汽车智能电器系统设计和实现 电气工程管理专业

汽车智能电器系统摘 要随着人们对汽车的经济性、安全性以及舒适性要求越来越高，汽车电器越来越多，导致了汽车电气系统线束越来越多、故障诊断越来越困难、协调机制越来越复杂、对整车用电监控以及用电安全要求越来越高。为此，本课题研究提出了一种全分布式智能电器系统，它有相互独立的智能电器、独立的信息网、独立式弱电电源网和独立式智能化电力网。可以实现全车电器的网络操控，电器的故障诊断与报警，电器间的电子协调等功能，有效地解决了汽车线束的复杂性，电器与线束的关联以及电器独立监控与协调等一系列问题。论文首先对全分布式智能电器系统进行了网络化整体设计，电器被分为骨干电器和局域电器，并使用骨干网和局域网的二级网络实现了全分布式设计。电源被分为强电电源和弱电电源，强电电源采用电源通道的方式实现了网络化，并构成了独立的电力网。并根据电器网络化的结果，设计了骨干网线束、局域网线束和电力线束，构成了不变线束体系。4种通用模块和12种执行模块；智能化算法被分为上行算法和下行算法及若干种算法模块；并利用一致的控制器结构及算法结构设计了所有电器的控制器。利用智能继电器和蓄电池监测器构成的智能电源实现了独立式智能化电力网；利用中央微机，对电器实现了语音、触摸及按钮操控模式的多模式操控；最后基于中央协调器实现了整车电子协调机制。本课题研究以一辆大型公交客车为实验平台，验证智能电器系统的可行性和实用性。结果表明，使用不变线束大大简化了原车线束，独立的电力网能监控整车用电，驾驶员能利用多种模式操控电器，中央协调器能使的整车电器系统协调工作。关键词：智能电器；电子协调；不变线束；电力网；多模式操控；AbstractNumberofin-vehicleelectrical&electronicdevicesincreaseswiththeimprovementofautomotiveeconomy,andcomfort,whichinducestheproblemsuchasautomotiveharness,diagnostics,coordinateproblemanddriver-machineinterface.giveasolutiontotheproblemabove,anewkindofvehicleelectricalsystemisproposedbasedonIntelligentElectrical&ElectronicDevice(IEED),whichisnamedIEEDsystemforshort.ThesystemfeaturesindivisualIEEDs,communicationnetworkandpowernetwork.Theelectricaldeviceshavethefunctionofdiagnosis,cooperation,andbemanipulatedthroughnetwork.automotiveharnessisalsosimplifiedandhavenorelationtodevice.Firstly,NetworkisdesignedforIEEDsystem.AlltheIEEDisdividedintotwoclasses:globaldeviceandlocaldevice,whichareconnectedbythebackbonenetworkandlocalareanetwork.Thepowersupplyisdividedintoweakpowersupplyandstrongpowersupply.SoinIEEDsystemthereare3kindsofnetwork:backbonenetwork,localareanetworkandpowernetwork.Secondly,network’swiresystemisdefined.standardinterface,connector,wiresandharnessareallstandardized.SoInvariantHarnessisproposed,whichiscomposedof3kindsofharness:backboneharness,localharness,andpowerharness.3DvirtualdesignmethodisappliedtogetthelayoutofInvariantHarnessintherealvehicle,aswellastheirparameters.IEEDisrealizedbyaddingacontrollertoeachdevice.Threeprinciplesareproposed:standardinterface,modularizedcircuitandinstructcommand.Fourgeneralmodularandtwelveexecutemodulararedesignedthroughmodulardesignmethod;Downlinkalgorithmanduplinkalgorithmarealsodesignedtomakeuptheintelligentalgorithm.Thedevice’scontrolleristhenassembledbysuchmodularandalgorithmdirectly.Intelligentelectricalpowermanagementsystemisdevelopedtomakethepowernetworkmoresafe.In-vehiclecomputerisusedashuman-machineinterfaceofthissystem,whichallowmulti-modemanipulationofIEED.SoIEEDcanbemanipulatedthroughspeechcontrol,touchscreencontrolandthetraditionalbuttoncontrol.ElectricalCoordinationmethodisproposedtosolvecontrolproblembetweenIEEDs,whichisrealizedinCentralCoordinator.CentralCoordinatormakesthesystemreliable,theIEEDsindependentandsimplified.IEEDsystemprototypeisdevelopedbasedonabus.ExperimentresultsshowthatInvariantHarnessisgreatlysimplifiedcomparedwithformerautomotiveharness,multi-modemanipulationisfeasibleandelectricalcoordinationworkswell.Keywords:Intelligentelectrical&electronicdevice;ElectricalCoordination;InvariantHarness;electricalpowernetwork;Multi-modeManipulation目 录第1章绪论 1汽车电气系统发展所面临的问题 1汽车电气系统智能化技术现状 4汽车智能传感器 5汽车智能化执行器和总成 6车载微机 6车载数字信号传输技术 7智能化控制系统 本课题研究思路与研究内容 14研究思路 14研究内容 15第2章全分布式智能电器系统的网络化 17原车电器分类 17电器的全分布式网络化组织 21骨干网 22局域网 23网络互联 25协调式网络协议 26骨干网信息组织 27局域网信息组织 38网络间信息转发 45网络通信的可调度性分析 50网络化供电 53弱电电源网 54电力网 54本章小结 56第3章汽车的不变线束 57网络的线制 57不变线束体系 61骨干网线束 61局域网线束 65电力线束 69大客车的不变线束设计 71虚拟三维布局 72线束参数的确定 72本章小结 80第4章汽车电器的智能化 81控制器目标规划 81智能电器结构 86控制器的接口与连接 87控制器硬件结构 88智能化算法结构 90电路模块设计 91电路模块的结构 91通用模块 92执行模块 97智能化算法 控制器的核心结构 最大工作模式时序 算法模块 电器智能化设计 126骨干电器智能化 126局域电器智能化 143网关控制器设计 157本章小结 162第5章智能化汽车电力网 163独立式智能化电力网 163智能电源 169弱电电源控制器 170智能继电器 174蓄电池监测器 176智能电源实现与验证 177第6章汽车人机交互平台及多模式操控 181可操控电器集 181语音操控 182语音命令 183抗干扰设计 187触摸操控 188触摸按钮 189按钮分页 192人机交互平台及多模式操控实现 193中央微机智能化设计 193操控模式切换 196多模式操控软件设计 197多模式操控实验验证 198第7章整车电子协调 201电子协调机制 201整车协调控制 204多模式操控协调 204供电协调 205起动熄火协调 207车门协调 208雨刮指令的协调 209车外部灯光协调 210中央协调器 214第8章智能电器系统验证 216电器网络化的实验验证 216网关验证 216网络性能测试分析 220控制器开发与功能验证 223智能电器系统原型样车开发 225不变线束的实现与验证 225多模式操控验证 227中央协调器验证 228结论 230参考文献 233主要符号对照表ac 骨干网线束分支长度ajm 下行转发信息帧AR 指令获取算法Aj 指令执行算法A 智能电器系统网络结构Ai 电器的控制矩阵AS 下行算法集bc 骨干网总线bjn 上行转发信息帧bi i的触摸操控按钮集BT 状态发送算法Bj 状态获取算法BS 上行算法集BA 操控按钮集BB 功能按钮集骨干网CX 模块电路集di 单型骨干电器ˆj

