汽车总线技术是什么意思

汽车总线技术是什么意思

中国汽车技术研究中心杜启峰龚进峰
　　从发动机电喷到自动变速器，从ABS到制动力分配,从GPS到自动导航,从电源管理到线传操纵以及为提高舒适性而做的各种改进,使汽车电气形成一个日益庞大、复杂的系统。另外，随着近年来ITS的发展，以3G(GPS、GIS和GSM)为代表的新型电子通讯产品的出现，它对汽车的综合布线和信息的共享交互提出了更高的要求,汽车总线技术的优势便越来越突出。

　　1.汽车总线技术的介绍
　　1)概念
　　汽车总线系统实质上是通过某种通讯协议(如CAN)，将汽车内部的各个ECU节点联结起来，从而形成一个汽车内部的局域网络。节点根据自身的传感器信息以及总线上的信息,完成预定的控制功能和动作，如灯光的开闭、电机启停等,节点之间的通讯通过总线来实现。每个节点一般由MCU(或DSP等)、接口电路、总路线控制器、总线驱动器等构成。
　　2)现状
　　迄今为止，在汽车上已经出现了多种总线标准，从总线所实现的功能角度分，可分为两类，一类是控制策略驱动的总线，如SAE的J1850、德国大众的ABUS、博世的CAN、ISO11898和ISO11519、美国商用机器的AutoCAN、ISO的VAN、马自达的PALMNET、以及用于低速场合的LIN等。另一类是以大量数据传输为目的的多媒体总线，如，IDB-C、IDB-1394、MOST、AMIC-C等。
　　下表汇总了汽车上的几个主要网络和总线的应用范围及特点。
网络应用范围通讯速率主要总线类型
动力总线网络发动机、ABS、自动变速箱等500kbps高速CAN
车身总线网络电动车窗、中控锁、座椅、空调等<125kbps低速CAN(欧)J1850(美)
多媒体总线网络导航、视频等5～100MbpsMOSTIDB-1394
　　由于欧美汽车有各自的总线标准，选用哪种总线成了总线开发时的第一个问题。亚洲汽车界尚在CAN和J1850之间犹豫，但倾向于CAN的趋势已经越来越明显。我国的汽车以欧洲车型为主，因此CAN总线和LIN总线应该是我国汽车总线发展的趋热。
　　CAN总线是德国BOSCH公司在20世纪80年代初开发的一种串行数据通讯协议。它的短帧数据结构、非破坏性总线仲裁技术以及灵活的通讯方式使CAN总线具有很高的可靠性和抗干扰性，满足了汽车对总线的实时性和可靠性的要求。
　　CAN遵循ISO/OSI的标准模型，但只规定了7层协议中的数据链路层，而应用层则留给用户自己定义。到目前为止，在CAN的基础上定义的高层协议有很多，其中影响较大的有：CANKingdom/J1939/OSEK/DeviceNet(AB)/SDS(Honeywell)/CAL/CANOpen(CiA)。
　　CAN总线的特点：
　　a)如果数据扩展以增加新的信息，只需升级软件即可。
　　b)控制单元对所传输的信息进行实时检测，检测到故障后存储故障码。
　　c)使用小型控制单元及小型控制单元插孔可节省空间。
　　d)使传感器信号线减至最少，控制单元可做到高速数据传输。
　　e)CAN总线符合国际标准，因此可应用不同型号控制单元间的数据传输。
　　3)CAN在国内的应用情况
　　目前，国外的汽车总线技术已经成熟，且已在汽车上推广。国内完全引进技术生产的奥迪A6车型已于2000年起采用总线替代原有线束，帕萨特B5、BORA、POLO、FIAT的Palio、Siena、哈飞赛马等车型都不同程度地使用了CAN总线技术。此外，部分高档客车、工程机械也都开始应用总线技术。
　　在客车行业，不少企业对总线技术非常感兴趣，有些企业正在与高校或科研院所联合开发，有些企业甚至已经搞出样车，可以说，总线技术在客车上的应用会在近几年内迅速展开。
　　4)国内研发情况
　　国内在汽车总线技术上的研发刚刚起步，而且大都集中在高校和科研单位，尚没有形成专业的技术开发公司，整体实力有待加强。汽车企业与相关研究单位联合开展具有针对性的总线开发，以满足国内汽车生产企业对总线技术的需求，同时培养自己的总线研发人才，是一种促进总线技术广泛应用的双赢策略。
　　2.客车对总线技术的要求(含技术优势、成本分析等)
　　轿车对总线技术的应用已较为普遍，使用总线技术的轿车是一般有2～4条总线系统，其是动力总线(发动机、自动变速箱、ABS)和舒适总线(中央控制器、四个门模块)最为普遍，以下简要介绍客车总线技术。
　　1)客车总线系统要解决的问题
　　a)由于客车车身长的特点，前后灯光线束问题是CAN总线系统首先要解决的问题；
　　b)大型客车中发动机后置情况较多，发动机与仪表板之间的信息传递造成了线束的大幅增加，因此实现仪表板节点与发动机节点之间的CAN通讯非常必要；
　　c)客车作为载客工具，智能化的空调管理功能非常重要；
　　d)电源管理和故障诊断也是客车CAN研究的重要内容。
　　2)根据客车车身特点和急需解决的问题，将客车CAN系统分成以下几个节点：
　　前灯光节点、后灯光节点、发动机节点、空调管理节点、仪表板节点。
　　结束语
　　汽车总线技术的推广与应用，记录仪标准的颁布与实施，必将促进我国汽车电子技术的发展，汽车生产企业应抓住这次机会，通过自主研发或与科研单位合作等方式，尽快掌握这两项技术，提升产品的技术含量。随着技术不断成熟和成本不断降低，它们的应用范围将会越来越广

