房車拖掛車控制器功能設(shè)計(jì)研究

【摘" 要】以房車拖掛系統(tǒng)為背景，從拖車控制器的功能實(shí)現(xiàn)、信號交互、故障診斷等方面對拖車控制器功能進(jìn)行探究。其內(nèi)容包括主動(dòng)、被動(dòng)進(jìn)入拖車駕駛模式、拖車控制器與其他CAN控制器的信號交互、后拖掛房車燈光故障診斷，以期為類似車型開發(fā)拖掛房車功能提供參考。

【關(guān)鍵詞】拖車控制器；主動(dòng)進(jìn)入；被動(dòng)進(jìn)入；故障診斷

中圖分類號：U463.6" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2024 ）04-0039-03

Functional Design of a Trailer Controller

XIA Yiming，LIU Haorui，LU Junyu，F(xiàn)ANG Tiyou

（Dongfeng Motor Corporation Research amp; Development Institute，Wuhan 430058，China）

【Abstract】In this paper，the functions of the trailer controller are mainly explored from three aspects：function implementation，signal interaction，and fault lighting diagnosis. The contents include active and passive entry into the trailer driving mode，signal interaction between the trailer controller and other CAN controllers，and fault diagnosis of rear trailer RV lights，in order to provide a reference for the development of trailer functions for similar models.

【Key words】trailer controller；unsolicited entry；passive entry；trouble shooting

汽車燈光系統(tǒng)是汽車安全行駛的必備系統(tǒng)之一，根據(jù)功能的不同，可分為燈光系統(tǒng)和信號系統(tǒng)。它既能給行人和其他車輛提供警示作用，也能為駕駛員夜間行車提供照明。燈光系統(tǒng)主要由前照燈、霧燈、倒車燈、轉(zhuǎn)向燈、車內(nèi)燈等組成[1]。前車若具有房車拖掛功能，在拖掛后房車過程中，因房車高度較高，前車尾部的燈光會(huì)被遮擋，需要拖車控制器接收前車尾部燈光狀態(tài)并驅(qū)動(dòng)后拖掛房車同時(shí)點(diǎn)亮燈光。如果拖掛的房車轉(zhuǎn)向燈、位置燈、制動(dòng)燈等燈具出現(xiàn)損壞，會(huì)無法同步點(diǎn)亮前車的轉(zhuǎn)向燈、制動(dòng)燈、位置燈，從而無法讓其他車輛準(zhǔn)確獲知前方車輛的運(yùn)行狀態(tài)，帶來安全隱患。同時(shí)在拖掛了房車之后，前車的部分功能也會(huì)受影響，為了保證駕乘人員的人身財(cái)產(chǎn)安全，需要考慮對部分相關(guān)功能進(jìn)行禁用，主要有智能駕駛相關(guān)（ADAS、FAPA、倒車?yán)走_(dá)）、自動(dòng)泊車、懸架調(diào)節(jié)等功能。本文研究內(nèi)容主要包括拖車控制器的功能實(shí)現(xiàn)、信號通信、燈光故障診斷等方面。

1" 拖車控制器功能實(shí)現(xiàn)

市場上的房車種類繁多，一般車型預(yù)留的接口為13PIN接插件，當(dāng)后拖掛房車為標(biāo)準(zhǔn)車型時(shí)，可以通過接插件接入前車。此時(shí)前車可以通過檢測后拖車房車的位置燈負(fù)載的變化及CAN信號跳變被動(dòng)進(jìn)入的方法進(jìn)入拖車駕駛模式。當(dāng)后拖車房車為非標(biāo)準(zhǔn)房車時(shí)，無法通過被動(dòng)進(jìn)入的方案進(jìn)入拖車駕駛模式，此時(shí)開發(fā)了主動(dòng)進(jìn)入的方法，用戶可以在主屏幕IVI上點(diǎn)擊軟開關(guān)進(jìn)入拖車駕駛模式。

1.1" 被動(dòng)進(jìn)入拖車模式

如圖1所示，當(dāng)拖掛的房車為標(biāo)準(zhǔn)房車時(shí)，接入前車預(yù)留的標(biāo)準(zhǔn)13PIN接口，當(dāng)前車電源狀態(tài)處于ON擋或者Ready的時(shí)候，前車后位置燈會(huì)被點(diǎn)亮，此時(shí)拖車控制器會(huì)被喚醒，接收并檢測到車身域控制器轉(zhuǎn)發(fā)到CAN網(wǎng)絡(luò)上的位置燈信號發(fā)生跳變時(shí)，拖車控制器會(huì)同時(shí)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮后拖車房車的位置燈。點(diǎn)亮后車位置燈后，負(fù)載會(huì)發(fā)生變化，拖車控制器接收到負(fù)載的變化，此時(shí)前車若P擋駐車狀態(tài)，電源狀態(tài)在ON擋以上，滿足以上3個(gè)條件，拖車控制器就會(huì)將拖車連接狀態(tài)反饋給IVI，IVI接收到拖車控制器反饋的信號后，前車就會(huì)自動(dòng)進(jìn)入拖車狀態(tài)，同時(shí)相關(guān)的功能會(huì)被抑制。

