第三節　車載網絡系統及電子部件

一、車載網絡的結構

由于車輛的安全性、舒適性、通信及故障診斷方面的需求，對車輛電子設備的要求日益提高，要求車輛電氣系統聯網，以便交換必要信息，這一目的無法通過傳統的數據傳輸達到，因為安裝空間有限并且還需要降低車輛的重量。

對數據總線的要求反映了駕駛員信息系統以及基于視頻的駕駛員輔助系統（倒車攝像機和環境傳感器技術等）的進一步發展和廣泛應用。數據總線是一種數據收集線路，與總線相連的所有控制單元都可以使用該線路上的數據。車輛上的大部分控制單元均能通過數據總線線路相互連接，即傳感器和執行促動器之間沒有直接的電器連接。利用傳感器信號生成相應的信息（數據），并將其提供給數據總線系統。

2013年7月，梅賽德斯－奔馳面向全球推出新款奔馳S級W222系列車型，上市之初，主要推出S350（柴油車型）、S400（包括汽油機和混合動力車型）及S500三款車型，之后，又推出S320、S63AMG、S600、S65AMG等系列車型。其豪華、尊貴、安全的設計理念，深受世人的關注和青睞。許多新技術的運用，充分提高了駕乘的舒適性及愉悅性，從而提高駕駛安全。但此款車型電控單元更多，結構原理及控制更復雜，也給維修工作帶來新的挑戰。

以WDB222182（新款奔馳S500）為例簡單說明車載網絡系統結構和相關輔助系統的功能原理及運用。車輛通過控制器區域網絡（CAN）、底盤FlexRay、多媒體傳輸系統、以太網等數據總線系統實現聯網，整車網絡中包括車載智能信息系統控制器區域網絡、車內控制器區域網絡、發動機控制器區域網絡、傳動系統控制器區域網絡、診斷控制器區域網絡、車輛動態控制器區域網絡、用戶接口控制器區域網絡、傳動系統傳感器控制器區域網絡、混合動力控制器區域網絡、外圍裝置控制器區域網絡、雷達控制器區域網絡（CAN1）、雷達控制器區域網絡（CAN2）。其網絡結構示意圖如圖1-2所示。

控制器區域網絡（CAN）是一種通過兩條線路進行數據傳輸的電器總線系統。控制器區域網絡（CAN）由連接所有控制器區域網絡設備的雙絞數據線組成。數據線的兩條線路不能互換（低電位/高電位），連接的每個控制單元都能夠傳輸或接收數據（雙向總線），采用數字形式，以不同的間隔通過控制器區域網絡傳輸數據。數據協議中定義了各數據塊，并詳細說明了控制單元接收和傳輸哪種數據，持續檢查數據塊的總和，兩個傳輸間隔之間的瞬時中斷及控制器區域網絡的其他特性，檢測到的故障存儲在故障記憶中。

CAN的優點是，在各控制單元之間交換數據；為多個系統提供傳感器信號；減少電線數量，電磁兼容性（EMC）提高。網關：具有網關功能的控制單元與兩個或更多數據總線系統相互連接，這就意味著，它們能夠與多個總線系統相互發送和接收信號。

二、車載網絡的分類

車載智能信息系統控制器區域網絡（CAN A）用于在連接的音頻設備之間進行數據交換，其傳輸速率為125kbit/s。駕駛室管理及數據系統控制單元（COMAND）、左后顯示屏、右后顯示屏、音頻/駕駛室管理及數據系統（COMAND）顯示屏、音頻/駕駛室管理及數據系統（COMAND）控制板均使用車載智能信息系統控制器區域網絡（CAN）。網關：駕駛室管理及數據系統控制單元（COMAND）作為網關，構成了與其他總線系統相連的控制單元之間的數據交換接口。

車內控制器區域網絡（CAN B）用于在連接的控制單元之間進行數據交換，其傳輸速率為125kbit/s。全景式滑動天窗控制單元、多仿形座椅氣動泵（裝配多仿形座椅的車型）、保護性安全帶鎖扣控制單元（裝配后排預防性安全系統）、前信號采集及促動控制模塊組控制單元（SAM）、后信號采集及促動控制模塊組控制單元（SAM）、智能氣候控制系統、四個車門控制單元、無鑰匙啟動控制單元、電子點火開關控制單元等均使用車內控制器區域網絡（CAN）。網關：電子點火開關控制單元構成了與其他總線系統相連的控制單元之間的數據交換接口。

