典型信息传送方式及网关
1.常见的动态控制系统的ECU配置方式
为了改善汽车的动态特性,汽车上的电子控制系统愈来愈多,最常见的有电子燃油喷射系统(EFI)、防抱死制动系统(ABS),四轮转向系统(4WS)、四轮驱动系统(4WD)和有源悬架系统(ASUS0等,这些系统均配备有各自的ECU。日益增多的ECU及其通信设备使汽车的生产成本逐年上升。为了降低成本,首先要减少数据传输功能设备,而要做到减少线束、接头、网关等功能设备,必须采用能满足高速多路复用通信的协议,以共享和传送“控制信息”。此处所指的“控制信息”,有发动机转速、车身垂直加速度、车速等等,这些“控制信息”连续馈送至网络总线(图1)
图1 汽车动态控制系统
EFI-电子燃油喷射系统(ECU-A);ABS-防抱死制动系统(ECU-B);4WS-四轮转向系统(ECU-C);4WD-四轮驱动系统(ECU-D);ASUS-有源悬架系统(ECU-E)
各个ECU接需要从总线上接收最新的信息以操纵使动器。例如,匹配发动机转速传感器的ECU-A(EFI),将发动机转速数据连续馈送至总线,而不需要考虑该ECU应用些什么数据;另一方面,其他几个需要发动机转速数据的ECU,只需从总线上接收发动机转速数据而勿需考虑目身应分发些什么数据。 对于接收ECU,它接收到的最新数据为现行数据。在实际实施中,每当ECU接收到数据,就将这些数据存储在RAM区,并将这些数据按各自的类型赋值,因此,RAM总有一个更新了的数据复制并存储在其中,再通过对这些数据的应用,使ECU获取最新的数据。
2.ECU之间数据传递的主要特征
汽车内ECU之间与办公用微机之间的数据传输特征不尽相同,主要差别在于传输频率。汽车内ECU之间的数据传输频率是变化的,例如,在发动机加速时,进行的是高频数据传输,如每隔4ms传输l次;而在发动机低温低速状态,则只需作每隔l秒左右l次的低频传输。
3.汽车内各ECU数据传输/使用的映象
为叙述方便,采用图1所示的5个ECU组成的动态控制系统。5个ECU之间的“控制信息”设定为55种:
(1)发动机转速,(2)车速,(3)节气门开度,(4)汽车右前高度,(5)汽车左前高度,(6)汽车右后高度,(7)汽车左后高度,(8)制动液压力……(54)车身纵向加速度,(55)车身垂直加速度。
上述的55种数据用两字节表示即有足够的精确度,换句话说,用二字节传输数据对ECU是适宜的。ECU传输每个数据或其他ECU接收这个数据用于控制的情况见表1所列。
表1 数据传输/使用的映象
数据 | ECU-A | ECU-B | ECU-C | ECU-D | ECU-E |
(1)发动机转速 | 传输 | — | 使用 汽车动态 | 使用 | — |
(2)车速 | 使用 | 传输 | 使用 | 使用 | 使用 |
(3)节气门开度 | 传输 | — | 使用 | — | 使用 |
(4)汽车右前高度民主 | — | 使用 | 使用 | 传输 | 使用 |
…… | …… | …… | …… | …… | …… |
(54)纵向加速度 | — | 使用 | 传输 | 使用 | — |
(55)垂直加速度 | — | 使用 | — | 使用 | 传输 |
数据传输总数 | 15 | 9 | 11 | 13 | 7 |
数据使用总数 | 12 | 23 | 15 | 18 | 27 |
表中的“一”表示不起作用或相互间无关系。例如,发动机转速数据由ECU-A发送和被ECU-C和ECU-D接收使用,而ECU-B与ECU-E并不使用这些数据。换而言之,由一个ECU发送出的一种数据,会被一个以上的ECU所采用,但不一定会被所有的ECU都采用。从数据类别来说,ECU-A发送整个动态系统55种数据中的15种,只有12种被其他ECU所采用;ECU-E发送的数据只有7种。但因汽车高度根据悬架往复行程分为很多等级,加上汽车平顺性按软、中、硬等不同模式转换,故数据被其他ECU采用较多达27种。
4.汽车内各ECU数据类型的分级
数据类型是指为适应不同应用场合的需要,由程序设计语言为数据变量定义的数据结构性质和特征,每种数据类型都规定了变量可能取值的范围及允许进行的一组操作,丰田汽车的每种数据类型均由它的变化速率定义传输周期,而数据类型可按数据传输周期和各个ECU的平均频率分级(表2)。
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