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新能源電動汽車(帶網關Gateway)車身網絡控制系統CAN數據開發趨勢

2022-04-06 12:17:03 劉國瓊

    隨著國內新能源汽車的崛起好快速發展,電動汽車無論是平民消費級,還是昂貴的大品牌,基本全部支持CAN網絡,大部分的車型已經配備了網關(Gateway)。包括了傳統汽油車類的奔馳、寶馬、大眾、保時捷、通用等傳統燃油車系,新能源新造車勢力及很多合資國產新能源車、自主品牌都支持網關(Gateway)車身網絡控制系統。

 

    起步比較晚的中國,也開始慢慢爬坡,相關的CAN總線數據研究已經脫胎換骨,從院校走向市場,實現真正的網絡電子化、汽車數字化、智能化。在汽車內部的CAN/LIN總線技術實時性、可靠性、抗電磁干擾性逐步增強,伴隨著中國新能源汽車發展的東風,市場 開放巨大的需求,CAN的數據得到更加廣泛應用。基于新能源車的產品逐漸鋪開,新能源汽車CAN數據必然是一項朝陽產業,有著無限前景,在中國普及和應用將隨著汽車電子的深入,網關(Gateway)的標配,變得更加多樣化、智能化、門檻也將越來越高。

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    網關(Gateway)CAN數據開發領域,開發難度存在巨大的差異,中國有句傳統,叫在什么山唱什么歌,從這座山出去,不一定會唱那山的歌。意思是汽車零部件供應商,只是獲得指定車型的CAN網關數據交互部分協議,然而市場環境下,新能源汽車電子控制系統在不同汽車制造廠家裝置的網關(Gateway)位置、數據、線束定義、CAN報文、LIN都不同,不少廠家是委外開發,更有甚者還是組裝廠的搞法,底層核心依舊在國外,到現在還沒有自己的這套系統。而且,大學汽車院多為學術討論為多,實操及具體開發與整車邏輯控制并沒完全市場化,所以,無論是基于網關(Gateway)控制器的開發,還是基于CAN/LIN系統的產品,是具有高門檻,長積累的行當,無疑含有廣闊的市場前景。

 

    電動汽車大量應用網關(Gateway)已經是不爭的事實,速銳得基于新能源汽車CAN總線數據的應用也已經被大家認同,只有不斷深耕底層CAN數據的汽車電子技術,才能使得汽車在未來的產業數字化領域達到世界領先水平。現在汽車網關設計中廣泛采用的美國汽車工程師協會SAE推薦網絡拓撲結構,大體有三類CAN網絡,一條是500K速率的CAN,用于動力系統、BMS電池管理系統等,關鍵連接對象是發動機、變速箱、電池組、ABS、助力轉向、安全氣囊控制等,另一條是中速CAN,應用于車身要求較高的系統,還有一條是低速CAN,關鍵連接和控制汽車的外部燈光照明、燈光信號、空調或者其他低速控制單元。大多數的車型一律采用高速CAN,因為ECU的處理能力在不斷升級,一般大多都采用的500K,里面包括了發動機、電動機、車身、電池組、底盤及安全,娛樂系統更高級的部分已經采用了以太網。

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    以車型網關(Gateway)采集CAN數據舉例,長安CS75PHEV的網關位置在方向盤正左邊,需要拆開儀表左邊貼門的裝飾面板,拆掉左邊空調通風口的面板,寶馬5系的網關在主駕駛室平放腳的地板位置,保時捷卡宴的的網關在主駕駛室座椅下方,帕拉梅拉的網關汽油車的在副駕駛,混合動力的可以在后尾箱找到,寶馬摩托車的可以接入到姿態傳感器,北汽EU5的在副駕駛手套箱右下方,合創新能源的與長安CS75PHEV相近,這個位置比較難拆,新款本田雅閣的在主駕駛左腳踏板上方,特斯拉可以接入扶手箱后邊的端口,長城汽車部分車型在保險盒上方,大眾汽車大多接入油門踏板上方等等。

 

