在 2025 年,电车控制器中的 CAN 线是控制器局域网络(Controller Area Network)的通信线。以下是关于它的详细介绍:
- 作用:CAN 线主要用于连接电车中的各个电子控制单元(ECU),如车辆控制单元(VCU)、驱动控制单元(DCU)、电池管理系统(BMS)、仪表盘、多媒体系统等,实现这些设备之间的信息有效共享和实时通信,协调各部件的工作,使电车能够正常运行。
- 物理特性:CAN 线通常采用双绞线的形式,由两条绞合在一起的导线组成,分别为 CAN - High 和 CAN - Low。这样的设计能够有效抑制外部干扰,并提高系统的鲁棒性,减少电磁辐射。两条线通常颜色不同以便区分,比如 CAN - High 可能是黄色,而 CAN - Low 可能是绿色,但具体颜色取决于制造商的设计。在正常工作状态下,CAN - High 的电压范围为 2.5V 至 3.5V,而 CAN - Low 的电压范围为 1.5V 至 2.5V。当处于静止状态时,CAN - High 的电压约为 2.6V,CAN - Low 则约为 2.4V。
- 工作原理:CAN 总线采用差分信号传输、分布式位域仲裁和帧格式等机制实现可靠的数据传输。在差分信号传输中,通过 CAN - High 和 CAN - Low 两条线路传输一个信号,其中一条线路传输高电平信号,另一条传输低电平信号,这种方式可提供更好的抗干扰性能。当多个设备同时通过 CAN 线发送消息时,会采用分布式位域仲裁机制来解决冲突,确保消息的完整性和可靠性。数据在 CAN 总线上以帧的方式进行传输,帧包含标识符、控制域、数据域和校验域等,分别用于标识消息的类型和优先级、包含帧的控制信息、携带实际的数据以及检测数据传输是否出错。
- 优势:
- 高可靠性:具有多种错误检测和处理机制,如位错误检测、循环冗余校验、位填充、报文格式检查和应答错误检测等,能够及时发现并纠正数据传输中的错误,保证通信的准确性。在错误严重的情况下,CAN 节点具有自动关闭输出的功能,使总线上其他节点的运行不受影响。
- 实时性强:节点信息具有优先级,高优先级的数据可以在短时间内传输,能够满足电车中不同部件对实时性的要求。采用非破坏性总线仲裁技术,当多个节点同时向总线发送信息时,优先级较低的节点会主动退出发送,而最高优先级的节点可以继续传输数据,从而节省了总线冲突的时间,即使在网络负载很重的情况下,也不会导致网络瘫痪。
- 灵活性高:可通过报文滤波实现点对点、一点对多点和全局广播等多种方式的数据传输,无需专门的调度,方便不同设备之间进行灵活的通信和协作。
- 成本较低:总线型拓扑结构使其易于实现且构建成本低,而且减少了电车中线束的数量,降低了布线成本和车辆自重。