǐng)導(dǎo)地位的優(yōu)勢，已形成系列基于CAN總線的汽車電子產(chǎn)品。

　　國III實施將促進車載網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)化

　　2005年歲末的最后一天，汽車業(yè)界的一條重要標準—機動車排放

　　國Ⅲ標準，開始在北京實施。

　　機動車排放國Ⅲ標準的實施標志作不滿足機動車排放國Ⅲ標準的

　　機動車生命周期終結(jié)，而機動車的排放是由機動車的發(fā)動機及其與發(fā)

　　動機配套的控制系統(tǒng)所決定的，所以機動車排放國Ⅲ標準的實施的必

　　然結(jié)果是迫使汽車企業(yè)放棄原有的發(fā)動機及與發(fā)動機配的控制系統(tǒng)，

　　采用滿足機動車排放國Ⅲ標準的發(fā)動機及與發(fā)動機配的控制系統(tǒng)。而

　　滿足機動車排放國Ⅲ標準的發(fā)動機控制系統(tǒng)具有一個重要的特性就是

　　車載網(wǎng)絡(luò)功能。

　　滿足機動車排放國Ⅲ標準發(fā)動機控制系統(tǒng)的車載網(wǎng)絡(luò)主要是體現(xiàn)

　　在兩個方面，其一具有診斷功能的ODB II車載網(wǎng)絡(luò)，其二是具有控

　　制信息交互的車載網(wǎng)絡(luò)。其中ODB II診斷車載網(wǎng)絡(luò)為機動車診斷設(shè)

　　備提供了信息交互通道，機動車診斷設(shè)備通過ODB II可獲取機動車

　　的各種數(shù)據(jù)信息。而具有控制信息交互的車載網(wǎng)絡(luò)為發(fā)動機控制系統(tǒng)

　　提供了與其他零部件進行控制信息交互通道，機動車上的其他零部件，

　　如：變速器、ABS、組合儀表可通過這個車載網(wǎng)絡(luò)與發(fā)動機控制系統(tǒng)

　　進行控制信息交互，以提高機動車的行車安全性和舒適性。

　　發(fā)動機是機動車的核心，機動車發(fā)動機具備了車載網(wǎng)絡(luò)必然要求

　　與發(fā)動機密切相關(guān)的其他零部件也應(yīng)具備車載網(wǎng)絡(luò)功能。機動車排放

　　國Ⅲ的實施將加速國內(nèi)車載網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)化的進程，為國內(nèi)有志于從事車

　　載網(wǎng)絡(luò)企業(yè)提供了大展宏圖的機遇。

　　專家觀點

　　技術(shù)是車載網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)重要保障

　　從產(chǎn)業(yè)角度來看，車載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究可分為兩個層次，第一

　　個層次是在單個ECU中嵌入車載網(wǎng)絡(luò)功能，使單個ECU能通過車載網(wǎng)絡(luò)

　　實現(xiàn)與其他ECU之間的信息交互；第二層次是確保車載網(wǎng)絡(luò)在量產(chǎn)汽車

　　中可靠工作，這是車載網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)化的終極目標。以車載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究

　　的第一個層次為基礎(chǔ)，繼續(xù)開展車載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究的第二個層次，它

　　關(guān)系到車載網(wǎng)絡(luò)這個研究成果是否轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。在車載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研

　　究的第二個層次上，需要解決以下兩個方面的問題：

　　首先，整車的車載網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，根據(jù)具體車型確定其內(nèi)部車載網(wǎng)絡(luò)

　　的類型、數(shù)量和線束的設(shè)計，使車載網(wǎng)絡(luò)不僅具有最優(yōu)的性價比，而

　　且具有可持續(xù)發(fā)展替力。由于目前國內(nèi)的車載網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)還停留在第

　　一個層次上，對整車網(wǎng)絡(luò)宏觀上的規(guī)劃處于初級階段，同時整車的車

　　載網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是涉及整車設(shè)計的核心技術(shù)，不可能通過公開的渠道獲取，

　　因此國內(nèi)車載網(wǎng)絡(luò)在發(fā)展過程中走了很多的彎路。

　　其實在整車車載網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中不僅在國內(nèi)車載網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中出現(xiàn)

　　了各種各樣的問題，就是在汽車產(chǎn)業(yè)比中國發(fā)達的國家也出現(xiàn)過類似

　　的問題。為了有效地解決車載網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃問題，作者在2002年就提出

　　了網(wǎng)絡(luò)在環(huán)設(shè)計方法，并研發(fā)成功網(wǎng)絡(luò)在環(huán)實時仿真平臺，該仿真平

　　臺已成功應(yīng)用于電動汽車車載網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議分析。2004年作者在從事

　　LIN的研發(fā)過程提出了LIN網(wǎng)絡(luò)中的價值工程問題，指出：LIN拓撲結(jié)

　　構(gòu)與ECU的成本直接相關(guān)，不合理LIN拓撲結(jié)構(gòu)將導(dǎo)致各ECU成本的增

　　加。

　　其次，車載網(wǎng)絡(luò)的一致性測試，通過一致性測試確保車載網(wǎng)絡(luò)信

　　息交互的可靠性和穩(wěn)健性。嵌入了車載網(wǎng)絡(luò)的ECU在性能測試過程中，

　　除了通常的環(huán)境測試，EMC測試之外，還必須進行車載網(wǎng)絡(luò)的一致性

　　測試。

　　總之，國內(nèi)車載網(wǎng)絡(luò)通過幾年的發(fā)展，在取得成績的同時，面臨

　　更多的是挑戰(zhàn)，車載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究的終極目標是產(chǎn)業(yè)化，是將車載網(wǎng)

　　絡(luò)轉(zhuǎn)化為先進的生產(chǎn)力，在這個過程中，我們不僅將面臨技術(shù)上的障

　　礙，而且還要遭遇國際汽車壟斷巨頭的阻擊。要達到車載網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)化

　　的終極目標，在充滿信心的同時，還應(yīng)作好長期奮斗的準備。