牵引车与挂车以及挂车之间的电气、CAN通讯连接装置的制作方法

本发明涉及牵引车与挂车以及挂车列车之间的电气连接和can通讯连接，尤其涉及牵引车与挂车以及挂车之间的电气、can通讯连接装置。

背景技术：

装备电子制动系统(ebs)的牵引车与挂车以及挂车列车之间的电气连接采用遵循iso7638的标准接头，接头内含7个针脚，分别为电池正极、点火开关正极、电源地、报警指示灯正极、报警指示灯接地、can_h和can_l。其中can_h和can_l为牵引车与挂车以及挂车列车之间传递信息的总线，一般遵循iso11992的标准，该标准定义了can总线的物理层信号标准以及网络节点初始化、网络管理、网络报文转发的规范。在现有公知的传统技术中，牵引车与挂车以及挂车列车之间的电气连接和网络管理采用一个专门的挂车中央电子单元(网关)来实现，如图1所示。

牵引车1配备有传统牵引车电子制动单元(ebs)7，传统牵引车电子制动单元7与牵引车网关8相连，牵引车网关8通过iso7638接头5将电源、故障指示灯、can通讯接口送至第一挂车2中的挂车中央电子单元(网关)6，挂车中央电子单元(网关)6则分出两路电气接口，一路连接至本地(本挂车)的传统挂车电子制动单元(ebs)9，另外一路则通过后续的iso7638接头连接至后续第二挂车3。第二挂车3的中央电子单元(网关)则以同样的方式将电气连接分别送至第二挂车3的本地传统电子制动单元(ebs)8以及后续挂车的iso7638接头5，如此不断重复直至最后一辆挂车。其中，挂车中央电子单元(网关)6起到了电气中继、分线盒以及网关的作用，与本地的传统挂车电子制动单元(ebs)9形成一个本地网段，网络管理、网络初始化、网络报文转发等功能均由挂车中央电子单元(网关)6来实现。

在上述传统的电气连接方式中，传统牵引车电子制动单元(ebs)7以及传统挂车电子制动单元(ebs)9只需负责车辆的制动功能，而无需考虑网络管理及电气分配方面的功能，但这种电气连接方式势必造成车辆线束繁多，而且增加了一个电子单元(网关)来专门负责电气分配和网络管理，不仅增加了成本且无法灵活布置。

此外，iso11992定义的can物理层信号电平为24v和12v，分别用于24v和12v系统的牵引车及挂车。然而，iso11898以及saej1939标准中所定义的can通讯物理层信号电平为5v，并且5vcan通讯已广泛应用于各种乘用车、商用车以及特种车辆的通讯，与车辆本身采用24v系统还是12v系统并无关系。目前can通讯收发器芯片几乎全部都采用5v电平进行通讯，24v及12v通讯电平的收发器芯片仅有极少量使用并且处于垄断和不公开的状态。采用不同物理层电平的收发器的节点之间无法进行正常的can通讯，这就为牵引车与挂车以及挂车列车之间的can通讯造成了极大的兼容性问题。

此外，cn109479186a中wabco公开了一种牵引车与挂车之间的无线网络构建方法，但仍然依赖于牵引车与挂车之间的can总线正常连接之后再进行无线网络的连接构建，并没有解决牵引车与挂车以及挂车列车之间的can通讯兼容性问题。

技术实现要素：

为了避免牵引车与挂车以及挂车列车之间的传统电气连接方式带来的上述缺点，并解决不同can通讯物理电平之间的兼容性问题，本发明提出了牵引车与挂车以及挂车之间的电气、can通讯连接装置。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

