苗 斌，孫廣地，高紅梅，張 林

（上汽大通汽車(chē)有限公司南京分公司，江蘇 南京 211100）

傳統(tǒng)的商用車(chē) （本文以卡車(chē)為主）一般采用安裝在變速器位置的車(chē)速傳感器采集車(chē)速里程信號(hào)，這種設(shè)計(jì)有一定的技術(shù)局限性，主要是：①精度較低。主被動(dòng)齒車(chē)速（里程）輸出結(jié)構(gòu)識(shí)別度一般在0.2 m／脈沖，二軸車(chē)速輸出結(jié)構(gòu)識(shí)別度高一些可達(dá)0.05 m／脈沖，不同車(chē)型雖有差別，但相差不大。②采集點(diǎn)單一，防錯(cuò)性差。采用單一的傳感器，一旦傳感器出現(xiàn)故障，整車(chē)將檢測(cè)不到車(chē)速 （里程）信號(hào)，而車(chē)速信息是很多控制器運(yùn)行的一個(gè)基礎(chǔ)信號(hào)，無(wú)此信號(hào)將會(huì)影響很多功能的正常使用。③狀態(tài)繁多。這是商用車(chē)的一大特點(diǎn)，也是最最亟需解決的問(wèn)題。以主被動(dòng)齒車(chē)速輸出結(jié)構(gòu)為例，如圖1所示，車(chē)速計(jì)算關(guān)聯(lián)量有輪胎半徑、后橋速比、主被動(dòng)齒比、儀表速比4項(xiàng)。

商用車(chē)的特點(diǎn)就是輪胎半徑、后橋速比繁多，中間還會(huì)進(jìn)行各種的排列組合。當(dāng)前調(diào)整車(chē)速速比值有兩個(gè)途徑：一是通過(guò)調(diào)整主被動(dòng)齒比，二是調(diào)整儀表速比。調(diào)整主被動(dòng)齒比會(huì)引起變速器種類(lèi)的增加，調(diào)整儀表速比會(huì)引起儀表種類(lèi)的增加，再加上變速器和儀表由于自身技術(shù)狀態(tài)產(chǎn)生的變型，使得總的種類(lèi)達(dá)到了可怕的程度，筆者了解的某商用車(chē)公司儀表竟有上千種，造成了管理上的混亂和售后配件的極大不便等問(wèn)題。而通過(guò)CAN總線通信、UDS診斷、條形碼掃描等一系列技術(shù)的輔助，整車(chē)使用ABS總線車(chē)速里程信息可以很好地從技術(shù)層面解決上述所有問(wèn)題。

隨著CAN總線技術(shù)的普及和ABS在商用車(chē)的普遍使用，特別是國(guó)標(biāo)GB7258-2017將防抱死制動(dòng)列入強(qiáng)制項(xiàng)，要求所有商用車(chē)必須安裝防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，把ABS總線車(chē)速在商用車(chē)上的實(shí)際應(yīng)用提上了技術(shù)日程。

本文以上汽大通躍進(jìn)分公司系列車(chē)對(duì)ABS輸出CAN總線車(chē)速里程的成功應(yīng)用為例，為商用車(chē)領(lǐng)域使用ABS總線車(chē)速提供一種有效的技術(shù)方案。

圖1 主被動(dòng)齒車(chē)速輸出結(jié)構(gòu)示意圖

1 系統(tǒng)方案描述

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

如圖2所示，整個(gè)系統(tǒng)由ABS系統(tǒng) （ABS控制器+四輪速傳感器）、CAN儀表、條形碼、帶藍(lán)牙的條形碼掃描儀、帶藍(lán)牙并支持UDS診斷的EOL（在線終端設(shè)備）構(gòu)成。

1.2 系統(tǒng)運(yùn)作

1.2.1 車(chē)速里程的采集和傳輸

ABS系統(tǒng)負(fù)責(zé)4個(gè)車(chē)輪的輪速采集和處理、key_on到key_off階段里程值的采集和計(jì)算，并將處理過(guò)的車(chē)速信號(hào)、階段里程值使用SAE J1939協(xié)議廣播發(fā)送到CAN總線上。

圖2 商用車(chē)ABS總線車(chē)速應(yīng)用實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2.2 車(chē)速里程的接收和處理

CAN儀表負(fù)責(zé)車(chē)速信號(hào)的接收、處理及顯示，階段里程的累加、處理、顯示及存儲(chǔ) （作為下次上電的初始化里程），并針對(duì)部分節(jié)點(diǎn)的特殊需求 （比如某些EMS只能接收SAEJ1939定義的報(bào)文）進(jìn)行車(chē)速、里程CAN協(xié)議的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)發(fā)。

