省毫瓦以增里程；提升汽車(chē)CAN總線(xiàn)能效以增強燃油經(jīng)濟性

　　局部網(wǎng)絡(luò )

　　當今的汽車(chē)可能包含大量ECU，高端車(chē)型中的ECU數量可能多達100個(gè)左右。大多數ECU(如果不是全部的話(huà))連接至CAN總線(xiàn)，因此，CAN總線(xiàn)始終是啟用的。即使發(fā)動(dòng)機熄火時(shí)，某些ECU必須保持工作，以維持遙控開(kāi)鎖(RKE)等功能的運作。這么多數量的ECU連接至總線(xiàn)，對總體電能消耗有重要影響。

　　局部網(wǎng)絡(luò )(Partial Networking, PN)是一種用于降低能耗同時(shí)使ECU能夠對喚醒指令作出響應的技術(shù)。系統僅在某些特定時(shí)刻根據需要啟用部分網(wǎng)絡(luò )，而其它節點(diǎn)保持在低功率狀態(tài)。有幾種可能的局部網(wǎng)絡(luò )應用方案。針對公路用車(chē)頒布的CAN標準ISO 11898-6定義了選擇性喚醒功能，作為以高速媒體存取提供局部網(wǎng)絡(luò )的方式。當某個(gè)ECU不要求工作時(shí)，它可能斷開(kāi)與CAN網(wǎng)絡(luò )的連接，只要沒(méi)有特定指令傳送給這個(gè)特別節點(diǎn)。

　　為了配合局部網(wǎng)絡(luò )功能，各個(gè)節點(diǎn)要求專(zhuān)用收發(fā)器中內置“選擇性喚醒功能”。這種選擇性喚醒功能使不工作的ECU的電流消耗能降低至汽車(chē)制造商通常規定的100 µA平均待機電流極限范圍內。即使有這樣的省電效果，但連接至總線(xiàn)ECU數量眾多，以致于對總線(xiàn)的總能耗進(jìn)而對汽車(chē)的燃油消耗有較大影響。這種途徑的另一項缺點(diǎn)就是跟每顆IC中必須包含的額外選擇性喚醒電路相關(guān)的系統成本增加了。此外，網(wǎng)絡(luò )內所有節點(diǎn)都需要軟件適配，以配合應用局部網(wǎng)絡(luò )。這就增加了較大的系統開(kāi)發(fā)負荷。

　　引入 CAN中繼器

　　通過(guò)將邏輯總線(xiàn)分割為兩個(gè)物理部分，使其中某個(gè)完整部分在不用時(shí)斷電，能夠獲得可貴的省電效果，如圖2所示。這可以通過(guò)在連接至CAN總線(xiàn)的某個(gè)模塊上引入雙向中繼器來(lái)實(shí)現。

　　常規模塊包含一個(gè)連接至總線(xiàn)的CAN收發(fā)器，此收發(fā)器將物理CAN信號轉換為由模塊的微控制器(MCU)處理的數字信號。通常情況下，連接至總線(xiàn)的所有模塊都是這種類(lèi)型。增加一個(gè)帶內置CAN中繼器的模塊會(huì )創(chuàng )建一個(gè)點(diǎn)，總線(xiàn)在此點(diǎn)能從物理上分為兩個(gè)部分。

　　如圖4所示，CAN中繼器以與獨立式CAN收發(fā)器類(lèi)似的方式連接微控制器。在此器件內部，端口A(yíng)上的每個(gè)信號傳輸至端口B，而端口B上的每個(gè)信號傳輸至端口A(yíng)。CAN總線(xiàn)信號在微控制器中被解釋(interpreted)。CAN總線(xiàn)數據的重復在中繼器芯片內部完成。當接收到進(jìn)入休眠(Go-to-Sleep)指令時(shí)，端口之間的連接被斷開(kāi)，有效地斷開(kāi)端口B上網(wǎng)絡(luò )部分的連接。斷開(kāi)連接部分上的所有節點(diǎn)都可以進(jìn)入極低能耗的休眠模式。

　　這種方法簡(jiǎn)單且性?xún)r(jià)比高，因為所有節點(diǎn)中除了一個(gè)節點(diǎn)外都可以使用標準ISO11898-2或ISO11898-5收發(fā)器來(lái)應用，而且無(wú)須軟件適配。僅要求使用一個(gè)中繼器。當使用這種技術(shù)時(shí)，重要的是計算顧及到線(xiàn)纜長(cháng)度、傳輸速度及由中繼器導致的額外延遲等因素的總體時(shí)序。

　　采用這種方式來(lái)分割總線(xiàn)也增強了汽車(chē)的故障容限(如線(xiàn)纜對地或電池短路)能力。如果有要求，還可以通過(guò)插入額外的總線(xiàn)中繼器，來(lái)進(jìn)一步限制這些所謂的“硬”總線(xiàn)故障。還可以防止帶有像增加電磁輻射及散熱問(wèn)題等后果的“軟”錯誤影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò )。

　　結論

　　當今的汽車(chē)制造商越來(lái)越注重將汽車(chē)中每個(gè)系統的能效提升至最高，以滿(mǎn)足更嚴格的排放及燃油經(jīng)濟性目標。為了符合汽車(chē)購買(mǎi)者乃至地球的需求，如今，前所未有地更加重要的是，充分利用新的IC進(jìn)展來(lái)更高效率地在從熄火到所有系統工作等各個(gè)使用模式管理電氣能耗。