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Ein CAN-Bus (Controller Area Network) ist ein Standard-Bussystem für Fahrzeuge. Es ermöglicht die Kommunikation zwischen mehreren Electronic Control Units (ECUs), ohne dass dafür ein zentraler Computer erforderlich ist. ECUs sind Elektronikkomponenten in Fahrzeugen, die Daten aus verschiedenen Fahrzeugsystemen – z. B. Motoren, Bremsen, Airbags und Getrieben – überwachen, kontrollieren und gemeinsam nutzen.
Ein CAN-Bus gehört zur Standardausstattung in: allen modernen Fahrzeugen, darunter Pkw, Lkw, Busse, Schiffe, Elektrofahrzeugbatterien, Baumaschinen, landwirtschaftliche Maschinen und industrielle Automatisierungssysteme.
Wie funktionieren CAN-Bus-Systeme?
CAN-Bus-Systeme funktionieren wie das Nervensystem im menschlichen Körper. Die elektronischen Steuereinheiten sind dabei gleichsam die Körperteile und innerhalb des Fahrzeugs vernetzt. Über kurze Leitungen sind so alle Komponenten über eine gemeinsame Datenleitung verknüpft und der Aufwand für Verkabelungen wird minimiert. Verschiedene Steuereinheiten können über Daten verfügen, die an andere Teile des Netzwerks weitergegeben werden müssen. Der Datenaustausch zwischen den Komponenten des Systems wird über ein Zugriffsverfahren (CAN-Protokoll) gesteuert. Die elektronischen Steuereinheiten eines Fahrzeugs wie Motoren-, Antiblockier-/ABS-, Airbag-, Tempomat-, elektronische Kraftstoffeinspritz-, Schaltautomatik- und Batteriesysteme können so ohne zentralen Computer direkt miteinander kommunizieren.
Im Wesentlichen werden Informationen wie etwa Sensordaten vorbereitet und dann über das CAN-Bus-Netzwerk versendet. Diese Daten kommen bei allen anderen Steuereinheiten an, und diese entscheiden dann, ob sie sie annehmen oder ignorieren.
Was ist ein CAN-Frame?
Die Kommunikation zwischen den Steuereinheiten im CAN-Netzwerk erfolgt über CAN-Frames. Es gibt vier Arten von CAN-Frames:
- Daten-Frames – die einzigen, die der tatsächlichen Datenübertragung dienen
- Error-Frames – sie enthalten Knotenpunkte zur Erkennung von Fehlern
- Overload-Frames – sie werden zwischengeschaltet, wenn es zwischen Daten- und Remote-Frame zu einer Verzögerung kommt
- Remote-Frames – das sind Frames, die Daten von einem bestimmten „Identifier“ anfordern.
Geschichte und Entwicklung des CAN-Bus
Das Controller Area Network-Protokoll wurde 1983 von Bosch entwickelt und 1986 auf dem Society of Automotive Engineers (SAE)-Kongress in Detroit offiziell vorgestellt. 1991 wurde die Technologie erstmals von Mercedes-Benz in Serienfahrzeugen verbaut. Seither hat sich der CAN-Bus zu einem Eckpfeiler der Fahrzeugkommunikation entwickelt, wobei der Standard im Rahmen der ISO 11898-Spezifikationen kontinuierlich verfeinert wird. Die Einführung von CAN FD (flexible Datenrate) im Jahr 2012 war eine wichtige Weiterentwicklung, die schnellere Übertragungsraten und größere Nutzlastkapazitäten bot und gleichzeitig die Abwärtskompatibilität mit dem klassischen CAN wahrte.
Zukunft und Weiterentwicklung des CAN-Bus
Angesichts der zunehmenden Vernetzung und Autonomie von Fahrzeugen wird CAN-Technologie voraussichtlich in Zukunft eine noch wichtigere Rolle spielen. Die Weiterentwicklung des Protokolls umfasst die nahtlose Integration mit Ethernet-basierten Architekturen, wodurch eine ausgereiftere Fahrzeug-zu-Alles-Kommunikation (V2X, Vehicle-to-Everything) möglich wird. Da Elektrofahrzeuge und Systeme für autonomes Fahren eine höhere Bandbreite und einen komplexeren Datenaustausch erfordern, werden derzeit erweiterte Versionen von CAN entwickelt, die mit neueren Protokollen kompatibel sind, dabei aber die Zuverlässigkeit und Kosteneffektivität wahren, die CAN zum Branchenstandard gemacht haben. Der CAN-Bus wird heute nicht mehr nur in der Automobilbranche genutzt. Seine Ausweitung auf industrielle Automatisierung, medizinische Geräte und sogar die Raumfahrt ist ein Beweis für seine Vielseitigkeit und anhaltende Relevanz in einer zunehmend vernetzen Welt.