1.2.3 EOL在線標(biāo)定

條形碼伴隨車(chē)型排產(chǎn)序號(hào)產(chǎn)生，攜帶本車(chē)的輪胎信息；帶藍(lán)牙的條形碼采集器負(fù)責(zé)通過(guò)條形碼采集輪胎信息并將信息藍(lán)牙傳輸?shù)紼OL設(shè)備；EOL設(shè)備負(fù)責(zé)將藍(lán)牙接收到的輪胎信息轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的輪胎半徑值寫(xiě)入到ABS控制器中。

1.2.4 下線檢測(cè)

后續(xù)流程還包括車(chē)速的校驗(yàn)和ABS臺(tái)架測(cè)試，這些屬于常規(guī)檢測(cè)，與本文論及的技術(shù)方案關(guān)系不大，此部分不做詳述。

2 方案要素

2.1 縮減部件種類(lèi)

從圖2中可以看出，車(chē)速是直接從輪胎上采集的，后橋速比、主被動(dòng)齒比、儀表速比不再成為影響各零部件技術(shù)狀態(tài)的因素，即上述參數(shù)值不會(huì)對(duì)車(chē)速里程的采集計(jì)算構(gòu)成任何影響；部分部件可以取消 （主被動(dòng)齒和車(chē)速傳感器），其它參數(shù)值則不再使用 （后橋速比和儀表速比）；本系統(tǒng)方案中影響車(chē)速的唯一因素是輪胎半徑值，而商用車(chē)使用的輪胎種類(lèi)很多，不同的輪胎半徑會(huì)導(dǎo)致ABS控制器種類(lèi)的增加，這個(gè)問(wèn)題必須解決。

在本系統(tǒng)方案中采用輪胎半徑值在線條形碼采集，然后通過(guò)EOL設(shè)備寫(xiě)入ABS控制器的方式，來(lái)解決此問(wèn)題。ABS控制器軟件應(yīng)用層將輪胎半徑值設(shè)定為可標(biāo)定項(xiàng)，并在EEPROM內(nèi)開(kāi)辟專(zhuān)用地址來(lái)存儲(chǔ)；在生產(chǎn)線上采用手持設(shè)備掃條形碼獲得輪胎信息，然后通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線傳輸?shù)紼OL設(shè)備；EOL設(shè)備接收到輪胎信息后，根據(jù)程序中事先設(shè)定的表格，查詢(xún)獲得輪胎半徑值 （單位：m），然后采用UDS協(xié)議通過(guò)CAN總線與ABS進(jìn)行診斷交互，將輪胎半徑值寫(xiě)入到ABS控制器中；ABS控制器則將接收到的輪胎半徑值存入EEPROM內(nèi)，并進(jìn)行軟復(fù)位，至此輪胎信息采集標(biāo)定的流程結(jié)束。

通過(guò)這種操作，無(wú)論裝配多少種輪胎，都不用擔(dān)心產(chǎn)生新的ABS專(zhuān)用件。在售后也采用同樣的處理方式，只是在輪胎半徑數(shù)據(jù)的采集上，考慮到設(shè)備的局限性和操作便利性，不再掃條形碼，而是通過(guò)手動(dòng)選擇輪胎型號(hào)的方式實(shí)現(xiàn)。

2.2 總線里程處理

為了更好地利用現(xiàn)有存儲(chǔ)和計(jì)算資源，功能分配上，ABS控制器只負(fù)責(zé)階段里程的采集和累加，而由儀表負(fù)責(zé)總里程計(jì)算和存儲(chǔ)。這就要求儀表要有一種可靠的算法，來(lái)處理接收到的里程信號(hào)，現(xiàn)采用如圖3所示的算法。

累計(jì)里程計(jì)算的關(guān)鍵是使用兩次總線采集信號(hào)的差值進(jìn)行累加，這樣可以避免偶爾出現(xiàn)的總線錯(cuò)誤值導(dǎo)致的累計(jì)里程的持續(xù)性錯(cuò)誤；在信號(hào)采集上增加了總線超時(shí)處理，可以有效地顯示總線通信的相關(guān)錯(cuò)誤。

除此外，實(shí)際計(jì)算中還需增加極值判斷，在事先預(yù)計(jì)車(chē)輛一次上電可行駛的最大里程，如果接收到的值超過(guò)則認(rèn)為無(wú)效，放棄本次數(shù)據(jù)，進(jìn)入下次采集。其它處理，比如累計(jì)里程顯示、存儲(chǔ)的策略等，基本等同于普通的總線儀表，在此不做詳述。

圖3 儀表總線里程接收處理流程圖

2.3 防錯(cuò) （冗余）處理

對(duì)于任何一種新的系統(tǒng)性的技術(shù)方案，防錯(cuò)措施都是必須要考慮的。與前面描述相同，本方案的防錯(cuò)措施也是相應(yīng)地從數(shù)據(jù)采集端、處理端兩處進(jìn)行。

