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隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)在汽車中的融合，以燃油電子噴射、電子防抱死剎車系統(tǒng)(ABS)、電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)(EBD)、電控轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)(EPS)、自動(dòng)變速器、電子行駛穩(wěn)定系統(tǒng)(EPS)......等集機(jī)械、電氣和電子一體為代表的現(xiàn)代汽車技術(shù)由價(jià)格高昂的高級轎車應(yīng)用逐漸滲透到面向百姓的家庭轎車之中，與這些技術(shù)密切相關(guān)的車載網(wǎng)絡(luò)也隨之進(jìn)入家庭轎車之中。據(jù)作者統(tǒng)計(jì)，近兩年在中國下線，售價(jià)在6"20萬之間的轎車中都能發(fā)現(xiàn)車載網(wǎng)絡(luò)的綜影。圖1是上海大眾汽車有限公司2002年推出的POLO轎車上車載網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 圖1中，POLO轎車中兩條獨(dú)立車載網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了整車信息的共享，一條車載網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于動(dòng)力系統(tǒng)，它將發(fā)動(dòng)機(jī)控制、自動(dòng)變速箱、ABS、安全氣囊和防盜控制等與汽車動(dòng)力系統(tǒng)密切相關(guān)的部件連到一起，實(shí)現(xiàn)了整車動(dòng)力系統(tǒng)的信息共享；另一條車載網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于舒適系統(tǒng)，它將與人們舒適度相關(guān)的車身電子系統(tǒng)連接到了一起，實(shí)現(xiàn)了整車車身電子系統(tǒng)的信息共享；組合儀表集中了兩條車載網(wǎng)絡(luò)的信息，用于整車信息的人機(jī)交互；而兩條車載網(wǎng)絡(luò)中的信息共享則通過車載網(wǎng)絡(luò)控制單元實(shí)現(xiàn)。 在目前售價(jià)不到十萬人民幣的POLO中，從整車動(dòng)力系統(tǒng)到與人們舒適相關(guān)的車身系統(tǒng)大量采用車載網(wǎng)絡(luò)，這說明車載網(wǎng)絡(luò)己由服務(wù)于奔馳、寶馬等高級轎車的專用技術(shù)，轉(zhuǎn)化為服務(wù)于普通家庭轎車的通用技術(shù)。 二、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)己用于量產(chǎn)的自主研發(fā)產(chǎn)品 車載網(wǎng)絡(luò)主要有：CAN、Byteflight、FlexRay、LIN、MOST、IDB-1394，其中，F(xiàn)lexRay還沒有正式發(fā)布，據(jù)報(bào)告道Byteflight目前僅用在寶馬公司2002年3月上市的BWM-7系列轎車中，在量產(chǎn)的汽車中還沒有發(fā)現(xiàn)LIN蹤影；而MOST和IDB-1394是應(yīng)用于車載電子設(shè)備的多媒體應(yīng)用。在己量產(chǎn)的汽車中，只有CAN應(yīng)用最廣泛。 如果不局限于汽車，CAN在中國的應(yīng)用己有近十年的歷史，在這十多年中，國內(nèi)各個(gè)行業(yè)都有CAN應(yīng)用成功的實(shí)例，上個(gè)世紀(jì)九十年代末至今，CAN應(yīng)用于己量產(chǎn)的自主研發(fā)產(chǎn)品有：在北京和利時(shí)公司DCS2000集散控制系統(tǒng)中，CAN用于控制站內(nèi)部I/O模塊之間的信息交互；在清華大學(xué)電機(jī)系的TH-3變電站微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中，CAN用于變電站內(nèi)部微機(jī)保護(hù)裝置之間的通信；國家863重大電動(dòng)汽車專項(xiàng)將車載網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)子項(xiàng)目進(jìn)行研究，目前從事該項(xiàng)目的課題組己成功地研發(fā)出用于CAN車載網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和測試的一系列專用儀器設(shè)備；......。從1995年作者開發(fā)成功CAN應(yīng)用系統(tǒng)至今，由作者親自設(shè)計(jì)的CAN應(yīng)用系統(tǒng)，并投入實(shí)際應(yīng)用的不少于1萬個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)。這些成功的實(shí)例說明CAN在國內(nèi)己不再是高不可攀的技術(shù)難題。 