Typische Anwendungen für CAN-Daten
CAN-Bus-Daten-Frames können in verschiedenen Szenarien zum Einsatz kommen. Für Fuhrparkmanager ist zum Beispiel die Protokollierung von Fahrzeugdaten eine wichtige Grundlage für fundierte Entscheidungen zur Verringerung der Kraftstoffkosten und zur Verbesserung der Fahrerleistung. In Bauunternehmen, die Telematik für schwere Fahrzeuge nutzen, können die Daten von Zugmaschinen und Lkw analysiert werden, um die Sicherheit zu erhöhen und die Kosten zu reduzieren. Bei Dienstleistern mit vielen Lieferungen pro Tag können diese Systeme bei der Prognose und Vermeidung von Pannen helfen, indem die CAN-Daten in der Cloud gespeichert werden. Das sind nur einige wenige Anwendungsbeispiele für die Protokollierung von CAN-Daten.
Webfleet und CAN-Bus-Systeme
Wir bei Webfleet –einem Unternehmen im Bereich Flottenmanagement – verstehen, wie wichtig Daten zur Optimierung der Abläufe und Kosten im Fuhrpark sind. Deswegen bieten wir Lösungen an, die mit CAN-Bus-Konnektivität ausgerüstet sind und Ihnen dabei helfen, Ihr Fuhrparkmanagement mit Telematik und Telemetrie auf den neuesten Stand zu bringen.
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Kostengünstig und unkompliziert
Weil die elektronischen Steuereinheiten im Rahmen eines einzigen CAN-Systems statt über eine komplexe Verdrahtung miteinander kommunizieren können, verringern sich Gewicht, Fehleranfälligkeit und Kosten.
Zentralisiert
Über einen einzigen Zugangspunkt zum CAN-Netzwerk sind zentrale Diagnose-, Konfigurations- und Datenprotokollierungsfunktionen möglich.
Robust
Das System ist nicht leicht durch elektrische Störungen oder elektromagnetische Interferenzen zu beeinträchtigen. Der CAN-Bus-Standard ist ideal für sicherheitskritische Anwendungen (z.B. Fahrer im Transportgewerbe).
Effizienz
Die Daten werden priorisiert, ohne Unterbrechungen bei anderen Frames zu verursachen.
Was ist der Unterschied zwischen CAN und anderen Fahrzeug-Netzwerkprotokollen, wie LIN, MOST oder FlexRay?
Ein CAN-Bus ist auf die zuverlässige Echtzeit-Kommunikation zwischen wichtigen Fahrzeugsystemen ausgerichtet und das am weitesten verbreitete Protokoll in Automobilanwendungen.
- LIN (Local Interconnect Network) ist ein einfacheres, kostengünstigeres Protokoll für weniger kritische Systeme wie Fenstersteuerung und Sitzanpassung.
- MOST (Media Oriented Systems Transport) ist für Multimedia-Anwendungen konzipiert, die eine hohe Bandbreite beanspruchen, beispielsweise Infotainment-Systeme.
- FlexRay bietet höhere Datenraten und zeitlichen Determinismus, wodurch es sich für moderne Sicherheits- und Drive-by-Wire-Systeme eignet.
Beim Fuhrparkmanagement bleibt der CAN-Bus das vorrangige Protokoll, weil er die unverzichtbaren Fahrzeugdaten für Telematik, Diagnose und Leistungsanalyse bietet.
Wird der CAN-Bus nur in Fahrzeugen oder auch in anderen Branchen eingesetzt?
Der CAN-Bus hat seinen Ursprung in der Automobilbranche, ist aber mittlerweile nicht mehr allein auf Pkw beschränkt. Heute wird der CAN-Bus standardmäßig in Nutzfahrzeugen, Bussen, Baumaschinen, landwirtschaftlichen Maschinen, Schiffen und industriellen Automatisierungssystemen eingesetzt. Zudem wird er für medizinische Geräte, Gebäudeautomatisierung und sogar in der Raumfahrt genutzt. Für Fuhrparkbetriebe mit verschiedenen Fahrzeugtypen – von leichten Nutzfahrzeugen bis zu Lkw und spezialisierten Maschinen – bietet der CAN-Bus einen universellen Standard für den Zugriff auf betriebskritische Daten im gesamten Fuhrpark.
