隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)在汽車中的融合，以燃油電子噴射、電子防抱死剎車系統(tǒng)(ABS)、電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)(EBD)、電控轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)(EPS)、自動(dòng)變速器、電子行駛穩(wěn)定系統(tǒng)(EPS)......等集機(jī)械、電氣和電子一體為代表的現(xiàn)代汽車技術(shù)由價(jià)格高昂的高級(jí)轎車應(yīng)用逐漸滲透到面向百姓的家庭轎車之中，與這些技術(shù)密切相關(guān)的車載網(wǎng)絡(luò)也隨之進(jìn)入家庭轎車之中。據(jù)作者統(tǒng)計(jì)，近兩年在中國(guó)下線，售價(jià)在6~20萬(wàn)之間的轎車中都能發(fā)現(xiàn)車載網(wǎng)絡(luò)的綜影。圖1是上海大眾汽車有限公司2002年推出的POLO轎車上車載網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

      圖1中，POLO轎車中兩條獨(dú)立車載網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了整車信息的共享，一條車載網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于動(dòng)力系統(tǒng)，它將發(fā)動(dòng)機(jī)控制、自動(dòng)變速箱、ABS、安全氣囊和防盜控制等與汽車動(dòng)力系統(tǒng)密切相關(guān)的部件連到一起，實(shí)現(xiàn)了整車動(dòng)力系統(tǒng)的信息共享；另一條車載網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于舒適系統(tǒng)，它將與人們舒適度相關(guān)的車身電子系統(tǒng)連接到了一起，實(shí)現(xiàn)了整車車身電子系統(tǒng)的信息共享；組合儀表集中了兩條車載網(wǎng)絡(luò)的信息，用于整車信息的人機(jī)交互；而兩條車載網(wǎng)絡(luò)中的信息共享則通過(guò)車載網(wǎng)絡(luò)控制單元實(shí)現(xiàn)。

      在目前售價(jià)不到十萬(wàn)人民幣的POLO中，從整車動(dòng)力系統(tǒng)到與人們舒適相關(guān)的車身系統(tǒng)大量采用車載網(wǎng)絡(luò)，這說(shuō)明車載網(wǎng)絡(luò)己由服務(wù)于奔馳、寶馬等高級(jí)轎車的專用技術(shù)，轉(zhuǎn)化為服務(wù)于普通家庭轎車的通用技術(shù)。

二、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)己用于量產(chǎn)的自主研發(fā)產(chǎn)品

      車載網(wǎng)絡(luò)主要有：CAN、Byteflight、FlexRay、LIN、MOST、IDB-1394，其中，F(xiàn)lexRay還沒有正式發(fā)布，據(jù)報(bào)告道Byteflight目前僅用在寶馬公司2002年3月上市的BWM-7系列轎車中，在量產(chǎn)的汽車中還沒有發(fā)現(xiàn)LIN蹤影；而MOST和IDB-1394是應(yīng)用于車載電子設(shè)備的多媒體應(yīng)用。在己量產(chǎn)的汽車中，只有CAN應(yīng)用最廣泛。

      如果不局限于汽車，CAN在中國(guó)的應(yīng)用己有近十年的歷史，在這十多年中，國(guó)內(nèi)各個(gè)行業(yè)都有CAN應(yīng)用成功的實(shí)例，上個(gè)世紀(jì)九十年代末至今，CAN應(yīng)用于己量產(chǎn)的自主研發(fā)產(chǎn)品有：在北京和利時(shí)公司DCS2000集散控制系統(tǒng)中，CAN用于控制站內(nèi)部I/O模塊之間的信息交互；在清華大學(xué)電機(jī)系的TH-3變電站微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中，CAN用于變電站內(nèi)部微機(jī)保護(hù)裝置之間的通信；國(guó)家863重大電動(dòng)汽車專項(xiàng)將車載網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)子項(xiàng)目進(jìn)行研究，目前從事該項(xiàng)目的課題組己成功地研發(fā)出用于CAN車載網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和測(cè)試的一系列專用儀器設(shè)備；......。從1995年作者開發(fā)成功CAN應(yīng)用系統(tǒng)至今，由作者親自設(shè)計(jì)的CAN應(yīng)用系統(tǒng)，并投入實(shí)際應(yīng)用的不少于1萬(wàn)個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)。這些成功的實(shí)例說(shuō)明CAN在國(guó)內(nèi)己不再是高不可攀的技術(shù)難題。

