汽车车身网络控制系统开发可行性研究报告.pdf
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1、WOED 格式 专业资料整理 汽车车身网络控制系统开发可行性研究报告 一、项目开发的主要内容、目的和意义(一)、项目主要内容 控制器局域网(ControllerAreaNetwork 缩写为 CAN),是国际上应用最广泛 的现场总线之一。主要应用于汽车电子控制单元,如发动机、ABS、安全气囊等。局部 互联网 LIN(LocalInterconnectNetwork),主要应用于低速的电子控制单元,如门 窗、车灯等。作为 CAN 的辅助网络或子网络,在不需要使用 CAN 总线带宽和多功能的场 合,比如智能传感器和车身控制装置之间的通信,改用 LIN 总线可以大大节省成本。项目是采用美国 Micr
2、ochip 公司的 16 位芯片,应用于“基于 CAN/LIN 总线的车身 控制系统开发”。该控制系统采用 CAN 低速网络与 LIN 网络的混合网络技术,借鉴欧洲 最新产品设计方案,在设计中包括车身控制模块、门/窗控制系统主模块、中控锁模块、全电子式组合开关、车灯控制模块等,采用不高于 125Kbit/s 速率的低速 CAN 网络将上 述各模块连接起来,此项技术在国内尚属领先阶段。新产品是由项目公司独自编程、设 计,结合公司现已拥有的模块、LIN 网络技术等,开发出的基于 CAN/LIN 的车身控制系 统。本项目研究的目的是对该控制系统实施产业化生产。(二)、项目的目的和意义 1、CAN 总
3、线相对传统线束的优势 1、传统汽车采用控制线束和控制配电盘,用 CAN 总线代替车辆线束,可减少各功 能模块所需的线束数量和体积。2、CAN 总线的汽车各电器设备采用了电子保护,可恢复式保护电器设备运行,驾 驶员通过仪表盘便一目了然。3、减少整车重量并降低汽车成本,具有较高的数据传输可靠性和安装便捷性,扩 展了汽车功能。4、CAN 总线方便部件功能较复杂的汽车使用,提高汽车舒适性、设计更人性化;便于不同车型的通用配置设定。WOED 格式 专业资料整理 5、CAN 总线形成汽车电气技术平台,便于车辆改型和多种车辆共用一个平台,降 低汽车的研发和生产成本。CAN 总线巡检设备,可自动完成整车检测。
4、2、是对抗国外技术封锁、垄断的替代产品 专家认为,与 20 世纪 70 年代引入集成电路、80 年代引入微处理器相比,近 10 年来,CAN 数据总线技术的引入是汽车电子技术发展的又一个里程碑。自 1989 年以来,支持 CAN 总线标准的汽车制造厂商越来越多。然而,汽车总线在中国的发展却不容乐观。国内零部件生产虽然数量可观,但整体 规模不大,缺乏开发能力。直到现在,关于汽车网络的研究还主要集中在科研院校,真 正网络化的电子设备和整车产品基本还是依靠引进。本公司经过两年多的前期开发,现 已完成极具竞争实力的阶段性产品,正在进行产品试装试验。3、是促进国产汽车工业发展的需要 与国际先进水平相比,
5、我国汽车电子产品差距很大,主要体现在国内厂商实力不大,研发能力薄弱;企业缺乏自身设计能力。据介绍,目前发达国家的高级轿车电子产品装 备量已超过整车价值 30%以上,我国还不到 20%。这说明,在我国的汽车电子产品中,高端产品生产能力严重不足。因此,发展汽车电子产品,在国际竞争中掌握主动,成为 我国汽车电子产业的迫切任务。4、提供高性能、低成本的车身控制系统成套产品 由于 CAN 总线的实现成本较高,一个 CAN 节点芯片组需要 30 多元,而对于汽车的 许多基本应用而言,并非都需要用 CAN 节点来实现连接。随着节点数的增加,这部分成 本会相应增加,而 LIN 对 MCU 要求的资源很少,普通
6、串行口就可以实现,一般 LIN 子节 点所用的 MCU 成本只需要几元。在 CAN/LIN 网络中,低速 CAN 可通过网关连接高速 CAN 网络,LIN 节点用来连接门窗控制网络从而达到降低汽车成本、提高使用性能的效果。所以通过本项目的实施,可为汽车工业提供安全、可靠、低成本的车身控制系统成套产 品。5、本项目对我省经济发展的促进作用WOED 格式 专业资料整理 项目单位地处西部,经济技术相对比较落后,科研力量不强,但在设计方面,我 们已形成自己的优势。公司依托自身力量开发的汽车电子产品,拥有自主知识产权,已 经批量给海马、长城、哈飞、陕汽等汽车厂配套。2006 年为 XX 集团配套的产品直
