現代汽車車載網絡技術應用探析

于晨斯

摘 要：現代汽車車載網絡技術的應用大幅降低了線束使用量，提高了汽車控制系統的穩定性，有利于整車的裝配和后期的維護。現代車載網絡技術包括控制器局域網、局部連接網絡、多媒體定向系統傳輸、線控技術、D2B總線技術等，經過多年的發展已經形成比較成熟的工業標準。該文探討了車載網絡技術在現代汽車中的應用，并對線控技術和光纖技術在現代汽車車載網絡中的應用進行了展望。

關鍵詞：汽車 車載網絡 應用 探析

中圖分類號：U463.6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

在傳統汽車中，控制信息的交換是依靠開關、繼電器等電子器件之間的點對點傳輸的，點與點傳輸需要使用電線束，電氣信號的種類也僅限于模擬信號和開關信號。隨著汽車自動化程度的提高，使用的電子器件數量也在快速的增加，這種依靠電線束帶來的最大問題是電器接插件數量的激增，電器接插件容易存在接觸不良等問題，使整個汽車的控制系統穩定性大幅降低，不僅增大了裝配和維修的難度，同時也加大了汽車的整車成本[1]。為了解決汽車自動化程度提高和控制系統穩定性的矛盾，20世紀80年代，業界引入了車載網絡，使用車載網絡降低線束的使用量，能提高控制系統的穩定性，對于控制整車的成本也具有積極的作用[2]。筆者結合自身的工作實踐，對現代汽車車載網絡技術進行了分析和探討，以期推動車載網絡技術的發展。

1 常見的車載網絡技術

車載網路技術的發展和應用大幅的簡化了汽車線路，降低了線束的用量，同時車載網絡技術也提高了信息傳輸的速度，增強了汽車控制系統的穩定性和可靠性[3]。不同的汽車制造商發展了很多的車載網絡技術，不同類型的車載網絡需要通過網關進行信號的解析交換，使不同的網絡類型能夠相互協調，保證車輛各系統正常運轉[4]。

控制器局域網（CAN）是國際上應用最廣泛的網絡總線之一，其數據信息傳輸速度最大可達1Mbit/s，采用雙絞線作為傳輸介質，屬于中速網絡，在現實應用中能向控制器局域網中接入很多的電子器件，大幅降低線束用量，目前控制器局域網主要應用于汽車電子信息中心、故障診斷等，具有較高的抗電磁干擾特性，在汽車整車中多應用于發動機電控單元、ABS電控單元、組合儀表電控單元等[5]。

局部連接網絡（LIN）信息傳輸速度較低為20Kbit/s，它屬于低速網絡，在現實應用中常作為一種輔助總線，輔助CAN總線工作，其訪問方式為單主多從，目前主要應用于轉向盤、車門、座椅、空調系統、防盜系統等。局部聯結網絡的先進之處在于數字信號代替了之前的模擬信號，滿足了汽車對低速網絡的需求。

多媒體定向系統傳輸具有較高的數據傳輸速度，在低成本的條件下棋數據傳輸速度可達24.8Mbit/s，采用塑料光纜作為傳輸介質，屬于高速網絡，主要應用于對數據傳輸速度較高的汽車多媒體系統，例如連接車載導航器、無線設備、車載電話等。由于使用的是塑料光纖，其信號比較可靠，維護也比較簡單。

線控技術最初源于航空航天領域，線控技術使用電子器件將控制單元和執行器連接起來，大大減少了機械連接裝置和液壓連接裝置的使用。線控技術屬于高速網絡，在汽車的安全性系統中有重要應用，線控系統能通過傳感器感知車輪的轉向角度，通過ECU判斷并進行數據處理，提高了車輪轉向的安全性。線控制動系統通過導線也能對汽車制動情況進行感知，使汽車制動系統的反應的速度和感知靈敏度得到大幅度提高。

D2B總線技術是針對汽車多媒體和通信需求開發的一種車載網絡技術，采用光纖為傳輸介質，傳輸速度快，屬于高速網絡，可連接多媒體設備、語音電控單元等。D2B總線技術使用光纖進行數據傳輸，應用范圍廣，傳輸信號穩定性強，不受電磁、廣播、輻射等干擾。