1.2" 主動(dòng)進(jìn)入拖車模式

當(dāng)拖掛的房車為板車、游艇等其他非標(biāo)準(zhǔn)房車時(shí)，前車無法通過后拖掛車輛的位置燈點(diǎn)亮負(fù)載的變化去被動(dòng)進(jìn)入，此時(shí)前車可以在IVI增加對應(yīng)軟開關(guān)。如圖2所示，駕駛?cè)藛T可以主動(dòng)操作主屏幕的界面進(jìn)入拖車駕駛模式，點(diǎn)擊IVI大屏幕上的軟開關(guān)后，IVI將CAN信號發(fā)給拖車控制器，拖車控制器接收到信號后會(huì)判斷電源擋位是否是ON擋，當(dāng)前駐車狀態(tài)是否是P擋。如果以上都滿足要求，則會(huì)給IVI發(fā)指令，如果提示功能進(jìn)入成功，進(jìn)入拖車連接狀態(tài)，從而達(dá)到禁用相關(guān)功能的目的，避免駕駛員在拖掛房車過程中操作受拖掛影響，造成安全隱患。

2" 拖車控制器信號交互

拖車控制器安裝布置在前車，主要與前車的BCM、動(dòng)力域控制器、IVI這3個(gè)控制器有交互。拖車控制器可以接收BCM轉(zhuǎn)發(fā)的前車燈光信號，可以接收動(dòng)力域控制器轉(zhuǎn)發(fā)的車輛擋位信號，會(huì)向IVI發(fā)送后拖掛房車的連接狀態(tài)，同時(shí)也會(huì)接收IVI發(fā)來的主動(dòng)進(jìn)入拖車駕駛模式軟開關(guān)信號。拖車控制器功能交互示意如圖3所示。

當(dāng)滿足以下條件時(shí)，房車拖掛功能將允許啟用。

1）電源擋位。拖車控制器根據(jù)BCM車身域控制器的電源擋位信號判斷，當(dāng)電源擋位為ON或Ready擋，房車拖掛允許啟用。

2）P擋。拖車控制器根據(jù)動(dòng)力域控制器的擋位信號判斷，當(dāng)前擋位處于P擋時(shí)，房車拖掛允許啟用。

房車拖掛功能設(shè)置有軟開關(guān)，出廠默認(rèn)設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)，該設(shè)置具有記憶功能。功能打開時(shí)，彈出一個(gè)設(shè)置二次確認(rèn)的界面，界面內(nèi)容為：功能開啟，行車時(shí)整車懸架、智能駕駛、自動(dòng)泊車、后雷達(dá)等功能將無法使用。點(diǎn)擊“確認(rèn)”則進(jìn)入功能，點(diǎn)擊“取消”則回到原界面；智能駕駛、自動(dòng)泊車、懸架控制功能由于拖掛無法進(jìn)入的時(shí)候，彈窗：請退出拖掛模式再啟用功能。

拖車控制器將功能開啟狀態(tài)發(fā)給IVI，IVI收到功能開啟信號后，開關(guān)變?yōu)殚_啟，且變灰不可設(shè)置。拔掉房車插頭后，開關(guān)自動(dòng)變?yōu)殛P(guān)閉。同時(shí)，進(jìn)入拖車模式后，前車會(huì)抑制智能駕駛、自動(dòng)泊車、后雷達(dá)等功能，IVI收到后會(huì)將信號再轉(zhuǎn)發(fā)給空氣懸架控制ASC，ASC收到功能開啟信號后，抑制懸架控制功能，IVI收到功能開啟信號后，當(dāng)用戶在中控上選擇智能駕駛、自動(dòng)泊車、懸架控制功能時(shí)，彈出彈窗提示。

集成網(wǎng)關(guān)功能的BCM車身域控制器將制動(dòng)燈、倒車燈、位置燈、霧燈信號發(fā)給拖車控制器，拖車控制器根據(jù)信號完成對房車制動(dòng)燈、倒車燈、位置燈、霧燈燈光控制。全電源擋位均可以響應(yīng)前車尾燈信號和點(diǎn)燈。