發動機控制器區域網絡（CAN C）用于在連接的控制單元之間進行數據交換，其傳輸速率為500kbit/s。發動機控制單元與傳動系統控制單元使用此網絡。網關：共軌噴射系統柴油機（CDI）控制單元或電控多端順序燃料噴注/點火系統（ME）控制單元和動力總成控制單元構成了與其他總線系統相連的控制單元之間的數據交換接口。

傳動系統控制器區域網絡（CAN C1）用于在連接的控制單元之間進行數據交換，其傳輸速率為500kbit/s。共軌噴射系統柴油機（CDI）控制單元或電控多端順序燃料噴注/點火系統（ME）控制單元、傳動系統控制單元、副變速箱油泵控制單元（裝配變速箱722.9）、燃油泵控制單元、整體式變速箱控制系統控制單元、直接選擋智能伺服模塊均使用傳動系統控制器區域網絡（CAN C1）。網關：CDI控制單元或ME控制單元構成了與其他總線系統相連的控制單元之間的數據交換接口。

診斷控制器區域網絡（CAN D）用于在外部診斷檢測儀與車輛中的控制單元之間進行數據交換，其傳輸速率為500kbit/s。電子點火開關控制單元、車載智能信息服務通信模塊（裝配通信模塊/代碼B54）、緊急呼叫系統控制單元（裝配緊急呼叫/救援系統/代碼348）均使用診斷控制器區域網絡（CAN）。網關：電子點火開關控制單元構成了與其他總線系統相連的控制單元之間的數據交換接口。

另外，車輛動態控制器區域網絡（CAN H）、傳動系統傳感器控制器區域網絡（CAN I）、外圍裝置控制器區域網絡（CAN PER）的傳輸速率都為500kbit/s，與其相對應的網關部件有電控車輛穩定系統控制單元（ESP）、發動機控制單元、電子點火開關和動力總成控制單元。

底盤FlexRay是一種串行的確定性容錯總線系統。底盤FlexRay由用于發送差動信號的雙絞數據線組成，可以改善抗干擾性，連接的各控制單元都能夠發送或接收電壓脈沖形式的數據，其傳輸速率為10Mbit/s。與控制器區域網絡（CAN）不同，各個控制單元并未連接至電位分配器，各個不同的支路在電子點火開關（EZS）處聚集在一起，支路內的控制單元以串聯方式連接，起點始終是電子點火開關（EZS）。所以，為了使底盤FlexRay能夠正常工作，電子點火開關（EZS）和電控車輛穩定行駛系統（ESP）或電動動力轉向系統控制單元必須工作，另外，支路中的終端電阻器也必須是完整的。如多功能立體攝像頭、遠程雷達傳感器、電控車輛穩定行駛系統（ESP）控制單元、雷達傳感器控制單元、電子點火開關控制單元、電動動力轉向機構控制單元、轉向柱模塊控制單元、傳動系統控制單元等使用此網絡。網關：電控車輛穩定行駛系統控制單元和電子點火開關控制單元構成了與其他總線系統相連的控制單元之間的數據交換接口。

多媒體傳輸系統（MOST）為光纖數據總線系統。它通過光纖電纜將數據發送到所連接的信息系統、導航系統和通信系統部件，其傳輸速率為22Mbit/s。如駕駛室管理及數據系統控制單元（COMAND）、后排娛樂系統控制單元、音響系統放大器控制單元等使用此網絡。網關：駕駛室管理及數據系統控制單元（COMAND）構成了與其他總線系統相連的控制單元之間的數據交換的接口。

車輛的以太網接入用于向駕駛室管理及數據系統（COMAND）控制單元傳輸數據，以太網接入車輛的傳輸速率為100Mbit/s。這使得不用單獨的DVD就可以對數字用戶手冊、駕駛室管理及數據系統（COMAND）控制單元和多媒體傳輸系統（MOST）部件進行設置。

區域網絡連接（LIN）總線是連接在車輛上執行較簡單的控制和監視任務的裝置。LIN總線是單線總線系統，與其他總線系統相比，區域網絡連接（LIN）總線的傳輸速度較慢。多用在多功能方向盤與轉向柱模塊之間以及空調系統內。同樣，它還可用在高位控制板控制單元和低位控制板控制單元之間，以及高位控制板控制單元與旋轉式照明開關之間。

