計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車(chē)中的應(yīng)用
加入技術(shù)交流群
在近十年里，隨著人們對(duì)于汽車(chē)的舒適性的要求不斷提高，各種計(jì)算機(jī)控制的設(shè)備越來(lái)越多的應(yīng)用在汽車(chē)上。例如：計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)變速系統(tǒng)、主動(dòng)懸架系統(tǒng)、自動(dòng)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、駕駛員座椅自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、帶換碟機(jī)的多碟CD 音響系統(tǒng)、密碼防盜系統(tǒng)等。
此外，由于人們對(duì)于汽車(chē)安全性要求的提高，汽車(chē)制動(dòng)防抱（ABS）及防滑系統(tǒng)，多安全氣囊以及汽車(chē)前后防撞雷達(dá)報(bào)警系統(tǒng)在轎車(chē)上也廣泛應(yīng)用。
隨著人們對(duì)于環(huán)境保護(hù)的日益重視，汽車(chē)排放法規(guī)的限值要求越來(lái)越嚴(yán)格，車(chē)載排氣污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也隨之開(kāi)始在汽車(chē)上應(yīng)用。
到2000 年，汽車(chē)上所裝的各種電子電器設(shè)備的成本大約為整車(chē)成本的30%，而且這種趨勢(shì)仍然在繼續(xù)發(fā)展。
表1 和表2 分別給出了從20 世紀(jì)60 年代到90 年代轎車(chē)上電線束的長(zhǎng)度以及接插點(diǎn)數(shù)量的增長(zhǎng)情況。
進(jìn)入21 世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，汽車(chē)上各種運(yùn)用計(jì)算機(jī)、傳感器以及執(zhí)行器組成的控制系統(tǒng)得到了更加廣泛的應(yīng)用。而在傳統(tǒng)的汽車(chē)設(shè)計(jì)中，每一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)就需要一個(gè)專用的計(jì)算機(jī)單元。
如此多的控制計(jì)算機(jī)、傳感器、執(zhí)行器，以及為實(shí)現(xiàn)各種控制需要的各計(jì)算機(jī)單元之間的數(shù)據(jù)通信，使得汽車(chē)（特別是轎車(chē)）上的線束長(zhǎng)度和接插點(diǎn)的數(shù)量急劇增加，對(duì)汽車(chē)的設(shè)計(jì)提出了挑戰(zhàn)。
表1 電線束長(zhǎng)度的變化 表2 接插點(diǎn)數(shù)量的變化
1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車(chē)上應(yīng)用的基本原理
要在汽車(chē)上運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的控制功能，以及運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)之間的信息通信，其基本原理是運(yùn)用計(jì)算機(jī)總線技術(shù)，將汽車(chē)上各個(gè)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制單元組成汽車(chē)上的局域網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳遞數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)不同控制系統(tǒng)之間的信息傳遞和共享，同時(shí)減少傳統(tǒng)汽車(chē)電器系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的線束和接插件。
在將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)上的研究開(kāi)發(fā)過(guò)程的初始階段，由于不同國(guó)家的各個(gè)汽車(chē)公司，對(duì)于開(kāi)發(fā)過(guò)程的信息和技術(shù)都相對(duì)獨(dú)立和相對(duì)保密。一般僅僅是一個(gè)國(guó)家的幾個(gè)汽車(chē)公司共同開(kāi)發(fā)，技術(shù)分享，因此，到目前為止，形成了多種互不相同的汽車(chē)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)總線：
（1） J1850：美國(guó)通用、福特和克萊斯勒三大汽車(chē)公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)和共用的總線。盡管美國(guó)的三大汽車(chē)公司共用一種汽車(chē)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)總線，但是，由于每個(gè)公司汽車(chē)產(chǎn)品中所用的計(jì)算機(jī)通信協(xié)議是不相同，因此，其汽車(chē)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是不盡相同的。
（2） A 總線：德國(guó)大眾公司專用的汽車(chē)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)總線。
（3） CAN 總線：德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化的總線。開(kāi)始是由德國(guó)博世（BOSCH）公司開(kāi)發(fā)，主要用于機(jī)器人控制。由于CAN 總線的數(shù)據(jù)傳輸速率較高，現(xiàn)在許多汽車(chē)公司都將CAN 總線用于汽車(chē)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
（4） VAN 總線：法國(guó)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)化總線。由法國(guó)的雷諾汽車(chē)公司和標(biāo)致集團(tuán)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的汽車(chē)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)總線。同樣，法國(guó)的雷諾公司和法國(guó)標(biāo)致集團(tuán)共用VAN 汽車(chē)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)總線，但是二個(gè)公司計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所用的通信協(xié)議不相同，使得它們的汽車(chē)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)也不相同。
（5） 專門(mén)的解決方案：德國(guó)的寶馬（BMW）和日本的一些汽車(chē)公司采用了自己專門(mén)的解決方案，等等。
2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在汽車(chē)上應(yīng)用的優(yōu)越性
2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)用在汽車(chē)上可以減少布置空間、降低成本在傳統(tǒng)的汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，僅僅為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)（如發(fā)動(dòng)機(jī)燃油電子噴射控制系統(tǒng)與自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)等）控制計(jì)算機(jī)之間的信息通信，就需要很多的線束和接插件，再加上系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)與提供信息的傳感器、執(zhí)行計(jì)算機(jī)指令實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程的執(zhí)行器之間聯(lián)接的線束和接插件，線束的長(zhǎng)度和接插件的數(shù)量達(dá)到了驚人的數(shù)量，本文的前言中已經(jīng)予以介紹。以下僅以四個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)為例說(shuō)明。
圖3 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案
評(píng)論