La communication et le transfert de données entre chaque partie active d'un système de véhicule sont cruciaux pour une fonctionnalité optimale et une gestion et une surveillance appropriées de ces parties. C'est là que les protocoles CAN Bus entrent en jeu. Ces protocoles sont spécialisés dans la communication interne entre différents composants d'un véhicule.
Chaque véhicule possède de nombreux dispositifs, microcontrôleurs, systèmes, sous-systèmes et pièces de travail qui fonctionnent tous ensemble pour assurer le bon fonctionnement du véhicule. Chacun de ces systèmes fonctionne indépendamment ou en conjonction avec d'autres systèmes, mais un facteur commun entre eux est la communication.
Mais comment fonctionnent-ils exactement pour affecter la communication à l'intérieur du véhicule ?
Dans cet article, nous fournirons une plongée simple mais approfondie dans les concepts des protocoles de bus CAN dans un véhicule.
Qu'est-ce qu'un bus CAN ?
Le bus CAN, qui est l'abréviation de Controller Area Network Bus, est un système de bus basé sur la communication conçu pour faciliter la transmission de données et la communication entre les appareils et les microcontrôleurs indépendamment d'un ordinateur hôte. En termes simples, il s'agit d'un protocole basé sur des messages qui permet à divers systèmes plus petits d'un véhicule de communiquer sans connexions physiques ni câblage.
Le bus CAN peut être conçu pour gérer une large gamme de microcontrôleurs et d'appareils de manière si dynamique que pendant le transfert de données actif, l'appareil avec la priorité la plus élevée est autorisé à transmettre les données en premier tandis que les autres sont transmis séquentiellement.
Un bus CAN est une option préférable utilisée par les ingénieurs automobiles pour plusieurs raisons. L'une de ces raisons est qu'un bus CAN communique des données en temps réel, est très fiable et très efficace dans le transfert de données.
Mais CAN Bus n'est pas la seule option, vous pouvez en savoir plus sur d'autres types de systèmes de communication. Voyons maintenant les sous-protocoles.
Qu'est-ce qu'un système CAN Open ?
CAN Bus est un protocole de systèmes de communication dynamique qui repose sur de nombreux sous-protocoles, l'un des principaux protocoles étant CAN Open.
CANopen est un protocole d'application basé sur un système de bus CAN qui permet au protocole CAN de s'appliquer efficacement à une grande variété d'applications. C'est actuellement l'un des sous-protocoles de communication les plus standard utilisés par les ingénieurs pour différentes applications dans les véhicules électriques et autres machines.
Qu'est-ce qu'un protocole CAN J1939 ?
CAN J1939 est responsable de la transmission de données en série et de la communication entre les petits appareils, les systèmes et les composants du véhicule. Le CAN J1939 gagne toujours en popularité grâce à son utilisation dans les véhicules électriques et les automobiles modernes.
Qu'est-ce qu'un protocole CAN 2.0B ?
D'autre part, CAN 2.0B est simplement un format beaucoup plus large de communications CAN Bus et est une amélioration du format CAN 2.0A d'origine.
Le format CAN 2.0B utilise des identifiants 29 bits dans les communications de données par opposition à l'identifiant standard 11 bits utilisé dans le modèle 2.0A. Il peut utiliser à la fois des identifiants 11 bits et 29 bits et est beaucoup plus avancé permettant des communications de données compatibles entre les microsystèmes d'un véhicule.
Quels sont les avantages et les inconvénients d'un Can Bus ?
Tout comme chaque composant d'un véhicule ou de toute machine, le bus CAN a ses avantages et ses inconvénients qui entrent tous en jeu pour affecter les performances globales du véhicule.
Avantages du bus CAN
- Communication à grande vitesse: Un protocole de bus CAN facilite la communication à grande vitesse et le transfert de données entre divers composants et appareils à l'intérieur du véhicule. Ces composants doivent tous fonctionner et communiquer simultanément pour que le véhicule fonctionne correctement et avec l'aide d'un bus CAN, cette communication est effectuée à un rythme exceptionnellement rapide.
- À bas prix: Avec l'avènement du bus CAN, il n'est plus nécessaire d'avoir un câblage solide et donc pas besoin d'acheter des fils avec une fraction du coût nécessaire pour construire et incorporer un CAN.
- Faible poids: Un protocole CAN utilise la communication réseau pour faciliter le transfert de données entre les composants du véhicule et ne nécessite donc pas beaucoup de connexions câblées.
- Système de protocole automatique: En tant que protocole logiciel, CAN Bus facilite non seulement le transfert de données et la communication via la mise en réseau, mais utilise également un niveau élevé de tri et de retransmission des messages entre les composants et les systèmes. Un protocole CAN comme CANopen peut donner la priorité au transfert de messages et de données et, en cas de semaines, peut retransmettre des messages retardés.
