第八章汽车车身电子控制与车载网络技术

1、第八章 汽车车身电子控制(kngzh)与车载网络技术 共四十二页第一节 汽车(qch)安全气囊 一、概述 1、汽车被动(bidng)安全性概念 汽车安全性分为主动安全性和被动安全性。汽车被动安全性主要是指在发生意外碰撞事故时，如何对驾驶员和乘员进行保护，尽量减少其所受伤害。 2、碰撞事故中乘员伤害原因及相应对策 汽车发生碰撞事故一般是指汽车和外部物体之间的碰撞，称为一次碰撞。乘员与汽车内部结构的碰撞，称为二次碰撞。 碰撞事故中，乘员伤害主要由以下原因造成： 1)、碰撞时，汽车结构变形，汽车构件侵入乘员生存空间，使其受到伤害； 2)、 碰撞时，汽车结构破损，使乘员部分或全部身体暴露于车外造成伤害

2、； 3)、碰撞时，汽车速度急剧减小，乘员由于惯性继续移动而与汽车内部结构 发生碰撞而造成伤害(即由二次碰撞造成)。 提高汽车被动安全性的对策： 1)、提高汽车结构安全性，使汽车碰撞部位的塑性变形尽量大，吸收能量； 2)、使用乘员保护系统，如安全带、安全气囊等。共四十二页第一节 汽车(qch)安全气囊二、安全气囊 1、气囊的保护思想 汽车安全气囊的基本思想是：在发生一次碰撞后、二次碰撞前，迅速在乘员和汽车内部结构之间打开一个(y )充满气体的袋子，让乘员扑在气囊上。通过气囊的排气节流孔阻尼吸收乘员的动能，使猛烈的二次碰撞得以缓冲，以达到保护乘员的目的。 2、气囊的工作原理 汽车安全气囊系统主要由

3、传感器、控制器ECU、气体发生器和气囊等组成。 其工作原理为：传感器感受汽车碰撞强度并将碰撞信号传给ECU，ECU接受并处理传感器信号，当ECU判断有必要打开安全气囊时，立即发出点火信号触发气体发生器，气体发生器点火后迅速产生大量气体，在乘员和汽车内部结构之间展开一个充满气体的气囊，使乘员避免与坚硬的汽车内部结构发生二次碰撞，以保护乘员，减少伤害程度。共四十二页第一节 汽车(qch)安全气囊3、气囊系统的组成 1)、传感器： 目前主要有机械式、机电式、电子式、 集成式等几种； (1)、机械式与机电式传感器 传感器由弹簧、质量块构成，当它 承受(chngshu)一定时间和一定强度的加速度时， 质

4、量块由于惯性作用触发机械开关， 从而点爆气囊。共四十二页第一节 汽车(qch)安全气囊(2)、电子式传感器 电子式传感器主要有压电式、压阻式、电容式等几种。依靠压电效应、压阻效应或电容板电容变化输出相应的电信号，电子式传感器输出信号为连续量，而机械式传感器输出信号为开关量。(3)、集成式传感器 集成式传感器我采用电容式和压阻式。 其优点是：集成度高、接口简单、工作可靠、具有自测试能及时发现故障。目前(mqin)机械式传感器应用越来越少，电子式和集成式传感器应用很广泛。共四十二页第一节 汽车(qch)安全气囊2)、控制器ECU 控制器是气囊系统的核心部件，气囊控制器能够准确判断出正撞、偏撞、斜撞

5、等各种复杂情况的碰撞强度，并准时点爆气囊。 控制器主要机械式、模拟电子式、智能式几种(j zhn)。机械式控制器主要用于低成本气囊，目前应用很少。目前应用广泛的是采用微处理器的智能式控制器，它主要对电子式传感器输入的电信号进行处理、判断，必要时输出点爆信号点爆气囊。共四十二页第一节 汽车(qch)安全气囊3)、气体发生器 气体发生器有压缩式(冷式)、燃烧式(热式)、混合式三种。 压缩气体式主要与机械式传感器及控制器连用。产气量少，充气速度慢； 燃烧式通过燃烧剂燃烧产生大量气体，产气量大，容易控制，应用较广； 燃烧剂主要是叠氮化钠，燃烧生成无害的氮气，产生热量和固体颗粒，要 采取降温、过滤等措施

6、，且叠氮化钠溶于水后有毒，对环保不利(bl)。 混合式主要使用可燃混合燃烧剂如氢气和氧气按一定比例加压混合，燃烧后产生水，没有固体颗粒，燃烧前也无害，混合式气体发生器是今后的发展方向。共四十二页第一节 汽车(qch)安全气囊4、安全气囊系统的关键技术 1)、碰撞判断准确，不能有误动作。 2)、点火时刻(shk)准确，既不能早点火也不能迟点火。 3)、抗粗糙路面干扰能力强。 4)、高可靠性和工作稳定性。共四十二页共四十二页共四十二页共四十二页共四十二页共四十二页共四十二页共四十二页共四十二页共四十二页共四十二页共四十二页第一节 汽车(qch)安全气囊实车碰撞试验(shyn)视频1实车碰撞试验视频

