總線技術在汽車電氣系統中的應用研究

阮夏舟

摘要：隨著社會的發展和進步，我國的汽車及其相關的產業也處在快速發展階段。伴隨著汽車的應用和普及，我國私家車的數量也在逐年攀增。社會的不斷向前推進促進了人們生活觀念的改變，現代社會對于汽車產業提出了更高的要求。傳統的汽車制造再也不能滿足現代社會發展的需要。汽車也不再是簡單的代步工具。汽車設計需求多樣化的同時，汽車制造水平也有了質的飛躍。汽車在批量生產制造當中，已經能夠實現空間結構的集成化，同時也能夠利用總線技術依據環境而改變自身的運行模式。現代汽車已經朝著智能化和網絡化的方向發展。本文從總線技術在汽車電氣系統中應用的角度出發，旨在根據電氣系統的運行模式為其匹配合適的總線技術。

關鍵詞：總線技術;汽車電氣系統;應用研究

中圖分類號：U463? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）10-0217-02

0? 引言

在汽車制造技術當中，總線技術可以實現汽車內部電子信息的傳輸。總線主要是由汽車內部信號線聚集而成的。除了實現電子信息傳輸之外，還能實現不同系統之間的通信。正是因為總線技術的存在，汽車內部各子系統之間的通信效率才會增加。就目前汽車發展的趨勢來看，縮短汽車各子系統間信息傳輸所需要的時間，可以顯著提升信息傳輸的質量。在未來汽車的發展將會以總線作為基礎，進一步開發和創新汽車電氣系統。利用總線技術保證電氣系統的工作效率，保障整個汽車工作的穩定性。現階段汽車內部都會搭載不同樣式的小型電腦。車載電腦系統負責整個汽車內部的信息傳輸和通訊。伴隨著社會的進步，人們的社會觀念也發生的變化，現代人對于汽車的樣式、功能、質量的要求越來越高。為了滿足人們對汽車制造要求的不斷提升，汽車各部分的系統也在不斷升級，以此來滿足現代人們的需求。汽車內部系統代表整個汽車的核心技術和運行能力，尤其是汽車內部的電氣系統滿足人們日常動力與舒適性的需要。利用總線技術可以顯著提升汽車電氣系統的工作效率。若是人們無法實現汽車內部各子系統之間信息的傳輸，將會降低汽車的整體性能。若是采用總線技術可以避免這類問題的產生，同時還能促進汽車產業信息化的實現。

1? 總線技術在汽車電氣系統中的具體應用

伴隨著社會的發展和進步，我國的汽車產業正在快速發展。汽車從制造之初發展到現在已經衍生出了許多功能，汽車再也不是傳統意義的代步車，如今的汽車產業正在朝著網絡化和智能化的方向發展。總線技術在汽車電氣系統當中的應用促進了汽車產業的發展。汽車內部已經實現信息化，各系統之間能夠通過信息傳輸進行連接和聯動。現階段的汽車當中都搭載了不同樣式的車載電腦。車載電腦控制著整個汽車的系統。如動力、空調、傳動等系統都受到車載電腦的控制，車載電腦如今已經成為整個汽車的大腦。車載電腦作為整個汽車內部系統的控制單元通過總線技術實現各子系統之間的聯動。像是汽車的傳動系統和制動系統可以通過總線技術（CAN）進行連接形成局部的控制網絡。汽車車窗的升降系統和車后視鏡的轉動也可以通過總線技術形成的局部控制系統網絡進行控制。目前汽車內部常用的總線技術是LIN、MOST。這兩種總線技術目前是車內使用最多的技術。正是因總線技術的使用，而得以控制車內的各個系統。

