总线技术在汽车电气系统中的应用研究

总线技术在汽车电气系统中的应用研究

王牧原唐超

（一汽解放青岛汽车有限公司山东省青岛市266000）

摘要：在汽车行业的发展过程中，人们对于个性化服务的需求日益增加，必须完善汽车电气系统，才能够适应当前市场发展的特点，不断满足人们对于汽车的需求。传统的布线技术会造成一定的成本增加和安全隐患，所以应该不断创新总线技术，将其应用于电气系统，发挥汽车整体性能，使得汽车朝着自动化和智能化方向发展。

关键词：总线技术；汽车电气系统；应用

1总线技术的基本内容

总线技术的应用，能够通过一根数据线和处理器，对于汽车各个部分的构件进行有效控制，加强部件之间的信息传递，提升了信息传递的效率同时，能够有效解决由于部件之间的直接相连导致的材料浪费和线路冗杂的问题[1]。通过总线技术的应用，能够使得线路结构得到最大限度的优化处理，减少了线路的数量，增加了车内空间，实现了对于汽车各部件的整体控制，对于电气系统功能的发挥起到了关键作用。在传统的线路布局中，线路的冗杂还可能会带来一定的安全隐患，总线技术的应用，使得汽车的安全性得到极大提升。尤其是在时代的不断发展过程中，电气系统的应用应该与当前市场需求相适应，不断实现线路结构的优化，促使自动化和智能化在电气系统中的实现，使得汽车的发展朝着电子化和网络化方向迈进。

2汽车电气系统中总线技术的应用

2.1CAN总线技术

CAN是控制器局域网技术(ControllerAreaNetwork)的英文缩写，其是汽车电气系统中总线技术中的一种。该技术起源于德国，其优点是高速完成各个电子系统控制模块之间的数据通讯，并且稳定性极高。CAN总线由四个部分构成，分别是导线、控制器、收发器以及终端电阻（两个终端电阻），每个部分都有自己的功能和作用。导线主要用于电信号的传输，控制器用于翻译发送和接收到的信号，收发器用于网络信息的接受和发送，终端电阻与信号生效息息相关。如果电阻障碍，则总线信号无法生存。通常情况下，两个电阻分别放在终端的控制单元中，为了避免电阻出现故障，要巧妙设计汽车内的电气结构以保护电阻正常工作。

CAN总线技术具有很多优点。第一，传统的汽车总线技术一般都是点对点信息传输，所以车内的传输线路比较多，相对来说汽车内部的结构比较复杂。较之传统的总线技术而言，CAN总线技术既能够完成数据传输，又能够持续优化总线系统。所以，CAN总线技术应用于汽车电气系统之后，缩短了连接线长度，减少了插件的数量，从而降低了汽车成本[2]。车载电气系统中电路简单则整洁性和安全性都会大幅度提升。第二，CAN总线达到了国际标准，并且能够实现多主方式的工作模式。CAN总线系统在网络通讯过程中采用二进制数字信息，每条信息都由开始域、状态域、空位、检查域、数据域、安全域、确认域和结束域八个部分组成。其自主性表现为不限制站点地址，并且向节点发送或者接收信息时间具有任意性，即随时随地可以向着目标节点进行信息传输。第三，CAN总线技术对网络信息进行了优化分级，可以根据车主的需要来选择传输信息内容。这种总线技术就增加了人机交互需求，可以根据车主的需要来进行个性化设计。第四，CAN总线技术传播速度非常快。传输速度高达1M/秒，并且传播信息结构为短帧结构，可以提高精确度，降低数据出错概率。

2.2MOST总线技术

MOST总线技术是将光纤作为基础，串行通信的一种新的技术。进行MOST总线技术的研发可以实现车载电脑对汽车的控制，控制内容主要是车载多媒体软件以及相关的硬件。在通常情况下，汽车多媒体软件的运行往往需要消耗流量，而为了更好的保证汽车内部系统的正常运行，就需要对相关的技术进行优化和完善，提高系统之间信息的传输速度，以保证汽车多媒体软件的正常运行。通过研究发现，在应用MOST总线技术的汽车中，其内部的信息传输速度可以达到20MB/S，在这种速度的支持下，汽车的多媒体软件以及相关硬件的运行都可以保持稳定，并且通信质量良好[3]。在汽车行业的发展中，MOST总线技术受欢迎程度非常高，目前已经被多家汽车企业应用在汽车内部系统中，尤其是应用在顶级车辆的内部系统中。