牵引车与挂车以及挂车之间的电气、can通讯连接装置，包括牵引车制动单元和挂车电子制动单元，牵引车电子制动单元和挂车电子制动单元通过接头电气连接；牵引车电子制动单元具有第一插座和第二插座，牵引车电子制动单元包括牵引车网络管理单元和牵引车制动控制单元，第一插座通过针脚组合为牵引车网络管理单元和牵引车制动控制单元供电并连接至第二插座，第二插座连接至插头，第二插座内具有can_h针脚和can_l针脚，牵引车电子制动单元内设置有牵引车can收发器单元，can_h针脚和can_l针脚均连接至牵引车can收发器单元，牵引车网络管理单元上通过使能管脚使能或者禁止牵引车can收发器单元，牵引车can收发器单元与牵引车网络管理单元通讯连接，牵引车网络管理单元通过can收发器单元与can_h针脚或/和can_l针脚连接进行can通讯；can_h的电平信号或/和can_l的电平信号进入牵引车can总线电平信号采集端口，由牵引车网络管理单元进行采集和后续处理；牵引车can收发器单元包括24vcan收发器、12vcan收发器、5vcan收发器三种中的一种或两种或同时包括24vcan收发器、12vcan收发器、5vcan收发器；当牵引车can收发器单元中can收发器的种类为两种或三种时，牵引车网络管理单元能够单独使能/禁止每个can收发器，牵引车网络管理单元通过两种或三种can收发器中的一个与can_h针脚或/和can_l针脚连接进行can通讯。

作为优选，牵引车电子制动单元还包括can总线电平信号处理电路，can总线电平信号处理电路与can_h针脚或/和can_l针脚连接并对can_h的电压信号或can_l的电压信号进行处理，处理处理后的电平信号进入牵引车can总线电平信号采集端口；牵引车网络管理单元和制动控制单元通过数据通讯进行数据交互。

作为优选，挂车电子制动单元包括一个前续插座，前续插座可连接至与前车之间的接头，挂车电子制动单元还包括挂车网络管理单元和挂车制动控制单元，前续插座内具有前续can_h针脚和前续can_l针脚，前续can_h针脚和前续can_l针脚均连接至前续can收发器单元，挂车网络管理单元通过使能管脚使能或者禁止前续can收发器单元；挂车网络管理单元具有前续can通道并通过前续can通道连接至前续can收发器单元并通过前续can收发器单元与前续can_h针脚或/和前续can_l针脚连接并进行can通讯；前续can_h或/和前续can_l电平信号进入挂车前续can总线电平信号采集端口，由挂车网络管理单元进行采集和后续处理；

前续can收发器单元包括24vcan收发器、12vcan收发器、5vcan收发器三种中的一种或两种或同时包括24vcan收发器、12vcan收发器、5vcan收发器；

当前续can收发器单元中can收发器的种类为两种或三种时，挂车网络管理单元能够单独使能/禁止每个can收发器，挂车网络管理单元通过两种或三种can收发器中的一个与can_h针脚或/和can_l针脚连接进行can通讯。

作为优选，前续can_h针脚或/和前续can_l针脚还连接至挂车前续can总线电平信号处理电路,该处理电路对前续can_h或/和前续can_ld的电压信号进行处理,处理后的电平信号进入挂车前续can总线电平信号采集端口，由挂车网络管理单元进行采集和后续处理；挂车网络管理单元和挂车制动控制单元通过数据通讯进行数据交互。

作为优选，还包括后续插座，前续插座连接至后续插座，后续插座可连接至后续挂车之间的接头，后续插座内具有后续can_h针脚和后续can_l针脚，后续can_h针脚和后续can_l针脚均连接至后续can收发器单元，挂车网络管理单元通过使能管脚分别使能或者禁止后续can收发器单元；挂车网络管理单元具有后续can通道并通过后续can通道连接至后续can收发器单元并通过后续can收发器单元中的一个与后续can_h针脚或/和后续can_l针脚连接并进行can通讯；后续can_h针脚或/和者后续can_l针脚还连接至挂车后续can总线电平信号处理电路,该处理电路对后续can_h的电压信号进行处理,处理后的电平信号进入挂车后续can总线电平信号采集端口，由挂车网络管理单元进行采集和后续处理；挂车网络管理单元与制动控制单元之间还具有数据通道用于交换数据；

后续can收发器单元包括24vcan收发器、12vcan收发器、5vcan收发器三种中的一种或两种或同时包括24vcan收发器、12vcan收发器、5vcan收发器；

当后续can收发器单元中can收发器的种类为两种或三种时，挂车网络管理单元能够单独使能/禁止每个can收发器，挂车网络管理单元通过两种或三种can收发器中的一个与can_h针脚或/和can_l针脚连接进行can通讯。

