基于CAN總線技術的發動機起動控制策略研究

張 瑩，周在芳，齊善東

（中國重汽集團汽車研究總院，山東 濟南 250002）

目前，越來越多的控制器應用在重型卡車上，傳統的布線方式已無法滿足傳輸速率的要求。以CAN為底層協議的J1939協議已廣泛應用于重型卡車。本文主要介紹一種基于J1939協議的發動機CAN起動控制策略。

1 起動系統的組成

傳統的起動系統由蓄電池、起動機、起動繼電器和鑰匙開關等組成。起動系統的工作原理是：啟動鑰匙開關，啟動繼電器在ECU的控制下吸合，由蓄電池提供電能，起動機將電能轉化為機械能，帶動發動機飛輪齒圈和曲軸轉動，從而使發動機進入自行運轉狀態。起動系統的工作原理如圖1所示。

圖1 起動系統工作原理

2 基于CAN總線技術的發動機起動控制原理

日前，汽車網絡研發不斷深入，越來越多的控制器應用在重型卡車上。傳統硬線的布線方式，傳輸數據的速率已遠遠不能滿足，車載網絡控制系統由此而生。車載網絡控制的應用節省了汽車制造廠的開支，減少了硬線連接，便于汽車線路的維修工作，提高了車用信息的傳輸速率，同時提高了電控系統的可靠性。

本文介紹一種基于CAN總線技術的發動機起動控制策略。鑰匙開關上電后，NANO發啟動請求給ECU，ECU收到啟動信號后，回復VIN碼。NANO校驗VIN碼，校驗成功后，發啟動請求給ECU。CAN啟動邏輯見圖2。

圖2 CAN啟動邏輯

3 底層程序開發

ECU端負責對NANO發送的CAN消息幀進行解析并執行，包括CAN消息幀的發送和接收。本研究使用CodeWarrior集成開發環境，基于C語言完成CAN消息幀的發送和接收。

3.1 CAN數據接收模塊

當NANO對ECU發送啟動請求時，發動機ECU需要接收請求，編寫ECU的CAN接收模塊代碼，對CAN報文進行接收。接收設計如下：

#define J1939_PGN_CANst 0x00EA00 ／／接收啟動請求PGN

for（i=0；i<8；i++） ／／接收啟動請求

{

Com_dPGNRQByte［i］=msg->data［i］；

}

3.2 CAN數據發送模塊

當ECU接收到啟動請求后，發送VIN碼給NANO驗證。發送程序設計如下：

const vuint32_t J1939_idVIN_C=0x18EBFF00；／／發送地址

static void J1939CalcVIN1（void） ／／發送數據賦值

{

J1939_VIN.B［0］=VIN_CA［0］；

J1939_VIN.B［1］=VIN_CA［1］；

J1939_VIN.B［2］=VIN_CA［2］；

J1939_VIN.B［3］=VIN_CA［3］；

J1939_VIN.B［4］=VIN_CA［4］；

J1939_VIN.B［5］=VIN_CA［5］；

J1939_VIN.B［6］=VIN_CA［6］；

J1939_VIN.B［7］=VIN_CA［7］；

}

J1939VINSend（J1939_idVIN_C，&J1939_VIN.B［0］）；／／發送VIN碼

4 應用層程序開發

應用程序開發在MATLAB軟件中進行。MATLAB是一款集算法開發、數據分析及數值計算為一體的可視化商業數學軟件，是當今國際科學計算軟件的先進代表。主要分為MATLAB和Simulink兩部分，其中Simulink是MATLAB最重要的組件之一，為用戶提供了圖形化的工作環境。Simulink搭建模型如圖3所示，本模型可以通過標定StSys_stCondActv_C選擇不同的啟動方式，硬線啟動、CAN啟動或者車下啟動，操作靈活。

圖3 CAN啟動模型

5 實車驗證結果

5.1 CAN報文的接收發送

實車驗證，ECU收到Nano的啟動請求如圖4所示。

圖4 CAN報文接收

ECU發送給Nano的VIN碼如圖5所示。

5.2 實車啟動驗證

圖5 CAN報文發送

Com_stEngStrtReq為CAN啟動信號，StSys_stRly為啟動繼電器啟動信號，T15_st為15電狀態。StSys_stCondActv_C為2時，系統的啟動方式為CAN啟動。實車啟動驗證詳見圖6。

6 結論

1）基于CAN總線技術的發動機起動控制策略，結構簡單，控制靈活。

圖6 實車啟動驗證

2）采用本文的基于底層收發CAN報文和Simulink模型的CAN啟動策略是安全且有效的。