基于ISO 11992標準的主掛車間容錯通信淺析

【摘 要】隨著車輛電氣化程度的提高，商用車主車和掛車間的連接由原來的機械連接逐步替換成電氣連接。文章介紹國際通用標準中對主車和掛車間的專用通信要求，包含通信電壓、通信的容錯模式以及該協議的應用優勢。

【關鍵詞】單雙線運行模式;商用車;掛車;協議;CAN

中圖分類號：U463.6 文獻標識碼：A 文章編號：1003-8639（ 2024 ）09-0072-03

Requirements for Communication Between Tractor and Trailer Based on ISO 11992 Standard

ZHANG Yixin，WANG Yuanbo，CHEN Zilin

（Shaanxi Heavy Duty Automobile Co.，Ltd.，Automobile Engineering Research Institute，Xi'an 710200，China）

【Abstract】With the improvement of vehicle electrification，the connection between tractor and trailer of commercial vehicle is gradually switched from the original mechanical connection to the electrical connection. This paper introduces the special communication requirements of the international general standard between tractor and trailer，including the communication voltage，the fault-tolerant mode of communication and the application advantages of the requirements.

【Key words】single-and double-line operation mode;commercial vehicle;trailer;protocol;CAN

1 概述

ISO 11992協議定義了主車和掛車之間的通信要求，共包含4部分：通信的物理層、制動和行駛系應用層、制動和行駛系之外的設備應用層、診斷通信。ISO 11992協議與OSI模型的對應關系見表1。

本文主要介紹ISO 11992-1協議中的通信電壓、單雙線運行模式、協議的應用場景以及優勢。

2 通信介紹

2.1 電壓和參數要求

該協議所支持的CAN總線系統為24V和12V（簡稱Vs），差分電壓Vdiff的計算見公式（1），總線電壓見表2，位定時參數見表3。

Vdiff=VCAN_L-VCAN_H（1）

2.2 單雙線運行模式

2.2.1 概述

該協議采用一種單雙線容錯冗余機制，當發生CAN_H斷路、CAN_L斷路、CAN_H對電源短路、CAN_L對電源短路、CAN_H對地短路、CAN_L對地短路總線故障時，啟動單總線運行模式，確保數據的正確傳輸。當發生CAN_H和CAN_L短路、CAN_H和CAN_L均斷路故障時單總線運行模式無法起作用，數據傳輸中斷。

單總線模式指單獨的CAN_H或CAN_L可以獨立運行完成數據傳輸;雙總線模式指CAN_H和CAN_L共同協同完成數據傳輸。

tr為初始化報文的重復時間。在<5tr時間內出現通信中斷故障不啟動單雙線探測切換機制，在>5tr時間出現通信中斷故障時需啟動單雙線探測切換機制，最后確定正確的運行模式。

在CAN_H斷路、CAN_H對地短路、CAN_H對電源短路故障發生時，總線運行在CAN_L運行模式，應關閉CAN_H的主驅動器，用參考電壓代替CAN_H的接收比較器的電壓。在CAN_L斷路、CAN_L對地短路、CAN_L對電源短路故障發生時，總線運行在CAN_H運行模式，應關閉CAN_L的主驅動器，將CAN_L的隱性電源切換到高阻抗狀態，并用參考電壓代替CAN_L的接收比較器的電壓。

2.2.2 主車單雙線運行模式

如圖1所示，主車單雙線運行模式檢測機制步驟如下。

1）電源閉合后，在200ms內ECU開始通信發送總線報文，跳轉到無故障檢測的雙線運行模式。

2）在無故障檢測的雙線運行狀態下運行30tr時間后，跳轉到有故障檢測的雙線運行模式。

3）在有故障檢測的雙線運行模式下，如果發現有>5tr時間通信中斷，則跳轉到單總線CAN_L測試模式。

4）到單總線CAN_L測試模式后，測試時間為10tr。如果通信中斷，則跳轉到單總線CAN_H測試模式;如果通信成功，則跳轉到單總線CAN_L運行模式。

5）在步驟4）進入單總線CAN_L運行模式后，在100tr時間內，如果發現有>5tr時間通信中斷則跳轉到步驟4）的單總線CAN_L測試模式，并按照順序執行;在單總線CAN_L運行模式中如果一直通信成功，100tr時間到后跳轉到雙線測試1模式;在雙線測試1模式，如果通信成功則跳轉到步驟3）的有故障檢測的雙線運行模式，并按照順序執行;如果發現有>5tr時間通信中斷再跳轉到步驟5）的單總線CAN_L運行模式，并按照順序執行。

6）在步驟4）進入單總線CAN_H測試模式后，在10tr時間內，如果通信中斷則跳轉到步驟3）的有故障檢測的雙線運行模式，并按照順序執行;如果通信成功則進入單總線CAN_H運行模式。

