图1  POLO轿车上的CAN总线架构

近年来，汽车电子市场的快速发展推动了车身控制系统的不断进步。最初的分散式车身控制系统正在被市场所淘汰，产品正在由集中式车身控制系统向分布式车身控制系统发展。未来，车身控制系统的发展趋势将是数字化、智能化和网络化。

车身控制系统（BCM，又称“车身控制模块”）是指在汽车电器系统中，由一个ECU负责监视和控制车身内的所有电器系统。通常车身控制系统负责控制电控升降车窗、左右两侧电控后视镜、汽车空调、中控门锁和汽车防盗密码系统，此外，车身控制系统通过汽车总线与其他车载ECU通信。车身控制系统负责接收驾驶员的操作或根据ECU的控制指令，来控制车灯的关启、车门的开锁等动作。

车身控制系统快速发展

早期的汽车只有车灯、喇叭、收音机、刮水器、风扇、电池和空调等简单电器，车门的关闭和车窗的升降都是通过手动操作机械装置完成，这时的汽车只是一个基本的交通工具，没有过多的乘员安全性和舒适性考虑。车身控制系统处于分散式BCM阶段，电器设备的控制都是从驾驶员控制台单独布线到每一个电器，这种系统原理简单，只需要简单的万用表就可以检查故障的位置，该技术路线一直持续到20世纪60年代。

随着半导体和集成电路的发明，汽车电器呈现出体积和功率小型化、功能多样化和可编程控制等特点，汽车朝着自动化、舒适化和人性化的方向发展，导致了汽车电器的种类和数量迅速增多，继续采用传统的分散式BCM已经无法布置增多和变粗的电气线束和接插件，而且安全隐患和电气故障大大增加。这时集中式BCM和分布式BCM架构应运而生，它们采用网络技术，将汽车局部或整车的电器连接起来，从而达到减少线束、进行可编程智能控制和电脑辅助诊断的功能。

由于车身控制系统负责将汽车电器系统通过网络连接起来，汽车电器的网络化程度就反映出汽车电子构架的水平。组合仪表负责收集网络传输的数据，然后显示汽车各种系统的工作状态和故障报警，因此车身控制系统涉及到整车所有电器节点。汽车其他系统的电控系统的数量和接口影响到车身控制系统构架的选择和设计。以下按照动力系统、底盘系统、车身系统和电器系统四个部分，阐述车身控制系统对整车电器的控制和通信作用。

1. 动力系统

汽车动力系统包括发动机和变速器系统。最初的汽车动力是化油器发动机和手动变速器，没有电气控制系统。变速器的电气控制系统主要应用在自动变速器上。现代自动变速器系统都是由变速器控制单元（TCU）控制，根据汽车的不同工况要求，经过精确计算后，输出各种转矩。

现代的发动机系统由发动机管理系统（EMS）控制，EMS采用各种传感器，把发动机吸入空气量、冷却水温度、发动机转速与加减速等状况转换成电信号，送入控制器。控制器将这些信息与储存信息比较，精确计算后输出控制信号。EMS不仅可以精确控制燃油供给量，以取代传统的化油器，而且可以控制点火提前角和怠速空气流量等，极大地提高了发动机性能。现代车身控制系统普遍采用CAN总线连接EMS和TCU控制单元，在组合仪表中显示发动机转速、油耗和变速器挡位等信息。

图2  奥迪A8汽车的总线架构

2. 底盘系统

汽车底盘的制动系统、转向系统和悬架系统已经全部有成熟的电子控制产品，并且部分或全部地运用在普通汽车和高档汽车上。

除了ABS系统之外，电动助力转向系统（EPS）是另外一项电子化底盘技术。转矩传感器与转向轴连接在一起，当转向轴转动时传感器工作，将信号传给ECU，ECU根据车速决定电动机的助力效果，以保证汽车在低速时驾驶轻便，高速时稳定可靠。

汽车的ABS系统和EPS系统都是由各自的ECU控制。其他的电子化的底盘系统还有电子稳定系统（ESP）和主动悬架等，这些控制系统虽然都有各自的ECU管理，但是彼此之间又是互相关联的，因此它们的ECU都通过车身控制系统的CAN总线连接，互相传输控制信号，共同控制汽车的操纵性和稳定性。