以下控制單元通過局域互聯網（LIN）與連接到控制器區域網絡（CAN）的各控制單元相連。

帶附加功能的雨量/光線傳感器通過雨量/光線傳感器局域互聯網（LIN）與前信號采集及促動控制模組（SAM）控制單元相連，車頂控制板控制單元通過車頂局域互聯網（LIN）與前信號采集及促動控制模組（SAM）控制單元相連，前排智能氣候控制操作單元通過智能氣候控制器局域互聯網（LIN）與智能氣候控制單元相連，后排智能氣候控制操作單元通過智能氣候控制局域互聯網（LIN）與智能氣候控制單元相連，駕駛員座椅加熱器控制單元通過左側座椅局域互聯網（LIN）與駕駛員座椅控制單元相連，前排乘客座椅加熱器控制單元通過右側座椅局域互聯網（LIN）與駕駛員座椅控制單元相連等。

三、安全系統

以下各系統用于確保駕駛安全性。

帶坡道起步輔助、預加壓、干式制動和防溜車功能的自適應制動器，自適應制動燈，注意力輔助系統（疲勞和注意力輔助系統），制動輔助系統和帶橫向探測的制動輔助系統增強版，碰撞預防輔助系統，輪胎壓力檢測系統，側風輔助系統，自適應遠光燈輔助系統增強版，主動車道保持輔助系統，主動盲點輔助系統，帶轉向輔助功能的限距控制系統增強版，LED智能照明系統，夜視輔助系統增強版，后視攝像頭，交通標志輔助系統，360°攝像頭等。

新款S級可配備以下防護系統。

駕駛員和前排乘客氣囊、駕駛員膝部氣囊（特定國家車型）、駕駛員和乘客側部氣囊、后排左側和右側側部氣囊、左側和右側車窗氣囊、帶煙火式和電動雙向安全帶緊急收緊器及安全帶收緊力限制器的駕駛員與前排乘客三點式安全帶、后排中間座椅三點式安全帶、帶安全帶緊急收緊器和自調節安全帶收緊力限制器的后排外側座椅三點式安全帶、帶預防性安全系統（PRE-SAFE）安全帶拉緊功能的后排左側/右側座椅安全帶鎖扣延長器、后排外側座椅安全帶氣囊（特殊裝備）。

新款S級對行人保護系統做了進一步改善，該行人保護系統能夠降低發生碰撞時行人所受傷害的嚴重程度。A柱區域內的發動機罩鉸鏈迅速升高，以增大發動機罩與其下面部件之間的空間，這意味著，行人不會直接撞擊到發動機罩下面的部件。

兩側安全帶的拉緊器操作均有一個位于中央的氣體發生氣觸發，EVO收緊器在安全帶鎖扣末端配備了安全帶收緊力限制器功能。在腰部安全帶部分受到較高作用力的情況下，該功能會以受控的方式釋放安全帶帶身，以降低作用在乘員身體上的載荷。EVO收緊器安全帶鎖扣與卷軸收緊器一起組成所謂的預防性安全系統自適應安全帶收緊功能。新款S級的一項新特性是首次將后排外側座椅安全帶氣囊與主動式安全帶鎖扣配套使用，安全帶氣囊是一種三點式安全帶系統，其中，安全帶帶身為一體式編織而成，并且帶有撕裂裂縫。發生碰撞時，可充氣內部件通過位于固定接頭處的氣體發生氣充氣，并沿著撕裂裂縫展開，安全帶氣囊使安全帶自行膨脹，從而降低胸部受傷的風險。

主動式安全帶鎖扣與選裝裝備后排預防性安全系統配套提供。后排外座椅上的高度可調節的安全帶鎖扣可以實現在車門打開時伸出相應的安全帶鎖扣頭，通過LED光纖為安全帶鎖扣頭提供照明，在安全帶系緊后降低安全帶鎖扣頭，以減少松弛，在事故發生后伸出至提供的位置。主動式安全帶鎖扣可垂直調節至不同的位置。為了在危險情況下拉緊松弛部分，可將其從標準位置移至預防性安全系統位置。乘員被保持在座椅上，以確保安全帶系統在可能發生碰撞時的最佳保護效果。如果車輛發生傾翻，則還會觸發雙向安全帶拉緊功能，根據具體情況，可通過調節安全帶鎖扣的位置以不同的速度和強度拉緊安全帶帶身。預防性安全系統操作完成后，會啟動反向程序以釋放增強的安全帶張力（傾翻情況除外）。

