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浅谈汽车车载网络论文

导语：随着汽车工业日新月异的发展，现代汽车上使用了大量的电子控制装。下面是我为大家整理的浅谈汽车车载网络论文，欢迎阅读。

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系统地分析，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

一、引言

随着汽车工业日新月异的发展，现代汽车上使用了大量的电子控制装置，许多中高档轿车上采用了十几个甚至二十几个电控单元，而每一个电控单元都需要与相关的多个传感器和执行器发生通讯，并且各控制单元间也需要进行信息交换，如果每项信息都通过各自独立的数据线进行传输，这样会导致电控单元针脚数增加，整个电控系统的线束和插接件也会增加，故障率也会增加等诸多问题。

为了简化线路，提高各电控单元之间的通信速度，降低故障频率，一种新型的数据网络CAN数据总线应运而生。CAN总线具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强;在自动化电子领域的汽车发动机控制部件、传感器、抗滑系统等应用中，CAN的位速率可高达1Mbps。同时，它可以廉价地用于交通运载工具电气系统中。

二、CAN总线简介

CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是由ISO定义的串行通讯总线，主要用来实现车载各电控单元之间的信息交换，形成车载网络系统， CAN数据总线又称为CAN—BUS总线。它具有信息共享，减少了导线数量，大大减轻配线束的重量，控制单元和控制单元插脚最小化，提高可靠性和可维修性等优点。

CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通信，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。其工作采用单片机作为直接控制单元，用于对传感器和执行部件的直接控制。每个单片机都是控制网络上的一个节点，一辆汽车不管有多少块电控单元，不管信息容量有多大，每块电控单元都只需引出两条导线共同接在节点上，这两条导线就称作数据总线（Bus）。CAN数据总线中数据传递就像一个电话会议，一个电话用户就相当于控制单元，它将数据“讲入”网络中，其他用户通过网络“接听”数据，对这组数据感兴趣的用户就会利用数据，不感兴趣的用户可以忽略该数据。

一个由CAN总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点，但实际应用中，所挂接的节点数目会受到网络硬件的电气特性或延迟时间的限制。使用计算机网络进行通信的前提是，各电控单元必须使用和解读相同的“电子语言”，这种语言称“协议”。汽车电脑网络常见的传输协议有多种，为了并实现与众多的控制与测试仪器之间的数据交换，就必须制定标准的通信协议。随着CAN在各种领域的应用和推广，1991年9月Philips Semiconductors制定并发布了CAN技术规范（Version ）。该技术包括A和B两部分。给出了CAN报文标准格式，而给出了标准的和扩展的两种格式。1993年11月ISO颁布了道路交通运输工具—数据信息交换—高速通信局域网国际标准ISO 11898，为控制局域网的标准化和规范化铺平了道路。美国的汽车工程学会SAE 2000年提出的J 1939，成为货车和客车中控制器局域网的'通用标准。

三、CAN-BUS数据总线的组成与结构

CAN-BUS系统主要包括以下部件：CAN控制器、CAN收发器、CAN-BUS数据传输线和CAN-BUS终端电阻。：

1．CAN控制器，CAN收发器

CAN-BUS上的每个控制单元中均设有一个CAN控制器和一个CAN收发器。CAN控制器主要用来接收微处理器传来的信息，对这些信息进行处理并传给CAN收发器，同时CAN控制器也接收来自CAN收发器传来的数据，对这些数据进行处理，并传给控制单元的微处理器。

CAN收发器用来接收CAN控制器送来的数据，并将其发送到CAN数据传输总线上，同时CAN收发器也接收CAN数据总线上的数据，并将其传给CAN控制器。

2．数据总线终端电阻

CAN-BUS数据总线两端通过终端电阻连接，终端电阻可以防止数据在到达线路终端后象回声一样返回，并因此而干扰原始数据，从而保证了数据的正确传送，终端电阻装在控制单元内。

3．数据传输总线

数据传输总线大部分车型用的是两条双向数据线，分为高位﹝CAN-H﹞和低位﹝CAN-L﹞数据线。为了防止外界电磁波干扰和向外辐射，两条数据线缠绕在一起，要求至少每就要扭绞一次，两条线上的电位是相反的，电压的和总等于常值。