复合型骨干电器骨干网智能电器集Dd 复合型骨干电器集Ds 单型骨干电器集DT 可操作电器集DX 控制电器集DY 关联电器集e 原电器es 常通弱电电源et 可控弱电电源ed 弱电电源地电源网络Ep 强电电源Ef 弱电电源fd 支线中的导线集fi 触摸操控页面Fj 局域网线束导线集FC 骨干网线束导线集gn 搭铁点G 搭铁点集搭铁点数hc 骨干网线束延长线hd 电器线束he 局域网线束延长线hj 局域网线束不变线束HC 骨干网线束HL 局域网线束HP 电力线束电流JX 模块接口集JP 物理接口集JV 虚拟接口集局域网集LC 骨干网线束干线长度Lj 局域网线束干线长度LE 骨干网线束延长线长度Lj 局域网m(j) j个局域网的局域电器总数mi 骨干网信息帧maj 下行转发信息帧集mbj 上行转发信息帧集复合型骨干电器总数Md 控制器模块集Ni 电器名称模糊集单型骨干电器总数pc 骨干网线束电器接插件插针集pJ 电器接口插针集pj 局域网线束电器接口插针集pi i根插针网络协议PC 骨干网协议PL 局域网协议集Pj 局域网协议qi 电源通道电源通道总数电源通道集电阻rij 供电分支Si 骨干网信息数据场TS 系统矩阵的时间片长度TB 系统矩阵的基本循环周期长度TM 系统矩阵的循环周期长度TC 骨干网线束干线Tj 骨干网线束干线U 电压Ud 智能电器控制器UH 骨干电器控制器硬件US 骨干电器控制器软件Vi 电器操作集vij 操作动作模糊集VC 骨干网线束干线拐点总数VC 骨干网线束干线拐点集Vj 局域网线束干线拐点集wk 导线wg 搭铁线导线wp 电力线导线W 线制WL 局域通信网络线制WC 骨干通信网络线制WP 电力线束中的导线集W(d) 电器线束导线数xe 协调指令ye 协调信息集Xi 模块X(d) 控制器中的模块数yp 电力线分支yg 搭铁线分支YC 骨干网线束分支集yc 电器分支集yi 骨干线束电器分支yj 骨干线束电器分支位置yg 接地点分支长度yp 电力线分支长度za 骨干电器接件zb 骨干电器插件zc 局域电器接件zd 局域电器插件ze 支线与电器的接插件zK 支线与控制器的接插件zB 控制器的线束接口zJ 控制器的电器接口αi 局域网线束电力分支长度αc 骨干网线束电器分支长度αg 搭铁线分支长度αp 电力线分支长度βi 局域网线束电力分支位置βg 搭铁线分支位置βp 电力线分支位置γj 网关Δj 局域网的局域电器集δjk 局域电器ιjn 上行信息帧的标识符ρjk 电路参数ρj 子电路参数集ρLIN LIN网络的负载率ρCAN CAN网络的负载率σjmk 局域网信息Σjn 上行信息帧的数据场τbit 总线位传输时间ξjk 局域网线束电器分支位置ξpj 局域网线束电力线分支ξgj 局域网线束搭铁线分支ξj 局域网线束电器分支Ξj 局域网线束分支集φij ij种操作语音命令模糊集φijk ij种操作的模糊语音命令Φ 语音命令词表Φi i的语音操控命令模糊集Ψ 关联子系统CAN 控制器局域网（ControlAreaNetwork）CAN_L CAN总线差分线的低电平线CAN_H CAN总线差分线的高电平线DGND 弱电电源地线GND 强电电源地线ID 信息帧标识符（Identifier）LIN 局域互联网络（LocalInterconnectNetwork）PDU 协议数据单元（ProtocalDataUnit）第1章 绪论100多年来，随着科学技术的发展，其性能发生了翻天覆地的变1902（BoschGmbh.）[1]50年代汽车上开始安装电子管收音机，以及后来的晶体管收音机，1960美国克莱斯勒汽车公司和日本日产汽车公司应用，不久便迅速推广到全世界，2060年电子产品在所有国10%[4]，而且这个比重不断在增加。汽车电气系统发展所面临的问题随着汽车电子电气系统的不断发展，它所面临的问题也越来越多。比如汽车线束越来越多，线束的设计、制造、加工和安装越来越复杂；电器功能要求越来越高，电器间协调工作关系越来越复杂；系统功能需求也越来越多，系统升级和更新越来越快，而制造成本要求越来越低。汽车线束汽车线束具有汽车神经之称，是汽车传送电气信号的载体，它由电线、接插件和外部包扎及其他器件组成。193780年代开始，汽车内部线束开始出现跳跃式增长。据估计，一辆高档4003000的接线端子[5]，一辆普通高档汽车其电1500-2000m[6]Gabriel2000年车内平1.1所示[7]。1.1汽车车内连线的增长趋势[7]30%-60%的失效根源于汽车线束中的接插件[8][9]证汽车在各种恶劣环境和行驶条件下的安全可靠性，就要为汽车线束的技术发展提出了更高的要求。由于线束的复杂，许多公司专门开发了线束设计工具，MentorGraphicsCHS（CapitalHarnessSystem）线束软件甚至采用Oracle数据库来管理电气连接[7]电器间协调控制电器之间在功能上或工作状态上往往存在着各种关系，比如联动关系、制约关系、互斥关系等等。在汽车电气系统发展早期，电器之间的协调关系非常简单，只有充电系统、启动系统、点火系统等几个独立的系统。随着汽车功能要求越来越多，电器间的协调工作关系越来越多。在点对点连接的汽车电气系统中，只能通过导线的连接、分配器和继电器电器之间的协调使得不同电器具有相互的依赖性，而随着车载电器的增多，功能要求的日益复杂，电器之间的协调关系不断升级和变化，电器之间的这种依赖性往往需要系统进行重新设计。电器的监测、控制和故障预警在现代汽车电气系统中，绝大多数电器还无法做到独立的监测与控制，这样当系统出现故障时，很难马上找到故障所在。为了找到汽车电器的故障部位或损坏的部件，工程师们总结了许多经验性的方法，比如调查询问法、搭铁试火法、短路试验法、通路试验法、断火试验法、灯试验法、比较试验法、高压电检验法、仪表判断法、直观判断法、专用仪器法、保险法等十余种方法[14]。上述方法中，调查询问法是通过向车辆生产企业或者经验丰富的司机收集可能发生的故障，结合故障现象进行推断；仪表判断是基于仪表上的信息，结合自己的经验对发生的故障进行判断；专用仪器法则通过专门的仪器对电子控制系统类电器进行检查。上述方法均缺少理论根据，完全建立在实践经验上，无法普及推广。目前在汽车上已经出现了能对电器部件进行监控的系统，比如与排放控制相关的车载诊断系统（nd,D。BD系统能从发动机的运行状况随时监控汽车是否尾气超标，并根据内部的逻辑判断系统部件是否处于正常工作状态。当系统出现故障时，故障灯或发动机警告灯亮，同时控制模块将故障信息存入存储器，通过专用诊断仪将故障码读出，根据故障码的提示，维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位[15]。目前，除了与排放控制相关的电气电器外，还有部分车载电器具备这样或类似的功能，但并不全面。在没有故障诊断的系统中，系统完全是个黑箱，从故障现象到故障原因的推理十分困难，许多学者研究并开发了诸如基于数据库、基于故障树知识、基于神经网络等的故障诊断专家系统[16][17]，用于对系统进行故障判断。电器的操控随着可操作的电器变多，电器开关越来越多。