汽车构造（下册） 第4版 课件 第29章 车载网络.pptx

第29章车载网络

第一节概述

随着经济的不断发展,以科学技术为核心的处于工业革命中的各个行业对于计算机信息等相关技术的要求越来越高,而汽车行业正是在信息技术革命中不断革新演变而成的。过去,汽车通常采用常规的点对点通信方式将电子控制单元及电子装置连接起来,其布线方式如图29-1所示。然而现在汽车上的电子控制单元(ECU)越来越多,普通家用轿车上的ECU也有几十个,一些高档汽车上的ECU多达百个,采用传统的布线方式势必造成导线数量不断增多,从而使得在有限的汽车空间内布线越来越困难,也同时增大了汽车的质量。据相关数据统计,车辆每增加50kg,油耗会相应提高0.2L/100km。单从线束本身来说,它也是汽车电子系统中成本较高、连接较复杂的部件。29.1概述一、车载网络技术的产生

现今以车载网络技术为代表的新型网络技术多是采用串行总线,其布线方式如图29-2所示。该方式不仅能够实现多路传输功能,还可以显著地减小电缆质量,节省很多电线和接插件,减少电缆总长度。在汽车内部采用基于总线的网络结构,可以达到信息共享、减少布线、降低成本以及提高总体可靠性的目的。汽车控制系统在经历了由机械式向电控式的进步后,再一次向网络化控制迈进。29.1概述一、车载网络技术的产生

随着汽车电子控制单元以及汽车电子装置的不断增多,采用串行总线实现多路传输组成汽车电子网络,是一种既可靠又经济的做法。同时现代汽车基于安全性和可靠性要求,正越来越多地使用电控系统代替原有的机械和液压系统,而这将使汽车上遍布网络。车载网络技术是通信技术及计算机技术与汽车控制理论结合的产物,是现代汽车控制技术最重要的技术基础。29.1概述一、车载网络技术的产生

为满足信息交换的不同需求,将具有同类特点的ECU连接在一条总线上。不同总线通过网关连接所组成的电子控制系统则称为汽车车载网络系统,在这个网络系统中可以实现信息共享。图29-3所示为某型汽车车载网络系统构成。它主要由3条CAN总线、1条FlexRay总线、1条MOST总线、1条LIN总线、1条Ethernet、1个网关和由方框表示的ECU组成。每个ECU除具有相应的数据采集控制功能外,还必须具有满足相应总线协议实现信息交换的功能。每条总线连接有不同的ECU,以动力总成CAN总线为例,该总线将变速器控制单元、自适应巡航控制系统、发动机管理系统、连续减振控制系统、自适应前照灯系统和安全气囊的ECU连接在一起,既可以在总线内交换信息,也可通过网关和其他ECU交换信息。从图29-3可以看出,汽车车载网络系统主要由ECU、总线和网关三部分组成,现将各部分功能说明如下。29.1概述二、车载网络的构成

29.1概述二、车载网络的构成

电子控制单元(ECU)也称为节点,是总线系统中的主要部件。在一些中高级轿车上,不但在发动机上应用ECU,在其他许多地方都可发现ECU的身影,如防抱制动系统、四轮驱动系统、电控自动变速器、主动悬架系统、安全气囊系统、多向可调电动座椅等都配置有各自的ECU。随着汽车电子化、自动化程度的提高,ECU将会日益增多,线路会日益复杂。为了简化布线和降低成本,应用了车载网络技术,现在的ECU比原有的、独立的ECU增加了通信控制器、总线驱动电路和总线接口等功能部件。29.1概述二、车载网络的构成(一)ECU(二)总线总线是ECU之间传输信息的通道。图29-3中用一条线表示,实际使用时可能是一根、两根或多根导线。以双线制为例,采用双绞线可以提高信息传输过程的抗干扰能力。总线物理层比较简单,但是它的通信协议比较复杂,其关键在于如何保证ECU之间能够可靠地进行信息交换。

网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器,是一种通信协议转换设备。网关在传输层上实现网络互联,是最复杂的网络互联设备,仅用于两个高层协议不同的网络互联。在使用通信协议、数据格式或语言不同,甚至体系结构完全不同的两种系统时,网关可以作为一个翻译器发挥作用,它还能够使速度不同的系统之间进行信息交换。从图29-3可以看出,该网关至少有3个CAN、1个Ethernet、1个FlexRay和1个MOST总线转换接口,要完成多个协议之间的信息转换。29.1概述二、车载网络的构成(三)网关

汽车总线随着汽车各系统的控制逐步向自动化和智能化转变,汽车电气系统变得日益复杂。传统的电气系统大多采用点对点的单一通信方式,相互之间少有联系,这样必然会形成庞大的布线系统。据统计,一辆采用传统布线方法的高档汽车中,其导线长度可达2000m,电气节点可达1500个,而且大约每10年就将增加1倍。这进一步加剧了粗大的线束与汽车上有限的可用空间之间的矛盾。无论从材料成本还是工作效率看,传统布线方法都不能适应现代汽车的发展。另外,为了满足各电子系统的实时性要求,须对汽车公