四、车载网络的应用分类

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。

1．动力传动系统

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—跑、停止与拐弯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，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。

在动力传动系统中，数据传递应尽可能快速，以便及时利用数据，所以需要一个高性能的发送器，高速发送器会加快点火系统间的数据传递，这样使接收到的数据立即应用到下一个点火脉冲中去。CAN数据总线连接点通常置于控制单元外部的线束中，在特殊情况下，连接点也可能设在发动机电控单元内部。

2．车身系统

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。

舒适CAN数据总线连接一般连接七个控制单元，包括中央控制单元、车前车后各一个受控单元及四个车门的控制单元。舒适CAN数据传递有七大功能：中控门锁、电动窗、照明开关、空调、组合仪表、后视境加热及自诊断功能。控制单元的各条传输线以星状形式汇聚一点。这样做的好处是：如果一个控制单元发生故障，其他控制单元仍可发送各自的数据。该系统使经过车门的导线数量减少，线路变得简单。如果线路中某处出现对地短路，对正极短路或线路间短路，CAN系统会立即转为应急模式运行或转为单线模式运行。

数据总线以速率传递数据，每一组数据传递大约需要1ms，每个电控单元20ms发送一次数据。优先权顺序为：中央控制单元→驾驶员侧车门控制单元→前排乘客侧车门控制单元→左后车门控制单元→右后车门控制单元。由于舒适系统中的数据可以用较低的速率传递，所以发送器性能比动力传动系统发送器的性能低。

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。

（1）安全系统

这是指根据多个传感器的信息使安全气囊启动的系统，由于安全系统涉及到人的生命安全，加之在汽车中气囊数目很多，碰撞传感器多等原因，要求安全系统必须具备通信速度快、通信可靠性高等特点。

（2）信息系统

信息系统在车上的应用很广泛，例如车载电话、音响等系统的应用。对信息系统通信总线的要求是：容量大、通信速度非常高。通信媒体一般采用光纤或铜线，因为此两种介质传输的速度非常快，能满足信息系统的高速化需求。

五、CAN总线技术在汽车中应用的关键技术

利用CAN总线构建一个车内网络，需要解决的关键技术问题有：

（1）总线传输信息的速率、容量、优先等级、节点容量等技术问题

（2）高电磁干扰环境下的可靠数据传输

（3）确定最大传输时的延时大小

（4）网络的容错技术

（5）网络的监控和故障诊断功能

（6）实时控制网络的时间特性

（7）安装与维护中的布线

（8）网络节点的增加与软硬件更新(可扩展性)

六、结束语

CAN总线作为一种可靠的汽车计算机网络总线，现已开始在先进的汽车上得到应用，从而使得各汽车计算机控制单元能够通过CAN总线共享所有的信息和资源，以达到简化布线、减少传感器数量、避免控制功能重复、提高系统可靠性和可维护性、降低成本、更好地匹配和协调各个控制系统之目的，随着汽车电子技术的发展，具有高度灵活性、简单的扩展性、优良的抗干扰性和纠错能力的CAN总线通信协议必将在汽车电控系统中得到更广泛的应用。