7、接使 其新增产值 3000 多万元,使得传统的汽车零部件配套上了一个新台阶。(三)、总目标及分年度目标 1、总体目标 目前,公司已开始前期技术开发。本项目实施期限 2007 年 8 月至 2009 年 8 月,项 目总投资 955 万元;2008 年 10 月前完成整车运行试验;2008 年 10 月后小批量供货;2009 年项目达产,销售 2 万套;新增销售收入 2080 万元,利润 303 万元,税金 258 万 元;2010 年将达到年产 4 万套生产能力,年新增销售收入 4160 万元,利润 605 万元,税金 517 万元;到 2011 年将达到 10 万套生产规模,年新增销售收入达
8、到 1.04 亿元,利润 1513 万元,税金 1293 万元。2、阶段目标 序号目标任务预计完成期限备注 1 产品样机设计开发 2007 年 12 月以前进行中 2 实验样机、整车跑车试验 2008 年 10 月以前 3 设备购买、试产 2007 年 12 月2008 年 3 月 4 小批量供货 2008 年 10 月2008 年 12 月 5 批量供货 2009 年 1 月-2009 年 7 月 6 申请项目鉴定或验收 2009 年 08 月 说明:项目起止时间:2007 年 8 月-2009 年 8 月 3、经济目标 项目实施期三年内经济目标如下表预测:单位:万元 年份年销售收入交税总额
9、净利润 2009 年 2080258303 2010 年 4160517605WOED 格式 专业资料整理 2011 年 1040012931513 二、项目承担单位的基本情况与条件(一)、企业现状 1、申报企业基本情况 企业名称:XX 科技开发有限责任公司 注册地址:保密 注册时间:2003 年 3 月 注册资金:145 万元 企业类型:有限责任公司 公司目前所进行的其他产品情况:主要产品(主要客户)生产能力年产量产销率市场占有率 LIN 电动窗控制器(长城)5 万套 25 万块 90%国内独家 汽车电动窗(海马)10 万块 10 万块国内配套 组合开关控制模块(哈飞)3 万块 3 万块 仪
10、表调光控制器(陕汽)5 万块 5 万块 2、公司目前人员情况 职工总人数其中科技人员数其中管理人员数备注 68128 3、项目主要参加人员 项目主要参加人员职务职称主要负责的工作 XX 总经理高级工程师技术总负责 XXX 总工高级工程师总电路设计、编程 XXX 硕士模块设计 XXX 工程师电路设计 XXX 工程师电路实验、调试WOED 格式 专业资料整理 XXX 高级工程师测试设计 4、项目主要技术负责人简历 XX 男,42 岁,大学本科学历,高级工程师。1982 年1986 年:复旦大学电子工程系;1986 年1992 年:XX 省电子研究所从事计算机应用及电子产品设计;1992 年1993
11、 年:赴日本腾仓电线株式会社研修;1993 年1997 年:XX 市 XX 电器公司任总经理;1997 年2002 年:XX 市 XX 电器公司任总经理;2003 年至今 XX 市 XX 科技开发有限公司总经理。XXX 男,41 岁,大学本科学历,高级工程师。1984 年1988 年:XX 师范大学物理系;1988 年1991 年:XX 工学院 XX 系电气工程专业;1991 年1995 年:XX 县电力公司技术主管;1995 年2002 年:XX 市 XX 电器有限责任公司总工程师;2003 年至今 XX 市 XX 科技开发有限公司任总工程师。5、企业近三年来生产经营状况 2004 年公司职
12、工 10 人,至 12 月底完成销售 76 万元;4 月,汽车电动窗控制模 块申报专利,7 月,获 XX 区科技三项费 20 万支持,11 月,获 XX 市科技三项费 30 万支持。2005 年 4 月汽车电动窗防夹控制器获国家专利;5 月,获中国质量认证中心 ISO9001:2000 质量管理体系认证证书;8 月,搬至XXX 路新场地,增加生产线二条;职工增至 35 人,实现销售收入 346 万元;2006 年 7 月汽车电动窗防夹控制器项目获省科技创新基金 20 万支持;9 月,基于 LIN 总线的汽车电动窗控制器项目获 XX 区科技三项费 10 万支持;11 月,获 得 XX 市科技风险
