汽车电器电子技术课件(下)

汽车电子控制技术

第四章汽车电子防抱死制动系统

第一节电子防抱死制动系统

传统汽车制动系统功能：使行驶的汽车车轮受制动力矩的作用，使车辆减速或停止汽车防抱死制动系统(Anti-LockBrakingSystem,ABS):是汽车上的一种主动安全装置，用于汽车制动时防止车轮抱死，以提高汽车制动过程中的方向稳定性、转向控制能力和缩短制动距离，充分发挥汽车制动效能。绪论第四章汽车电子防抱死制动系统绪论ABS的作用：制动时防止车轮抱死，并能最大限度地利用车轮与地面间的附着系数采用ABS的优点：a.使制动过程中车轮处于非抱死状态防止制动过程中车辆侧滑甩尾，提高制动中方向稳定性b.

防止前轮抱死，丧失转向能力，提高制动过程中的转向操纵性c.缩短制动距离，减少轮胎磨损

第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论一、系统总体结构和工作原理：轮速传感器电控单元ECUABS执行器：制动压力调节器，安装在主缸和轮缸之间能增减各轮缸的制动油压，从而控制制动力管路附件和ABS警告灯

第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论绪论

第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论工作原理：转速传感器—》ECU—》控制指令—》控制制动压力调节阀动作—》制动压力

第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论二、ABS分类：1．按系统构造分：根据制动压力调节器和制动主缸的结构关系分为分离式和整体式

（1）分离式：其制动压力调节器自成一体，通过制动管路与制动主缸和制动轮缸相连，具有很强的布置灵活性，适合将ABS作选择装备时采用。（2）整体式：制动压力调节器与制动主缸和液压制动助力器组合为一个整体，结构紧凑，节省空间，作为汽车标准装备，但结构复杂，成本较高。一般为高级轿车采用。第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论

2．按系统控制方案分：轴控制和轮控制

（1）轴控制：根据一个速度信号（轮速或轴速）共同控制同一根轴上的两轮低选控制：

指由附着系数较低的一个车轮来确定同一轴上两车轮的共同制动压力。保证附着系数小的车轮不发生抱死

高选控制：指由附着系数较高的一个车轮来确定同一轴上两车轮的共同制动压力。（2）轮控制：相关的两个或四个车轮全部按照各自的加、减速度分别进行单独控制，也称单轮控制第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论3．按控制通道与传感器数量分：控制通道指制动压力调节器通往制动器的独立控制的液压或气压通路，一般来说，电磁阀数目即为控制通路数。按控制通道与车轮速度传感器数量多少可分为：

（1）单通道一传感器系统

（2）二通道二传感器系统

（3）二通道三传感器系统（4）三通道三传感器系统

（5）四通道四传感器系统通道传感器越多，性能越好，价格越高，可根据汽车档次不同进行选择第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论四通道式：有四个轮速传感器，在通往四个车轮制动分泵的管路中，各设一个制动压力调节装置进行独立控制第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论优点：制动时可以最大限度地利用每个车轮的最大附着力，附着系数利用率高。缺点：如果汽车左右轮附着系数相差较大，制动时两个车轮的地面制动力就相差较大，会产生横摆力矩，使车身向制动力较大的一侧跑偏，影响汽车的方向稳定性。成本高第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论三通道式：一般是对两前轮进行独立控制，两后轮按照低选原则进行一同控制，也称其为混合控制。第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论优点：两后轮按低选原则控制，可以保证汽车在各种条件下左右两后轮的制动力相等，保证汽车具有良好的方向稳定性，对两前轮进行独立控制，主要考虑轿车，特别是前轮驱动的汽车，前轮的制动力在汽车总制动中所占的比例较大，可以充分利用前轮的附着力，一方面使起车获得尽可能大的总制动力，以缩短制动距离，还可使制动中两前轮始终保持较大的横向附着力，使汽车具有良好的转向控制能力。在小轿车上应用较多。第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论第四章汽车电子防抱死制动系统

二通道式：为了减少制动压力调节装置的数量，降低成本，采用该种方式。绪论单通道ABS系统：它在后轮制动器总管中设置一个制动压力调节器，在后桥主减速器上安装一个轮速传感器（或在两后轮上各安装一个轮速传感器。一般是对两后轮按低选原则进行一同控制。

第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论缺点：不能使两后轮的附着力得到充分利用，制动距离没有明显缩短未对前轮进行控制，制动时前轮会出现抱死，因而转向操纵能力并未得到改善优点：制动时后轮不会发生抱死，能显著提高制动时的方向稳定性结构简单、成本低，在一些轻型载货车上仍有使用

第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论

三、系统组成：轮速传感器、ECU、制动压力调节器1.轮速传感器：整个系统的信号来源，检测车轮速度、计算滑移率，通常采用电磁感应式。工作原理：齿圈与车轮固定在一起，齿圈随车轮转动，齿不断接近离开感应头，感应线圈中感应出正比于车轮转速的正弦信号，经整形放大，滤波送入单片机，轮速测定准确与否决定整个系统的控制品质。第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论

2．电子控制单元：计算、分析、发控制指令、故障诊断。（1）输入：轮速信号（2）微控制器：对输入信号进行计算、逻辑分析处理，形成相应的控制信号（3）输出：对输出控制信号驱动放大，控制电磁阀完成压力调节任务，另外还包括警告指示

第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论（4）安全监控系统：ABS为涉及车辆安全系统，为保证系统可靠性设有一套附加的安全系统，一般附加一个CPU专用于安检。

功能：a.对主CPU进行安全检查，如ROM、RAM区数据，A/D转换的检查，I/O口检查。b.电磁阀开关动作是否正常，是否短路或断路。c.各种车轮传感器检查，电源电压检查。若有故障则向主CPU发送信号，由主CPU处理后，再发相应故障代码

第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论ECU工作过程：根据输入的轮速信号计算出车轮减速度和滑移率——》计算分析——》发控制指令——》完成制动调节第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论3．制动压力调节器：分气动控制和液压控制，以博世公司ABS-2S型液压调节器为例组成：驱动压力泵、蓄能器、电磁阀、贮油室

（1）贮油室：减压阶段，储存由轮制动缸流出的制动液（泄压后的油液），达到降低制动压力目的。

（2）驱动压力泵（回油泵）：将储油室内的泄压后的油液（不存在压力）抽出，加压后泵入蓄能器或制动主缸以备下次控制循环加压时使用，也称再循环泵。（3）蓄能器：将回油泵送入的高压制动液暂时储存起来以备车轮制动缸增压时使用，还可缓冲制动液管路中的压力波动。