参考文献

[1] 王箴．CAN总线在汽车中应用[N]．中国汽车报．2004．

[2] 邬宽明．CAN总线原理和应用系统设计．航空航天大学出版社．1996．

[3] 周震．基于CAN总线的车身控制模块．南京航空航天大学．2005．

[4] 李刚炎，于翔鹏．CAN总线技术及其在汽车中的应用．中国科技论文在线．

[5] 杨维俊．汽车车载网络系统．北京：机械工业出版社．2006．

[6] 李东江，张大成．汽车车载网络系统原理与检修．北京：机械工业出版社．2005．

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现代汽车工业随着科学技术的飞速发展而日新月异,新工艺、新材料、新技术广泛运用,特别是电子技术、液压技术在汽车上应用,使当今的汽车是集各种先进技术的大成,新颖别致的汽车时时翻新。而现代汽车的故障诊断不再是眼看、耳听、手摸,汽车维修也不再是师傅带徒弟的一门手艺,而是利用各种新技术的过程。随着汽车技术的快速发展,日益呈现出汽车维修的高科技特征,与其同时汽车维修理念也不断更新。 1 现代汽车维修的特征 故障诊断特征 现代汽车已不是简单的机械产品,也不是最初的交通工具,而是由原始汽车进化到一个高科技的结晶体。特别是电子技术、电脑技术的飞速发展,使汽车的科技化程度不断得到提高。电子燃油喷射系统发动机(EFIE)、ABS防抱死制动系统、SRS安全气囊系统、电子控制自动变速箱系统(AT)、加速滑动调整系统(ASR)、自动空调系统(A/C)、电子悬挂系统(ECS)、动力转向系统、自动巡航系统、中控门锁及防盗系统、TCS动力牵引系统及自我诊断系统等,这些总成均由电控单元件(ECU)全面控制,电控单元具有自诊断功能,能记录出现的故障,并以代码形式存储在电控单元存储器中。通过解码器可从电控单元储存器中读出存储的故障码,从而确定故障的部位和提供排除故障的在线帮助。 检修工具特征 随着汽车技术的发展,维修设备也随之产生了质的变化。汽车保修设备的生产,也不再是多以机具类为主。20世纪90年代以来,一批批先进的进口汽车检测设备和仪器涌入国门。四轮定位仪、解码器、汽车专用示波器、汽车专用电表、发动机分析仪、尾气测试仪及电脑动平衡机等,这些昔日人们十分陌生的检测设备,已经成为现代维修企业的必备工具[4]。而这些检测设备,本身就是高科技化的产品,是电子检测技术、电脑技术的高级集成物。要熟练地操作使用这些检测设备,技术人员需要经过严格的培训,并要掌握外语和电脑技术,才能掌握正确的使用方法,充分发挥检测设备的各项功能。这种高科技化的现代汽车检测设备,使现代汽车维修的科技含量大为提高。 维修资讯特征 随着资讯、信息、网络化技术的发展,使各行各业都处于一个全新的发展时期。汽车从结构到控制技术日趋高科技化,汽车新品牌、新装备、新功能层出不穷。维修技术人员不可能将数千种车型的维修资料、数据、程序记忆在大脑中。汽车维修技术人员的知识、技术、经验以及对资讯的全面掌握,越来越显示出自身的局限性。而解决这一不足的就是汽车维修专业互联网络,即INTERNET互联网。 INTER-NET互联网的出现,彻底打破了资讯传递在空间、时间上的局限,能在第一时间最全面、最快速地将资讯迅速地传到地球上每一角落。而INTERNET互联网络在中国现代汽车维修行业中已崭露头角,从国际汽车维修行业看,维修行业技术资料查询、故障检测诊断、技术培训网络化,已得到全面的普及。以美国汽车维修业为例,早在20世纪90年代初,在维修信息综合管理、专家集体会诊、网上查询资料、网上解答疑难杂症、网上开展技术培训以及网上购买汽车维修资料,已经成为维修行业的基本特征。汽车维修专业互联网络,我国从20世纪90年代中期开始起步,以欧亚·笛威汽车维修专业网站为例,从1995年起,即建立了在会员单位内部使用的远程通讯BBS。1996年,开始投入巨资,大规模建立汽车维修INTERNET互联网站[6]。目前已发展成为专业性最强的网站,涵盖欧美亚各车系发动机、变速箱、空调、悬挂、转向、定速、安全气囊及防盗等各系统的基本保养、检修程序、各类数据、各类元件位置图、机械拆装图以及电气线路图,并实现了在网上答题、网上咨询、网上购物和网上培训等功能。 维修人才培训的特征 在我国传统的汽车维修企业中,维修人员的文化水平、理论基础、外语水平都较低,传统的培训方式大都采用师傅带徒弟的模式,很难达到机电一体化、懂电脑、会外语的现代维修技术人员的水平。