汽车车身系统总线结构及电气系统网络化技术研究

唐映全

贵州省林业学校 贵州省贵阳市 550201

随着社会经济稳步发展，社会大众生活水平持续提高，对汽车品质要求、功能需求有了全新的变化，如何高效发挥汽车电气系统优势作用至关重要，这就需要多层次、系统化巧用网络化技术与总线技术手段，在优化车身结构性能的基础上提升汽车电气系统运行安全性、可靠性、经济性等，实时满足社会大众对汽车的多元化功能需求。

1 汽车电气系统网络化技术

汽车内部有着温度变化范围比较大，即-45—100摄氏度之间，电子噪声、电磁干扰二者较强，运行环境复杂化，急需要在网络化技术手段作用下促使汽车内部电气系统稳定运行，而这和车身网络结构体系的抗干扰能力、容错能力联系密切，包括电气系统信号编码以及传输形式。同步串行传输方法被应用其中，汽车电气系统数据信号大都为PWM编码方式、NRZ编码方式，前者作用于位速率不高于100kb/s，后者作用于位速率不低于100kb/s。早在20世纪80年代，国际上无数知名汽车公司高度重视汽车电气系统网络化技术的研究进展以及实际应用情况，最初汽车电气系统的网络化技术应用仅仅是处理器间的UART连接，汽车运行中信息共享难度降低，但节点增加难度增大，急需要对网络化技术进行深层次研究。随之，在研究与实践层次化、集中化作用下，汽车电气系统网络化技术手段持续完善。

汽车工程师协会对汽车电气系统网络化技术实际应用进行了分类，即A、B、C三类。

A类：汽车电气系统节点间相同总线在网络化技术作用下可以随时发送、接收多路信号，主要作用到数据量不高的汽车车身布线中。

B类：可以实现汽车电气系统不同节点之间多个主总线系统运行中信息数据传输，能够在一定程度上简化汽车电气系统组件，也可以将电气系统多项功能作用集中到同一模块中，顺利提升电气系统综合运行性能。

C类：和B类定义一致，但其主要应用到汽车电气系统数据率较高的信号传输方面，在ABS控制、发动机控制系统等方面应用比较多。当下，在网络化技术持续发展中，J1850已成为美国汽车电气系统运行标准，通用、福特两类汽车公司同样采用了这种标准，CAN标准广泛应用到欧洲国家，且不断应用到国际高端汽车中，比如，宝马、劳斯莱斯、保时捷、奔驰，信息数据传输率最高达到1Mb/s。部分公司在网络技术手段作用下深化了汽车总线传输标准、总线形式，比如，美国的SAE、J1792、J1939，利于网络化技术手段更好地在汽车电气系统优化完善中发挥多层次优势作用。

此外，在应用过程中，可以借助网络化技术优势作用，科学连接汽车各个电气系统的同时顺利实现通讯，以网络化结构为基点，动态把控应用到汽车电气系统中的线束、零部件等，在保证汽车车身系统质量的基础上减轻汽车自重，促使汽车运行过程中多方面功能作用在网络化技术应用中顺利实现，比如，故障诊断、零部件测试、查询历史记录，提升汽车系统稳定性、扩展性、信号传输率等。

2 汽车车身系统总线结构

2.1 总线技术

CAN、LIN是当下汽车车身系统结构优化中常采用的总线技术，包括MOST总线技术、新型专用总线技术，二者常作用到汽车多媒体以及导航两大层面。CAN总线技术属于现场总线技术之一，又可以称之为控制器局域网技术，可以从根本上保证多方面信息数据在汽车电气系统控制功能模块中实时高效传输，能够优化车身系统整体结构，尽可能缩短电气系统通信线路具体长度，车载系统多余插件减少，电气系统运行以及信号传输安全性、稳定性明显提高，可以有效弥补传统总线技术在汽车应用中的缺陷，汽车车身内部整体结构以及构建成本得到高效控制，可以从源头上降低汽车电气车身系统运行中故障发生率。与此同时，CAN总线技术可以分为两大类，即低速CAN、高速CAN，前者传输速率为125kbps，主要进行防盗、仪表等方面的控制，后者传输速率可以达到500kbps，可以动态化控制ECU等信号传输情况。

