A. 智能网联汽车汽车网络技术的构成
以车内总线通信为基础的车载网络
以短距离无线通信为基础的车载自组织网络
以远距离无线通信为基础的车载移动互联网络
B. 汽车车载网络系统都有什么特点
车辆网络信息传输模式可以用图1-1所示的框图来表示。系统多采用总线传输数据,也就是说,无论一辆车有多少个电子控制单元,每个控制单元只需要用两根导线连接到两个节点上,这两根导线叫做数据总线和网线。这种网线将汽车上的各种电子控制单元连接起来,形成了汽车的信息传输网络系统。图1-1车载网络信息传输模式框图在汽车的信息传输网络系统中,发送数据和控制信号的电子控制单元电路(汽车上的电子控制单元电路通常以模块或组件的形式安装在汽车上)会将数据和控制信号以编码的方式发送到上述公共传输线的同一总线上,而接收数据和控制信号的电子控制单元电路则会通过解码得到相应的数据和控制指令。总线一次只传输一条消息,多条消息分时串行传输。汽车信息传输网络系统的特点可以概括为以下八个方面。1.电气线束中的电线数量大大减少。从布线的角度来看,传统的电气系统大多采用点对点的单一通信方式,相互之间联系很少,必然会形成一个庞大的布线系统。而汽车的信息传输网络系统采用两条总线,而不是多条导线,因此导线数量可以大大减少,线束体积也会相应减小,从而简化整车线束。也就是说,采用总线技术后,车身上各种电子控制单元之间的信号传输只需要两条信号线。所以布线可以本地化,除了公交车,其他所有穿越车身的线路都不再需要,节省了布线成本,其经济效益不言而喻。2.提高了可靠性线束数量的减少必然会减少线路的连接点,带来的好处是提高信号传输的可靠性,大大降低整车的故障率。3.电源配置系统已更改。采用车载网络信息传输方式后,各用电设备可采用模块化控制,可大大减少供电系统中使用的保险丝和继电器数量。这也使得增加和减少功耗设备变得非常简单。例如,为了满足某一车型的需要,需要在基本车型的前照明电路的基础上增加照明装置(如图1-2所示)。此时,只需将照明器和控制开关连接到前照明控制单元的输出端,如图1-2所示。这样,新添加的照明器可以由新添加的控制开关来控制。不需要对原来的电源线做任何改动。图1-2前照明控制单元总线示意图4.实现了数据共享。由于各种电子控制单元的数据在公共传输线的同一总线上发送和接收,这种连接方式将所有电子控制单元紧密地连接在一起,所有电子控制单元可以使用总线上的数据实现数据共享,减少了数据的重复处理,节约了成本。比如一台带CAN总线接口的电喷发动机,其他电器可以共享转速、水温、油压、油温、机油瞬时流量等。一方面,可以省去额外的水温、油压、油温传感器;另一方面,这些数据可以显示在仪表上,方便驾驶员随时查看发动机的运行情况,从而方便发动机的维护。这在克莱斯勒尤为明显,发动机的所有传感器信号都由PCM(动力系统控制模块)电源模块收集和处理,通过网关TIPM模块发送到CCN,然后根据需要由组合仪表显示或报警。再比如,在一些高档车上,GPS卫星定位器、空气悬架、车门控制、定速巡航都需要速度数据。如果这些电器都有一套速度处理电路,不仅浪费资源,还会使电路复杂化。当采用总线技术时,可以从总线上获得这些电器的速度数据。例如,发动机、变速器、巡航控制系统和ABS/EDL等电子控制单元所需的制动信号都可以在同一条传输线上获得。因此,数据共享的实现不仅提高了系统资源的利用率,降低了设计和生产成本和咐兆,而且使车辆控制参数的控制更加精细化,对车辆性能的提升极为有利,大大简化和优化了车辆线路,同时提高了各电控单元工作关系的协调性。5.提高系统的灵活性。对于具有信息传输网络系统的车辆,还可以通过对系统软件进行相应的修改来改变控制系统的控制功能,为系统随时升级带来了极大的灵活性。6.延长了部件的使用寿命。当某一用电设备的负荷增加到一定程度时,系统能及时发现并自动使其退出工作状态。这种主动保护方式消除了只有单个保险丝熔断的被动保护方式,可以有效防止元器件的早期损坏,延长元器件的使用寿命,避免事故的发生。