汽车传统布线的革新——汽车电子线束

范卫建

（深圳市蓝晟电子有限公司，广东 深圳 518000）

一、前言

随着科学技术的飞速发展，汽车装备日趋完善，车用电气设备越来越多。从发动机控制到传动系控制，从行驶、制动、转向系控制到安全保证系统及仪表报警系统，从电源管理到为提高舒适性而作的各种努力，使汽车电气系统形成了一个复杂的大系统，并且都集中在驾驶室控制。不难想象，若仍沿用常规的点一点间的布线法进行布线。那么，整个汽车的布线将会如一团乱麻。在后置式发动机空调大客车上，驾驶室和发动机及空调器之间的连线又明显加长，使布线中的矛盾进一步加深。电器种类及安装位置也各有不同，设计时就只好一个车一个样。当临时需要增加一个电器时，又不得不在捆扎好的线束外再牵导线。使线路更加复杂，也增加新的隐患。我们在阅读汽车制造厂的说明书时．往往感到最难读的是汽车电路图，线条太多，头绪繁琐，常看得人“头晕眼花”。

然而，电子线束只需要建立一个中心定位器和几个解码器。使用两根导线连接可以取代原来巨大的线束，优点非常明显。汽车电器的接线首先制成线束，然后将线束安装在纵梁下看不到的地方。但是，线束一旦出现问题，不仅难以找到，而且难以维护。在大多数情况下，线束只能完全更换。但每种型号的线束都不同。因为每个型号的长度，宽度和电气安装位置不同。因此，线束也非常不同，汽车必须单独设计，从而增加了设计和试生产的难度。

在实际的生产和安装中，需要仔细走线和对齐线号。由于线束非常厚并且安装位置有限，因此工作效率非常低。有时，用户希望在汽车上添加一个或两个新功能，或者用一种新型配件替换一些后向电气配件。这样就会有更多的电线，但它不能添加到原始线束中。只能从外面添加几根电线，这样原来凌乱的布线就会变得更加混乱。

二、线控制动系统的原理

线控制动系统可分为两类：电液制动系统（EHB）和机电制动系统（EMB）。电子液压制动系统使用电子控制系统，同时保留液压系统的一部分。液压系统是备用系统，用于确保系统的电子部件在发生故障时可以制动。电液制动系统可以作为机电制动系统的早期产品，不会长时间使用，因为它不具备全电子制动的优点。真正的线控制动是机电制动系统，它消除了整个液压系统，制动力由车轮制动模块中的电机产生。机电制动系统的电子控制器向车轮制动模块的电机发送信号，以根据电子踏板模块的传感器的位移和速度信号以及车速等其他传感器信号控制其电流和转子角度。然后产生达到制动目的所需的制动力。汽车线控制动系统主要由车轮制动模块，中央电控单元和电子踏板模块组成。踏板模拟器的输入输出特性曲线应符合人们的驾驶习惯，并根据人体工程学设计，以提高舒适性和安全性。目前应用的EHB（电子液压制动系统）的最大改进是使用踏板模拟器，与传统制动系统相比，有效地提高了制动响应速度。

三、多路总线传输技术

汽车制造商认为必须有汽车作为汽车电器发展的基础。在20世纪60年代，有人提出制造一种汽车电动公交车，但由于当时技术水平有限，尚未进一步发展。为了节省汽车线路的使用，1968年，Esecus提出了使用单线和多信道传输信号的想法。1971年，通用汽车推出了基 于微处理器的集成系统，日本丰田公司开发了类似的装置，该装置安装在1973年的安全测试车上。在20世纪80年代后期，波许和英特尔为汽车电气系统开发了CAN总线规范，但该总线要求每个端点都具有独立的通信处理能力，这在汽车电气系统中很难实现。因此，长期以来没有在汽车中广泛使用。然而，由于其较高的可靠性和容错性，作为工业现场控制中的现场总线，它已被越来越多地使用。20世纪90年代，集成电路技术和电子器件制造技术的快速发展导致了汽车电子技术的大发展。低成本的单片机可以作为总线的接收端，并且总线技术的布线价格已经逐渐下降到实用阶段。多路总线传输技术的核心是串行总线。

实际上，串行总线是使用单线传输多个信号的总线。目前，各种场合使用的串行总线种类繁多，但大多数都采用单一主站的形式。用于汽车配线的总线也是串行总线，但它是一种多主机形式。如果将公交车与高速公路进行比较，则挂在公交车上的设备就像在高速公路上行驶的车辆一样。虽然只有一条高速公路，但路上只有少数车辆在运行。为了说明一个简单的连接，这是多主站形式的串行总线，CAN总线属于这种总线。这种总线的最大优点是不同类型车辆之间的互换性非常好，但连接到总线的设备必须符合统一的接口标准。

四、总线传输技术的优越性

采用总线传输技术，总线只有两根导线，使布线简单，可靠性提高；由于布线的减少，可维护性得到了很大的提高（由于总线接口，安装在仪表板上的MCU可以很容易地检查挂在总线上的所有设备是否正常工作）；在汽车配线中使用的铜线很多，并且随着汽车功能的进一步改善，使用了铜配线且用线数量呈现增加的趋势。只有采用多总线传输技术才能从根本上解决这个问题，节省大量的铜材料。采用多总线传输技术，可以实现布线标准化，不仅可以大大简化布线设计，还可以大大减少实际布线的工作量。在现代汽车中，可以使用越来越多类型的电子设备。功能正在变得越来越完善，并继续向智能化发展。如果以传统方式进行布线，则电子设备彼此无关，并且将重复设置一些传感器。例如，由电子点火装置获取的上止点信号也可以用作转速计的输入信号。用于测量环境温度的传感器不仅可以为智能发电机电压调节器改变充电电压提供参考，还可以为测量装置提供参考，使用超声波作为测量介质来校正测量结果。

五、结束语

虽然因增加接口电路使成本可能提高，但要看到铜材价格不断上涨，而半导体器件价格直线下跌这种趋势，加之使用总线带来的资源共享、性能提高及减少安装工时等好处，在汽车布线上使用多路总线传输技术，将成为今后的必然发展趋势。汽车电子技术的应用，公认是发展的方向，是汽车进步必然的趋势。现在电子原件性能在不断地提高。而价格反而不断地下降，使用电子技术性能稳定可靠，故障率极低，可以解决原来传统布线存在的各种问题。而成本现在几乎可与原来大量使用铜质导线时相仿，估计可顺利进入市场，为汽车使用新的技术创造条件。