1、第八章 汽車車身電子控制(kngzh)與車載網絡技術 共四十二頁第一節 汽車(qch)安全氣囊 一、概述 1、汽車被動(bidng)安全性概念 汽車安全性分為主動安全性和被動安全性。汽車被動安全性主要是指在發生意外碰撞事故時，如何對駕駛員和乘員進行保護，盡量減少其所受傷害。 2、碰撞事故中乘員傷害原因及相應對策 汽車發生碰撞事故一般是指汽車和外部物體之間的碰撞，稱為一次碰撞。乘員與汽車內部結構的碰撞，稱為二次碰撞。 碰撞事故中，乘員傷害主要由以下原因造成： 1)、碰撞時，汽車結構變形，汽車構件侵入乘員生存空間，使其受到傷害； 2)、 碰撞時，汽車結構破損，使乘員部分或全部身體暴露于車外造成傷害

2、； 3)、碰撞時，汽車速度急劇減小，乘員由于慣性繼續移動而與汽車內部結構 發生碰撞而造成傷害(即由二次碰撞造成)。 提高汽車被動安全性的對策： 1)、提高汽車結構安全性，使汽車碰撞部位的塑性變形盡量大，吸收能量； 2)、使用乘員保護系統，如安全帶、安全氣囊等。共四十二頁第一節 汽車(qch)安全氣囊二、安全氣囊 1、氣囊的保護思想 汽車安全氣囊的基本思想是：在發生一次碰撞后、二次碰撞前，迅速在乘員和汽車內部結構之間打開一個(y )充滿氣體的袋子，讓乘員撲在氣囊上。通過氣囊的排氣節流孔阻尼吸收乘員的動能，使猛烈的二次碰撞得以緩沖，以達到保護乘員的目的。 2、氣囊的工作原理 汽車安全氣囊系統主要由

3、傳感器、控制器ECU、氣體發生器和氣囊等組成。 其工作原理為：傳感器感受汽車碰撞強度并將碰撞信號傳給ECU，ECU接受并處理傳感器信號，當ECU判斷有必要打開安全氣囊時，立即發出點火信號觸發氣體發生器，氣體發生器點火后迅速產生大量氣體，在乘員和汽車內部結構之間展開一個充滿氣體的氣囊，使乘員避免與堅硬的汽車內部結構發生二次碰撞，以保護乘員，減少傷害程度。共四十二頁第一節 汽車(qch)安全氣囊3、氣囊系統的組成 1)、傳感器： 目前主要有機械式、機電式、電子式、 集成式等幾種； (1)、機械式與機電式傳感器 傳感器由彈簧、質量塊構成，當它 承受(chngshu)一定時間和一定強度的加速度時， 質

4、量塊由于慣性作用觸發機械開關， 從而點爆氣囊。共四十二頁第一節 汽車(qch)安全氣囊(2)、電子式傳感器 電子式傳感器主要有壓電式、壓阻式、電容式等幾種。依靠壓電效應、壓阻效應或電容板電容變化輸出相應的電信號，電子式傳感器輸出信號為連續量，而機械式傳感器輸出信號為開關量。(3)、集成式傳感器 集成式傳感器我采用電容式和壓阻式。 其優點是：集成度高、接口簡單、工作可靠、具有自測試能及時發現故障。目前(mqin)機械式傳感器應用越來越少，電子式和集成式傳感器應用很廣泛。共四十二頁第一節 汽車(qch)安全氣囊2)、控制器ECU 控制器是氣囊系統的核心部件，氣囊控制器能夠準確判斷出正撞、偏撞、斜撞

5、等各種復雜情況的碰撞強度，并準時點爆氣囊。 控制器主要機械式、模擬電子式、智能式幾種(j zhn)。機械式控制器主要用于低成本氣囊，目前應用很少。目前應用廣泛的是采用微處理器的智能式控制器，它主要對電子式傳感器輸入的電信號進行處理、判斷，必要時輸出點爆信號點爆氣囊。共四十二頁第一節 汽車(qch)安全氣囊3)、氣體發生器 氣體發生器有壓縮式(冷式)、燃燒式(熱式)、混合式三種。 壓縮氣體式主要與機械式傳感器及控制器連用。產氣量少，充氣速度慢； 燃燒式通過燃燒劑燃燒產生大量氣體，產氣量大，容易控制，應用較廣； 燃燒劑主要是疊氮化鈉，燃燒生成無害的氮氣，產生熱量和固體顆粒，要 采取降溫、過濾等措施

6、，且疊氮化鈉溶于水后有毒，對環保不利(bl)。 混合式主要使用可燃混合燃燒劑如氫氣和氧氣按一定比例加壓混合，燃燒后產生水，沒有固體顆粒，燃燒前也無害，混合式氣體發生器是今后的發展方向。共四十二頁第一節 汽車(qch)安全氣囊4、安全氣囊系統的關鍵技術 1)、碰撞判斷準確，不能有誤動作。 2)、點火時刻(shk)準確，既不能早點火也不能遲點火。 3)、抗粗糙路面干擾能力強。 4)、高可靠性和工作穩定性。共四十二頁共四十二頁共四十二頁共四十二頁共四十二頁共四十二頁共四十二頁共四十二頁共四十二頁共四十二頁共四十二頁共四十二頁第一節 汽車(qch)安全氣囊實車碰撞試驗(shyn)視頻1實車碰撞試驗視頻

