黃曉鵬，藺宏良

（1.陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安，710018；2.陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安，710018）

東風(fēng)雪鐵龍C5轎車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制原理分析

黃曉鵬1，藺宏良2

（1.陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安，710018；2.陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安，710018）

介紹全CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點(diǎn)及組成，分析C5轎車CAN網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、控制原理，并分析了車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展前景。

CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);控制原理;故障診斷;東風(fēng)雪鐵龍C5

隨著社會(huì)的發(fā)展，汽車不僅僅只是人們的交通工具，人們對(duì)它的要求越來越高，因此汽車的設(shè)備及功能越來越復(fù)雜多樣，而且用戶也需要汽車本身增加更多的舒適性設(shè)備和功能，從而造成汽車本身的ECU數(shù)量、線束長度、中間插接器數(shù)量、汽車重量急劇增加。車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠在多個(gè)設(shè)備之間通過公共的界面?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)，可以減化線束，增加功能，并通過共享信號(hào)減少傳感器數(shù)量，因此現(xiàn)在很多廠商都在自己生產(chǎn)的車輛上使用車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本論文以東風(fēng)雪鐵龍C5轎車全CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為例對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行分析總結(jié)。

1 車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)概述

汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)真正在汽車上應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代，在20世紀(jì)90年代，汽車網(wǎng)絡(luò)在不同車型上開始廣泛使用。由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及生產(chǎn)成本的影響，在現(xiàn)代汽車上不同的部位一般應(yīng)用著不同層次的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，傳輸數(shù)據(jù)速度及準(zhǔn)確率也不相同，以達(dá)到最佳的性價(jià)比。

1.1網(wǎng)絡(luò)交流協(xié)議

車載網(wǎng)絡(luò)中各車載電腦在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)需要遵循一定網(wǎng)絡(luò)交流協(xié)議，而這些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議由各個(gè)汽車生產(chǎn)廠家研發(fā)，受限于傳輸數(shù)據(jù)及準(zhǔn)確率，應(yīng)用于汽車上不同的系統(tǒng)，表1為一些主要的汽車車載電腦網(wǎng)絡(luò)交流協(xié)議。

表1 車載網(wǎng)絡(luò)交流協(xié)議

1.2CAN總線系統(tǒng)

博士公司1983年開發(fā)CAN數(shù)據(jù)總線，并應(yīng)用與汽車制造業(yè)，CAN總線是采用串行總線傳輸數(shù)據(jù)信息，即將所有的信息沿兩根線路傳輸，線路數(shù)與控制單元以及所傳遞的信息量的數(shù)量是無關(guān)的，因此CAN總線具有很多優(yōu)點(diǎn)：

（1）減少導(dǎo)線數(shù)量，因?qū)Ь€減少而降低裝配成本，并減輕線束凈質(zhì)量；

（2）控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸較快；

（3）實(shí)現(xiàn)多個(gè)模塊參與復(fù)雜的汽車系統(tǒng)操作；

（4）抗干擾能力強(qiáng)；

（5）使用網(wǎng)絡(luò)能提高診斷能力；

（6）故障率低，減少插頭連接和導(dǎo)線所引起的故障；

（7）控制模塊之間能共享傳感器輸入的信號(hào)。

2 C5轎車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

2.1C5轎車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

C5轎車是全CAN網(wǎng)（FULL CAN），其中連接各網(wǎng)絡(luò)的電腦模塊是智能伺服控制盒盒（BSI），由它集中和處理各網(wǎng)絡(luò)傳來的信息。圖1為全CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

圖1 C5全CAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

由圖可知，C5轎車車載網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)CAN HS I/S網(wǎng)，一個(gè)CAN LS 車身網(wǎng)，一個(gè)CAN LS 舒適網(wǎng)組成。同時(shí)，C5轎車多路傳輸系統(tǒng)中還包括有CAN診斷網(wǎng)和CAN通訊網(wǎng)用于給相應(yīng)電控模塊進(jìn)行加載和診斷，同時(shí)還包括多個(gè)傳送速度為19.2kb/s的LIN網(wǎng)，用于連接中央集控式方向盤、雨刮電機(jī)、后視鏡照明/記憶盒、車窗玻璃升降器控制盒等對(duì)于網(wǎng)絡(luò)速率要求較低的電控單元。

2.2CAN HS I/S網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)特性

CAN HS I/S網(wǎng)又稱控制區(qū)域網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度是250kb/s，主要連接動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如：發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)變速箱等。網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)由兩根絞接在一起的銅芯導(dǎo)線連接，用于傳輸網(wǎng)絡(luò)信息。這兩根網(wǎng)線分別叫CAN H和CAN L，信息以數(shù)字信號(hào)方式進(jìn)行傳輸。為了保證信息準(zhǔn)確，這兩根網(wǎng)線同時(shí)傳輸相同的信息，但電平相反。兩根網(wǎng)線的理論波形如圖2所示。