Inconvénients du bus CAN
- Coût élevé de la maintenance logicielle: CAN Bus est un protocole très technique et aussi performant soit-il en communication interne, il est tout aussi technique à maintenir. Il nécessite des services spécialisés pour maintenir le protocole et le maintenir fonctionnel et ces services spécialisés sont rares et coûteux à se procurer.
- Erreurs de signal occasionnelles : Comme tous les autres protocoles et programmes logiciels, CAN Bus est sujet à la possibilité d'erreurs et de problèmes de communication. Cela peut grandement affecter les performances globales du véhicule, car les messages vitaux et les signaux des composants peuvent ne pas être envoyés ou reçus par les pièces nécessaires.
Quelles sont les applications d'un bus CAN ?
Les protocoles CAN Bus et CANopen ont été utilisés dans un large éventail d'applications, notamment dans les véhicules et les machines dotés de nombreuses unités et systèmes de commande. Chacune de ces unités de commande et sous-systèmes forme des unités plus grandes ou fonctionne de manière indépendante, mais doit néanmoins être en communication constante les unes avec les autres pour que le véhicule fonctionne correctement.
Les systèmes comprennent les systèmes de freinage, la conduite autonome, les airbags, les systèmes avancés d'aide à la conduite, la direction, les systèmes audio, la recharge, le BMS pour les batteries, etc. Ces communications facilitées par les protocoles CAN Bus et CANopen favorisent un haut niveau de coordination, de sécurité, de coût et de réduction matérielle.
Voici quelques exemples de systèmes qui utilisent les protocoles de bus CAN dans un véhicule :
1. Système de gestion de batterie (BMS): La batterie des véhicules électriques est la source d'énergie qui propulse le véhicule vers l'avant et ce système de batterie est dans un état constant de transfert d'énergie et doit être surveillé. C'est là qu'intervient le BMS, car il est conçu pour gérer, maintenir et réguler les activités des batteries pour des performances optimales.
Le système de gestion de la batterie, quant à lui, est conçu sur la base des protocoles CAN Bus car il est impliqué dans de multiples aspects de l'état de la batterie et doit être en communication constante avec ses composants ainsi qu'avec l'ordinateur central qui fait fonctionner le véhicule.
Un système de gestion de la batterie basé sur les protocoles CAN Bus aide à gérer la fonctionnalité de chaque cellule de batterie contenue dans le bloc-batterie. La système de gestion de batterie surveille les aspects de la batterie tels que la tension, le courant, l'état de charge (SOC), l'état de santé (SOH), la plage de déplacement offerte par la batterie, la température de la batterie et une foule d'autres paramètres.
2. Système de freinage électrique: Le bus CAN est intégré au système de freinage d'un véhicule électrique de manière à surveiller l'efficacité, la qualité et l'état des freins, en communiquant ces informations à l'ordinateur central pour que le conducteur les lise. Ces communications indiquent au conducteur la quantité de puissance appliquée et comment ce transfert de puissance affecte l'ensemble du système.
3. Systèmes de stationnement autonomes: Les nombreuses caméras et capteurs nécessaires et utilisés par une voiture électrique pour la conduite autonome et le stationnement doivent être en communication constante.
4. Démarrage et arrêt automatiques: Les fonctionnalités de démarrage automatique d'un véhicule électrique nécessitent une communication avec presque tous les sous-systèmes du véhicule, y compris des systèmes tels que la direction du bloc-batterie, les capteurs de vitesse, la climatisation et bien plus encore.
Les batteries intelligentes comme les batteries lithium-ion fonctionnent beaucoup mieux avec la vitesse de transmission et les signaux de contrôle d'un protocole de bus CAN pour assurer une stabilité du véhicule bien meilleure que d'autres batteries telles que les batteries au plomb.
Pourquoi avez-vous besoin d'un bus CAN ?
Un bus CAN est un élément essentiel des véhicules modernes, en particulier des véhicules électriques qui comportent de nombreuses pièces électriques qui doivent être en communication constante les unes avec les autres pour des performances optimales.
Il est également essentiel dans la surveillance de la batterie d'un véhicule électrique grâce à l'utilisation d'un dispositif BMS dédié basé sur les protocoles CAN Bus. Le bus CAN a également réduit le besoin d'un câblage dur excessif permettant à un seul fil dédié de connecter tous les microcontrôleurs et appareils.
Pouvez-vous remplacer un bus CAN ?
Autrement dit, oui, un bus CAN peut être remplacé. Vu qu'il s'agit d'un bus avec câblage physique, il peut être acheté et remplacé en cas d'endommagement du modèle d'origine. Le nouveau bus CAN doit répondre aux exigences du bus qu'il remplace pour s'assurer qu'il peut exécuter les fonctions et les opérations comme le bus d'origine.
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