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提高行车安全性
作者:ag8亚洲游戏    发布日期:2020-07-26 22:54


  汽车电子文档_机械/仪表_工程科技_专业资料。汽车电子概念解释 Can CAN 是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称,是由研 发和生产汽车电子产品著称的德国 BOSCH 公司开发了的,并最终成为国际

  汽车电子概念解释 Can CAN 是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称,是由研 发和生产汽车电子产品著称的德国 BOSCH 公司开发了的,并最终成为国际标 准(ISO11898) 。是国际上应用最广泛的现场总线之一。在北美和西欧,CAN 总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线, 并且拥有以 CAN 为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的 J1939 协议。 近年来,其所具有的高可靠性和良好的错误检测能力受到重视,被广泛应用于 汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。现在 的汽车设计通常包含 50 个以上的微处理器,每个处理器都各自负责相应的应 用,如引擎管理、牵引或剎车控制、安全气囊等乘客安全装置、气温控制、灯 光等。这些处理器透过多级 CAN 总线互连和通信,接收驱动器发出的命令, 并将数据发送给仪器设备。可靠性的增强、成本的降低、重量和空间的节省都 源自对每个组件的简单馈电和差分 CAN 线对代替复杂布线机制的结果。 Lin 本地互连网络(LIN)是一种用于汽车中分布电子系统的新型低成本串行通 讯系统,它是现有汽车多重传输网络的补充。LIN 瞄准一些低端应用,在这些 应用中每个节点的通讯成本都必须大大低于 CAN 而且不需要 CAN 的高性能、 高带宽和多功能。LIN 相对于 CAN 的成本节省主要是由于采用单线传输、硅片 中硬件或软件的低实现成本和无需在从属节点中使用石英或陶瓷谐振器。 LIN 是关于汽车本地互连网络的一个总体通讯概念。该规范包含协议的定义、物理 层以及用于开发工具和应用软件的接口定义。 对于不需要控制器局域网络(CAN) 的高带宽和多种功能的应用,LIN 实现了一种具有成本效益的智能传感器和执 行器的通讯方式。这种通讯是基于串行通讯接口(SCI)、数据格式、单宿主/多 从概念、单线V 总线和没有稳定时间基的节点的时钟同步。低端多路通讯的 汽车标准不久前才出现。LIN 协会开发了一个串行低成本通讯概念和开发环境 的标准,采用这个标准,汽车制造商及其供应商能以非常经济的方式创建、实 现和处理复杂的分层化多路复用系统。LIN 总线典型的应用是诸如车门、导向 轮、座位、马达、气候控制、照明、雨水传感器、智能擦抹器、智能发电机、 开关板或 RF 接收器等构件。我们可以很容易地把这些构件连接到汽车网络并 接入各种类型的诊断和服务。 J1939 SAE J1939 协议是美国汽车工程师协会发布的以 CAN 总线为核心的车 辆网络串行通讯和控制协议,供卡车及其拖车、大客车、建筑设备以及农业设 备使用,是用来支持分布在车辆各个不同位置的电控单元之间实现实时闭环控 制功能的高速通信标准,数据传输速率为 250Kb/s,通信物理层和数据链路层 以 CAN2.0 为基础,并定义了网络层和应用层的协议。 FlexRay FlexRay 是戴姆勒克莱斯勒公司的注册商标。FlexRay 联盟(FlexRay Consortium)推进了 FlexRay 的标准化,使之成为了新一代汽车内部网络通讯 协议。FlexRay 车载网络标准已经成为同类产品的基准,将在未来很多年内, 引导整个汽车电子产品控制结构的发展方向。FlexRay 是继 CAN 和 LIN 之后 的最新研发成果,可以有效管理多重安全和舒适功能:譬如,FlexRay 适用于 线控操作(X-by-Wire)。FlexRay 关注的是当今汽车行业的一些核心需求,包括 更快的数据速率,更灵活的数据通信,更全面的拓扑选择和容错运算。因此, FlexRay 可以为下一代的车内控制系统提供所需的速度和可靠性。CAN 网络最 高性能极限为 1Mbps。 FlexRay 两个信道上的数据速率最大可达到 10Mbps, 而 总数据速率可达到 20Mbit/秒,因此,应用在车载网络,FlexRay 的网络带宽 可能是 CAN 的 20 倍之多。FlexRay 还能够提供很多 CAN 网络所不具有的可 靠性特点。