CAN-шина для автопарка: как получать бортовые данные без датчиков

Узнайте, как данные CAN-шины превратить в управляемые метрики автопарка — расход и уровень топлива, пробег, обороты двигателя, нагрузку и температуру. Полное практическое руководство по принципам работы и подключению в систему ГдеМои.

Данные CAN-шины — ключ к управлению автопарком

Управление автопарком без доступа к данным CAN-шины напоминает вождение с завязанными глазами. Вы фиксируете лишь косвенные показатели: расход по чекам, пробег по нормативам, поломки по факту их возникновения. Это приводит к постоянным спорам о причинах перерасхода топлива, неучтенным простоям и незапланированным ремонтам.

Риски работы без телеметрии CAN

• Неточный учет расходов: данные о расходе топлива и пробеге не соответствуют реальности, что делает финансовое планирование неточным.

• Несвоевременное обслуживание: ТО проводится либо по расписанию, либо после поломки, но не по фактическому состоянию транспортного средства.

• Сложность диагностики: проблемы с двигателем, холостой ход и перегревы обнаруживаются с задержкой, что увеличивает стоимость ремонта.

• Риск штрафов: несоответствие данных в путевых листах и фактических показателей может вызвать вопросы у контролирующих органов.

«Ранее мы не использовали для анализа показатели качества вождения и технического состояния транспорта. Затраты на ремонт росли, проблем с запчастями становилось больше — консультанты ГдеМои предложили нам обратиться к CAN-данным. Мы получили больше данных для контроля автопарка — это помогло сэкономить более 30% бюджета на обслуживание,

— Илья К., директор по эксплуатации крупного перевозчика в Уральском регионе.

Что такое CAN-шина

CAN (Controller Area Network) — промышленный стандарт сетевого взаимодействия электронных блоков управления. Он предназначен для надежного обмена данными между системами транспортного средства: двигателем, трансмиссией, тормозами, системами комфорта и безопасности.

CAN реализует физический и канальный уровни модели ISO/OSI, а для более высоких уровней используются надстроенные протоколы — например, CANopen или J1939.

Для практической связи CAN-шина использует витую пару проводов (CAN low и CAN high) с использованием дифференциального сигнала, что повышает устойчивость к помехам. Благодаря такой архитектуре CAN позволяет заменить громоздкую проводку на единую двухпроводную шину.

В настоящее время технология используется практически везде: от кофемашин до управления автопарком и космических приложений.

Виды CAN-шин

CAN-протокол продолжает развиваться, увеличивать скорость и эффективность обмена информацией. Можно выделить два основных типа этой технологии:

• классическая CAN-шина. Скорость обмена информации ограничена до 1 Мбит/сек. и размером полезной нагрузки до 8 байт.
• CAN FD-шина. Максимальная скорость работы до 8 Мбит/сек, длина пакета данных увеличена с 8 до 64 байт.

Способы подключения к CAN-шине

• OBD-II (легковые, LCV). Минимальное вмешательство в проводку. Возможны ограничения из-за gateway.

• Адаптер J1939/FMS (грузовики, спецтехника). Прямой доступ к данным двигателя и систем управления. Требуется знание распиновки.

• Прямое подключение к CAN-шине. Максимальная надежность и стабильность сигнала. Требуется квалификация монтажников.

• Составные составы (тягач + прицеп, сменные модули). Для таких систем используются беспроводные мосты (Wireless CAN, иногда по Bluetooth или Wi-Fi) для связи между сегментами, где проложить провода сложно.

Какие параметры можно отслеживать с помощью CAN-шины

• Пробег. Для расчета амортизации, планирования ТО, себестоимости.

• Расход топлива. Для выявления перерасхода, контроля сливов, дисциплины заправок.

• Обороты двигателя (RPM). Для контроля стиля вождения и холостого хода.

• Температура двигателя. Для предупреждения перегрева и дорогостоящего ремонта.

• Положение дроссельной заслонки. Для выявления агрессивного стиля вождения.

• Крутящий момент/Нагрузка. Для планирования ТО по фактической нагрузке.

Передаваемые через CAN данные зависят от конкретной модели транспорта и года выпуска — информация представлена в открытом доступе.

Альтернативы CAN

CAN на витой паре медных проводов стал стандартом ISO в 1994 году. В связи с постоянным развитием автономных транспортных средств и связанных с ними технологий существует высокий спрос на большую пропускную способность и возможности подключения. Расскажем подробнее про некоторые другие варианты подключения транспортных средств.

• Wireless CAN. Это решение для передачи данных протокола CAN по беспроводным каналам связи (Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee и др.), что позволяет отказаться от физической проводки между модулями.

Использование Wireless CAN снижает затраты на проводку и упрощает проектирование, сборку и обслуживание, обеспечивая при этом гибкость в подключении новых устройств без доступа к физической шине.

Технология ускоряет внедрение и модернизацию решений. Она особенно эффективна в работе с подвижными узлами, где кабельное соединение невозможно или сопряжено с рисками износа. Например, в робототехнике, транспорте или промышленном оборудовании.

