俞燚，崔振亞

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230022）

某重卡CAN總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

俞燚，崔振亞

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230022）

CAN是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。本文以某重型卡車為例，遵守J1939協(xié)議，通過CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)的搭建，展示了車身控制系統(tǒng)的的工作過程和故障診斷過程，論述了CAN總線在商用車重卡領(lǐng)域的應(yīng)用和CAN在電控系統(tǒng)中應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性、方便性及準(zhǔn)確性。通過CAN總線控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)線束控制對(duì)比，體現(xiàn)了CAN總線系統(tǒng)的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。

CAN；車身控制系統(tǒng)；J1939；故障診斷

CLC NO.:TP273Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)03-54-04

引言

隨著駕駛員安全和舒適性的要求提升，整車電氣功能不斷增加，例如電子燃油噴射裝置、防抱死制動(dòng)裝置（ABS）、電控門窗裝置、空氣懸架等等。這些電子控制器之間，每時(shí)每刻都有大量的信息傳輸，如何能有效、可靠地使這些功能正常工作，同時(shí)保證整車的線束的便捷性，減少不斷增加的信號(hào)線，一種新的概念——車上控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN（Controller Area Network）總線的概念也就應(yīng)運(yùn)而生了。

本文針對(duì)一款重卡搭載AMT變速箱的牽引車，簡(jiǎn)單介紹了基于CAN總線的車身控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理。

1、CAN總線技術(shù)概述

CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network）的縮寫，意思是控制單元通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。最初由Bosch公司于20世紀(jì)80年代提出，用于汽車內(nèi)部測(cè)試和控制儀器之間的數(shù)據(jù)通信。

簡(jiǎn)單地說，CAN總線就相當(dāng)于公共汽車，每天可以乘坐大量的乘客，每個(gè)控制單元都可以在總線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送和接受數(shù)據(jù)。所以CAN總線網(wǎng)絡(luò)上包含大量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是通過一種物理介質(zhì)進(jìn)行傳送。該物理介質(zhì)可以是雙絞線、光纖等，最常用的就是雙絞線。信號(hào)使用差分電壓傳送。

CAN總線的協(xié)議是指通訊數(shù)據(jù)格式和控制單元之間交換數(shù)據(jù)時(shí)遵守的規(guī)則，就是總線網(wǎng)絡(luò)中通訊使用的相同語言。2000年美國(guó)的汽車工程學(xué)會(huì)（SAE）提出CAN J1939協(xié)議。它是一種支持閉環(huán)控制的在多個(gè)ECU之間高速通信的車用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，主要應(yīng)用于卡車和客車上。

本文重點(diǎn)對(duì)基于CAN總線的重型卡車車身網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

2、重卡CAN總線控制系統(tǒng)構(gòu)架和工作原理

2.1 CAN系統(tǒng)構(gòu)架

重卡牽引車的CAN系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、變速箱控制器TCU、ABS控制器、組合儀表ICM和車身控制器CBCU組成。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下圖1所示。

為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)交換，本系統(tǒng)采用了組合儀表模塊（ICM）作為整車CAN通訊的網(wǎng)關(guān)，并設(shè)計(jì)了高速CAN總線網(wǎng)絡(luò)接口，通訊速率為250kb/s，實(shí)現(xiàn)未來與其它車載高速網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊。在網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議上參考SAE J1939協(xié)議，采用CAN2.0B協(xié)議方式進(jìn)行通訊，系統(tǒng)采集開關(guān)量，模擬量信號(hào)，控制車身燈光、電磁閥、電機(jī)；綜合信息屏顯示功能、故障信息。終端電阻存在于組合儀表ICM和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU中。

2.2 各個(gè)節(jié)點(diǎn)定義

2.2.1 組合儀表模塊

重卡的總線控制系統(tǒng)中電子組合儀表ICM作為整車CAN通訊的網(wǎng)關(guān)，主要負(fù)責(zé)接受發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、變速箱TCU和ABS等模塊發(fā)出的CAN總線信息，采集傳感器信號(hào)，通過微處理器控制步進(jìn)電機(jī)指示車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、燃油油量、氣壓等，并能同步顯示儀表上的各種功能指示燈。綜合信息屏顯示AMT變速箱的工作檔位、發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)、瞬時(shí)油耗、平均油耗、水溫、機(jī)油壓力、室內(nèi)溫度、室外溫度等信號(hào)，液晶屏指示累計(jì)里程，背光采用LED并可調(diào)節(jié)背光亮度，并將變速箱和發(fā)動(dòng)機(jī)的工作信息傳輸?shù)紺AN總線。