13、投资公司入股投资;12 月,汽车电动窗控制模块项目获国家重点 新产品证书、XX 市科技进步三等奖、XX 区科技进步一等奖;同时汽车电子产品产业WOED 格式 专业资料整理 基地建设项目被列入 XX 区“十一五”规划;至年底,公司职工增至 60 人,实现销售 收入 743 万元,纳税 60.1 万元。6、公司当前财务状况 截止 2007 年 6 月 30 日止,公司实现销售累计 562 万元,资产 848 万元。其中流动 资产 791 万元,净资产 371 万元,固定资产 22 万元,无形资产 35 万元,流动负债 477 万,资产负债率 56%,处于合理范围。(二)、资源状况 1、水电供应情况
14、 本项目属于电子产品生产,公司整个生产线能耗每天约 20KW,每小时约耗电20 度;生产过程中无需用水,只需要少量生活用水。水电均能市政网络保证充足供应。2、有关部门的支持及外协情况 本项目产品由公司独自自主开发成功;同 XX 集团有关公司进行合作,完成总装样 机及运行试验。3、资源的基本情况(1)产品技术由本公司独立研发,开发设计人员均是在本公司工作多年、有成功开 发经验的工程技术人员;试验合作方 XX 集团 XX 电器公司已在汽车电器行业有十几年的 经验和丰富的销售渠道,产品定型后即可给有关整车厂直接供货。(2)本公司因多年来从事生产汽车类电子产品开发、生产,原材料的采购渠道稳定 且极有价
15、格优势。如项目主要元件 IC 采用国外 XX 公司的产品,本公司于 2005 年被该 公司授权为 XX 省技术咨询中心,代理商已给本公司供货四年多;继电器采用国内专供 汽车继电器的 XX 省公司产品,本公司与其合作从 2003 年开始;X 国 ROHM 器件市场订 货周期通常为六至八周,本公司由 ROHM 代理商备料,随时提供货源;其它材料可在本 市购买,市场供应充足。4、原材料及辅料需求、供应情况 分类名称年需求量来源稳定供应情况 1PIC 单片机 15 万套直接采购代理商备货,满足需求WOED 格式 专业资料整理 2 继电器 80 万只浙江定做合作工厂,满足需求 3 贴片元件 15 万套直
16、接采购代理商备货,满足需求 4 电路板 30 万块深圳定做合作工厂,满足需求 5 其它 15 万套深圳采购货源稳定 三、市场前景(一)、市场现状分析 自 1989 年以来,支持 CAN 总线标准的车型越来越多。据专家预测,到 2010 年,CAN/LIN 将会占据整个汽车网络协议市场的 83%,欧洲大约为 96%,其中有奔驰、大众、宝马、保时捷、劳斯莱斯、美洲豹等;支持 CAN 总线标准的电子公司有英特尔、摩托罗 拉、菲利普、Microchip、西门子等。国外汽车 CAN 技术已经基本形成了统一的标准,硬件接口业已统一,芯片业已定型;标准化组织 SAE 和 JSAE 也都支持 CAN 总线标准
17、,且 SAE 的 J1939 就是 CAN 的新标准。美国汽车厂商也将控制器联网系统逐步由 class2 过渡到 CAN;大多数客车厂都选用基于 CAN 的网络;目前 CAN 己开始取代基于 J1850 的 网络。但在国内,CAN 技术应用起步比较晚,直到现在,关于汽车 CAN 总线的研究还主 要集中在科研院校,而真正网络化的电子设备和整车产品还是依靠引进。随着我国工业 自动化水平的不断提高,汽车 CAN/LIN 总线技术的实时性、可靠性、抗电磁干扰性等等 优势,必然会随着我国不断的经济改革、市场开放的巨大需求而得以更为广泛的应用。汽车 CAN 必是一项朝阳产业,有着无限的前景,在中国的普及应
18、用为期不远。(二)、市场预测 据北京参考报道:2006 年我国汽车需求量达到 700 万辆,超过日本位居世界 第二。当前,我国汽车消费量占全球汽车总消费量的 11。对此,中国汽车工业协会 汽车部主任朱一平表示,2007 年,我国汽车市场将继续保持快速增长,预计今年国内 汽车总需求约为 800 万辆,2010 年将达到 1000 万辆的规模,增长率 14.3。另据专家 预计,汽车电子控制系统在整车中的比例将由目前的 20%上升到 30%以上。若按 2007 年需求量 800 万辆计,假设有 30%的车装置 CAN/LIN 系统,则需该系统 150 万套,而国WOED 格式 专业资料整理 内到现在
19、还没有自己生产的这套系统。因此,CAN/LIN 系统产品无疑具有广阔的市场前 景。总之,汽车总线技术很快将得到普及,也必然成为汽车发展的一个趋势。汽车大量 应用电子技术提高性能水平已是不争的事实。CAN 总线的应用已经被人们所认同,只有 发展自主知识产权的汽车电子技术,才能使汽车技术水平尽快赶上世界先进水平。四、项目技术可行性分析(一)、技术来源及其选择的依据 目前汽车设计中广泛采用由美国汽车工程师协会 SAE 推荐的网络拓扑结构。这种结 构采用三条 CAN 网络:一条是高速 CAN,用于动力系统,速率为 250Kb-1Mb/s,主要 连接对象是发动机控制器、变速箱、ABS 控制器、助力转向系
