自主車載網(wǎng)絡面臨的困境和解決途徑

三、零部件智能化率低是自主車載網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)化的瓶頸

雖然CAN在國內(nèi)有大量應用的成功實例，但令人遺憾的是在量產(chǎn)的汽車中采用自主研發(fā)以CAN為代表的車載網(wǎng)絡還沒見報到。車載網(wǎng)絡是汽車內(nèi)部各電子控制單元(ECU)之間進行信息交互的橋梁，具備網(wǎng)絡信息交互功能是現(xiàn)代汽車電子技術的主要特性，如果脫離了自主研發(fā)汽車電子控制單元這個基礎，自主車載網(wǎng)絡自然成了空中樓閣。

按SAE車載網(wǎng)絡分類，其車載網(wǎng)絡共分A，B，C三類總線：A類面向傳感器/執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)傳輸位速率通常只有1-10kbps，主要應用于電動門窗、座椅調(diào)節(jié)、燈光照明等控制；B類面向獨立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡，位速率一般為10-100kbps，主要應用于電子車輛信息中心、故障診斷、儀表顯示、安全氣囊等系統(tǒng)，以減少冗余的傳感器和其它電子部件；C類面向高速、實時閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)，最高位速率可達1Mbps，主要用于懸架控制、牽引控制、先進發(fā)動機控制、ABS等系統(tǒng)，以簡化分布式控制和進一步減少車身線束。

現(xiàn)代汽車技術中，燃油電子噴射、電子防抱死剎車系統(tǒng)(ABS)、電子控制制動力分配系統(tǒng)(EBD)、電控轉向助力系統(tǒng)(EPS)自動變速器、電子行駛穩(wěn)定系統(tǒng)(EPS)......等是提高汽車性能，保證行車安全的關鍵領域，同時它們中的一些技術也是各個國家為了環(huán)保和安全的需要，在汽車中強制使用的技術，如燃油電子噴射、ABS......。這些技術的一個共同的特點是附加值高、對電子元件的成本不敏感，它們是不斷發(fā)展的半導體技術和信息技術進入汽車領域的突破點。在上個世紀90年代32位MCU因成本等各方面的制約，其應用范圍僅僅局限于一些特殊領域時，摩托羅拉32位系列MCU 68300己成為量產(chǎn)汽車的燃油電子噴射單元的首選MCU。令人遺憾的是這些涉及汽車制造的關鍵領域已被全球各大汽車公司和汽車電子公司壟斷，雖然世界上每年生產(chǎn)的汽車是以百萬為單位進行統(tǒng)計，但它們的燃油電子噴射單元卻僅由德國博士、美國德爾福和日本電裝三家公司提供，目前在中國市場銷售價格不到3萬元人民幣的微型轎車上唯一的電子控制單元――燃油電子噴射單元也是采用德國博士的產(chǎn)品。到目前為止，在量產(chǎn)的汽車中還沒有發(fā)現(xiàn)自主研發(fā)的電子控制單元在涉及汽車關鍵領域中的應用，自然其自主的C類車載網(wǎng)絡也不可能在這些領域有所作為。

如果說自主車載網(wǎng)絡在以燃油電子噴射為代表的現(xiàn)代技術中應用遇到的是技術方面的障礙，而相對于技術門檻相對較低的車身控制來說，其面向車身控制的A類網(wǎng)絡則遇到的是另一方面的問題――國產(chǎn)零部件智能化率低。

對于車身控制，其車載網(wǎng)絡有助于簡化安裝工序、降低故障率和成本。但實現(xiàn)這些目標的前題條件是：車身控制己完成了電氣控制向采用MCU為基礎的智能控制過度，而且隨著人們對汽車舒適度要求的不斷提高，其復雜的車身控制系統(tǒng)及其內(nèi)部繁重的信息交互，需要采用大量的線束才能實現(xiàn)。線束的增加，意味著汽車的安裝工藝復雜、成本增加和故障率的上升。據(jù)摩托羅拉1998年報道，僅將BMW的四個車門用車載網(wǎng)絡取代原有的傳統(tǒng)線束，在增強了功能的同時，線束重量減少了15千克。2003年6月在南京菲亞特下線的新車派力奧?周末風由于采用了汽車整體車載網(wǎng)絡技術，從而減少了23%的線束，降低元件重量2.8 千克。而上海大眾汽車有限公司在2002年推出的POLO轎車，雖然全車大量采用車載網(wǎng)絡，但從其銷售價格來看，它并不比同類車型的價格高，這說明POLO在采用車載網(wǎng)絡后至少成本沒有增加多少。