三、零部件智能化率低是自主車載網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)化的瓶頸 雖然CAN在國內(nèi)有大量應(yīng)用的成功實(shí)例，但令人遺憾的是在量產(chǎn)的汽車中采用自主研發(fā)以CAN為代表的車載網(wǎng)絡(luò)還沒見報(bào)到。車載網(wǎng)絡(luò)是汽車內(nèi)部各電子控制單元(ECU)之間進(jìn)行信息交互的橋梁，具備網(wǎng)絡(luò)信息交互功能是現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的主要特性，如果脫離了自主研發(fā)汽車電子控制單元這個(gè)基礎(chǔ)，自主車載網(wǎng)絡(luò)自然成了空中樓閣。 按SAE車載網(wǎng)絡(luò)分類，其車載網(wǎng)絡(luò)共分A，B，C三類總線：A類面向傳感器/執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸位速率通常只有1-10kbps，主要應(yīng)用于電動(dòng)門窗、座椅調(diào)節(jié)、燈光照明等控制；B類面向獨(dú)立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡(luò)，位速率一般為10-100kbps，主要應(yīng)用于電子車輛信息中心、故障診斷、儀表顯示、安全氣囊等系統(tǒng)，以減少冗余的傳感器和其它電子部件；C類面向高速、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)，最高位速率可達(dá)1Mbps，主要用于懸架控制、牽引控制、先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制、ABS等系統(tǒng)，以簡化分布式控制和進(jìn)一步減少車身線束。 現(xiàn)代汽車技術(shù)中，燃油電子噴射、電子防抱死剎車系統(tǒng)(ABS)、電子控制制動(dòng)力分配系統(tǒng)(EBD)、電控轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)(EPS)自動(dòng)變速器、電子行駛穩(wěn)定系統(tǒng)(EPS)......等是提高汽車性能，保證行車安全的關(guān)鍵領(lǐng)域，同時(shí)它們中的一些技術(shù)也是各個(gè)國家為了環(huán)保和安全的需要，在汽車中強(qiáng)制使用的技術(shù)，如燃油電子噴射、ABS......。這些技術(shù)的一個(gè)共同的特點(diǎn)是附加值高、對電子元件的成本不敏感，它們是不斷發(fā)展的半導(dǎo)體技術(shù)和信息技術(shù)進(jìn)入汽車領(lǐng)域的突破點(diǎn)。在上個(gè)世紀(jì)90年代32位MCU因成本等各方面的制約，其應(yīng)用范圍僅僅局限于一些特殊領(lǐng)域時(shí)，摩托羅拉32位系列MCU 68300己成為量產(chǎn)汽車的燃油電子噴射單元的首選MCU。令人遺憾的是這些涉及汽車制造的關(guān)鍵領(lǐng)域已被全球各大汽車公司和汽車電子公司壟斷，雖然世界上每年生產(chǎn)的汽車是以百萬為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，但它們的燃油電子噴射單元卻僅由德國博士、美國德爾福和日本電裝三家公司提供，目前在中國市場銷售價(jià)格不到3萬元人民幣的微型轎車上唯一的電子控制單元――燃油電子噴射單元也是采用德國博士的產(chǎn)品。到目前為止，在量產(chǎn)的汽車中還沒有發(fā)現(xiàn)自主研發(fā)的電子控制單元在涉及汽車關(guān)鍵領(lǐng)域中的應(yīng)用，自然其自主的C類車載網(wǎng)絡(luò)也不可能在這些領(lǐng)域有所作為。 如果說自主車載網(wǎng)絡(luò)在以燃油電子噴射為代表的現(xiàn)代技術(shù)中應(yīng)用遇到的是技術(shù)方面的障礙，而相對于技術(shù)門檻相對較低的車身控制來說，其面向車身控制的A類網(wǎng)絡(luò)則遇到的是另一方面的問題――國產(chǎn)零部件智能化率低。 對于車身控制，其車載網(wǎng)絡(luò)有助于簡化安裝工序、降低故障率和成本。但實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的前題條件是：車身控制己完成了電氣控制向采用MCU為基礎(chǔ)的智能控制過度，而且隨著人們對汽車舒適度要求的不斷提高，其復(fù)雜的車身控制系統(tǒng)及其內(nèi)部繁重的信息交互，需要采用大量的線束才能實(shí)現(xiàn)。線束的增加，意味著汽車的安裝工藝復(fù)雜、成本增加和故障率的上升。據(jù)摩托羅拉1998年報(bào)道，僅將BMW的四個(gè)車門用車載網(wǎng)絡(luò)取代原有的傳統(tǒng)線束，在增強(qiáng)了功能的同時(shí)，線束重量減少了15千克。2003年6月在南京菲亞特下線的新車派力奧?周末風(fēng)由于采用了汽車整體車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從而減少了23%的線束，降低元件重量2.8 千克。