圖2 CAN HS I/S網(wǎng)理論波形

圖3 CAN LS 車身網(wǎng)、舒適網(wǎng)理論波形

CAN HS I/S網(wǎng)絡(luò)中的智能控制盒BSI和發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元是兩個(gè)終端電腦，設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)兩端，不能缺少。每個(gè)終端電腦中各有一個(gè)120歐的終端電阻，用于防止網(wǎng)線上信號(hào)的反射。兩個(gè)終端電腦串聯(lián)連接，因此，CAN HS I/S網(wǎng)絡(luò)電阻是60歐。

2.3CAN 車身網(wǎng)和CAN舒適網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)特性

CAN 車身網(wǎng)和CAN舒適網(wǎng)又稱為CAN低速容錯(cuò)網(wǎng)或CAN LS網(wǎng)，CAN舒適網(wǎng)主要連接與駕乘舒適性有關(guān)的設(shè)備：如空調(diào)、收音機(jī)、組合儀表等。兩根網(wǎng)線分別叫CAN H和CAN L，網(wǎng)絡(luò)理論波形如圖3所示。CAN車身網(wǎng)主要連接與安全有關(guān)的設(shè)備：如報(bào)警、安全氣囊、防盜等。CAN舒適網(wǎng)和CAN 車身網(wǎng)的傳輸速度是125kb/s。網(wǎng)絡(luò)中電腦的電阻和網(wǎng)絡(luò)電阻無法測得有效值。

2.4C5轎車CAN診斷網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

故障自診斷和網(wǎng)絡(luò)電腦的升級(jí)加載是現(xiàn)代汽車不可或缺的一項(xiàng)特殊功能，C5轎車通過CAN診斷網(wǎng)、CAN通訊網(wǎng)完成此項(xiàng)功能，圖4為C5轎車診斷網(wǎng)絡(luò)詳圖。

圖4 C5轎車診斷網(wǎng)

CAN I/S通訊網(wǎng)可以為CAN HS I/S網(wǎng)上電控單元加載軟件，反饋EOBD（歐洲在線診斷）標(biāo)準(zhǔn)所需的信息，用以檢查污染排放信息。而CAN診斷網(wǎng)可以診斷各網(wǎng)絡(luò)中的電控單元，為CAN車身網(wǎng)和CAN舒適網(wǎng)絡(luò)上的電控單元以及BSI加載軟件，同時(shí)編碼各電控單元。

3 車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展趨勢

隨著汽車電子技術(shù)、通訊技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，更多的遠(yuǎn)程通訊及信息娛樂系統(tǒng)將進(jìn)入汽車，為人們提供遠(yuǎn)程故障診斷、電子交費(fèi)等更多的服務(wù)，為了提高汽車的使用效率、簡化操作流程、增加安全性、提高舒適性、降低成本，在各種網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，各大廠商紛紛開發(fā)了自己的車載網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，簡化車輛運(yùn)行操作，在未來的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，OSEK 開放式標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)、MOST協(xié)議等技術(shù)將進(jìn)一步應(yīng)用在車載網(wǎng)絡(luò)中，從而增強(qiáng)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能，而且大大提高了駕駛員操作的便捷性。

4 結(jié)束語

汽車經(jīng)過這些年快速發(fā)展，車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)作為一項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)而且必將長期應(yīng)用在汽車上，C5轎車用CAN總線以及LIN網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行控制大大提高了整車的制造成本，同時(shí)優(yōu)化了汽車的整車性能。而CAN總線技術(shù)并不是車載網(wǎng)絡(luò)的終點(diǎn)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，一些新型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及控制技術(shù)將出現(xiàn)并發(fā)展，愿中國的汽車業(yè)進(jìn)一步快速發(fā)展。

[1] 田寶春.大眾POLO轎車CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制原理與故障診斷［J］ 裝備制造技術(shù).2010，（2）：84-88

[2] 王欲進(jìn).車載網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］．車輛與動(dòng)力技術(shù), 2008，（1）：54- 57．

[3] C5轎車維修電路圖

[4] 唐楚峰 汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及展望［J］．邵陽學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）2010，（6）：30-32

Analysis of control principle of in vehicle network system of Dongfeng Citroen C5

Huang Xiaopeng1，Lin Hongliang2
(1.Shaanxi College of Communication Technology Xi'an city 710018；2.Shaanxi College of Communication TechnologyXi'an 710018)

This paper introduces the characteristics and structure of CAN network system,analysis of the C5 car CANnetwork architecture,control theory,and analyzes the development foreground of vehicle network.

CAN system; control theory;fault diagnosis;Dongfeng Citroen C5

黃曉鵬（1982-），男，陜西華陰人，碩士研究生，講師，從事汽車專業(yè)的教學(xué)和研究工作。

陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院2013年科研項(xiàng)目