ABS總線車速里程信息在商用車上應用的實現

苗 斌，孫廣地，高紅梅，張 林

（上汽大通汽車有限公司南京分公司，江蘇 南京 211100）

傳統的商用車 （本文以卡車為主）一般采用安裝在變速器位置的車速傳感器采集車速里程信號，這種設計有一定的技術局限性，主要是：①精度較低。主被動齒車速（里程）輸出結構識別度一般在0.2 m／脈沖，二軸車速輸出結構識別度高一些可達0.05 m／脈沖，不同車型雖有差別，但相差不大。②采集點單一，防錯性差。采用單一的傳感器，一旦傳感器出現故障，整車將檢測不到車速 （里程）信號，而車速信息是很多控制器運行的一個基礎信號，無此信號將會影響很多功能的正常使用。③狀態繁多。這是商用車的一大特點，也是最最亟需解決的問題。以主被動齒車速輸出結構為例，如圖1所示，車速計算關聯量有輪胎半徑、后橋速比、主被動齒比、儀表速比4項。

商用車的特點就是輪胎半徑、后橋速比繁多，中間還會進行各種的排列組合。當前調整車速速比值有兩個途徑：一是通過調整主被動齒比，二是調整儀表速比。調整主被動齒比會引起變速器種類的增加，調整儀表速比會引起儀表種類的增加，再加上變速器和儀表由于自身技術狀態產生的變型，使得總的種類達到了可怕的程度，筆者了解的某商用車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題。而通過CAN總線通信、UDS診斷、條形碼掃描等一系列技術的輔助，整車使用ABS總線車速里程信息可以很好地從技術層面解決上述所有問題。

隨著CAN總線技術的普及和ABS在商用車的普遍使用，特別是國標GB7258-2017將防抱死制動列入強制項，要求所有商用車必須安裝防抱死制動系統，把ABS總線車速在商用車上的實際應用提上了技術日程。

本文以上汽大通躍進分公司系列車對ABS輸出CAN總線車速里程的成功應用為例，為商用車領域使用ABS總線車速提供一種有效的技術方案。

圖1 主被動齒車速輸出結構示意圖

1 系統方案描述

1.1 系統構成

如圖2所示，整個系統由ABS系統 （ABS控制器+四輪速傳感器）、CAN儀表、條形碼、帶藍牙的條形碼掃描儀、帶藍牙并支持UDS診斷的EOL（在線終端設備）構成。

1.2 系統運作

1.2.1 車速里程的采集和傳輸

ABS系統負責4個車輪的輪速采集和處理、key_on到key_off階段里程值的采集和計算，并將處理過的車速信號、階段里程值使用SAE J1939協議廣播發送到CAN總線上。

圖2 商用車ABS總線車速應用實現系統結構示意圖

1.2.2 車速里程的接收和處理

CAN儀表負責車速信號的接收、處理及顯示，階段里程的累加、處理、顯示及存儲 （作為下次上電的初始化里程），并針對部分節點的特殊需求 （比如某些EMS只能接收SAEJ1939定義的報文）進行車速、里程CAN協議的轉化和轉發。

1.2.3 EOL在線標定

條形碼伴隨車型排產序號產生，攜帶本車的輪胎信息；帶藍牙的條形碼采集器負責通過條形碼采集輪胎信息并將信息藍牙傳輸到EOL設備；EOL設備負責將藍牙接收到的輪胎信息轉化成對應的輪胎半徑值寫入到ABS控制器中。

1.2.4 下線檢測

后續流程還包括車速的校驗和ABS臺架測試，這些屬于常規檢測，與本文論及的技術方案關系不大，此部分不做詳述。

2 方案要素

2.1 縮減部件種類

從圖2中可以看出，車速是直接從輪胎上采集的，后橋速比、主被動齒比、儀表速比不再成為影響各零部件技術狀態的因素，即上述參數值不會對車速里程的采集計算構成任何影響；部分部件可以取消 （主被動齒和車速傳感器），其它參數值則不再使用 （后橋速比和儀表速比）；本系統方案中影響車速的唯一因素是輪胎半徑值，而商用車使用的輪胎種類很多，不同的輪胎半徑會導致ABS控制器種類的增加，這個問題必須解決。

