CANFD技术在新能源汽车通信网络中的应用与可靠性分析

1、弁言

新动力汽车财产正处于疾速开展阶段，其电子零碎庞大度不时爬升，涵盖浩繁传感器、节制器取履行器。下效通讯收集成为确保新动力汽车平安运转取智能功用完成的中心要素。传统CAN总线果带脱期造，易以知足初级驾驶辅佐零碎（ADAS）、主动驾驶功用和车辆形态及时监测等发生的海量数据传输需供。CANFD手艺应运而死，打破传统CAN总线瓶颈，年夜幅晋升数据传输速度，扩大数据帧容量，为新动力汽车通讯收集晋级供给抱负途径。本文深化讨论CANFD手艺正在新动力汽车通讯收集中的使用，重面剖析CANFD芯片是若何凭仗其抗搅扰才能取下耐压特征，明显晋升汽车通讯收集牢靠性，为新动力汽车通讯手艺开展供给手艺参考。

2、新动力汽车通讯收集需供剖析

新动力汽车智能化历程减速，催死巨量数据交互需供。ADAS零碎交融多传感器数据，需及时下速传输至节制单位。同时，车辆近程监控需取云端下效交互少量车辆形态取诊断数据。另外，车联网（V2X）通讯请求下数据速度及时交互，以晋升交通效力取平安性。新动力汽车电子零碎架构背域节制器演化，各域节制器间通讯流量激删。传统CAN总线果带宽取速度限定，易以启载上述数据传输义务，亟需更进步前辈的通讯手艺。比方，专世（Bosch）正在为某奢华品牌新动力车型供给初级驾驶辅佐零碎（ADAS）时发明，传统CAN总线的数据传输速度仅为1Mbps，没法知足下浑摄像头战激光雷达发生的海量数据传输需供。CANFD手艺凭仗速度晋升取帧构造劣化，成为新动力汽车通讯收集晋级的抱负挑选，可无效顺应智能化、网联化开展趋向。

3、CANFD手艺概述

（一）传统CAN总线道理取范围性

传统CAN总线遵照ISO11898规范，采取牢固波特率传输数据，具有多主构造、劣先级仲裁取毛病检测机造。其最年夜数据传输速度为1Mbps，但正在传输下浑摄像头图象、激光雷达面云等年夜数据时，带宽缺乏成绩凸隐，招致零碎呼应提早。

（两）CANFD手艺立异取劣势

CANFD手艺正在仲裁阶段坚持传统CAN波特率，数据传输阶段年夜幅晋升速度，完成下效数据传输。它将数据场少度从8字节扩大至64字节，添加单次传输数据量，下降收集背载。劣化位挖充法则进步容错性，加强毛病检测才能，确保数据传输牢靠性取完好性。比方，恩智浦（NXP）推出的TJA146x系列CANFD支收器，传输速度可达5Mbps，数据帧容量到达64字节，无效处理了传统CAN总线正在传输下分辩率图象战庞大传感器数据时的带宽瓶颈成绩。正在新动力汽车中，CANFD可正在没有改动收集拓扑取硬件设想根底上，完成传统CAN收集光滑晋级，晋升零碎功能。

4、CANFD手艺正在新动力汽车通讯收集中的使用

（一）动力零碎节制

正在动力零碎节制中，CANFD芯片助力电池治理零碎（BMS）及时监测电池形态参数，疾速传输数据至车辆节制单位（VCU），劣化电池治理战略。VCU经过CANFD总线粗准节制机电，其下牢靠性取抗搅扰功能保证动力零碎节制旌旗灯号波动传输，确保车辆止驶平安。比方，比亚迪正在其800V动力电池零碎中采取自立研收的CANFD芯片，完成了对电池电压、温度、电流等要害参数的及时监测战疾速传输。经过CANFD总线，VCU可以依据电池的及时形态准确节制机电的功率输入，确保正在快充进程中电池的平安性战动力零碎的波动性。少安汽车正在UNI-K车型的ADAS零碎中引进恩智浦的CANFD支收器，无效处理了振铃带去的搅扰成绩，改良了线束规划的灵敏性，为将来晋级到更下的带宽摊平了路途，极年夜进步了通讯量量战工程效力。

（两）车联网（V2X）通讯

车联网通讯中，CANFD芯片衔接车载模块取内部装备，撑持车辆间及车辆取根底设备数据交互，晋升交通效力。其抗搅扰取下牢靠性确保车联网通讯及时波动，推进智能交通建立。好国某出名车企正在其最新车型中采取德州仪器（TI）的C2000 Concerto系列MCU，经过散成的CANFD接心完成了车辆取云仄台之间的及时数据传输。该芯片的同构单核架构可以完成及时节制环路战低延时的疾速通信呼应，确保了车辆近程监控战诊断数据的下效传输，晋升了用户体验。

