線束設(shè)計如何滿足整車CAN網(wǎng)絡(luò)布置要求

來源：線束工程師

一、前言

電動汽車各個模塊之間的交互有效性直接影響了汽車的行駛效率和駕駛感。而插電式混合動力汽車根據(jù)電力驅(qū)動系統(tǒng)和發(fā)動機動力系統(tǒng)的布局形式可以分為３類：串聯(lián)式、并聯(lián)式、串－并聯(lián)混合式。該文探討的是并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)方案，它具有對原車技術(shù)模塊化，實施性方便，適用性廣特點。

二、術(shù)語

節(jié)點：連接在通訊網(wǎng)絡(luò)上，能夠按照某一通訊協(xié)議通過網(wǎng)絡(luò)進行通訊的設(shè)備的集合。

總線電壓：總線電壓是ＣＡＮ總線的ＣＡＮ＿Ｈ或者ＣＡＮ＿Ｌ 對各自ＣＡＮ節(jié)點地的電壓。

三、CAN總線網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計

ＣＡＮ總線是一種多主總線，一旦有總線閑置，任意一個ＣＡＮ節(jié)點均可向總線發(fā)送數(shù)據(jù)。ＣＡＮ總線通道中優(yōu)先發(fā)報文的節(jié)點取決于無損逐位仲裁的方式， 此方式可以節(jié)省沖突時間， 尤其是在網(wǎng)絡(luò)負載很重的情況下也可以流暢運行，可以保證信號通道的利用率，提高整個系統(tǒng)的實時性。

而針對插電式混合動力汽車的控制系統(tǒng)，需要對其整車控制模塊（ＨＣＵ）和動力系統(tǒng)、安全系統(tǒng)進行詳細的分層及規(guī)劃。

一般情況下，通訊網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)種類多，支線復(fù)雜繁瑣，而總線往往檢測矯正能力較強，實施信號好，可靠性有保證，能夠有效地判斷錯誤節(jié)點和自動校正簡單錯誤，所以將通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計成總線型ＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以滿足信息傳遞及時性和可靠性的要求。根據(jù)系統(tǒng)分層控制的原理，設(shè)計并聯(lián)式混合動力ＣＡＮ通訊結(jié)構(gòu)拓撲圖，如圖１ 所示。

四、CAN線束布局設(shè)計原則

4.1 CAN線束要求

線束布局設(shè)計要求網(wǎng)絡(luò)中多個車載ＥＣＵ和離線工具，具體詳見圖２。

對于ＣＡＮ線束設(shè)計，一般要求如下幾點：

１） ＣＡＮ總線總長度＜40ｍ；

２） ＥＣＵ間距＜20ｍ；

３） ＥＣＵ節(jié)點數(shù)量＜20個；

４） 線束使用屏蔽線（高速ＣＡＮ）或者雙絞線（低速ＣＡＮ）；

５） 線束要求支線必須盡可能短；診斷節(jié)點直接與總線相連，端口長度應(yīng)該盡可能短，要求最長為ｌｍ。從連接器中診斷儀之間的連線也應(yīng)該盡可能短，最長不超過５ｍ。

６） ＣＡＮ 線在布局線束時盡量保持走線順暢，避免出現(xiàn)ＣＡＮ線回折現(xiàn)象。確保每條支線與主干線相接時，ＣＡＮ_Ｈ 和ＣＡＮ_Ｌ的連接點盡量保持在主干線的同一位置上。原則上各節(jié)點之間的節(jié)點距離Ｄ 不允許等長度， 應(yīng)盡量遠離電源線和信號線， 且盡量避免平行走線；

７） 不要在干擾源附近布置ＣＡＮ總線，如果無法避免，應(yīng)使用屏蔽線。當使用屏蔽線時，屏蔽層必須在任一端接地（ 或兩端屏蔽層接地）。整車線束中ＣＡＮ線各個主干、支線長度的要求，如下表1：

為了避免電纜電源信號的干擾，ＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點應(yīng)盡量靠近干線。實際應(yīng)用中應(yīng)該盡可能使用短支線與總線連接，為了減少駐波，ＣＡＮ網(wǎng)絡(luò)里的ＥＣＵ不應(yīng)該放置相等的距離并且電纜尾部不應(yīng)全為相同德長度引線。

4.2 終端電阻

終端電阻可臨近放置于或放置于距離最長的而兩個在線ＥＣＵ內(nèi)。非終端ＥＣＵ可選連接。根據(jù)標準要求，給ＣＡ Ｎ 總線上提供的終端電阻是６０Ω,故整車ＣＡＮ總線上最遠的兩個節(jié)點必須各有一個120Ω終端電阻（要求在ＣＡＮ＿Ｈ和ＣＡＮ＿Ｌ之間）。

終端電阻的大小分為要求為：110Ω-130Ω。典型值為：120Ω。

五、CAN線故障常見容錯性

能實際的ＣＡＮ 檢測電路更復(fù)雜，首先要定好需要檢測的故障類型，然后根據(jù)故障類型設(shè)計檢測電路；故障類型如表２ 所示。

六、結(jié)束語

綜上所述，根據(jù)插電式混合動力汽車的整車系統(tǒng)特點和功能要求，設(shè)計了混合動力汽車的整車ＣＡＮ通訊系統(tǒng)，并以此為基礎(chǔ)確定了其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布局，依據(jù)通訊節(jié)點類型，設(shè)計了汽車有效地網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖，有效地滿足汽車對于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計要求，對插電式混合動力汽車的進一步發(fā)展具有十分重要的意義。

審核編輯：湯梓紅