廣告
如何利用 CAN 在汽車設(shè)計(jì)中降低功耗？
2021-04-14 12:55:59· 來源：德州儀器
每輛汽車中都有一個包含傳感器、電機(jī)和開關(guān)的龐大車載網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展以適應(yīng)車輛上日益增加的連通性，總功耗也隨之增加，因此可能會對車輛的排放產(chǎn)生負(fù)面
每輛汽車中都有一個包含傳感器、電機(jī)和開關(guān)的龐大車載網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展以適應(yīng)車輛上日益增加的連通性，總功耗也隨之增加，因此可能會對車輛的排放產(chǎn)生負(fù)面影響。
根據(jù)所使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，有幾種方法可以降低功耗。本文將重點(diǎn)介紹經(jīng)典控制器局域網(wǎng)(CAN)設(shè)計(jì)，工程師和原始設(shè)備制造商(OEM)可以借助一個局部聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)來降低功耗和相應(yīng)的排放。
根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)11898-5標(biāo)準(zhǔn)，局部聯(lián)網(wǎng)功能控制CAN總線發(fā)送喚醒信號時應(yīng)激活的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)集群，同時使剩余節(jié)點(diǎn)處于低功耗睡眠模式，從而提高網(wǎng)絡(luò)性能并限制車輛功耗。
圖1展示了一個簡化的汽車總線架構(gòu)，每個圓圈代表一個在車輛運(yùn)行期間執(zhí)行特定操作的CAN或CAN靈活數(shù)據(jù)速率(FD)節(jié)點(diǎn)。
圖 1：展示了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的CAN總線架構(gòu)。
為了更好地了解局部聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，讓我們來看一個在非局部聯(lián)網(wǎng)配置中使用擋風(fēng)玻璃雨刮器的示例。
通常情況下，當(dāng)駕駛員使用擋風(fēng)玻璃雨刮器時，雨刮器會激活連接到車身控制模塊的開關(guān)，然后該模塊會向擋風(fēng)玻璃雨刮器電機(jī)發(fā)送喚醒命令。
在不采用局部聯(lián)網(wǎng)的車輛中，總線上的所有節(jié)點(diǎn)都將在發(fā)出此喚醒請求時被喚醒，然后判斷自身是否為命令的預(yù)期接收者。當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)確定自身并非請求接收者后，該節(jié)點(diǎn)將恢復(fù)到待機(jī)模式（如果支持）。從功耗的角度來看，這樣效率很低，因?yàn)樗泄?jié)點(diǎn)都會被喚醒以判斷自身是不是信號接收者；如果不是，則會返回到待機(jī)或睡眠狀態(tài)。
在上述擋風(fēng)玻璃雨刮器示例中，局部聯(lián)網(wǎng)功能可以通過僅啟用目標(biāo)電機(jī)的目標(biāo)喚醒對象來消除這種額外的喚醒周期。在此配置中，其他節(jié)點(diǎn)保持待機(jī)狀態(tài)，因此可以提高效率并降低功耗。
當(dāng)考慮到一輛車可能有超過50個不同的節(jié)點(diǎn)時，潛在的節(jié)能效果可能會非?？捎^。
根據(jù) CAN in Automation(CiA)（CAN協(xié)議國際用戶和制造商組織）發(fā)布的信息，僅配備15個電子控制單元(ECU)且活動模式下功耗為250mA、選擇性睡眠模式下為50µA的車輛可減少近1g CO2/km。當(dāng)擴(kuò)大至50個電子控制單元(ECU)時，此數(shù)字可高達(dá)3g CO2/km。
如果車輛具有局部聯(lián)網(wǎng)功能，依靠這類支持選擇性喚醒功能的CAN收發(fā)器將發(fā)揮出此配置的全面優(yōu)勢。諸如TCAN1145-Q1和TCAN1146-Q1之類的CAN收發(fā)器有助于節(jié)省功耗和減少排放，并滿足嚴(yán)格的業(yè)界通用汽車認(rèn)證要求。TCAN1146-Q1在正常運(yùn)行中僅消耗1.5mA電流，因此有助于實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。
許多原始設(shè)備制造商(OEM)為了滿足法定排放要求，都在配置局部聯(lián)網(wǎng)功能。這些收發(fā)器在提供局部聯(lián)網(wǎng)功能的同時，還通過引腳兼容性提供附加的失效防護(hù)特性和制造靈活性。
