汽车电工电子集成系统

CAN为总线的汽车电工电子集成系统
为了满足现代汽车的动力性、经济性、安全性、可靠性、净化性和舒适性等方面的设计要求,在汽车设计方面需要有以下控制子系统作为技术支持:发动机控制、变速控制、巡航控制、制动控制、驱动控制、悬架控制、转向控制、照明控制、雨刷控制、空调控制、安全控制、座椅控制、门窗控制、防盗控制、音响控制和信息综合管理等等。显然,这是一个多学科的集成。鉴于汽车制造业的特殊性,多以系统工程的概念设计,按功能模块化的零/部件专业分工设计制作,各厂家生产的产品及其配套的ECU部分,均为独立的控制系统,能够完成单个模块的预定控制功能,但是,各个子系统之间没有联系,ECU之间联动关系几乎没有,信息也不能共享。当采用以控制器局域网络(CAN)为总线,有机连接各个ECU控制单元,所组成的网络系统将能够有效地改善这种状况,由于实现了资源共享,可以突破常规的方法,对ECU单元的控制方程做相应的修改设计,避免因控制算法缺少外部变量,导致ECU单元达不到佳控制效果,从而可以使整车达到佳控制状态。比如,“车速/发动机转速”这个参数,哪个ECU模块需要,只要发出一个请求报文,即可从总线上获得,使得每个子系统都能工作在佳状态,从而提升整车性能。
图2给出了以CAN为总线,连接各个ECU单元的设计方框图。以ECU为核心的控制模块,在汽车电工电子发展的过程中,已实现了单个模块的控制,但是以总线形式把它们组成一个有机整体,则是一种新的尝试,现代汽车电工电子的设计发展将主要集中在动力总成、底盘控制、车身控制、主被动安全、汽车网
络、通信系统、安全与防盗等方面,并呈现出功能多样化、技术一体化、系统集成化和通信网络化的特点,这是汽车电工电子设计走向全智能化的必然过程。在具体实施时,可以根据ECU模块的位置及相应关联功能,分成几个不同的子系统。
2 汽车信息化技术
汽车信息化技术的应用是基于全球定 位系统
GPS、地理信息系统GIS、移动通讯网络以及国际网络传输控制TCP/IP等技术原理,在汽车上轻松实现诸如数据传递、语音通讯、目标跟踪、自动报警,以及各种公众信息、实用信息的服务功能,并可通过与110,120等系统和各类数据库相结合,实现更广泛的应用。
1)自适应巡航控制系统:自适应巡航控制系统是
通过控制车辆,在设定所希望的较低行驶速度之后,用雷达、声纳、激光波束对前方路面进行扫描,在必要的时候自适应巡航控制系统将自动减少汽门开度,降低挡位,甚至实施制动,以保持安全车距,但这种系统要求在路面和汽车上都设置有特制的传感、控制和通讯设备,可以实现无人驾驶。一般这种汽车配备有的定 位系统,可以为年老体弱和残疾人提供出行的便利。
2)防碰撞警告与集成安全系统:防碰撞警告与撞车通告系统是利用雷达、声纳和激光波束扫描潜在的危险与障碍,在汽车即将发生撞车或交通事故时,发出紧急信号,以避免事故的发生。同时它还可以与全球定 位系统GPS相结合,在发生撞车或交通事故时,给救助机构提供车辆位置的信息,使急救中心可以快速到达现场实施救护。
集成安全系统是由几十项技术构成,包括电子设备、微控制器、传感器等技术与产品。集成安全系统可以凭借先进的电子技术和集成技术,研制出适合于汽车驾驶各个环节的安全系统与设备。如安全带预张紧和过张紧装置、帘式头部气囊、自适应能量吸收转向柱、主动膝部保护装置等设备,为驾乘人员提供全而的防护。
3)电子导航系统:电子导航系统也称为车载导航系统,它是利用全球定 位系统GPS的导航功能,帮助驾驶人员在错综复杂的城市道路交通网络中,选择佳行驶路线,使之快速地到达目的地。电子导航系统运用多层引导式菜单,简明扼要地按地区、城市、区域和设施功能分类选定目标,测算出佳的行车路线,
图文并茂地展示在二维或三维电子地图上,并实时标记出汽车实际行驶的路线位置。当突然路遇前方路
线堵塞或交通意外情况时,迅速修改行车路线,并在数秒之内自动设置新的行车路线,重新恢复导航功能。发达国家已经使用和装配了电子卫星导航系统GPS,将车辆智能信息系统作为汽车的标准配置。
3 汽车网络分类与发展趋向
由于汽车电子化程度的提高,用常规的仪表显然不能满足大信息量显示的要求,各种HUD(HeadUpDisplay)技术,以及“导电离子有机发光薄膜显示”技术的使用,不仅能够满足全车信息的显示,而且把重要信息投影在前风窗玻璃上,为驾驶员观察提供方便,目光不离开行驶的路面就能看到数据,可大大地减少盲时效应,提高安全性。添加高速网络接口,把GPS、GIS系统接入到车内,使得人们可以四处神游而不用担心迷路。互联网的接入,将使人们可以更多地进行办公、商务等工作,拥有和在家里一样的感受。汽车网络的使用解决了点对点式车身布线带来的问题,使车身布线趋于规范化、标准化,降低了成本,增强了稳定性。
汽车网络主要分为汽车内部网络和车载外部信息交流系统。车内网络系统用于连接汽车的各种电子模块。比较高级的汽车上装有几十个微机控制器、上百个传感器,为汽车进行网络应用提供了条件,从而解决了汽车一直存在集中控制和分散控制的矛盾。为适应汽车网络控制的需要,更好地在各控制系统之间完成交流信息、协调控制、共享资源及标准化和通用化,世界各国都在积极合作,进行汽车局域网的研究与开发设计。目前在网络标准的制定以及符合网络通信标准的微处理器、通信协议等方面都已经有了成果。
现代社会进入了信息网络时代,汽车不仅仅是一种代步工具,而且还是生产及工作范围的一种延伸,在汽车上就像呆在自己的办公室和家里一样,可以收听广播、打电话、上互联网、处理工作。目前出现车用无线Internet技术,这项技术将使驾驶员和乘客能够在车上发送电子邮件以及从事网上各种活动,可以进行电子商务和网上购物、查看股市行情和天气预报等。另外开发设计的“车上网”系统和车载自动化办公系统都采用超高速光纤串行数据通道(MML),有多路的数字式影音能力,有效地调控多信道、大容量的输入、输出信号,如CD、DVD、显示器、电视接收天线、音响和全球卫星定 位导航系统都可以和该系统交换信息。采用车载计算机作为设计平台,将车载通信、导航、视听娱乐、网络控制等集成为一体化多媒体信息系统是该领域的发展趋势。
4 汽车智能化技术
智能汽车(IntelligentVehicle,IV)是一个集环境
感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统,它集中地运用了计算机、人工智能与自动控制技术、现代传感技术、信息与通讯等技术,它是典型的高新技术的综合体,是目前各国重点发展的智能交通系统中重要的组成部分,也是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。
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