3. 车身系统

电控系统在车身系统上也得到了广泛应用。从2000年开始，中控门锁、防盗系统、遥控车门、遥控车窗、电控天窗和防夹车窗逐渐成为乘用车的标准配置。车身电器节点的增多也推动了汽车网络技术的应用，目前大部分汽车上，车身电器节点通过LIN总线连接和控制。

4. 电器系统

目前，越来越多的汽车电器系统和各种新的电子技术都被集成到汽车中，为汽车提供了一个舒适的娱乐环境，使乘人员在车内就像在家里一样，可以打电话、开空调、看电影、欣赏音乐和睡眠休息。目前，汽车电器的发展趋势是逐渐网络化。根据汽车电器节点对通信速度和数据量的不同要求，可以将它们分类为低速通信设备、高速通信设备和多媒体通信设备。在设计汽车电器系统构架的初期，就要考虑分别用多种总线系统管理不同的电器设备，满足电器系统对通信实时性和成本控制的要求。表1所示为汽车电器系统的主要分类。

汽车总线系统的现状及趋势

在车身控制系统的发展进程中，汽车总线是一项非常重要的技术。由于历史原因，目前市场上的汽车总线的种类很多，如CAN、LIN、VAN、IDB-M和MOST等。同时，受现阶段技术水平的限制，车载网络也必须用到多种总线。

1. 标准不统一

目前在全球的不同车系中，汽车总线标准是不统一的。例如，德系汽车普遍使用CAN总线，法系雪铁龙轿车采用VAN总线等。近年来，汽车信息娱乐系统由于传输数据量大，通信速率高，一些豪华车开始采用光纤通信系统，例如MOST总线，传输速率达50Mbit/s，主要用于导航、DVD和手机等通信数据的传输，目前已经在宝马7系、奥迪A8和奔驰E级轿车中广泛应用。

CAN是目前汽车上应用最为广泛的总线，是20世纪80年代初博世公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1Mbit/s。目前在中国生产的合资品牌的汽车中，CAN总线应用很普遍。在很多自主品牌的汽车上，如奇瑞风云、吉利帝豪和长城哈弗等也开始应用CAN总线。图1为上海大众POLO轿车上的CAN总线架构。它分为低速的舒适性控制CAN总线和高速的动力控制CAN总线。两套传输速率不同的CAN总线系统通过网关连接。

2. 水平差异很大

目前在售车型中，总线的应用水平差别很大。在进口豪华车上，有CAN、LIN和MOST等多种类型的多条总线，在国产自主品牌汽车上，多数只有一条总线，甚至没有总线。例如，在奥迪轿车的汽车电子构架中，有6种CAN总线、2条LIN总线和1条MOST总线，另外还有蓝牙接口与手机连接。表2所示为奥迪不同车型上的总线配置情况，其中高速CAN总线传输速率是500kBit/s，低速CAN总线传输速率是100kBit/s。

3. 向CAN总线和多条总线的趋势发展

随着全球汽车市场的一体化发展、汽车电子化程度的提高和信息娱乐系统的增多，未来的汽车总线会向标准化发展，各国汽车会向CAN总线的技术路线靠拢。同时根据汽车电器系统功能的种类和传输速率，会对其进行分类，形成多条不同传输速率的总线，从而提高整车系统效率，降低电器系统的成本。图2所示的奥迪A8轿车总线架构将是未来汽车电子架构的发展趋势。

结论

未来，车身控制系统将向数字化、智能化和网络化方向发展，通过总线将各种电器系统和ECU连接起来，可以使整车线束的布置简洁明了，不仅便于未来系统功能的扩充，降低整车成本，也有利于汽车的检查维修。驾驶员在发车前通过组合仪表显示可以轻松地了解到汽车各个系统的工作状态，保证汽车安全行驶。维修人员通过读取手持式故障诊断仪的故障代码就可以迅速检查出故障的位置，减低排除故障的难度和修理时间。同时，汽车总线可以帮助不同的电器系统共享信息和协同工作，为未来智能汽车的实现奠定了坚实的基础。