基于ISO 11992標(biāo)準(zhǔn)的主掛車(chē)間容錯(cuò)通信淺析

【摘 要】隨著車(chē)輛電氣化程度的提高，商用車(chē)主車(chē)和掛車(chē)間的連接由原來(lái)的機(jī)械連接逐步替換成電氣連接。文章介紹國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)主車(chē)和掛車(chē)間的專用通信要求，包含通信電壓、通信的容錯(cuò)模式以及該協(xié)議的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】單雙線運(yùn)行模式;商用車(chē);掛車(chē);協(xié)議;CAN

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-8639（ 2024 ）09-0072-03

Requirements for Communication Between Tractor and Trailer Based on ISO 11992 Standard

ZHANG Yixin，WANG Yuanbo，CHEN Zilin

（Shaanxi Heavy Duty Automobile Co.，Ltd.，Automobile Engineering Research Institute，Xi'an 710200，China）

【Abstract】With the improvement of vehicle electrification，the connection between tractor and trailer of commercial vehicle is gradually switched from the original mechanical connection to the electrical connection. This paper introduces the special communication requirements of the international general standard between tractor and trailer，including the communication voltage，the fault-tolerant mode of communication and the application advantages of the requirements.

【Key words】single-and double-line operation mode;commercial vehicle;trailer;protocol;CAN

1 概述

ISO 11992協(xié)議定義了主車(chē)和掛車(chē)之間的通信要求，共包含4部分：通信的物理層、制動(dòng)和行駛系應(yīng)用層、制動(dòng)和行駛系之外的設(shè)備應(yīng)用層、診斷通信。ISO 11992協(xié)議與OSI模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1。

本文主要介紹ISO 11992-1協(xié)議中的通信電壓、單雙線運(yùn)行模式、協(xié)議的應(yīng)用場(chǎng)景以及優(yōu)勢(shì)。

2 通信介紹

2.1 電壓和參數(shù)要求

該協(xié)議所支持的CAN總線系統(tǒng)為24V和12V（簡(jiǎn)稱Vs），差分電壓Vdiff的計(jì)算見(jiàn)公式（1），總線電壓見(jiàn)表2，位定時(shí)參數(shù)見(jiàn)表3。

Vdiff=VCAN_L-VCAN_H（1）

2.2 單雙線運(yùn)行模式

2.2.1 概述

該協(xié)議采用一種單雙線容錯(cuò)冗余機(jī)制，當(dāng)發(fā)生CAN_H斷路、CAN_L斷路、CAN_H對(duì)電源短路、CAN_L對(duì)電源短路、CAN_H對(duì)地短路、CAN_L對(duì)地短路總線故障時(shí)，啟動(dòng)單總線運(yùn)行模式，確保數(shù)據(jù)的正確傳輸。當(dāng)發(fā)生CAN_H和CAN_L短路、CAN_H和CAN_L均斷路故障時(shí)單總線運(yùn)行模式無(wú)法起作用，數(shù)據(jù)傳輸中斷。

單總線模式指單獨(dú)的CAN_H或CAN_L可以獨(dú)立運(yùn)行完成數(shù)據(jù)傳輸;雙總線模式指CAN_H和CAN_L共同協(xié)同完成數(shù)據(jù)傳輸。

tr為初始化報(bào)文的重復(fù)時(shí)間。在<5tr時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)通信中斷故障不啟動(dòng)單雙線探測(cè)切換機(jī)制，在>5tr時(shí)間出現(xiàn)通信中斷故障時(shí)需啟動(dòng)單雙線探測(cè)切換機(jī)制，最后確定正確的運(yùn)行模式。

在CAN_H斷路、CAN_H對(duì)地短路、CAN_H對(duì)電源短路故障發(fā)生時(shí)，總線運(yùn)行在CAN_L運(yùn)行模式，應(yīng)關(guān)閉CAN_H的主驅(qū)動(dòng)器，用參考電壓代替CAN_H的接收比較器的電壓。在CAN_L斷路、CAN_L對(duì)地短路、CAN_L對(duì)電源短路故障發(fā)生時(shí)，總線運(yùn)行在CAN_H運(yùn)行模式，應(yīng)關(guān)閉CAN_L的主驅(qū)動(dòng)器，將CAN_L的隱性電源切換到高阻抗?fàn)顟B(tài)，并用參考電壓代替CAN_L的接收比較器的電壓。

2.2.2 主車(chē)單雙線運(yùn)行模式

如圖1所示，主車(chē)單雙線運(yùn)行模式檢測(cè)機(jī)制步驟如下。

1）電源閉合后，在200ms內(nèi)ECU開(kāi)始通信發(fā)送總線報(bào)文，跳轉(zhuǎn)到無(wú)故障檢測(cè)的雙線運(yùn)行模式。