20、统、安全气囊控制器等;另一条是中速 CAN,应用于车身要求较高的系统,速率为 10Kb-125Kb/s;第三条是低 速 CAN,速度小于 10Kb/s,主要连接和控制汽车内外部照明、灯光信号、空调等其他低 速电子控制单元。由于 CAN 总线成本较高,在一些对速度要求不高的车身电子单元,如 传感器输入,车窗控制,门锁控制,座椅控制等,可采用成本相对较低的 LIN 总线来替 代。欧美最新的汽车设计基本上都是基于 CAN 和 LIN 网络。1、CAN 总线的特点 CAN 总线硬件连接简单,有良好的可靠性、适时性和性能价格比;能够满足现代自 动化通信的需要,已成为现场数据总线通信领域中最为活跃的设备元
21、件。其特点如下:、为多主节点总线,各节点均可在任意时刻主动向网络上的其他节点发送信息,不分主从,通信灵活准确;、采用独特的非破坏性总线技术,优先级高的节点传送数据,能满足适时要求;、具有点对点、一点对多点及全局通讯传送数据的功能;、总线上每帧有效字节数最多为 8 个,并有 CRC 及其它校验措施,出错率极低,如果某一节点出现严重错误,可自动脱离总线,总线上的其他操作不受影;、只有两根导线,系统扩充时,可直接将新节点挂在总线上使用,因此,走线少,系统扩充容易,改型灵活方便;、传输速度快,在传输距离小于 40m 时,最大传输速率可达 1Mb/s;WOED 格式 专业资料整理、总线上的节点数主要取决
22、于总线驱动电路,在 CAN2.0B 标准中,其报文标识符几 乎不受限制。2、主要技术及解决措施 综合国际上较为领先的汽车电子技术,结合国内汽车电子发展趋势和实际情况,我 们采用分布式 CAN 总线设计方案(如示意图图略),利用具有高稳定性、高可靠性的 CAN 总线和较低成本的 LIN 总线,能有效控制成本和提高可靠性。其主要技术内容如下:1、应用协议的制定;2、传输速率:10125kb/s;3、主控器、监控电路、通信单元和执行电路等硬件智能节点的设计;4、智能节点硬件的抗干扰性能,包括:电源干扰的防护、过程通道干扰的防护;PCB 设计时的抗干扰措施等;5、智能节点软件设计(基本通信、应用层协议
23、、数据字典和具体应用);6、智能节点的调试和仿真;7、解决低速 CAN 与高速 CAN 的可靠连接,等等。(二)、功能模块性能描述 1、基本性能描述 工作温度:-30 0C800;储存温度:-40C0C850C;静态工作电流:300mA(250;数据传输速率:10Kb-125Kb/s;工作电压:12V 汽车电压系统。C)本系统包括 2 个 CAN 网络接口,1 个 LIN 子总线,四门窗开关控制模块,四门锁控 制模块,闪光控制模块,遥控门锁控制模块。1)、CAN 开关接口、接插件,通过以下三个表格来表达:表 1:CAN 连接器 DB9 针形插座(内容属于技术秘密,表略)。表 2:连接器 J12
24、 型插座(内容属于技术秘密,表略)。表 3:连接器 J13 型插座(内容属于技术秘密,表略)。LIN 子总线包括自 IN1 至 IN24 支分线。其中:IN1IN12 由 MC33884 采集,其中 IN1 和 IN2 为固定的电源开关输入;IN7IN12 为固定的接地开关输入,IN3IN6 可编程为电WOED 格式 专业资料整理 源开关输入或接地开关输入;IN13IN24 由分立电路采集,其中 IN13IN20 为接地开关 输入;IN21IN24 为电源开关输入。2)、CAN 收发器:CAN 收发器符合 ISO11898 标准,其网络节点的数据率最大 XMbps;传输线阻抗:X?;收发器关闭
25、控制温度:X0C;收发器适用电压系统:XV 或 YV 电压 系统。(本条中的 X 和 Y 为保密数据替代符号)3)、LIN 接口:驱动电路遵循 LIN1.3 规范;工作电压范围:6V18V;工作温度:-401250。C 4)、加密编码方式:KEELOQ 滚?动码软件编码;解码方式:KEELOQ 硬件解码器;接收发射模块频率:XMH;z 5)、中央控制模块(BCM)采用 16 位单片嵌入式控制器。6)、中央处理 ECU:接收组合开关输入,通过 CAN-BUS发出相关指令到各执行模 块;各故障码存储,并通过网关输出到故障诊断模块;通过网关传递有关信息到仪表盘 等高速 CAN-BUS 上的其它模块。
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