在本系統方案中采用輪胎半徑值在線條形碼采集，然后通過EOL設備寫入ABS控制器的方式，來解決此問題。ABS控制器軟件應用層將輪胎半徑值設定為可標定項，并在EEPROM內開辟專用地址來存儲；在生產線上采用手持設備掃條形碼獲得輪胎信息，然后通過藍牙無線傳輸到EOL設備；EOL設備接收到輪胎信息后，根據程序中事先設定的表格，查詢獲得輪胎半徑值 （單位：m），然后采用UDS協議通過CAN總線與ABS進行診斷交互，將輪胎半徑值寫入到ABS控制器中；ABS控制器則將接收到的輪胎半徑值存入EEPROM內，并進行軟復位，至此輪胎信息采集標定的流程結束。

通過這種操作，無論裝配多少種輪胎，都不用擔心產生新的ABS專用件。在售后也采用同樣的處理方式，只是在輪胎半徑數據的采集上，考慮到設備的局限性和操作便利性，不再掃條形碼，而是通過手動選擇輪胎型號的方式實現。

2.2 總線里程處理

為了更好地利用現有存儲和計算資源，功能分配上，ABS控制器只負責階段里程的采集和累加，而由儀表負責總里程計算和存儲。這就要求儀表要有一種可靠的算法，來處理接收到的里程信號，現采用如圖3所示的算法。

累計里程計算的關鍵是使用兩次總線采集信號的差值進行累加，這樣可以避免偶爾出現的總線錯誤值導致的累計里程的持續性錯誤；在信號采集上增加了總線超時處理，可以有效地顯示總線通信的相關錯誤。

除此外，實際計算中還需增加極值判斷，在事先預計車輛一次上電可行駛的最大里程，如果接收到的值超過則認為無效，放棄本次數據，進入下次采集。其它處理，比如累計里程顯示、存儲的策略等，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 （冗余）處理

對于任何一種新的系統性的技術方案，防錯措施都是必須要考慮的。與前面描述相同，本方案的防錯措施也是相應地從數據采集端、處理端兩處進行。

2.3.1 數據采集防錯

2.3.1.1 輪速傳感器故障

如前文所述，ABS具有4個輪速傳感器，相對于采用單一車速傳感器的系統，具有自然的優勢。在輪速的利用上也要充分考慮可能出現的問題，把這一優勢體現出來。

由于商用車一般采用后驅，本系統策略是基于后輪進行車速和里程的計算，故障處理策略見表1。

表1 輪速傳感器故障處理策略

按此策略，除非4個輪速傳感器均出現故障，車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問題的情況下，則按SAE J1939-71所定義的規則，輸出錯誤值。

2.3.1.2 車輛下線標定管控

雖有完善的系統運作要求，但由于整車廠的車輛狀態多樣和裝車分多階段，在管理上具有很大的復雜性，同時也為了便于售后管理，還是需要對標定過程進行管控。本實施方案規定車輛下線或換裝ABS時，未進行輪胎半徑標定或寫入半徑失敗的ABS，均點亮儀表上黃色的ABS報警指示燈進行提醒，且在ABS的故障診斷中增加相應的DTC代碼：“XXXX（廠家自定義）未標定或標定失敗。”以備診斷儀進行診斷查詢，識別故障。

2.3.2 數據處理防錯

數據處理防錯主要是使用數據端比如儀表、EMS、整車控制器等需集成的策略，以儀表為例，其它控制器可參考。

2.3.2.1 車速數據

儀表只作為顯示端處理可相對簡單，如果收到無效值或收不到報文，在超時時間前維持原值顯示，在滿足超時時間后，指針將指示在“0”km／h的起始位置以提醒駕駛員。

其它使用車速信號的控制器，比如發動機 （EMS）、轉向控制 （EPS）、車身控制器 （BCM）、疲勞駕駛系統（DDWS）等，因為涉及到行車安全，處理策略要復雜一些，要加入時間、制動狀態、轉速、自身狀態等其它參數進行綜合判斷，并需對車速變化進行計算評估和修正，得出最適合的處理策略。

2.3.2.2 里程數據

前文中儀表總線里程接收處理流程圖對此錯誤的處理已做了完整的描述。除此外，還應在其它控制器的EEPROM中進行里程備份，比如可在發動機EMS、BCM中同步記錄里程信息，通過查詢和綜合比較得出正確的里程數據。

3 結束語

本文描述的系統方案采用CAN總線、藍牙等技術輔助，充分合理地利用車輛現有資源，有效地解決了傳統商用車變速器 （或儀表）由于速比多樣導致的種類繁多的技術難題，提升了車速信號的精度、提高了防錯性，并且節省了成本。

本文提供的案例，為商用車開發提供了一種思路：利用各種新興的甚至非汽車領域的技術，整合車輛現有技術資源，提升技術含量的同時降本增效，促進商用車技術的迅速發展。

本文描述的系統方案正在申請相關國家專利。