汽车照明与信号装置网络控制系统研究

客车技术与研宄汽车照明与信号装置网络控制系统研究潘勋\张立尧2，赵云霞2（1.猛狮客车股份有限公司，河南郑州450004；2.郑州宇通客车股份有限公司，河南郑州450061）内的照明与信号装置进行控制，所有ECU经双绞线联接成网络，从而构成汽车照明与信号装置网络控制系统，包括拓朴形式、通讯协议、系统控制等内容。 程中，首先进行了整车照明与信号装置功能分析，按照区域自治原则，即根据几何位置靠近、功能相似、性能要求基本一致、并以前者为重的原则，划定自治未来的发展。12ChinaAeademielQumalEleetroniePubli区。据此，我们将汽车电器划分为如下四个区域：i左汽车电器与电控系统现己成为汽车上继发动机、底盘、车身后的第四大重要组成部分。在一些高档汽车中，它除了包括电源设备（发电机、蓄电池）、起动机、点火系统、直流电动机（雨刮电动机、暖风电动机、油泵、电动门窗电机、后视镜电机等）、照明与信号装置、汽车仪表、汽车音响系统、空调装置等外，还包括ESA报警系统、交通导向系统以及一些舒适性、便利性设备。据统计，为了达到集中控制的目的，控制线路在设备安装点与驾驶室之间往返好几次，按传统布线方式其电线长度约为2km，电气节点数高达1 500之多，并且上述数字大约每10年长一倍，这将带来以下四个方面的主要弊端：①占据了汽车宝贵的空间；②为数众多的电气接点常因接触不良而发生故障，工作可靠性下降；③给维护、维修工作带来了极大不利；④许多资源，特别是传感器资源未得到充分利用，浪费极多。解决这些问题的*佳途径是采用网络技术。在国外，这一方面的工作进行得比较早，己研制开发了多种汽车电器网络，如ABDS、CAN、CCD、VAN等。国内对这一领域的研究尚处于起步阶段。采用网络技术，据测算电气接线可减少80%以上，节省空间，减少汽车质量，加了汽车电气系统可靠性，方便了维修保养，在不加新的传感器和执行器的情况下，整体性能得到优化，使操作协调统一，便于实现自动化与智能化，在汽车整体性能优化控制方面蕴藏着巨大的潜力，是汽车电子技术汽车电器网络按功能可分为面向控制的网络（CON）和面向信息传输的网络（ION）。按照美国汽车工程师协会（SAE）的分类，网络速度分为A、B、C三类，A类为低速网，波特率在9 600bps以下，波特率在125kbps以下为中速网B类，125kbps以上为高速网C类。本文运用网络技术构建了汽车照明与信号装置面向控制的低速系统，填补了国内在汽车网络控制领域的空白。 1拓朴结构网络汽车电器在技术上有两个依托，一是电器单元或区域电器微机化，另一是网络技术。电器单元是指具有单一独立功能、可单独安装的*小电器元件或器件，如开关、接触器、继电器、信号灯等。区域电器是指安装地点互相靠近、功能互相联系依存，或有一定逻辑关系的电器集合，如前组合灯、后组合灯等。对它（它们）配备单片微机形成ECU，由该微机接受上位机的指挥并控制所辖区域的电器工作，这一过程称为单元电器或区域电器微机化。而用通讯线、电源线将这些己经微机化的单元电器或区域电器连成网络，这个过程称为网络化。 前区一主要负责车辆左前方照明远光灯、近光灯及转向信号灯的控制；右前区一主要负责车辆右前方照明远光灯、近光灯及转向信号灯的控制；左后区一主要负责车辆左后方照明倒车灯、制动及转向信号灯、牌照灯的控制；右后区一主要负责车辆右后照明倒车灯、制动及转向信号灯、后雾灯控制（左后区与右后区转向与制动灯合并为一灯，并取消了闪光器，由软件实现转向及制动时灯光的相应控制）。同时，将原驾驶员各种操纵控键变成了控制区*负责接受、检验和执行驾驶员的各种控制动作，将原仪表区变为显示区一负责显示各种功能执行情况以及故障显示。 其次，进行了区域微机化工作，除控制区与显示区共用一个ECU形成上位机外，其它每个区域各自应用一个ECU进行自我控制，作为下位机各自接受上位机的控制。 根据以上划分方法，除上位机运用一个8051单片机为核心的ECU外，其它四个区域运用一个以各区域的拓朴结构有所不同的是，上位机用的是8051芯片，而下位机用的是2051芯片，且上位机有控制区与显示区两个部分，其中控制区接受驾驶员的各种控制指令，并通过机电转换装置变化为8051能够识别的电信号，而且将这些指令通过上位机编译后经串行通讯接口传至总线；显示区的作用是显示各区域电器工作状态，并对设备的故障信息进行显示。2051单片机为核心的ECU分别对辖区内各电器进2网络特性行控制。由于划分区域时考虑到了功能上的相似性，事实上左前区、右前区、左后区、右后区这四个区它们的ECU结构与功能基本一致，只是在软件功能上稍有差别。这样大大减少了开发工作量。 完成上述工作后，用电源线及双绞线将各个ECU联接起来就形成了汽车电器低速网络系统，考通过屏蔽双绞线按上述拓朴结构将各区域ECU相联就形成了汽车电器的低速网络。所谓低速是指该网络的波特率为9600bps以下，且控制的电器均为汽车常用照明与信号装置，如远光灯、近光灯、转向灯、制动灯、牌照灯、前后雾灯等，这些都是对响应速度要求不是太高，即所谓实时性要求不高虑到所控制电器低速的特性，所研制的汽车照明与的汽车电器。尽管如此，系统的响应速度仍然是毫秒1994-20网1络控制系统的拓朴，aw *K），其中Vc是客车相对气流的速度（m/s）；为汽车厢体隔热材料厚度（m），An为汽车厢体隔热材料的传热系数W/（m2*计算W2时还应考虑客车等级评定的要求。 表1某客车厂6120客车匹配的加热器的计算结果型号发动机参数标定功率/转速（kW/（r/发动机质量（kg）冷却液质量（kg）*高车速（km/h）车夕卜：长X宽X高（m）客车参数车内：长X宽X高（m）外部散热面积（m2）内部散热面积（m2）玻璃面积（m2）内外*大温差（K）计算加热时间（min）结果加热器热功率（kW）实际匹配加热器热功率（kW）Kl代表因客车车厢漏气而影响散热量所对应的传热系数，Kl=（0.20.6）Ko.由以上关系可确定加热器的热功率W2. 3加热器功率确定的实例根据上述计算关系，可确定与客车相匹配的加热器热功率表1列出了利用以上关系对某6120客车所应匹配的加热器的计算结果。通过计算表明，该车匹配我公司现有产品中热功率为30kW的液体型燃油加热器即可完全满足使用要求，其现行匹配的加热器热功率偏大。 4结束语本文提出的客车燃油加热器匹配计算方法与德国埃贝施佩歇公司提供给我们的经验计算公式结果是相符的，可为客车装配燃油加热器提供指导。