在此基础上，LIN总线技术是一种串行通讯网络协议，运行成本并不高，在一个主控制器作用下，动态化控制汽车车身系统多各传感器信息数据采集情况，包括对执行器的控制，各功能模块在信号线下有机连接，节点增加简单化，数据与信号传输速率每秒可以达到20Kbit，在汽车车身系统结构中的应用较多，比如，方向盘部件、车载传感器、汽车座椅控制系统。在实际应用中，LIN总线技术可以顺利应用到汽车网络化技术作用下的制动器、智能化传感器等中，能够提高日常汽车车身系统检修维护等便捷性。同时，LIN总线技术的应用中可以借助数字信号量替代模拟信号量，提升车身系统结构整体性能。相应地，面1是汽车车身系统CAN总线结构图。

2.2 汽车车身系统总线结构

2.2.1 汽车车身系统总线结构整体优化

在早期，低速的B类总线技术常应用到汽车车身的电气系统中，包括仪表盘、蓄电池，常以JI850标准为基点，实现总线之间的有效连接。在应用CAN总线技术中，需要有效发挥总线内置的容错功能作用，确保车身系统两条总线运行中某一条发生短路、开路等故障问题之后，在网络化技术、总线技术协调作用下，可以自动化切断故障总线，促使车身系统仍然处于正常运行中，但必须保证总线动态化切换中数据位不丢失，汽车车身系统物理层芯片复杂程度提高，传输速率大都为125kb/s。针对这种情况，低速B类总线技术逐渐被LIN总线技术代替。同时，LIN总线技术研究以及应用持续深化，可以用来连接汽车车身系统结构的分布式电子单元，电子技术也巧妙应用其中，在相互作用过程中最大化减少汽车车身系统总线运行中结构成本，汽车车身系统运行中舒适程度顺利提高，实时为驾驶人员提供汽车车身系统运行中多层面信息。

在具体化应用过程中，汽车车身的仪表板管理系统、车门控制装置系统、座椅位置调节系统等得以优化，信息数据以低数据率形式得以科学化传输，但汽车车身系统的电动机等要在电流比较大的驱动模块下才能顺利实现驱动，要优化汽车车身系统封装形式，便于系统运转中各类电子设备有着较好的散热效果，将运行温度有效控制在规定范围内。在此过程中，要综合把握汽车车身系统内部设备分布情况，深化应用CAN总线技术、LIN总线技术，将具备独立性的LIN分总线作为CAN次级总线，在和CAN总线接口相互作用下共同融入到汽车网络结构体系中，发挥LIN总线技术优势作用，将车身系统控制单元以及相关设备处于统一网络结构体系中，再将其连接到CAN—B总线上，在补充已有总线传输协议的同时有效控制车身系统结构总线接口成本，实现对车窗、车灯、车座、空调等统一化高效控制，提升汽车车身系统运行效率以及效益。

2.2.2 汽车动力和传动系统、通讯与多媒体系统的总线结构优化

在汽车动力和传动系统方面，要根据其组成要素特征、性质与功能，比如，ABS控制器、ATM控制器，以汽车车身系统转速为媒介，巧用C类CAN总线技术，实时连接系统各类控制器等且高速传输数据。在汽车通讯与多媒体系统方面，要根据具体化需求，明确通讯与多媒体总线二者标准，在整合、深化车身系统结构中汽车设备数据传输距离、信号传输率、运行成本等得以优化，便于插入便携类电子终端之后，比如，DVD播放技、计算机，能够实时满足驾驶人员、乘客在汽车车身通讯与多媒体功能作用方面的具体化需求。以此，促使汽车电气系统在网络化技术中优化完善的同时在CAN、LIN等总线技术灵活应用中汽车车身系统结构高效优化，具备较高的运行性能，促使汽车运行过程中多样化功能得以顺利发挥。相应地，面2是基于C类CAN总线的汽车车身动力和传动系统结构图。

3 结语

总而言之，在电子设备频繁应用中汽车车身电气布线长度增加的同时日渐复杂化，汽车电气系统故障检修维护难度系数提升，稳定性能不断降低，急需要综合完善汽车电气系统，要针对汽车实际运行中电气系统故障问题，综合高效应用计算机网络技术、现场总线技术，在深化车身系统结构体系中保证电气系统通讯信号传输质量，在动态化有效控制运行风险与故障中促使汽车实际应用中有着较高的性能以及效率、效益，将新时代下汽车行业以及社会经济推向更高的发展阶段。