E/E-Architektur der nächsten Generation Datenautobahn

Die Innovationen im neuen 7er, eine weitere Performance-Steigerung in der Fahrdynamik und die Update-Fähigkeit über den Lebenszyklus erfordern neue Bussysteme wie FlexRay und Ethernet sowie eine sternförmige Bustopologie mit einem Zentralen Gateway.

E/E-Architektur der nächsten Generation

Die Innovationen im neuen 7er, eine weitere Performance-Steigerung in der Fahrdynamik und die Update-Fähigkeit über den Lebenszyklus erfordern neue Bussysteme wie FlexRay und Ethernet sowie eine sternförmige Bustopologie mit einem Zentralen Gateway.

Busstruktur mit Zentralem Gateway

Die im neuen 7er realisierte Bordnetztopologie ist in Bild 1 dargestellt. Dabei wird zur Erfüllung der existierenden Anforderungen im Bereich der E/E-Infrastruktur eine Kombination aus neuen Technologien und bewährten Standards eingesetzt.

Das zentrale Koppelelement für die Datenbusse ist das Zentrale Gateway (ZGW). Dieses Steuergerät stellt eine schnelle Verbindung von den externen Fahrzeugzugängen (Ethernet, Diagnose-CAN) zu den fahrzeuginternen Systembussen und auch zwischen den Systembussen dar:

  • „High Speed CAN 1“ für zentrale Steuerungssysteme (500 kbit/s).
  • „High Speed CAN 2“ für Antriebs-, Assistenz und Sicherheitssysteme (500 kbit/s).
  • „Low Speed CAN“ für Komfortsysteme mit geringem Kommunikationsbedarf (100 kbit/s).
  • MOST für Informations-, Kommunikations- und Entertainmentsysteme.
  • FlexRay für Längs-/Quer- und Vertikaldynamiksysteme im Antriebs- und Fahrwerksbereich (10 Mbit/s).

Die direkte Anbindung dieser Systembusse an das ZGW gewährleistet die optimale Vernetzung bezüglich Kommunikationsgeschwindigkeit und paralleler Erreichbarkeit der Steuergeräte.

Der TCP/IP-basierte Ethernet-Zugang in Verbindung mit der beschriebenen Vernetzung sorgt für eine erhebliche Reduzierung der Programmierzeit des Gesamtsystems. Daneben wurde der „High Speed Diagnose CAN“ für die Erfüllung der gesetzlichen OBD2-Diagnose beibehalten.

Zusätzlich wird der Ethernetzugang für den Austausch von Massendaten für Multimedia, Navigationskarten und die Integrierte Bedienungsanleitung zum Fileserver der Headunit eingesetzt.

Über die reine Gateway-Funktion hinaus beherbergt das ZGW weitere zentrale Systemfunktionen, die für das Management der Fahrzeugapplikationen zuständig sind. Hierbei handelt es sich nicht um kundenerlebbare Funktionen, sondern um eine Infrastruktur zur fahrzeugweiten Steuerung von beispielsweise Energieverbrauch, Fahrzeugzuständen, Diagnose und Programmierung.

Nachdem der Ersteinsatz von FlexRay bei BMW bereits 2007 als Sonderausstattung erfolgte, wird auf Basis der hieraus gewonnenen Erfahrungen FlexRay im BMW 7er als Systembus verbaut. Das Ziel ist, speziell die Antriebs- und Fahrwerksfunktionen im Bereich Längs- und Querdynamik mit höherer Leistungsfähigkeit darstellen zu können. FlexRay ermöglicht darüber hinaus, im Bereich der Fahrdynamikfunktionen eine „Integrierte Chassis Management“-Struktur“ (ICM) zu realisieren.

Mit der ICM-Struktur ist es möglich, die physikalischen Kopplungen von Längs-, Quer- und Vertikaldynamik regelungstechnisch in den Griff zu bekommen. Durch die Verteilung der Funktionen auf zentrale Reglersteuergeräte für Längs-und Querdynamik bzw. Vertikaldynamik und dezentrale Aktorsteuergeräte in der ICM-Struktur erhöhten sich die Anforderungen an die Buskommunikation.

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