随着汽车高科技的发展,从事汽车维修服务的技术人员,必须具备高科技的素质,除了具有坚实的汽车专业理论外,还需要熟练掌握各种汽车检测设备与仪器,能掌握一门外语,能熟练使用电脑分析及汽车维修专业INTERNET互联网查询汽车维修资料,对出现的各种疑难杂症进行分析,达到准确判断、熟练排除,以最低的成本、最短的工时、最优质的服务,排除各类汽车故障,使车主满意。此,除了学校的专业教学外,汽车维修技术人员还要加强自身学习,还要借助于各类技术培训,特别是电化教学和网上培训,不断更新维修观念、知识、技能,提高自身素质,才能维修现代汽车。 补充： 国外汽车维修教育界还推出了以多媒体电脑运作的动画及实物教学光碟资料库,可应用在远距离教学和网上教学,并可由教师依学生程度及教学课程,自动编排教学影片播放内容、播放顺序、播放时间,随时调整不同的考评内容和考评标准,激发学生的学习热情,提高学生的主动学习意愿,建立起电脑教学化的启发式和互动式学习环境,提高学习成效。这种电脑教学的方式,构成了现代汽车维修培训的新特征。 维修管理的特征 随着电脑及相关系统的发展,在许多国家,电脑管理已在汽车维修行业中广泛应用,而且这个趋势将持续扩展。在我国,采用电脑化管理还刚起步,对于大多数汽车维修企业而言,谁拥有最完善的管理制度、最现代化的管理方法、最精确的管理数据分析及最良好完备的服务,谁就能争取最多的客户,在竞争中立于不败之地。采用电脑化管理,可以对修理部门的业务部、零件部、车间、收银、总经理监控诸方面进行联网操作,综合管理,使经营活动一目了然,克服了以往混乱的管理局面,将管理人员从日常琐碎的事 务中解放出来,提高办事效率,获得客户认同。上层管理者也可以通过电脑管理网络系统及时了解汽车维修的动态情况,便于统筹安排。可以使维修行业改变传统手工作业的模式,实现质的飞跃。可以让厂长从繁琐的事务中解脱出来,争取更多的效益。 标准规范的电脑化管理,可自动建立完整准确的客户及车辆档案,为长期、灵活的客户服务奠定基础,完善的维修跟踪服务功能能增添客户的满意程度。可以消除工作方面的一些失误,提高工作效率。车辆与客户的动态跟踪可以使业务部具体掌握车辆及每一个客户的细节,随时提醒客户进行维修、保养和零件的更换,体现服务的完整性、及时性、层次性。 2 现代汽车维修与传统方法比较 现代汽车维修无论从理念、维修制度,还是修理企业的管理及故障诊断的智能化方面,与传统维修方法相比,均有较大的质的飞跃。 3 现代汽车维修企业素质 补充： 企业素质特点 现代汽车维修企业赢得生存和发展空间,必须重视企业自身素质的提高,企业素质要素主要包括: ①企业管理现代化。②企业技术管理队伍的建设。③企业技术业务水平。④维修技术资料和技术信息的使用。⑤维修车辆的质量水平。⑥经营观念和服务意识。⑦企业信誉及服务信誉。⑧企业的经营效益、职工收益和参与市场竞争的价格优势。⑨维修市场的占有量。10企业的社会形象、知名度和社会认同感。企业发展的要素所占的比重,是衡量企业综合素质的量化指标,其数学表达式为 Q=[F1X1+F2X2+…+FnXn][F1Y1+F2Y2+…+FnYn]=∑FiXi/FiYi(1) 式中Q——企业综合素质指标 Xi——企业已具备的各项素质要素占社会平均统计量的百分比 Yi——企业应当具备的各素质要素,即该要素的社会平均统计量 Fi——分析系数,确定各因素的重要度,主导因素取1,其余取0~1 WTO与汽车维修 加入WTO对中国汽车维修业的影响是巨大的。为了适应售后服务的要求,国外汽车维修业将相继进入中国市场,国外汽车维修业的介入给中国汽车维修市场提供了一个较为先进的高效的国际技术环境,对促进国内汽车维修业的更新改造、加速汽车维修业技术进步的进程,将起到良好的推动作用。目前国内汽车维修技术水平、管理能力、经营方式、生产规模、从业人员的综合素质和服务意识,与发达国家相比还存在较大差距,如在实现汽修业的配件送货及全方位的零库存等。我国汽车维修的经营方式将逐步与国际接轨,多种经营方式已全面展开,如特约维修、代理维修、现场维修、专项总成维修,也将实现连锁经营维修、定点维修、会员制方式维修及俱乐部方式的维修等。充分体现低成本,以专一保证质量和服务的优越性。 补充： 4 结束语 传统的汽车维修方式、维修制度以及经营模式必然被现代汽车维修方式所代替。

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