CAN总线技术在工程车辆底盘的应用研究_IGE+XAO专区

引领电气CAD、PLM以及模拟仿真的未来

关注IGE+XAO微信二维码,了解更多详情

Tel: +86(0)25-8689 0716/8465
       0534/8465 0594

Fax: +86(0)25-8465 0564

E-mail:

sales_china@ige-xao.com(销售部)
support_china@ige-xao.com(技术部)

CAN总线技术在工程车辆底盘的应用研究

发表时间:2017-06-07 作者: 邓相红  苏洁  郭星   来源: 互联网
为了满足市场对工程车辆底盘整车电气系统的信息化、智能化、自动化、集成性日益提高的需求,采用CAN总线通讯技术对整车电气系统进行了多网段总线型网络拓扑结构设计,并对各网段节点功能特性分别进行了分析。使用CANoe软件对总线错误帧与负载率进行了测试,测试结果表明:整车电气系统数据传输具有精度高、实时性好、可靠性高等优点。

    0 引言

    电子技术的飞速发展及在工程车辆上的广泛应用,使得工程车辆的智能化程度越来越高,特别是在控制器技术被引入工程车辆领域后,给工程车辆的发展带来了划时代的变化,工程车辆的操作便利性、安全性、燃油经济性都得到了大幅的提高。然而,电子设备的大量使用,必然导致底盘布线愈来愈复杂,运行可靠性降低、故障维修度增大,特别是大量的控制信息也需要实时交换,传统的线束已远远不能满足需求。引入CAN总线系统可以有效的解决上述问题,CAN总线技术的应用适应了汽车智能化和人性化的发展趋势,使汽车的性价比不断提高[1]。工程车辆底盘电气系统的整体电气设计目标是结合工程车辆底盘的自身特点而研发的一款总线系统的综合性分布式CAN网络底盘电气系统,该系统需要综合考虑底盘各部分特点及特有性能,再进行合理的、科学的技术参数匹配,并建立专用的整车CAN通信协议规范。

    1 总线技术及通讯协议的特点

    工程车辆底盘电气系统主要采用两种类型的总线:CAN总线与LIN总线。对于实时性要求不高的低速事件采用低成本低速短距离的LIN总线进行通信,如开关检测、车窗模块等;对于实时性、可靠性要求高的事件采用CAN总线进行通信,如发动机、变速箱等。CAN-bus(Controller Area Network)即控制器局域网,是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN总线技术取代了传统的点与点之间的导线连接,可将全车各系统连接成一个完整的信息网络,符合汽车产品向电子化、模块化、智能化方向发展的趋势。其主要具有以下特点:各模块互相独立,互不干涉,成本低,可靠性高,大大减少了车身线束,从而减小车辆自重,节约能源[5],把相对复杂的系统分解,简化和降低了各子系统的工作量和难度;突出的可靠性、实时性和灵活性,极高的总线利用率,高速的数据传输速率(高达1Mbps),可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文;可靠的数据错误处理和检错机制,发送的信息遭到破坏后,可自动重发;节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能;总线报文不包含源地址或者目标地址,仅用标志符来指示功能信息,优先级信息;通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤,选择灵活,节点数主要取决于总线驱动电路,目前可达到110个。

    工程车辆底盘总线协议采用CAN2.0B协议为底层协议,基于SAEJ1939标准,SAEJ1939协议是美国汽车工程师协会(SAE)在CAN2.0B协议基础上制定的客车和重型货车网络通信应用层协议,在目前汽车电子网络中得到广泛的应用。该协议采用CAN总线的数据帧封装其数据信息,并明确规定了汽车内部各ECU的名称、地址、通讯地址、优先级等信息,使用多路复用技术为车辆各传感器、执行器和控制器提供建立在CAN总线基础上的标准化高速网络连接,在不同的ECU间实现高速数据共享,以期有效减少线束数量并提高车辆电子控制系统的灵活性、可靠性和可维护性。

    2 CAN总线在工程车辆底盘上的应用

    由于总线型网络拓扑结构具有一定的可扩展性,方便未来的功能扩展、系统复杂性低、整体可靠性高的优点,因而系统整体拓扑结构选择总线型网络拓扑结构。由于动力部分、车身部分和上装部分之间的通信并不是很多,所以为了优化网络性能、提高总线可靠性,系统采用多网段总线型网络拓扑结构,一体化泵车整体拓扑结构图如图1所示,主要分为车身CAN网络(ICAN网络)、动力CAN网络(PCAN网络)以及上装CAN网络。

   

    图1 整体拓扑结构图