7、2共四十二頁第二節 汽車(qch)安全帶一、安全帶的種類 現在安全帶一般由卷收器、織帶及鎖扣等組成。其中兩點固定式僅限制乘員腰部稱為腰帶；三點固定式同時限制乘員腰部和上半身稱為腰肩聯合帶。 1、按安全帶的使用方式 可分為主動安全帶和被動安全帶。 被動安全帶不需要乘員的干預，通常由車門的開啟和關閉(gunb)控制； 主動安全帶需要乘員的主動操作才能起作用。 安全帶主要依靠織帶的拉伸變形來吸收能量，減緩二次碰撞的強度。 2、按安全帶卷收器的類型 可分為無鎖式、手調式、自鎖式、緊急鎖止式、預緊式、限力式等幾種。 緊急鎖止式是我國目前使用最廣泛的一種安全帶，它對卷收器的要求首先是對織帶拉出的加速度敏感

8、，若以0.7g加速度拉出，則織帶拉出25mm內鎖止，若以2g加速度拉出則織帶拉出50mm內鎖止，其次對汽車傾斜角度敏感，卷收器傾斜12以下不鎖止，而大于27 以上時鎖止。 預緊式和限力式安全帶是近年來新發展的安全帶。共四十二頁第二節 汽車(qch)安全帶二、預緊式安全帶的工作原理 預緊式安全帶是在普通安全帶上增加預緊器構成(guchng)。預緊器可與鎖扣結合在一起(鎖扣預緊器)，也可與卷收器結合在一起(卷收預緊器)。 預緊式安全帶的控制一般由氣囊控制器完成，分兩級控制，當碰撞強度達到第一級未達到第二級時，點爆預緊式安全帶，達到第二級時，點爆氣囊。共四十二頁第二節 汽車(qch)安全帶三、限力式

9、安全帶的工作原理 限力式安全是近年發展一種安全帶，當碰撞車速較高、強度較大時，普通安全對人的作用力可能達到中以傷害人體(rnt)的程度。限力式安全帶能在卷收器或鎖扣等部位增加限力機構，當織帶所受的力達到一定值時，允許卷收器或鎖扣等部位移動，從而使得安全帶有效長度變長，防止織帶因拉力過大對人體造成傷害。共四十二頁第三節 汽車(qch)車載網絡技術一、車載網絡技術的由來 隨著汽車電子技術的發展，汽車上電控單元的數量不斷增加，使整車電氣系統越來越復雜，主要表現在：1、線路數量增加，布線越來越復雜；2、線路重量增加，降低了汽車的效率；3、線路體積的增加，減少了車內空間利用率；4、線路接頭增加，工作可靠

10、性降低，故障多，難維修。 現代車輛的控制系統的發展需要多采用(ciyng)集成化來聯系各種電子系統的通訊，實現信息實時共享，既可以減少傳感器的數量，降低整車的成本，又可以更有效地對整車系統進行控制。 1989年德國Bosch公司提出汽車車載局域網CAN的基本協議，此協議即控制器局域網CAN ，美國汽車工程師協會SAE提出J1850，日本也提出網絡協議，但最終都統一轉向采用CAN總線協議。共四十二頁第三節 汽車車載(ch zi)網絡技術二、汽車車載(ch zi)網絡的分類 SAE車輛網絡委員會將汽車數據傳輸網絡劃分為A、B、C三類（見表） 網絡 類別位傳輸速率應用場合 A類低速：10Kb/s應用

11、于傳輸少量數據場合，如行李箱控制、車門窗 B類中速：10Kb/s125Kb/s應用于一般的信息傳輸場合，如儀表 C類高速：125Kb/s1Mb/s應用于實時控制場合，如動力系統、ABS、ESP共四十二頁第三節 汽車(qch)車載網絡技術1、A類總線標準A類總線目前首選標準是LIN。特點：成本低、單線12V，主要用于智能傳感器與執行器的串行通信，傳輸速度最高可達20Kb/s，LIN總線與CAN總線可通過網關完成信息交換。應用場合：實時性要求(yoqi)不高的車門模塊等方面。2、B類總線標準B類總線標準應用在轎車上是ISO11898，傳輸速率100Kb/s，應用在卡車和大客車上是SAE標準J193

12、9，傳輸速率250Kb/s。目前B類總路線標準是CAN。共四十二頁第三節 汽車車載(ch zi)網絡技術3、C類總線標準(biozhn)C類標準主要用于與汽車安全相關及實時性要求比較高的場合，如動力系統，傳輸速率較高。C類標準在轎車上應用的是CAN（ISO11898）,通常在125Kb/s1Mb/s ，在卡車、大客車、建筑設備、農業機械上應用的是SAE的J1939，傳輸速率500Kb/s。4、診斷系統總線標準許多汽車廠商采用ISO14230，滿足OBD-II。美國三大汽車廠商采用基于CAN的J2480，滿足OBD-III。歐洲采用基于CAN的ISO15765，滿足E-OBD。共四十二頁第三節

