汽車(chē)傳統(tǒng)布線的革新
——汽車(chē)電子線束

范衛(wèi)建

（深圳市藍(lán)晟電子有限公司，廣東 深圳 518000）

一、前言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車(chē)裝備日趨完善，車(chē)用電氣設(shè)備越來(lái)越多。從發(fā)動(dòng)機(jī)控制到傳動(dòng)系控制，從行駛、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向系控制到安全保證系統(tǒng)及儀表報(bào)警系統(tǒng)，從電源管理到為提高舒適性而作的各種努力，使汽車(chē)電氣系統(tǒng)形成了一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，并且都集中在駕駛室控制。不難想象，若仍沿用常規(guī)的點(diǎn)一點(diǎn)間的布線法進(jìn)行布線。那么，整個(gè)汽車(chē)的布線將會(huì)如一團(tuán)亂麻。在后置式發(fā)動(dòng)機(jī)空調(diào)大客車(chē)上，駕駛室和發(fā)動(dòng)機(jī)及空調(diào)器之間的連線又明顯加長(zhǎng)，使布線中的矛盾進(jìn)一步加深。電器種類(lèi)及安裝位置也各有不同，設(shè)計(jì)時(shí)就只好一個(gè)車(chē)一個(gè)樣。當(dāng)臨時(shí)需要增加一個(gè)電器時(shí)，又不得不在捆扎好的線束外再牽導(dǎo)線。使線路更加復(fù)雜，也增加新的隱患。我們?cè)陂喿x汽車(chē)制造廠的說(shuō)明書(shū)時(shí)．往往感到最難讀的是汽車(chē)電路圖，線條太多，頭緒繁瑣，?？吹萌恕邦^暈眼花”。

然而，電子線束只需要建立一個(gè)中心定位器和幾個(gè)解碼器。使用兩根導(dǎo)線連接可以取代原來(lái)巨大的線束，優(yōu)點(diǎn)非常明顯。汽車(chē)電器的接線首先制成線束，然后將線束安裝在縱梁下看不到的地方。但是，線束一旦出現(xiàn)問(wèn)題，不僅難以找到，而且難以維護(hù)。在大多數(shù)情況下，線束只能完全更換。但每種型號(hào)的線束都不同。因?yàn)槊總€(gè)型號(hào)的長(zhǎng)度，寬度和電氣安裝位置不同。因此，線束也非常不同，汽車(chē)必須單獨(dú)設(shè)計(jì)，從而增加了設(shè)計(jì)和試生產(chǎn)的難度。

在實(shí)際的生產(chǎn)和安裝中，需要仔細(xì)走線和對(duì)齊線號(hào)。由于線束非常厚并且安裝位置有限，因此工作效率非常低。有時(shí)，用戶希望在汽車(chē)上添加一個(gè)或兩個(gè)新功能，或者用一種新型配件替換一些后向電氣配件。這樣就會(huì)有更多的電線，但它不能添加到原始線束中。只能從外面添加幾根電線，這樣原來(lái)凌亂的布線就會(huì)變得更加混亂。

二、線控制動(dòng)系統(tǒng)的原理

線控制動(dòng)系統(tǒng)可分為兩類(lèi)：電液制動(dòng)系統(tǒng)（EHB）和機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)（EMB）。電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)使用電子控制系統(tǒng)，同時(shí)保留液壓系統(tǒng)的一部分。液壓系統(tǒng)是備用系統(tǒng)，用于確保系統(tǒng)的電子部件在發(fā)生故障時(shí)可以制動(dòng)。電液制動(dòng)系統(tǒng)可以作為機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)的早期產(chǎn)品，不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間使用，因?yàn)樗痪邆淙娮又苿?dòng)的優(yōu)點(diǎn)。真正的線控制動(dòng)是機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)，它消除了整個(gè)液壓系統(tǒng)，制動(dòng)力由車(chē)輪制動(dòng)模塊中的電機(jī)產(chǎn)生。機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)的電子控制器向車(chē)輪制動(dòng)模塊的電機(jī)發(fā)送信號(hào)，以根據(jù)電子踏板模塊的傳感器的位移和速度信號(hào)以及車(chē)速等其他傳感器信號(hào)控制其電流和轉(zhuǎn)子角度。然后產(chǎn)生達(dá)到制動(dòng)目的所需的制動(dòng)力。汽車(chē)線控制動(dòng)系統(tǒng)主要由車(chē)輪制動(dòng)模塊，中央電控單元和電子踏板模塊組成。踏板模擬器的輸入輸出特性曲線應(yīng)符合人們的駕駛習(xí)慣，并根據(jù)人體工程學(xué)設(shè)計(jì)，以提高舒適性和安全性。目前應(yīng)用的EHB（電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)）的最大改進(jìn)是使用踏板模擬器，與傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)相比，有效地提高了制動(dòng)響應(yīng)速度。

三、多路總線傳輸技術(shù)