Was sind die neuesten Standards und wie sieht die Zukunft der CAN-Technologie aus (z. B. CAN FD)
Das 2012 eingeführte und gemäß ISO 11898-1:2015 standardisierte CAN FD (flexible Datenrate) ist die neueste Weiterentwicklung der CAN-Technologie. Es bietet Datenraten von bis zu 5 Mbit/s (verglichen mit 1 Mbit/s beim klassischen CAN) und unterstützt größere Nutzlasten von bis zu 64 Byte pro Frame. Diese größere Leistungsfähigkeit ist insbesondere für moderne Fuhrparkmanagement-Anwendungen hilfreich, bei denen es auf eine schnellere Datenerfassung und detailliertere Fahrzeugdiagnostik ankommt. Bei der künftigen Entwicklung liegt der Fokus auf der Integration von CAN mit Ethernet-basierten Architekturen, um die Fahrzeug-zu-Alles-Kommunikation (V2X) und autonome Fahrzeugsysteme zu unterstützen. Die Lösungen von Webfleet sind dafür ausgelegt, sowohl klassische CAN- als auch CAN FD-Daten zu nutzen, damit Ihre Fuhrparkmanagement-Systeme im Zuge der Weiterentwicklung der Fahrzeugtechnologie zukunftsfähig bleiben.
Welche Möglichkeiten gibt es, um CAN-Bus-Systeme vor unbefugtem Zugriff und Hacker-Angriffen zu schützen?
Der Schutz von CAN-Bus-Systemen erfordert einen mehrschichtigen Ansatz. Die physische Sicherheit ist die erste Verteidigungslinie: Beschränken Sie den Zugang zu den OBD-II-Ports des Fahrzeugs und stellen Sie sicher, dass nur befugtes Personal Diagnosegeräte anschließen kann. Implementieren Sie sichere Telematikgeräte mit verschlüsselten Kommunikationskanälen und Authentifizierungsprotokollen. Regelmäßige Firmware-Updates für Fahrzeuge und Telematikhardware tragen dazu bei, bekannte Schwachstellen zu beheben. Erwägen Sie beim Fuhrparkmanagement außerdem den Einsatz von Lösungen, die sichere Cloud-Verbindungen und Zugangskontrollen bieten. Die Telematiklösungen von Webfleet zeichnen sich durch branchenübliche Sicherheitsvorrichtungen aus, darunter verschlüsselte Datenübertragung und sichere Authentifizierung. Dies schützt die CAN-Bus-Daten Ihres Fuhrparks vor unbefugtem Zugriff und sorgt gleichzeitig für nahtlose Konnektivität bei legitimen Fuhrparkmanagement-Abläufen.
Welche Tools oder Geräte sind erforderlich, um die CAN-Bus-Daten aus meinen Fuhrparkfahrzeugen auszulesen und zu deuten?
Um CAN-Bus-Daten auszulesen und zu deuten, benötigen Sie ein Gerät als Schnittstelle zum CAN-Bus (z. B. einen OBD-II-Adapter oder ein spezielles Telematikgerät), eine geeignete Software oder eine cloudbasierte Plattform zum Entschlüsseln und Visualisieren der Daten. Sie benötigen außerdem Kenntnis der jeweiligen CAN-Datenbank (DBC-Dateien) für Ihre Fahrzeugmarken und -modelle. Beim professionellen Fuhrparkmanagement sorgen integrierte Telematiklösungen dafür, dass die manuelle Deutung der CAN-Daten entfällt. Webfleet bietet Plug-and-Play-Telematikgeräte mit integrierter CAN-Bus-Konnektivität, die Fahrzeugdaten automatisch erfassen, entschlüsseln und in einem intuitiven Dashboard-Format darstellen. Es sind also keine technischen Fachkenntnisse nötig. Für Fuhrparkmanager bedeutet das, dass sie sich auf aussagekräftige Informationen zu Kraftstoffverbrauch, Fahrverhalten und prädiktiver Wartung konzentrieren können, statt CAN-Rohdaten zu analysieren.
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