汽车测试展:关于汽车电子中LIN总线技术

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  汽车是现代化高速发展社会中人们普遍使用的交通工具,也是技术密集和资本密集的工业产品。世界上近乎所有经济强国都是以汽车产业作为国民经济支柱产业的,几乎所有的现代化科学技术都能在汽车技术中体现出来,当今世界上汽车技术是衡量一个国家的科技水平的主要标识。

  随着汽车电子技术的不断发展,车辆上电控系统的数量不断增多,而且功能也越来越复杂。很多汽车采用了多个电脑,每个电脑都需要与多个传感器、执行器之间发生通信,而每一个输入、输出信号又可能与多个电脑之间发生通信。如果每一个电控系统都独立配置一整套相应的传感器、执行器,那么将有大量的线束、插接件密布于汽车的各个部位,这样不仅会增添汽车生产车间组装工人的装配困难以及车身重量,而且也增加了汽车售后维修人员对故障诊断、维修的难度。另外,为了提高汽车综合控制的准确性,综合控制系统也迫切需要输入、输出信号、数据共享。

  当电控模块共享输入信息时,就能对汽车进行更为复杂的控制。过去,汽车通常采用点对点的通信方式,将电子控制单元及负载设备连接起来。随着电子设备的不断增加,势必造成导线数量的不断增加,从而使得在有限的汽车空间内布线越来越困难,限制了功能的扩展。同时导线质量每增加50kg,油耗会增加0.2L/100km。此外,电控单元并不是仅仅与负载设备简单地相连,更多的是与外围设备及其他电控单元进行信息交流,并经过复杂的控制运算,发出控制指令,这些是不能通过简单地连接所能完成的。而单从线束本身来说,它也是汽车电子系统中成本较高,连接复杂的部件之一。

  因此汽车制造商开始考虑其他获取信息的方式(即传感器共享的概念),以及另一种方式的执行器控制系统(即资源共享概念)。于是一种全新的理念被放到人们面前:重新设计和组织电控单元。解决这一问题的方法之一是将计算机的功能更加集成化。

  例如,多功能发动机计算机就囊括喷油、点火、尾气排放和冷却管理等功能。另外,使用早已应用于日常电话通信和电视中的多路传输技术,把众多的电控单元连成网络,其信号通过总线的形式传输,可以达到信息资源共享的目的。

  这样联成网络的电控模块就能使控制器‘协同工作”,从而获得较佳工作状态,并使汽车具备实现许多复杂功能的能力。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的要求,正越来越多地考虑电控系统代替原有的机械和液压系统。所谓多路传输,即指在计算机局域网中,将多种信息混合或交叉通过一个通信信道传送的方式。一个具有多路传输功能的网络允许多个计算机同时对它进行访问。

  如果把这一源于信息网络中的多路传输技术应用于汽车上,可以实现①布线简化,降低成本。②电控单元之间交流更加简单和快捷。③传感器数目减少,实现信息资源共享。④提高汽车总体运行可靠性。

  那么如何具体把这一计算机局域网里的技术应用到汽车上来,就需要考虑以下因素:①更快的信息传输速度。②更挑剔的用电环境。③更复杂的电磁兼容性。④更严格的信息交流安全性。

  汽车要求安全、使用方便、操作不能太复杂、价格低、性能可靠:汽车又是应用环境较差的设备,所有可能的道路、电磁以及气候环境汽车几乎都可以遇到。

  根据汽车的这些使用要求和使用环境,车身网络系统设计还应当考虑以下这样一些因素:①节点与总线的连接头的电气与力学特性以及连接头数量。②网络结构和应用系统的评估与性能检测方法。③容错和故障恢复问题。④实时控制网络的时间特性。⑤安装与维护中的布线。⑥网上节点的增加与软硬件更新。

  总之车身网络结构要求可靠、廉价、与应用系统一体化、线路简单和实时性好。特点是范围小、节点数少,对应用要求的传输速度不高。随着现场总线技术的不断发展和其内容的不断丰富,各种控制、应用功能与功能快、控制网络的网络管理、系统管理等内容的不断扩充,现场总线已经超出了原有的定位范围,不再只是通信标准和通信技术,而成为网络系统和控制系统。CAN总线作为现场总线的重要成员,其本身就是作为一种汽车车内串行数据通信总线而提出的,现今CAN总线已经广泛的应用在众多国外汽车上。

  近年来,作为CAN总线的辅助总线网络出现的LIN总线是一种低成本的串行通讯总线网络,用于实现汽车中的分布式电子系统控制。目前在国际上LIN总线技术还处于起步阶段,具有很广阔的应用前景,是国内外汽车电子领域研究的热点之一。

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  来源:百家号