ABS总线车速里程信息在商用车上应用的实现

苗 斌，孙广地，高红梅，张 林

（上汽大通汽车有限公司南京分公司，江苏 南京 211100）

传统的商用车 （本文以卡车为主）一般采用安装在变速器位置的车速传感器采集车速里程信号，这种设计有一定的技术局限性，主要是：①精度较低。主被动齿车速（里程）输出结构识别度一般在0.2 m／脉冲，二轴车速输出结构识别度高一些可达0.05 m／脉冲，不同车型虽有差别，但相差不大。②采集点单一，防错性差。采用单一的传感器，一旦传感器出现故障，整车将检测不到车速 （里程）信号，而车速信息是很多控制器运行的一个基础信号，无此信号将会影响很多功能的正常使用。③状态繁多。这是商用车的一大特点，也是最最亟需解决的问题。以主被动齿车速输出结构为例，如图1所示，车速计算关联量有轮胎半径、后桥速比、主被动齿比、仪表速比4项。

商用车的特点就是轮胎半径、后桥速比繁多，中间还会进行各种的排列组合。当前调整车速速比值有两个途径：一是通过调整主被动齿比，二是调整仪表速比。调整主被动齿比会引起变速器种类的增加，调整仪表速比会引起仪表种类的增加，再加上变速器和仪表由于自身技术状态产生的变型，使得总的种类达到了可怕的程度，笔者了解的某商用车公司仪表竟有上千种，造成了管理上的混乱和售后配件的极大不便等问题。而通过CAN总线通信、UDS诊断、条形码扫描等一系列技术的辅助，整车使用ABS总线车速里程信息可以很好地从技术层面解决上述所有问题。

随着CAN总线技术的普及和ABS在商用车的普遍使用，特别是国标GB7258-2017将防抱死制动列入强制项，要求所有商用车必须安装防抱死制动系统，把ABS总线车速在商用车上的实际应用提上了技术日程。

本文以上汽大通跃进分公司系列车对ABS输出CAN总线车速里程的成功应用为例，为商用车领域使用ABS总线车速提供一种有效的技术方案。

图1 主被动齿车速输出结构示意图

1 系统方案描述

1.1 系统构成

如图2所示，整个系统由ABS系统 （ABS控制器+四轮速传感器）、CAN仪表、条形码、带蓝牙的条形码扫描仪、带蓝牙并支持UDS诊断的EOL（在线终端设备）构成。

1.2 系统运作

1.2.1 车速里程的采集和传输

ABS系统负责4个车轮的轮速采集和处理、key_on到key_off阶段里程值的采集和计算，并将处理过的车速信号、阶段里程值使用SAE J1939协议广播发送到CAN总线上。

图2 商用车ABS总线车速应用实现系统结构示意图

1.2.2 车速里程的接收和处理

CAN仪表负责车速信号的接收、处理及显示，阶段里程的累加、处理、显示及存储 （作为下次上电的初始化里程），并针对部分节点的特殊需求 （比如某些EMS只能接收SAEJ1939定义的报文）进行车速、里程CAN协议的转化和转发。

1.2.3 EOL在线标定

条形码伴随车型排产序号产生，携带本车的轮胎信息；带蓝牙的条形码采集器负责通过条形码采集轮胎信息并将信息蓝牙传输到EOL设备；EOL设备负责将蓝牙接收到的轮胎信息转化成对应的轮胎半径值写入到ABS控制器中。

1.2.4 下线检测

后续流程还包括车速的校验和ABS台架测试，这些属于常规检测，与本文论及的技术方案关系不大，此部分不做详述。

2 方案要素

2.1 缩减部件种类

从图2中可以看出，车速是直接从轮胎上采集的，后桥速比、主被动齿比、仪表速比不再成为影响各零部件技术状态的因素，即上述参数值不会对车速里程的采集计算构成任何影响；部分部件可以取消 （主被动齿和车速传感器），其它参数值则不再使用 （后桥速比和仪表速比）；本系统方案中影响车速的唯一因素是轮胎半径值，而商用车使用的轮胎种类很多，不同的轮胎半径会导致ABS控制器种类的增加，这个问题必须解决。

在本系统方案中采用轮胎半径值在线条形码采集，然后通过EOL设备写入ABS控制器的方式，来解决此问题。ABS控制器软件应用层将轮胎半径值设定为可标定项，并在EEPROM内开辟专用地址来存储；在生产线上采用手持设备扫条形码获得轮胎信息，然后通过蓝牙无线传输到EOL设备；EOL设备接收到轮胎信息后，根据程序中事先设定的表格，查询获得轮胎半径值 （单位：m），然后采用UDS协议通过CAN总线与ABS进行诊断交互，将轮胎半径值写入到ABS控制器中；ABS控制器则将接收到的轮胎半径值存入EEPROM内，并进行软复位，至此轮胎信息采集标定的流程结束。

