遼寧/陳東波

四、電氣系統(tǒng)

（一）通信通道

為了讓All-New Discovery 與其他Land Rover 產(chǎn)品保持一致，已修改了車輛的通信網(wǎng)絡。中速和高速CAN 被替換為高速CAN 網(wǎng)絡結構。作為首次引入Land Rover 產(chǎn)品的功能，此網(wǎng)絡結構還配備了超高速Flex Ray 通信通道。

網(wǎng)絡按如下劃分：

◆車身HS CAN：所有模塊均采用了高速版本以提高帶寬，從而為全新的車身功能提供支持

◆底盤HS CAN：包含了提供底盤/車輛動力以及駕駛員輔助系統(tǒng)和安全功能的所有模塊

◆舒適HS CAN：為舒適度和控制、信息娛樂以及駕駛員信息功能提供支持的主通信功能

◆電源模式0 HS：這是一套電源管理網(wǎng)絡，可在車輛鑰匙處于關閉位置時為需要通信的車輛交互功能提供支持（電源模式0 通信）

◆動力傳動系統(tǒng)HS CAN：支持通過先前的網(wǎng)絡架構設計為無法遷移到Flex Ray 網(wǎng)絡的模塊提供通信

◆Flex Ray：全新的總線布局，動力傳動系統(tǒng)已從先前的PT-CAN 網(wǎng)絡進行遷移，以便提高通信能力

1.網(wǎng)關模塊

1.CAN 總線連接 2.BCM/GWM 3.以太網(wǎng)連接 4.CAN總線（電源模式0） 5.診斷插座

56 信號傳輸

網(wǎng)絡架構還將網(wǎng)關模塊（如圖55所示）和車身控制模塊整合到了一個模塊中。診斷插座仍然直接連接到網(wǎng)關模塊，但連接技術得到了增強?，F(xiàn)在安裝了使用以太網(wǎng)連接將診斷設備連接到車輛的裝置，而不是通過CAN總線連接將診斷設備連接到車輛。

2.CAN總線

在了解Flex Ray 概念之前，我們首先來回顧下高速CAN總線網(wǎng)絡的工作方式。CAN 總線提供了一個通信網(wǎng)絡，允許電子控制模塊交換數(shù)據(jù)。CAN總線網(wǎng)絡被分類為多主網(wǎng)絡，即連接到網(wǎng)絡的所有模塊均具有同等的權限來傳輸消息。除了可傳輸周期性（定期傳輸）消息外，總線還允許實施事件驅動的通信策略，因此，每個模塊必須能夠隨時訪問總線?？偩€在任意指定時間只可傳輸一條消息，因此，為了讓網(wǎng)絡正常運轉，將使用一組規(guī)則（仲裁）來將數(shù)據(jù)或消息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡中，所有模塊必須遵守這些規(guī)則以準確發(fā)送和接收消息，如圖56所示。

（1）CAN 消息結構（如圖57所示）

使用定義的字段結構來傳輸數(shù)字化消息：

圖55 網(wǎng)關模塊

①開始字段——指明新消息的開端

②標識符字段——消息信息/內容和優(yōu)先級

③控制字段——消息中包含的數(shù)據(jù)量

④數(shù)據(jù)字段——數(shù)據(jù)或消息

⑤循環(huán)冗余檢查（CRC）字段——一個計算值，用于驗證是否已接收正確的數(shù)據(jù)量

圖57 消息結構圖

⑥確認字段——由任意接收模塊填寫，以向發(fā)送方表明是否已成功投遞消息

⑦時間范圍結束——表明現(xiàn)在可以發(fā)送下一條消息

消息結構包含檢查字段，但只有在發(fā)送消息后才可以檢測到傳輸故障，因此網(wǎng)絡必須處于活動狀態(tài)才能確定傳輸問題是否存在。仲裁描述了消息的發(fā)送順序，模塊必須耐心等待自己的消息獲得最高優(yōu)先級，然后它們才可擁有用于傳輸數(shù)據(jù)的總線的獨家訪問權限。盡管該系統(tǒng)在過往早已被證實無比可靠，但CAN 總線網(wǎng)絡并未被分類為容錯網(wǎng)絡，不保證可以在特定時間范圍內投遞消息或傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不會發(fā)生損壞。包含損壞數(shù)據(jù)的傳輸實際上會拖慢總線活動，因為必須重復傳輸過程。

