淺析FlexRay總線在乘用車中的應用

葉鵬

摘 要：隨著社會的飛速發(fā)展，汽車制造工藝也在不斷進步，在傳統(tǒng)機械式汽車基礎上搭配高性能的電子汽車技術(shù)，來實現(xiàn)輕松駕駛，達到安全駕駛的目的，汽車電子技術(shù)的發(fā)展，成為了現(xiàn)代汽車的一大重要標志，這就要求汽車的線控系統(tǒng)與通信系統(tǒng)提出了更高的要求，不但要求其安全性，還要求其實時性，反映要及時的總線控制系統(tǒng)，而FlexRay就是其中的典型代表，本文就FlexRay總線在乘用車中的應用進行分析研究，并尋找出其在乘用車應用中的一些可行性方案。

關(guān)鍵詞：FlexRay總線；乘用車；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.092

0 引言

FlexRay技術(shù)是一種新型的通信系統(tǒng)，它可以實現(xiàn)汽車機械電子元件與電氣系統(tǒng)之間進行傳輸數(shù)據(jù)，具有及時，可靠，高效等優(yōu)點。是現(xiàn)在有將來汽車技術(shù)發(fā)展中不可缺少的一大重要組成部分。目前，F(xiàn)lexRay總線技術(shù)被廣泛應用于汽車的制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、油門控制系統(tǒng)中，不但使汽車的操控性能大大提高，還提高了汽車發(fā)動機的節(jié)能性能與乘坐的舒適性，并且還提高了汽車的安全系數(shù)?？梢哉f這項技術(shù)在將來汽車行業(yè)中是一大發(fā)展趨勢，其重要性是不言而喻的。

1 FlexRay的發(fā)展現(xiàn)狀

FlexRay最早是在國外發(fā)展起來的，其成立的有FlexRay聯(lián)盟，不少國外大型的這方面的專業(yè)公司都是這個聯(lián)盟的成員，比如VW 、BMW 、Bosch、Daimler、Freescale 、GM、NXP這些知名公司都是其核心成員。奧迪汽車公司在2009年引用了FlexRay總線系統(tǒng)，在其2010年款奧迪A8中裝備了這種新總線。寶馬汽車公司在更早的2006年就裝備了FlexRay總線系統(tǒng)?？梢哉f其在國外發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，那么它在國內(nèi)的也有了一定發(fā)展趨勢。有不少的高校及研究機構(gòu)開始解析FlexRay協(xié)議，并取得了一定的成果。

2 FlexRay總線技術(shù)的特點

2.1 高效數(shù)據(jù)傳輸速度

FlexRay總線系統(tǒng)的最大傳輸速率可以達到10Mb/s每通道，與前期應用在汽車車身、底盤與動力系統(tǒng)中的總線相比較其傳輸速率是有顯著提高的。除了傳輸速度的提高之外，其容錯性能也有了很大的改善，可以支持確定性的數(shù)據(jù)傳輸，在某個部件發(fā)生故障后，不影響其它部件的正常工作。

2.2 采用拓撲結(jié)構(gòu)

FlexRay總線的安裝方式與安裝形式是多樣化的，靈活性能較高，在汽車內(nèi)安裝時可以根據(jù)實際情況采用不同的拓撲結(jié)構(gòu)，例如線形拓撲結(jié)構(gòu)、星形拓撲結(jié)構(gòu)和混合形拓撲結(jié)構(gòu)等。

2.3 安全可靠的冗余數(shù)據(jù)傳輸

因為FlexRay總結(jié)具有良好的容錯功能，這一功能是通過冗余數(shù)據(jù)原理來實現(xiàn)的，它在設計時都是采用的雙根導線原理的，采用相互獨立的傳輸通道的冗余數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)，當一根導線發(fā)生故障不通時，也不影響它的正常工作，這時就會由另外一個通道實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

2.4 時間觸發(fā)性

FlexRay總線系統(tǒng)具有時間觸發(fā)性能，當有事件觸發(fā)時可以進行部分的數(shù)據(jù)傳輸，它會在某一時間段內(nèi)，按照時隙進行分配并傳輸，可以避免數(shù)據(jù)擁擠過載?？梢詫崿F(xiàn)在規(guī)定的時間內(nèi)傳輸確定性的數(shù)據(jù)，并且是實時傳輸，因此，該總線系統(tǒng)不會發(fā)生延時狀況。

