國內車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的今天與明天

隨著(zhù)國內汽車(chē)消費市場(chǎng)的飛速發(fā)展，與汽車(chē)相關(guān)的高新技術(shù)伴隨著(zhù)

　　世界汽車(chē)巨頭推崇的全球新車(chē)同步上市的浪潮不斷地涌向中國市場(chǎng)，

　　在國家的大力支持下，中國汽車(chē)電子技術(shù)的自主創(chuàng )新能力不斷增強，

　　作為汽車(chē)電子關(guān)鍵技術(shù)之一的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )在關(guān)鍵技術(shù)上與全球同步發(fā)展。

　　車(chē)載網(wǎng)絡(luò )應用技術(shù)與全球同步

　　目前與汽車(chē)動(dòng)力、底盤(pán)和車(chē)身密切相關(guān)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )主要有CAN、LIN

　　和FlexRay。從全球車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的應用現狀來(lái)看，通過(guò)20多年的發(fā)展，

　　CAN已成為目前全球產(chǎn)業(yè)化汽車(chē)應用車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的主流，目前CAN已由過(guò)

　　去僅服務(wù)中、高級轎車(chē)，逐漸滲透到6萬(wàn)人民幣以下的家用轎車(chē)之中，

　　近兩年在國內新下線(xiàn)的合資品牌的轎車(chē)全部都采用了CAN。作為CAN低

　　成本替代的LIN還處于產(chǎn)業(yè)化的初級階段，據作者調查，目前在國內

　　上市的轎車(chē)中，只在2005年年初上市的Volvo的S40和2005年4月上

　　市的長(cháng)安鈴木雨燕中能發(fā)現LIN的蹤影。而2004年才向全球公開(kāi)發(fā)布

　　的FlexRay還處于應用研究的前期階段，與FlexRay 2.0配套

　　的部分集成電路還未正式上市，其產(chǎn)業(yè)化應用還需要一定的時(shí)間。

　　從國內車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展來(lái)看，我們已掌握了CAN應用關(guān)鍵技術(shù)。

　　在2005年9月18日國家“十五”重大科技成就展在北京海淀展覽館向

　　社會(huì )公眾所有展示的新能源汽車(chē)全采用了自主研發(fā)基于CAN的車(chē)載網(wǎng)

　　絡(luò )，其中，由北京理工大學(xué)主持研發(fā)的純電動(dòng)公交車(chē)、二汽主持研發(fā)

　　的混合動(dòng)力公交車(chē)已進(jìn)入試運營(yíng)階段。在傳統汽車(chē)方面，一汽在展會(huì )

　　上展示了自主研發(fā)的大客車(chē)，在這輛大客車(chē)中安裝有一汽車(chē)自主研發(fā)

　　的AMT，其中AMT控制器采用了自主研發(fā)基于CAN的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )，AMT通過(guò)

　　車(chē)載網(wǎng)絡(luò )與車(chē)上的其他零部件進(jìn)行信息交互。自主研發(fā)基于CAN車(chē)載

　　網(wǎng)絡(luò )在新能源汽車(chē)和傳統汽車(chē)上的成功應用，標志著(zhù)自主研發(fā)的車(chē)載

　　網(wǎng)絡(luò )已深入到汽車(chē)控制的核心———汽車(chē)動(dòng)力系統之中。

　　為了規范國內的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )，為有志于從事車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的企業(yè)指明方

　　向，全國汽車(chē)標準化技術(shù)委員會(huì )在2005年開(kāi)始持續在網(wǎng)上公布《商用

　　車(chē)控制系統局域網(wǎng)絡(luò )(CAN)通信協(xié)議》系列國家標準征求意見(jiàn)稿，

　　處于戰國紛飛基于CAN的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )開(kāi)始納入標準化規范化管理，自主

　　研發(fā)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )在技術(shù)上走向成熟，并開(kāi)始了它的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

　　在LIN總線(xiàn)應用研究上，我們已跨越單純的學(xué)習階段，邁入與全

　　球同步發(fā)展階段。從1999年7月LIN 1.0公布到2002年11月LIN 1.3

　　的公布，在這3年多的時(shí)間里，中國的汽車(chē)電子才起步，作為汽車(chē)電

　　子關(guān)鍵技術(shù)之一的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )技術(shù)國內還處于萌芽狀態(tài)，國內只有少數

　　科研院所在跟蹤LIN的發(fā)展趨勢。在2003年9月LIN 2.0公布時(shí)，中

　　國的汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)已處于自主研發(fā)的高潮，國內從事車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的相關(guān)

　　企業(yè)與全球同步獲得了LIN 2.0的協(xié)議文本，并根據LIN 2.0協(xié)議，

　　修正其前期在LIN方面的研發(fā)工作，以符合LIN 2.0的要求。

　　傳統零部件與車(chē)載網(wǎng)絡(luò )走向融合

　　車(chē)載網(wǎng)絡(luò )是汽車(chē)內部各ECU之間進(jìn)行信息交互的橋梁，如果脫離

　　了ECU這個(gè)基礎，車(chē)載網(wǎng)絡(luò )自然成了空中樓閣。在國內車(chē)載網(wǎng)絡(luò )研發(fā)