Для беспроводной передачи CAN используются стандартные радиопротоколы, такие как Wi-Fi, Bluetooth и другие. Передача данных осуществляется через беспроводной шлюз: данные CAN отправляются по радиоканалу и на приемнике преобразуются обратно в CAN.

• Automotive Ethernet. Это высокоскоростной сетевой стандарт, адаптированный для автомобильной индустрии. Он обеспечивает передачу больших объемов данных в реальном времени и оптимизирован под требования транспорта к надежности, электромагнитной совместимости и безопасности.

В отличие от традиционных шин, Automotive Ethernet открывает возможность интеграции сложных систем нового поколения. Он поддерживает синхронную передачу потоков данных с камер, радаров и лидаров, что критически важно для систем помощи водителю (ADAS) и беспилотных технологий. Automotive Ethernet также обеспечивает надежную основу для мультимедийных комплексов, больших сенсорных дисплеев и высокоскоростных обновлений программного обеспечения «по воздуху».

Внедрение Automotive Ethernet позволяет автопроизводителям создавать масштабируемую, гибкую и экономически эффективную электронную архитектуру, сокращать количество кабельных жгутов и ускорять интеграцию инновационных функций.

Некоторые проблемы автомобильной сети Ethernet — это чувствительность к электромагнитным помехам и ограничения при работе в условиях, где требуются сверхнизкие задержки.

• MOST (оптоволоконная мультимедийная шина). Технология применяется для передачи управляющих данных, аудио- и видеосигналов. Использование оптоволоконного кабеля обеспечивает высокое качество звука и изображения, минимальные задержки и возможность масштабирования при добавлении новых устройств.

• FlexRay. Это стандарт автомобильной сети, разработанный как более быстрая, надежная и предсказуемая альтернатива CAN. FlexRay с двухканальной конфигурацией обеспечивает отказоустойчивость, детерминированность, высокую скорость передачи данных до 10 Мбит/сек, что значительно быстрее классического CAN и допускает гибкую топологию — может использоваться как «звезда» или «линия», с медными проводами или оптоволокном.

Большинство сетей первого поколения чаще использовали один канал для экономии проводки. Но по мере роста требований к безопасности и скорости обмена данных, все чаще используют двухканальные конфигурации.

Ограничивающими факторами для широкого использования FlexRay является более высокая стоимость реализации по сравнению с CAN, низкие уровни рабочего напряжения и технические сложности при увеличении длины сети, что приводит к искажениям сигнала.

Ключевые особенности этих протоколов в сравнении с CAN представлены в таблице ниже.

CAN и MOST — это фундаментальные протоколы, которые надежны и проверены временем, но ограничены по скорости и масштабируемости. FlexRay и Ethernet подходят для критически важных систем, где необходима отказоустойчивость и высокая скорость, для удовлетворения растущего рынка и требований с высокой нагрузкой. В современных автомобилях все эти протоколы не конкурируют напрямую, а дополняют друг друга.

Результаты анализа данных с CAN-шины для бизнеса

• Экономия топлива до 30% за счет сокращения холостого хода, контроля стиля вождения и несанкционированных операций.

• Снижение регуляторных рисков благодаря точным данным пробега и моточасов в путевых документах.

• Прозрачность расходов по топливу и эксплуатации.

• Меньше затрат на ремонт до 20% благодаря превентивному обслуживанию и ранней диагностике.

«После подключения CAN мы перестали спорить о причинах перерасхода: цифры стали прозрачными, а моточасы — сопоставимыми по всем ТС»,

— директор по эксплуатации, федеральный перевозчик.

Как подключить CAN-шину к системе ГдеМои

Через диагностический разъем (OBD-ll). Устройство с CAN-адаптером подключается к разъему автомобиля OBD-ll. Данный тип подключения подходит для большинства современных машин, где необходимые данные уже доступны в стандартном диагностическом порте.

Напрямую к CAN-шине транспортного средства. В случае, если через OBD-ll устройство не декодирует данные с транспортного средства или выдается неполный набор параметров, трекер подключается напрямую к проводам CAN High и CAN Low в бортовой сети. Такой способ требует квалифицированной установки, но позволяет получить полный объем данных.

Через промежуточный разъем. Осуществляется с помощью специальных переходников или штатных сервисных разъемов (например, FMS-разъем), которые чаще всего используются на грузовиках и спецтехнике.

После активации маячка в системе ГдеМои устройство начинает автоматически собирать данные с CAN-шины транспортного средства и в удобном форме отображать их в виджете мониторинга.

Данные CAN-шины — управляемая экономия

Внедрение мониторинга на основе CAN-шины — это получение точных данных о работе транспорта. Свяжитесь с консультантами ГдеМои, чтобы задать вопросы или запустить пилотный проект на нескольких автомобилях. Мы подключимся к CAN-шине, настроим правила и отчеты — затем покажем измеримый результат на ваших маршрутах.