7.控制开关的功能已经改变。由于总线控制的车辆大多采用功能不同的电子简咐控制单元,控制电器设备运行的各种控制开关通常不再串联在电路中,而是提供一个通过输入输出单元接收的开关信号(相当于传感器信号),进而控制电器设备工作与否。由于这种开关的工作电流很小,可以降低开关的制造成本,使用寿命也会大大提高。8.方便车辆维修。汽车信息唤租传输网络系统的智能功能,可以直接显示系统产生的各种故障,并将检测到的故障转换成代码存储起来进行维护。由于信息传输网络系统可以为故障诊断提供通用的诊断接口,为维修人员使用多功能测试仪对电控单元中存储的数据进行测试和诊断提供了极大的方便。
C. 常见汽车车载网络系统的结构与特点
目前,上述A、B、C3网络系统广泛应用于车载网络系统。这三个网络系统的结构和特点如下:1.A类网络的结构和特点图1-3显示了汽车防盗系统中使用的A类网络的典型结构图。由于车门开关、发动机罩开关、行李箱关闭的信号只能在一定条件下产生,车辆正常行驶时没有信号,数据传输速率极低,因此低速A类网络完全可以满足系统的控制要纯谈清求。在图1-3所示的网络中,各种闭合或断开触点的信做前号通过总线发送到防盗报警模块进行报警。2.B类网络的结构和特点图1-4显示了一个用于汽车信息系统的B类CAN总线网络的典型结构图。在这个网络中,车辆信息中心系统和仪表组单元(仪表系统控制单元)不需要单独连接液位、温度、车灯、车门、安全带等信号传感器,所有这些信息都可以从总线上获取(液位和温度信号可以通过总线从发动机控制单元获取;车灯、安全带等信号可以通过总线从车身的微处理器获取;车门信号可以通过总线从车门控制单元获得)。从而大大减少了传感器及其对应的信号处理电路的数量,有效节省了整车的成本和安装空间。3.C类网络的结构和特点图1-5显示了汽车集成控制系统中使用的C型CAN总线网络的典型结构图。在这个网络中,CAN总线有效地连接发动机控制单元、驱动控制单元、防侍启抱死制动控制单元、巡航控制单元、自动变速器控制单元等。变成一个综合控制系统,从而大大提高了车辆性能。
D. 智能网联汽车汽车网络技术的构成
智能网联汽车网络
智能网联汽车是智能汽车与互联网相结合的高新技术产品,它通过集成多种通信技术将汽车内部各部件、汽车内部与外部之间相连成网络,形成智能网联系统。网络是智能网联汽车传递的桥梁。
一.智能网联汽车网络体系构成
智能网联汽车主要包括三种网络,以车内总线通信为基础的车内网络,也称车载网络;以短距离无线通信为基础的车载自组织网络;以远距离通信为基础的车载移动互联网络。因此,智能网联汽车是融合车载网、车载自组织网和车载移动互联网的一体化网络系统。
1)车载网络 车载网络是基于CAN、LIN、FLexRay、MOST、以太网等总线技术建立的标准化整车网络,实现车内各电器、电子单元间的状态信息和控制信号在车内网上的传输,使车辆具有状态感知、故障诊断和管理控制等功能。
2)车载自组织网络 车载自组织网络是基于短距离无线通信技术自主构建的V2V、V2I、V2P之间的无线通信网络,实现V2V、V2I、V2P之间的信息传播,使车辆具有行驶环境感知、危险辩识、智能控制等功能,并能够实现V2V、V2I之间的协同控制。
目前研究较多的是V2V和V2I信息交换技术,而V2P信息交换技术研究较少。在中国,V2P信息交换很重要,因为路面上有很多行人、自行车等。中国的交通事故高发于车辆右转情况下,驾驶员很难看到右边的行人、自行车等。
3)车载移动互联网 车载移动互联网是基于远距离通信技术构建的车辆与互联网之间连接的网络,实现车辆信息与各种服务信息在车载移动互联网上的传输,使智能网联汽车用户能够开展商务办公、信息娱乐服务等。
二.车载网络类型
美国汽车工程师学会(SAE)提出将车载网络划分为5种类型,分别为A类低速网络、B类中速网络、C类高速网络、D类多媒体网络和E类安全应用网络。不同类型的车载网络需要通过网管进行信号的解析交换,是不同的网络类型能够相互协调,保证车辆各系统正常运转。