各种开关按钮占用了大量仪表板的控件，使得仪表板布置变得困难，另一方面，开关和按钮的指示符号设2050年代，由于起动机的普遍使用，钥匙启动成为标准操控模式[18]，而90年代末出现的无钥匙智能启动系统正在改变钥匙启动这种传统的操控模式；随着车载微机的使用，尤其是车载自主导航仪的推广普及，液晶显示和触摸屏操作为一种交换方式慢慢被接收，触摸屏具有占用空间小，操作直观等优势，正在逐渐流行。自动语音识别是一门新兴学科，所涉及的领域包括信号处理、模式识别、概率论和信息论、发声机理和听觉机理、人工智能等等[19]。语音识别与操控在汽车上的应用刚刚起步，但发展很快，比如车载语音导航[20][21]、声控车载电话、声控广播选台、防盗语音鉴别等等。汽车电气系统的操控模式正在经历着一次变革。总之，汽车电气系统所面临的诸多问题是一个系统性的问题集合，它们相互之间联系非常紧密：操控模式多样化必然要求电器功能更加复杂，电器的增加必然导致线束增加，基于导线的协调机制越多，则线束也越多，电器的增加，对查找故障电器越不利；同时线束的增加，使得电器故障诊断不得不考虑线束故障的因素。汽车电气系统智能化技术现状在电气工程领域，人们在配电系统中开始将开关电器智能化，以解决电力系统中配电的短路故障识别、自动保护和电源质量控制等问题[22][23]，出现了智能电器[24]。在工业控制领域出现了智能化仪表等各种智能仪器[25]，建筑工程领域，也出现了各种智能建筑，智能住宅等，智能交通系统中出现的智能车辆、按照人工智能的定义，智能化是指使对象具备灵敏准确的感知功能、正确的思维与判断功能及行之有效的执行功能而进行的工作[26]，感知功能包括设备的自诊断、各种运行参数的检测；思维和判断功能就是控制；执行功能就是对[27]；有人认为“传统开关设备中引入计算机技术、数字处理技术、网络通信技术和现代传感器技术而发展起来的新一代开关设备,通信和在线监测等功能”[28]；有人认为“能自动适应电网、环境及控制要求的变化,始终处于最佳运行工况的电器”[29]。实际上，智能化的内涵和外延将随着测控技术、信息技术、自动化技术、电子技术的不断发展而发生重大变化。Wendorff等人认为，具有数字化通讯功能的器件将是未来汽车智能化器件的基本特征[30]。本节按信息获取、信息输出、信息加工、信息传输以及系统控制对汽车智能传感器、智能化执行器和总成、车载微机、数字信号传输技术以及智能控制系统等6个方面对汽车电器的智能化现状做分析和介绍。汽车智能传感器所谓智能传感器，就是带微处理器，兼有信息检测和信息处理能力的传感器。目前关于智能传感器的中英文尚未完全统一，英国人将智能传感器称为“IntelligentSensor”；美国人则习惯于把它称作“SmartSensor”[31]。汽车上出现越来越多的智能传感器，比如智能车速传感器等[32]，智能温度传感器[33]John1997年发明了一只智能油箱是装有一个能监测油量的智能传感器，通过车载总线接口，将油量信息传到中央电脑。Allan等人开发了一种能利用电磁波来探测车辆前方障碍物的智能传感器CAN利用多普勒效应测量出每个障碍物的移动速度，同时剔除路边诸如指示牌、围Timothy等人最先提出了用于汽车的智能摄像机智能传感器一般由转换器、信号调理、模数转换、微处理器、通讯控制器和存储器等组成[37]，其主要功能为按预定格式及时限以数字方式输出物理量的数值；对传感器进行线性、温度补偿进行调整；零点及满量程值可调；有些还带有模拟量输出。与传统传感器相比，智能化传感器具有以下优势：（Honeywell）PPT系列智能精密压力传感器，测量液体或气体的精0.05％，比传统压力传感器精度大约提高了一个数量级。Smith用的传感器，而应该与其它系统分享传感信息，因此传感器必须有数字化的接口[38]，数字化的接口还有利于解决标定、补偿、线性化等问题。Russell等人已经提出了需要将汽车的传感器进行集成[39]GarbrielLIN网络数字接口的智能传感器原型[40]。英飞凌的工程师们认为今后的汽车中的传感器应该集成更多的智能化功能，这种智能化的功能包括[41]：故障检测，自测试，自标定及自修复等功能。汽车智能化执行器和总成Maltby等人认为智能化是执行器的必然趋势[42]，汽车制造商对汽车升级换代和客户不断要求的新功能使得汽车中的执行器不断增多，而集成电路使得执行器的智能化成为可能。Flamer等人开发了一种新的智能安全气囊[43]，它利用一个灰度摄像机对乘员进行实时扫描和分类，并自动设定不同引爆气压，采用了这项技术后可大大减少因为安全气囊给乘员带来的损伤。90年代在欧洲和日本发明的智能汽车前照灯[44]，克服了传统汽车前照灯对于汽车夜间行驶时速度、路面类型和各种天气条件的改变适应性较差的缺点，从而提高汽车夜间行驶安全性。Joseph等人发明了一种有三种操作模式的智能雨刮器[45]：手动操作、自动喷水操作和完全自动操作，在第三种模式下，雨刮器能根据玻璃透明度传感器自动进行刮水操作；而武汉大学电子信息工程学院开发的智能型雨刮器[46]，其特点是在汽车顶部迎风方向安装一个特别设计的雨量传感器，实时辨识并检测雨量（雪花，冻雨）的大小，由单片机控制雨刮器电动机自动工作在最佳转速（档）状态，驾驶员毋须频繁操作便能始终拥有良好的视线。智能轮胎是能实时自动提供汽车行驶状态中轮胎动态信息的一种轮胎[47][48]。这种轮胎可以通过安装在自己身上的传感器监测轮胎压力、温度等参数。美国、欧洲和日本近几年投入了大量人力和物力从事智能轮胎的研究，研究各种可用作轮胎嵌入式传感器技术的可行性，试图在实现轮胎压力监测的同时，完成轮胎道路摩擦、动态平衡和轮胎温度监控等功能[49]。智能化执行器和总成是在原有电器的基础上增加了各种复杂的功能，比如自我控制、自我调整等功能。车载微机1981微机算计和现在的计算机相差巨大，目前的车载微机算计一般当作汽车的信息中心与人机交互平台2006汽车公司均推出车载信息系统，应用到其高档轿车上，如表1.1所示。表1.1各汽车公司开发的综合信息系统[50]系统名称 公司 系统特色Onstar 通用 自主导航、远程故障诊断与维护TeleAid 奔驰（美国）车辆辅助安全系统Wingcast 福特 无线数字服务Car.Net 微软 面向车辆的嵌入式操作系统G-book、POD 丰田 ITS功能、英特网接口、X-by-wireNails,Crossbow 尼桑 3G移动通信、3D导航、智能手机Dualnote,Unibox 本田 集成的车辆控制导航上网辅助安全系SecretHideout 马自达 基于蓝牙技术连接的娱乐设备、蜂窝电话Covie 五十铃 导航、交通、上网、伊妹儿、连接个人电脑SpaceLiner,SUP 三菱 X-by-wire、仪器显示等WX-01,HM-01 斯巴鲁 导航、交通、上网、伊妹儿等以美国通用公司的Onstar系统为例，它包括许多信息服务功能[51]安全气囊监测、紧急求救服务、车辆跟踪、远程车门解锁、防盗定位、路径规划、出行服务、辅助驾驶等许多服务。在北美地区，由于基础设施较好，通用公司生产的绝大多数汽车上均安装有该系统。基于车载微机的信息系统，是未来人与电器系统的交互平台。但是车载微机的推广仍面临着如性能不完善、花费过高、没有标准化、操作困难等问题，这些问题随着处理器价格的降低、性能的提高，以及功能的标准化，将逐步得到解决。