第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论（4）电磁阀（液压控制阀）：用于ABS工作时调节制动压力，在制动主缸、轮制动缸和贮油室之间建立联系，实现制动系统增压、减压和保压的功能。通常采用三位三态工作方式的电磁阀。即三个工作位置实现三种工作状态，加、保、减。——结构：加压阀（进油）泄压阀（排油）、衔铁、线圈单向阀，进油口和出油口有过滤器。第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论a.增压状态：电磁阀装配时，主副弹簧有预应力，且主弹簧强度大，使初始状态加压阀开启，泄压阀关闭。开始制动时，制动主缸中的压力油液直接通过制动主缸接口—加压阀—轮制动缸接口，作用于轮制动缸，使制动器压力升高，实现增压，此时电磁阀中无激励电流。结构优点：制动压力直接作用于制动轮，不使用ABS或ABS有故障时，只要切断电流，可恢复原车的制动功能。第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论b.保压状态：当控制器以中等电流

激励电磁阀线圈时，作用于衔铁使其下移的电磁力仅能克服主弹簧的弹力而使加压阀关闭，泄压阀在副弹簧作用下仍维持关闭状态，切断了主缸与轮制动缸之间通道，使轮制动缸压力保持一定，电磁阀处于保压状态。

c.减压状态：当ECU以最大电流

激励线圈时，作用于衔铁上的电磁力完全克服主副弹簧弹力，使泄压阀打开加压阀关闭，轮制动缸中的制动油通过泄压电磁阀到回油管接口，流回贮油室，于是轮制动缸中压力降低，电磁阀处于减压状态。

控制方法：ECU发三种量级的电流给电磁阀线圈，实现三种状态。电磁阀的设计是ABS关键技术之一，要求响应速度快。第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论四、控制要点：防抱死制动就是通过控制制动力的方法来调节制动力的大小，使车辆在任何情况下都能使紧急制动的车轮保持在最佳的制动状态，获得最佳制动效果。有多种不同的优化设计控制方案：门限、最优化控制方式、滑模动态变结构控制方式等。成熟的产品广泛采用的是逻辑门限值控制方式。第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论——逻辑门限值控制方式：根据路面和车轮惯量等因素设定滑移率和车轮加减速度的门限值，来识别车轮是在稳定区域还是在非稳定区域转动，然后进行控制。有加减速度门限值，滑移率门限值或混合方式。大多数产品选择加减速度门限作为主要门限，并以参考滑移率作为辅助门限

1．滑移率：汽车制动时车轮速度变慢，车身速度也降低，车轮处于滚动又滑动的状态，把制动时车速与轮速发生差异的现象称为滑移，滑移率定义如下：第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论

第四章汽车电子防抱死制动系统绪论最佳制动状态应是车轮在地面上即滚动又滑动，且以滚动为主。汽车制动效能的高低主要反映在对地面最大附着系数的利用率上，而附着系数与滑移率存在一定关系第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论2．滑移率与附着系数关系：如图，（1）纵附

随滑移率增大急剧上升，并在

为15%—30%之间达到最大值若

继续增大，则

缓慢减小（2）横附

在=0时最大，并随

增大而迅速降低，当=100%车轮抱死时，

几乎为0，车辆将失去方向稳定性及操纵性。（3）路面性质不同，关系图不完全一样，通常在各种路面条件下制动时，将

控制在8%-30%之间，能达到较好的控制效果。第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论3．控制方法：

（1）车轮滑移率控制方式：要控制滑移率，需准确测知车身速度和车轮速度，车轮速度易测，准确测定车身速度需采用专门传感器（多谱勒雷达），制动时，将轮速传感器信号和多谱勒雷达测得的车身速度信号送入微机，算出滑移率，再根据滑移率进行控制。该方法需增加一个测速雷达，电路结构复杂，成本高，应用受到限制。第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论（2）车轮加减速度逻辑门限值控制方法：在程序中预先设定减速度门限值-a0和加速度门限值a0和A0。开始制动时，由ECU控制电磁阀增压（加压阀开启，泄压阀关闭），制动压力上升，车辆和车轮开始减速，由轮速传感器测出轮速，对轮速微分，求出轮速减速度-a，查表得出减速度门限值-a0，两者比较，若|-a|>|-a0|，则降低制动压力（由ECU控制电磁阀减压，加压阀关闭，泄压阀开启）。轮速由下降到上升逐渐开始加速，由轮速微分求出加速度a，查表求出a0，当a>a0时，停止减压，由ECU控制电磁阀保压，两个阀都关闭。第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论阿车轮转速继续上升，当达到加速度门限A0时，ECU控制电磁阀加压，使轮速快速下降，重复上述过程。缺点：有一定局限性，如高速紧急制动时，在稳定区域就可能达到减速度门限，但此时滑移率很小，不需减压控制，因此通常采用加、减速度门限和滑移率组合控制方法。第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论（3）组合控制方法：设定滑移率控制门限S1和S2及加减速度门限a0和-a0

，车辆开始制动时，制动压力上升，在车轮达到减速度门限-a0

时，判断滑移率是否达到S1，若没有达到，说明滑移率很小，则不进行减压控制，防止了稳定区域不必要减压，若车轮达到减速度门限-a0

且滑移率达到

S1才进行减压控制。若减速度达到-a0，滑移率达到S2

，则说明滑移率很大，立即进行减压控制，这样无论车轮转动惯量和路面附着系数如何变化，都能达到良好的控制效果，这种方法的滑移率计算用到的车身速度是通过车轮速度计算出的参考车速。第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论五、ABS故障检测和诊断：可分为自诊断和维修诊断：1．自诊断：车辆启动后实时进行的，包括：

（1）启动后，ECU执行所有内部回路自检

（2）ECU进行控制阀的功能检测

（3）轮速传感器检测

（4）电源电压是否正常

（5）制动压力与管路压力是否正常若有故障将故障代码储存，并用ABS警告灯发警报为提高ABS的可靠性，系统还采取容错控制技术，当有些部件失效时，它们在系统中的功能可用其他部件部分或全部代替，使系统保持规定的性能或不丧失基本功能。