    以新能源電動汽車門窗控制子系統CAN產品舉例,主模塊上連接有駕駛員門、窗控制面板,可以控制各個電動窗和門,因此,需要確認的CAN數據就包括了點火信息、鑰匙狀態、五門狀態、天窗狀態、保險開關和開/關門執行狀態等,為了識別正確的CAN信息數據輸入,信息的上升和下降均為毫秒級,模塊在檢測到按鍵輸入后,將發送對應命令到從節點,并開啟從節點。軟件上采取USART實現LIN從節點通訊協議,從中檢出主節點發送給本從節點命令,并實施對應動作;實施器件驅動——門鎖電機驅動,電動窗電機驅動及其反饋信號檢測和保護;門區按鍵/開關狀態檢測并實施相關控制;環境溫度及電機溫度檢測。以車燈控制舉例,無論是原車件還是副廠件,都需要接受到中央處理ECU發來實施指令驅動相關車燈遠光、近光、左轉向、右轉向、示寬燈、霧燈及警示燈等),后燈控制模塊也是一樣的。為此,很多中控臺的控制與改裝件就需要借助原廠CAN協議來支持他們的產品,實現無縫對接。

 

    目前,卡脖子的芯片技術正在國產化,基于網關Gateway的車身網絡控制系統CAN數據開發、產品開發也可以同步實現國內自主開發與生產,速銳得的成本將大幅低于進口產品,也就不再依賴國外的芯片實現自主正向開發,在較強的技術和價格競爭優勢下,根據不同產品、不同數據、不同應用,可開發更多新能源電動汽車系列產品,遠銷全球。以常規的組合開關、中央控制、電動窗、雨刮、照明、門鎖、工況以及基于數據開發出的智能駕駛輔助系統、車隊管理平臺、用車成本管理、工程機械運作等等從產品成本、性價比等同類進口產品相比,具備較強的市場競爭力。

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    技術上,接入CAN線,實時獲取汽車的相關數據,速銳得根據汽車CAN數據相關值的變化,做出合適的模擬及動作測試,先從小范圍內開始模擬測試,然后再擴大范圍,驗證數據可行性及動態變化。在汽車ACC狀態、怠速狀態、熄火休眠前后比對,同步在高轉速、低轉速、平均轉速下查看汽車CAN數據變化,無論是原車傳感器,還是其他控制策略峰值。傳感器的難度和CAN總線的難度有差異,因為傳感器的數值更加靈敏,每秒差不多有300萬個trips,對芯片要求算力也要求極高,特別是DPF、安全氣囊之類傳感器之類高速監控的傳感。從50毫秒級的CAN數據采集到0.2微秒的汽車傳感器數值采集與模擬,深入到汽車用的Sent協議底層,這已經是數據開發深度突破。

 

    另外,汽車電子化、數字化是熱點,電子信息技術與汽車制造技術走向深度融合,新能源汽車的電子化水平、網絡化水平、智能化水平都在不斷提高,動力和制動部分控制是很復雜的系統工程,也是汽車中的關鍵技術,這也是為什么無人駕駛的線控系統極度關注這個領域,發展到自動化控制或者自動駕駛,需要長期的積累,而現在我們要做的就是對抗國外技術標準封鎖,打破壟斷,國產替換。國內基于CAN網絡數據的研究與應用都比較晚,大多產品都是學習國外,真正網絡化電子設備和整車產品基礎還是靠引進,速銳得在這個領域沉淀10年,已經具備幾套產品設計的完整架構,相信以后會有越來越多的中國人創造出更新、更好的汽車總線產品。

 

    這個產業,和國際優異的水平相比,差距還是存在,關鍵表現在中國產商投入度不夠,資本也看不懂、產業極度依賴科技人才,并需要長期投入;另外,這類創新性產品往往要從整車設計步驟開始,中國的汽車制造廠的商務合作態勢非常“硬剛”。高端生產力不足,只能在低端做文章,中國汽車制造永遠都處在拼價格,被國外割韭菜的惡性產業環境。但新能源汽車正處在一個高速發展的階段,含有較大的市場容量,市場前景很好,國內外多家廠商要求生產帶CAN總線產品,未來市場潛力極大。

    


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