车载数字信号传输技术80年代以前的汽车基本使用点对点的通信连接，80年代后，各汽车公司纷纷开发出各种数字化信号的传输技术，称为“多路复用技术”（ultilegechnology，多路复用技术的目的就是用一条信号通道传递多个信号代替以前使用导线来传递信号的方式，也称为车载总线技术。车载总线技术开发与应用的早期，各个汽车生产厂家并没有遵循统一的标准，而是各自独立开发。车载总线技术的早期（80~90年代）1.2所示。1.21.2车载总线技术的早期（80~90年代）发展过程[7]8分类年份~'80~'81~'82~'83~'84~'85~'86~'87~'88~'89~'90~'91~'92~'93~'94~'95~'96~'97~'98~'99点对点通讯控制●SOARER光介质Cedric遥控系统 ● MarkII车门多路通道LEOPARDDEVONAIR●集中式控制电介质◆Ward和Goldstone公司Salplex总线 ● INFINITY（IVMS）RIVERA（CRTALLANTE（GMUR）CEDRIC（ 控制○●DAN）AUTOLAN）轿车光介质○Motor-Car） ◆CodenollLAN)○◆分布式控制电介质○ PALMNET） ○ PALMNET）D2B双绞线 ● COSMO）CAN）VNP） ◆LINLIN）CCD） ◆ TTP）CCD） ● LHCax（CCD）ABUB） ○ IPBUS）&标致VAN） ◆ BEAN）DLCS） ○ ACP）○ ○● i-Fo）◆ ◆◆SAE（J1850） ○ MICS） ◆SAE（J1939）600SEL（CAN）1.2CANJ1850VAND2B总线、LINLIN总线等多种总线标准。为方便研究和A，B，C1.2所示。表1.2汽车总线划分类别应用对象位速率（bps）应用范围A传感器执行器1~10K灯光照明，电动车窗，座椅调节等B数据共享10~125K车载信息，仪表显示，故障诊断C高速实时控制125K~1M发动机管理控制，动力系统控制ACCDBEANACPUBPTTP/A总线[53]。LIN1999年由LIN放式的低成本串行通信标准。LINUART12V的总线通信系统[54]，主要用于智能传感器和执行器的串行通信。2001年梅塞德斯-SLLINLIN类网络的主流[55][56]。BJ1850CAN总SAEJ185041.6Kbps10.4Kbps单线可变脉35m32[57]，被用在美国福特公司，通用公司以及克莱斯勒公司的汽车中。1994SAEJ1850BJ1850并不是一个单一标J1850而通用和克莱斯勒公司在相同的物理层上又使用不同的数据帧格式，并且三个20062007CANCAN80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。它是一种多主总线，1Mbps。1991BoschCAN技术规范[58]。1993ISO正式颁布了国际标CANCAN1994年美国汽车工程师协会卡车和巴士控CANSAEJ1939CAN还发展出一种具有容错功能的协议规范CAN总线具BC类网络的主流和标准。C125Kbps1Mbps之间。C类网络中的主要协议包括高速CAN(ISO11898-2)、正在发展中的TTP/C、FlexRay、ByteFlight等协议。TTP/CTDMA的访问方式[60]。TTP/C是一个应用于分布式实时控制系统的完整的通信协议，它能够支持多种的容错策略，提供了容错的时间同步以及广泛的错误检测机制，同时还提供了节点的恢25Mbps。TTP/C支持时间和事件触发的数据传输。FlexRayBWMDaimlerChryslerMotorolaPhilips等公司制定的功能FTDMA的确定性访问方式，具有容错功能及确定[61]。FlexRayCAN总线的方式连接。ByteFlightBMW10Mbps4KHz采用了光缆作为传输媒介。ByteFlight主要是面向安全气囊系统的网络通讯，还可用于X-by-Wire系统的通讯和控制[62]。1.3所示[63]，ALINCCANFlexRay步推广，MostD2B等主要面向多媒体应用。图1.3现代主流总线通讯技术比较[63]就目前应用状况来说，LINCANA、B、C类网络协议X-by-Wire1Mbps四类（ClassD）车载总线将显示出优势。但是由于面向应用对象不同，不会动LINCAN流地位。汽车总线的使用解决了点对点式车身布线带来的问题，更使车身布线规范Kassakian教授极富预见性地提出，今后的汽车电气系统将是由通信网络和电力网络构成[50]。智能化控制系统92年梅塞德斯-CAN总2003年XC90型轿车的汽车电器控制系统[64]，该系统使用了三条总线——CEM把动力总线和车身总线连接起来。飞思卡尔半导体公司是全球最大的汽车电子及半导体供应商之一。其在2005年提出了整车电器智能控制系统的构架[64]。系统采用三种类型的总线将所有汽车电子与电气设备连接成整车网络，通过集中式电控模块进行控制。飞利浦半导体公司为某型轿车开发的智能化控制系统包括传动装置控制模CAN总LIN总线连接。各该系统采用分布式控制，模块依照电器在车身上的实际位置划分，包括十个总成，分别是四个车门，驾驶座，副驾驶座，后乘员座，天窗以及前，CAN世界各大汽车电子零部件供应商也推出了自己的智能控制系统的解决方案。德国西门子VDO公司的汽车电器控制系统解决方案，它采用了仪表总线（etNs，，诊断总线（cCA，-，动力（PowerTrain（Multiplex四条总线。在仪表总线中，有驾驶室节点、车门节点、车灯节点等，在多元总线中有车前节点、车身节点，车后节点等，动力总线上有电控空气弹簧、变速箱和发动机管理系统等。奇瑞汽车公司拟研究开发整车电器控制系统采用了4种通讯总线，高速CAN总线、低速CAN总线、K线（诊断用）和LIN总线。9300系列客车具有代表性[65]9300ElectricalArchitecture）客车电器构造系统，通过三条数据总线所构成的客车控制器局域网，使系统可所以相对于模拟传输及模拟驱动方式的仪表具有更精确的显示，并且各仪表都具有错误诊断能力和恢复能力。国内高校也积极研发基于总线的汽车电器控制系统，比如大连理工大学设CAN总线的车身智能控制系统[66]个网络节点。国内研制的新能源车辆均采用了总线技术，比如同济大学研制的燃料电池轿车混合动力系统网络采用了动力总线（10个节点）和车身总线，均采用CAN总线技术[67]。车载总线技术的应用使汽车电气系统的设计经历了从点对点的连接系统，到集中式控制系统，到区域集中式控制系统三种结构的变化，这三种系统结构1.4（a（b（c）所示。点对点连接系统 （b）中央集中式控制系统 （c）区域集中式控制系统●普通电器 ■电控单元模图1.4汽车电气系统的发展1.4（a，这种系统连接简单，但随着电器增多，线束越来越复杂，电器间协调功能实现困难；中央集中式控制系统如图1.4（b）所示，协调机制在中央控制器中完成，虽然能够较好的完成电器间的协调工作，统中存在着多个分布的控制模块，控制模块之间通过总线传递信号，由于没有不利于升级、更新与合作生产。总的来说，目前汽车电器及电气系统的智能化技术还存在着以下不足之处：1-WireSMBusMicroWireUSB总线、I2C、SPI等等，没有一个统一标准，因为没有从整车系统集成的角度来考虑智能传感器和执行器的设计，很多智能器件无法直接在车上应用，相互之间也无法直接连接。