ブログ について CAN XLは自動車ネットワークのスピードを高め コストを削減

自動車産業の急速な発展において,車内ネットワークは重要な役割を果たしています.これらのネットワークは,現代の車両の神経システムとして機能し,さまざまなセンサー,制御ユニット,および,リアルタイムのデータ送信と調整された操作を可能にします しかし,車両がますます知的で接続されるにつれて,伝統的な自動車ネットワークは,ますます大きな課題に直面しています: 十分な帯域幅,過度のレイテンシー,データ容量が限られていることが,車両の電子アーキテクチャにおけるイノベーションを制約する重要なボトルネックになっている.

1自動車インテリジェンス財団

車両内ネットワークは,自動車の電子システムの重要な部品として機能し,様々な電子制御ユニット (ECU) を接続し,データ交換と情報共有を容易にする.車両の機能が複雑になるにつれて,ECUの数が増加し続けているため,データ送信需要は指数関数的に増加しています.

1.1 車両ネットワークの重要な役割

自動車ネットワークは4つの基本機能を備えています

• システム統合:ネットワークは,エンジン制御,トランスミッション管理,ブレーキシステム,ボディ制御モジュールのECU間の調整された操作を可能にします.
• 安全性を向上させるABS,ESC,ACC,レーン離線警告などの重要なシステムは,リアルタイムネットワーク通信に依存しています.
• 快適な特徴:気候制御,インフォテインメント,ナビゲーションシステムは ネットワーク接続を利用して 知的操作を行います
• 知的開発先進的なドライバーアシスタントと自動運転システムは センサーデータ処理のために 堅牢なネットワークに依存しています

1.2 自動車ネットワークアーキテクチャの進化

車両ネットワークアーキテクチャは,3つの世代を経て進歩しました.

• 中央化:初期のシステムでは 制限された拡張性を持つ 単一の制御ユニットを使用しました
• 配布:バスに接続されたECUは信頼性と拡張性を向上させた.
• ドメイン中心:現代のシステムでは,機能 (パワートレイン,ボディ,インフォテインメント) により,ドメインコントローラーと ECUをグループ化します.

1.3 現在のネットワーク技術

現代の車両は複数のネットワークプロトコルを利用しています.

• CAN:信頼性とコスト効率を 提供する作業馬プロトコルです
• リン:低コストで非重要なシステムに
• フレックスレイ安全性の重要なアプリケーションのための高速決定的プロトコル
• 自動車用イーサネット:高帯域幅のニーズに対応する新しいソリューションです

2CAN バス: 車両ネットワークの礎

CANバスは最も広く採用されている自動車ネットワーク技術であり続けていますが,車両の複雑性が高まるにつれてその限界が明らかになります.

2.1 CAN バスの利点

このプロトコルの成功は リアルタイムのパフォーマンス,信頼性,低コスト,優先順位に基づく仲裁システムで,重要なメッセージが最初に送信されることを保証します..

2.2 成長する限界

現代の車両は3つの重要な制約で CANに挑戦しています

• 1Mbps 最大帯域幅が不十分であることが判明
• 8バイトのデータフレームは情報容量を制限する
• バストポロジーはネットワーク設計の柔軟性を制限する

2.3 CAN FD:進化のステップ

柔軟なデータレート変種では,ダブルビットレート操作 (1Mbpsのデータ相と5Mbpsのデータ相の仲裁) を導入し,フレームを64バイトに拡張し,帯域幅と容量制限を部分的に解決した.

3CAN XL:革命的な飛躍

CAN FDの改善にもかかわらず,接続された自動運転車両の機能に対する需要が高まるため,より大きな進歩が必要でした.

3.1 開発の理由

2020年に開始されたCAN XLは,CAN FDとAutomotive Ethernetの間のギャップを埋め,CANの決定主義という基本的な利点を維持しながら,10-20Mbpsの帯域幅を必要とするアプリケーションをターゲットとしています.信頼性費用対効果の向上を図る

3.2 重要な進歩

CAN XLは4つの変革的な改善を導入します.

• 帯域幅:20-30Mbpsのデータレート (CAN FDの5-8Mbpsに対して)
• 容量:2048バイトフレーム (32× CAN FDの制限)
• 互換性既有システムで二モード操作
• 費用:CANの経済的優位性を維持する

3.3 技術革新

このプロトコルはいくつかの画期的な特徴を含んでいます:

• フレーム構造:アドレス処理から仲裁 (11-bit PID) を分離する
• プロトコル識別:SDTフィールドは複数の上層プロトコルをサポートします
• 仮想ネットワーク:256の論理ネットワーク VCID
• ダイナミック・トランシーバー:CAN SIC XL ハードウェアは標準モードと高速モードを自動的に切り替える

3.4 応用可能性

CAN XL の機能により,以下のような用途に最適です.

• 先進的な運転支援システム (ADAS)
• 自動運転プラットフォーム
• 次世代の情報エンターテイメント
• 複雑な体制御システム

4CAN XL と オートモビルのイーサネット

CAN XLは,Ethernet (100Mbps+) と競合する代わりに,適度な帯域幅で決定的遅延を必要とするアプリケーションにそれを補完します.この技術が将来の車両アーキテクチャで共存する.

5標準化の進展

CiA (CAN in Automation) の指導のもと,CAN XLは2024年にISO標準化 (ISO 11898-1/2:2024) を達成し,業界での広範な採用を確保しました.

6結論

CAN XLは,自動車ネットワークにおける変革的な進歩を代表し,CANの基本的な利点を維持しながら,前例のない帯域幅,容量,互換性を提供しています.自動車が自律性と接続性を向上させるにつれてCAN XLは次世代電子アーキテクチャの実現に 重要な役割を果たすでしょう