第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论

2．ABS维修诊断：通过故障诊断仪进行，功能如下：

（1）故障码读取：读出故障码，并将此代码经解码器译成易读文字显示出来

（2）状态显示：实时显示各传感器，执行器和控制阀的输出状态，帮助进行故障判断

（3）调整与指导维修：通过诊断接口改写ECU内部某些存储器内容，达到调整目的。第四章汽车电子防抱死制动系统

绪论汽车驱动防滑控制系统

汽车驱动防滑控制系统又称汽车牵引力控制系统，ASR或TCSABS作用:制动时防止车轮抱死，并能最大限度地利用车轮与地面间的附着系数ASR作用：驱动时防止车轮打滑，使车轮获得最大限度的驱动力，提高行车稳定性、牵引性和操纵性，是ABS的延伸和补充，常与ABS配合使用，构成汽车行驶的主动安全系统。最早：85年，Volvo生产，86年，Bosch把ABS和ASR结合在一起应用到轿车上绪论一、基本原理：通过控制发动机扭矩和制动系统等手段来控制驱动力，使汽车在起步和加速时，防止驱动力超过轮胎与路面的附着力而导致车轮打滑。保持最佳驱动力，改善汽车的方向稳定性和操纵性汽车驱动防滑控制系统绪论二、ASR的基本结构：两者有许多相同之处，主要部件可以共用。电控单元（通常与ABS集成在一个控制器中，ASR控制方式有多种，不同方式所需输入输出信号不一样）、制动压力调节器、轮速传感器、差速制动阀（专用），发动机输出扭矩控制装置（专用）。汽车驱动防滑控制系统绪论三、ASR控制方式：ASR控制包括两部分：制动防滑和发动机牵引力控制。1．驱动轮制动控制：当驱动轮发生滑转时，给驱动轮施加制动力，使其保持在最佳滑移率范围内，控制方法与ABS控制相类似，可采用基于车轮加减速度和车轮滑移率门限值组合的方法。对于双轮驱动的车辆，非驱动轮的转速即为车速，则由前后车轮的速度可求出驱动轮的滑移率，驱动轮加减速度由两个时刻速度差求得，该方法防滑控制反应迅速，但制动力不能过大（出于舒适性与避免制动器过热的考虑），且限制制动时间，通常与发动机输出扭矩控制配合使用汽车驱动防滑控制系统绪论

2．发动机输出扭矩控制：最早采用，当驱动轮发生滑转时，适当减小发动机输出扭矩，便可有效降低滑移率，有以下几种控制方法：

（1）点火参数调节：减小点火提前角，可适度减小扭矩，若此时驱动轮继续打滑，延迟点火不能控制滑移率，则停止点火，为防止排放污染增加，同时也应中断供油，该方法反应迅速实现方法：与发动机电子控制系统进行通信。

（2）燃油供给量调节：通过减少供油或暂停供油来减小扭矩。实现方法：通信

汽车驱动防滑控制系统绪论（3）节气门开度调节：通过调节节气门开度减小扭矩，两种方法：

a.采用电磁阀和伺服缸控制：油门开度的摆杆与伺服缸连在一起，通过改变比例阀的开口大小，改变伺服缸的输出位置，达到调节油门开度的目的。

b.步进电机控制：ECU控制由步进电机转动调节节气门开度，增加连接机构，该方法工作平稳，但响应速度较慢。3．差速器锁止控制：ECU通过控制锁止电磁阀锁止差速器来控制驱动轮滑转，驱动轮的锁紧程度可由差速器的液压预紧盘来调节汽车驱动防滑控制系统绪论

4．离合器控制和变速器控制：二者都是利用传动系控制扭矩的方式离合器：在驱动轮发生过度滑转时，减小离合器结合程度，使主从动片出现部分相对滑转，从而减小传递到轮轴的驱动扭矩。这两种控制方式反应较慢，变化突然，影响舒适性，一般不作为单独控制方式应用。上述方法都有其局限性，通常采用组合控制。目前广泛采用的是发动机扭矩调节和驱动轮制动控制的组合方法控制分两部分：发动机控制和制动控制当一个驱动轮打滑且车轮的滑移率超过门限值时，判断当前车速是否低于车速门限（30km/h），是，则进行制动控制，大于30km/h，采用发动机控制。两个轮同时打滑，则采用发动机扭矩控制，两种控制同时起作用。汽车驱动防滑控制系统绪论车辆巡航控制系统

车辆巡航是智能交通(ITS)中先进车辆控制的一个重要方面,运用该系统可以减轻驾驶员因长时间控制油门而产生的疲劳,减少或避免交通事故的发生,同时又避免了频繁的不必要的油门变动,改善了汽车燃料经济性、舒适性和环保性。第五章车辆巡航控制系统绪论

传统巡航控制(CC)自适应巡航控制(ACC)自动智能巡航控制(AICC)第五章车辆巡航控制系统车辆巡航控制系统绪论汽车巡航系统的发展大致分为如下几个阶段:机械式控制;以模拟电路为基础的定车速巡航系统：20世纪50年代末到70年代初;适应性巡航系统：20世纪70年代末到80年代的后期,随着单片机技术的发展,出现了以数字控制为基础的适应性巡航系统；基于起-停(Stop&Go)的巡航控制。第五章车辆巡航控制系统车辆巡航控制系统绪论

第五章汽车巡航控制系统第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论

第五章汽车巡航控制系统第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论第五章车辆巡航控制系统绪论自适应巡航控制系统

自适应巡航控制（AdaptiveCruiseControl，简称ACC）系统是基于巡航控制技术发展而来的一种智能化的车速自动控制系统。由于可以视交通情况自动采取适宜措施（加速、减速、制动），使得自适应巡航系统能很好地适应路况复杂的城市道路行驶。

巡航控制系统提高了车辆的驾驶舒适性，但也容易因为驾驶员的注意力分散而引发交通事故。同时，在需要频繁制动的城市道路上并不实用，而自适应巡航则能很好地适应路况较复杂的城市路况。绪论系统的组成

自适应巡航控制系统主要由车距传感器（雷达）、轮速传感器、转向角传感器以及ACC控制单元等组成。

自适应巡航系统的组成绪论车距传感器一般安装在散热器格栅内或前保险杠的内侧，它可以探测到汽车前方200m左右的距离。车距传感器（雷达）与ACC控制单元安装在同一壳体内。宝马E90新3系车距传感器车距传感器与ACC控制单元绪论

在前后车轮上装有轮速传感器（与ABS系统共用），可以检测车辆的行驶速度；转向角传感器用来判断车辆行驶的方向；ACC控制单元采集各个传感器的信号并进行计算，以便实时地与发动机控制单元和制动防抱死控制单元交换数据。自适应巡航控制系统的工作原理

自适应巡航控制系统是一种智能化的自动控制系统，它是在前面介绍的巡航控制技术的基础上发展而来的。

在车辆行驶过程中，安装在车辆前部的车距传感器（雷达）持续扫描车辆前方道路，同时轮速传感器采集车速信号。绪论

当与前车之间的距离过小时，ACC控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作，使车轮适当制动，并使发动机的输出功率下降，以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。

ACC系统视交通情况自动采取强度适宜的制动措施绪论

自适应巡航控制系统在控制车辆制动时，通常会将制动减速度限制在不影响舒适性的程度，当需要更大的减速度时，ACC控制单元会发出声光信号通知驾驶员主动采取制动操作。当与前车之间的距离增加到安全距离时，ACC控制单元控制车辆按照设定的车速行驶。

虽然自适应巡航控制系统可以自动控制车速，但在任何时候驾驶员都可以主动进行加速或制动。当驾驶员在巡航控制状态下进行制动后，ACC控制单元就会终止巡航控制；当驾驶员在巡航控制状态下进行加速，停止加速后，ACC控制单元会按照原来设定的车速进行巡航控制。绪论