而上海大眾汽車有限公司在2002年推出的POLO轎車，雖然全車大量采用車載網(wǎng)絡(luò)，但從其銷售價(jià)格來看，它并不比同類車型的價(jià)格高，這說明POLO在采用車載網(wǎng)絡(luò)后至少成本沒有增加多少。 但對于國內(nèi)自主研發(fā)的汽車來說，整車控制系統(tǒng)中其零部件的智能化率很低，其車身控制基本上還停留在以電氣控制為主。如果要在這些汽車中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，必需將控制系統(tǒng)中的相關(guān)零部件智能化，而且只有整車零部件的智能化達(dá)到一定量的突變之后,其車載網(wǎng)絡(luò)在性能和成本控制方面的優(yōu)勢才能充分體現(xiàn),推動(dòng)自主車載網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的真正動(dòng)力才能激發(fā)出來。 目前國內(nèi)的零部件廠家生產(chǎn)的汽車零部件主要以機(jī)械電氣為主，幾乎沒有涉及集機(jī)械、電氣和電子一體的汽車電子領(lǐng)域。據(jù)作者最近一段時(shí)間調(diào)查，國內(nèi)目前從事車載網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)者都是在現(xiàn)有以機(jī)械電氣為主的汽車零部件之間增加MCU和與車載網(wǎng)絡(luò)相關(guān)電子元件，構(gòu)成車載網(wǎng)絡(luò)控制單元，在汽車中實(shí)現(xiàn)了車載網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用。但這種方法網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有汽車零部件的設(shè)計(jì)相分離，不可能實(shí)現(xiàn)資源共享，使線束設(shè)計(jì)變得更復(fù)雜，成本呈上升趨勢。因?yàn)檐囕d網(wǎng)絡(luò)單元與其控制的零部件之間的線束在數(shù)量上并沒有減少，在以電氣控制為主的汽車中，傳輸是以高電壓(12V)，大電流(毫安以上)的大信號為主，對線束的抗干擾能力要求低；而網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)氖?V、小電流(毫安以下)的小信號，對線束抗干擾能力要求高，在原有的控制系統(tǒng)中增加了網(wǎng)絡(luò)這個(gè)中間環(huán)節(jié)造成成本上升。在汽車價(jià)格不斷下調(diào)的今天，任何使成本增加的技術(shù)是很難被市場接受。 由于資源的分散，零部件在功能上的重復(fù)，在短時(shí)間內(nèi)完成控制零部件的智能化,達(dá)到整車控制的網(wǎng)絡(luò)化,實(shí)現(xiàn)具有成本優(yōu)勢的量產(chǎn)，這將是國內(nèi)汽車界面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 四、資源的有效整合是自主車載網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)化的重要途徑 整車控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是建立在控制系統(tǒng)智能化的基礎(chǔ)之上，而控制系統(tǒng)智能化的核心是零部件的智能化，解決零部件智能化是實(shí)現(xiàn)自主車載網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。 國內(nèi)龐大的汽車零部件制造體系，在機(jī)械電氣為主的汽車零部件的設(shè)計(jì)、制造過程中積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，具有一定國際競爭優(yōu)勢。作者在和一家世界知名汽車零部件供應(yīng)商的一位工程師交談中，他說：博士公司發(fā)明了產(chǎn)品，我們在推廣產(chǎn)品，而產(chǎn)品的大量生產(chǎn)在中國的浙江。這位工程師的話無形中表露出對中國汽車零部件商實(shí)力的肯定；以汽車為背景的CAN在國內(nèi)其它行業(yè)產(chǎn)業(yè)化成功的經(jīng)驗(yàn)為我們發(fā)展自主的車載網(wǎng)絡(luò)打好了基礎(chǔ)；而中國在家電及其通信行業(yè)的國際競爭力的不斷增強(qiáng)，證明了我們有能力發(fā)展大規(guī)模的電子產(chǎn)業(yè)。但我們又不得不面對中國汽車零部件在涉及汽車電子特別是在車載網(wǎng)絡(luò)面臨的困境，作者認(rèn)為整車、零部件商和相關(guān)電子領(lǐng)域協(xié)同作戰(zhàn)，組成統(tǒng)一設(shè)計(jì)、共同研發(fā)的戰(zhàn)略同謀，實(shí)現(xiàn)資源的有效整合，使基于自主的車載網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在性能和成本控制上優(yōu)于傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)，是自主車載網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)化的重要途徑之一。 |
