Un bus de vehículo es una red de comunicaciones internas especializada que interconecta componentes dentro de un vehículo (por ejemplo, automóvil, autobús, tren, vehículo industrial o agrícola, barco o avión). En electrónica, un bus es simplemente un dispositivo que conecta varios dispositivos eléctricos o electrónicos entre sí. Los requisitos especiales para el control del vehículo, como la garantía de entrega de mensajes, de mensajes no conflictivos, de tiempo mínimo de entrega, de bajo costo y de resistencia al ruido EMF , así como el enrutamiento redundante y otras características, exigen el uso de protocolos de red menos comunes. Los protocolos incluyen la red de área del controlador (CAN), la red de interconexión local (LIN) y otros. Las tecnologías de redes informáticas convencionales (como Ethernet y TCP/IP ) rara vez se utilizan, excepto en aeronaves, donde se utilizan implementaciones de ARINC 664 como Avionics Full-Duplex Switched Ethernet . Las aeronaves que utilizan Avionics Full-Duplex Switched Ethernet (AFDX) incluyen el Boeing 787 , el Airbus A400M y el Airbus A380 . Los trenes suelen utilizar Ethernet Consist Network (ECN). Todos los automóviles vendidos en los Estados Unidos desde 1996 deben tener un conector de diagnóstico a bordo para acceder a los controladores electrónicos del automóvil.
Las principales fuerzas impulsoras del desarrollo de la tecnología de redes de vehículos han sido los avances logrados en la industria electrónica en general y las regulaciones gubernamentales impuestas, especialmente en Estados Unidos, con el fin de hacer que los automóviles sean amigables con el medio ambiente.
Debido a las estrictas normas de emisiones para los automóviles, se hizo imposible alcanzar el grado de control requerido sin la ayuda de dispositivos informáticos de a bordo. Los dispositivos electrónicos de a bordo también han contribuido sustancialmente al rendimiento del vehículo, la comodidad de los ocupantes, la facilidad de fabricación y la rentabilidad.
En algún momento, la radio del automóvil era probablemente el único dispositivo electrónico del mismo, pero ahora casi todos los componentes del vehículo tienen alguna característica electrónica. Los módulos electrónicos típicos de los vehículos actuales incluyen la unidad de control del motor (ECU), la unidad de control de la transmisión (TCU), el sistema de frenos antibloqueo (ABS) y los módulos de control de la carrocería (BCM).
Un módulo de control electrónico normalmente obtiene su información de sensores (velocidad, temperatura, presión, etc.) que utiliza en sus cálculos. Se utilizan varios actuadores para hacer cumplir las acciones determinadas por el módulo (encender el ventilador de refrigeración, cambiar de marcha, etc.). Los módulos necesitan intercambiar datos entre sí durante el funcionamiento normal del vehículo. Por ejemplo, el motor necesita informar a la transmisión cuál es la velocidad del motor y la transmisión necesita informar a otros módulos cuando se produce un cambio de marcha. Esta necesidad de intercambiar datos de forma rápida y fiable condujo al desarrollo de la red del vehículo, como medio de intercambio de datos.
La industria automotriz se dio cuenta rápidamente de la complejidad de conectar cada módulo a todos los demás módulos. Un diseño de cableado de este tipo no solo sería complejo, sino que tendría que modificarse en función de los módulos incluidos en el vehículo específico. Por ejemplo, un automóvil sin el módulo de frenos antibloqueo tendría que estar cableado de manera diferente a uno que incluyera frenos antibloqueo.
La respuesta de la industria a este problema fue crear una red central en el vehículo. Los módulos se podían "conectar" a la red y podían comunicarse con cualquier otro módulo que estuviera instalado en la red. Este diseño era más fácil de fabricar, más fácil de mantener y proporcionaba la flexibilidad de añadir y quitar opciones sin afectar a toda la arquitectura de cableado del vehículo. Cada módulo, un nodo de la red del vehículo, controla componentes específicos relacionados con su función y se comunica con los demás módulos según sea necesario, utilizando un protocolo estándar , a través de la red del vehículo.
Las redes no eran nuevas, pero sí lo era su aplicación en los vehículos. Las redes para los vehículos exigían:
Aunque la red del vehículo exigía poco rendimiento de los datos , la demanda de más computación a bordo sigue impulsando cambios en estas redes para proporcionar una comunicación de mayor velocidad entre módulos. La red de área de control incluye el receptor y el transmisor para la transmisión del host al controlador y la interconexión entre las computadoras.
Existen varios tipos de redes y protocolos utilizados en los vehículos por distintos fabricantes. Muchas empresas están promoviendo un protocolo de comunicación estándar, pero aún no se ha llegado a un acuerdo al respecto.
Los protocolos comunes para vehículos y autobuses incluyen:
Algunos ejemplos de uso de medios de transmisión física en redes de vehículos:
Además, muchos de los principales fabricantes de automóviles utilizan sus propios estándares de bus de vehículos o superponen mensajes propietarios sobre protocolos abiertos como CAN.
Los vehículos de clase comercial tienen conectores Tipo I o Tipo II que admiten la comunicación basada en CAN según el protocolo SAE J1939.[3]