基于can总线的汽车智能电气控制系统的设计【字数：12639】
本文对汽车硬件电路和电气控制系统进行了分析,阐述了智能控制的可行性,主要包括仪表盘、故障分析。文中充分总结借鉴了现代计算机监控网络和现场通信总线远程控制等先进信息技术,将汽车信息处理系统技术广泛地研究应用于现代汽车上，用全面、有效、实时的汽车信息流处理方式对其来进行控制和处理驱动整个现代汽车制动系统的内外行驶和内部运动,以采用分布式控制处理系统作为基础设备技术基础而逐步建立发展起来的现代汽车信息电气控制处理系统,简化了现代汽车上的控制线束,提高了汽车电控控制单元对汽车信息的实时综合利用率,实现了信息共享和实时传输。
目 录
一、 绪 论 1
（一）国内外车辆电控技术的应用现状 1
（二）国内外车辆总线技术的发展现状 1
二、电气控制系统设计 2
（一）现场总线的选择 3
（二）系统整体架构设计 4
（三）ECU节点设计 5
（四）系统软件架构设计 7
三、智能控制系统优化设计 8
（一）汽车电气智能控制系统优化设计 8
（二）智能仪表功能优化设计 8
四、车辆故障恢复及安全控制策略 11
（一）电器故障及安全控制策略 11
（二）总线系统故障及安全控制策略 12
五、总线系统测试 14
（一）测试内容 14
（二）测试方法 15
六、总结 17
七、参考文献： 19
致谢 20
一、 绪 论
（一）国内外车辆电控技术的应用现状
随着汽车现代化和汽车信息技术的不断进步和工业飞速发展,汽车信息电子化的重要程度也愈加突出,传统的汽车点对点总线通讯通信方式己经基本无法完全满足汽车现代化对汽车专用电子设备的远程控制及汽车数据通讯的技术要求,因此发展汽车电子总线通信技术势在必行。
如何构建一套基于总线技术的新型汽车电气控制系统,自然也就会成为现代汽车和电子工程学领域研究的热点。目前,在新能源汽车的集成控制系统中,利用 can 总线来完成大量控制信号的实时交换等技术,具有抗干扰能力强、线路简单、传输速率高、系统可任意扩展等 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
优点,受到国内外的高度重视。
汽车的内部电控密集系统大致来说可以详细划分四类为各种汽车的内部发动机和内部电控密集系统、变速箱和内部电控密集系统、底盘和汽车娱乐器的内部电控密集系统、车载和车上驾驶员的安全和保护驾驶员的电控密集系统及一辆车身的外部电控密集型和其他车辆的内部电控密集系统。在控制方式上,可分为Lin线控制、Can总线传输、FlexRay线传输和以太网控制。
（二）国内外车辆总线技术的发展现状
按照传输的速度和使用用途不同,上世纪90年代,按照传输的速度和使用方式,汽车策略被大致地划分为A、B、C三类。随着智能化和安全系统的快速发展，D、E等总线网络应运而生。现在，国外各种总线技术的应用越来越好，越来越多。其中，Can总线技术具有高可靠性、高适应性和很好的性价比。由于Euro IV及Euro V排放标准的实施，Can总线技术近年来被西方开发及制造的商用车所采用。国外在汽车电子设备和汽车总线技术的使用方面积累了大量的宝贵经验，研发了许多很成熟的产品，带动了产业链的发展，尤其是以德国与美国的技术较为领先。随着科技发展电控技术越发普及国内开始了汽车Can总线技术的详细研究和应用，但大多是通过Can总线读取发动机故障代码和一些相关信息。
图1.1总线型 图1.2星型 图1.3环型 图1.4树型
图1.5网状型
当前通过国内汽车公司的不断尝试，取得了很大的进步。很多企业都推出了较为成熟的汽车用电子产品，但大部分都将重点放在了非核心组件上。发动机、自动变速器、ABS等核心控制部件的持续改善，需要大量的时间和精力。国内汽车市场巨大，前景广阔。与互联网时代一样，国际通信巨头华为也有进入汽车电子领域的开发战略。现在，我国还处于发展中，但是我们必须相信，只要工厂和零部件制造商坚持投资、挑战、创新，学习外国先进经验，取长补短。在智能控制领域胜出。
