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浅谈电动汽车CAN总线通信设计

胡艳峰;王斌;邹利宁;唐键

【摘要】简述电动汽车CAN通信设计过程;介绍网络拓扑结构规划、整车高压上

电逻辑、标识符分配、节点能力状态反馈信号以及网络仿真.

【期刊名称】《汽车电器》

【年(卷),期】2016(000)011

【总页数】5页(P1-5)

【关键词】电动汽车;CAN总线;通信设计

【作者】胡艳峰;王斌;邹利宁;唐键

【作者单位】陕西重型汽车有限公司,陕西西安710200;陕西重型汽车有限公司,

陕西西安710200;陕西重型汽车有限公司,陕西西安710200;陕西重型汽车有限

公司,陕西西安710200

【正文语种】中文

【中图分类】U469.72

目前，CAN总线技术是广泛应用于汽车的总线技术之一，涉及到轿车、客车、载

货汽车以及特种车等多种车型，这些车型可以是传统的燃油汽车，也可以是替代能

源的汽车以及电动汽车。基于清洁能源及环境保护的需要，电动汽车将会在人类生

活中扮演越来越重要的角色。电动汽车中各类ECU比传统汽车更多，CAN总线技

术的应用更是不可或缺。本文主要根据笔者工作中的经验，和大家分享对CAN总

线通信设计的一些理解，希望对各位读者能有一定的帮助。

首先介绍电动汽车的配置，电动汽车通常的节点及其功能见表1。实际车型的配置

情况应具体情况具体分析。

通信设计的工作主要为［1］：①了解整车架构，主要是哪些节点通过CAN网络

通信；②熟悉整车电器原理，包括低压部分和高压部分；③根据控制需求及节点通

信需求确定各节点收发信号；④信号封装成报文，给出通信方式及ID；⑤计算各

个节点占用网络负载率；⑥网络拓扑结构确定；⑦单节点仿真及总线网络仿真；⑧

根据仿真结果，修改不合理的设计。

经过上述的设计过程，车辆的CAN网络通信设计就算完成了。设计工作完成之后，

剩下的就是实车验证，实车验证是检验网络通信设计是否合理的最终标志。

网络拓扑结构是通信设计的一项重要内容，它体现了整车CAN网络架构，是合理

规划、调配整车节点的一个重要手段。网络拓扑结构也是低压电线束设计的一个基

础参考文件。那么网络拓扑结构规划要从哪几个方面来着手呢？

2.1节点通信需求

周期性发送的报文通信周期的定义，一方面要考虑节点或信号对于刷新速度的要求，

另一方面要兼顾到网络的负载率。一般来说，网络设计时要尽量避免高速度的刷新，

因为这将占用很大的网络负载率，从而导致整体负载率上升，进而产生诸多不利的

影响。

每个CAN网络节点都有自己的通信要求。例如周期发送的报文，驱动电机要求的

周期刷新速率就比较高，一般要求周期10ms；电池管理系统对信号的刷新速率要

求相对慢一些，周期一般100ms或200ms就可以满足要求。因此，在规划网络

拓扑结构时，首先要考虑的就是各个节点自身的通信要求。一般原则是，对于通信

周期速率要求较高的节点，以及和车辆安全性息息相关的节点，应考虑放在同一网

段上或单独各自成一个子网。

2.2总线负载率

总线负载率是通信网络上各个信息帧占用总线百分比之和。网络负载率的考虑主要

是基于防止网络由于负载率过大而导致的报文丢帧以及漏发现象。对于网络负载率

的要求，由于车辆的CAN网络系统都是主机厂根据某款车型具体研发，因此没有

统一的标准。国外由于汽车CAN总线起步较早，经验丰富，有的主机厂网络负载

率可以高达70%，并且仍能保证车辆CAN网络的高效、稳定运行。国内目前尚达

不到这个水平，一般情况下，国内车辆的网络负载率一般不大于30%。随着CAN

总线系统开发经验的丰富，这个数值也将会随之变大。

除了上述节点的通信需求外，网络负载率也是网络拓扑规划时要考虑的一个重要因

素，同时它也是一个考察设计网络是否合理的一个重要参数。在了解节点通信需求

后，根据通信需求计算出各个节点的占用负载率，然后根据一般不大于30%的原

则，合理规划CAN通道的数量。如果所有节点的占用负载率之和小于30%，可以

考虑将所有节点放在同一个CAN通道上；如果所有节点的占用负载率之和大于

30%，就要考虑规划2个或多个CAN通道，且尽量做到每个CAN通道