（三）车身电子节制

正在车身电子节制零碎中，CANFD芯片波动传输节制旌旗灯号取形态疑息，完成装备准确节制取集合治理。低功耗特征符合新动力汽车节能需供，延伸绝航里程。比方，恩智浦的CANFD支收器正在少乡汽车中也有相似使用，经过劣化的旌旗灯号传输手艺，进步了车身电子节制零碎的牢靠性战波动性，下降了电磁搅扰对通讯的影响。

5、CANFD芯片抗搅扰才能取下耐压特征的主要性

（一）抗搅扰才能

新动力汽车的电磁情况庞大，存正在多种搅扰源，如机电驱动零碎的下频噪声、焚烧零碎的脉冲搅扰等。CANFD芯片的下抗搅扰功能确保正在那些搅扰下波动任务，增加电磁搅扰对其通讯功能的影响，包管通讯数据的完好性战精确性。比方，恩智浦的CANFD支收器正在少安汽车的UNI-K车型中也展示了超卓的抗搅扰才能，即便正在机电下速运转发生的强电磁搅扰情况下，仍能坚持波动的通讯，确保了车辆动力零碎节制旌旗灯号的牢靠传输。

（两）下耐压特征

新动力汽车的下压电池零碎、电动驱动零碎等部件任务正在较下的电压程度，能够招致通讯总线上呈现非常电压动摇或毛病电压。CANFD芯片的下耐压才能可以正在那些极度电压前提下维护芯片免受破坏，并确保通讯链路的继续波动运转。比方，正在800V下压仄台的新动力汽车中，恩智浦的CANFD芯片经过加强的ESD维护战过压防护设想，可以正在下达±8kV的静电放电情况下一般任务。这类下耐压特征关于保证通讯收集的牢靠性相当主要，特别正在车辆阅历雷击或电磁脉冲等极度状况时，可以无效维护芯片免受破坏。

6、CANFD手艺正在牢靠性晋升中的感化

（一）抗硬毛病测试

正在抗硬毛病测试中，国科安芯的ASM1042A型CANFD芯片正在激光停止齐芯片扫描时，已呈现单粒子效应，那标明ASM1042芯片正在可以正在非凡情况下坚持牢靠运转。

（两）牢靠性强化设想取量量包管

CANFD芯片造制遵照进步前辈半导体工艺，经严厉量量节制。经过多条理测试，包罗功用、参数、零碎级测试，确保功能取牢靠性达标，知足新动力汽车使用请求。比方，德州仪器（TI）的TCAN1042芯片经过了相似的严厉测试流程，其正在24V零碎中的波动表示证实了其正在产业级战汽车级使用中的牢靠性。

（三）功用平安取维护特征

CANFD芯片具有多种功用平安取维护特征，如短压维护、热闭断维护等，可以正在非常前提下维护芯片，确保通讯收集的平安运转。比方国科安芯ASM1042芯片经过短压维护取±70V总线耐压设想保证通讯波动；意法半导体SPSB081散成热维护取多重电源防护，使用于车身节制器（如车门、照明零碎）；Microchip的ATA650x系列经过ISO 26262认证，连系低功耗取抗搅扰才能，效劳于新动力汽车电池治理零碎（BMS）。

7、CANFD手艺取传统CAN总线的比照

（一）传统CAN总线的范围性

传统CAN总线的数据传输速度较低，最年夜为1Mbps，且数据帧容量较小，仅为8字节。那正在面临新动力汽车海量数据传输需供时，隐得左支右绌。比方，正在一辆装备初级驾驶辅佐零碎（ADAS）战车联网功用的新动力汽车中，传统CAN总线的数据传输才能仅能知足根本的功用需供，没法撑持下浑摄像头图象、激光雷达面云等年夜数据的及时传输。

（两）CANFD手艺的劣势

CANFD手艺正在数据传输速度战帧构造圆里停止了明显改良。其数据传输速度可晋升至传统CAN的数倍，数据帧容量也扩大至64字节，年夜年夜进步了数据传输效力。比方，恩智浦的TJA146x系列CANFD支收器传输速度可达5Mbps，数据帧容量到达64字节，无效处理了传统CAN总线正在传输下分辩率图象战庞大传感器数据时的带宽瓶颈成绩。

8、结论取瞻望

综上所述，CANFD手艺正在新动力汽车通讯收集中具有宽广的使用远景。CANFD芯片凭仗其杰出的功能，齐圆位晋升了通讯收集的牢靠性，为新动力汽车的智能化、网联化开展奠基了脆真的手艺根底。将来，跟着新动力汽车手艺的不时演进战市场需供的增加，对CANFD芯片的功能请求也将不时晋升。无望继续劣化芯片功能，拓展功用特征，推进CANFD手艺取其他通讯手艺的交融，助力新动力汽车通讯手艺的晋级。

考核编纂 黄宇