作为优选，后续can_h针脚或/和后续can_l针脚还连接至挂车后续can总线电平信号处理电路,该处理电路对后续can_h或/和后续can_l的电压信号进行处理,处理后的电平信号进入挂车前续can总线电平信号采集端口，由挂车网络管理单元进行采集和后续处理。

作为优选，第一插座的个数为1个或多个，第二插座为iso7638插座，第二插座的个数为一个或多个。

作为优选，挂车网络管理单元和挂车制动控制单元集成在一个处理单元内，或/和牵引车网络管理单元和牵引车制动控制单元集成在一个处理单元内。

作为优选，前续插座和后续插座均为iso7638插座，前续插座和后续插座的个数为1个或多个。

作为优选，挂车的数量为多个，相邻的挂车制动单元通过接头电气连接，第一挂车的前续插座连接至牵引车与第一挂车之间的接头，牵引车的第二插座连接至牵引车与第一挂车之间的接头；第一挂车的后续插座连接至第一挂车和第二挂车之间的接头，第二挂车的前续插座连接至第一挂车和第二挂车之间的连接，如此循环重复至最后一辆挂车；第一插座包括针脚组合，第二插座包括针脚组合，第一插座的针脚组合为牵引车网络管理单元和挂车制动控制单元供电，第一插座的针脚组合和第二插座的针脚组合连接；前续插座包含有针脚组合，前续插座的针脚组合为挂车网络管理单元和挂车制动控制单元供电，并连接至后续插座的针脚组合，前续插座的针脚组合与后续插座的针脚组合连接。

本发明由于采用了以上技术方案，本发明由于牵引车电子制动单元和挂车电子制动单元集成了电气分配和网关的功能，为整车节省了大量线束，并省去了一个专门的电子单元，而且线路布置和连接更加灵活、紧凑。而且解决了不同物理层电平的收发器的节点之间无法进行正常的can通讯的技术问题，为牵引车与挂车以及挂车列车之间的can通讯的兼容性带来了保障。

附图说明

图1是背景技术的牵引车和挂车的连接示意图。

图2是牵引车和挂车的连接示意图。

图3是牵引车电子制动单元的示意图。

图4是挂车电子制动单元的示意图。

图5通讯建立过程图。

图标记表

1、牵引车

2、第一挂车

3、第二挂车

4、第三挂车

5、iso7638接头

6、挂车中央电子单元(网关)

7、传统牵引车电子制动单元(ebs)

8、牵引车网关

9、传统挂车电子制动单元(ebs)

10、牵引车电子制动单元(ebs)

1001、牵引车普通插座

1002、牵引车普通插座的电源及报警指示灯针脚组合

1003、牵引车网络管理单元

1004、牵引车制动控制单元

1005、牵引车网络管理单元与制动控制单元之间的数据交换通道1006、牵引车iso7638插座

1007、牵引车iso7638插座的电源及报警指示灯针脚组合

1008、牵引车iso7638插座的can_h针脚

1009、牵引车iso7638插座的can_l针脚

1010、牵引车24vcan收发器

1011、牵引车5vcan收发器

1012、牵引车can总线电平信号处理电路

1013、牵引车can总线电平信号采集端口

1014、牵引车5vcan收发器使能管脚

1015、牵引车24vcan收发器使能管脚

1016、牵引车can发送管脚

1017、牵引车can接收管脚

1018、牵引车can通道

11、挂车电子制动单元(ebs)

