汽車總線技術是什么意思

中國汽車技術研究中心杜啟峰龔進峰
　　從發動機電噴到自動變速器，從ABS到制動力分配,從GPS到自動導航,從電源管理到線傳操縱以及為提高舒適性而做的各種改進,使汽車電氣形成一個日益龐大、復雜的系統。另外，隨著近年來ITS的發展，以3G(GPS、GIS和GSM)為代表的新型電子通訊產品的出現，它對汽車的綜合布線和信息的共享交互提出了更高的要求,汽車總線技術的優勢便越來越突出。

　　1.汽車總線技術的介紹
　　1)概念
　　汽車總線系統實質上是通過某種通訊協議(如CAN)，將汽車內部的各個ECU節點聯結起來，從而形成一個汽車內部的局域網絡。節點根據自身的傳感器信息以及總線上的信息,完成預定的控制功能和動作，如燈光的開閉、電機啟停等,節點之間的通訊通過總線來實現。每個節點一般由MCU(或DSP等)、接口電路、總路線控制器、總線驅動器等構成。
　　2)現狀
　　迄今為止，在汽車上已經出現了多種總線標準，從總線所實現的功能角度分，可分為兩類，一類是控制策略驅動的總線，如SAE的J1850、德國大眾的ABUS、博世的CAN、ISO11898和ISO11519、美國商用機器的AutoCAN、ISO的VAN、馬自達的PALMNET、以及用于低速場合的LIN等。另一類是以大量數據傳輸為目的的多媒體總線，如，IDB-C、IDB-1394、MOST、AMIC-C等。
　　下表匯總了汽車上的幾個主要網絡和總線的應用范圍及特點。
網絡應用范圍通訊速率主要總線類型
動力總線網絡發動機、ABS、自動變速箱等500kbps高速CAN
車身總線網絡電動車窗、中控鎖、座椅、空調等<125kbps低速CAN(歐)J1850(美)
多媒體總線網絡導航、視頻等5～100MbpsMOSTIDB-1394
　　由于歐美汽車有各自的總線標準，選用哪種總線成了總線開發時的第一個問題。亞洲汽車界尚在CAN和J1850之間猶豫，但傾向于CAN的趨勢已經越來越明顯。我國的汽車以歐洲車型為主，因此CAN總線和LIN總線應該是我國汽車總線發展的趨熱。
　　CAN總線是德國BOSCH公司在20世紀80年代初開發的一種串行數據通訊協議。它的短幀數據結構、非破壞性總線仲裁技術以及靈活的通訊方式使CAN總線具有很高的可靠性和抗干擾性，滿足了汽車對總線的實時性和可靠性的要求。
　　CAN遵循ISO/OSI的標準模型，但只規定了7層協議中的數據鏈路層，而應用層則留給用戶自己定義。到目前為止，在CAN的基礎上定義的高層協議有很多，其中影響較大的有：CANKingdom/J1939/OSEK/DeviceNet(AB)/SDS(Honeywell)/CAL/CANOpen(CiA)。
　　CAN總線的特點：
　　a)如果數據擴展以增加新的信息，只需升級軟件即可。
　　b)控制單元對所傳輸的信息進行實時檢測，檢測到故障后存儲故障碼。
　　c)使用小型控制單元及小型控制單元插孔可節省空間。
　　d)使傳感器信號線減至最少，控制單元可做到高速數據傳輸。
　　e)CAN總線符合國際標準，因此可應用不同型號控制單元間的數據傳輸。
　　3)CAN在國內的應用情況
　　目前，國外的汽車總線技術已經成熟，且已在汽車上推廣。國內完全引進技術生產的奧迪A6車型已于2000年起采用總線替代原有線束，帕薩特B5、BORA、POLO、FIAT的Palio、Siena、哈飛賽馬等車型都不同程度地使用了CAN總線技術。此外，部分高檔客車、工程機械也都開始應用總線技術。
　　在客車行業，不少企業對總線技術非常感興趣，有些企業正在與高校或科研院所聯合開發，有些企業甚至已經搞出樣車，可以說，總線技術在客車上的應用會在近幾年內迅速展開。
　　4)國內研發情況
　　國內在汽車總線技術上的研發剛剛起步，而且大都集中在高校和科研單位，尚沒有形成專業的技術開發公司，整體實力有待加強。汽車企業與相關研究單位聯合開展具有針對性的總線開發，以滿足國內汽車生產企業對總線技術的需求，同時培養自己的總線研發人才，是一種促進總線技術廣泛應用的雙贏策略。
　　2.客車對總線技術的要求(含技術優勢、成本分析等)
　　轎車對總線技術的應用已較為普遍，使用總線技術的轎車是一般有2～4條總線系統，其是動力總線(發動機、自動變速箱、ABS)和舒適總線(中央控制器、四個門模塊)最為普遍，以下簡要介紹客車總線技術。
　　1)客車總線系統要解決的問題
　　a)由于客車車身長的特點，前后燈光線束問題是CAN總線系統首先要解決的問題；
　　b)大型客車中發動機后置情況較多，發動機與儀表板之間的信息傳遞造成了線束的大幅增加，因此實現儀表板節點與發動機節點之間的CAN通訊非常必要；
　　c)客車作為載客工具，智能化的空調管理功能非常重要；
　　d)電源管理和故障診斷也是客車CAN研究的重要內容。
　　2)根據客車車身特點和急需解決的問題，將客車CAN系統分成以下幾個節點：
　　前燈光節點、后燈光節點、發動機節點、空調管理節點、儀表板節點。
　　結束語
　　汽車總線技術的推廣與應用，記錄儀標準的頒布與實施，必將促進我國汽車電子技術的發展，汽車生產企業應抓住這次機會，通過自主研發或與科研單位合作等方式，盡快掌握這兩項技術，提升產品的技術含量。隨著技術不斷成熟和成本不斷降低，它們的應用范圍將會越來越廣

