基于汽車啟停系統(tǒng)的車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究

黃曉鵬，藺宏良

（陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710018）

基于汽車啟停系統(tǒng)的車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究

黃曉鵬，藺宏良

（陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710018）

本論文介紹了汽車啟停技術(shù)的應(yīng)用背景、控制原理，并介紹了汽車車載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，結(jié)合具體車型分析了車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車啟停系統(tǒng)中的應(yīng)用。

汽車啟停系統(tǒng)；車載網(wǎng)絡(luò)；蓄電池充電狀態(tài)盒；控制原理

CLC NO.: U463.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2014)10-30-03

前言

近年來(lái)，世界范圍內(nèi)節(jié)能環(huán)保的呼聲日益強(qiáng)烈,各國(guó)汽車排放與油耗法規(guī)也都越來(lái)越嚴(yán)格。同時(shí)我國(guó)汽車保有量逐年提高,大城市的交通擁堵和空氣污染也日益嚴(yán)重,各個(gè)大城市不斷采取措施來(lái)降低由汽車引起的交通擁堵和空氣污染，比如部分大城市已經(jīng)相繼開(kāi)始限行措施，《北京市大氣污染防治條例》也于今年3月1日起正式實(shí)施，該條例規(guī)定，北京提倡環(huán)保駕駛，在大部分地段，機(jī)動(dòng)車駕駛員在停車三分鐘以上時(shí)，應(yīng)當(dāng)熄滅發(fā)動(dòng)機(jī)。汽車上的自動(dòng)啟停技術(shù)能夠順應(yīng)我國(guó)大環(huán)境的發(fā)展及相關(guān)法律的要求，已經(jīng)在東風(fēng)雪鐵龍C4L、一汽大眾高爾夫等眾多主流車型中應(yīng)用，而車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得汽車啟停技術(shù)更易實(shí)現(xiàn)、控制更加完善。本論文主要分析研究車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車啟停系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1、汽車啟停系統(tǒng)

1.1 概述

汽車啟停系統(tǒng)是一套控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和停止的系統(tǒng)，當(dāng)車輛在紅燈、堵塞等停滯狀態(tài)下，電腦可以控制發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止運(yùn)行，從而大大減少油耗和廢氣排放；當(dāng)整車需要再啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)機(jī)快速啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，瞬時(shí)銜接，保障行車過(guò)程和駕駛習(xí)慣不受影響。相對(duì)于新燃料應(yīng)用、制動(dòng)能量回收等復(fù)雜的節(jié)能科技，汽車啟停系統(tǒng)具有技術(shù)可靠、實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。而且這個(gè)系統(tǒng)可配置汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及各類變速箱，手動(dòng)變速器汽車的啟停模式的操作模式如圖1所示。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，裝備自動(dòng)啟停系統(tǒng)的車輛在綜合路況（高速、

公路、城市）條件下可以節(jié)約 5% 左右的燃油，而在擁堵路段中最高可以節(jié)約 15% 左右的燃油，而且可以降低汽車尾氣的排放。

1.2 汽車啟停系統(tǒng)組成

目前，汽車上大多采用啟動(dòng)機(jī)型的汽車啟停系統(tǒng)，即汽車需要發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制噴油器和點(diǎn)火控制器停止噴油和點(diǎn)火，需要重新啟動(dòng)時(shí)，控制啟動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并控制噴油器和點(diǎn)火控制器重新開(kāi)始噴油和點(diǎn)火。

汽車啟停系統(tǒng)主要由蓄電池充電狀態(tài)盒（BECB）、特殊的電池、交流發(fā)電機(jī)、網(wǎng)絡(luò)電壓保持設(shè)備（DMTR）、啟動(dòng)機(jī)控制盒、增強(qiáng)型啟動(dòng)機(jī)、傳感器等組成的。用以保證汽車能夠進(jìn)入正常的啟停模式。圖2為汽車啟停系統(tǒng)部分組成，分別是VLRA密封性蓄電池、蓄電池充電狀態(tài)盒、啟停開(kāi)關(guān)。

1.3 汽車啟停系統(tǒng)控制策略

啟停系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)是不能以犧牲車輛其它系統(tǒng)正常工作為代價(jià)的，比如在蓄電池電量低于限定值、駕駛員沒(méi)有寄安全帶、車輛空調(diào)系統(tǒng)在進(jìn)行除霧工作、剎車系統(tǒng)內(nèi)壓力下降到某一點(diǎn)之下、汽車行駛坡度大于某一值、車輛出現(xiàn)向前或者向后“溜車”等情況時(shí)，啟停系統(tǒng)不會(huì)熄滅發(fā)動(dòng)機(jī)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后出現(xiàn)這些情況也立即地重新啟動(dòng)。圖2為汽車啟停系統(tǒng)控制策略原理。

2、車載網(wǎng)絡(luò)在啟停系統(tǒng)中的應(yīng)用

汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)真正在汽車上應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代，在20世紀(jì)90年代，汽車網(wǎng)絡(luò)在不同車型上開(kāi)始廣泛使用。車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠在多個(gè)設(shè)備之間通過(guò)公共的界面?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)，可以減化線束，并通過(guò)共享信號(hào)減少傳感器數(shù)量，增加功能，因此現(xiàn)在很多廠商都在自己生產(chǎn)的車輛上使用車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)并且應(yīng)用到很多系統(tǒng)中。