1101、挂车iso7638前续插座

1102、挂车iso7638前续插座的电源及报警指示灯针脚组合

1103、挂车iso7638前续插座的can_h针脚

1104、挂车iso7638前续插座的can_l针脚

1105、挂车iso7638后续插座

1106、挂车iso7638后续插座的电源及报警指示灯针脚组合

1107、挂车iso7638后续插座的can_h针脚

1108、挂车iso7638后续插座的can_l针脚

1109、挂车网络管理单元和制动控制单元之间的数据通道

1110、挂车网络管理单元

1111、挂车前续can通道

1112、挂车后续can通道

1113、挂车前续can总线电平信号处理电路

1114、挂车前续can总线电平采集端口

1115、挂车前续5vcan收发器使能管脚

1116、挂车前续24vcan收发器使能管脚

1117、挂车前续24vcan收发器

1118、挂车前续can发送管脚

1119、挂车前续can接收管脚

1120、挂车前续5vcan收发器

1121、挂车后续can总线电平信号处理电路

1122、挂车后续can总线电平采集端口

1123、挂车后续24vcan收发器

1124、挂车后续24vcan收发器使能管脚

1125、挂车后续5vcan收发器

1126、挂车后续5vcan收发器使能管脚

1127、挂车后续can发送管脚

1128、挂车后续can接收管脚

1129、挂车制动控制单元。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本实施例以典型的兼容24v和5vcan通讯的“牵引车+半挂列车”作为示例来描述本发明的核心思想，但并不代表本发明仅限于所描述的车型和应用场景，本领域的技术人员根据本文的描述应很容易将本发明的核心思想应用于其它各种车型和场景并进行相应的变通处理。

图2示出牵引车与挂车列车的组合，与本发明核心思想无关的部件及接口并未示出。牵引车1配备有牵引车电子制动单元(ebs)10，并从牵引车制动单元(ebs)10的第二插座，第二插座为iso7638插座1006，直接引出电气接口送至牵引车1与第一挂车2之间的接头，接头为iso7638接头5，第一挂车2的电子制动单元(ebs)11则通过其前续插座为iso7638前续插座1101(前续插座)与上述iso7638接头5相连，从而建立与牵引车1之间的电气连接，然后从其iso7638后续插座1105(后续插座)分出一路电气连接送至后续iso7638接头5。同理，第二挂车3的挂车电子制动单元(ebs)11通过其iso7638前续插座1101与iso7638接头5相连获得与第一挂车2之间的电气连接，然后从其iso7638后续插座1105分出一路电气连接送至后续iso7638接头5并与第三挂车4的挂车电子制动单元(ebs)11的iso7638前续插座1101建立电气连接。如此循环重复，直至最后一辆挂车。其中，牵引车电子制动单元(ebs)10和挂车电子制动单元(ebs)11集成了电气分配和网关的功能，为整车节省了大量线束，并省去了一个专门的电子单元，而且线路布置和连接更加灵活、紧凑。

图3中示出了牵引车电子制动单元(ebs)10的概览，与本发明核心思想无关的部件及接口并未示出。牵引车电子制动单元(ebs)10具有一个或多个第一插座，第一插座为图中的插座1001，用于连接牵引车电源、内部can通讯、输入/输出通道等，插座1001中包含有与本发明相关的牵引车普通插座的电源及报警指示灯针脚组合1002，该针脚组合为牵引车网络管理单元1018和牵引车制动控制单元1004供电，并连接至牵引车iso7638插座1006(第二插座)的电源及报警指示灯针脚组合1007。本示例中针脚组合1002与针脚组合1007直接相连，本领域的技术人员应该认识到，针脚组合1002还可经过必要处理后再与针脚组合1007相连。牵引车iso7638插座1006可以为独立的专用插座，亦可作为一部分插针集成到更大的插座中或分散至多个插座中，均不影响本发明的核心思想。牵引车电子制动单元10内设置有牵引车can收发器单元，本实施例里中can收发器单元包括24vcan收发器1010和5vcan收发器1011，牵引车iso7638插座1006连接至牵引车1与第一挂车2之间的iso7638接头5，其内还具有can_h针脚1008和can_l针脚1009，所述两个can针脚同时连接至牵引车24vcan收发器1010和5vcan收发器1011。牵引车网络管理单元1018具有can收发器使能管脚1015和1014，分别用于使能/禁止牵引车24vcan收发器1010和5vcan收发器1011。牵引车网络管理单元1018具有can通道1018，其can接收管脚1017和发送管脚1016同时连接至24vcan收发器1010和5vcan收发器1011，可通过所述两个can收发器的其中一个与can总线(can_h针脚1008和can_l针脚1009)连接并进行can通讯。牵引车can_h针脚1008还连接至牵引车can总线电平信号处理电路1012，该处理电路对can_h的电压信号进行必要处理，例如隔离、分压、滤波等等，具体处理方式本发明不做限制，处理后的电平信号进入牵引车can总线电平信号采集端口1013，由牵引车网络管理单元1018进行采集和后续处理。牵引车网络管理单元1003与制动控制单元1004之间还具有数据通道1005用于交换数据。此外，牵引车网络管理单元1003与制动控制单元1004还可集成在一个处理单元内。