通过车距传感器的反馈信号，ACC控制单元可以根据靠近车辆物体的移动速度判断道路情况，并控制车辆的行驶状态；通过反馈式加速踏板检测驾驶员施加在踏板上的力，ACC控制单元可以决定是否执行巡航控制，以减轻驾驶员的劳动强度。反馈式加速踏板自适应巡航控制系统的扩展功能

通过软件升级和增加少量电子装置等方法，自适应巡航控制系统无需增加更多的装置即可实现车辆的智能驾驶等多项扩展功能。绪论

自适应巡航控制系统一般在车速大于25km/h时才会起作用，而当车速降低到25km/h以下时，就需要驾驶员进行人工控制。通过系统软件的升级，自适应巡航控制系统可以实现“停车/起步”功能，以应对在城市中行驶时频繁的停车和起步情况。

自适应巡航控制系统的这种扩展功能，可以使汽车在非常低的车速时也能与前车保持设定的距离。当前方车辆起步后，自适应巡航控制系统会提醒驾驶员，驾驶员通过踩加速踏板或按下按钮发出信号，车辆就可以起步行驶。

自适应巡航控制系统使车辆的编队行驶更加轻松。ACC控制单元可以设定自动跟踪的车辆。当本车跟随前车行驶时，ACC控制单元可以将车速调整为与前车相同，同时保持稳定的车距，而且这个距离可以通过方向盘附近的控制杆上的设置按钮进行选择。绪论

位于转向柱左侧的ACC操作杆绪论

具有起-停巡航功能的车辆自适应巡航控制系统是针对拥挤的城市交通工况，即当车辆低速行驶且速度频繁发生变化时，设计的一种符合该车辆行驶工况的自动辅助驾驶系统。第五章车辆巡航控制系统

起-停巡航系统

绪论功能具有传统巡航控制的定速巡航功能直接对车辆进行纵向速度控制，保持本车与前车之间的安全间距：应用车载雷达等传感器直接监测汽车前方的行驶环境，如前方本行驶车道上是否存在其它前行车辆、本车与前车之间的距离及相对速度等。第五章车辆巡航控制系统

起-停巡航系统

绪论探测静止的目标并对车辆进行相应的控制:如前方有一静止的车辆或遇到红灯信号时，能够控制车辆有效停车。车辆的自动起步功能主动避撞功能第五章车辆巡航控制系统

起-停巡航系统

绪论第五章车辆巡航控制系统

起-停巡航系统

绪论和前车保持安全距离，在前车减速或停车时，能控制本车减速或紧急停车；根据驾驶员要求自动调整车间的距离。第五章车辆巡航控制系统

起-停巡航系统

绪论当前车由静止开动时本车能自动起步；第五章车辆巡航控制系统

起-停巡航系统

绪论当前方没有任何障碍物时，起-停巡航系统能控制车速到设定的巡航速度，并能限定车速；第五章车辆巡航控制系统

起-停巡航系统

绪论能处理相邻车道车辆切入的情况，当前方驾驶员改变车道时，能识别并能正常工作；第五章车辆巡航控制系统

起-停巡航系统

绪论能识别交通信号灯和路标并做出正确反映，在紧急情况或到达系统的设定值时能提醒驾驶员；第五章车辆巡航控制系统

起-停巡航系统

绪论刹车踏板激活时,起-停巡航控制系统失效，自动切入驾驶员的控制；能提高交通安全，缓和拥挤的交通。如果和导航系统一起使用，还能根据道路等级，前车车速的界限以及道路形状，自动调整本车速度和车间距离。第五章车辆巡航控制系统

起-停巡航系统

绪论起-停巡航系统纵向车间距控制系统结构及关系图第五章车辆巡航控制系统

起-停巡航系统

绪论起-停巡航的控制系统原理图第五章车辆巡航控制系统

起-停巡航系统

绪论传感器距离传感器:雷达和机器视觉传感器车速传感器节气门位置传感器车辆加速度传感器发动机转速传感器制动油压传感器等

起-停巡航系统

第五章车辆巡航控制系统

起-停巡航系统

绪论控制器国外在Stop&Go控制上尝试了多种控制方法,如最优控制、鲁棒控制、基于模型的控制、模糊控制、神经网络等;在控制结构上主要采用多层次结构。第五章车辆巡航控制系统

起-停巡航系统

绪论韩国汉阳大学和现代汽车公司合作的Stop&Go样车采用上下层控制结构上层控制器根据车载传感器测得的数据确定期望的加速度下层控制器控制节气门和制动执行器,根据期望的加速度控制执行器的动作第五章车辆巡航控制系统

起-停巡航系统

绪论

起-停巡航系统

执行器电子节气门：主要包括节气门本体、驱动电机和减速机构等，其中电子节气门普遍采用步进电机或无刷直流电机进行控制。制动执行器：主要分为气动或液动式。气动式如电动真空增压器，液动式执行器为高压蓄能结构。第五章车辆巡航控制系统绪论

第六章电子控制安全气囊一、安全气囊作用和分类：1．作用：主要针对乘员上体特别是头部和颈部在碰撞时的安全而设计的。对乘员的身体运动产生缓冲作用，减小乘员身体的惯性力和加速度，防止乘员与车内物体发生碰撞，提高乘员在交通事故中的安全性。

绪论

2．分类：按控制类型不同可分为机械式和电子控制式——电子控制式又分如下几种类型：

（1）车内安全气囊系统：系统安装在车内

I．前方电子控制式安全气囊系统：目前绝大多数安气系统采用这种形式，以汽车前方碰撞保护为前提而设计。

第六章电子控制安全气囊绪论a.单动作安气系统：车辆发生碰撞时，不管汽车速度高低，安气系统及安全带预紧器同时动作。——单气囊系统：一般为司机专用，方向盘式，全车只有一个——单气囊+安全带预紧器系统：——双气囊+双安全带预紧器系统：一对为司机用，另一对有的放前排，有的放后排——多气囊+多安全带预紧器系统，一般每个座位前放一个

第六章电子控制安全气囊绪论

b.双动作安全气囊系统：在汽车碰撞时，能根据汽车速度和减速度的大小自动选择只是安全带预紧动作还是二者同时动作，汽车低速行驶时（30公里/小时），只使用前者，大于则两者同时起作用。

II．侧面电子控制式安气系统：为解决侧面碰撞时的安全，安装侧面安气系统，一般装在车门上

第六章电子控制安全气囊绪论（2）车外安全气囊系统：又称保险杠内藏式安全系统，为保护被撞行人而设计。安装在汽车前保险杠内。汽车正面碰撞行人时，保险杠内藏推板迅速落下，阻止行人被碾压在车下，同时，内藏楔状气囊快速充气向前张开，拖起被撞行人，同时保险杠两侧的翼状气囊充气后向两侧举开，防止行人跌向两侧。正在研制阶段

第六章电子控制安全气囊绪论二、电子式安全气囊组成结构：主要由传感器、控制器、气体发生器和气囊等组成

第六章电子控制安全气囊绪论

第六章电子控制安全气囊气囊的形式有两种:一种体积比较大，即使乘客不系安全带也能起到良好的保护作用，主要在美国市场，因为美国法规对安全带的佩戴没有强制性;