2）在無(wú)故障檢測(cè)的雙線運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行30tr時(shí)間后，跳轉(zhuǎn)到有故障檢測(cè)的雙線運(yùn)行模式。

3）在有故障檢測(cè)的雙線運(yùn)行模式下，如果發(fā)現(xiàn)有>5tr時(shí)間通信中斷，則跳轉(zhuǎn)到單總線CAN_L測(cè)試模式。

4）到單總線CAN_L測(cè)試模式后，測(cè)試時(shí)間為10tr。如果通信中斷，則跳轉(zhuǎn)到單總線CAN_H測(cè)試模式;如果通信成功，則跳轉(zhuǎn)到單總線CAN_L運(yùn)行模式。

5）在步驟4）進(jìn)入單總線CAN_L運(yùn)行模式后，在100tr時(shí)間內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)有>5tr時(shí)間通信中斷則跳轉(zhuǎn)到步驟4）的單總線CAN_L測(cè)試模式，并按照順序執(zhí)行;在單總線CAN_L運(yùn)行模式中如果一直通信成功，100tr時(shí)間到后跳轉(zhuǎn)到雙線測(cè)試1模式;在雙線測(cè)試1模式，如果通信成功則跳轉(zhuǎn)到步驟3）的有故障檢測(cè)的雙線運(yùn)行模式，并按照順序執(zhí)行;如果發(fā)現(xiàn)有>5tr時(shí)間通信中斷再跳轉(zhuǎn)到步驟5）的單總線CAN_L運(yùn)行模式，并按照順序執(zhí)行。

6）在步驟4）進(jìn)入單總線CAN_H測(cè)試模式后，在10tr時(shí)間內(nèi)，如果通信中斷則跳轉(zhuǎn)到步驟3）的有故障檢測(cè)的雙線運(yùn)行模式，并按照順序執(zhí)行;如果通信成功則進(jìn)入單總線CAN_H運(yùn)行模式。

7）進(jìn)入單總線CAN_H運(yùn)行模式后，在100tr時(shí)間內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)有>5tr時(shí)間通信中斷則跳轉(zhuǎn)到步驟4）的單總線CAN_L測(cè)試模式，并按照順序執(zhí)行;在單總線CAN_H運(yùn)行模式中如果一直通信成功，100tr時(shí)間到后跳轉(zhuǎn)到雙線測(cè)試2模式;在雙線測(cè)試2模式，如果通信成功則跳轉(zhuǎn)到步驟3）的有故障檢測(cè)的雙線運(yùn)行模式，并按照順序執(zhí)行;如果發(fā)現(xiàn)有>5tr時(shí)間通信中斷再跳轉(zhuǎn)到步驟7）的單總線CAN_H運(yùn)行模式，并按照順序執(zhí)行。

2.2.3 掛車(chē)單雙線運(yùn)行模式

如圖2所示，掛車(chē)單雙線運(yùn)行模式檢測(cè)機(jī)制步驟如下。

1）電源閉合后，在200ms內(nèi)ECU開(kāi)始通信發(fā)送總線報(bào)文，進(jìn)入無(wú)故障檢測(cè)的雙線運(yùn)行模式。

2）在無(wú)故障檢測(cè)的雙線運(yùn)行模式下，運(yùn)行30tr時(shí)間后離開(kāi)該狀態(tài)，進(jìn)入有故障檢測(cè)的雙線運(yùn)行模式。

3）在有故障檢測(cè)的雙線運(yùn)行模式下，如果發(fā)現(xiàn)有>5tr時(shí)間通信中斷，則跳轉(zhuǎn)到單總線CAN_L第1次測(cè)試模式。

4）到單總線CAN_L第1次測(cè)試模式后，如果發(fā)現(xiàn)有>5tr時(shí)間通信中斷，則跳轉(zhuǎn)到單總線CAN_H第1次測(cè)試模式;如果通信成功，則跳轉(zhuǎn)到單總線CAN_L運(yùn)行模式。

5）在步驟4）進(jìn)入單總線CAN_L運(yùn)行模式后，在100tr時(shí)間內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)有>5tr時(shí)間通信中斷則跳轉(zhuǎn)到步驟4）單總線CAN_L第1次測(cè)試模式，并按照順序執(zhí)行;在單總線CAN_L運(yùn)行模式中如果一直通信成功，100tr時(shí)間到后跳轉(zhuǎn)到雙線測(cè)試2模式;在雙線測(cè)試2模式，如果通信成功則跳轉(zhuǎn)到步驟3）有故障檢測(cè)的雙線運(yùn)行模式，并按照順序執(zhí)行;如果發(fā)現(xiàn)有>5tr時(shí)間通信中斷，則跳轉(zhuǎn)到步驟5）單總線CAN_L運(yùn)行模式，并按照順序執(zhí)行。

