汽车电子成本管理的论文

汽车电子成本管理的论文

　　在传统汽车中，开关、继电器、电磁仪表等与电子相关的零部件构成了汽车电器，它们之间信息交互是建立在点对点电气信号连接基础上的。电气信号的种类也局限于模拟信号和开关信号。实施信号连接的电线束，通常称为线束。

　　汽车中电器的技术含量和数量是衡量汽车性能的一个重要标志。汽车电器技术含量和数量的增加，意味着汽车性能的提高。但汽车电器的增加，同样使汽车电器之间的信息交互桥梁———线束和与其配套的电器接插件数量成倍上升。在1955年平均一辆汽车所用线束总长度为45米；而到了2002年，一辆汽车所用的平均线束总长度达到了4000米。线束的增加不但占据了车内的有效空间，增加了装配和维修的难度，提高了整车成本，而且妨碍了整车可靠性的提高。

　　为了在提高性能与控制线束数量之间寻求一种有效的解决途径，在20世纪80年代初，出现了一种基于数据网络的车内信息交互方式———车载网络。

　　车载网络采取基于串行数据总线体系结构，这是业界的共识。在各种串行数据总线中，最常见的是PC机上的串口UART，因此最早的车载网络是在UART的基础上建立的，如通用汽车的E&C、克莱斯勒的CCD、福特的ACP、丰田的BENA等车载网络都是UART在汽车上的应用实例。UART在汽车上的成功应用，标志着汽车电器系统在融入汽车电子之后，再一次向汽车网络化方向迈进。

　　由于汽车具有强大的产业背景，随后车载网络由借助通用微处理器/微控制器集成的通用串行数据总线，逐渐过渡到根据汽车具体情况，在微处理器/微控制器中定制专用串行数据总线，如CAN、LIN、Byteflight和FlexRay等都是为汽车定制的专用串行数据总线。20世纪90年代中期，美国汽车工程师协会(SAE)下属的汽车网络委员会，为了规范车载网络的研究设计与生产应用，按网络的传输速率将车用总线划分为A、B、C三类。车载网络的分类标志着业界已接纳车载网络这一全新的技术，并使其进入产业化阶段。

　　现代车载网络显示了在现代汽车中从复杂的动力系统到简单的座椅、车灯、车门控制，从集成了全球定位系统(GPS)的车载导航仪到单一的音响喇叭，处处可见网络的踪迹，网络已成为各汽车电器/汽车电子之间的信息纽带。

　　产业化进展迅速

　　网络技术在汽车上的应用，不但增强了汽车的性能，而且减少了线束的用量。2003年6月在南京菲亚特下线的“派力奥·周末风”，由于采用了汽车整体车载网络技术，从而减少了23的线束，降低元件重量2.8千克。在“派力奥·周末风”中，车载网络将前照灯照明、前/后窗自动玻璃清洗控制、转向灯控制、后风窗雨刮器、内部照明系统、单点触电动窗自动升降、电子防盗系统通过网络连为一体。

　　由于车载网络不但增强了汽车性能，而且还降低了整车汽车电器/汽车电子系统的成本。为此收集了一些数据，希望从这些数据中能反映出车载网络的发展过程和现状。

　　近两年在中国生产，价格在8万元～20万元之间，采用车载网络的轿车、SUV情况。价格在20万元以下的'轿车属于普及型轿车，但车载网络却在近两年在中国生产的普及型轿车中占据了相当大的比重，说明车载网络已在轿车中进入产业化阶段，它不再是高档轿车独享的专用高级技术。说明CAN总线已成为普及型轿车车载网络的主流。

　　在车载网络的发展过程中，通信介质已日益引起关注，目前POF已得到大量应用。此前德国宝马汽车公司宣布在2002年3月上市的最高级新款轿车“BMW7”系列中采用了50米POF。它表明大量采用POF车载网络的汽车已经开始进入实用阶段。

　　数据通信对速度的要求是永无止境的。在车载网络的发展过程中，介质的通信速度是制约车载网络应用和发展的一个重要因素。POF在汽车上的成功应用，不但推动了以Byteflight、FlexRay和MOST等现有的以POF为介质的高速车载网络的产业化应用，而且为下一代车载网络的发展创造了条件。随着人类生活空间的拓展，IT融合于汽车之中是未来发展的必然趋势，而作为IT装置之间实施信息交互媒介的网络，将会有更多类似于IEEE1394、Bluetooth等IT领域应用的网络向汽车渗透。