2? 控制器局域網絡總線技術

汽車內部子系統所使用的總線技術屬于一種局域網絡控制技術。CAN總線技術是最先興起的。其最早是由德國某家公司利用了很長時間，研制期間投入了大量的人力物力。德國這家公司最早的理念是實現汽車各個模塊之間的信息傳輸。由于在汽車制造早期，汽車各模塊之間的信息傳輸是非常困難。為了更好的實現汽車各模塊之間的數據信息轉換和通信問題。德國這家公司開始了研制能夠將汽車當中各個模塊連接在一起的新技術。傳統總線技術在模塊信息傳遞上面具有局限性，CAN總線技術突破了傳統總線技術的控制。其在保證汽車內部各模塊之間能保持正常通信的基礎上，對汽車內部復雜的線路和系統進行了優化升級。經過的CAN總線技術優化后的汽車結構能夠大幅度減少連接各模塊線路的長度。同時還能簡化原有的線路數量。從這點上看，CAN總線技術的出現和在汽車內部電氣系統當中的應用改變了整個汽車行業發展的結構。使用CAN總線技術的汽車不光安全性和整潔性有了明顯的提升，就連汽車的整體結構也有了很大程度上的升級。傳統總線技術是基于點對點的工作原理實現汽車內部各模塊的聯動。雖然從理論上看，點對點的原理可以解決汽車內部各模塊信息傳輸和通信的問題，但是卻讓整個汽車內部的電路系統變的更加復雜。復雜的汽車系統不利于后期故障的查找，同時也限制了汽車結構的設計。CAN總線技術的出現還具有劃時代的意義，將此技術應用到汽車模塊的控制當中，汽車復雜的線路變得簡單，同時也減少了汽車當中不必要的插件。傳統總線技術的升級和優化改變了汽車通信線路的長度，同時也滿足了汽車內部各模塊對于通信的需要。通過CAN總線技術建立起的汽車內部局域網絡可以實現對于汽車內部各元器件的控制，同時也能夠支持汽車實現信息化發展，利用CAV總線技術還能保證各模塊而數據通信的質量。

3? 局域互聯網絡總線技術

在研制出CAN總線技術之后，為了促進產業的發展和滿足人們的各項需求。人們又開始著手研制新的總線技術。LIN總線技術便是在CAN總線技術之后新研制的技術。由于其在CAN總線技術的基礎上，能夠進一步降低導線成本和汽車裝備成本而得到了廣泛應用。與此同時，為了進一步降低LIN總線技術的運行成本，部分廠商其中包括摩托羅拉、沃爾沃等開始攜手研制出一種新型的串行通信協議。這種新型的通信協議比傳統的通信協議更能提高汽車內部系統的通信與連接。過去傳統總線技術的信息傳輸速度較低，但當使用了LIN總線技術之后汽車導線的傳輸速度有了顯著提升，雖然目前為止汽車導線的信息傳輸速度只有20kb/s，但是汽車導線本身卻具備了一定的抗干擾能力。伴隨著總線技術的發展，汽車內部的導線數量越來越少，汽車電腦本身的負擔也越來越低。正因LIN總線技術具備諸多的優點受到了各大廠商的青睞，但是由于LIN總線技術對精度方面的性能較差，其只能使用在對精度要求不高的結構功能當中，像是雨刮器、車窗控制等。

4? MOST總線技術

伴隨著總線技術的成熟，總線技術逐漸被應用于社會的各個領域當中。以光纖為基礎的MOST的總線技術提高了對汽車多媒體和相關硬件結構的控制。為了降低汽車多媒體運行當中網絡流量的消耗，保證整個汽車系統的正常運行。為了達成這個目的，需要相關人員加強對MOST總線技術的研發，通過進一步完善MOST總線技術。經過MOST總線技術的發展，汽車多媒體能夠穩定運行，其所需要的網絡流量和傳輸速度都能達到目標標準，這樣可以高效的保障汽車內部的通信質量。如今的MOST技術已經被廣泛應用于各個汽車內部之中。

