省毫瓦以增里程；提升汽車CAN總線能效以增強燃油經(jīng)濟性

　　局部網(wǎng)絡(luò)

　　當(dāng)今的汽車可能包含大量ECU，高端車型中的ECU數(shù)量可能多達100個左右。大多數(shù)ECU(如果不是全部的話)連接至CAN總線，因此，CAN總線始終是啟用的。即使發(fā)動機熄火時，某些ECU必須保持工作，以維持遙控開鎖(RKE)等功能的運作。這么多數(shù)量的ECU連接至總線，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使ECU能夠?qū)拘阎噶钭鞒鲰憫?yīng)的技術(shù)。系統(tǒng)僅在某些特定時刻根據(jù)需要啟用部分網(wǎng)絡(luò)，而其它節(jié)點保持在低功率狀態(tài)。有幾種可能的局部網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方案。針對公路用車頒布的CAN標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)某個ECU不要求工作時，它可能斷開與CAN網(wǎng)絡(luò)的連接，只要沒有特定指令傳送給這個特別節(jié)點。

　　為了配合局部網(wǎng)絡(luò)功能，各個節(jié)點要求專用收發(fā)器中內(nèi)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制造商通常規(guī)定的100 µA平均待機電流極限范圍內(nèi)。即使有這樣的省電效果，但連接至總線ECU數(shù)量眾多，以致于對總線的總能耗進而對汽車的燃油消耗有較大影響。這種途徑的另一項缺點就是跟每顆IC中必須包含的額外選擇性喚醒電路相關(guān)的系統(tǒng)成本增加了。此外，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點都需要軟件適配，以配合應(yīng)用局部網(wǎng)絡(luò)。這就增加了較大的系統(tǒng)開發(fā)負(fù)荷。

　　引入 CAN中繼器

　　通過將邏輯總線分割為兩個物理部分，使其中某個完整部分在不用時斷電，能夠獲得可貴的省電效果，如圖2所示。這可以通過在連接至CAN總線的某個模塊上引入雙向中繼器來實現(xiàn)。

　　常規(guī)模塊包含一個連接至總線的CAN收發(fā)器，此收發(fā)器將物理CAN信號轉(zhuǎn)換為由模塊的微控制器(MCU)處理的數(shù)字信號。通常情況下，連接至總線的所有模塊都是這種類型。增加一個帶內(nèi)置CAN中繼器的模塊會創(chuàng)建一個點，總線在此點能從物理上分為兩個部分。

　　如圖4所示，CAN中繼器以與獨立式CAN收發(fā)器類似的方式連接微控制器。在此器件內(nèi)部，端口A上的每個信號傳輸至端口B，而端口B上的每個信號傳輸至端口A。CAN總線信號在微控制器中被解釋(interpreted)。CAN總線數(shù)據(jù)的重復(fù)在中繼器芯片內(nèi)部完成。當(dāng)接收到進入休眠(Go-to-Sleep)指令時，端口之間的連接被斷開，有效地斷開端口B上網(wǎng)絡(luò)部分的連接。斷開連接部分上的所有節(jié)點都可以進入極低能耗的休眠模式。

　　這種方法簡單且性價比高，因為所有節(jié)點中除了一個節(jié)點外都可以使用標(biāo)準(zhǔn)ISO11898-2或ISO11898-5收發(fā)器來應(yīng)用，而且無須軟件適配。僅要求使用一個中繼器。當(dāng)使用這種技術(shù)時，重要的是計算顧及到線纜長度、傳輸速度及由中繼器導(dǎo)致的額外延遲等因素的總體時序。

　　采用這種方式來分割總線也增強了汽車的故障容限(如線纜對地或電池短路)能力。如果有要求，還可以通過插入額外的總線中繼器，來進一步限制這些所謂的“硬”總線故障。還可以防止帶有像增加電磁輻射及散熱問題等后果的“軟”錯誤影響整個網(wǎng)絡(luò)。

　　結(jié)論

　　當(dāng)今的汽車制造商越來越注重將汽車中每個系統(tǒng)的能效提升至最高，以滿足更嚴(yán)格的排放及燃油經(jīng)濟性目標(biāo)。為了符合汽車購買者乃至地球的需求，如今，前所未有地更加重要的是，充分利用新的IC進展來更高效率地在從熄火到所有系統(tǒng)工作等各個使用模式管理電氣能耗。