一种体积较小，与安全带配合使用，是将安全气囊与三点式安全带共同组成一个乘员保护系统,使之达到最佳的乘员保护效果。这种气囊主要在欧洲市场应用，因为欧洲对安全带的佩戴有强制性要求。绪论

第六章电子控制安全气囊绪论以双动作双气囊为例1．机械部分结构：

（1）气囊系统：两个气囊分别安装在转向盘和乘员前的仪表板上，其结构原理基本相同气囊系统由气囊和充气器组成

第六章电子控制安全气囊绪论

a.气囊结构：气囊叠放在气盒里，材料为呢龙织物能承受大于2500N的拉力。保护盖：保护气囊，而且必须在气囊张开时易于破碎而不影响气囊膨胀，且碎时不能伤害乘员。

b.充气器：由电雷管、气体发生器和过滤器等组成。在冲撞减速的作用下传感器向控制器发冲撞信号，控制器向电雷管输送电流，引爆并点燃火药，产生的火焰加热气化剂，使其产生大量氮气，通过金属过滤器的冷却、降压，迅速吹涨气囊。

第六章电子控制安全气囊绪论

（2）安全带预紧器：安装在前排座椅的左右两外侧

结构：电雷管、气化剂、汽缸活塞和导线等当汽车碰撞时，电雷管由ECU控制接通电源，引爆火药，产生的火焰加热气化剂，活塞在膨胀气体作用下迅速移动，带动安全带迅速预紧将驾驶员向座椅靠背拉动，阻止其冲向前方。

第六章电子控制安全气囊绪论

2．电控部分结构：如图，传感器、ECU、气囊和预紧器的引爆装置、报警装置。绪论

(1)传感器：

绪论绪论绪论

（2）气囊电压：由从点火开关接出的汽车蓄电池主电源、稳压器、电源监控器、备用电源等组成。正常工作时，有主电源供电，并对备用电源充电，由于主电源电压波动大，因此设有稳压器，汽车发生故障或碰撞后主电源损坏时，电源监控器立即切断主电源，启动备用电源。

第六章电子控制安全气囊绪论（3）气囊引爆器：双动作双气囊系统有4个引爆器，实际上是一个电点火器，碰撞时各传感器都向ECU输送碰撞信号，经ECU判断后确定是哪一级的碰撞，控制器分别向相应的引爆器输出电信号，经功率管放大后，向电雷管输送一个一定大小的电流而引爆点燃固体燃料，加热汽化剂使气囊张开。

第六章电子控制安全气囊绪论气体发生器有压缩气体式(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。由于其产气量少、充气速度慢等缺点，应用较少。

燃烧式通过燃烧剂燃烧产生大量气体，产气量大，容易控制，应用较多。但工作过程中产生大量的热量和固体颗粒，所以要采取降温、过滤等相应措施。为防止火药产生的热量对乘员造成伤害，有些气囊内部涂有隔热涂层。

第六章电子控制安全气囊绪论混合式是用少量的燃烧物质产生足够的热量，使得压缩气体迅速膨胀而充满气囊。其产气量大，而产生的热量少，是今后的发展方向。

第六章电子控制安全气囊绪论（4）声光报警及读码器：一般为一个LED指示灯，有的加上蜂鸣器，正常情况下接通电源，灯亮一定时间后熄灭，系统自检到故障时，灯亮以警告驾驶员发生故障。

第六章电子控制安全气囊绪论三、电子式安全气囊的工作原理

传感器感受汽车碰撞强度并将其传给控制器，控制器进行判断并在适当时机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展开气囊。从而达到保护乘员生命安全的目的。

第六章电子控制安全气囊绪论绪论绪论安全气囊的关键技术

1碰撞判断要准确：汽车的碰撞形式是各式各样的，其碰撞强度、减速度波形、车体变形等都是不一样的，但都要求气囊系统能准确地判断出强度如何，并能准确控制气囊点爆。

第六章电子控制安全气囊绪论目前气囊系统有两种形式：

——与安全带配合使用，当低速碰撞时，主要是安全带对乘员起保护作用，当发生高速碰撞时，才启动气囊对人进行保护，此时气囊主要保护人的面部，又称之为“面袋”

——单独起保护作用，发生碰撞时，气囊要保护人的头部和胸部。第二种气囊的体积较大(对司机侧气囊为60升以上)，充气时间长，充气量大，启动气囊的碰撞车速较低，造价高。第一种气囊的体积较小，(对司机侧气囊为40升左右)，充气量小，充气时间短，启动气囊的碰撞车速高，造价低。就我国情况看，第一种气囊更适合我国国情。

第六章电子控制安全气囊绪论

气囊的点爆车速与各个国家的事故形式有关。通常是根据大量的事故统计数据，总结出在不同车速的碰撞事故对乘员造成的伤害程度，据此确定何种车速需启动气囊对乘员进行保护。目前国外的资料中可以得知，对使用安全带的“面袋”来说，一般规定：20km/h以下正面撞墙时，气囊不点爆；30km/h以上正面撞墙时，气囊一定点爆；20～30km/h之间为点火的模糊区，气囊可点爆也可不点爆。对不使用安全带的气囊，一般是12.8km/h(8mph)正面撞墙时气囊不爆，20.9km/h(13mph)正面撞墙时气囊要点爆。如果高速碰撞时气囊没有点爆(漏点火)，会造成乘员的严重伤害，是绝对不允许的。

第六章电子控制安全气囊绪论2.点火时刻要准确：以司机侧气囊为例。气囊点爆后，气体发生器的充气时间约是30毫秒。对处于正常位置的50百分位假人，最佳情况下是发生碰撞时，气囊刚刚充满气体后，人的头部即与气囊接触，这样保护作用最好。如果人头部接触到气囊时，气囊尚未充气完毕(迟点火)，则气囊不仅不能起到缓冲吸能作用，巨大的爆炸力反而会将人打伤。如果气囊充气完毕后很长时间人的头部才与气囊接触(早点火)，由于气囊节流小孔的排气作用，气囊中没有足够的气体压力，同样会影响对人的保护作用。

第六章电子控制安全气囊绪论

如果乘员乘坐位置偏离了正常位置，如司机离方向盘过近或过远，称为离位乘员。气囊对离位乘员具有较强的伤害作用。以司机侧气囊为例，根据美国有关机构的尸体试验结果，如果气囊点爆时尸体胸部靠在方向盘上，气囊会将其肋骨打断；如果胳膊靠在方向盘上，气囊会使得胳膊骨折。气囊对离位儿童乘员的伤害尤为严重。因此美国在推行低能量气囊，即延长气囊的充气时间，减少气囊爆出时的侵略性。此时气囊的充气时间大于30ms，气囊的点爆时间要提前。