汽车总线技术发展之路

随着集成电路和单片机在汽车上的广泛应用，汽车上的电子控制单元越来越多，例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置（ABS）、安全气囊装置、电控门窗装置和主动悬架等。如果仍采用常规布线方式，即电线一端与开关相接，另一端与用电设备相通，将导致车上电线数目的急剧增加，同时复杂电路也降低了汽车可靠性，增加了维修难度。于是，CAN总线应运而生。

    LIN则是CAN在低端应用的延伸，是价格相对便宜且速度较慢的子网。通常状况下，电子控制装置通过CAN总线提供稳定、可靠的低成本网络连接，电机、开关、传感器和车灯等则通过LIN进行网络连接。

    事实上，在现代汽车中，采用总线的意义已远远超出节省电线的范围，它已成为车内各零部件实施信息交互的标准接口。整车的总线网络成为整车的电器平台，也就是说只要有总线存在，就可以在这个总线平台上不断增加汽车的智能化零部件。总线技术促进了汽车智能化的发展。

    上世纪90年代初，总线技术开始在汽车中应用。如今该项技术已经成为现代汽车的标准技术，几乎所有的车都开始采用CAN/LIN总线。总线零部件也成为发展的主流。

    对于我国来说，由于国内汽车制造和零部件的发展水平不平衡。虽然合资品牌和自主品牌的量产车大都采用了CAN/LIN，但由于国内零部件配套体系在电器零部件，特别是在智能零部件上的弱势，国内真正自主研发的具有总线接口的零部件在量产车中（年产量超过1万辆以上的）几乎没有。

    目前在大批量生产汽车中，具有CAN/LIN总线的零部件几乎都是国外研发的，它们中一部分是国外生产的，一部分是由国内合资或外资企业生产。但部分小批量生产汽车，如北京市场上达到国III标准的扫雪车、公共汽车等，它们带有CAN/LIN功能的仪表、车灯控制、车门控制等技术，这些都是国内自主研发和生产的。

    总线不是一项独立的技术，它是一种电器之间进行信息交互的接口，它的基础是零部件的智能化。从单一技术来说，通过几年的发展，国内与国际先进水平差距正在缩小。但从量产角度来说，由于国内在汽车电器、特别是在智能化零部件领域离国际先进水平相差太大，因此总线发展必然受其影响，总线应用概念、产品定义、研发、测试、认证、生产和维护方面都还处于起步阶段。具体来说，在总线的概念认识方面，很多企业还没有上升到平台和电气标准的层次，仍停留在节约电线和增加功能上。

    在产品定义方面，总线必须与零部件融为一体，与传统零部件协同作战。但国内由于电气零部件、智能零部件的研发水平与国际先进国家相差太远，总线在国内发展缺乏智能零部件的基础，迫使总线与零部件研发相分离。即使总线产品研发出来，但优势不明显，主机厂不接受，就谈不上产业化。产业化不能实现，产品定义、研发、测试、认证、生产和维护方面自然处于起步阶段。

    对于我国来说，在CAN/LIN总线技术的研发道路上还需克服哪些瓶颈？一是人才方面。车用总线技术涉及到机械制造领域和电子信息领域的融合。但我国的实际情况是，这两个领域的协同存在一些问题。从电子信息行业进入车用总线领域的，缺乏对汽车行业的理解，其研发出来的产品很难满足汽车的要求，即使满足汽车的要求，但不清楚汽车研发、生产和服务流程，也很难实现产业化。另外，总线研发人员必须具有深厚的电子信息基础，因此从汽车行业进入总线研发领域的，由于基础的限制，很难研发出高性价比的产品。

    二是要突破国外对我国的技术封锁。目前我们的研发工作还处在向国外学习的阶段，但很多与总线技术相关的国外文献都是讲其优势，不讲其缺陷。结果我国许多从事总线的研发人员在研发过中，由于不能对总线进行取长补短，使研发陷入困境。突破技术封锁也是我们面临的巨大挑战。