2.2.2 車身控制模塊

重卡的車身控制模塊CBCU接受CAN總線信息、采集開關(guān)信號(hào)并通過微處理器處理，控制車燈、電磁閥、電機(jī)設(shè)備，將故障信息、開關(guān)量信息傳輸?shù)紺AN總線，具有負(fù)載斷路、短路、過載保護(hù)功能。功能見圖2。

車身控制器能對(duì)整車各個(gè)電氣功能進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將信息發(fā)送到CAN報(bào)文中。如果整車某個(gè)電氣部分出現(xiàn)故障，組合儀表中綜合顯示屏中顯示整車電氣功能故障信息。我們將整車的電氣故障定義為A類故障和B類故障，上鑰匙電后系統(tǒng)將對(duì)A類故障進(jìn)行自檢并切換顯示相應(yīng)的故障代碼，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)后（即D+有效）故障信息將消失，當(dāng)有故障的負(fù)載有效時(shí)將再次顯示故障信息，并且系統(tǒng)將自

動(dòng)檢測(cè)故障是否存在，當(dāng)故障消失后自動(dòng)消除故障信息并驅(qū)動(dòng)負(fù)載正常工作。A類、B類故障分類見表1。

表1.1 A類故障(開路/短路情況下均報(bào)故障)

表1.2 B類故障(短路情況下報(bào)故障)

2.3 總線控制過程

總線控制系統(tǒng)模塊之間的信號(hào)傳遞僅需要兩條信號(hào)線。布線局部化，車上除掉總線外，其他所有橫貫車身的線都不再需要了，數(shù)據(jù)共享也節(jié)省了線路，各種數(shù)據(jù)共享減少了數(shù)據(jù)的重復(fù)處理，節(jié)省了成本。以左轉(zhuǎn)向燈工作為例，反應(yīng)重卡總線控制系統(tǒng)工作過程：

2.4 故障診斷實(shí)例

以左轉(zhuǎn)向燈故障為例，反應(yīng)總線控制系統(tǒng)的故障診斷過程：

2.5 總線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

從上面的功能簡(jiǎn)述中，可以很明顯的看出CAN總線控制器系統(tǒng)功能強(qiáng)大，它不僅能對(duì)實(shí)現(xiàn)各個(gè)電氣系統(tǒng)之間的互相控制，而且能夠進(jìn)行診斷和檢測(cè)。下面將CAN總線控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)線束控制方式進(jìn)行簡(jiǎn)單的對(duì)比分析：

由上述對(duì)比可以看出，CAN總線控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，不僅能夠減少導(dǎo)線連接，降低線束成本，集成其他功能模塊，提高產(chǎn)品的通用性，給后期功能提升預(yù)留了空間，而且每路輸出都有功率限制，可以控制駕駛員后期的隨意改裝，造成燒壞線束等不可預(yù)知的后果。

表2 CAN總線系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性

3、結(jié)論

上述CAN總線控制系統(tǒng)已經(jīng)在重卡牽引車上試裝成功，目前整個(gè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定、通訊可靠、各種功能滿足設(shè)計(jì)要求，單臺(tái)重卡成本僅增加800元左右，但大幅提高了整車的舒適性、安全性和操作性，方便檢測(cè)和診斷，在整車中可行性較高，有可推廣性，對(duì)后期的商用車CAN平臺(tái)的搭建具有參考意義。

[1] 李東江，張大成.汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（CAN-BUS）原理與檢修[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2005.12-25.

[2] 龔進(jìn)峰，曹健.基于CAN/LIN總線的智能車身網(wǎng)絡(luò)研發(fā)[J].汽車電器.2006.3.

[3] 龔進(jìn)峰.全新概念的智能車身網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)[J].電子產(chǎn)品世界.2005.15.

[4] 魏春源等譯.汽車電氣與電子[M].北京理工大學(xué)出版社.2004.30-50.

CAN Body Control System of a Heavy Truck

Yu Yi, Cui Zhenya
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd, Anhui Hefei 230022）

CAN is a kind of effective support distributed control or real-time control of serial communication network. This paper firstly introduces the development and CAN technology in vehicle control systems, and the advantages of a detailed analysis on the CAN bus carbody control system structure and working principle and the definition of each subsystem. With heavy card tractor carbody control system for example, show the body control system fault diagnosis of the working process and process, simple discusses in commercial vehicle heavy card CAN bus and the application of the field application of electric control system CAN in the economy, convenience and accuracy fully explained. Through a CAN bus control system and the traditional comparative, reflected the wiring control powerful advantage CAN bus system.

CAN; CBCU; J1939; Fault Diagnosis

TP273

A

1671-7988(2014)03-54-04

俞燚，就職于安徽省江淮汽車股份有限公司。