类似地，图4中示出了挂车电子制动单元(ebs)11的概览，与本发明核心思想无关的部件及接口并未示出。挂车电子制动单元(ebs)11具有一个iso7638前续插座1101，用于连接至与牵引车1或前续挂车之间的iso7638插头5，所述前续插座1101可以为独立的专用插座，亦可作为一部分插针集成到更大的插座中或分散至多个插座中，均不影响本发明的核心思想，所述前续插座1101中包含有电源及报警指示灯针脚组合1102，该针脚组合为挂车网络管理单元1110和挂车制动控制单元1129供电，并连接至挂车iso7638后续插座1105的电源及报警指示灯针脚组合1106。挂车电子制动单元11内设置有前续can收发器单元和后续can收发器单元，本实施例里中前续can收发器单元包括前续24vcan收发器1117和前续5vcan收发器1120；后续can收发器单元包括后续24vcan收发器1123和后续5vcan收发器1125。本示例中针脚组合1102与针脚组合1106直接相连，本领域的技术人员应该认识到，针脚组合1102还可经过必要处理后再与针脚组合1106相连。挂车iso7638前续插座1101内还具有前续can_h针脚1103和前续can_l针脚1104，所述两个can针脚同时连接至前续24vcan收发器1117和前续5vcan收发器1120。挂车网络管理单元1110具有前续24vcan收发器使能管脚1116和前续5vcan收发器使能管脚1115，分别用于使能/禁止前续24vcan收发器1117和前续5vcan收发器1120。挂车网络管理单元1110具有前续can通道1111，其前续can接收管脚1119和前续can发送管脚1118同时连接至前续24vcan收发器1117和前续5vcan收发器1120，可通过所述两个can收发器的其中一个与前续can总线(前续can_h针脚1103和前续can_l针脚1104)连接并进行can通讯。前续can_h针脚1103还连接至挂车前续can总线电平信号处理电路1113，该处理电路对前续can_h的电压信号进行必要处理，例如隔离、分压、滤波等等，具体处理方式本发明不做限制，处理后的电平信号进入挂车前续can总线电平信号采集端口1114，由挂车网络管理单元1110进行采集和后续处理。此外，挂车还具有iso7638后续插座1105并连接至与后续挂车之间的iso7638接头5，所述后续插座1105可以为独立的专用插座，亦可作为一部分插针集成到更大的插座中或分散至多个插座中，均不影响本发明的核心思想，所述后续插座中包括有后续can_h针脚1107和后续can_l针脚1108，所述两个can针脚同时连接至后续24vcan收发器1123和后续5vcan收发器1125。挂车网络管理单元1110具有后续24vcan收发器使能管脚1124和后续5vcan收发器使能管脚1126，分别用于使能/禁止后续24vcan收发器1123和后续5vcan收发器1125。挂车网络管理单元1110具有后续can通道1112，其后续can接收管脚1128和后续can发送管脚1127同时连接至后续24vcan收发器1123和后续5vcan收发器1125，可通过所述两个can收发器的其中一个与后续can总线(后续can_h针脚1107和后续can_l针脚1108)连接并进行can通讯。后续can_h针脚1107还连接至挂车后续can总线电平信号处理电路1121，该处理电路对后续can_h的电压信号进行必要处理，例如隔离、分压、滤波等等，具体处理方式本发明不做限制，处理后的电平信号进入挂车后续can总线电平信号采集端口1122，由挂车网络管理单元1110进行采集和后续处理。挂车网络管理单元1110与制动控制单元1129之间还具有数据通道1109用于交换数据。此外，挂车网络管理单元1110与制动控制单元1129还可集成在一个处理单元内。