（2）CAN總線總結

◆CAN總線采用了多主原則

◆通信通道允許傳輸周期性消息和由事件驅動的消息

◆在任意時刻，僅可通過總線傳輸一條消息

◆使用了仲裁協(xié)議來管理任意消息的傳輸

◆使用了一系列定義的字段來結構化每條消息

◆通信通道并不具備容錯特性

◆不保證可以在特定時間范圍內傳輸消息

◆損壞的數(shù)據(jù)可能會影響總線的運行速度

3.Fle xRay

All-New Discovery 的通信網(wǎng)絡是首款采用Flex Ray 通信協(xié)議的Land Rover 產(chǎn)品，如圖58所示。Flex Ray 是一套串行通信系統(tǒng)，適合在管理安全關鍵型車輛系統(tǒng)的模塊之間交換數(shù)據(jù)。它提供了可容錯的實時通信通道，其工作速度高達10Mbit/s?？偩€架構由一對扭結電線（正極總線和負極總線）構成，電路使用了端接電阻器。其數(shù)據(jù)傳輸方法與CAN 總線類似，其中，通過同時改變兩根電線上的電壓來制造電壓差，從而創(chuàng)建數(shù)字邏輯“1”或“0”。Flex Ray傳輸還需遵循一組規(guī)則，這些規(guī)則定義了Flex Ray 協(xié)議，以及用于實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?。Flex Ray 拓撲主要被排列成“星形”配置。所有模塊均包含一個通往中央BCM/GWM 模塊的專用分支。此配置的優(yōu)勢是，如果一條分支故障，且與一個模塊之間失去通信，則其他模塊可以繼續(xù)進行相互通信。注意： 車輛配備分動箱控制模塊（TCCM）時，可修改配置。

圖58 通信模塊連接

Flex Ray總結

◆Flex Ray 的工作速度高達10Mbit/s◆總線由一對扭結電線構成

◆使用電壓差來傳輸數(shù)據(jù)

◆使用Flex Ray 協(xié)議來管理數(shù)據(jù)傳輸

◆星形配置提供了強大的網(wǎng)絡結構

4. Flex Ray傳輸協(xié)議（如圖59所示）Flex Ray使用了時分多址（TDMA）法，而非多主概念。不允許模塊按照隨機或基于事件的順序訪問通信總線，它們僅可按照精確定義的、時長相等的時隙計劃傳輸數(shù)據(jù)。

每個通信周期包含以下字段：

◆靜態(tài)分段——劃分為同等時長的時隙以傳輸靜態(tài)數(shù)據(jù)

◆動態(tài)分段——劃分為同等時長的時隙以傳輸基于事件的數(shù)據(jù)

◆符號窗口——可用于網(wǎng)絡維護

◆網(wǎng)絡閑置時間——用于同步所有網(wǎng)絡模塊

為了流暢傳輸或接收數(shù)據(jù)，所有Flex Ray 模塊必須同步到相同的時鐘。將傳輸起始時間范圍，以便為所有模塊建立時鐘時間。在通信周期內，網(wǎng)絡閑置時間將使模塊有機會重新同步/調整它們各自的時間基礎設置。由于時間將在整個網(wǎng)絡操作期間保持一致，F(xiàn)lex Ray能夠確保投遞到該網(wǎng)絡上的模塊的數(shù)據(jù)一致性。因此，作為此特性帶來的優(yōu)勢，所有Flex Ray 模塊可以接收到最新或接近實時的傳輸數(shù)據(jù)。

圖59 FLex Ray傳輸

A.通信周期1 B.通信周期2 1.時隙1（BCM/GWM） 2.時隙2（PCM） 3.時隙3（ABS） 4.時隙4（TCM）

圖61 動態(tài)分段

（1）傳輸總結

◆Flex Ray 不使用多主概念

◆模塊根據(jù)基于時間的計劃傳輸數(shù)據(jù)

◆所有Flex Ray 模塊同步到相同的時鐘時間

◆Flex Ray 模塊可接收到最新的傳輸數(shù)據(jù)

（2）靜態(tài)分段（如圖60所示）

網(wǎng)絡設計者將確定所有Flex Ray 模塊的通信順序。確定順序后，每個模塊將被分配一個特定的時隙。模塊在通信周期內等待其特定的時隙來臨，然后可以獲得用于傳輸數(shù)據(jù)的總線的獨家訪問權限。如果模塊離線或未準備好傳輸數(shù)據(jù)，則分配的時隙將保持空白。該模塊必須等到下一個通信周期才能傳輸數(shù)據(jù)。使用TDMA 法時，通過靜態(tài)分段來傳輸周期性數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)是既定的系統(tǒng)的動態(tài)變量的值并非隨機，它們將始終按照可預測的方式對指定時刻施加在該系統(tǒng)上的力做出反應。使用車輪轉速作為變量示例。無論是靜止還是移動，車輛將始終具備車輪轉速（既定）。將使用車輪轉速值來影響其他大量車輛系統(tǒng)，因此會把此信息反復傳輸?shù)娇偩€上。將定期傳輸消息“車速為x km/h”，因為只有變量“x”或實際車速會發(fā)生改變。使用TDMA 法后，便無須進行消息仲裁，現(xiàn)在將在可預測的時間范圍內傳輸數(shù)據(jù)。該示例顯示了4個時隙，在現(xiàn)實中，每個通信周期可能包含數(shù)十個時隙，通信通道可以在每個通信周期傳輸大量數(shù)據(jù)。

