基于PSA车型的FULL-CAN车载网络电气架构技术演变分析与研究

程　章,杨丽群

基于PSA车型的FULL-CAN车载网络电气架构技术演变分析与研究

程章,杨丽群

摘要:介绍FULL-CAN网络从AEE2004-2007电气架构到AEE2010电气架构的技术演变，指出电气架构演变的主要特征和原因，并对当前汽车车载网络技术发展的方向做出展望，分析结果对于理解汽车局域网络技术、更快地分析判断汽车网络故障有较好指导作用。

关键词:FULL-CAN网络；电气架构；特性参数；技术演变

CAN,全称为“Controller Area Network”,即控制器局域网,是国际上应用最广泛的现场总线之一[1],已经成为目前各大汽车生产厂家在汽车低速、高速网络使用的最主流协议。它能协调控制车辆的动力总成、制动、转向、安全及舒适装备等个电控单元之间的通讯。在布设这些高速、低速网络时使用的全CAN协议框架又称FULL-CAN电气架构，稳定可靠的电气架构对于汽车的平台化生产非常重要。随着近些年汽车新技术的广泛应用，大量新增电控单元对网络通讯速率和可靠性的要求日渐提高，基于这些考虑，PSA公司升级车载网络电气架构，分析网络架构演变的主要特征和原因，并对进一步的技术升级进行分析和展望。

1FULL-CAN两种网络架构

PSA从2006年起在中国上市的新车上开始采用FULL-CAN网络架构，以淘汰之前的双VAN-CAN型的车载网络，根据网络设计开发与应用的时间，分别称为AEE2004-2007型、AEE2010型网络架构；同时为了降低成本，在AEE2010型网络架构的基础上研发了AEE2010 ECO型网络架构。

1.1AEE2004-2007型网络架构

AEE2004-2007车载网络由CAN I/S系统关系网、CAN CAR车身网及CAN CONF舒适网三个网络构成，在网关上有CAN通讯网及诊断网的接口，如图1。其中CAN I/S网、通讯网及诊断网为网速500Kb/s的高速网络，CAN CAR及CAN CONF为网速125Kb/s的低速网络[2]，具备容错功能，在非BSI的CAN网计算机上兼容LIN网。 从AEE2004-2007电气架构可以看出，CAN I/S及CAN CONF中网络电脑模块数量较多，网络负载趋于饱和，不利于后续技术升级和新功能装备的增加。

1.2AEE 2010型网络架构

AEE2010电气网络架构如图2，该型车载网络由CAN I/S、CAN LAS底盘网、CAN CAR、CAN CONF、CAN INFO/DIV信息娱乐网五个网络构成，网关上保留有通讯网及诊断网接口[3]，其中，前两个网络为500Kb/s的高速网络，后三个为网速125Kb/s的低速容错网[4]。

2网络架构主要演变分析

AEE2010电气架构主要是从AEE2004-2007电气架构基础上演变而来，网络的特性、休眠与唤醒管理、降级模式等与之前架构基本相同，演变的主要特点和原因包括以下几个方面。

2.1增加网络数量、重新配置各网络中的模块

针对AEE2004-2007架构中高速CAN网及CAN CONF中网络模块偏多，新车型在动力及舒适性提升方面升级存在负载饱和的情况出现，如高速网络中混合动力单元、主动悬挂、电动转向、电子手刹等模块的加入，舒适网中新增非主观变道警示单元、移动检测单元、盲区监测单元、夜视系统等。目前PSA FULL-CAN协议可以容载最多不超过39个的多主网络模块，若在传统三个网络中配置这些模块，势必会使得网络拥堵。因此在不改变协议、增加制造成本的情况下，在ESP电脑与电源管理模块之间构建CAN LAS网络，将ESP及所属的偏航率传感器与方向盘角度传感器等模块纳入该网络；并将与视、听功能有关的模块纳入全新的CAN INFO/DIV网络，形成了“两高三低”的车载网络布局。这种布局能够有效地减轻相应网络的信息传输负荷。

图1　AEE2004-2007电气架构

图2AEE2010电气架构

2.2改变初级电脑位置，组建新低速CAN网

对于构建网络来说，每个网络至少需要两个初级模块才能保证网络的基本通讯。在AEE2004-2007架构中，原CAN CAR网络中BSI、方向盘下转换模块及安全气囊模块，CAN CONF中BSI与组合仪表为初级电脑,在构建新的AEE2010架构时，组合仪表移至CAN INFO/DIV网络中，这将使CAN CONF中缺少最基本的初级模块。因此本着配置网络需要的目的，将安全气囊模块放入CAN CONF网络中，如图3所示。

图3初级模块的重新配置

2.3组网更加灵活，同一模块可配置在不同网络中

由于重新配置了FULL-CAN网络，在具体车型的设计时，根据各个网络中模块的数量和信息传输的负荷情况，可以灵活地将某些模块纳入到低负荷的网络中。如混合动力单元、电动助力转向模块等可有选择地配置在CAN I/S网与CAN LAS中，不同类型的泊车辅助单元也可放置在CAN CONF与CAN INFO/DIV两个网络中。这样的做法使网络更具有扩展性，提高了车辆的技术水平。