尤其是 FlexRay 具备的冗余通信能力可实现通过硬件完全复制网络 配置,并进行进度监测。FlexRay 同时提供灵活的配置,可支持各种拓扑,如 总线、星型和混合拓扑。设计人员可以通过结合两种或两种以上的该类型拓扑 来配置分布式系统。另外,FlexRay 可以进行同步(实时)和异步的数据传输, 来满足车辆中各种系统的需求。譬如说,分布式控制系统通常要求同步数据传 输。为了满足不同的通信需求,FlexRay 在每个通信周期内都提供静态和动态 通信段。静态通信段可以提供有界延迟,而动态通信段则有助于满足在系统运 行时间内出现的不同带宽需求。FlexRay 帧的固定长度静态段用固定时间触发 (fixed-time-trigger) 的方法来传输信息, 而动态段则使用灵活时间触发的方法 来传输信息。FlexRay 不仅可以像 CAN 和 LIN 网络这样的单信道系统一般运 行,而且还可以作为一个双信道系统运行。双信道系统可以通过冗余网络传输 数据——这也是高可靠系统的一项重要性能。 MOST MOST(面向媒体的系统传输总线)技术由 MOST 组织来主持标准化与规 格化工作。截至目前,已经有 15 家国际性汽车厂商和 70 余家主要零配件生产 厂商加盟该组织。 为了推动 MOST 技术向汽车以外的行业普及,MOST 组织开 始着手准备开发技术的标准化工作,并建立起与之相配套的组织机构。来自车 载 LAN(局域网)领域的市场需求掀起了引进 MOST 技术的风潮。由于对高 端汽车娱乐装置需求的走强, 要求汽车厂商能够封装更为复杂的汽车系统产品, 因此需要搭载多个高性能微控制器,设计出复杂的控制软件。同时,为了在这 些装置间建立连接,必须在车体内布置大量复杂的导线。这必然需要有一个高 效率的网络来集成并传送声音或图像、软件包、控制信号。 ECU ECU(电子控制单元)由把来自传感器的信号加以变换的输入接口、根 据所决定的步骤进行输入数据的算术运算或逻辑运算的计算机部份(微机)和 将其结果变换为驱动器动作信号的输出接口所构成。汽车上有很多 ECU,如汽 车发动机 ECU,自动变速箱 ECU,胎压检测 ECU 等等。 ABS ABS(Anti-lock Brake System)即“防抱死制动系统” ,能有效控制车轮保 持在转动状态,提高制动时汽车的稳定性及较差路面条件下的汽车制动性能。 ABS 通过安装在各车轮或传动轴上的转速传感器不断检测各车轮的转速,由计 算机算出当时的车轮滑移率,并与理想的滑移率相比较,做出增大或减小制动 器制动压力的决定,命令执行机构及时调整制动压力,以保持车轮处于理想制 动状态。ABS 的主要作用是改善整车的制动性能,提高行车安全性,防止在制 动过程中车轮抱死(即停止滚动) ,从而保证驾驶员在制动时还能控制方向,并 防止后轴侧滑。其工作原理为:紧急制动时,依靠装在各车轮上高灵敏度的车 轮转速传感器,一旦发现某个车轮抱死,计算机立即控制压力调节器使该轮的 制动分泵泄压,使车轮恢复转动,达到防止车轮抱死的目的。ABS 的工作过程 实际上是“抱死—松开—抱死—松开”的循环工作过程,使车辆始终处于临界 抱死的间隙滚动状态,有效克服紧急制动时由车轮抱死产生的车辆跑偏现象, 防止车身失控等情况的发生。 ASR ASR 是驱动防滑系统的简称,其作用是防止汽车起步、加速过程中驱动 轮打滑,特别是防止汽车在非对称路面或转弯时驱动轮空转,并将滑移率控制 在 10%—20%范围内。它的功能一是提高牵引力;二是保持汽车的行驶稳定。 行驶在易滑的路面上,没有 ASR 的汽车加速时驱动轮容易打滑;如是后驱动 的车辆容易甩尾,如是前驱动的车辆容易方向失控。有 ASR 时,汽车在加速 时就不会有或能够减轻这种现象。在转弯时,如果发生驱动轮打滑会导致整个 车辆向一侧偏移,当有 ASR 时就会使车辆沿着正确的路线转向。 EBD EBD 的英文全称是:“Electric Brakeforce Distribution”,即“电子制动力 分配”。 起主要作用于汽车制动过程中。 当四只轮胎所附着的地面条件差异较大, 在制动时就容易产生打滑、倾斜和侧翻等现象。EBD 的功能,就是在汽车制动 时根据四个轮胎各自所处情况,调整制动装置,让制动力与牵引力更加匹配, 从而达到更有效的安全制动。 ESP 电子稳定装置(Electronic Stablity Program,简称 ESP)是由奔驰汽车公 司首先应用在它的 A 级车上的。ESP 实际上是一种牵引力控制系统,与其他牵 引力控制系统比较,ESP 不但控制驱动轮,而且可控制从动轮。如后轮驱动汽 车常出现的转向过多情况,此时后轮失控而甩尾,ESP 便会刹慢外侧的前轮来 稳定车子;在转向过少时,为了校正循迹方向,ESP 则会刹慢内后轮,从而校 正行驶方向。 ABS,ASR,EBD,ESP 关联性 ASR 与 ABS 的区别在于,ABS 是防止车轮在制动时被抱死而产生侧滑, 而 ASR 则是防止汽车在加速时因驱动轮打滑而产生的侧滑, ASR 是在 ABS 的 基础上的扩充,两者相辅相成。 