由汽車啟停系統(tǒng)的組成和控制策略可以看出，在汽車啟停系統(tǒng)中，有一些傳感器和控制單元是和汽車其它系統(tǒng)共用的，并且汽車的啟停系統(tǒng)上很多限制條件是受控于汽車上其它系統(tǒng)的，因此，如果用傳統(tǒng)的線束結(jié)構(gòu)來(lái)增加汽車此項(xiàng)功能，將勢(shì)必增加很多線束、傳感器以及插接器，大大增加汽車的復(fù)雜程度。

因此，汽車啟停系統(tǒng)和車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就自然而然聯(lián)系在一汽，目前的汽車啟停系統(tǒng)中就應(yīng)用了不同類型的車載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而在增加很少的線束的情況下實(shí)現(xiàn)了汽車的自動(dòng)啟停功能，并且和汽車其它控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息共享，保證了啟停系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)不影響車輛其它系統(tǒng)正常工作。

圖4為CAN網(wǎng)和LIN網(wǎng)在蓄電池充電狀態(tài)盒中的應(yīng)用，而蓄電池充電狀態(tài)盒正是汽車啟停系統(tǒng)中新增的設(shè)備之一，通過(guò)LIN網(wǎng)把蓄電池電壓、電流、溫度、充電狀態(tài)（SOC）等信息傳輸給智能控制盒，智能控制盒再通過(guò)CAN高速網(wǎng)把其中部分信息傳輸給發(fā)動(dòng)機(jī)電腦進(jìn)行啟停系統(tǒng)控制的依據(jù)。

3、C4L轎車啟停系統(tǒng)中的車載網(wǎng)絡(luò)

東風(fēng)雪鐵龍C4L轎車智驅(qū)版汽車是在原C4L車型上加裝了啟停系統(tǒng)，更改了主線束、儀表板和電源線束，增加了一個(gè)啟停功能關(guān)閉按鍵，在組合儀表上增加了一個(gè)啟停系統(tǒng)的指示燈，同時(shí)，增加了蓄電池充電狀態(tài)盒（BECB）、VLRA密封性蓄電池、LIN控制的交流發(fā)電機(jī)、網(wǎng)絡(luò)電壓保持設(shè)備（DMTR）、啟動(dòng)機(jī)控制盒、增強(qiáng)型啟動(dòng)機(jī)、傳感器等設(shè)備，從而完成了自動(dòng)啟停系統(tǒng)的功能。

C4L啟停系統(tǒng)的功能是通過(guò)停止和重啟發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)完成的，停止發(fā)動(dòng)機(jī)即停止噴射和點(diǎn)火使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，重啟發(fā)動(dòng)機(jī)即激活起動(dòng)機(jī)同時(shí)噴射和點(diǎn)火。同時(shí)，啟停功能還考慮了多方面的限制因素，例如：安全、駕駛員的舒適性、駕駛員的要求、零件的技術(shù)限制、能源管理等。

在該車型的啟停系統(tǒng)中應(yīng)用了CAN網(wǎng)和LIN網(wǎng)兩種不同的車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，控制和傳輸不同的信息，同時(shí)CAN網(wǎng)又分為CAN高速網(wǎng)（CAN I/S）和CAN低速網(wǎng)（CAN LS），如圖5所示。其中LIN網(wǎng)主要控制交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓，以及傳輸蓄電池的充電狀態(tài)；CAN低速網(wǎng)主要在空調(diào)電腦、組合儀表、智能控制盒等電腦之間進(jìn)行信息傳輸；CAN高速網(wǎng)則在發(fā)動(dòng)機(jī)電腦、智能控制盒、電子穩(wěn)定程序、網(wǎng)絡(luò)電壓保持設(shè)備等模塊中進(jìn)行信息傳輸共享；然后經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)智能控制盒使得CAN低速、CAN高速中的信息得以共享。最終完成該轎車啟停系統(tǒng)的控制，同時(shí)考慮了多個(gè)其它系統(tǒng)方面的限制要求，并在組合儀表中顯示出來(lái)。

4、結(jié)束語(yǔ)

隨著人們對(duì)環(huán)境污染的日益重視以及汽車技術(shù)方面的限制，跟歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家一樣，我國(guó)市場(chǎng)上將會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的帶有啟停系統(tǒng)的汽車，而這些系統(tǒng)中必然會(huì)應(yīng)用到各種不同的車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，使得汽車的啟停技術(shù)和車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到進(jìn)一步的發(fā)展和完善。

[l]邢宇，陳慶樟等.汽車智能啟停系統(tǒng)的控制算法研究[J]，汽車工程學(xué)報(bào)，2013（4）：295-299.

[2]李振磊,林逸等.智能起停微混轎車試驗(yàn)研究[J],汽車工程， 2010 （8）：655-658.

[3]王欲進(jìn).車載網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]，車輛與動(dòng)力技術(shù)， 2008（1）：54- 57．

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[6]宋燕，岳偉東.車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]，交通科技與經(jīng)濟(jì)，2009（03）.

[7]C4L技術(shù)資料.

Car automotive research network technology based start-stop system

Huang Xiaopeng, Lin Hongliang
（Shaanxi College Of Communacation Technology, Shaanxi Xi’an 710018）

This paper describes the application background auto start-stop technology, control theory, and introduces the automotive vehicle networking applications, combined with analysis of specific models vehicle networking technology in the automotive start-stop system.

Auto start-stop system; Vehicle Network; State of charge of the battery cartridge; Control Principle

U463.3

A

1671-7988(2014)10-30-03

黃曉鵬，碩士研究生，就職于陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院。

陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)科研項(xiàng)目，編號(hào)：YJ12001。