在发达国家,汽车用电子设备的成本平均约占总车辆成本的一半。标志着汽车电气控制进入了新时代。目前,汽车电子控制技术正朝着智能化控制的方向发展,成为现代汽车领域的研究焦点。随着计算机电子科学技术的迅猛发展,计算机电子控制系统也在迅猛地发展,以Can总线为代表的车联网技术应运而生。
以 can 总线作为控制和传输的基础设备空气悬架控制技术已经被广泛地应用于汽车行业。关于Can 的应用,与国际相比,我国汽车行业起步较晚。在国内汽车领域，一汽大众、上海大众、安徽奇瑞都在汽车上安装了利用Can总线技术的电动工具。例如，一汽集团生产的奥迪A4运用了3个Can总线网络。上海大众集团生产的POLO用13个Can总线控制节点，Can总线的空气悬架控制技术，在中国几乎没有研究。中国在汽车领域都未有拥有独立知识产权以及成熟产品，基本上都是从国外直接进口的。
二、电气控制系统设计
（一）现场总线的选择
汽车的电控系统需要很多大功率的电气元件，如近光灯、远光灯、前后转向灯、制动灯、电动车窗、前后雨刮电机、空调压缩机、电动后视镜等驾驶所必需的电气设备。大客车上也有为乘客服务的电器设备，比如台灯、饮水机、电视、阅读灯等。而且在汽车的底盘上也装了许多种类型的传感器,比如机油传感器、车速传感器、水温传感器、制动传感器、档位传感器等,而且还装了许多其他的开关,比如发动机室的开关、车门开关以及仪表盘上的各种启动。这些装置和传感器都是需要经由导线发射到中央控制器,形成一个大量的导线绑扎而成的包裹物。这种比较传统的汽车电气控制模型被称为点对角控制模型,如图2.1所示。
图2.1汽车电气控制系统传统控制方式结构图
随着各类车载通讯电子设备数量的增加,其连接在一起的电子线路快速延伸,使其线束越来越复杂。汽车的设计、装配、保养等的负荷更是沉重而又轻。再次,线路的承载重量与所需要占用的空间都是值得注意的。重量的提高就意味着工作效率的下降,线体积太大,运动零件之间的线难以穿过,例如门窗的线束。因此,随着各类电子元器件数量的不断增加,减少电缆线束已经发展成为一个必须要研究和解决的课题。而且传统的点对点并联方式却无法克服这样的困境。基于串行数据信息的传输模式的汽车电气控制系统正在发展中,正在逐步被作为必要的选项。
目 录
一、 绪 论 1
（一）国内外车辆电控技术的应用现状 1
（二）国内外车辆总线技术的发展现状 1
二、电气控制系统设计 2
（一）现场总线的选择 3
（二）系统整体架构设计 4
（三）ECU节点设计 5
（四）系统软件架构设计 7
三、智能控制系统优化设计 8
（一）汽车电气智能控制系统优化设计 8
（二）智能仪表功能优化设计 8
四、车辆故障恢复及安全控制策略 11
（一）电器故障及安全控制策略 11
（二）总线系统故障及安全控制策略 12
五、总线系统测试 14
（一）测试内容 14
（二）测试方法 15
六、总结 17
七、参考文献： 19
致谢 20
一、 绪 论
（一）国内外车辆电控技术的应用现状
随着汽车现代化和汽车信息技术的不断进步和工业飞速发展,汽车信息电子化的重要程度也愈加突出,传统的汽车点对点总线通讯通信方式己经基本无法完全满足汽车现代化对汽车专用电子设备的远程控制及汽车数据通讯的技术要求,因此发展汽车电子总线通信技术势在必行。
如何构建一套基于总线技术的新型汽车电气控制系统,自然也就会成为现代汽车和电子工程学领域研究的热点。目前,在新能源汽车的集成控制系统中,利用 can 总线来完成大量控制信号的实时交换等技术,具有抗干扰能力强、线路简单、传输速率高、系统可任意扩展等 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
优点,受到国内外的高度重视。
汽车的内部电控密集系统大致来说可以详细划分四类为各种汽车的内部发动机和内部电控密集系统、变速箱和内部电控密集系统、底盘和汽车娱乐器的内部电控密集系统、车载和车上驾驶员的安全和保护驾驶员的电控密集系统及一辆车身的外部电控密集型和其他车辆的内部电控密集系统。在控制方式上,可分为Lin线控制、Can总线传输、FlexRay线传输和以太网控制。