　　之初，由于國內自主品牌汽車(chē)中零部件的智能化率很低，其整車(chē)控制

　　基本上還停留在電氣控制階段，給自主品牌汽車(chē)配套的國內的零部件

　　廠(chǎng)家以生產(chǎn)機械電氣為主零部件，幾乎沒(méi)有涉及集機械、電氣和電子

　　一體的汽車(chē)電子領(lǐng)域。而最初從事車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的研發(fā)主要是具有電子信

　　息技術(shù)背景的單位為主，他們雖然容易掌握車(chē)載網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，但缺乏相

　　應的汽車(chē)背景，加上汽車(chē)行業(yè)相對封閉，他們很難進(jìn)入汽車(chē)零部件的

　　配套體系，于是出了在現有以機械電氣為主的汽車(chē)零部件之間增加車(chē)

　　載網(wǎng)絡(luò )ECU這樣的模式。這種模式網(wǎng)絡(luò )與現有零部件相分離，零部件

　　的性能沒(méi)有本質(zhì)的提高，成本卻上升了，而且使線(xiàn)束設計變得更加復

　　雜，不被整車(chē)接受。

　　隨著(zhù)國內汽車(chē)電子的發(fā)展，一方面傳統的零部件企業(yè)受市場(chǎng)競爭

　　的驅動(dòng)，急需利用電子信息技術(shù)改造傳統的零部件，以借助車(chē)載網(wǎng)絡(luò )

　　提升其產(chǎn)品的性能，使其在競爭中取得有利地位；另一方面從事車(chē)載

　　網(wǎng)絡(luò )的研發(fā)單位需要在傳統的汽車(chē)零部件行業(yè)中尋找合作者為車(chē)載網(wǎng)

　　絡(luò )提供應提供載體，以進(jìn)入相對封閉的汽車(chē)行業(yè)。

　　具有十多年汽車(chē)儀表生產(chǎn)歷史的哈爾濱航天風(fēng)華科技股份有限公

　　司從1994年研制成功電子式車(chē)速里程表以來(lái)，其產(chǎn)品經(jīng)過(guò)動(dòng)圈式汽車(chē)

　　儀表、動(dòng)磁式汽車(chē)儀表，現已平穩過(guò)渡到基于CAN和步進(jìn)電機的智能

　　汽車(chē)儀表。而中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所與浙江正方交通建設集團

　　股份有限公司合作成立浙江中科正方電子技術(shù)有限公司，該公司自2004

　　年3月成立以來(lái)，借助中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所在國內現場(chǎng)總

　　線(xiàn)處于領(lǐng)導地位的優(yōu)勢，已形成系列基于CAN總線(xiàn)的汽車(chē)電子產(chǎn)品。

　　國III實(shí)施將促進(jìn)車(chē)載網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)業(yè)化

　　2005年歲末的最后一天，汽車(chē)業(yè)界的一條重要標準—機動(dòng)車(chē)排放

　　國Ⅲ標準，開(kāi)始在北京實(shí)施。

　　機動(dòng)車(chē)排放國Ⅲ標準的實(shí)施標志作不滿(mǎn)足機動(dòng)車(chē)排放國Ⅲ標準的

　　機動(dòng)車(chē)生命周期終結，而機動(dòng)車(chē)的排放是由機動(dòng)車(chē)的發(fā)動(dòng)機及其與發(fā)

　　動(dòng)機配套的控制系統所決定的，所以機動(dòng)車(chē)排放國Ⅲ標準的實(shí)施的必

　　然結果是迫使汽車(chē)企業(yè)放棄原有的發(fā)動(dòng)機及與發(fā)動(dòng)機配的控制系統，

　　采用滿(mǎn)足機動(dòng)車(chē)排放國Ⅲ標準的發(fā)動(dòng)機及與發(fā)動(dòng)機配的控制系統。而

　　滿(mǎn)足機動(dòng)車(chē)排放國Ⅲ標準的發(fā)動(dòng)機控制系統具有一個(gè)重要的特性就是

　　車(chē)載網(wǎng)絡(luò )功能。

　　滿(mǎn)足機動(dòng)車(chē)排放國Ⅲ標準發(fā)動(dòng)機控制系統的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )主要是體現

　　在兩個(gè)方面，其一具有診斷功能的ODB II車(chē)載網(wǎng)絡(luò )，其二是具有控

　　制信息交互的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )。其中ODB II診斷車(chē)載網(wǎng)絡(luò )為機動(dòng)車(chē)診斷設

　　備提供了信息交互通道，機動(dòng)車(chē)診斷設備通過(guò)ODB II可獲取機動(dòng)車(chē)

　　的各種數據信息。而具有控制信息交互的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )為發(fā)動(dòng)機控制系統

