某重卡CAN总线控制系统的设计

俞燚，崔振亚

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230022）

某重卡CAN总线控制系统的设计

俞燚，崔振亚

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230022）

CAN是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。本文以某重型卡车为例，遵守J1939协议，通过CAN网络拓扑架构的搭建，展示了车身控制系统的的工作过程和故障诊断过程，论述了CAN总线在商用车重卡领域的应用和CAN在电控系统中应用的经济性、方便性及准确性。通过CAN总线控制系统与传统线束控制对比，体现了CAN总线系统的强大优势。

CAN；车身控制系统；J1939；故障诊断

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

引言

随着驾驶员安全和舒适性的要求提升，整车电气功能不断增加，例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置（ABS）、电控门窗装置、空气悬架等等。这些电子控制器之间，每时每刻都有大量的信息传输，如何能有效、可靠地使这些功能正常工作，同时保证整车的线束的便捷性，减少不断增加的信号线，一种新的概念——车上控制器局域网络CAN（Controller Area Network）总线的概念也就应运而生了。

本文针对一款重卡搭载AMT变速箱的牵引车，简单介绍了基于CAN总线的车身控制系统设计的结构和工作原理。

1、CAN总线技术概述

CAN是控制器局域网络（Controller Area Network）的缩写，意思是控制单元通过网络进行数据交换。最初由Bosch公司于20世纪80年代提出，用于汽车内部测试和控制仪器之间的数据通信。

简单地说，CAN总线就相当于公共汽车，每天可以乘坐大量的乘客，每个控制单元都可以在总线网络上发送和接受数据。所以CAN总线网络上包含大量的数据。这些数据是通过一种物理介质进行传送。该物理介质可以是双绞线、光纤等，最常用的就是双绞线。信号使用差分电压传送。

CAN总线的协议是指通讯数据格式和控制单元之间交换数据时遵守的规则，就是总线网络中通讯使用的相同语言。2000年美国的汽车工程学会（SAE）提出CAN J1939协议。它是一种支持闭环控制的在多个ECU之间高速通信的车用网络协议，主要应用于卡车和客车上。

本文重点对基于CAN总线的重型卡车车身网络系统总体结构进行了设计。

2、重卡CAN总线控制系统构架和工作原理

2.1 CAN系统构架

重卡牵引车的CAN系统网络节点主要是由发动机ECU、变速箱控制器TCU、ABS控制器、组合仪表ICM和车身控制器CBCU组成。其网络拓扑图如下图1所示。

为了实现多个独立网络间的数据交换，本系统采用了组合仪表模块（ICM）作为整车CAN通讯的网关，并设计了高速CAN总线网络接口，通讯速率为250kb/s，实现未来与其它车载高速网络的数据通讯。在网络通讯协议上参考SAE J1939协议，采用CAN2.0B协议方式进行通讯，系统采集开关量，模拟量信号，控制车身灯光、电磁阀、电机；综合信息屏显示功能、故障信息。终端电阻存在于组合仪表ICM和发动机ECU中。

2.2 各个节点定义

2.2.1 组合仪表模块

重卡的总线控制系统中电子组合仪表ICM作为整车CAN通讯的网关，主要负责接受发动机ECU、变速箱TCU和ABS等模块发出的CAN总线信息，采集传感器信号，通过微处理器控制步进电机指示车速、发动机转速、燃油油量、气压等，并能同步显示仪表上的各种功能指示灯。综合信息屏显示AMT变速箱的工作档位、发动机工作状态、瞬时油耗、平均油耗、水温、机油压力、室内温度、室外温度等信号，液晶屏指示累计里程，背光采用LED并可调节背光亮度，并将变速箱和发动机的工作信息传输到CAN总线。

2.2.2 车身控制模块

重卡的车身控制模块CBCU接受CAN总线信息、采集开关信号并通过微处理器处理，控制车灯、电磁阀、电机设备，将故障信息、开关量信息传输到CAN总线，具有负载断路、短路、过载保护功能。功能见图2。

车身控制器能对整车各个电气功能进行实时检测，并将信息发送到CAN报文中。如果整车某个电气部分出现故障，组合仪表中综合显示屏中显示整车电气功能故障信息。我们将整车的电气故障定义为A类故障和B类故障，上钥匙电后系统将对A类故障进行自检并切换显示相应的故障代码，当发动机发动后（即D+有效）故障信息将消失，当有故障的负载有效时将再次显示故障信息，并且系统将自

动检测故障是否存在，当故障消失后自动消除故障信息并驱动负载正常工作。A类、B类故障分类见表1。

表1.1 A类故障(开路/短路情况下均报故障)

表1.2 B类故障(短路情况下报故障)

2.3 总线控制过程

总线控制系统模块之间的信号传递仅需要两条信号线。布线局部化，车上除掉总线外，其他所有横贯车身的线都不再需要了，数据共享也节省了线路，各种数据共享减少了数据的重复处理，节省了成本。以左转向灯工作为例，反应重卡总线控制系统工作过程：

2.4 故障诊断实例

以左转向灯故障为例，反应总线控制系统的故障诊断过程：

2.5 总线系统的优势

从上面的功能简述中，可以很明显的看出CAN总线控制器系统功能强大，它不仅能对实现各个电气系统之间的互相控制，而且能够进行诊断和检测。下面将CAN总线控制系统与传统线束控制方式进行简单的对比分析：

由上述对比可以看出，CAN总线控制系统与传统控制系统相比具有强大的优势，不仅能够减少导线连接，降低线束成本，集成其他功能模块，提高产品的通用性，给后期功能提升预留了空间，而且每路输出都有功率限制，可以控制驾驶员后期的随意改装，造成烧坏线束等不可预知的后果。

表2 CAN总线系统的经济性

3、结论

上述CAN总线控制系统已经在重卡牵引车上试装成功，目前整个系统工作稳定、通讯可靠、各种功能满足设计要求，单台重卡成本仅增加800元左右，但大幅提高了整车的舒适性、安全性和操作性，方便检测和诊断，在整车中可行性较高，有可推广性，对后期的商用车CAN平台的搭建具有参考意义。

[1] 李东江，张大成.汽车车载网络系统（CAN-BUS）原理与检修[M].机械工业出版社.2005.12-25.

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[4] 魏春源等译.汽车电气与电子[M].北京理工大学出版社.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，就职于安徽省江淮汽车股份有限公司。