（二）国内外车辆总线技术的发展现状
按照传输的速度和使用用途不同,上世纪90年代,按照传输的速度和使用方式,汽车策略被大致地划分为A、B、C三类。随着智能化和安全系统的快速发展，D、E等总线网络应运而生。现在，国外各种总线技术的应用越来越好，越来越多。其中，Can总线技术具有高可靠性、高适应性和很好的性价比。由于Euro IV及Euro V排放标准的实施，Can总线技术近年来被西方开发及制造的商用车所采用。国外在汽车电子设备和汽车总线技术的使用方面积累了大量的宝贵经验，研发了许多很成熟的产品，带动了产业链的发展，尤其是以德国与美国的技术较为领先。随着科技发展电控技术越发普及国内开始了汽车Can总线技术的详细研究和应用，但大多是通过Can总线读取发动机故障代码和一些相关信息。
图1.1总线型 图1.2星型 图1.3环型 图1.4树型
图1.5网状型
当前通过国内汽车公司的不断尝试，取得了很大的进步。很多企业都推出了较为成熟的汽车用电子产品，但大部分都将重点放在了非核心组件上。发动机、自动变速器、ABS等核心控制部件的持续改善，需要大量的时间和精力。国内汽车市场巨大，前景广阔。与互联网时代一样，国际通信巨头华为也有进入汽车电子领域的开发战略。现在，我国还处于发展中，但是我们必须相信，只要工厂和零部件制造商坚持投资、挑战、创新，学习外国先进经验，取长补短。在智能控制领域胜出。
在发达国家,汽车用电子设备的成本平均约占总车辆成本的一半。标志着汽车电气控制进入了新时代。目前,汽车电子控制技术正朝着智能化控制的方向发展,成为现代汽车领域的研究焦点。随着计算机电子科学技术的迅猛发展,计算机电子控制系统也在迅猛地发展,以Can总线为代表的车联网技术应运而生。
以 can 总线作为控制和传输的基础设备空气悬架控制技术已经被广泛地应用于汽车行业。关于Can 的应用,与国际相比,我国汽车行业起步较晚。在国内汽车领域，一汽大众、上海大众、安徽奇瑞都在汽车上安装了利用Can总线技术的电动工具。例如，一汽集团生产的奥迪A4运用了3个Can总线网络。上海大众集团生产的POLO用13个Can总线控制节点，Can总线的空气悬架控制技术，在中国几乎没有研究。中国在汽车领域都未有拥有独立知识产权以及成熟产品，基本上都是从国外直接进口的。
二、电气控制系统设计
（一）现场总线的选择
汽车的电控系统需要很多大功率的电气元件，如近光灯、远光灯、前后转向灯、制动灯、电动车窗、前后雨刮电机、空调压缩机、电动后视镜等驾驶所必需的电气设备。大客车上也有为乘客服务的电器设备，比如台灯、饮水机、电视、阅读灯等。而且在汽车的底盘上也装了许多种类型的传感器,比如机油传感器、车速传感器、水温传感器、制动传感器、档位传感器等,而且还装了许多其他的开关,比如发动机室的开关、车门开关以及仪表盘上的各种启动。这些装置和传感器都是需要经由导线发射到中央控制器,形成一个大量的导线绑扎而成的包裹物。这种比较传统的汽车电气控制模型被称为点对角控制模型,如图2.1所示。
图2.1汽车电气控制系统传统控制方式结构图
随着各类车载通讯电子设备数量的增加,其连接在一起的电子线路快速延伸,使其线束越来越复杂。汽车的设计、装配、保养等的负荷更是沉重而又轻。再次,线路的承载重量与所需要占用的空间都是值得注意的。重量的提高就意味着工作效率的下降,线体积太大,运动零件之间的线难以穿过,例如门窗的线束。因此,随着各类电子元器件数量的不断增加,减少电缆线束已经发展成为一个必须要研究和解决的课题。而且传统的点对点并联方式却无法克服这样的困境。基于串行数据信息的传输模式的汽车电气控制系统正在发展中,正在逐步被作为必要的选项。
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