EBD 是作为 ABS 功能的辅助装置。当重踩刹车,尤其是将刹车一踩至底 时,EBD 在 ABS 起作用之前,先自动以前轮为基准去比较后轮轮胎的滑动率, 如有差异需要调整时,刹车油压系统将会调整传至后轮的油压,使刹车力的分 布效果更理想。一般车尾部标识有 ABS+EBD,意思就是在 ABS 的基础上改善 刹车力的平衡效果,防止出现甩尾和侧移,汽车制动更加平稳安全。 EPS 包含 ABS 及 ASR,是这两种系统功能上的延伸。因此,ESP 称得 上是当前汽车防滑装置的最高级形式。 利用与 ABS 系统一起的综合控制可防止 汽车在制动时车轮抱死;利用 ASR 系统可阻止汽车在起步时驱动轮滑转(空 转) 。只要汽车在行驶时不超出物理极限,ESP 是兼有防止汽车转向时滑移、 不稳定和侧向驶出车道的综合系统。 汽车网络(动力网、舒适网、信息网) 车载网络是指通过某种通讯协议,借助双绞线、同轴电缆或光纤等通讯 介质,将汽车中各种电控单元、智能传感器、智能仪表等相互连接,协同工作, 如 CAN、LAN 总线等。车载网络按照应用加以划分,大致可以分为 4 个系统: 车身系统、动力传动系统、安全系统、信息系统。 动力传动系统 在动力传动系统内,动力传动系统模块的位置比较集中,可固定在一处, 利用网络将发动机舱内设置的模块连接起来。在将汽车的主要因素——跑、停 止与拐弯这些功能用网络连接起来时,就需要高速网络。动力 CAN 数据总线 块电脑,它们是发动机、ABS/EDL 及自动变速器电脑(动力 CAN 数据总线实际可以连接安全气囊、 四轮驱动与组合仪表等电脑) 总线 组数据, 发动机电脑 5 组、 ABS/EDL 电脑 3 组和自动变速器电脑 2 组。 数据总线Kbit/s 速率传递数据,每一数据组传递大约需要 0.25ms,每一 电控单元 7~20ms 发送一次数据。优先权顺序为 ABS/EDL 电控单元→发动机 电控单元→自动变速器电控单元。 在动力传动系统中, 数据传递应尽可能快速, 以便及时利用数据,所以需要一个高性能的发送器,高速发送器会加快点火系 统间的数据传递,这样使接收到的数据立即应用到下一个点火脉冲中去。CAN 数据总线连接点通常置于控制单元外部的线束中,在特殊情况下,连接点也可 能设在发动机电控单元内部。 车身系统 与动力传动系统相比,汽车上的各处都配置有车身系统的部件。因此, 线束变长,容易受到干扰的影响。为了防干扰应尽量降低通信速度。在车身系 统中,因为人机接口的模块、节点的数量增加,通信速度控制将不是问题,但 成本相对增加,对此,人们正在摸索更廉价的解决方案,目前常常采用直连总 线及辅助总线。舒适 CAN 数据总线连接一般连接七个控制单元,包括中央控 制单元、车前车后各一个受控单元及四个车门的控制单元。舒适 CAN 数据传 递有七大功能:中控门锁、电动窗、照明开关、空调、组合仪表、后视境加热 及自诊断功能。 控制单元的各条传输线以星状形式汇聚一点。 这样做的好处是: 如果一个控制单元发生故障,其他控制单元仍可发送各自的数据。该系统使经 过车门的导线数量减少,线路变得简单。如果线路中某处出现对地短路,对正 极短路或线路间短路,CAN 系统会立即转为应急模式运行或转为单线模式运 行。数据总线Kbit/s 速率传递数据,每一组数据传递大约需要 1ms,每 个电控单元 20ms 发送一次数据。优先权顺序为:中央控制单元→驾驶员侧车 门控制单元→前排乘客侧车门控制单元→左后车门控制单元→右后车门控制单 元。由于舒适系统中的数据可以用较低的速率传递,所以发送器性能比动力传 动系统发送器的性能低。 整个汽车车身系统电路主要有三大块: 主控单元电路、 受控单元电路、门控单元电路。主控单元按收开关信号之后,先进行分析处理, 然后通过 CAN 总线把控制指令发送给各受控端,各受控端响应后作出相应的 动作。车前、车后控制端只接收主控端的指令,按主控端的要求执行,并把执 行的结果反馈给主控端。门控单元不但通过 CAN 总接收主控端的指令,还接 收车门上的开关信号输入。根据指令和开关信号,门控单元会做出相应动作, 然后把执行结果发往主控单元。 安全系统 这是指根据多个传感器的信息使安全气囊启动的系统,由于安全系统涉 及到人的生命安全,加之在汽车中气囊数目很多,碰撞传感器多等原因,要求 安全系统必须具备通信速度快、通信可靠性高等特点。 信息系统 信息系统在车上的应用很广泛,例如车载电话、音响等系统的应用。对 信息系统通信总线的要求是:容量大、通信速度非常高。通信媒体一般采用光 纤或铜线, 因为此两种介质传输的速度非常快, 能满足信息系统的高速化需求。

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