（IEEE）IEEE1451.2生一个被测量或被控量的正确表示之外，还同时具有简化换能器（transducer）的综合信息以用于网络环境的功能的传感器”[68]。在最低层面上为智能传感器的定义提供了一个起始点。比如有的电器只集成了前端信号调理电路，而有的CAN感信号，而有的传感器已经把智能化功能定义到了诸如自我修复的功能[41]。基于各类总线的汽车电子控制系统大多采用了集中式控制模块的方式进行控制，控制器模块与电器之间仍然需要通过大量导线来连接，没有能有效减少整车的线束问题。根据实际的功能要求和电器分布，选择采用不同的总线和网络框架。比如有的CANCANLINCAN和LIN43条。本课题研究思路与研究内容研究思路1.1一起，因此不能针对其中某一个问题提出局部的解决方案。本课题研究根据目前汽车电气系统发展所取得的经验和技术，提出了一种称为“全分布式智能电器系统”的汽车电气系统，以下简称智能电器系统。智能电器系统的关键是利用车载网络对电器系统做全分布式设计，每个电器都是网络的节点。相比目前的汽车电子控制系统，智能电器系统节点数量庞大，因此采用局域网对局域电器先进行网络化组织，再将整车电器利用骨干网连接起来，骨干网和局域网组成了整车的信息网。通过给电器添加控制器的方式，使智能电器具备标准的电气接口，因此可以得到一种与电器无关的并且更加简化的线束；并基于中央协调器实现电子协调机制，实现电器间的协调控制，并通过中央微机作对电器实现多种模式的操控。智能电器系统设计的重点在于电器的智能化，智能化设计的难点在于控制器的设计。电器不同控制器也不同，为提高控制电路的通用性和重用性，减少开发工作和成本，采用模块化设计方法。模块化最初是作为一种产品设计方法提出的[69]，其主要出发点是将产品分解为多个模块进行设计与生产，优点是可以降低产品的研发与制造成本；同时，产品的模块化分解与组合，可以形成产品的多种选配，为大规模定制生产提供基础[70][71]。模块化的这种特点正好为多种不同的电器进行智能化设计提供了良好的方法基础。对控制器的软件也采用模块化的方法，将软件拆分为几个独立的算法，并采用参数化的方式对不同控制器进行编程，大大提高了软件的通用性和重用性。汽车包括载货汽车、越野汽车、自卸汽车、牵引车、客车、轿车、半挂车、专用汽车等8类[72]，就汽车电气系统而言，轿车和客车具有代表性，分别采用12V和24V系统电压，本课题选取一种车型，对智能电器系统进行验证。研究内容本课题致力于解决汽车电气系统所面临的几个主要问题（1.1节所述研究的目标是通过建立一种新的汽车电气系统结构，达到简化汽车线束、电器监控、多种模式操控以及安全用电等目标，本课题主要研究内容包括以下几个方面：汽车电气系统的网络化网络化设计是对智能电器系统的总体构架进行设计。由于电器对电气系统的重要性不同，需要将电器进行合理分类，对分类的电器进行网络化组织；同时需要建立系统的通信网和电力网，满足所有智能电器的通信和供电要求。汽车线束的简化汽车线束的简化是智能电器系统需要解决的主要问题之一。线束简化的关键在于如何使接插件标准化，并且使得线束与电器无关，与电器无关的接插件才能避免电器的误插，同时为不同配置的系统增加或减少未知电器提供可能。电器的智能化电器的智能化设计关键是对电器添加控制器，由于电器数量和种类的不同，控制器设计涉及到大量不同类型电器的控制器软硬件设计问题，因此需要采用模块化设计方法，提高设计的重用性，减少设计和调试工作量。电力网的设计电力网需要对整车用电实现监控和过流保护，因此需要设计智能电源以实现对电力网的通断控制、过流保护等功能，保证整车用电的安全。电器的操控问题现有电器的操控主要采用按钮，而智能电器系统中电器操控模式还包括语音操控和触摸操控，主要问题是解决语音命令的设计、触摸按钮设计以及多种模式操控之间的切换、协调控制等问题。整车电器的协调控制智能电器需要实现协调控制以保证系统正常工作。系统的协调控制既需要满足原车电气系统中电器之间的协调工作关系，又要保证智能电器互相之间的独立性，以便使得其控制器的设计更加简单。智能电器系统实验验证完成试验系统搭建，对系统的性能进行评价，验证智能电器系统在实车上应用的可行性。第2章 全分布式智能电器系统的网络化为能从系统层面解决汽车线束、电器监控与协调控制等问题，本研究提出行研究和设计。智能电器系统网络化包括信息的网络传输和电源的网络传输两个方面，信息的网络传输需要考虑网络结构以及网络协议，网络协议的设计需要考虑信息的组织、网络间信息转发以及网络的可调度性问题；电源的网络传输则需要考虑系统对电源的不同要求。本章首先对原车电器进行分类，按电器的重要性将其分为骨干电器和局域电器两类，通过电器骨干网（以下简称骨干网）和电器局域网（以下简称局域网）实现电器的网络化组织；设计了协调式网络协议用于实现电器的网络化通信与控制；最后设计了弱电电源网和电力网，实现了供电的网络化。原车电器分类本课题研究对将一辆大型公交客车（以下简称大客车）电气系统中的电器11.98m2.49m2.90m24V。该公交客车具备完整的电气系统和基本的电器配置，并且具有宽敞的车厢，便于搭建研究用的工作平台，方便系统的安装、调试。在本课题研究中，所谓电器是指物理上独立可分的用电设备，其中大客车上的发动机管理系统、空调系统、ABS系统、空气弹簧系统、电涡流缓速器5个电子控制系统由于采用了电子控制单元进行控制，其控制逻辑十分复杂，且时效性非常高，整体功能性强，无法拆解，在本课题研究中分别看作是一个电器。传统电气电子系统一般分为充电系统、启动系统、点火系统、发动机管理系统、照明系统、辅助电器、仪表系统、空调系统、底盘电子系统、舒适性系统等几个大类[182.1所示。序号序号分类电器数量主要参数1充电系统蓄电池112V/200Ah2发电机128±0.3V3启动系统起动机1300A4 发动机管理系统124V/15A5电子油门1电阻型传感器6侧标志灯824V/4W7前组合灯224V/（5W/21W/55W/60W）8前雾灯224V/70W9侧转向灯224V/21W10后组合灯224V/（5W/21W/21W/21W）11后雾灯124V/21W12 照明及信号指 高位刹车灯124V/5W13示系统示廓灯424V/4W14路牌灯224V/10W15门灯224V/10W16发动机舱灯124V/10W17司机灯124V/10W18通道灯224V/21W19机油指示板124V/1W20辅助电器雨刮器124V/180W21洗涤器124V/30W22除霜器124V/70W23电喇叭124V/10A24监视器124V/20W25下车提示器124V/10W26倒车蜂鸣器124V/10W27集中润滑器124V/30W28干燥器124V/30W表2.1大客车原电器列表发动机系统表2.1大客车原电器列表（续表）序号分类电器数量主要参数29空调系统124V/10W（空调面板）30 空调及供暖系 加热器124V/70W31统散热器524V/70W32换气扇224V/40W33ABS系统124V/100W34底盘电子系统空气弹簧系统124V/200W35电涡流缓速器124V/10W（电流控制盒）36舒适性系统门泵224V/50W37组合仪表124V/30W38组合开关4——39 控相关电器40

