基于SAEJ1939的混合動力客車ABS控制系統(tǒng)
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J1939協(xié)議是通過PDU實施和封裝。PDU由優(yōu)先級P、保留位R、數(shù)據(jù)頁DP、PDU格式PF、特定PDU目標(biāo)地址PS、源地址SA和數(shù)據(jù)域DATA共7部分組成，它對應(yīng)于CAN協(xié)議擴展幀的29位識別碼加數(shù)據(jù)場。其中，優(yōu)先級P占3位，數(shù)值越小，優(yōu)先級越高。R為保留位，為擴展使用。DP為數(shù)據(jù)頁，同樣為控制使用。協(xié)議數(shù)據(jù)單元格式(PDU Format)PF為一個8位數(shù)據(jù)，表明了協(xié)議數(shù)據(jù)單元的格式，并且為部分或完全的參數(shù)群提供標(biāo)志，該數(shù)據(jù)在參數(shù)群中還被用來標(biāo)注CAN的數(shù)據(jù)域。特定協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU Specific)PS為一個8位數(shù)據(jù)，其具有數(shù)據(jù)協(xié)議單元格式的確定值。該數(shù)據(jù)在參數(shù)群中也被用來標(biāo)注CAN數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)域DA，還可能是群控制信息GE。該數(shù)據(jù)在參數(shù)群中也被用來標(biāo)注CAN數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)域。源地址(Source Adress，SA)用來表示消息來源的8位數(shù)據(jù)域。源地址域中保留了發(fā)出消息的控制單元的地址。PDU單元報文格式如圖2所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/155266.htm
J1939協(xié)議通訊的核心是負責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏攨f(xié)議。數(shù)據(jù)的拆分和打包重組。一個J1939的報文單元有8 Byte的數(shù)據(jù)場，因此，一次只能傳輸8 Byte的數(shù)據(jù)。如果要發(fā)送的數(shù)據(jù)超過8 Byte，則要拆分成小的數(shù)據(jù)包，每個數(shù)據(jù)包只有8 Byte的數(shù)據(jù)，分批發(fā)送。數(shù)據(jù)場的第1 Byte從1開始作為報文的序號，后面的7 Byte用來存放數(shù)據(jù)。報文被接受后，按照序號重新組合成原來的數(shù)據(jù)。連接管理主要對節(jié)點之間連接的建立和關(guān)閉、數(shù)據(jù)的傳輸進行管理。其中定義了5種幀結(jié)構(gòu)：發(fā)送請求幀、發(fā)送清除幀、結(jié)束應(yīng)答幀、連接失敗幀，以及用來全局接受的廣播幀。節(jié)點之間通過一個節(jié)點向目的地址發(fā)送一個請求幀而建立連接。在接受到發(fā)送請求幀以后，節(jié)點如果有足夠的空間來接受數(shù)據(jù)并數(shù)據(jù)有效，則發(fā)送清除幀，開始數(shù)據(jù)的傳送。如果存儲空間不夠或數(shù)據(jù)無效，則發(fā)送連接失敗幀，關(guān)閉連接。如果數(shù)據(jù)接受全部完成，則節(jié)點發(fā)送一個結(jié)束應(yīng)答幀，關(guān)閉連接。
2．3 HEV車輛數(shù)據(jù)共享模式
圖3為HEV混合動力客車通訊網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，其中，HCU為整車控制器，TCU為電機控制器，ABS為剎車防抱死系統(tǒng)控制器，BCU為電池控制器。在此混合動力客車CAN總線拓撲網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)中采用雙總線結(jié)構(gòu)，各個控制器分別掛接在兩條CANL和CANH上，其總線的通訊速率均為250 kbit·s-1。整車控制器起到網(wǎng)關(guān)的作用，各個控制器時刻都向整車控制器HCU報告當(dāng)前狀態(tài)或HCU向各個控制器轉(zhuǎn)發(fā)控制命令。同時在此總線上，各個控制器可以從總線上實時接收或發(fā)送報文信息，從而實現(xiàn)了對報文信息的共享。
3 ABS控制系統(tǒng)實現(xiàn)
設(shè)計的混合動力ABS控制系統(tǒng)是依據(jù)混合動力汽車制動力控制系統(tǒng)的需求分析和控制策略，所發(fā)送和接收的報文都符合SAE J1939標(biāo)準。信息報文是CAN通訊的主要手段。SAE1939標(biāo)準規(guī)定CAN通信的報文只能采用數(shù)據(jù)幀格式，而不允許采用遠程幀，其遠程幀請求功能通過SAE J1939標(biāo)準的參數(shù)實現(xiàn)。SAEJ1939／71子標(biāo)準中對參數(shù)和參數(shù)組進行了具體說明。
為共享控制混合動力系統(tǒng)的參數(shù)和由ABS系統(tǒng)投入時，能和其他控制器協(xié)調(diào)工作，需要用到SAEJ1939標(biāo)準的參數(shù)和參數(shù)組，并在其控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進行說明。
(1)ABS系統(tǒng)自檢信息參數(shù)組。該參數(shù)組主要是在系統(tǒng)上電的情況下，ABS系統(tǒng)ECU完成對自身各個部件的自檢后發(fā)送信息以說明系統(tǒng)是否正常。如果ABS系統(tǒng)正常，則HCU通知駕駛員，系統(tǒng)正常，可以投入運行。如果ABS系統(tǒng)不正常，HCU不投人工作并以通知駕駛員。其報文格式如表1所示。
(2)EBC1制動控制參數(shù)組。該參數(shù)組主要是ABS控制器系統(tǒng)向整車控制器HCU發(fā)送控制信息，以通知HCU車輛處于的制動強度以及ABS是否處于監(jiān)控狀態(tài)或處于調(diào)節(jié)狀態(tài)。如果車輛的減速度值沒有激活A(yù)BS使之處于調(diào)節(jié)狀態(tài)，則ABS控制系統(tǒng)通知HCU，電機可以參與制動，回收能量。如果此時減速度值較大，車輛處于強度制動，則ABS控制器通知HCU解除電機制動，制動過程由ABS系統(tǒng)來調(diào)節(jié)，報文格式如表2所示。
(3)ABS系統(tǒng)扭矩請求參數(shù)組。該參數(shù)組用來傳輸電機狀態(tài)參數(shù)和HCU所計算的電機制動力矩的大小。如果電機處于正常工作狀態(tài)，則根據(jù)控制要求，電機可以參與低強度或中強度制動。如果電機失效，則此時的制動可以由系統(tǒng)的補氣閥提供制動力矩。其報文格式如表3所示。
4 結(jié)束語
SAE J1939通訊協(xié)議是目前汽車電子控制領(lǐng)域最全面的通訊協(xié)議，了解并掌握這個協(xié)議對于開發(fā)我國自主汽車電子控制協(xié)議具有幫助。目前國內(nèi)眾多科研機構(gòu)已開展了基于J1939協(xié)議的混合動力汽車許多研究，并且部分廠家已經(jīng)試制出了混合動力產(chǎn)品，但都沒有量產(chǎn)。而混合動力ABS制動力控制與能量回收仍處于研發(fā)階段，此項研究將進一步推動混合動力汽車的發(fā)展。
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