5? 對汽車電氣系統中CAN總線技術的分析研究

CAN總線技術被應用在整個汽車系統當中。作為一種可靠的汽車計算機網絡總線技術。CAN技術從研發之初就因其具有良好的特性而得到人們的青睞。汽車電氣系統可以利用CAN技術實現各單元系統的信息傳遞。并且能夠達到簡化汽車內部導線、內部感應器的作用。此外，CAN總線技術的使用避免了汽車內部出現串線的情況。其可以有效避免功能的重復。使用CAN總線技術提高了汽車內部各系統之間的信息傳遞效率，降低了汽車系統的運行成本，其能夠更好的來控制汽車內部的各個模塊，保證汽車的正常運行。由于CAN總線技術所具有的特點，CAN總線技術也已經成為現代汽車維修人員所必須掌握的基礎知識。汽車維修人員只有了解CAN總線技術的控制原理和技術組成，才能靈活的運用CAN技術解決汽車電氣系統出現的各種故障。

5.1 汽車CAN總線系統的故障分類

汽車電源系統引起的故障。電氣系統是整個汽車的核心。現代汽車已經走在了信息化的道路上。如今整個汽車的中樞便是電控ECU。ECU成為了整個汽車正常運行的關鍵點。汽車ECU的運行需要有穩定的電壓的條件，一般0.5-15伏的電壓是保證ECU系統正常運行的關鍵。若是汽車電壓低于ECU正常工作的標準值，將會出現ECU暫停工作的情況發生，這將會嚴重的影響整個汽車電氣系統的正常運行。

線路故障。汽車內部不同模塊之間的信息傳遞由汽車線路連接實現。CAN總線技術決定著不同系統之間信息的傳遞。當CAN總線技術發生故障后，通信環節便會發生錯誤，錯誤或者失真的通信信號將會讓整個電控單元陷入癱瘓。最終導致汽車電控系統無法正常工作。

節點故障。每個節點就代表一個電控模塊，一旦節點發生故障也就意味著汽車的電控模塊發生故障。節點故障的主要是由于汽車內部的傳輸協議與某個軟件程序不兼容而導致汽車局部控制網絡癱瘓，導致整個電氣系統無法正常工作。一般節點故障并不是單個出現的，而是多個節點故障一起出現，這種情況會造成芯片短路。為避免這類情況的發生，汽車內部的電氣系統應當禁用版本低的汽車控制器區域網。

5.2 汽車CAN總線系統常見故障檢修方法

自診斷和數據流。現代汽車維修人員經常會利用CAN總線技術對汽車故障的原因進行排查。CAN總線技術本身就具備自檢的功能。其自檢的故障類型可以分成三類，其分別是主動錯誤、被動錯誤、總線關閉等三種類型。當汽車CAN總線處于關閉狀態時，無法完成各系統間的信息傳輸。這時各系統的控制模塊會根據故障的類型形成不同的故障代碼。若只是控制模塊本身通信效果不良時，CAN總線技術就無法執行自檢功能，系統相應的也不會產生任何故障代碼。但是由于電氣各系統間的關聯性，其他系統的控制模塊會產生通信故障代碼。最后一種見到的情形是控制模塊本身無法發送某些數據，但卻可以接受CAN總線數據。這時汽車自檢功能會產生故障代碼。故障代碼是現代汽車行業檢修的依據。同時汽車的故障代碼要根據汽車不同系統之間的關系進行邏輯判斷。此外，人們還能根據相關的數據流信息判斷控制模塊的故障，分析是電控模塊的哪一部分出現了問題。

6? 結語

總的來說，汽車總線技術的發展推動了整個汽車行業的發展和進步。總線技術的不斷改良和更新，促進了汽車朝著信息化和網絡的方向發展。總線技術在未來的發展當中，汽車行業的通信效率也有了顯著的提升。總線技術在汽車制造當中的廣泛應用。不僅降低了汽車運行所耗費的資金，也簡化了汽車內部的機身構造。通過總線技術的發展和創新，能夠進一步促進汽車電氣系統的發展和繁榮。

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