水温传感器，车速传感器，转速传感器，机油压力传感器，油量传感器车门状态开关，接近开关，驻车刹车开关，倒车空档开关，气压报警开关，下车请求开关，水位报警开关2.1788个，分别为右前、左4个，前后左右12241331个。2.1大的意义，但在系统集成时会面临本章开头所提及的一系列问题，因此本课题研究在上述分类的基础上对汽车电器做另一种分类，即将汽车电器分为骨干电器和局域电器，骨干电器就是对汽车电气系统的正常工作具有重大作用和不可或缺的电器，其余电器均为局域电器。骨干电器在充电系统中，发电机是最重要的电器，因此发电机为骨干电器；启动系统中，起动机是最重要的电器，因此也是为骨干电器；大客车采用柴油发动机，没有点火系统，发动机管理系统则包括用于燃油喷射和排放控制的管理系统以及电子油门踏板，这两个电器对发动机的正常运行至关重要，因此均为骨干电器；仪表系统中，组合仪表为驾驶员提供转速、车速等与行车相关的多种关键信息，因此组合仪表是骨干电器，其余为局域电器；空调系统包括控制面板、空调发电机、电容盒等多个电器，但空调系统作为一个电器考虑，并将其作为ABS正常运行意义重大，因此这些系统均应作为骨干电器；在驾驶室中还有用于驾驶员操控电器的开关，这些开关以组合开关形式密集地排列在仪表板上，每个2.2所示。表2.2大客车骨干电器列表序号电器名称序号电器名称序号电器名称1中央协调器6仪表台开关311发动机管理系统2中央微机7转向柱开关12缓速器3组合仪表8电子油门13空调4仪表台开关19空气弹簧系统14起动机5仪表台开关210ABS控制系统15发电机2.2驾驶员的人机交互平台，这两个电器是智能电器系统新添加到电器，也是智能电器系统必须具备的骨干电器。局域电器除骨干电器外，其余电器则均为局域电器，大客车局域电器的分布区域如图2.1所示。如图2.1所示，局域电器主要分布在车前、车中、发动机舱、车尾、车顶以及电瓶舱等地方。局域电器影响电气系统的局部功能。局域电器往往“散落”在汽车车身的各个地方，对汽车的线束的布置、安装以及故障检查带来很大困难。局域电器按空间位置分为几个组，根据大客车局域电器的分布特点，将客72.1A1～A72.3所示。表2.3大客车局域电器的分类区域类别数量局域电器A1车前11雾灯A2车中113散热器，右后侧标志灯，左后侧标志灯，右中散热器，左后散热器A3车中25A4车中37A5车后15倒车蜂鸣器，左后组合灯，后雾灯，后路牌灯，右后组合灯，高位刹车灯，右尾侧标志灯，左尾侧标志灯，后换气扇，接近开关，后起动熄火开关，发动机舱灯，左后示廓灯，右后示廓灯，后机油充电指示A6车顶13左通道灯，司机顶灯，左前示廓灯，前路牌灯，右前示廓灯，右通道灯，前换气扇，前门泵，前门灯，前门状态开关，后门泵，后门灯，后门状态开关A7电源8继电器1～继电器7，蓄电池监测器2.3A7内为用于组成智能电源的继电器和蓄电池。原车电气系统中的“电器盒”主要放置保险丝和继电器，在智能电器系统中被智能电源替代，智能电源用于实现电源的网络化（5章。电器的全分布式网络化组织智能电器系统采用全分布式控制，电器本身就是能独立控制的网络节点，电器的控制器分布在电器之中。智能电器系统的网络结构A可表述为A(C,L,E)