三、零部件智能化率低是自主車載網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)化的瓶頸

      雖然CAN在國(guó)內(nèi)有大量應(yīng)用的成功實(shí)例，但令人遺憾的是在量產(chǎn)的汽車中采用自主研發(fā)以CAN為代表的車載網(wǎng)絡(luò)還沒見報(bào)到。車載網(wǎng)絡(luò)是汽車內(nèi)部各電子控制單元(ECU)之間進(jìn)行信息交互的橋梁，具備網(wǎng)絡(luò)信息交互功能是現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的主要特性，如果脫離了自主研發(fā)汽車電子控制單元這個(gè)基礎(chǔ)，自主車載網(wǎng)絡(luò)自然成了空中樓閣。

      按SAE車載網(wǎng)絡(luò)分類，其車載網(wǎng)絡(luò)共分A，B，C三類總線：A類面向傳感器/執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸位速率通常只有1-10kbps，主要應(yīng)用于電動(dòng)門窗、座椅調(diào)節(jié)、燈光照明等控制；B類面向獨(dú)立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡(luò)，位速率一般為10-100kbps，主要應(yīng)用于電子車輛信息中心、故障診斷、儀表顯示、安全氣囊等系統(tǒng)，以減少冗余的傳感器和其它電子部件；C類面向高速、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)，最高位速率可達(dá)1Mbps，主要用于懸架控制、牽引控制、先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制、ABS等系統(tǒng)，以簡(jiǎn)化分布式控制和進(jìn)一步減少車身線束。

      現(xiàn)代汽車技術(shù)中，燃油電子噴射、電子防抱死剎車系統(tǒng)(ABS)、電子控制制動(dòng)力分配系統(tǒng)(EBD)、電控轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)(EPS)自動(dòng)變速器、電子行駛穩(wěn)定系統(tǒng)(EPS)......等是提高汽車性能，保證行車安全的關(guān)鍵領(lǐng)域，同時(shí)它們中的一些技術(shù)也是各個(gè)國(guó)家為了環(huán)保和安全的需要，在汽車中強(qiáng)制使用的技術(shù)，如燃油電子噴射、ABS......。這些技術(shù)的一個(gè)共同的特點(diǎn)是附加值高、對(duì)電子元件的成本不敏感，它們是不斷發(fā)展的半導(dǎo)體技術(shù)和信息技術(shù)進(jìn)入汽車領(lǐng)域的突破點(diǎn)。在上個(gè)世紀(jì)90年代32位MCU因成本等各方面的制約，其應(yīng)用范圍僅僅局限于一些特殊領(lǐng)域時(shí)，摩托羅拉32位系列MCU 68300己成為量產(chǎn)汽車的燃油電子噴射單元的首選MCU。令人遺憾的是這些涉及汽車制造的關(guān)鍵領(lǐng)域已被全球各大汽車公司和汽車電子公司壟斷，雖然世界上每年生產(chǎn)的汽車是以百萬(wàn)為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，但它們的燃油電子噴射單元卻僅由德國(guó)博士、美國(guó)德爾福和日本電裝三家公司提供，目前在中國(guó)市場(chǎng)銷售價(jià)格不到3萬(wàn)元人民幣的微型轎車上唯一的電子控制單元――燃油電子噴射單元也是采用德國(guó)博士的產(chǎn)品。到目前為止，在量產(chǎn)的汽車中還沒有發(fā)現(xiàn)自主研發(fā)的電子控制單元在涉及汽車關(guān)鍵領(lǐng)域中的應(yīng)用，自然其自主的C類車載網(wǎng)絡(luò)也不可能在這些領(lǐng)域有所作為。

      如果說(shuō)自主車載網(wǎng)絡(luò)在以燃油電子噴射為代表的現(xiàn)代技術(shù)中應(yīng)用遇到的是技術(shù)方面的障礙，而相對(duì)于技術(shù)門檻相對(duì)較低的車身控制來(lái)說(shuō)，其面向車身控制的A類網(wǎng)絡(luò)則遇到的是另一方面的問(wèn)題――國(guó)產(chǎn)零部件智能化率低。

      對(duì)于車身控制，其車載網(wǎng)絡(luò)有助于簡(jiǎn)化安裝工序、降低故障率和成本。但實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的前題條件是：車身控制己完成了電氣控制向采用MCU為基礎(chǔ)的智能控制過(guò)度，而且隨著人們對(duì)汽車舒適度要求的不斷提高，其復(fù)雜的車身控制系統(tǒng)及其內(nèi)部繁重的信息交互，需要采用大量的線束才能實(shí)現(xiàn)。線束的增加，意味著汽車的安裝工藝復(fù)雜、成本增加和故障率的上升。據(jù)摩托羅拉1998年報(bào)道，僅將BMW的四個(gè)車門用車載網(wǎng)絡(luò)取代原有的傳統(tǒng)線束，在增強(qiáng)了功能的同時(shí)，線束重量減少了15千克。2003年6月在南京菲亞特下線的新車派力奧?周末風(fēng)由于采用了汽車整體車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從而減少了23%的線束，降低元件重量2.8 千克。而上海大眾汽車有限公司在2002年推出的POLO轎車，雖然全車大量采用車載網(wǎng)絡(luò)，但從其銷售價(jià)格來(lái)看，它并不比同類車型的價(jià)格高，這說(shuō)明POLO在采用車載網(wǎng)絡(luò)后至少成本沒有增加多少。