2 車載網絡的應用

車身系統的部件分布在汽車裝置的各處，如果使用線束則線束較長，容易受到廣播、電磁等其他信號的干擾，為了避免其他信號的干擾，在工程實踐應用中通常采用降低通信速度來解決，由于車身系統組成復雜，使用了大量的人機接口的模塊，相應的節點數量也比較大，通信速度控制難度不大，但是會提高汽車整車的組裝成本，目前車載網絡技術在車身系統的應用主要是利用直連總線和輔助總線來完成信號的傳遞。

控制器局域網（CAN）的數據總線上一般連接有中央控制單元、四個車門的控制單元和車前車后各有一個控制單元等七個控制單元，實現對中控門鎖、電動車窗、照明、空調系統等部件的控制。其網絡形式為星狀形式，單一控制單元的故障不影響整個網絡的使用，其他控制單元仍能夠收發數據，提高了控制系統的穩定性。

動力傳動系統作為汽車控制系統的核心，需要對汽車的啟動、運行、停止、拐彎等進行監測和控制，這對數據傳輸速度有較高的要求，需要使用高速網絡。現代汽車的動力CAN數據總線一般連接發動機、ABS/EDL和自動變速器三塊電腦，CAN數據總線能同時傳輸10組數據，在動力傳動系統中要求數據傳遞盡可能的快，所以常使用高性能的發送器，以便于點火系統間數據高速度傳輸。

安全系統是指汽車的安全氣囊啟動系統，目前已成為小型汽車的標準配置，安全系統要實現對駕乘人員的有效保護，必須要多外界的碰撞等突發情況做出快速的反應，由于汽車的安全氣囊設置較多，感知外界碰撞強度的碰撞傳感器也較多，所以對通信速度和傳輸可靠性要求較高。

信息系統是近年來在汽車上應用較多的新技術，主要是為了滿足駕乘人員的車載電話、音響、倒車雷達、多媒體等功能的使用，由于需要的通信容量大、速度快，所以一般使用光纖，其傳輸速度能有效滿足汽車信息系統的要求。

3 車載網絡技術的發展趨勢

3.1 汽車線控技術的發展

汽車線控技術的應用有效解決了傳統的機械連接和液壓連接反饋時間長，裝置結構復雜等缺點，使用線控技術可以有效的減少液壓和機械控制裝置，提高控制系統的穩定性和靈敏度，有利于為汽車的重新設計和布局優化提供空間。目前線控技術在汽車控制和汽車制動系統中已經得到了廣泛使用，未來在汽車的遠程控制、防抱死等領域將發揮積極的作用。

3.2 汽車光纖技術的發展

汽車光纖技術具有通信容量大、傳輸速度快、抗干擾能力強等特點，能有效滿足動力傳輸系統對數據傳輸高速度的要求，能滿足信息系統傳輸容量大的需要，必將在未來的汽車控制系統中得到應用。同時，光纖傳輸技術允許有較高的數據傳輸速率和較高的信噪比，在汽車發動機實時控制、車輛狀態監測和通斷負載的開關控制等方面有重要的應用。

4 結語

綜上所述，汽車車載網絡技術的發展和應用符合汽車自動化、智能化和節能化的發展方向，提高了汽車控制系統的靈敏度和穩定性，為汽車的布局優化和重新設計提高了空間，并且大大降低了整車制造成本，提升了現代汽車的技術水平。

參考文獻

[1] 許信冬.淺談車載網絡技術對汽車的影響[J].無線互聯科技，2015（8）：141-144.

[2] 唐維新，唐楚峰，鐘新寶.汽車車載網絡技術及其應用[J].邵陽學院學報：自然科學版），2006，3（1）：31-34.

[3] 張卓，蓋敏慧，王剛，等.車載網絡的發展現狀與應用[J].車輛與動力技術，2011（2）：60-65.

[4] 楊宇.汽車車載網絡技術的應用探討[J].科技致富向導，2012（8）：328.

[5] 唐德修.現代汽車的車載網絡系統[J].四川兵工學報，2008，29（3）：56-60.