CAN总线通信在车辆控制中的应用及故障处理

随着车辆自动控制功能的不断扩展，自动控制系统在车辆中的应用越来越广泛。为了共享资源，互通情报，各控制器之间可以通过通信来实现信息交流。现有很多种通信总线，如RS232、LIN、K线（KW2000）、MOST、FlaxRay、I²C、CAN等。CAN总线是目前在车辆各控制器之间实现通信的最普遍使用的一种方式，许多信息可以在CAN总线上获得，无须再由各控制器自行安装传感器采集信号。CAN总线的应用简化了系统，简化了线束，降低了造价，减轻了重量。当然，共享资源也产生了系统之间的相互依赖问题。一个传感器或CAN通信出了故障，会导致使用这个传感器信号的所有子系统都不能正常工作，造成系统瘫痪。当然这个问题可以通过使用附加传感器和多路CAN总线来解决。图2-8为一个实用系统中的CAN总线网络的示意图。

图2-8 CAN总线节点

CAN总线也有多种通信协议，如目前商务用车大多使用SAEJ1939小车用CAN20BISO11898较多。CAN还有标准格式和扩展格式之分，还可根据需要设置不同的速率。速率越高，单位时间里能传递的数据量也越大，但受干扰的影响也越大。车上通常使用的速率为：250～1000kbit/s。各系统对CAN信号可以有不同的定义，如格式、速率、数据等，所以事先必须定义好通信协议，从而使在线的各个控制器都能有效交流。在同一个系统中但对于不同的CAN通道，可以有不同定义。

TCU可向ECU请求的信号内容包括：发动机转速、节气门开度、加速踏板位置、制动开关状态、ECU故障、发动机输出转矩等。这些信号大多每10ms更新一次。

TCU还可向ECU请求一些变化较慢的信号，如气温、发动机冷却液温度、路面坡度、转向角度、实时故障码等。这些信号可以用较低速度更新。

TCU不仅可以请求ECU发数据，还可以向ECU发送操作指令，如发动机目标转速、发动机目标转矩等。这对AMT换档控制十分重要。

对于电动车或混合动力车，TCU不仅可以请求电动机控制器（MCU）发送数据，还可以向MCU发送操作指令，如电动机目标转速、电动机目标转矩等。(https://www.xing528.com)

对于电动车或混合动力车，TCU也可以请求BMS发数据，如SOC、SOP、SOH、故障码等。

TCU还可要求ABS或VSC发送车速、转向角度、路面坡度、制动状态、故障码等信号。

TCU也可以向整个网络广播换档状态、目前档位、目标档位、实时故障码等。

TCU也可以接受在CAN总线上的其他控制器的操作请求，如目标档位、发送数据、清除故障码等。

由于CAN总线通信速率的限制，当信息量很大导致一路信号的流量不能满足要求时，或必须有不同的速率时，就必须使用多于一路的CAN总线了。

CAN总线是有很多优点，但要确定CAN总线上的信号是否正常，也就是说发送方应明确指示发出的信号是否可以使用。当发送方表明某信号有故障，TCU就不能用这个病态信号，而要进入故障处理模式，如使用备用信号、启用跛行回家模式或停车。当CAN总线不工作而导致通信中断时，TCU不能继续使用原有信号，而要进入上述的故障处理模式，否则后果不堪设想。