2.3.1 數(shù)據(jù)采集防錯(cuò)

2.3.1.1 輪速傳感器故障

如前文所述，ABS具有4個(gè)輪速傳感器，相對(duì)于采用單一車(chē)速傳感器的系統(tǒng)，具有自然的優(yōu)勢(shì)。在輪速的利用上也要充分考慮可能出現(xiàn)的問(wèn)題，把這一優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)出來(lái)。

由于商用車(chē)一般采用后驅(qū)，本系統(tǒng)策略是基于后輪進(jìn)行車(chē)速和里程的計(jì)算，故障處理策略見(jiàn)表1。

表1 輪速傳感器故障處理策略

按此策略，除非4個(gè)輪速傳感器均出現(xiàn)故障，車(chē)速和里程還是能正常采集和顯示的，在所有輪速傳感器出現(xiàn)問(wèn)題的情況下，則按SAE J1939-71所定義的規(guī)則，輸出錯(cuò)誤值。

2.3.1.2 車(chē)輛下線標(biāo)定管控

雖有完善的系統(tǒng)運(yùn)作要求，但由于整車(chē)廠的車(chē)輛狀態(tài)多樣和裝車(chē)分多階段，在管理上具有很大的復(fù)雜性，同時(shí)也為了便于售后管理，還是需要對(duì)標(biāo)定過(guò)程進(jìn)行管控。本實(shí)施方案規(guī)定車(chē)輛下線或換裝ABS時(shí)，未進(jìn)行輪胎半徑標(biāo)定或?qū)懭氚霃绞〉腁BS，均點(diǎn)亮儀表上黃色的ABS報(bào)警指示燈進(jìn)行提醒，且在ABS的故障診斷中增加相應(yīng)的DTC代碼：“XXXX（廠家自定義）未標(biāo)定或標(biāo)定失敗?！币詡湓\斷儀進(jìn)行診斷查詢(xún)，識(shí)別故障。

2.3.2 數(shù)據(jù)處理防錯(cuò)

數(shù)據(jù)處理防錯(cuò)主要是使用數(shù)據(jù)端比如儀表、EMS、整車(chē)控制器等需集成的策略，以?xún)x表為例，其它控制器可參考。

2.3.2.1 車(chē)速數(shù)據(jù)

儀表只作為顯示端處理可相對(duì)簡(jiǎn)單，如果收到無(wú)效值或收不到報(bào)文，在超時(shí)時(shí)間前維持原值顯示，在滿(mǎn)足超時(shí)時(shí)間后，指針將指示在“0”km／h的起始位置以提醒駕駛員。

其它使用車(chē)速信號(hào)的控制器，比如發(fā)動(dòng)機(jī) （EMS）、轉(zhuǎn)向控制 （EPS）、車(chē)身控制器 （BCM）、疲勞駕駛系統(tǒng)（DDWS）等，因?yàn)樯婕暗叫熊?chē)安全，處理策略要復(fù)雜一些，要加入時(shí)間、制動(dòng)狀態(tài)、轉(zhuǎn)速、自身狀態(tài)等其它參數(shù)進(jìn)行綜合判斷，并需對(duì)車(chē)速變化進(jìn)行計(jì)算評(píng)估和修正，得出最適合的處理策略。

2.3.2.2 里程數(shù)據(jù)

前文中儀表總線里程接收處理流程圖對(duì)此錯(cuò)誤的處理已做了完整的描述。除此外，還應(yīng)在其它控制器的EEPROM中進(jìn)行里程備份，比如可在發(fā)動(dòng)機(jī)EMS、BCM中同步記錄里程信息，通過(guò)查詢(xún)和綜合比較得出正確的里程數(shù)據(jù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文描述的系統(tǒng)方案采用CAN總線、藍(lán)牙等技術(shù)輔助，充分合理地利用車(chē)輛現(xiàn)有資源，有效地解決了傳統(tǒng)商用車(chē)變速器 （或儀表）由于速比多樣導(dǎo)致的種類(lèi)繁多的技術(shù)難題，提升了車(chē)速信號(hào)的精度、提高了防錯(cuò)性，并且節(jié)省了成本。

本文提供的案例，為商用車(chē)開(kāi)發(fā)提供了一種思路：利用各種新興的甚至非汽車(chē)領(lǐng)域的技術(shù)，整合車(chē)輛現(xiàn)有技術(shù)資源，提升技術(shù)含量的同時(shí)降本增效，促進(jìn)商用車(chē)技術(shù)的迅速發(fā)展。

本文描述的系統(tǒng)方案正在申請(qǐng)相關(guān)國(guó)家專(zhuān)利。