基于SAEJ1939的混合動(dòng)力客車(chē)ABS控制系統
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J1939協(xié)議是通過(guò)PDU實(shí)施和封裝。PDU由優(yōu)先級P、保留位R、數據頁(yè)DP、PDU格式PF、特定PDU目標地址PS、源地址SA和數據域DATA共7部分組成，它對應于CAN協(xié)議擴展幀的29位識別碼加數據場(chǎng)。其中，優(yōu)先級P占3位，數值越小，優(yōu)先級越高。R為保留位，為擴展使用。DP為數據頁(yè)，同樣為控制使用。協(xié)議數據單元格式(PDU Format)PF為一個(gè)8位數據，表明了協(xié)議數據單元的格式，并且為部分或完全的參數群提供標志，該數據在參數群中還被用來(lái)標注CAN的數據域。特定協(xié)議數據單元(PDU Specific)PS為一個(gè)8位數據，其具有數據協(xié)議單元格式的確定值。該數據在參數群中也被用來(lái)標注CAN數據幀的數據域DA，還可能是群控制信息GE。該數據在參數群中也被用來(lái)標注CAN數據幀的數據域。源地址(Source Adress，SA)用來(lái)表示消息來(lái)源的8位數據域。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://dyxdggzs.com/article/155266.htm
J1939協(xié)議通訊的核心是負責數據傳輸的傳輸協(xié)議。數據的拆分和打包重組。一個(gè)J1939的報文單元有8 Byte的數據場(chǎng)，因此，一次只能傳輸8 Byte的數據。如果要發(fā)送的數據超過(guò)8 Byte，則要拆分成小的數據包，每個(gè)數據包只有8 Byte的數據，分批發(fā)送。數據場(chǎng)的第1 Byte從1開(kāi)始作為報文的序號，后面的7 Byte用來(lái)存放數據。報文被接受后，按照序號重新組合成原來(lái)的數據。連接管理主要對節點(diǎn)之間連接的建立和關(guān)閉、數據的傳輸進(jìn)行管理。其中定義了5種幀結構：發(fā)送請求幀、發(fā)送清除幀、結束應答幀、連接失敗幀，以及用來(lái)全局接受的廣播幀。節點(diǎn)之間通過(guò)一個(gè)節點(diǎn)向目的地址發(fā)送一個(gè)請求幀而建立連接。在接受到發(fā)送請求幀以后，節點(diǎn)如果有足夠的空間來(lái)接受數據并數據有效，則發(fā)送清除幀，開(kāi)始數據的傳送。如果存儲空間不夠或數據無(wú)效，則發(fā)送連接失敗幀，關(guān)閉連接。如果數據接受全部完成，則節點(diǎn)發(fā)送一個(gè)結束應答幀，關(guān)閉連接。
2．3 HEV車(chē)輛數據共享模式
圖3為HEV混合動(dòng)力客車(chē)通訊網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，其中，HCU為整車(chē)控制器，TCU為電機控制器，ABS為剎車(chē)防抱死系統控制器，BCU為電池控制器。在此混合動(dòng)力客車(chē)CAN總線(xiàn)拓撲網(wǎng)絡(luò )通訊系統中采用雙總線(xiàn)結構，各個(gè)控制器分別掛接在兩條CANL和CANH上，其總線(xiàn)的通訊速率均為250 kbit·s-1。整車(chē)控制器起到網(wǎng)關(guān)的作用，各個(gè)控制器時(shí)刻都向整車(chē)控制器HCU報告當前狀態(tài)或HCU向各個(gè)控制器轉發(fā)控制命令。同時(shí)在此總線(xiàn)上，各個(gè)控制器可以從總線(xiàn)上實(shí)時(shí)接收或發(fā)送報文信息，從而實(shí)現了對報文信息的共享。
3 ABS控制系統實(shí)現
設計的混合動(dòng)力ABS控制系統是依據混合動(dòng)力汽車(chē)制動(dòng)力控制系統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標準。信息報文是CAN通訊的主要手段。SAE1939標準規定CAN通信的報文只能采用數據幀格式，而不允許采用遠程幀，其遠程幀請求功能通過(guò)SAE J1939標準的參數實(shí)現。SAEJ1939／71子標準中對參數和參數組進(jìn)行了具體說(shuō)明。
為共享控制混合動(dòng)力系統的參數和由ABS系統投入時(shí)，能和其他控制器協(xié)調工作，需要用到SAEJ1939標準的參數和參數組，并在其控制系統中的應用進(jìn)行說(shuō)明。
(1)ABS系統自檢信息參數組。該參數組主要是在系統上電的情況下，ABS系統ECU完成對自身各個(gè)部件的自檢后發(fā)送信息以說(shuō)明系統是否正常。如果ABS系統正常，則HCU通知駕駛員，系統正常，可以投入運行。如果ABS系統不正常，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(dòng)控制參數組。該參數組主要是ABS控制器系統向整車(chē)控制器HCU發(fā)送控制信息，以通知HCU車(chē)輛處于的制動(dòng)強度以及ABS是否處于監控狀態(tài)或處于調節狀態(tài)。如果車(chē)輛的減速度值沒(méi)有激活ABS使之處于調節狀態(tài)，則ABS控制系統通知HCU，電機可以參與制動(dòng)，回收能量。如果此時(shí)減速度值較大，車(chē)輛處于強度制動(dòng)，則ABS控制器通知HCU解除電機制動(dòng)，制動(dòng)過(guò)程由ABS系統來(lái)調節，報文格式如表2所示。
(3)ABS系統扭矩請求參數組。該參數組用來(lái)傳輸電機狀態(tài)參數和HCU所計算的電機制動(dòng)力矩的大小。如果電機處于正常工作狀態(tài)，則根據控制要求，電機可以參與低強度或中強度制動(dòng)。如果電機失效，則此時(shí)的制動(dòng)可以由系統的補氣閥提供制動(dòng)力矩。其報文格式如表3所示。
4 結束語(yǔ)
SAE J1939通訊協(xié)議是目前汽車(chē)電子控制領(lǐng)域最全面的通訊協(xié)議，了解并掌握這個(gè)協(xié)議對于開(kāi)發(fā)我國自主汽車(chē)電子控制協(xié)議具有幫助。目前國內眾多科研機構已開(kāi)展了基于J1939協(xié)議的混合動(dòng)力汽車(chē)許多研究，并且部分廠(chǎng)家已經(jīng)試制出了混合動(dòng)力產(chǎn)品，但都沒(méi)有量產(chǎn)。而混合動(dòng)力ABS制動(dòng)力控制與能量回收仍處于研發(fā)階段，此項研究將進(jìn)一步推動(dòng)混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展。
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