第六章电子控制安全气囊绪论3.抗粗糙路面干扰能力强：气囊系统是一次性使用的安全防护系统，若意外点爆，除了会造成经济损失，由于气囊点爆时的巨大声响和体积，会对乘员造成惊吓，可能会引发不必要的事故。因此必须具有高的抗粗糙路面干扰能力。根据清华大学的总结，当汽车以20～60km/h的速度通过下述路面时，气囊不应点爆：上下110毫米高的台阶、铁路铁轨、270毫米深的坑及国标路面，计有扭曲路面、坑洼路面、石块路面、搓板路面、卵石路面等。这些情况都会产生较大的汽车减速度，气囊系统必须能识别出此种状况，气囊不能点爆。

第六章电子控制安全气囊绪论4.高可靠性与工作稳定：由于汽车的工作环境比较复杂，气囊必须有较高的工作可靠性和稳定性。

如汽车在雨中工作；

汽车在高温气候中行驶；

汽车在寒冷的地区使用；

汽车在高海拔的地区使用；

汽车在强电磁干扰环境中等。

这些环境都不能引起气囊系统的失效。另外，某些时候汽车上的电瓶电压可能偏低；在发生碰撞时，可能在碰撞的最初时刻即将电瓶破坏，使气囊系统失去电源。因此气囊系统要有很宽的工作电源范围，并且当电源失掉后，应能有数百毫秒的持续工作能力。

第六章电子控制安全气囊绪论

第七章电子控制悬架系统一、悬架的作用和分类:1.作用:（1）支撑车体，提供横向、纵向稳定性，保证成员的舒适性.（2）提供地面不平度的调节能力，防止车辆构件和货物受到冲击、振动和损坏。（3）提供车重在地面上有选择地分配（4）保证车辆与地面的附着力，传递驱动和制动力矩提供克服障碍的能力（5）提供改变方向的辅助作用绪论

第七章电子控制悬架系统理想的悬架系统:（1）在车辆载荷变化的情况下实现车高的调整，使车高适应路面状况和车速变化，提高汽车的操纵稳定性和通过性（2）在转弯、加速、减速等车辆受力不平衡的情况下实现车辆的姿态调整（3）在不平路面行驶情况下调节系统刚度及阻尼特性，在一定程度上隔绝路面不平度对车辆的扰动。绪论2．分类：按照对汽车行驶工况的适应程度可把悬架分为三类：（1）被动悬架系统：由参数固定的弹簧和减振器构成。对被动悬架的设计就是要确定弹簧和减振器的参数，使系统在平顺性和安全性之间寻求一个折衷方案，这种折衷只可能在特定情况下是最优的，不能随路况、车速等条件调节参数。

第七章电子控制悬架系统绪论

第七章电子控制悬架系统绪论（2）半主动悬架：通常是指悬架元件中弹簧刚度和减振器阻尼系数之一可以根据需要进行调节的悬架。因弹簧钢度选定后很难改变，可对半主动悬架的阻尼进行调节。因不需为悬架系统提供连续能量输入的动力源，因此这种悬架又称为无源主动悬架。如图所示：

第七章电子控制悬架系统绪论绪论对于把阻尼可变减振器作为执行机构的半主动悬架，它是通过传感器检测到路况及行驶状态的变化以及车身加速度等，由ECU根据控制策略发出脉冲控制信号，实现对减振器系数的有级或无级可调。①有级半主动式：阻尼有级可调。②无级半主动式：要求其阻尼随行驶状态动力学要求作无级连续调节，并在几ms内由最小变到最大，具有阻尼快速响应的特点。

第七章电子控制悬架系统绪论绪论绪论（3）全主动悬架：是1954年通用汽车公司的ErspielLabrosse在悬架设计中提出的。该悬架既无固定的刚度又无固定的阻尼系数，可以随着道路条件的变化和行驶需要的不同要求而自动地改变弹簧刚度和减振器阻尼系数，能够实现对每个车轮进行单独控制。如图所示：

第七章电子控制悬架系统绪论全主动悬架在系统中附加了一个可控制作用力的装置可根据汽车载荷、路面状况、行驶速度、起动、制动、转向等形式条件的变化自动调整悬架的刚度阻尼以及车身高度等控制参数。又可分为由电磁阀驱动的油气式悬架和步进电机驱动的空气式悬架等形式。

第七章电子控制悬架系统绪论全主动悬架的一般结构方案是:用液压油缸来取代被动悬架中的弹簧和减振器或保留弹簧，以支撑车体的静载荷，也可以用空气弹簧来代替金属螺旋弹簧。全主动悬架的组成如图所示

第七章电子控制悬架系统绪论绪论决策机构：决策机构由ECU和传感器等组成闭环控制系统，通过监测道路条件、汽车的运行状态和驾驶员的需求，按照所设定的控制规律向执行机构适时地发出控制命令；执行机构：需要选用高精度的液压伺服装置，而且要较大的外部动力驱动，所需的力作动器需要大的动力源，并且驱动执行机构所需的功率相当可观;

绪论缺点：主动悬架的控制系统需要复杂的传感器和电子控制设备导致成本高、结构复杂、可靠性低;其次，主动悬架中所需的力作动器需要大的动力源，此动力源降低了整车的性能；主动悬架不能接受失效方式，如果力作动器失效，汽车将没有阻尼并可能没有弹簧，对汽车和驾驶员这种情况很危险。绪论主动式悬架的主要功能：路面感应控制：用于提高平顺性的控制车身姿势控制：用于增加稳定性的控制车身高度控制主动悬架是汽车悬架的发展方向。

第七章电子控制悬架系统绪论二、电子控制悬架系统的工作原理：半主动悬架系统和主动悬架系统虽然在控制参数和效果上有差别，但基本设计思想相同。

第七章电子控制悬架系统绪论1．半主动悬架的控制原理：（1）无级半主动悬架控制方法：以车身振动加速度的均方根作为控制的目标量，以阻尼为控制量，控制原理如图所示：

第七章电子控制悬架系统绪论绪论绪论

绪论2．主动悬架的工作原理：两种类型——由电磁阀驱动的油气悬架——由步进电机驱动的空气悬架

第七章电子控制悬架系统绪论绪论

传感器

——方向盘转角传感器：安装在转向柱上，将汽车转向程度和速度信息送入ECU

——加速度传感器：与加速踏板连接的加速动作传感器将加速动作信号送入ECU，是模拟量在空气悬架系统中利用节气门开度传感器测量节气门变化速度。——车速传感器：测出的车速信号和方向盘转角信号可计算出车身侧倾程度。

第七章电子控制悬架系统绪论

——车高传感器：安装于车身和车桥之间，用来测量车身与车桥的相对高度，其变化频率和幅度可反映车身平顺性信息，还作为车高自动调节的依据。

a.接触型车高传感器：直线式线性电位器,它的滑动触点通过滑杆与悬架相连，这样悬架相对前后桥上下的运动便带动滑动触点的移动，电位器的阻值便发生变化再转为电压信号变化，传感器便输出一个与悬架高度成正比的电压信号。