（2-1）其中C为骨干网，用于连接骨干电器，L为局域网，用于连接局域电器，E为电源网，用于给电器提供电源。局域网L根据空间位置划分为若干个LLj|j1,2,...M其中M为局域网数目。以下分别对骨干网、局域网予以叙述。骨干网骨干网是连接整车所有智能电器的通信网络，骨干网C定义为C(bc,D)D为骨干电器集，bc2.3

（2-2）（2-3）2.2中，bc为骨干网总线，di(i=1,2,…N)为单型骨干电器，由原电器中的ˆj(M等效成的骨干电器，N，M分别为单型骨干电器和复合型骨干电器数目。因此骨干电器集D定义为DDs,DdDs为单型骨干电器集，Dd为复合型骨干电器集，分别可描述为⎪Dsdi|i,,.N

（2-4）⎩d⎪Dˆj|j,,⎩d

（2-5）iˆj2152.4所示。表2.4大客车单型骨干电器定义序号符号单型骨干电器地址序号符号单型骨干电器地址1d1中央协调器0x809d9空气弹簧系统0x862d2中央微机0x2610d10ABS控制系统0x103d310x8211d11发动机管理系统0x004d420x8312d12缓速器控制器0x1F5d530x8413d13空调系统0x1A6d6转向柱组合开关0x8114d14起动机0x0B7d7组合仪表0x1715d15发电机0x878d8电子油门0x2F2.4网中占有特殊的重要位置，是其中最为重要的两个电器。局域网jLj定义为Lj(bj,Δj)

（2-6）式（2-6）中，bj为局域网Lj的网络总线，Δj为局域电器集，Δj可描述为Δjjk|k2,...,m(j)

（2-7）δjk(k=1,2,…,m(j))j个局域网的局域电器，m(j)为该局域网的电器总数。2.3所示。每个局域网的电器总数需要保持在一定范围之内，过少或过多都将使得局域网失去意义，因此局域网Lj中具有电器的数量m(j)必须满足mminm(j),j2,...,M

（2-8）式（2-8）中，mmin和mmax分别为局域电器总数的下限和上限值。局域网电器总数下限受到骨干网的限制，因为局域网电器总数减少意味着复合型骨干电器的增多，局域网电器总数的上限受到局域网通信能力的限制，比如在采用LIN总线的局域网中，从节点最大数目为16个[54]，因此取mmin为4，mmax为16。2.17L1～L7，3（的电器定义如表2.5所示。表2.5大客车局域电器定义序号符号电器名称功率（W）序号符号电器名称功率（W）Δ119δ2,8右前散热器701δ1,1洗涤器3020δ2,9左中散热器702δ1,2下车提示器1021δ2,10右后侧标志灯43δ1,3集中润滑器5022δ2,11左后侧标志灯44δ1,4雨刮器18023δ2,12右中散热器705δ1,5除霜器7024δ2,13左后散热器706δ1,6左前组合灯210Δ37δ1,7监视器2025δ3,1刹车驻车开关——8δ1,8左前雾灯7026δ3,2倒车空档开关——9δ1,9电喇叭7027δ3,3气压报警开关——10δ1,10右前组合灯21028δ3,4下车请求开关——11δ1,11右前雾灯7029δ3,5车速传感器——12δ2,1Δ2右侧转向灯2130δ4,1Δ4干燥器3013δ2,2右前侧标志灯431δ4,2加热器7014δ2,3左侧转向灯2132δ4,3油量传感器——15δ2,4左前侧标志灯433δ4,4水温传感器——16δ2,5左前散热器3034δ4,5机油压力传感器——17δ2,6右中侧标志灯435δ4,6转速传感器——18δ2,7左中侧标志灯436δ4,7水位报警开关——表2.5大客车局域电器定义（续表）序号符号电器名称功率（W）序号符号电器名称功率（W）Δ555δ6,4前路牌灯537δ5,1倒车蜂鸣器1056δ6,5右前示廓灯438δ5,2左后组合灯7057δ6,6右通道灯3039δ5,3后雾灯2158δ6,7前换气扇3040δ5,4后路牌灯1059δ6,8前门泵5041δ5,5右后组合灯7060δ6,9前门灯1042δ5,6高位刹车灯2161δ6,10后门泵5043δ5,7右尾侧标志灯462δ6,11后门灯1044δ5,8左尾侧标志灯463δ6,12前门状态开关——45δ5,9后换气扇4064δ6,13后门状态开关——46δ5,10发动机舱灯10Δ747δ5,11左后示廓灯565δ7,1智能继电器1448δ5,12右后示廓灯566δ7,2智能继电器2449δ5,13后机油充电指示567δ7,3智能继电器3450δ5,14接近开关——68δ7,4智能继电器4451δ5,15后起动熄火开关——69δ7,5智能继电器54Δ670δ7,6智能继电器63052δ6,1左通道灯571δ7,7智能继电器73053δ6,2司机顶灯3072δ7,8蓄电池检测器——54δ6,3左前示廓灯5网络互联局域电器无法与骨干电器直接相连，需要通过一个网关将局域网和骨干网连接起来，进而将局域电器和骨干电器连接起来，局域网和骨干网的互相连接如图2.4所示。C图2.4局域网与骨干网的互联2.4中，C为骨干网，Lj为局域网，γjLj和骨干网的网关，网关是骨干网和局域网的连接节点。将一个带有网关的局域网定义为一个复合型骨干电器ˆjj ˆj(γ,Lj