      但對(duì)于國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的汽車來(lái)說(shuō)，整車控制系統(tǒng)中其零部件的智能化率很低，其車身控制基本上還停留在以電氣控制為主。如果要在這些汽車中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，必需將控制系統(tǒng)中的相關(guān)零部件智能化，而且只有整車零部件的智能化達(dá)到一定量的突變之后,其車載網(wǎng)絡(luò)在性能和成本控制方面的優(yōu)勢(shì)才能充分體現(xiàn),推動(dòng)自主車載網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的真正動(dòng)力才能激發(fā)出來(lái)。

      目前國(guó)內(nèi)的零部件廠家生產(chǎn)的汽車零部件主要以機(jī)械電氣為主，幾乎沒有涉及集機(jī)械、電氣和電子一體的汽車電子領(lǐng)域。據(jù)作者最近一段時(shí)間調(diào)查，國(guó)內(nèi)目前從事車載網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)者都是在現(xiàn)有以機(jī)械電氣為主的汽車零部件之間增加MCU和與車載網(wǎng)絡(luò)相關(guān)電子元件，構(gòu)成車載網(wǎng)絡(luò)控制單元，在汽車中實(shí)現(xiàn)了車載網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用。但這種方法網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有汽車零部件的設(shè)計(jì)相分離，不可能實(shí)現(xiàn)資源共享，使線束設(shè)計(jì)變得更復(fù)雜，成本呈上升趨勢(shì)。因?yàn)檐囕d網(wǎng)絡(luò)單元與其控制的零部件之間的線束在數(shù)量上并沒有減少，在以電氣控制為主的汽車中，傳輸是以高電壓(12V)，大電流(毫安以上)的大信號(hào)為主，對(duì)線束的抗干擾能力要求低；而網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)氖?V、小電流(毫安以下)的小信號(hào)，對(duì)線束抗干擾能力要求高，在原有的控制系統(tǒng)中增加了網(wǎng)絡(luò)這個(gè)中間環(huán)節(jié)造成成本上升。在汽車價(jià)格不斷下調(diào)的今天，任何使成本增加的技術(shù)是很難被市場(chǎng)接受。

      由于資源的分散，零部件在功能上的重復(fù)，在短時(shí)間內(nèi)完成控制零部件的智能化,達(dá)到整車控制的網(wǎng)絡(luò)化,實(shí)現(xiàn)具有成本優(yōu)勢(shì)的量產(chǎn)，這將是國(guó)內(nèi)汽車界面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

四、資源的有效整合是自主車載網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)化的重要途徑

      整車控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是建立在控制系統(tǒng)智能化的基礎(chǔ)之上，而控制系統(tǒng)智能化的核心是零部件的智能化，解決零部件智能化是實(shí)現(xiàn)自主車載網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。

      國(guó)內(nèi)龐大的汽車零部件制造體系，在機(jī)械電氣為主的汽車零部件的設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，具有一定國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。作者在和一家世界知名汽車零部件供應(yīng)商的一位工程師交談中，他說(shuō)：博士公司發(fā)明了產(chǎn)品，我們?cè)谕茝V產(chǎn)品，而產(chǎn)品的大量生產(chǎn)在中國(guó)的浙江。這位工程師的話無(wú)形中表露出對(duì)中國(guó)汽車零部件商實(shí)力的肯定；以汽車為背景的CAN在國(guó)內(nèi)其它行業(yè)產(chǎn)業(yè)化成功的經(jīng)驗(yàn)為我們發(fā)展自主的車載網(wǎng)絡(luò)打好了基礎(chǔ)；而中國(guó)在家電及其通信行業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的不斷增強(qiáng)，證明了我們有能力發(fā)展大規(guī)模的電子產(chǎn)業(yè)。但我們又不得不面對(duì)中國(guó)汽車零部件在涉及汽車電子特別是在車載網(wǎng)絡(luò)面臨的困境，作者認(rèn)為整車、零部件商和相關(guān)電子領(lǐng)域協(xié)同作戰(zhàn)，組成統(tǒng)一設(shè)計(jì)、共同研發(fā)的戰(zhàn)略同謀，實(shí)現(xiàn)資源的有效整合，使基于自主的車載網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在性能和成本控制上優(yōu)于傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)，是自主車載網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)化的重要途徑之一。