7、2共四十二页第二节 汽车(qch)安全带一、安全带的种类 现在安全带一般由卷收器、织带及锁扣等组成。其中两点固定式仅限制乘员腰部称为腰带；三点固定式同时限制乘员腰部和上半身称为腰肩联合带。 1、按安全带的使用方式 可分为主动安全带和被动安全带。 被动安全带不需要乘员的干预，通常由车门的开启和关闭(gunb)控制； 主动安全带需要乘员的主动操作才能起作用。 安全带主要依靠织带的拉伸变形来吸收能量，减缓二次碰撞的强度。 2、按安全带卷收器的类型 可分为无锁式、手调式、自锁式、紧急锁止式、预紧式、限力式等几种。 紧急锁止式是我国目前使用最广泛的一种安全带，它对卷收器的要求首先是对织带拉出的加速度敏感

8、，若以0.7g加速度拉出，则织带拉出25mm内锁止，若以2g加速度拉出则织带拉出50mm内锁止，其次对汽车倾斜角度敏感，卷收器倾斜12以下不锁止，而大于27 以上时锁止。 预紧式和限力式安全带是近年来新发展的安全带。共四十二页第二节 汽车(qch)安全带二、预紧式安全带的工作原理 预紧式安全带是在普通安全带上增加预紧器构成(guchng)。预紧器可与锁扣结合在一起(锁扣预紧器)，也可与卷收器结合在一起(卷收预紧器)。 预紧式安全带的控制一般由气囊控制器完成，分两级控制，当碰撞强度达到第一级未达到第二级时，点爆预紧式安全带，达到第二级时，点爆气囊。共四十二页第二节 汽车(qch)安全带三、限力式

9、安全带的工作原理 限力式安全是近年发展一种安全带，当碰撞车速较高、强度较大时，普通安全对人的作用力可能达到中以伤害人体(rnt)的程度。限力式安全带能在卷收器或锁扣等部位增加限力机构，当织带所受的力达到一定值时，允许卷收器或锁扣等部位移动，从而使得安全带有效长度变长，防止织带因拉力过大对人体造成伤害。共四十二页第三节 汽车(qch)车载网络技术一、车载网络技术的由来 随着汽车电子技术的发展，汽车上电控单元的数量不断增加，使整车电气系统越来越复杂，主要表现在：1、线路数量增加，布线越来越复杂；2、线路重量增加，降低了汽车的效率；3、线路体积的增加，减少了车内空间利用率；4、线路接头增加，工作可靠

10、性降低，故障多，难维修。 现代车辆的控制系统的发展需要多采用(ciyng)集成化来联系各种电子系统的通讯，实现信息实时共享，既可以减少传感器的数量，降低整车的成本，又可以更有效地对整车系统进行控制。 1989年德国Bosch公司提出汽车车载局域网CAN的基本协议，此协议即控制器局域网CAN ，美国汽车工程师协会SAE提出J1850，日本也提出网络协议，但最终都统一转向采用CAN总线协议。共四十二页第三节 汽车车载(ch zi)网络技术二、汽车车载(ch zi)网络的分类 SAE车辆网络委员会将汽车数据传输网络划分为A、B、C三类（见表） 网络 类别位传输速率应用场合 A类低速：10Kb/s应用

11、于传输少量数据场合，如行李箱控制、车门窗 B类中速：10Kb/s125Kb/s应用于一般的信息传输场合，如仪表 C类高速：125Kb/s1Mb/s应用于实时控制场合，如动力系统、ABS、ESP共四十二页第三节 汽车(qch)车载网络技术1、A类总线标准A类总线目前首选标准是LIN。特点：成本低、单线12V，主要用于智能传感器与执行器的串行通信，传输速度最高可达20Kb/s，LIN总线与CAN总线可通过网关完成信息交换。应用场合：实时性要求(yoqi)不高的车门模块等方面。2、B类总线标准B类总线标准应用在轿车上是ISO11898，传输速率100Kb/s，应用在卡车和大客车上是SAE标准J193

12、9，传输速率250Kb/s。目前B类总路线标准是CAN。共四十二页第三节 汽车车载(ch zi)网络技术3、C类总线标准(biozhn)C类标准主要用于与汽车安全相关及实时性要求比较高的场合，如动力系统，传输速率较高。C类标准在轿车上应用的是CAN（ISO11898）,通常在125Kb/s1Mb/s ，在卡车、大客车、建筑设备、农业机械上应用的是SAE的J1939，传输速率500Kb/s。4、诊断系统总线标准许多汽车厂商采用ISO14230，满足OBD-II。美国三大汽车厂商采用基于CAN的J2480，满足OBD-III。欧洲采用基于CAN的ISO15765，满足E-OBD。共四十二页第三节