新能源純電動(dòng)汽車的休眠喚醒控制策略是通過外部喚醒源ACC電、CAN報(bào)文、快充或慢充喚醒等控制整車喚醒，并在無控制任務(wù)時(shí)候進(jìn)入休眠狀態(tài)，降低整車靜態(tài)電流[2]。拖車控制器跟隨整車進(jìn)行休眠喚醒，整車電源電壓12V，LDO芯片會(huì)轉(zhuǎn)為給MCU提供5V電源，硬線輸入喚醒單元檢測需要作為喚醒源的開關(guān)輸入，有開關(guān)喚醒時(shí)，直接喚醒MCU，拖車控制器接收的硬線喚醒源為前車制動(dòng)硬線輸入。拖車控制器通過CAN線休眠和喚醒，具體流程如圖4所示。

3" 拖車控制器燈光診斷

拖車控制器為CAN控制器，在進(jìn)行拖車行駛時(shí)，拖車控制模塊會(huì)向后車傳遞燈光信號。這些信號包括：左轉(zhuǎn)向燈、右轉(zhuǎn)向燈、制動(dòng)燈、倒車燈、霧燈、左右位置燈等。

拖車控制器工作原理如圖5所示。開關(guān)輸入來自硬線輸入，兩路30電，電源取電，因?yàn)樵贠FF擋時(shí)有點(diǎn)亮制動(dòng)燈的需求，所以沒有選擇接入受控電源，同時(shí)控制器休眠會(huì)使暗電流可以保持在0.5mA以下，不會(huì)有饋電風(fēng)險(xiǎn)。拖車控制器支持AUTOSAR網(wǎng)絡(luò)管理，CAN 2.0 500kBd。網(wǎng)關(guān)收到前車燈點(diǎn)亮的信號后會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)給拖車控制器。拖車控制器TC收到后會(huì)同時(shí)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮后拖車房車的燈。

如圖6所示，在對燈光系統(tǒng)進(jìn)行診斷和故障排除的過程中，應(yīng)該首先根據(jù)汽車的電路圖[3]對電路的基本原理進(jìn)行了解。拖車控制器通過對拖掛房車的位置燈、轉(zhuǎn)向燈、制動(dòng)燈等燈光的驅(qū)動(dòng)負(fù)載進(jìn)行采樣，通過采樣值去判斷故障狀態(tài)。當(dāng)CAN上尾燈信號為點(diǎn)亮?xí)r，TC驅(qū)動(dòng)尾燈輸出并檢測尾燈狀態(tài)，正常的情況下，IVI在儀表上不會(huì)顯示故障燈，也不會(huì)提醒用戶。如果拖掛房車的燈光出現(xiàn)故障燈不亮，當(dāng)檢測到尾燈故障，發(fā)送的尾燈狀態(tài)由無故障跳變?yōu)楣收蠣顟B(tài)，拖車控制器在CAN線上將故障信號周期性發(fā)給IVI，IVI收到故障信號可以在駕駛屏幕上通過圖標(biāo)、語音、彈窗等方式，在滿足法規(guī)的情況下，提示用戶后拖車燈出現(xiàn)故障。駕駛員在被告知故障后，車輛無法主動(dòng)進(jìn)入拖車模式，對主動(dòng)進(jìn)入駕駛模式的功能進(jìn)行禁用，盡最大可能規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)前車與后車連接時(shí)，采集了在前車拖掛了標(biāo)準(zhǔn)13PIN接口的后房車時(shí)的數(shù)據(jù)。如圖7所示，當(dāng)后拖車與前車成功連接的時(shí)候，前車會(huì)自動(dòng)進(jìn)入到拖車連接的狀態(tài)。當(dāng)拖車控制器接收到前車的轉(zhuǎn)向燈、制動(dòng)燈的跳變，也同時(shí)會(huì)驅(qū)動(dòng)后車的燈光點(diǎn)亮。

4" 結(jié)束語

隨著中高端越野車市場的逐漸增加以及國產(chǎn)車輛逐漸走出國門，同時(shí)滿足國內(nèi)外的法規(guī)要求，拖車控制器的使用范圍也越來越廣泛。拖車控制器控制前車進(jìn)入拖車駕駛模式后，需要抑制的功能與前車具備的智能駕駛功能、懸架調(diào)節(jié)等息息相關(guān)。隨著新技術(shù)的發(fā)展，前車也會(huì)增加新的功能，后車的燈光可能也會(huì)增加示廓燈等燈光，拖車控制器也可以根據(jù)新的功能做出新的對策，適應(yīng)新的技術(shù)。

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（編輯" 凌" 波）