（2-9）复合型骨干电器具有骨干电器的特性，因为它与骨干电网直接相连，与其个，其定义如表2.6所示。表2.6大客车复合型骨干电器定义序号 符号电器名称地址序号符号电器名称地址1 ˆ1车前局域网0x905ˆ5车后局域网0x942 ˆ2车中1局域网0x916ˆ6车顶局域网0x953 ˆ3车中2局域网0x937ˆ7智能电源网络0x964 ˆ4车中3局域网0x93因此，大客车智能电器系统中有骨干电器22个，局域电器72个，其中复合型骨干电器7个。协调式网络协议（ControlAreaNetworkB类总线的1MbpsCAN师协会（SAE）J1939CAN2.0B的扩展格式基础上制定的适用于客车和卡车的通讯标准[73]J1939作为客车和卡车的总J1939协议。局域互联网（LocalInterconnectNetwork,LIN）总线具有单线传输、主从式CAN1/2，LINALINCAN之间存在着信息交换，当其中一个控制器更新、升级时，与之相关的其他控制器均需要做同样的变动，缺点是控制器之间的耦合性很大。智能电器系统采用中央协调器实现对电器的指令化控制，智能电器的控制器只需要执行中央协调器发出的指令，其优点是智能电器之间没有信息收发关系，完全相互独立；电器的控制器算法更加简单；系统也更有利于采用冗余的方法，提高可靠性。协调式网络协议的特点是智能电器只与中央协调器和中央微机存在信息收发关系：智能电器接收中央协调器的控制指令并执行，中央协调器接收电器的信息并发出控制指令；中央微机接收电器的状态信息，用于给驾驶员显示。协调式网络协议的构架P定义为P,) （2-10）PC信息的组织。骨干网信息组织CAN总线采用信息帧的方式交换信息，因此骨干网协议PC可描述为Cmi|i,,...,

（2-11）J1939CAN扩展帧格式，2.5所示。图2.5CAN扩展数据帧需要设计的部分2.5ILCANmi定义为mi(Ii,,Si,Yi,Ti

（2-12）Ii为（（型（E/P）三类，对事件型信息帧，没有周期。标识符场I在J1939协议中被重新定义，其格式如图2.6所示。2.6IPFDSIi可定义为Ii,,,Si

（2-13）J1939PJ19391~616最低。智能电器系统骨干网信息帧的优先级的分配原则为：12用于中央协调34用于传感器传感信息；优先级5预留；优先级6用于电器的诊断信息。J1939121FmiDFmi的标识符场。PC对信息帧数据场中的信息进行组织。信息帧根据协调式网络协议的特点，在智能电器系统的骨干网中，1帧信息；（组合仪表）保持兼容，转速、车速等传感J1939PDU2格式信息帧发送。PC352.72～415～20用于传输给仪表显示用的车辆信息，其余信息分别为骨干电器输出的状态信息。PFDS集SYPFDS集SY(E/P)T(ms)1m1 电子油门信息1F00386S1P502m2 电器控制指令（1）2FD0080S2E/P1003m3 电器控制指令（2）2FD0180S3E/P1004m4 点火指令2FD0280S4E/P1005m5 中央微机操作信息3D18026S5P1006m6 转向柱开关信息3D28081S6E/P1007m7 1开关信息3D28082S7E/P1008m8 2开关信息3D28083S8E/P1009m9 3开关信息3D28084S9E/P10010m10 2开关信息3D28092S10E/P100

表2.7大客车骨干网信息帧定义标识符I 信

帧类型 周期表2.7大客车骨干网信息帧定义（续表）PFDS集SPFDS集SY(E/P)T(ms)11m11 3开关信息3D28093S11E/P10012m12 车后开关信息3D28094S12E/P10013m13 车顶开关信息3D28095S13E/P10014m14 诊断请求5EAFF80S14E——15m15 仪表显示信息5EF0180S15E/P10016m16 文本显示信息5EF0280S16E/P10017m17 传感器信息5FD0393S17P10018m18 车速信息5FD0592S18P10019m19 油量信息5FD0493S19P10020m20 电压信息5FEF796S20P10021m21 ECAS信息6C1802FS21P100022m22 ABS信息6C2800BS22P100023m23 发动机信息6C38000S23P100024m24 缓速器信息6C48010S24P100025m25 空调信息6C58087S25P100026m26 起动机信息6C6801FS26P100027m27 发电机信息6C7801AS27P100028m28 弱电电源信息6C88096S28P100029m29 智能电源信息6C98096S29P100030m30 车前网关信息6CD8090S30P160031m31 1网关信息6CD8091S31P160032m32 2网关信息6CD8092S32P160033m33 3网关信息6CD8093S34P160034m34 车后网关信息6CD8094S36P160035m35 车顶网关信息6CD8095S35P1600

I

信息 帧类型 周期2.7m15～m20J1939PDU2PDU1m12；m5～m13的状态信息用CAN在负载率不高的系统中，实际信息发送延迟的差别不大（2.3.4节。2.7m6~m12m6~m12具有相同的参数组格式F；信息帧m30~m3516个，4比特的信息长度来编码，因此它F。信息组织Si，也就是帧内的信息集，可描述为Si{sij|j1,2,...,n(i)}

（2-14）SiCANsij述为sij(tij,lij,)

（2-15）式（2-15）中，tij为信息的类型，lij为信息编码长度，单位是比特，pij为信息所在数据场中的位置。31、2、48NlN2l。对数值型信息，采用8、16或32比特的编码长度，并通过因子f和偏置量a来定义s⎢v(s)a⎥

（2-16）⎢ f ⎥⎣ ⎦其中v(ssfa下条件：0⎢v(s)a⎥ ⎢v(s)a

（2-17）⎢ f ⎥ ⎢ f ⎥⎣ ⎦min ⎣ ⎦maxlsSAEJ19392.8所示。表2.8数值型信息的编码长度[73]长度（Byte）124正常值0～2500～642550～4.211081215*109保留值251～25464256～645344.211081215*109～4.294967294*109错误值254655344.294967294*109未定义值255655354.294967295*109对文本型信息，采用GB2312字符集，每个文字长度为16比特。864mi2.9所示。9中，油门开度信息（s12s171s172，转速信息（s173，车速信息（181，里程信息（s182，油量信息（s11，蓄电1～3（s16,5，s16,5，s16,5）3个信息为文本型，其余均为枚举型信息。2.9m30～m35的数据场中包含了该局域网中每个局域电器δj-29,k2.10所示。2.9骨干网信息的组织帧信息集信息位置及长度安排（1~64Bit）编号mS12345678910111213141516171819|202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061|6263|641m1S1s1,1s1,22m2S2s2,1s2,2s2,3s2,4s2,5s2,6s2,7s2,8s2,9s2,10s2,11s2,12s2,13s2,14s2,15s2,16s2,17s2,18s2,19s2,20s2,21s2,22s2,23s2,243m3S3s3,1s3,2s3,3s3,4s3,5s3,6s3,7s3,8s3,9s3,10s3,11s3,12s3,13s3,14s3,15s3,164m4S4