3 FlexRay總線系統(tǒng)在乘用車中的應用

3.1 在控制系統(tǒng)中的應用

FlexRay總線系統(tǒng)在控制系統(tǒng)中的應用目標主要是改善汽車控制系統(tǒng)，降低控制車輛時對油液壓系統(tǒng)的依賴性，例如可以開發(fā)新型的線控剎車與線控油門控制系統(tǒng)等等，因為FlexRay系統(tǒng)具有冗余性能的雙線設計，可以有效的避免在車輛進行剎車或踩油門時因出現(xiàn)故障而導致的事故。FlexRay的這種容錯特點可以有效的保障汽車在行駛中的安全性，這使得該系統(tǒng)在汽車上有很好的發(fā)展前景。

3.2 在通信網(wǎng)絡骨架中使用FlexRay系統(tǒng)

FlexRay總線系統(tǒng)的最大傳輸速度為10Mbps，是CAN總線的10-20倍，如此之高的傳輸速度，決定著采用FlexRay做為車載通信網(wǎng)絡骨架，其各方面的性能肯定是優(yōu)于CAN網(wǎng)絡的。而這個網(wǎng)絡骨架可以實現(xiàn)車底盤系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、多媒體系統(tǒng)和動力總成系統(tǒng)等多個相互獨立系統(tǒng)之間的無縫連接。因其超高的傳輸速率，它可以實現(xiàn)許多CAN系統(tǒng)不能實現(xiàn)的功能，對于那些超過CAN系統(tǒng)的應用中，使用FlexRay系統(tǒng)就可以很好的解決問題。FlexRay系統(tǒng)也完全可以適應在10Mbps帶寬以下的速度要求，并且可以根據(jù)實際需要進行合理的分配帶寬。

3.3 FlexRay在AUDI車系中的應用

FlexRay系統(tǒng)在奧迪車的A8L、A7和A6L車型中都有所應用，在這幾個車型中它的應用可以實現(xiàn)汽車的跨系統(tǒng)之間的通信與管理功能，F(xiàn)lexRay系統(tǒng)做為通信骨架，連接車內(nèi)的各個系統(tǒng)，可以實現(xiàn)車輛行駛的動態(tài)管理，還可以發(fā)動機管理系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。采用該系統(tǒng)可以組成中央網(wǎng)關(guān)模塊，用以實現(xiàn)不同的總線系統(tǒng)與FlexRay系統(tǒng)這間的無縫連接，從而可以提升汽車各方面的操控性能與安全系數(shù)?？梢赃M行端電阻設置，有效的避免導線所產(chǎn)生的反射信號。

在故障處理方面，F(xiàn)lexRay也具有一定的優(yōu)勢，當FlexRay系統(tǒng)發(fā)生短路或出現(xiàn)故障時，就會使控制單元與總線或者通信支路與總線之間的聯(lián)系發(fā)生中斷。如果網(wǎng)關(guān)與其中一條支路的控制單元斷路，網(wǎng)關(guān)就可以識別到網(wǎng)絡中的故障，并使沒有故障的區(qū)域可以繼續(xù)工作。而且我們可以通過測量電阻的方法快速的判斷哪個地方出現(xiàn)了問題。除此之外，由于FlexRay系統(tǒng)具有非常強大的功能與優(yōu)越性，在未來其在乘用車中的應用會更加廣泛。

4 結(jié)語

隨著汽車電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車線控技術(shù)也有了更大的發(fā)展，在汽車制造工藝提升的同時，對汽車信息傳輸?shù)募皶r性，實時性，安全性等方面提出了新的挑戰(zhàn)和更高更嚴格的要求。在這種情況下，傳統(tǒng)的CAN網(wǎng)絡局域網(wǎng)控制系統(tǒng)也跟不上汽車工藝的發(fā)展需要，因此，需要更好，更快速，更安全的FlexRay系統(tǒng)，F(xiàn)lexRay系統(tǒng)因其具有傳輸速率快，具有容錯性能，延時小且固定，還具有時間觸發(fā)性能，遠超CAN系統(tǒng)，這些優(yōu)勢使得FlexRay系統(tǒng)在乘用車中會有更好的發(fā)展。

參考文獻：

[1]郭其濤.FlexRay總線特點及其在車輛上的應用和故障分析[J]. 河南科技，2014（21）：126-127.endprint