1)A类低速网络 A类低速网络传输速率一般小于10kbit/s,有多种通信协议,该类网络的主要协议是LIN(局域互联网络)。LIN是用于连接智能传感器、执行器的低成本串行通信网络。LIN采用SCI、UART等通用硬件接口,配以相应的驱动程序,成本低廉,配置灵活,适应面较广,主要用于电动门窗、电动座椅、车内照明系统和车外照明系统等。
2)B类中速网络 B类中速网络传输速率为10-125kbit/s,对实时性要求不太高,主要面向独立模块之间数据共享的中速网络。目前该网络的主流协议是低速CAN(控制器局域网络),主要用于故障诊断、空调、仪表显示等。
3)C类高速网络 C类高速网络传输速率为125-1000kbit/s,对实时性要求高,主要面向高速、实施闭环控制的多路传输网。这类网络的主流协议是低速CAN、FlexRay等协议,主要用于牵引力控制、发动机控制、ABS、ASR、ESP、悬架控制等。
4)D类多媒体网络 D类多媒体网络传输速率为250kbit/s-100Mbit/s,该网络协议主要有MOST、以太网、蓝牙、ZigBee技术等,主要用于要求传输效率较高的多媒体系统、导航系统等。
5)E类安全网络 E类安全网络传输速率为10Mbit/s,主要面向汽车安全系统的网络。
随着汽车智能化和网络化的发展,网络宽带和传输速率要求越来越高,车载网络类型会不断增加。
智能网联汽车各种网络之间是一种相辅相成的配合关系,整车厂可以从实时性、可靠性、经济性等多方面出发,选择合适的网络配合使用,充分发挥各类网络技术的优势。
三.车载网络特点
智能网络汽车车载网络具有以下特点:
1)复杂化 智能网联汽车电控系统的网络体系结构复杂,它包含多达数百个ECU通信节点,ECU被划分到十几个不同的网络子系统之中,由ECU产生的需要进行通信的信号个数多达数千个。
2)异构化 为满足各个功能子系统在网络带宽、实时性、可靠性和安全性的不同需求,CAN、LIN、FlexRay、MOST、以太网、自组织网络、移动互联网等多种网络技术都在智能网联汽车上得到应用,因此,不同网络子系统中所采用的网络技术之间存在很大程度的异构性。这种异构性不仅体现在网络类型的不同方面,而且同种类型的网络在带宽和传输速率方面也存在异构性,如高速CAN和低速CAN。网关用来实现不同网络子系统之间的互联和异构网络的集成,所以在网关内需要对协议进行转换。
3)网关互联的层次化架构 智能网联汽车电控系统和先进驾驶辅助系统的网络体系结构具有层次化特点,它同时包括同一网络子系统内不同ECU之间的通信和两个或多个子系统所包含的ECU之间的跨网关通信等多种情况。如防碰撞系统功能的实现依赖于安全子系统、底盘控制子系统、车身子系统以及V2V、V2I、V2P之间的交互和协同控制。
4)通信节点组成和拓扑结构是变化的 智能网联汽车需要实现V2V、V2I、V2P之间的通信,所以它的网络体系结构中包含的通信节点和体系结构的拓扑结构是变化的。
E. 什么是车载网络有什么作用
车载网络是为了抄在提高性能与控制线束数量之间寻求一种有效的解决途径,在20世纪80年代初,出现了一种基于数据网络的车内信息交互方式
车载网络的分类有两种方式:一种是基于传统的SAE总线分类,另一种是新型专用总线。
传统的SAE总线分类:A类面向传感器/执行器控制的低速网络,数据传输位速率通常只有1Kbps-10Kbps,主要应用于电动门窗、座椅调节、灯光照明等控制;B类面向独立模块间数据共享的中速网络,位速率一般为10Kbps-100Kbps,主要应用于电子车辆信息中心、故障诊断、仪表显示、安全气囊等系统,以减少冗余的传感器和其他电子部件;C类面向高速、实时闭环控制的多路传输网,最高位速率可达1Mbps,主要用于悬架控制、牵引控制、先进发动机控制、ABS等系统,以简化分布式控制和进一步减少车身线束