第七章电子控制悬架系统绪论

b.非接触型车高传感器：光电式车高传感器把车高经机械连接变换成传感器轴的转动，如图：

传感器内部有依靠连杆带动旋转的轴，在轴上装有一个开有许多孔的光孔盘，光孔盘两侧装有4组光电耦合元件，每组光电耦合元件包括发光二极管和光敏管各一个及控制电路，光孔盘位于发光二极管和光敏三极管之间，当车高发生变化，通过连杆带动传感器轴转动时，光孔盘也跟着旋转，当光孔盘挡住发光管的光时，光敏管截止，控制电路输出高电平。当孔对准发光管与光敏管时，光线照射到光敏三极管上，控制电路导通，输出低电平，这样，光电耦合元件便将车高的变化转换成开关电信号，送入ECU，利用四组光电耦合元件到同与节支的16种组合，可以把车高的变化范围分为若干个区域进行检测绪论

绪论绪论——制动压力传感器：装于制动管路中，制动时它向微机送出一个阶跃信号，使微机产生并输出抑制点头的信号。

第七章电子控制悬架系统绪论绪论绪论绪论

2.主动式空气悬架系统的工作原理：调节阻尼车高、刚度等参数。系统组成：刚度与阻尼调节系统车身高度调节系统微机控制系统

第七章电子控制悬架系统绪论绪论绪论绪论绪论绪论绪论绪论绪论绪论绪论绪论绪论绪论绪论绪论绪论绪论

第八章车上网络技术

第一节车上网络技术概述

一、汽车上应用网络技术的必要性1．随着汽车上电控装置的增多，使连接这些装置的线路越来越复杂，布线困难，线路和接头的增加成为安全问题的巨大隐患，同时也难于维护，因此在这种情况下，减少线束成为一个必须要解决的问题。传统的电器系统大多采用点对点的单一通信方式，相互之间少有联系，无法解决线束庞大的问题，因此网络通信技术成为必然的选择。绪论2．另一方面，在汽车上将越来越多地使用线控技术（CBW)，而线控技术是以网络通信为基础的。所谓线控就是用电子信息的传送取代过去由机械的、液压的或气动的系统连接的传动部分。线控系统在人机接口、执行机构和传感机构之间以及其他系统之间要进行大量信息传输，基于串行通信的的网络技术是实现这种通信功能的最佳结构

第八章车上网络技术绪论3.未来汽车上应能提供任何办公室或家庭中的网络信息服务，在智能交通系统中，一个汽车应具有接收和提供相关信息的功能，完成这些功能需要很强的通信能力和数据共享能力，因此要用到汽车网络技术。汽车网络真正应用始于20世纪80年代。应用最广泛的是CAN和SAEJ1850

第八章车上网络技术绪论几种典型汽车总线网络的结构和特点

LIN总线1998年Motorola、Audi、BMW等公司成立了一个协会，并于1999年7月提出了LIN协议标准。目的是给出一个价格低廉、性能可靠的低速网，来逐步取代各种各样的低端总线系统。典型应用是车上传感器和执行器的联网。

汽车总线网络结构与特点绪论网络拓扑结构：吉林大学

汽车总线网络结构与特点绪论

特点单主机多从机结构，无需仲裁机制设备的硬件成本低：基于普通UART（通用异步收发器）／SCI（串行通信接口）接口的低成本硬件保证信号传输的延迟时间低成本的单线设备传输速率可达20Kb／s，传输距离40m不需改变LIN从节点的硬件和软件就可以在网络上增加节点吉林大学

汽车总线网络结构与特点绪论吉林大学

汽车总线网络结构与特点绪论目前，Motorola是全球最主要的LIN协议芯片及其相关驱动程序提供商，提供硬件开发工具及相应的软件包、LIN物理层接口等。吉林大学

汽车总线网络结构与特点绪论CAN总线CAN总线是由BOCH公司在1980年开发并专门为汽车使用的一种串行数据通信协议主要用于汽车内部大量控制器、测试仪器及执行机构之间的数据通信。

汽车总线网络结构与特点绪论网络拓扑结构吉林大学

汽车总线网络结构与特点绪论特点多主站依据优先权进行总线访问；无破坏性的基于优先权的仲裁；借助接收滤波的多帧传送；远程数据请求；吉林大学

汽车总线网络结构与特点绪论配置灵活性；全系统数据相容性；错误检测和出错信令；发送期间若丢失仲裁或由于出错而遭破坏的帧可自动重新发送；暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离。

汽车总线网络结构与特点绪论绪论FlexRay

FlexRay是BMW和DaimlechrysIer为了和半导体制造商合作而联合提出的一个为车上应用系统高层网络和线控系统开发的通信标准。

目标：开发面向车内高速控制应用的高级通信技术，提高车辆安全性、可靠性和舒适度。

汽车总线网络结构与特点绪论网络拓扑结构（1）双通道总线型结构吉林大学

汽车总线网络结构与特点绪论

（2）双通道星型结构

汽车总线网络结构与特点绪论

（3）总线、星型混合拓扑结构

汽车总线网络结构与特点绪论

特点

FlexRay是基于时间触发、高速率的通信协议；FlexRay总线支持两个通信信道A和B。每个通信信道的速度可以达到10Mbps。这两个信道主要是用于冗余和故障容错的信息传输，但在对容错功能要求不高仅对速率有要求的系统中，两个信道可用于传输不同的信息，从而通信速率就可以达到20Mbps。

汽车总线网络结构与特点绪论带宽可调，通过对通信控制器的配制，可在10Mbps、8Mbps、5MMbps及2．5Mbps的速率下工作，提高了带宽的灵活性，适用更多的应用场合；可以通过冗余和非冗余通信构建多种拓扑结构：总线型、星形和混合型等。通信方式可采用时间触发和事件触发相结合的方式；支持光物理层和电物理层。

汽车总线网络结构与特点绪论

数据传输的确定性接收器可提前知道消息到达的时间，并且到达时间的临时偏差幅度非常小。因此，即便行车环境恶劣多变，FlexRay协议仍可以确保将信息延迟和抖动降至最低，从而尽可能保持了传输的同步与可预测性。

汽车总线网络结构与特点绪论容错性FlexRay提供单通道和双通道容错通信单通道系统：当某个节点发生故障时，总线监控器会将通信控制器和总线断开，从而不会影响其他节点的工作。其星型拓扑中的星形连接器本身就具有故障隔离功能。双通道系统：是通过冗余备份的方法来实现容错的，即两个通道上传输相同的信息。