通过这种操作，无论装配多少种轮胎，都不用担心产生新的ABS专用件。在售后也采用同样的处理方式，只是在轮胎半径数据的采集上，考虑到设备的局限性和操作便利性，不再扫条形码，而是通过手动选择轮胎型号的方式实现。

2.2 总线里程处理

为了更好地利用现有存储和计算资源，功能分配上，ABS控制器只负责阶段里程的采集和累加，而由仪表负责总里程计算和存储。这就要求仪表要有一种可靠的算法，来处理接收到的里程信号，现采用如图3所示的算法。

累计里程计算的关键是使用两次总线采集信号的差值进行累加，这样可以避免偶尔出现的总线错误值导致的累计里程的持续性错误；在信号采集上增加了总线超时处理，可以有效地显示总线通信的相关错误。

除此外，实际计算中还需增加极值判断，在事先预计车辆一次上电可行驶的最大里程，如果接收到的值超过则认为无效，放弃本次数据，进入下次采集。其它处理，比如累计里程显示、存储的策略等，基本等同于普通的总线仪表，在此不做详述。

图3 仪表总线里程接收处理流程图

2.3 防错 （冗余）处理

对于任何一种新的系统性的技术方案，防错措施都是必须要考虑的。与前面描述相同，本方案的防错措施也是相应地从数据采集端、处理端两处进行。

2.3.1 数据采集防错

2.3.1.1 轮速传感器故障

如前文所述，ABS具有4个轮速传感器，相对于采用单一车速传感器的系统，具有自然的优势。在轮速的利用上也要充分考虑可能出现的问题，把这一优势体现出来。

由于商用车一般采用后驱，本系统策略是基于后轮进行车速和里程的计算，故障处理策略见表1。

表1 轮速传感器故障处理策略

按此策略，除非4个轮速传感器均出现故障，车速和里程还是能正常采集和显示的，在所有轮速传感器出现问题的情况下，则按SAE J1939-71所定义的规则，输出错误值。

2.3.1.2 车辆下线标定管控

虽有完善的系统运作要求，但由于整车厂的车辆状态多样和装车分多阶段，在管理上具有很大的复杂性，同时也为了便于售后管理，还是需要对标定过程进行管控。本实施方案规定车辆下线或换装ABS时，未进行轮胎半径标定或写入半径失败的ABS，均点亮仪表上黄色的ABS报警指示灯进行提醒，且在ABS的故障诊断中增加相应的DTC代码：“XXXX（厂家自定义）未标定或标定失败。”以备诊断仪进行诊断查询，识别故障。

2.3.2 数据处理防错

数据处理防错主要是使用数据端比如仪表、EMS、整车控制器等需集成的策略，以仪表为例，其它控制器可参考。

2.3.2.1 车速数据

仪表只作为显示端处理可相对简单，如果收到无效值或收不到报文，在超时时间前维持原值显示，在满足超时时间后，指针将指示在“0”km／h的起始位置以提醒驾驶员。

其它使用车速信号的控制器，比如发动机 （EMS）、转向控制 （EPS）、车身控制器 （BCM）、疲劳驾驶系统（DDWS）等，因为涉及到行车安全，处理策略要复杂一些，要加入时间、制动状态、转速、自身状态等其它参数进行综合判断，并需对车速变化进行计算评估和修正，得出最适合的处理策略。

2.3.2.2 里程数据

前文中仪表总线里程接收处理流程图对此错误的处理已做了完整的描述。除此外，还应在其它控制器的EEPROM中进行里程备份，比如可在发动机EMS、BCM中同步记录里程信息，通过查询和综合比较得出正确的里程数据。

3 结束语

本文描述的系统方案采用CAN总线、蓝牙等技术辅助，充分合理地利用车辆现有资源，有效地解决了传统商用车变速器 （或仪表）由于速比多样导致的种类繁多的技术难题，提升了车速信号的精度、提高了防错性，并且节省了成本。

本文提供的案例，为商用车开发提供了一种思路：利用各种新兴的甚至非汽车领域的技术，整合车辆现有技术资源，提升技术含量的同时降本增效，促进商用车技术的迅速发展。

本文描述的系统方案正在申请相关国家专利。