13、汽車(qch)車載網絡技術5、多媒體總線標準汽車多媒體網絡和協議分為3類：低速、高速和無線。傳輸速率在250Kb/s100Mb/s。包括：語音、車載電話、音響、電視、車載計算機和GPS等。低速：用于遠程通信、診斷和通用信息傳輸，250Kb/s，IDB-C；高速：主要用于實時的音頻和視頻通信，如MP3、DVD和CD等的播放，100Mb/s，IDB-M、D2B、MOST、IEEE1394；USB接口。無線：主要使用藍牙技術(jsh)。6、安全總線標準主要用于安全氣囊，主要標準有Delphi的SafteyBus，BMW的Byteflight，傳輸速率可達10Mb/s。共四十二頁第三節 汽車車載(ch

14、 zi)網絡技術7、X-by-Wire總線標準X-by-Wire最初用于飛機控制系統，稱為電傳控制。目前開始應用(yngyng)于汽車電子控制領域，隨著電動汽車的研究開發，將引領汽車電子控制的未來。如Steer-by-Wire, Brake-by-Wire，Drive-by-Wire。總線標準：TTCAN，TTP，Byteflight，FlexRay。共四十二頁第三節 汽車車載(ch zi)網絡技術三、CAN總線1993年，國際標準化組織正式頒布道路交通運載工具數字信息交換(jiohun)高速通信CAN國際標準ISO11898，是當今世界上唯一被批準為國際標準的現場總線（field bus)。

15、1、現場總路線（CAN總線）與傳統點對點接線法相比所具有的優點（1）信號全數字化，從底層到最高層均可實現數字通信；（2）結構全分散式，由過去的集中式控制系統轉變為分布式控制系統；（3）設備可互操作，不同廠商設備可互聯或替換，便于用戶組網；（4）可擴展式網絡，可在各個層面將基于現場總線的不同網絡互聯、擴展；（5）協議完全開放，無專利許可要求，任何人都能研究使用。共四十二頁第三節 汽車車載網絡(wnglu)技術2、CAN總線協議(xiy)（1）CAN總線的網絡層次共四十二頁第三節 汽車車載網絡(wnglu)技術（2）CAN總線(zn xin)技術規范2.0A和2.0B共四十二頁第三節 汽車車載網絡

16、(wnglu)技術（3）消息(xio xi)幀（4）標識符共四十二頁第三節 汽車(qch)車載網絡技術（5）仲裁(zhngci)（6）錯誤對策共四十二頁第三節 汽車(qch)車載網絡技術3、CAN總線的應用（1）硬件(yn jin)設備（2）周邊軟件共四十二頁第三節 汽車車載網絡(wnglu)技術（3）系統(xtng)方案共四十二頁四、LIN總線LIN是在1999年由歐洲LIN協會推出的開放式低成本串行通信(tng xn)標準，從2003年開始得到使用，目前在低速總線中LIN應用最廣泛。1、汽車車身總線其執行器多為低速電機和開關器件，對實時性要求低。若用CAN總線則成本太高，并且造成很多功能浪

17、費。第三節 汽車車載網絡(wnglu)技術共四十二頁第三節 汽車(qch)車載網絡技術2、LIN總線硬件資源LIN總線的線驅動器/接收器是一個ISO9141的增強設備遵從ISO9141標準，滿足OBD-II的診斷通信標準。LIN基于標準的URAT/SCI接口，使各原始設備供應商都能提供與其相兼容的電子器件。3、LIN總線協議2003年9月，LIN協會發表LIN規范2.0版，對數據鏈路層和物理層兩個最低的層次(cngc)進行定義，構成LIN協議規范。LIN總線分層結構物理層數據鏈路層1）報文的格式2）報文的傳輸3）報文的濾波和確認4）錯誤的檢測共四十二頁第三節 汽車車載網絡(wnglu)技術2、

18、LIN總線硬件資源LIN總線的線驅動器/接收器是一個ISO9141的增強設備遵從ISO9141標準，滿足OBD-II的診斷通信標準。LIN基于標準的URAT/SCI接口，使各原始設備供應商都能提供與其相兼容的電子器件。3、LIN總線協議2003年9月，LIN協會發表LIN規范2.0版，對數據鏈路層和物理層兩個最低的層次進行定義，構成LIN協議規范。LIN總線分層結構(jigu)物理層數據鏈路層1）報文的格式2）報文的傳輸3）報文的濾波和確認4）錯誤的檢測共四十二頁4、LIN總線的應用1）、基于LIN的車門(chmn)模塊設計2）、車身網絡中的LIN網絡設計第三節 汽車(qch)車載網絡技術共四十二頁The end 共四十二頁內