知識(shí)點(diǎn)詳解：如何利用 CAN 在汽車設(shè)計(jì)中降低功耗？

每輛汽車中都有一個(gè)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(huì)對(duì)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(gè)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(guó)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(hào)時(shí)應(yīng)激活的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)集群，同時(shí)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。

為了更好地了解局部聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，讓我們來看一個(gè)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(shí)，雨刮器會(huì)激活連接到車身控制模塊的開關(guān)，然后該模塊會(huì)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(qǐng)求時(shí)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(gè)節(jié)點(diǎn)確定自身并非請(qǐng)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(huì)被喚醒以判斷自身是不是信號(hào)接收者；如果不是，則會(huì)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(duì)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(gè)不同的節(jié)點(diǎn)時(shí)，潛在的節(jié)能效果可能會(huì)非常可觀。

根據(jù) CAN in Automation(CiA)（CAN協(xié)議國(guó)際用戶和制造商組織）發(fā)布的信息，僅配備15個(gè)電子控制單元(ECU)且活動(dòng)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(gè)電子控制單元(ECU)時(shí)，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(shì)。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(shí)，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。