本实施例中牵引车1和第一挂车2、第二挂车3、第三挂车4之间的can通讯建立过程如图5所示：

1)系统上电，牵引车电子制动单元(ebs)10和所有挂车的电子制动单元(ebs)11完成上电自检以及其它必要的初始化操作。

2)牵引车电子制动单元(ebs)10和所有挂车电子制动单元(ebs)11使能自身与iso7638接头5相连的所有5vcan收发器，禁止所有24vcan收发器，并进入can总线监听模式(只接收报文，不发送任何报文及响应填充位)。这一过程并不一定同步进行，例如上电时刻有先后之分，或者中间临时接入。

3)牵引车电子制动单元(ebs)10通过牵引车can总线电平信号采集端口1013检测牵引车can_h的电压，第一挂车2、第二挂车3和第三挂车4的电子制动单元(ebs)11通过其前续can总线电平信号采集端口1113和后续can总线电平信号采集端口1122分别检测自身的前续can_h和后续can_h的电压。

4)牵引车电子制动单元(ebs)10和所有挂车的电子制动单元(ebs)11判断can_h的电压是否在5vcan通讯标准(iso11898)范围内，如果是，则对应的can通道采用5vcan通讯并进入后续正常通讯模式；否则进入下一步，判断是否在24vcan通讯标准范围内。

5)牵引车电子制动单元(ebs)10和所有挂车电子制动单元(ebs)11判断can_h的电压是否在24vcan通讯标准(iso11992)范围内，如果是，则对应的can通道采用24vcan通讯并进入下一步将对应通道切换至24vcan通讯；否则返回步骤3)继续检测can_h的电压。

6)牵引车电子制动单元(ebs)10和所有挂车的电子制动单元(ebs)11各自禁止对应can通道的5vcan收发器，使能对应can通道的24vcan收发器，从而将对应can通道切换至24vcan通讯。

7)can通道切换至正确的总线通讯电平后，该通道即进入正常通讯模式：根据iso11992的规范要求，进行网络初始化和报文转发以及正常接收/发送应用报文。

8)在正常通讯模式中，如果检测到某can通道的can总线关闭或通讯连接断开(例如总线故障或节点断开)，则返回步骤3)重新检测对应can通道的can_h电压。

通过上述过程和方法，牵引车1和第一挂车2、第二挂车3、第三挂车4便可建立正确的can通讯连接。本示例中牵引车1和所有挂车均支持24v和5v两种can通讯电平，因此最终结果必然是全部can通道均采用5vcan通讯电平。电子制动单元内的网络管理单元和制动控制单元集成为一个处理单元，以及不采用多个独立的不同通讯电压的can收发器、而是采用具有同等多电压通讯功能的“收发器+辅助电路”组合等等，这类扩展和变形应用均应视为本发明的核心思想并受到保护。

实施例2

本实施例与实施例1的区别之处在于：第一挂车2只支持24vcan通讯、第三挂车4只支持5vcan通讯，牵引车1和第二挂车3同时支持24v和5vcan通讯，那么按照上述过程和方法建立can通讯连接后，最终牵引车1与第一挂车2之间为24vcan通讯，第一挂车2与第二挂车3之间为24vcan通讯，第二挂车3与第三挂车4之间为5vcan通讯。

实施例3

本实施例与实施例1的区别之处在于：在建立通讯过程中通过检测can_l电平来代替检测can_h电平。

实施例4

本实施例与实施例1的区别之处在于：在建立通讯过程中通过检测can_l电平和can_h电平来代替只检测can_h电平。

实施例5

本实施例与实施例1的区别之处在于：挂车电子制动单元和牵引车电子制动单元中can收发器单元包括24vcan收发器、12vcan收发器、5vcan收发器三种中的一种或两种或同时包括24vcan收发器、12vcan收发器、5vcan收发器，所以支持24v、12v及5vcan通讯中的任意一种、任意两种或三种全部支持并在上电初始化完成后默认使能通讯电平最低的can收发器、禁止其余收发器。

实施例6

本实施例与实施例1的区别之处在于：牵引车电子制动单元包括2个或者两个以上第二插座，挂车电子制动单元具备两个或两个以上的前续iso7638插座或后续iso7638插座。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。