　　中国机会

　　随着中国经济的高速发展，面对中国巨大的轿车市场，世界上各大汽车制造商纷纷与国内汽车制造厂合作生产轿车，并且所生产轿车的技术含量正逐渐与世界同步。据相关资料报道，近年来在国内生产的轿车中，汽车电子在汽车中所占的比例及其汽车电子的技术含量已超过世界轿车的平均水平。

　　目前国际汽车工业广泛采用系统开发、项目平台、全球采购、模块化供货等运作方式。最近上海、浙江、广东已在不同程度上起动了汽车电子产业。政府的支持、市场的需求为中国汽车电子的发展提供了良好平台。车载网络是典型的实时嵌入式网络系统，而中国拥有较多的嵌入式系统开发人员，提供了大量的人才储备。这是中国汽车电子的发展机遇，也是具有自主知识产权车载网络在中国的发展机遇。

　　在“十五”国家电动汽车重大科技专项支持下，由清华大学与北京客车厂等单位开发的燃料电池城市客车、天津清源电动车辆股份有限公司等单位合作研发的XL纯电动轿车、由奇瑞汽车公司等合作单位研发的纯电动轿车都采用了具有自主知识产权的车载网络。目前中国科学院电工研究所汽车电子应用技术研究组在电动汽车重大科技专项支持下，专注于具有自主知识产权的车载网络CAN总线塑胶光纤集线器的研发。赛弗CC6450BY采用了CAN总线标志着车载网络在中国自有品牌汽车中的产业化进程开始了。

　　而车载网络作为连接车内机械、电器和电子信息的纽带，是整车的核心技术，而国内汽车工业的现状将注定具有自主知识产权的车载网络的大量运用还需要汽车企业和相关技术开发商付出大量的努力。

　　串行数据总线特点

　　在计算机技术中，数据总线分为并行数据总线和串行数据总线，串行数据总线是将数据按bit流的方式通过一根或多根通信介质实施信息交互的一种数据通信方式，它的特点是占用信道少、信息容量大。

　　日常生活中最常见的电视机红外线遥控、以太网、ADSL、USB、RS232等都属于串行数据总线范畴。它和电气信号连接方式的本质区别是信息容量大。由于串行数据总线占用信道少，因此它是内嵌微处理器/微控制器智能零部件或设备与外界实施信息交互的主要方式，在通用微处理器/微控制器中一般集成了一种或数种串行数据总线。

　　·车载网络的分类

　　车载网络的分类有两种方式：一种是基于传统的SAE总线分类，另一种是新型专用总线。

　　传统的SAE总线分类：A类面向传感器/执行器控制的低速网络，数据传输位速率通常只有1Kbps-10Kbps，主要应用于电动门窗、座椅调节、灯光照明等控制；B类面向独立模块间数据共享的中速网络，位速率一般为10Kbps-100Kbps，主要应用于电子车辆信息中心、故障诊断、仪表显示、安全气囊等系统，以减少冗余的传感器和其他电子部件；C类面向高速、实时闭环控制的多路传输网，最高位速率可达1Mbps，主要用于悬架控制、牵引控制、先进发动机控制、ABS等系统，以简化分布式控制和进一步减少车身线束。

　　·POF特性

　　POF(PlasticOpticalFiber)是塑胶光纤的缩写，它使用丙烯酸树脂作为核心材料，其主要特性是：POF直径比其他类型的光纤大，通信速度高，成本低，系统设计时几乎不考虑EMC问题，材质坚韧不易断裂，具有很强的强抗振动和弯曲特性。但与石英光纤比较，其光传输损失较大，对长距离传输不合适，是光传输最后100米解决方案的主力。由于车内的通信距离有限，且振动较强，因此POF的特性促使了它在汽车中的成功应用。目前使用的线束，数据传输速度一旦超过500Kbps，其EMC问题将成为设计的主要障碍。新开发的新型总线近年来，伴随着汽车电子系统网络化进程的加快，又有许多新型总线被开发出来。由于面世时间较短，它们要么在理念上不成熟，要么缺乏实际应用的考验，所以尚未被SAE接纳吸收。

　　还有一些车用总线因其新颖的网络属性或独特的应用方式而受到重视。它们是：以ISO9141、ISO15765forCAN为代表的诊断总线；以MOST为代表的多媒体总线；以FlexRay、Byteflight为代表的X-by-wire技术及其在其他类型车载网络中的应用；IEEE1394、Bluetooth等IT网络在汽车中的渗透。