現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在純電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究
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時(shí)間：2009-08-03
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
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低速總線(xiàn)主要用于連接車(chē)身系統(tǒng)，連接對(duì)象主要為汽車(chē)中的聯(lián)合裝配單元，如門(mén)窗、照明、空調(diào)、濕度傳感器、中央集控鎖等，并通過(guò)網(wǎng)關(guān)作為子網(wǎng)接入高速CAN總線(xiàn)，組成一個(gè)統(tǒng)一的多元網(wǎng)絡(luò)。車(chē)身中位置比較近的元件連接到一個(gè)ECU，元件的狀態(tài)和控制信號(hào)可以通過(guò)與其連接的ECU與總線(xiàn)進(jìn)行通訊。每一個(gè)ECU自成系統(tǒng)，可以根據(jù)本地信號(hào)和總線(xiàn)上的信號(hào)，控制本地執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，同時(shí)將與其他節(jié)點(diǎn)共享的信號(hào)發(fā)送到低速總線(xiàn)上。目前，在汽車(chē)中應(yīng)用較多的低速總線(xiàn)有兩種。一種是低速CAN總線(xiàn)，是按照ISO 11519-2、J1939以及J2284組建低速容錯(cuò)CAN總線(xiàn)。另一種是LIN總線(xiàn)，即局域互連網(wǎng)絡(luò)(Local Interconnect Network)，是按照ISO 9141 標(biāo)準(zhǔn)[2]來(lái)建立，能有效的支持汽車(chē)中分布式機(jī)械電子節(jié)點(diǎn)的控制。LIN總線(xiàn)具有成本低、可靠性高的特點(diǎn)，可以很容易的將一些成分比較敏感的元件，如智能傳感器、舒適性設(shè)備等，連接到汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)中，在汽車(chē)應(yīng)用中有望成為低速網(wǎng)絡(luò)的主流。
圖1 純電動(dòng)汽車(chē)中控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
整車(chē)控制ECU是整個(gè)汽車(chē)控制的中心。司機(jī)的鑰匙信號(hào)、加速信號(hào)、制動(dòng)信號(hào)都進(jìn)入到整車(chē)控制ECU，整車(chē)控制ECU通過(guò)對(duì)這些信號(hào)的分析并綜合檢測(cè)傳感器的狀態(tài)，產(chǎn)生各個(gè)節(jié)點(diǎn)的操作信號(hào)，并通過(guò)CAN總線(xiàn)將控制指令送到相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。電機(jī)控制ECU和轉(zhuǎn)向、制動(dòng)ECU根據(jù)整車(chē)控制ECU的控制指令，操縱汽車(chē)按照要求行駛。高速CAN總線(xiàn)上還設(shè)置故障診斷ECU，負(fù)責(zé)整車(chē)故障信息的診斷和存儲(chǔ)，并控制故障信號(hào)顯示，還可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)和外部的故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行通訊。另外高速CAN總線(xiàn)上設(shè)置了車(chē)載記錄儀，其作用類(lèi)似飛機(jī)的“黑匣子”，用于記錄行車(chē)數(shù)據(jù)，分析記錄整車(chē)系統(tǒng)的運(yùn)行情況?？刂凭W(wǎng)絡(luò)的低速總線(xiàn)采用LIN總線(xiàn)。LIN總線(xiàn)是單主機(jī)節(jié)點(diǎn)和一組從機(jī)節(jié)點(diǎn)多點(diǎn)總線(xiàn)，主控制器為主站，其它車(chē)身系統(tǒng)為從站，主控制器同時(shí)作為L(zhǎng)IN總線(xiàn)和高速CAN總線(xiàn)的網(wǎng)關(guān)，將整個(gè)車(chē)身系統(tǒng)總線(xiàn)連成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，這樣所有 ECU 都掛到總線(xiàn)上，極大地簡(jiǎn)化了汽車(chē)內(nèi)控制系統(tǒng)的線(xiàn)路聯(lián)系，達(dá)到簡(jiǎn)化布線(xiàn)、提高系統(tǒng)可靠性和可維護(hù)性、降低成本、更好的協(xié)調(diào)各個(gè)控制子系統(tǒng)的目的。
隨著車(chē)載多媒體在車(chē)輛中的廣泛應(yīng)用，GPS、電話(huà)、音響、電視、DVD等系統(tǒng)進(jìn)入汽車(chē)內(nèi)，這些裝置之間需要頻繁的通訊，而且信息量巨大，CAN總線(xiàn)或J1850總線(xiàn)無(wú)法滿(mǎn)足這些裝置間的通訊要求，因?yàn)閭鬏數(shù)乩硇畔ⅲ℅I）、數(shù)字音頻信息或車(chē)輛位置信息至少需要5Mbps的網(wǎng)絡(luò)速度，這樣就出現(xiàn)了一種新型總線(xiàn)IDB-1394，可以支持100、200、400Mbps的通訊速度，完全可以滿(mǎn)足高速通訊的網(wǎng)絡(luò)需求。
CAN總線(xiàn)是一種控制策略總線(xiàn)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛本身的控制，而IDB-1394總線(xiàn)則是以多媒體信息交互、共享為目的。為實(shí)現(xiàn)車(chē)身整體性能的優(yōu)化和實(shí)現(xiàn)CAN總線(xiàn)和IDB-1394總線(xiàn)間的信息流動(dòng)，在兩總線(xiàn)間增加網(wǎng)關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)車(chē)身總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的一體化，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)身的總線(xiàn)一體化控制。
5 我國(guó)在CAN總線(xiàn)研究的重點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題
CAN符合ISO/OSI的參考模型，但只規(guī)定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議，用戶(hù)需要自己開(kāi)發(fā)應(yīng)用層協(xié)議。如Rockwell公司的DeviceNet協(xié)議和Honeywell公司的SDS總線(xiàn)就是CAN協(xié)議基礎(chǔ)上的應(yīng)用層協(xié)議。國(guó)內(nèi)在這方面的應(yīng)用研究則剛剛起步，為了縮短同國(guó)外轎車(chē)技術(shù)水平的差距并提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力，我國(guó)汽車(chē)CAN總線(xiàn)的研究重點(diǎn)應(yīng)是研究和開(kāi)發(fā)自己的汽車(chē)總線(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，針對(duì)具體的車(chē)型開(kāi)發(fā)ECU的硬件和應(yīng)用層的軟件，并構(gòu)成車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)。
利用CAN總線(xiàn)構(gòu)建一個(gè)車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，需要解決以下關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題：確定總線(xiàn)傳輸信息的速率、容量、優(yōu)先等級(jí)、節(jié)點(diǎn)容量等技術(shù)問(wèn)題；在高電磁干擾環(huán)境下的數(shù)據(jù)的可靠傳輸；確定最大傳輸時(shí)的延時(shí)大小；網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)和監(jiān)控、故障診斷等功能。
6 結(jié)論
隨著汽車(chē)技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車(chē)總線(xiàn)這種有巨大應(yīng)用前景的技術(shù)將得到更快的發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用。就我國(guó)的國(guó)情而言，加快對(duì)汽車(chē)總線(xiàn)技術(shù)的研究，開(kāi)發(fā)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的汽車(chē)總線(xiàn)技術(shù)并應(yīng)用于自己的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是當(dāng)務(wù)之急，也是人們工作的重點(diǎn)。
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評(píng)論