　　提供了與其他零部件進(jìn)行控制信息交互通道，機動(dòng)車(chē)上的其他零部件，

　　如：變速器、ABS、組合儀表可通過(guò)這個(gè)車(chē)載網(wǎng)絡(luò )與發(fā)動(dòng)機控制系統

　　進(jìn)行控制信息交互，以提高機動(dòng)車(chē)的行車(chē)安全性和舒適性。

　　發(fā)動(dòng)機是機動(dòng)車(chē)的核心，機動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機具備了車(chē)載網(wǎng)絡(luò )必然要求

　　與發(fā)動(dòng)機密切相關(guān)的其他零部件也應具備車(chē)載網(wǎng)絡(luò )功能。機動(dòng)車(chē)排放

　　國Ⅲ的實(shí)施將加速?lài)鴥溶?chē)載網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，為國內有志于從事車(chē)

　　載網(wǎng)絡(luò )企業(yè)提供了大展宏圖的機遇。

　　專(zhuān)家觀(guān)點(diǎn)

　　技術(shù)是車(chē)載網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)業(yè)重要保障

　　從產(chǎn)業(yè)角度來(lái)看，車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的應用研究可分為兩個(gè)層次，第一

　　個(gè)層次是在單個(gè)ECU中嵌入車(chē)載網(wǎng)絡(luò )功能，使單個(gè)ECU能通過(guò)車(chē)載網(wǎng)絡(luò )

　　實(shí)現與其他ECU之間的信息交互；第二層次是確保車(chē)載網(wǎng)絡(luò )在量產(chǎn)汽車(chē)

　　中可靠工作，這是車(chē)載網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)業(yè)化的終極目標。以車(chē)載網(wǎng)絡(luò )應用研究

　　的第一個(gè)層次為基礎，繼續開(kāi)展車(chē)載網(wǎng)絡(luò )應用研究的第二個(gè)層次，它

　　關(guān)系到車(chē)載網(wǎng)絡(luò )這個(gè)研究成果是否轉化為生產(chǎn)力。在車(chē)載網(wǎng)絡(luò )應用研

　　究的第二個(gè)層次上，需要解決以下兩個(gè)方面的問(wèn)題：

　　首先，整車(chē)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )規劃，根據具體車(chē)型確定其內部車(chē)載網(wǎng)絡(luò )

　　的類(lèi)型、數量和線(xiàn)束的設計，使車(chē)載網(wǎng)絡(luò )不僅具有最優(yōu)的性?xún)r(jià)比，而

　　且具有可持續發(fā)展替力。由于目前國內的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的研發(fā)還停留在第

　　一個(gè)層次上，對整車(chē)網(wǎng)絡(luò )宏觀(guān)上的規劃處于初級階段，同時(shí)整車(chē)的車(chē)

　　載網(wǎng)絡(luò )規劃是涉及整車(chē)設計的核心技術(shù)，不可能通過(guò)公開(kāi)的渠道獲取，

　　因此國內車(chē)載網(wǎng)絡(luò )在發(fā)展過(guò)程中走了很多的彎路。

　　其實(shí)在整車(chē)車(chē)載網(wǎng)絡(luò )規劃中不僅在國內車(chē)載網(wǎng)絡(luò )發(fā)展過(guò)程中出現

　　了各種各樣的問(wèn)題，就是在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)比中國發(fā)達的國家也出現過(guò)類(lèi)似

　　的問(wèn)題。為了有效地解決車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的規劃問(wèn)題，作者在2002年就提出

　　了網(wǎng)絡(luò )在環(huán)設計方法，并研發(fā)成功網(wǎng)絡(luò )在環(huán)實(shí)時(shí)仿真平臺，該仿真平

　　臺已成功應用于電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議分析。2004年作者在從事

　　LIN的研發(fā)過(guò)程提出了LIN網(wǎng)絡(luò )中的價(jià)值工程問(wèn)題，指出：LIN拓撲結

　　構與ECU的成本直接相關(guān)，不合理LIN拓撲結構將導致各ECU成本的增

　　加。

　　其次，車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的一致性測試，通過(guò)一致性測試確保車(chē)載網(wǎng)絡(luò )信

　　息交互的可靠性和穩健性。嵌入了車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的ECU在性能測試過(guò)程中，

　　除了通常的環(huán)境測試，EMC測試之外，還必須進(jìn)行車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的一致性

　　測試。

　　總之，國內車(chē)載網(wǎng)絡(luò )通過(guò)幾年的發(fā)展，在取得成績(jì)的同時(shí)，面臨

　　更多的是挑戰，車(chē)載網(wǎng)絡(luò )應用研究的終極目標是產(chǎn)業(yè)化，是將車(chē)載網(wǎng)

　　絡(luò )轉化為先進(jìn)的生產(chǎn)力，在這個(gè)過(guò)程中，我們不僅將面臨技術(shù)上的障

　　礙，而且還要遭遇國際汽車(chē)壟斷巨頭的阻擊。要達到車(chē)載網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)業(yè)化

　　的終極目標，在充滿(mǎn)信心的同時(shí)，還應作好長(cháng)期奮斗的準備。