汽車總線技術發展之路

隨著集成電路和單片機在汽車上的廣泛應用，汽車上的電子控制單元越來越多，例如電子燃油噴射裝置、防抱死制動裝置（ABS）、安全氣囊裝置、電控門窗裝置和主動懸架等。如果仍采用常規布線方式，即電線一端與開關相接，另一端與用電設備相通，將導致車上電線數目的急劇增加，同時復雜電路也降低了汽車可靠性，增加了維修難度。于是，CAN總線應運而生。

??? LIN則是CAN在低端應用的延伸，是價格相對便宜且速度較慢的子網。通常狀況下，電子控制裝置通過CAN總線提供穩定、可靠的低成本網絡連接，電機、開關、傳感器和車燈等則通過LIN進行網絡連接。

??? 事實上，在現代汽車中，采用總線的意義已遠遠超出節省電線的范圍，它已成為車內各零部件實施信息交互的標準接口。整車的總線網絡成為整車的電器平臺，也就是說只要有總線存在，就可以在這個總線平臺上不斷增加汽車的智能化零部件。總線技術促進了汽車智能化的發展。

??? 上世紀90年代初，總線技術開始在汽車中應用。如今該項技術已經成為現代汽車的標準技術，幾乎所有的車都開始采用CAN/LIN總線。總線零部件也成為發展的主流。

??? 對于我國來說，由于國內汽車制造和零部件的發展水平不平衡。雖然合資品牌和自主品牌的量產車大都采用了CAN/LIN，但由于國內零部件配套體系在電器零部件，特別是在智能零部件上的弱勢，國內真正自主研發的具有總線接口的零部件在量產車中（年產量超過1萬輛以上的）幾乎沒有。

??? 目前在大批量生產汽車中，具有CAN/LIN總線的零部件幾乎都是國外研發的，它們中一部分是國外生產的，一部分是由國內合資或外資企業生產。但部分小批量生產汽車，如北京市場上達到國III標準的掃雪車、公共汽車等，它們帶有CAN/LIN功能的儀表、車燈控制、車門控制等技術，這些都是國內自主研發和生產的。

??? 總線不是一項獨立的技術，它是一種電器之間進行信息交互的接口，它的基礎是零部件的智能化。從單一技術來說，通過幾年的發展，國內與國際先進水平差距正在縮小。但從量產角度來說，由于國內在汽車電器、特別是在智能化零部件領域離國際先進水平相差太大，因此總線發展必然受其影響，總線應用概念、產品定義、研發、測試、認證、生產和維護方面都還處于起步階段。具體來說，在總線的概念認識方面，很多企業還沒有上升到平臺和電氣標準的層次，仍停留在節約電線和增加功能上。

??? 在產品定義方面，總線必須與零部件融為一體，與傳統零部件協同作戰。但國內由于電氣零部件、智能零部件的研發水平與國際先進國家相差太遠，總線在國內發展缺乏智能零部件的基礎，迫使總線與零部件研發相分離。即使總線產品研發出來，但優勢不明顯，主機廠不接受，就談不上產業化。產業化不能實現，產品定義、研發、測試、認證、生產和維護方面自然處于起步階段。

??? 對于我國來說，在CAN/LIN總線技術的研發道路上還需克服哪些瓶頸？一是人才方面。車用總線技術涉及到機械制造領域和電子信息領域的融合。但我國的實際情況是，這兩個領域的協同存在一些問題。從電子信息行業進入車用總線領域的，缺乏對汽車行業的理解，其研發出來的產品很難滿足汽車的要求，即使滿足汽車的要求，但不清楚汽車研發、生產和服務流程，也很難實現產業化。另外，總線研發人員必須具有深厚的電子信息基礎，因此從汽車行業進入總線研發領域的，由于基礎的限制，很難研發出高性價比的產品。

??? 二是要突破國外對我國的技術封鎖。目前我們的研發工作還處在向國外學習的階段，但很多與總線技術相關的國外文獻都是講其優勢，不講其缺陷。結果我國許多從事總線的研發人員在研發過中，由于不能對總線進行取長補短，使研發陷入困境。突破技術封鎖也是我們面臨的巨大挑戰。

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