2.3LIN总线技术

LIN是局部互联网络技术的因为缩写，也是较为常见的汽车电气系统总线技术。局域网总线技术最初是摩托罗拉和大众以及宝马等公司协商创造出的通讯协议。该协议的宗旨是减少车载网络材料和车载通讯设备的成本，后来则广泛应用于各个品牌的汽车当中。局域网总线技术对应用对象有一定要求，其只能够应用在功能相对简单的局域网系统中。因为简单的网络系统对精确度要求不高，所以相应总线技术的成本也不会太高。例如，转向定时速度控制、电动车窗控制、电动座椅调节、雨刮器控制、后视镜、车灯控制等都应用了局域网总线技术。

LIN局域网总线技术具有很多优点，同时也有一些缺点。LIN局域网总线技术的优点是抗干扰性能力非常强，可以有效对抗干扰信号，正确传输和处理信息。不需要单独的硬件控制器,可以用普通的单片机以软件方式来实现LIN的协议,从而可以大大降低系统的硬件成本。LIN总线技术的主要缺点是速度过慢，现在均速为20KB/秒。这是由于其连接线只有一根的系统结构决定的。总之，LIN总线技术要进一步完善和优化，扬长避短，将自己的优点发挥到机制，同时也通过设计方案和设备材质更换等方式来弱化技术缺陷[4]。因此，LIN总线技术的发展方向是在降低成本的基础上实现传输速度的提升，争取占领大众汽车总线技术市场。

2.4FlexRay总线技术

FlexRay总线技术最初由戴姆勒克莱斯勒公司推出，已经成为同类产品的基准，属于目前领先的汽车设计领域未来的发展和研究技术之一。FlexRay总线技术具有灵活性、高速、通信时间确定和双通道冗余等优秀特点。CAN总线已经在车载网络中得到了广泛的应用，而FlexRay总线由于其独特的优化特性，吸引了汽车设计及行内研究人员的普遍关注，已经成为下一代车载系统的优先推广技术，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总线技术设计来源于更高端的汽车使用需求，如数据传输更快、数据通信更灵活、容错运算更科学、拓扑选择更全面等。相比较于CAN总线技术，FlexRay数据速率最大可达到10M，总数据速率可达到20M每秒，是CAN的20倍。除此之外，FlexRay可通过硬件实现完全复制网络配置，并进行进度监测，支持总线、星型和混合拓扑等多种灵活方式。FlexRay总线技术具有诸多优点，但是其成本较高，涉及到的技术难度也比较大。所以，在短期内，该技术主要应用于高端汽车产品。FlexRay总线技术精确度高且传输速度快，其对控制单元的部件和互联网传输速度也有很高要求。然而，互联网发展和电子材料革新还在持续进行，所以FlexRay总线技术的飞跃式发展还需要一定的时间。

结束语

综上所述，当下常见的汽车电气系统总线技术有CAN总线技术、LIN总线技术、MOST总线技术以及FlexRay总线技术。这些总线技术都具有各自优势和不足，在长期的优化和完善过程中各项技术都在趋于完善。随着大众对汽车品质和生活舒适度要求的升高，总线技术还将会有更大的突破和进展。因此，相关总线技术的研究人员要持续关注车载电气系统结构设计、材料发展和互联网技术，汽车生产商之间也要强强联合以促进总线技术的发展和创新。

参考文献

[1]于晨斯,王翠.总线技术在汽车电气系统中的应用研究[J].科技风,2018(12):148.

[2]汪文忠.总线技术在汽车电气系统中的应用研究[J].汽车维修,2018(04):2-3.

[3]王芳兰.总线技术在汽车电气系统中的应用研究[J].中国高新区,2018(06):30.

[4]庞伟飞.总线技术在汽车电气系统中的应用[J].山东工业技术,2016(20):288.