根據(jù)所使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，有幾種方法可以降低功耗。本文將重點(diǎn)介紹經(jīng)典控制器局域網(wǎng)(CAN)設(shè)計(jì)，工程師和原始設(shè)備制造商(OEM)可以借助一個局部聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)來降低功耗和相應(yīng)的排放。
根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)11898-5標(biāo)準(zhǔn)，局部聯(lián)網(wǎng)功能控制CAN總線發(fā)送喚醒信號時應(yīng)激活的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)集群，同時使剩余節(jié)點(diǎn)處于低功耗睡眠模式，從而提高網(wǎng)絡(luò)性能并限制車輛功耗。
圖1展示了一個簡化的汽車總線架構(gòu)，每個圓圈代表一個在車輛運(yùn)行期間執(zhí)行特定操作的CAN或CAN靈活數(shù)據(jù)速率(FD)節(jié)點(diǎn)。
圖 1：展示了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的CAN總線架構(gòu)。
為了更好地了解局部聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，讓我們來看一個在非局部聯(lián)網(wǎng)配置中使用擋風(fēng)玻璃雨刮器的示例。
通常情況下，當(dāng)駕駛員使用擋風(fēng)玻璃雨刮器時，雨刮器會激活連接到車身控制模塊的開關(guān)，然后該模塊會向擋風(fēng)玻璃雨刮器電機(jī)發(fā)送喚醒命令。
在不采用局部聯(lián)網(wǎng)的車輛中，總線上的所有節(jié)點(diǎn)都將在發(fā)出此喚醒請求時被喚醒，然后判斷自身是否為命令的預(yù)期接收者。當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)確定自身并非請求接收者后，該節(jié)點(diǎn)將恢復(fù)到待機(jī)模式（如果支持）。從功耗的角度來看，這樣效率很低，因?yàn)樗泄?jié)點(diǎn)都會被喚醒以判斷自身是不是信號接收者；如果不是，則會返回到待機(jī)或睡眠狀態(tài)。
在上述擋風(fēng)玻璃雨刮器示例中，局部聯(lián)網(wǎng)功能可以通過僅啟用目標(biāo)電機(jī)的目標(biāo)喚醒對象來消除這種額外的喚醒周期。在此配置中，其他節(jié)點(diǎn)保持待機(jī)狀態(tài)，因此可以提高效率并降低功耗。
當(dāng)考慮到一輛車可能有超過50個不同的節(jié)點(diǎn)時，潛在的節(jié)能效果可能會非?？捎^。
根據(jù) CAN in Automation(CiA)（CAN協(xié)議國際用戶和制造商組織）發(fā)布的信息，僅配備15個電子控制單元(ECU)且活動模式下功耗為250mA、選擇性睡眠模式下為50µA的車輛可減少近1g CO2/km。當(dāng)擴(kuò)大至50個電子控制單元(ECU)時，此數(shù)字可高達(dá)3g CO2/km。
如果車輛具有局部聯(lián)網(wǎng)功能，依靠這類支持選擇性喚醒功能的CAN收發(fā)器將發(fā)揮出此配置的全面優(yōu)勢。諸如TCAN1145-Q1和TCAN1146-Q1之類的CAN收發(fā)器有助于節(jié)省功耗和減少排放，并滿足嚴(yán)格的業(yè)界通用汽車認(rèn)證要求。TCAN1146-Q1在正常運(yùn)行中僅消耗1.5mA電流，因此有助于實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。
許多原始設(shè)備制造商(OEM)為了滿足法定排放要求，都在配置局部聯(lián)網(wǎng)功能。這些收發(fā)器在提供局部聯(lián)網(wǎng)功能的同時，還通過引腳兼容性提供附加的失效防護(hù)特性和制造靈活性。
廣告 編輯推薦
最新資訊
-
“汽車爬坡試驗(yàn)方法”將有國家標(biāo)準(zhǔn)
2026-03-03 12:44
-
十年耐久監(jiān)管時代：電池系統(tǒng)開發(fā)策略將如何
2026-03-03 12:44
-
聯(lián)合國法規(guī)R59對機(jī)動車備用消聲系統(tǒng)的工程
2026-03-03 12:08
-
聯(lián)合國法規(guī)R58對后下部防護(hù)裝置的工程化約
2026-03-03 12:07
-
聯(lián)合國法規(guī)R57對摩托車前照燈配光性能的工
2026-03-03 12:07
