黃曉鵬，藺宏良

（陜西交通職業(yè)技術(shù)學院，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，世界范圍內(nèi)節(jié)能環(huán)保的呼聲日益強烈,各國汽車排放與油耗法規(guī)也都越來越嚴格。同時我國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重,各個大城市不斷采取措施來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日起正式實施，該條例規(guī)定，北京提倡環(huán)保駕駛，在大部分地段，機動車駕駛員在停車三分鐘以上時，應(yīng)當熄滅發(fā)動機。汽車上的自動啟停技術(shù)能夠順應(yīng)我國大環(huán)境的發(fā)展及相關(guān)法律的要求，已經(jīng)在東風雪鐵龍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)動機啟動和停止的系統(tǒng)，當車輛在紅燈、堵塞等停滯狀態(tài)下，電腦可以控制發(fā)動機自動停止運行，從而大大減少油耗和廢氣排放；當整車需要再啟動時，啟動機快速啟動發(fā)動機，瞬時銜接，保障行車過程和駕駛習慣不受影響。相對于新燃料應(yīng)用、制動能量回收等復(fù)雜的節(jié)能科技，汽車啟停系統(tǒng)具有技術(shù)可靠、實用性強的優(yōu)勢。而且這個系統(tǒng)可配置汽油發(fā)動機、柴油發(fā)動機及各類變速箱，手動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，裝備自動啟停系統(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機型的汽車啟停系統(tǒng)，即汽車需要發(fā)動機停止時發(fā)動機電腦控制噴油器和點火控制器停止噴油和點火，需要重新啟動時，控制啟動機運轉(zhuǎn)并控制噴油器和點火控制器重新開始噴油和點火。

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、網(wǎng)絡(luò)電壓保持設(shè)備（DMTR）、啟動機控制盒、增強型啟動機、傳感器等組成的。用以保證汽車能夠進入正常的啟停模式。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、啟停開關(guān)。

1.3 汽車啟停系統(tǒng)控制策略

啟停系統(tǒng)進入工作狀態(tài)是不能以犧牲車輛其它系統(tǒng)正常工作為代價的，比如在蓄電池電量低于限定值、駕駛員沒有寄安全帶、車輛空調(diào)系統(tǒng)在進行除霧工作、剎車系統(tǒng)內(nèi)壓力下降到某一點之下、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，啟停系統(tǒng)不會熄滅發(fā)動機，如果發(fā)動機熄火后出現(xiàn)這些情況也立即地重新啟動。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80年代，在20世紀90年代，汽車網(wǎng)絡(luò)在不同車型上開始廣泛使用。車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠在多個設(shè)備之間通過公共的界面?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)，可以減化線束，并通過共享信號減少傳感器數(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)來增加汽車此項功能，將勢必增加很多線束、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現(xiàn)了汽車的自動啟停功能，并且和汽車其它控制系統(tǒng)實現(xiàn)信息共享，保證了啟停系統(tǒng)進入工作狀態(tài)時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CAN高速網(wǎng)把其中部分信息傳輸給發(fā)動機電腦進行啟停系統(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，增加了一個啟停功能關(guān)閉按鍵，在組合儀表上增加了一個啟停系統(tǒng)的指示燈，同時，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、網(wǎng)絡(luò)電壓保持設(shè)備（DMTR）、啟動機控制盒、增強型啟動機、傳感器等設(shè)備，從而完成了自動啟停系統(tǒng)的功能。

C4L啟停系統(tǒng)的功能是通過停止和重啟發(fā)動機來完成的，停止發(fā)動機即停止噴射和點火使發(fā)動機熄火，重啟發(fā)動機即激活起動機同時噴射和點火。同時，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行信息傳輸；CAN高速網(wǎng)則在發(fā)動機電腦、智能控制盒、電子穩(wěn)定程序、網(wǎng)絡(luò)電壓保持設(shè)備等模塊中進行信息傳輸共享；然后經(jīng)過網(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，同時考慮了多個其它系統(tǒng)方面的限制要求，并在組合儀表中顯示出來。

4、結(jié)束語

隨著人們對環(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)達國家一樣，我國市場上將會出現(xiàn)越來越多的帶有啟停系統(tǒng)的汽車，而這些系統(tǒng)中必然會應(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)得到進一步的發(fā)展和完善。

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[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)學院。

陜西交通職業(yè)技術(shù)學院院級科研項目，編號：YJ12001。