汽車(chē)制造商認(rèn)為必須有汽車(chē)作為汽車(chē)電器發(fā)展的基礎(chǔ)。在20世紀(jì)60年代，有人提出制造一種汽車(chē)電動(dòng)公交車(chē)，但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平有限，尚未進(jìn)一步發(fā)展。為了節(jié)省汽車(chē)線路的使用，1968年，Esecus提出了使用單線和多信道傳輸信號(hào)的想法。1971年，通用汽車(chē)推出了基 于微處理器的集成系統(tǒng)，日本豐田公司開(kāi)發(fā)了類(lèi)似的裝置，該裝置安裝在1973年的安全測(cè)試車(chē)上。在20世紀(jì)80年代后期，波許和英特爾為汽車(chē)電氣系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了CAN總線規(guī)范，但該總線要求每個(gè)端點(diǎn)都具有獨(dú)立的通信處理能力，這在汽車(chē)電氣系統(tǒng)中很難實(shí)現(xiàn)。因此，長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有在汽車(chē)中廣泛使用。然而，由于其較高的可靠性和容錯(cuò)性，作為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中的現(xiàn)場(chǎng)總線，它已被越來(lái)越多地使用。20世紀(jì)90年代，集成電路技術(shù)和電子器件制造技術(shù)的快速發(fā)展導(dǎo)致了汽車(chē)電子技術(shù)的大發(fā)展。低成本的單片機(jī)可以作為總線的接收端，并且總線技術(shù)的布線價(jià)格已經(jīng)逐漸下降到實(shí)用階段。多路總線傳輸技術(shù)的核心是串行總線。

實(shí)際上，串行總線是使用單線傳輸多個(gè)信號(hào)的總線。目前，各種場(chǎng)合使用的串行總線種類(lèi)繁多，但大多數(shù)都采用單一主站的形式。用于汽車(chē)配線的總線也是串行總線，但它是一種多主機(jī)形式。如果將公交車(chē)與高速公路進(jìn)行比較，則掛在公交車(chē)上的設(shè)備就像在高速公路上行駛的車(chē)輛一樣。雖然只有一條高速公路，但路上只有少數(shù)車(chē)輛在運(yùn)行。為了說(shuō)明一個(gè)簡(jiǎn)單的連接，這是多主站形式的串行總線，CAN總線屬于這種總線。這種總線的最大優(yōu)點(diǎn)是不同類(lèi)型車(chē)輛之間的互換性非常好，但連接到總線的設(shè)備必須符合統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)。

四、總線傳輸技術(shù)的優(yōu)越性

采用總線傳輸技術(shù)，總線只有兩根導(dǎo)線，使布線簡(jiǎn)單，可靠性提高；由于布線的減少，可維護(hù)性得到了很大的提高（由于總線接口，安裝在儀表板上的MCU可以很容易地檢查掛在總線上的所有設(shè)備是否正常工作）；在汽車(chē)配線中使用的銅線很多，并且隨著汽車(chē)功能的進(jìn)一步改善，使用了銅配線且用線數(shù)量呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。只有采用多總線傳輸技術(shù)才能從根本上解決這個(gè)問(wèn)題，節(jié)省大量的銅材料。采用多總線傳輸技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)布線標(biāo)準(zhǔn)化，不僅可以大大簡(jiǎn)化布線設(shè)計(jì)，還可以大大減少實(shí)際布線的工作量。在現(xiàn)代汽車(chē)中，可以使用越來(lái)越多類(lèi)型的電子設(shè)備。功能正在變得越來(lái)越完善，并繼續(xù)向智能化發(fā)展。如果以傳統(tǒng)方式進(jìn)行布線，則電子設(shè)備彼此無(wú)關(guān)，并且將重復(fù)設(shè)置一些傳感器。例如，由電子點(diǎn)火裝置獲取的上止點(diǎn)信號(hào)也可以用作轉(zhuǎn)速計(jì)的輸入信號(hào)。用于測(cè)量環(huán)境溫度的傳感器不僅可以為智能發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器改變充電電壓提供參考，還可以為測(cè)量裝置提供參考，使用超聲波作為測(cè)量介質(zhì)來(lái)校正測(cè)量結(jié)果。

五、結(jié)束語(yǔ)

雖然因增加接口電路使成本可能提高，但要看到銅材價(jià)格不斷上漲，而半導(dǎo)體器件價(jià)格直線下跌這種趨勢(shì)，加之使用總線帶來(lái)的資源共享、性能提高及減少安裝工時(shí)等好處，在汽車(chē)布線上使用多路總線傳輸技術(shù)，將成為今后的必然發(fā)展趨勢(shì)。汽車(chē)電子技術(shù)的應(yīng)用，公認(rèn)是發(fā)展的方向，是汽車(chē)進(jìn)步必然的趨勢(shì)。現(xiàn)在電子原件性能在不斷地提高。而價(jià)格反而不斷地下降，使用電子技術(shù)性能穩(wěn)定可靠，故障率極低，可以解決原來(lái)傳統(tǒng)布線存在的各種問(wèn)題。而成本現(xiàn)在幾乎可與原來(lái)大量使用銅質(zhì)導(dǎo)線時(shí)相仿，估計(jì)可順利進(jìn)入市場(chǎng)，為汽車(chē)使用新的技術(shù)創(chuàng)造條件。