預防性安全系統增強版功能能夠在即將發生追尾的情況下預先為車內乘員提供保護。本車后方的交通狀況由位于后保險杠中央的雷達傳感器監測。系統通過評估后方車輛的接近速度及其與本車之間的剩余距離計算發生碰撞前的剩余時間。系統會據此采取各種措施來減輕碰撞可能對乘客造成的傷害。如果后部雷達傳感器監測到后方車輛并評估為存在碰撞危險，則首先會通過促動本車的后部轉向信號燈向后車駕駛員發出警告。如果系統計算出可能發生追尾，則會啟動縱向預防性安全系統乘員保護措施，安全帶被拉緊，前排乘客座椅靠背移至垂直位置，通過增大制動壓力預先保護車輛，防止本車被推行等。發生追尾后，如果制動壓力之前已經增大，則會保持2s，隨后，制動壓力再次減小，以便操控車輛（圖1-3）。

四、輔助系統

新款S級配備了其他車型中常見的輔助系統，其中某些系統的功能范圍已進一步擴展，同時還提供了新系統。輔助系統包括定速巡航控制、交通標志輔助系統、帶轉向輔助功能的限距控制系統增強版、帶橫向探測的制動輔助系統增強版、帶行人探測和市區制動功能的預防性安全系統、碰撞預防輔助系統、注意力輔助系統、主動盲點輔助系統、主動式車道保持輔助系統、帶駐車定位系統的主動式駐車輔助系統、后視攝像頭、360°攝像頭、夜視輔助系統增強版。

交通標志輔助系統是在廣為熟知的速度限制輔助系統的基礎上研發而成的。這些標志顯示在儀表盤以及COMAND顯示屏的導航系統地圖視圖中。例如多功能攝像頭在車輛駛上高速公路時檢測到“禁止通行”標志，且車輛沿錯誤的方向行駛時，儀表盤和COMAND顯示屏中會顯示“禁止通行”標志。

多功能立體探測攝像頭由位于同一個外殼中的兩個高分辨率單攝像頭組成。單攝像頭只能評估車輛與目標物之間的距離，而立體探測多功能攝像頭卻能探測車輛與目標物之間的距離及目標物距離路面的高度。因此，立體探測多功能攝像頭中的電子評估裝置利用使人眼能夠看到三維圖像相同的效應——兩個圖像之間的視覺偏移。此外，立體探測多功能攝像頭還能提供重要的附加信息，如對于所檢測到目標物的每個像素，它都能計算目標物在水平軸、垂直軸以及縱向軸上的運動方向，這可清楚說明目標物是否正在運動及其運動方向；它能計算碰撞的準確撞擊點，并因此盡可能充分利用碰撞前的時間采取保護措施；立體探測多功能攝像頭能夠在整個車速范圍內提供與此相關的輔助。

帶轉向輔助功能的限距控制系統增強版在為駕駛員提供的縱向控制輔助中增加了橫向引導功能，極大程度地減輕了駕駛員的壓力。該功能在車速0～200km/h的長途行車、交通堵塞以及順暢交通情況下尤其有用。但它并不能免除駕駛員保持車道的責任，其目的只是減少駕駛員的工作量，從而提高舒適性。如果轉向角較大且車速較低時，則無法提供輔助。轉向輔助包含車道引導（0～200km/h）、目標物引導（0～60km/h）、檢測駕駛員行為/轉向干預功能。

①車道引導功能：立體多功能攝像頭不斷地以固定取樣率掃描道路上車道標記圖像，根據圖像序列和由車道標記圖像得到的測量值，立體探測多功能攝像頭的集成控制單元計算一條行車車道。攝像頭的集成控制單元將該車道數據繼續傳送至雷達傳感器控制單元。

②目標物引導功能：例如在城市中行駛時，由于與前車距離太近，車道標記未必能被檢測到。因此，需要為車道計算提供其他計算依據。在這種情況下，也會對相同車道中的突出目標物（前車）進行評估，立體攝像頭的集成控制單元對兩個攝像頭提供的圖像數據進行處理，并將其傳送至雷達傳感器控制單元。后者將圖像數據與雷達傳感器系統提供的信號進行比較。當車速低于60km/h時，基于車道的引導會不斷地順利轉換為基于目標物的橫向引導。

③轉向助力的功能：順序為所需的轉向助力由駕駛員施加的轉向扭矩和車速計算得到，然后助力轉向控制單元相應地促動電動動力轉向系統促動電機，轉向助力隨著車速的提高而減小。