13、汽车(qch)车载网络技术5、多媒体总线标准汽车多媒体网络和协议分为3类：低速、高速和无线。传输速率在250Kb/s100Mb/s。包括：语音、车载电话、音响、电视、车载计算机和GPS等。低速：用于远程通信、诊断和通用信息传输，250Kb/s，IDB-C；高速：主要用于实时的音频和视频通信，如MP3、DVD和CD等的播放，100Mb/s，IDB-M、D2B、MOST、IEEE1394；USB接口。无线：主要使用蓝牙技术(jsh)。6、安全总线标准主要用于安全气囊，主要标准有Delphi的SafteyBus，BMW的Byteflight，传输速率可达10Mb/s。共四十二页第三节 汽车车载(ch

14、 zi)网络技术7、X-by-Wire总线标准X-by-Wire最初用于飞机控制系统，称为电传控制。目前开始应用(yngyng)于汽车电子控制领域，随着电动汽车的研究开发，将引领汽车电子控制的未来。如Steer-by-Wire, Brake-by-Wire，Drive-by-Wire。总线标准：TTCAN，TTP，Byteflight，FlexRay。共四十二页第三节 汽车车载(ch zi)网络技术三、CAN总线1993年，国际标准化组织正式颁布道路交通运载工具数字信息交换(jiohun)高速通信CAN国际标准ISO11898，是当今世界上唯一被批准为国际标准的现场总线（field bus)。

15、1、现场总路线（CAN总线）与传统点对点接线法相比所具有的优点（1）信号全数字化，从底层到最高层均可实现数字通信；（2）结构全分散式，由过去的集中式控制系统转变为分布式控制系统；（3）设备可互操作，不同厂商设备可互联或替换，便于用户组网；（4）可扩展式网络，可在各个层面将基于现场总线的不同网络互联、扩展；（5）协议完全开放，无专利许可要求，任何人都能研究使用。共四十二页第三节 汽车车载网络(wnglu)技术2、CAN总线协议(xiy)（1）CAN总线的网络层次共四十二页第三节 汽车车载网络(wnglu)技术（2）CAN总线(zn xin)技术规范2.0A和2.0B共四十二页第三节 汽车车载网络

16、(wnglu)技术（3）消息(xio xi)帧（4）标识符共四十二页第三节 汽车(qch)车载网络技术（5）仲裁(zhngci)（6）错误对策共四十二页第三节 汽车(qch)车载网络技术3、CAN总线的应用（1）硬件(yn jin)设备（2）周边软件共四十二页第三节 汽车车载网络(wnglu)技术（3）系统(xtng)方案共四十二页四、LIN总线LIN是在1999年由欧洲LIN协会推出的开放式低成本串行通信(tng xn)标准，从2003年开始得到使用，目前在低速总线中LIN应用最广泛。1、汽车车身总线其执行器多为低速电机和开关器件，对实时性要求低。若用CAN总线则成本太高，并且造成很多功能浪

17、费。第三节 汽车车载网络(wnglu)技术共四十二页第三节 汽车(qch)车载网络技术2、LIN总线硬件资源LIN总线的线驱动器/接收器是一个ISO9141的增强设备遵从ISO9141标准，满足OBD-II的诊断通信标准。LIN基于标准的URAT/SCI接口，使各原始设备供应商都能提供与其相兼容的电子器件。3、LIN总线协议2003年9月，LIN协会发表LIN规范2.0版，对数据链路层和物理层两个最低的层次(cngc)进行定义，构成LIN协议规范。LIN总线分层结构物理层数据链路层1）报文的格式2）报文的传输3）报文的滤波和确认4）错误的检测共四十二页第三节 汽车车载网络(wnglu)技术2、

18、LIN总线硬件资源LIN总线的线驱动器/接收器是一个ISO9141的增强设备遵从ISO9141标准，满足OBD-II的诊断通信标准。LIN基于标准的URAT/SCI接口，使各原始设备供应商都能提供与其相兼容的电子器件。3、LIN总线协议2003年9月，LIN协会发表LIN规范2.0版，对数据链路层和物理层两个最低的层次进行定义，构成LIN协议规范。LIN总线分层结构(jigu)物理层数据链路层1）报文的格式2）报文的传输3）报文的滤波和确认4）错误的检测共四十二页4、LIN总线的应用1）、基于LIN的车门(chmn)模块设计2）、车身网络中的LIN网络设计第三节 汽车(qch)车载网络技术共四十二页The end 共四十二页内