Der CAN-Bus ist seit 1991 in Serie. Das Kürzel CAN steht für Controller Area Network und meint ein örtlich begrenztes Steuergeräte-Netzwerk.
Die CAN-Bus Schnittstelle regelt die Datenübertragung in komplex ausgerüsteten Kraftfahrzeugen, die über eine Vielzahl teilweise vernetzter elektronischer Komponenten verfügen.
Statt einzeln zugeordneter Datenleitungen, die einen klassischen Kabelbaum viel zu groß und unübersichtlich werden lassen, erfolgt die Datenübertragung für die verschiedenen Komponenten über eine gemeinsame Leitung mit Abzweigungen zu den einzelnen Komponenten. Jede Botschaft ist durch einen „Identifier“ gekennzeichnet, sodass sie nur an den vorgesehenen Zieladressen gelesen wird.
Gesteuerte Systeme
- ABS
- ACC
- Airbag-Steuerung
- elektronische Getriebesteuerung
- Klimaregelung
- Motronic
- Precrash-Sensorik
- Umgebungskameras
CAN-Bus Aufbau und Funktion
Die Daten fahren nacheinander (seriell) alle Steuergeräte an, wie ein Bus seine Haltestellen. Dabei sind alle elektronischen Kontrolleinheiten untereinander mit einer Art Hauptkabel verbunden.
So können die Geräte untereinander kommunizieren. Sendet die Getriebesteuerung ein Geschwindigkeitssignal von Tempo 100, so erfährt auch das Radio davon und stellt sich automatisch lauter. Der Tempomat vergleicht den Wert mit dem Soll-Wert, der beim Tempomat eingestellt ist. Der Tacho stellt sich dann bei der Meldung auf exakt 100 ein. Dies alles geschieht innerhalb eines Bruchteils von Sekunden.
Wie der CanBus Funktioniert
Weiteres Beispiel:
Eine Vielzahl von Sensordaten und Fahrzuständen wird ständig zwischen den Steuergeräten, auf dem Fahrzeug-CAN-Bus, ausgetauscht. Hierbei greift der Allradantrieb zum einen auf Fahrdynamik-Sensoren zu, die auch zur Regelung von ABS und ESP verwendet werden.
So werden die Daten des Gierratensensors, des Lenkwinkelsensors und auch der Raddrehzahlsensoren ausgewertet und in die Regelstrategie eingebunden. Zusätzlich erfasst das System noch weitere Fahrzustände. Durch die umfassende Vernetzung und die praktisch verzögerungsfreie, stufenlose Kraftverteilung ist es möglich, den Allradantrieb vorausschauend agieren zu lassen. So reagiert er beispielsweise unmittelbar auf Lenkimpulse des Fahrers oder die gerade vom Sensor der Drosselklappe gemessene abgeforderte Motorleistung, um Radschlupf oder instabile Fahrzustände zu vermeiden, bevor sie auftreten.
Da der Motor oder die Getriebesteuerung ihre Daten noch schneller benötigen, verwenden sie normalerweise einem separaten Datenbus übertragen. Dieser hat eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit für die Datenpakete. Diese beträge 1 MBit/s oder höher.
Damit alle aber weiterhin miteinander kommunizieren können, sind alle Bus-Systeme durch eine Koppeleinheit (Gateway) miteinander verbunden. Für Musik, Telefon und Navigation wird übrigens Glasfaserkabel als optischer Datenbus verwendet, gesendet werden Infrarotlicht-Impulse.
Durch den CAN-Datenbus kann somit der Kabelsalat im Auto aufgeräumt werden und senkt gleichzeitig die Kosten. Die eingesparten Kabel und Komponenten können schon mal 10 Kilogramm Gewicht ausmachen.
Das Tolle daran ist, dass es ein Bussystem möglich macht, ein Fahrzeug zum „Mobilen Büro“ umzuwandeln. Durch einen Datenbus soll die Stör- und Ausfallsicherheit erhöht werden und weitere Systeme elektronischer Art damit leichter zu integrieren sein. Ein weiterer positiver Nebeneffekt ist auch die Tatsache, dass das Updaten neuer Software über die CAN-Bus Schnittstelle vereinfacht wird. Jedes über den Datenbus angeschlossene Steuergerät enthält eine sogenannte Busanbindung.
Busanbindung über Transceiver und Buscontroller
Mit der Busanbindung greift der Fahrzeugrechner auf die Elektronik des Autos zu.
Der Buscontroller hat hierbei die Aufgabe das Senden und Empfangen von Daten über den Bus zu steuern. Andernfalls könnte es zu zusätzlichen Belastungen des Datenbusses kommen. Bei Nutzung einer gemeinsamen Busleitung die dem Datenaustausch dient, ist es unerlässlich dass die CAN-Bus-Protokoll-Regeln eingehalten werden. Das sorgt für Ordnung bei der Datenübertragung und stellt sicher, dass die Daten in richtiger Reihenfolge bei den Geräten ankommen.
Durch diese Maßnahme soll die Ausfall- und Störsicherheit erhöht werden. Beispielsweise könnte gelten, dass immer wenn eine Datenübertragung zwischen zwei Teilnehmern stattfindet, die anderen Teilnehmer sich ruhig verhalten müssen, da man sich ansonsten gegenseitig stören würde.
Der Transceiver sorgt, ähnlich wie der Signalwandler und die Endstufe eines Steuergeräts dafür, dass die verschlüsselten Signale auf dem Datenbus, in für den Buscontroller lesbare Signale umgewandelt werden. Auf der anderen Seite bedeutet das auch, dass nur Signale die mit dem Protokoll kompatibel sind auf dem Bus gesendet werden. Der Controller und der Transceiver des Busses sind meist platzsparend zu einem Bauteil zusammengefasst.
Manche Autohersteller, wie Opel, liefern CAN-Bus-App mit der sich in Echtzeit dutzende von Motor- und Fahrzeugdaten auf dem Smartphone ablesen lassen.
Siehe auch den Artikel von Volker Wilhelmi zur Entwicklung der Elektronik und Anzahl der Steuergeräte im Auto.