④駕駛員行為檢測功能：電動動力轉向系統控制單元通過扭矩傳感器不斷地評估駕駛員施加的轉向扭矩。如果控制單元持續10s檢測到方向盤上的扭矩不足或不存在，則會向雷達傳感器控制單元發送一條信息。同時，儀表盤上顯示警告——顯示一個帶紅色手形符號的灰色方向盤圖標。如果駕駛員接下來5s未做出反映，則會通過儀表盤揚聲器發出聲訊報警。在這種情況下，雷達傳感器控制單元將轉向輔助功能切換至被動狀態，該情況會通過儀表盤上的一個灰色方向盤圖標顯示給駕駛員。當轉向輔助功能啟用并準備就緒進行干預時，會顯示一個綠色方向盤圖標。

帶橫向探測的制動輔助系統增強版在7～72km/h的車速范圍內適用，能夠根據目標物的特性（高度、寬度）及其接近速度檢測前方的穿行目標物。在理想情況下，前部遠距離雷達傳感器能夠檢測最遠200m范圍內的目標物，立體探測多功能攝像頭能夠檢測穿行目標物相對于行車道的位置及其橫向接近速度。如果危險區域內存在任何目標物，則儀表盤會發出視覺或聲訊報警，如果駕駛員隨后進行制動但制動力不足，則制動輔助系統增強版會增大制動壓力以進行有效的危險制動，必要時會增大至緊急停止為止。

如果相鄰車道被占用，變道存在風險，而車輛無意間壓到虛線時，主動式車道保持輔助系統也會對此進行干預。系統根據來自立體攝像頭和雷達系統信號來檢測該情況。此外，還包括一個后部傳感器，與前后保險杠中的其他傳感器配合工作。隨著車輛駛過車道標記，如果檢測到相鄰車道被占用，則該系統不僅通過脈沖式方向盤振動以觸覺方式警告駕駛員，而且還會通過ESP對一側進行制動來校正車輛行駛路線。此系統在60～200km/h的車速范圍內工作。

360°攝像頭由四個數字攝像頭組成，當駐車以及駛出車庫車道時，駕駛員可利用其觀察周圍環境。攝像頭位于散熱器格柵中、左右車外后視鏡外殼中以及行李廂蓋的拉手嵌條中。在車輛以不超過30km/h的車速向前行駛期間，攝像頭啟用，超過該車速后，攝像頭自動停用。倒車時，無論車速如何，只要COMAND控制單元中啟用了相關設置，360°攝像頭就始終保持啟用。

主動盲點輔助系統利用近距離雷達監測兩側駕駛員視野范圍以外且無法在車外后視鏡中看到的區域（盲點），當該區域內存在車輛時，系統會向駕駛員發出警示。此外，主動式盲點輔助系統還會綜合考慮本車周圍的環境因素，在變道操作期間即將發生側面碰撞之前進行路線校正制動干預，這也要求監測本車前方的交通狀況，以免因改變路線而與其他道路使用者（包括來車）發生碰撞。除了車外后視鏡中的警告指示外，儀表盤中也會顯示警告。

主動式駐車輔助系統利用一個超聲波測量系統記錄車輛與障礙物之間的距離。當以低于36km/h的車速行駛時，系統會測量并存儲車輛兩側的平行和垂直停車位，并根據駕駛員的請求以半自動方式駐車或解除駐車。車輛與障礙物之間的當前距離會通過儀表盤中的“駐車系統警告顯示”和車頂內襯后部的駐車系統警告指示燈通知駕駛員。當距離小于30cm時，儀表盤還會發出聲訊報警。

后視攝像頭是駐車和挪車時的視覺輔助工具，其任務包括監測正在倒車車輛的周圍環境，生成動態和靜態基準線，以及將圖像數據傳送至COMAND控制單元。攝像頭圖像以大于180°的更寬視角被掃描，并有后視攝像頭相應地進行調節。通過后視攝像頭功能，駕駛員能夠在挪車模式、掛車模式（裝配掛車掛鉤）和廣角模式之間選擇。

廣角模式可在復雜的交通狀況倒車時為駕駛員提供輔助。COMAND顯示屏中以由三部分組成的分屏視圖的形式顯示角度大于180°的后方區域。這可使駕駛員提前了解情況，例如從狹窄的路旁街道倒車到垂直公路上時。廣角模式還集成了目標物檢測功能，用于檢測相對于車輛運動的目標物。因此，當車輛靜止時，只能檢測到運動的目標物和行人，當車輛前行或倒車時，還能檢測到靜止目標物。