新能源汽車車內(nèi)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展綜述

屈凡

中國第一汽車股份有限公司天津技術(shù)開發(fā)分公司 天津 300462

發(fā)展新能源汽車既是有效緩解能源和環(huán)境壓力，也是推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的緊迫任務(wù)。目前，汽車技術(shù)正沿著智能化、輕量化、電動(dòng)化的方向發(fā)展，汽車影音娛樂、主動(dòng)安全、智能駕駛與智能網(wǎng)聯(lián)等新興業(yè)務(wù)正在或即將涌現(xiàn)。這些新技術(shù)的出現(xiàn)也對汽車原來的通信線路結(jié)構(gòu)等提出了更高的要求，特別是汽車的通信架構(gòu)等，本文就對汽車發(fā)展中的以太網(wǎng)進(jìn)行了簡要分析，從汽車的線路通信結(jié)構(gòu)這一方面進(jìn)行了簡要概述，使汽車總線協(xié)議朝著智能化等方向發(fā)展。汽車內(nèi)部通信線路等的改變也為汽車的新技術(shù)提供了基礎(chǔ)[1]。

1 新能源汽車IVN技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 電控系統(tǒng)技術(shù)來源及構(gòu)成

現(xiàn)在的汽車電控系統(tǒng)通常由傳感器、ECU和執(zhí)行器組成；傳感器可以通過采集和分析汽車中的各個(gè)信息等進(jìn)行分析，控制器則是在后續(xù)收集和分析汽車內(nèi)部各個(gè)零件以及汽車運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的分析，控制器也起到了向汽車系統(tǒng)內(nèi)傳遞各個(gè)汽車指令的作用，操縱汽車運(yùn)行，執(zhí)行器在接受了總控制臺(tái)發(fā)出的信息后可以及時(shí)做出反應(yīng)。

1.2 電控系統(tǒng)技術(shù)演化及特征

在汽車發(fā)展的早期階段電控系統(tǒng)采用的是點(diǎn)到點(diǎn)的通信技術(shù)，電控系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)系統(tǒng)之間的聯(lián)系需要建立在汽車線路的基礎(chǔ)上進(jìn)行線路連接，所采取的IVN框架如圖1所示，由于汽車由人駕駛，所以汽車的安全性至關(guān)重要，汽車的構(gòu)成也比較高，特別是汽車內(nèi)部各個(gè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否合理，汽車所用的外部材料等各項(xiàng)成本都比較高，另外汽車內(nèi)部各個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)等維護(hù)量也比較大。

由圖1，我們可以了解到汽車的IVN技術(shù)連接情況，在圖1中，我們可以看到該結(jié)構(gòu)是由多個(gè)ECU相連接所組成的結(jié)構(gòu)，為了減少ECU的數(shù)量，降低汽車線路中的各種經(jīng)濟(jì)成本，在上世紀(jì)80年代就使用了新的通信技術(shù)，以更好的保證汽車運(yùn)行，同時(shí)降低了汽車的成本，多路通信技術(shù)就是新的技術(shù)，在圖2中可以看出這種新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與第一種結(jié)構(gòu)相比降低了汽車的成本，同時(shí)也做出了一些改進(jìn)，更有助于汽車的發(fā)展。汽車的總線協(xié)議具有代表性的有CAN、LIN等，這些總線在組成汽車內(nèi)部線路時(shí)發(fā)揮著重要作用。

隨著現(xiàn)在汽車行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在汽車也在不斷的改進(jìn)，其性能在不斷增強(qiáng)，能耗在不斷下降，也能達(dá)到節(jié)能環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在的新能源汽車采用了多路通信技術(shù)下的IVN架構(gòu)，這是一個(gè)支持分布式實(shí)時(shí)控制的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在汽車的運(yùn)行中發(fā)揮著更重要的作用，讓汽車的性能得到更優(yōu)配置。

2 國內(nèi)外新能源汽車IVN技術(shù)面臨挑戰(zhàn)

汽車在給人們帶來便利的同時(shí)也帶來了環(huán)境污染，同時(shí)也加劇了城市交通堵塞，針對這種情況，新能源汽車的研發(fā)和推廣等更是受到人們的廣泛關(guān)注，現(xiàn)在的新能汽車目標(biāo)是清潔高效低耗能低污染等，以改善環(huán)境質(zhì)量，降低環(huán)境污染，減輕能源消耗為主要目標(biāo)，現(xiàn)在隨著科技的進(jìn)步，也出現(xiàn)了無人駕駛、車載影音娛樂等技術(shù)，相信在不久的將來這些新技術(shù)由虛擬走向現(xiàn)實(shí)，盡管現(xiàn)在已經(jīng)出了無人駕駛的汽車，但是技術(shù)還有待提高，因此還需要經(jīng)過科學(xué)研究才能將其進(jìn)行大范圍的推廣，這也導(dǎo)致新能源汽車IVN面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

2.1 帶寬壓力

無人駕駛等業(yè)務(wù)的發(fā)展對汽車的IVN提出了更高的要求，特別是汽車的內(nèi)部運(yùn)行結(jié)構(gòu)以及汽車內(nèi)部線路等，無人駕駛技術(shù)要獲得大量推廣，就需要對汽車內(nèi)部各個(gè)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行改進(jìn)，如傳感器的要求更高，必須具有更高的分辨率，才能承載新技術(shù)的使用，同時(shí)需要ECU發(fā)揮各自的交互作用，以使汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)更好的運(yùn)轉(zhuǎn)。汽車中的IVN通信帶寬也需要更高的要求，以達(dá)到促進(jìn)汽車新系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的作用，汽車內(nèi)部的各個(gè)通信協(xié)議等都需要及時(shí)更新和維護(hù)，以滿足汽車新技術(shù)的使用等。

2.2 安全可靠性壓力

新技術(shù)的發(fā)展也給汽車帶來了安全可靠性壓力，特別是在汽車行駛中，汽車內(nèi)部導(dǎo)航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等也需要網(wǎng)絡(luò)的支持，汽車內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如果受到攻擊則會(huì)泄露駕駛員的行蹤，因此不利于加強(qiáng)其人身安全，這種安全攻擊也會(huì)造成各種事故，給駕駛員留下安全隱患，如導(dǎo)航系統(tǒng)的失靈等。IVN總線協(xié)議都缺少信息安全機(jī)制，當(dāng)將無人駕駛應(yīng)用到汽車中后，需要建立一個(gè)信息保護(hù)機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制，以更好的加強(qiáng)汽車安全，同時(shí)也要提升汽車原來的通信架構(gòu)能力，讓汽車在行駛途中發(fā)揮積極的作用，降低因汽車內(nèi)各個(gè)設(shè)備連接所導(dǎo)致的故障。

2.3 靈活性壓力

在IVN上增加、刪除、更換結(jié)點(diǎn)時(shí)，基于協(xié)議原因，相關(guān)部件需要作程序的修改、刷新、測試，帶來了汽車維修和個(gè)性化生產(chǎn)的高投入、高成本；在這種情況下，就需要降低企業(yè)的成本，對汽車內(nèi)部的各個(gè)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行再次改進(jìn)。

3 結(jié)語

隨著科技的發(fā)展，越來越多的新技術(shù)出現(xiàn)了，如無人駕駛等新技術(shù)，這些新技術(shù)被應(yīng)用到汽車中，以更好的發(fā)揮作用，為人們提供更多的便利，本文就對新能源汽車車內(nèi)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了簡要分析。