2.4优化低速网络，丰富车辆新功能

为了提高车辆的舒适性，在低速CAN网中可新增创新的技术模块。如CAN CAR中增加免钥匙进入和一键启动的模块：免钥匙控制盒、电子钥匙阅读器和电子防盗转向锁等，CAN CONF中增加泊车空间测量模块、电子变色玻璃车顶、智能泊车系统模块等，CAN INFO/DIV中增加夜视系统、多路信息传输面板等，为此需要进一步优化原有网络。AEE2010电气架构从两个方面进行优化。首先，将功能相近的模块进行集成，形成功能更加强大的计算机，如通用的伺服盒将驾校模块、拖车模块等进行集成。其次，将通讯要求不高的模块移至LIN网中，如将雨水/亮度传感器模块接入BSI LIN上。通过这两方面的优化，一定程度上减少相应网络的通讯负荷，便于新技术模块的入网。

3AEE2010电气架构的发展趋势

AEE2010电气架构很好地解决了车辆技术发展受CAN协议通讯速率制约的问题，基本解决了目前A+级及B级以上车辆的网络通讯问题，同时该架构具备较好的网络扩展功能。

3.1研发出成本更低的AEE2010经济型电气架构

考虑到A级及A-级汽车市场的需要，在AEE2010电气架构的基础上研发出经济型架构—AEE2010 ECO，装备在如东风标致301、2008、新一代408低配车型及东风雪铁龙全新爱丽舍等车型上。其网络架构如图4所示。

图4　AEE2010 ECO 电气架构

AEE2010 ECO电气架构主体沿用了AEE2010电气架构，采用了CAN I/S、CAN INFO/DIV、CAN HAB座舱网及BSI LIN的高-低速网络配置，主要区别有以下几点：首先，由于CAN I/S网中模块数量较少，高速CAN网负荷低，因而取消了CAN LAS；其次，整合AEE2010中CAN CAR与CAN CONF，形成了CAN HAB，该座舱网的主要功能、电气特性、网络降级模式及故障特性等与AEE2010中的CAN 低速网相似；第三，该型架构中各个网络有标配的计算机，如CAN I/S网中发动机电脑与电子助力转向模块、CAN HAB网中安全气囊电脑与方向盘下转换模块、CAN INFO/DIV网中组合仪表等，因此配置AEE2010 ECO的车辆同平台化相似度更高；最后，根据车辆配置不同，可以在原有架构的基础上兼容多媒体CAN网、LVDS及CVBS传输信号，车辆的多媒体信息娱乐功能得以进一步提升。

3.2逐步放弃CAN通讯协议，进而采用传输速率更高的FlexRay及MOST等协议

CAN通讯协议的信息响应时间会随着高优先级信息数目的增多，负载率不断上升，信息的延时会逐渐增大，网络的可靠性也随之变差。未来的车型，随着混合动力单元、车辆行驶安全系统及交互式多媒体系统等新技术的装备，CAN通讯协议已经不能适应这些新技术的发展。同国内外主流一线品牌一样，PSA正在寻求更快带宽、更高可靠性的网络通信协议，如FlexRay、MOST等。这些通讯协议今后主要应用在动力总成、转向、制动及多媒体娱乐系统上，以获得更好的车辆控制水平和舒适性。

4结 论

FULL-CAN网络的电气架构非常复杂，每个车型在具体配置时又有所不同，各型电气架构有相应地延续性，对学习者来说，只要我们充分认识电气架构演变的原因，掌握各个CAN网运行的基本特性、参数和网络配置，就能方便地判断、解决新车型网络的各类故障。

[参考文献]

[1]李智星，戴仪保. 仪器仪表用户.CAN总线节点通讯卡的设计与实现[J].2004.

[2]廖向阳.车载网络系统检修[M].北京：人民交通出版社，2011.

[3]胡思德.汽车车载网络技术详解[M].北京：机械工业出版社，2006.

[4]冯玉芹，刘生峰.汽车总线系统架构与故障诊断[M].北京：电子工业出版社，2013.

责任编辑：王与

Controllable Preparation of Zinc Oxide with Different Morphologies and Ag Enhanced Photocatalytic Performance

Zhang Lihui, Hu Bing

Abstract:ZnO nanostructure with different morphologies were prepared by the hydrothermal method in the Zn(CH3COO)2-CO(NH2)2-H2O-EG system. Their controlled synthesis was achieved by varying the volume ratio of H2O to ethylene glycol. Ag/ZnO composites were prepared when AgNO3 was added. The photocatalytic activity of the as-prepared ZnO and Ag/ZnO composite for the degradation of methyl orange aqueous solution were studied. The results show that they are effective photocatalysts for the degradation of methyl orange, and the photocatalytic ability of rodlike ZnO is stronger than that of spherelike ZnO, and the photocatalytic activity of rodlike ZnO was enhanced because of the Ag composite.

Key words:ZnO; controllable preparation; Ag/ZnO composite; photocatalytic ability

中图分类号：K249.3

文献标识码：A

文章编号：1673-1794(2016)02-0058-04

作者简介：程章，安徽交通职业技术学院讲师，硕士；杨丽群，安徽交通职业技术学院(合肥 230051)。

基金项目：安徽省省级精品资源共享课《车载网络系统检修》(2015gxk126)

收稿日期：2016-01-13