7）進入單總線CAN_H運行模式后，在100tr時間內，如果發現有>5tr時間通信中斷則跳轉到步驟4）的單總線CAN_L測試模式，并按照順序執行;在單總線CAN_H運行模式中如果一直通信成功，100tr時間到后跳轉到雙線測試2模式;在雙線測試2模式，如果通信成功則跳轉到步驟3）的有故障檢測的雙線運行模式，并按照順序執行;如果發現有>5tr時間通信中斷再跳轉到步驟7）的單總線CAN_H運行模式，并按照順序執行。

2.2.3 掛車單雙線運行模式

如圖2所示，掛車單雙線運行模式檢測機制步驟如下。

1）電源閉合后，在200ms內ECU開始通信發送總線報文，進入無故障檢測的雙線運行模式。

2）在無故障檢測的雙線運行模式下，運行30tr時間后離開該狀態，進入有故障檢測的雙線運行模式。

3）在有故障檢測的雙線運行模式下，如果發現有>5tr時間通信中斷，則跳轉到單總線CAN_L第1次測試模式。

4）到單總線CAN_L第1次測試模式后，如果發現有>5tr時間通信中斷，則跳轉到單總線CAN_H第1次測試模式;如果通信成功，則跳轉到單總線CAN_L運行模式。

5）在步驟4）進入單總線CAN_L運行模式后，在100tr時間內，如果發現有>5tr時間通信中斷則跳轉到步驟4）單總線CAN_L第1次測試模式，并按照順序執行;在單總線CAN_L運行模式中如果一直通信成功，100tr時間到后跳轉到雙線測試2模式;在雙線測試2模式，如果通信成功則跳轉到步驟3）有故障檢測的雙線運行模式，并按照順序執行;如果發現有>5tr時間通信中斷，則跳轉到步驟5）單總線CAN_L運行模式，并按照順序執行。

6）在步驟4）進入單總線CAN_H第1次測試模式后，如果通信成功，進入單總線CAN_H運行模式;如果發現有>5tr時間通信中斷，則跳轉到單總線CAN_H第2次測試模式。

7）在步驟6）進入單總線CAN_H運行模式后，在100tr時間內，如果發現有>5tr時間通信中斷，則跳轉到步驟5）單總線CAN_L第1次測試模式，并按照順序執行;在單總線CAN_L運行模式中，如果一直通信成功，100tr時間到后，跳轉到雙線測試3狀態;在雙線測試3狀態，如果通信成功則跳轉到步驟3）有故障檢測的雙線運行模式，并按照順序執行;如果發現有>5tr時間通信中斷，再跳轉到步驟7）單總線CAN_H運行模式，并按照順序執行。

8）在步驟6）進入單總線CAN_H第2次測試模式后，如果通信成功則跳轉到步驟7）單總線CAN_H運行模式，并按照順序執行;如果發現有>5tr時間通信中斷，則跳轉到單總線CAN_L第2次測試模式。

9）在步驟8）進入單總線CAN_L第2次測試模式后，如果通信成功，則跳轉到步驟5）單總線CAN_L運行模式，并按照順序執行;如果發現有>5tr時間通信中斷，則跳轉到雙線測試1模式。

10）在步驟9）進入雙線測試1模式后，如果通信成功，則跳轉到步驟3）有故障檢測雙線運行模式，并按照順序執行;如果發現有>6tr時間通信中斷，則跳轉到步驟4）單總線CAN_L第1次測試模式。

3 協議比對

商用車車內通信常用的CAN通信協議為SAE J1939。ISO 11992為商用車的主車和掛車之間的專用通信協議，該協議與SAE J1939協議的區別見表4。

由于主車與掛車之間通信采用硬線連接及弱電壓差分信號，存在運行工況惡劣、線束磨損、信號干擾大等情況，造成主掛之間通信環境相比車內通信更加復雜，容易產生信號衰弱及中斷等故障。經過相關組織的大量實際驗證以及各主機廠的實際應用，ISO 11992定義的通信機制在抗地偏、抗干擾、抗衰減能力方面更加優越，通信可靠性進一步提升。

4 結束語

ISO 11992定義的商用車主車和掛車間的通信電壓以及總線運行容錯模式，相比其他總線協議在抗地偏、抗干擾、抗衰減能力方面更能保證主掛車之間的通信穩定性，目前國內外各主機廠和掛車廠家都在逐步應用，在相關零部件設計過程中可參考該協議進行。

參考文獻：

[1] ISO 11992-1：2019，道路車輛 牽引車和掛車電氣連接的數字信息交互 第1部分：物理層和數據鏈路層[S].

（編輯 楊凱麟）

作者簡介張一鑫（1988—），男，碩士，工程師，主要從事商用車電器系統開發設計工作。