（3）靜態(tài)分段總結

◆Flex Ray模塊按照網(wǎng)絡設計的順序/計劃傳輸數(shù)據(jù)

◆每個模塊使用特定的時隙傳輸數(shù)據(jù)

◆每個時隙允許模塊獲得總線的獨家訪問權限

◆靜態(tài)時隙允許傳輸既定數(shù)據(jù)

◆每個通信周期可以傳輸來自所有已連接模塊的靜態(tài)數(shù)據(jù)

（4）動態(tài)分段（如圖61所示）

TDMA 功能足以完成靜態(tài)消息傳輸，但幾乎無法支持由事件驅動的消息傳輸（動態(tài)消息傳輸）。為實現(xiàn)此功能，F(xiàn)lex Ray 提供了相應選項，以通過動態(tài)分段擴展每個通信周期。動態(tài)消息示例已踩下制動踏板。動態(tài)分段具有固定的時長，分為一系列細微時隙。這些細微時隙按優(yōu)先級順序排列，最接近時間范圍起始點的細微時隙負責傳輸最高優(yōu)先級的消息。固定分段長度可確保靜態(tài)數(shù)據(jù)傳輸不會發(fā)生延遲。由于不可預測事件驅動的數(shù)據(jù)（非既定），將對消息傳輸協(xié)議進行修改。傳輸將遵循基于時間的靈活多重訪問協(xié)議。盡管消息必須在特定細微時隙中傳輸，消息仲裁（與CAN總線類似）將決定哪個模塊可以使用可用的分段時間。到達某個細微時隙時，模塊可以在短時間內傳輸任意動態(tài)數(shù)據(jù)。如果模塊沒有傳輸數(shù)據(jù)，它將失去該時隙，系統(tǒng)將繼續(xù)前進至接下來的時隙。將重復此過程，直到模塊傳輸動態(tài)數(shù)據(jù)。在傳輸期間，接下來的細微時隙必須等待傳輸完成。如果時間范圍到期，則具有較低優(yōu)先級的消息必須等待下一通信周期開始。注意： 每個時隙（靜態(tài)或動態(tài)）均使用一系列字段（創(chuàng)建方式與單條CAN 總線消息類似）創(chuàng)建。

（5）動態(tài)分段總結

圖62 蓄電池能源網(wǎng)絡

◆事件驅動的數(shù)據(jù)指的是動態(tài)數(shù)據(jù)

◆動態(tài)數(shù)據(jù)是非既定的

◆動態(tài)分段允許傳輸動態(tài)數(shù)據(jù)

◆消息將遵循仲裁協(xié)議（基于時間的靈活多重訪問協(xié)議）

◆通信周期是靜態(tài)和動態(tài)分段的組合

（6）通信通道總結

①CAN總線

◆使用多主概念，所有模塊具有相同的總線訪問權限

◆在任意時刻僅可通過總線傳輸一條消息

◆消息需要經(jīng)過仲裁以決定消息傳輸順序

◆周期性消息和事件驅動的消息遵循相同的仲裁方法

◆無法保證數(shù)據(jù)的投遞時間范圍

②Flex Ray

◆使用TDMA協(xié)議，所有模塊均根據(jù)計劃獲取總線的獨家訪問權限

◆靜態(tài)消息無須經(jīng)過仲裁

◆在每個通信周期傳輸多條消息

◆保證消息的投遞時間范圍

◆通信周期包含靜態(tài)數(shù)據(jù)和劃分了優(yōu)先級的動態(tài)數(shù)據(jù)

◆所有模塊均可傳輸和接收最新/實時的數(shù)據(jù)

（二）蓄電池能源網(wǎng)絡（如圖62所示）

1.永久蓄電池電源按照如下方式在車輛中進行分配

從蓄電池到蓄電池接線盒（BJB）：接線盒這一部件包含了一些可將多個電路連接到主電源的接線。從蓄電池獲取電源，然后分為多股獨立的高電流消耗輸出。所有“接線”均使用大型保險絲連接到主電源。因此，在發(fā)生短路時，每個輸出都可以獲得單獨的保護。注意：BJB 位于右后側圍板飾件的下方。

（待續(xù)）