6）在步驟4）進(jìn)入單總線CAN_H第1次測(cè)試模式后，如果通信成功，進(jìn)入單總線CAN_H運(yùn)行模式;如果發(fā)現(xiàn)有>5tr時(shí)間通信中斷，則跳轉(zhuǎn)到單總線CAN_H第2次測(cè)試模式。

7）在步驟6）進(jìn)入單總線CAN_H運(yùn)行模式后，在100tr時(shí)間內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)有>5tr時(shí)間通信中斷，則跳轉(zhuǎn)到步驟5）單總線CAN_L第1次測(cè)試模式，并按照順序執(zhí)行;在單總線CAN_L運(yùn)行模式中，如果一直通信成功，100tr時(shí)間到后，跳轉(zhuǎn)到雙線測(cè)試3狀態(tài);在雙線測(cè)試3狀態(tài)，如果通信成功則跳轉(zhuǎn)到步驟3）有故障檢測(cè)的雙線運(yùn)行模式，并按照順序執(zhí)行;如果發(fā)現(xiàn)有>5tr時(shí)間通信中斷，再跳轉(zhuǎn)到步驟7）單總線CAN_H運(yùn)行模式，并按照順序執(zhí)行。

8）在步驟6）進(jìn)入單總線CAN_H第2次測(cè)試模式后，如果通信成功則跳轉(zhuǎn)到步驟7）單總線CAN_H運(yùn)行模式，并按照順序執(zhí)行;如果發(fā)現(xiàn)有>5tr時(shí)間通信中斷，則跳轉(zhuǎn)到單總線CAN_L第2次測(cè)試模式。

9）在步驟8）進(jìn)入單總線CAN_L第2次測(cè)試模式后，如果通信成功，則跳轉(zhuǎn)到步驟5）單總線CAN_L運(yùn)行模式，并按照順序執(zhí)行;如果發(fā)現(xiàn)有>5tr時(shí)間通信中斷，則跳轉(zhuǎn)到雙線測(cè)試1模式。

10）在步驟9）進(jìn)入雙線測(cè)試1模式后，如果通信成功，則跳轉(zhuǎn)到步驟3）有故障檢測(cè)雙線運(yùn)行模式，并按照順序執(zhí)行;如果發(fā)現(xiàn)有>6tr時(shí)間通信中斷，則跳轉(zhuǎn)到步驟4）單總線CAN_L第1次測(cè)試模式。

3 協(xié)議比對(duì)

商用車(chē)車(chē)內(nèi)通信常用的CAN通信協(xié)議為SAE J1939。ISO 11992為商用車(chē)的主車(chē)和掛車(chē)之間的專用通信協(xié)議，該協(xié)議與SAE J1939協(xié)議的區(qū)別見(jiàn)表4。

由于主車(chē)與掛車(chē)之間通信采用硬線連接及弱電壓差分信號(hào)，存在運(yùn)行工況惡劣、線束磨損、信號(hào)干擾大等情況，造成主掛之間通信環(huán)境相比車(chē)內(nèi)通信更加復(fù)雜，容易產(chǎn)生信號(hào)衰弱及中斷等故障。經(jīng)過(guò)相關(guān)組織的大量實(shí)際驗(yàn)證以及各主機(jī)廠的實(shí)際應(yīng)用，ISO 11992定義的通信機(jī)制在抗地偏、抗干擾、抗衰減能力方面更加優(yōu)越，通信可靠性進(jìn)一步提升。

4 結(jié)束語(yǔ)

ISO 11992定義的商用車(chē)主車(chē)和掛車(chē)間的通信電壓以及總線運(yùn)行容錯(cuò)模式，相比其他總線協(xié)議在抗地偏、抗干擾、抗衰減能力方面更能保證主掛車(chē)之間的通信穩(wěn)定性，目前國(guó)內(nèi)外各主機(jī)廠和掛車(chē)廠家都在逐步應(yīng)用，在相關(guān)零部件設(shè)計(jì)過(guò)程中可參考該協(xié)議進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] ISO 11992-1：2019，道路車(chē)輛 牽引車(chē)和掛車(chē)電氣連接的數(shù)字信息交互 第1部分：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層[S].

（編輯 楊凱麟）

作者簡(jiǎn)介張一鑫（1988—），男，碩士，工程師，主要從事商用車(chē)電器系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工作。