汽车总线网络结构与特点绪论绪论MOST网络拓扑结构允许采用多种拓扑结构,包括星形和环形或菊花链。

汽车总线网络结构与特点绪论基于MOST总线的典型车载高端娱乐系统

绪论

特点

抗干扰性强高速低成本即插即用能够适应多种数据

汽车总线网络结构与特点绪论

利用一个低价的光纤网络,可以传送下述3种数据。①同步数据——实时传送音频信号、视频信号等流动型数据;②非同步数据——传送访问网络及访问数据库等的数据包;③控制数据——传送控制报文及控制整个网络的数据。

汽车总线网络结构与特点绪论车载网络技术的发展趋势CAN，LIN将继续在车身及动力系统领域得到广泛的应用信息娱乐系统通信总线应具有容量大、通信速度高等特点，因此，传输介质逐渐使用光纤取代以往的铜线，面向信息娱乐系统的MOST和D2B将在此领域得到广泛应用。

汽车总线网络结构与特点绪论对于安全等级要求更高的系统，如转向控制和制动系统及安全气囊的网络互联的发展方向是采用线控技术。FlexRay、Byteflight将会在该领域得到广泛应用。

汽车总线网络结构与特点绪论二、车上网络种类：汽车工程师协会SAE按照汽车上网络系统的性能将其划分为三类:（1）A级网络（2）B级网络（3）C级网络

第八章车上网络技术绪论具体应用于车上的网络主要有：1.局部互联网络（LIN，LocalInterconnectNetwork）：1998年由多家汽车生产厂商（Audi,Daimlerchrysler,Volvo,Volkswagen）、元器件生产厂（Motorola）和开发工具公司联合发起的一个汽车低端网络协议，目的是给出一个价格低廉、性能可靠的低速网，来逐步取代目前各种各样的低端总线系统。是A级网络，典型应用是车上传感器和执行器的联网2.TTP/A：A级网络，应用目标与LIN基本一致，基于时间触发访问方式的协议。3.SAEJ1850：最初由美国的Ford,GM,Chrysler公司提出的，他们当中的很多车型采用其作为B级网络使用

第八章车上网络技术绪论4.CAN协议：由Bosch公司提出，最早在欧洲汽车上广泛使用，目前包括美国、日本的公司也将其作为B级或C级网络使用5.TTP/C和FlexRay:

是以线控系统为主要应用目标的C级汽车网络协议，相关的支撑元器件、开发测试工具还处于研制阶段。6.MOST和D2B：是由媒体领域引入的标准，由于媒体信息音像传输数据量大，要求传输速率高，一般采用光纤或同轴电缆作为物理层媒介7.无线局部网络：在汽车控制系统和媒体系统应用中有一些探索性工作，蓝牙技术（Bluetooth）。

第八章车上网络技术绪论

第二节CAN总线一、CAN的产生和发展

CAN（ControllerAreaNetwork）总线是由BOCH公司在1980年开发并专门为汽车使用的一种串行数据通信协议主要用于汽车内部大量控制器、测试仪器及执行机构之间的数据通信。

第八章车上网络技术绪论

二、

CAN总线的概念及特点

概念：

CAN是一种通过标准集成电路实现的具有高可靠性的串行通信协议。它为串行通信提供包括位定时、帧格式、信息识别、数据传送、确认和错误检测的通信协议。它是一种多主站结构，即不依赖中心网络控制器，允许每个节点发送信息、识别和确认信息，提供检测错误和重新传送数据以及必要时自动关闭故障节点的能力。CAN总线可以用点对点，一点对多点及全局广播几种方式发送和接收数据。

第八章车上网络技术绪论特点：l

多主站依据优先权进行总线访问；

l

无破坏性的基于优先权的仲裁；l

借助接收滤波的多地址帧传送；l

远程数据请求；

第八章车上网络技术绪论l

配置灵活性；l

全系统数据相容性；l

错误检测和出错信令；l

发送期间若丢失仲裁或由于出错而遭破坏的帧可自动重新发送l暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离

第八章车上网络技术绪论三、CAN的速率与传输距离

基于CAN总线的系统内任意两个节点之间的最大传输距离与其位速率有关。两节点间的最大距离见表

第八章车上网络技术绪论

CAN总线系统任意两个节点之间的最大距离

位速率

最大总线长度

1Mbps

40m

500Kbps

130m

250Kbps

270m

125Kbps

530m

100Kbps

620m

50Kbps

1.3km

20Kbps

3.3km

10Kbps

6.7km

5Kbps

10km绪论四、CAN总线的网络拓扑结构节点1节点N节点2…120Ω120ΩCAN总线

第八章车上网络技术绪论五、CAN的分层结构

CAN遵从OSI模型，按照OSI基准模型，CAN结构分为两层，数据链路层和物理层。1．数据链路层：又可分为逻辑链路控制子层LLC和媒体访问控制子层MAC。

第八章车上网络技术绪论

（1）

LLC子层功能如下：帧接收滤波：帧的内容由标识符命名，标识符并不能指明帧的目的地。超载通告：如果接收器内部条件要求延迟下一个LLC数据帧或远程帧，则通过LLC子层开始发送超载帧最多可产生两个超载帧，以延迟下一个数据帧或远程帧。恢复管理：发送期间，对于丢失仲裁或被错误干扰的帧LLC子层具有自动重发功能。

第八章车上网络技术绪论（2）

MAC子层功能如下：发送功能：即发送数据封装和媒体访问管理接收功能：接收媒体访问管理和接收数据卸载

第八章车上网络技术绪论

2．物理层又可分为物理信令PLS、物理媒体附属装置PMA和媒体相关接口MDI，其中物理媒体附属装置和媒体相关接口构成了媒体访问单元MAU。l

PLS：实现与位表示、定时和同步相关的功能。l

PMA：实现总线发送/接收的功能电路并可提供总线故障检测方法l

MDI：实现物理媒体和MAU之间机械和电器接口。

第八章车上网络技术绪论六、CAN协议的逻辑位表达方式：

CAN的总线数值为两种互补逻辑数值之一：“显性”或“隐性”。“显性”（DOMINANT）数值表示逻辑“0”，隐性（RECESSIVE）表示逻辑“1”当总线上的CAN控制器发送的都是隐性位时，此时总线状态是隐性位（逻辑1）。如果总线上有显性位出现，隐性位总是让位于显性位，即总线上是显性位状态（逻辑0）。

第八章车上网络技术绪论七、CAN协议定义的帧类型：CAN协议共定义四种不同的帧类型：数据帧远程帧

错误指示帧

超载帧

第八章车上网络技术绪论

1．数据帧：用于传送数据，数据帧的格式如图所示：

第八章车上网络技术绪论

各个位域定义如下：l

帧起始域——该域表示一个数据帧或远程帧的开始，它由一个显性位组成，该显性位用于接收状态下的CAN控制器的硬同步。l

仲裁域——该域由信息标识码及RTR位组成，当有多个CAN控制器同时发送数据时，在仲裁域进行面向位的冲突裁决。RTR是远程发送请求位，RTR位在数据帧中必须是显性位，而在远程帧中是隐性位。