车载以太网-第02章
车载网络概述、背景和业务需求
实时网络
在20世纪80年代后期，严格的排放标准导致汽车要在发动机和变速箱控制系统引入了大量传感器，所需ECU数量也在不断增加。很多ECU处理相同的传感器信息，如发动机速度、冷却剂温度等。为了避免存在存在过多冗余传感器连接，汽车开始引入了多路通信。多路复用技术是指将多个源头的信息聚为一个数据流进行传输；在此情况下，网络将多个传感器采集的信息在同一数据线路上传输。这就是实时控制系统车载网络的雏形。在早期阶段，这种车载网络主要用于传递执行器和传感器收集的数据。
图源 Vector
车载以太网的序曲
Broadcom公司开发了一个称为BroadR-Reach单线对（2线）以太网物理层方案。该方案用于远距离通信，其数据传输速率根据电缆长度而变化。借助BMW在汽车EMC领域的支持，Broadcom根据车载用途对BroadR-Reach技术作了相应更改。Broadcom、NXP和Harman公司在2011年成立了OPEN联盟，为汽车应用制定一个基于BroadR-Reach技术的行业标准的以太网规范。
图源 Automotive Ethernet
车载以太网-第03章
汽车电子电气要求
电源/电压
汽车的标称电压为12V或24V，实际操作条件下ECU的输入电压却有很大变化，在极北部地区-40℃的温度下启动汽车时的电池电压可降至4.5V。另一个极端例子是，如果汽车在高电力负荷下运行，突然卸掉电力负荷会使电压骤升至170V以上。这两种情况分别称为低温启动和甩负荷。
低温启动电压
ECU的最小线路电压或电池电压是指在电气系统的温度非常低且电池的电气要求很高时的电压。低温情况下，启动发动机所需力矩将增大，而此时的电池电压由于电池的化学性质地会降低。在-40°时启动发动机所涉及的动力系统电子设备的标准低温启动电压周期如下图所示。
图源 Automotive Ethernet
tf段：低温启动发动机，产生大电流需求，电池的化学性质使电池在该负荷下不能维持其正常电压开始下降；
t1段：电压电平开始下降至Vs1；
t2段：电池电流供应能力开始恢复，电压开始逐渐增大；
t3段：电流需求而言变稳定后，发动机开始启动直至完全启动的时间；
tr段：启动停止后，电压在tr时间段后会重新上升并恢复至标称电压VB。
ISO16750-2规定了12V系统和24V系统不同测试类型的电压和时间值对应表。对于12V标称系统的典型动力系统ECU，这些时间段值为tf=5ms、t1=15ms、t2=50ms、t3=10ms、tr=100ms。最低电压VS1通常为4.5V，Vs通常为6V。甩负荷
如果电池连接或电源重负荷忽然断开所造成的瞬时高电压，可能会出现甩负荷。ISO16750-2中规定的甩负荷电压波形如图3-2所示。
图源 Automotive Ethernet
该波形有两个主要变化：一种情况是系统没有集中地甩负荷抑制，另一种情况是削掉了曲线的顶部以显示抑制系统对甩负荷的影响。（虚线表示没有交流发电机电压抑制装置，实线表示有交流发电机电压抑制装置。）一旦电气系统的负荷被甩掉，系统的电压降迅速上升，直至交流发电机的磁场开始释放能量。在此之后，电压会到达峰值，并且经过一个较小的非线性斜坡恢复至标称值。ISO16750-2中许可的峰值电压为12V系统为101V，24V系统为202V。脉冲宽度（td）大约为400msECU的电源连接
图源 Automotive Ethernet
典型的系统睡眠/待机模式
开关型电池连接（KL15）使潜在活动网络不受电池连接的打开和关闭影响。非开关型电池连接（KL30）的ECU应能够进入睡眠模式和唤醒模式，从而不消耗电池电量。一般睡眠电流限值为20-40微安。
车载以太网-第04章
汽车电子设备的环境和机械要求
恒温条件
汽车应能够在极寒和极热的气候条件下正常工作。根据经验，大部分电子设备都必须能够在-40℃（-40F）至85℃（185F）温度范围内正常工作。
为满足汽车电子设备所需要的机械要求，需对其进行一些严苛的测试：温度波动和温阶测试
温度循环测试
冰水冲击测试
飞溅测试
浸没测试
盐雾测试
循环湿热测试
灰尘测试
跌落测试
etc.
参考文献：
[1]Colt Correa.Automotive Ethernet-The Definitive Guide[M];
[2]克尔斯滕·马特乌斯(Kirsten Matheus)汽车以太网[M]机械工业出版社
[3]Vector公开培训资料
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