但對于國內(nèi)自主研發(fā)的汽車來說，整車控制系統(tǒng)中其零部件的智能化率很低，其車身控制基本上還停留在以電氣控制為主。如果要在這些汽車中實現(xiàn)網(wǎng)絡化，必需將控制系統(tǒng)中的相關零部件智能化，而且只有整車零部件的智能化達到一定量的突變之后,其車載網(wǎng)絡在性能和成本控制方面的優(yōu)勢才能充分體現(xiàn),推動自主車載網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的真正動力才能激發(fā)出來。

目前國內(nèi)的零部件廠家生產(chǎn)的汽車零部件主要以機械電氣為主，幾乎沒有涉及集機械、電氣和電子一體的汽車電子領域。據(jù)作者最近一段時間調(diào)查，國內(nèi)目前從事車載網(wǎng)絡的研發(fā)者都是在現(xiàn)有以機械電氣為主的汽車零部件之間增加MCU和與車載網(wǎng)絡相關電子元件，構成車載網(wǎng)絡控制單元，在汽車中實現(xiàn)了車載網(wǎng)絡的實際應用。但這種方法網(wǎng)絡與現(xiàn)有汽車零部件的設計相分離，不可能實現(xiàn)資源共享，使線束設計變得更復雜，成本呈上升趨勢。因為車載網(wǎng)絡單元與其控制的零部件之間的線束在數(shù)量上并沒有減少，在以電氣控制為主的汽車中，傳輸是以高電壓(12V)，大電流(毫安以上)的大信號為主，對線束的抗干擾能力要求低；而網(wǎng)絡中傳輸?shù)氖?V、小電流(毫安以下)的小信號，對線束抗干擾能力要求高，在原有的控制系統(tǒng)中增加了網(wǎng)絡這個中間環(huán)節(jié)造成成本上升。在汽車價格不斷下調(diào)的今天，任何使成本增加的技術是很難被市場接受。

由于資源的分散，零部件在功能上的重復，在短時間內(nèi)完成控制零部件的智能化,達到整車控制的網(wǎng)絡化,實現(xiàn)具有成本優(yōu)勢的量產(chǎn)，這將是國內(nèi)汽車界面臨的機遇和挑戰(zhàn)。

四、資源的有效整合是自主車載網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)化的重要途徑

整車控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化是建立在控制系統(tǒng)智能化的基礎之上，而控制系統(tǒng)智能化的核心是零部件的智能化，解決零部件智能化是實現(xiàn)自主車載網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)化的關鍵。

國內(nèi)龐大的汽車零部件制造體系，在機械電氣為主的汽車零部件的設計、制造過程中積累了大量的經(jīng)驗，具有一定國際競爭優(yōu)勢。作者在和一家世界知名汽車零部件供應商的一位工程師交談中，他說：博士公司發(fā)明了產(chǎn)品，我們在推廣產(chǎn)品，而產(chǎn)品的大量生產(chǎn)在中國的浙江。這位工程師的話無形中表露出對中國汽車零部件商實力的肯定；以汽車為背景的CAN在國內(nèi)其它行業(yè)產(chǎn)業(yè)化成功的經(jīng)驗為我們發(fā)展自主的車載網(wǎng)絡打好了基礎；而中國在家電及其通信行業(yè)的國際競爭力的不斷增強，證明了我們有能力發(fā)展大規(guī)模的電子產(chǎn)業(yè)。但我們又不得不面對中國汽車零部件在涉及汽車電子特別是在車載網(wǎng)絡面臨的困境，作者認為整車、零部件商和相關電子領域協(xié)同作戰(zhàn)，組成統(tǒng)一設計、共同研發(fā)的戰(zhàn)略同謀，實現(xiàn)資源的有效整合，使基于自主的車載網(wǎng)絡控制系統(tǒng)在性能和成本控制上優(yōu)于傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)，是自主車載網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)化的重要途徑之一。