Teil 4: FlexRay für den Datenaustausch in sicherheitskritischen Anwendungen Serielle Bussysteme im Automobil IV

FlexRay geht zum ersten Mal mit dem BMW X5 in Serie. Er wurde im August 2006 auf dem Pariser Autosalon der Öffentlichkeit vorgestellt und ist ab März dieses Jahres in Deutschland erhältlich. FlexRay sorgt dabei innerhalb des aktiven Fahrwerksystems für die sichere und zuverlässige Datenübertragung zwischen dem zentralen Steuergerät und den vier jeweils einem Stoßdämpfer zugeordneten Satellitensteuergeräte. Der Beitrag zeichnet den Weg von FlexRay ins Automobil nach und erläutert die wichtigsten Prinzipien des FlexRay-Bussystems.

Teil 4: FlexRay für den Datenaustausch in sicherheitskritischen Anwendungen

FlexRay geht zum ersten Mal mit dem BMW X5 in Serie. Er wurde im August 2006 auf dem Pariser Autosalon der Öffentlichkeit vorgestellt und ist ab März dieses Jahres in Deutschland erhältlich. FlexRay sorgt dabei innerhalb des aktiven Fahrwerksystems für die sichere und zuverlässige Datenübertragung zwischen dem zentralen Steuergerät und den vier jeweils einem Stoßdämpfer zugeordneten Satellitensteuergeräte. Der Beitrag zeichnet den Weg von FlexRay ins Automobil nach und erläutert die wichtigsten Prinzipien des FlexRay-Bussystems.

Laut Statistischem Bundesamt [1] war das Fahren auf Deutschlands Straßen noch nie so sicher wie im Jahr 2005. Bei beträchtlichem Zuwachs des Kraftfahrzeugbestandes ereigneten sich im Vergleich zum Vorjahr fast ein Prozent weniger Unfälle mit Personenschäden (336 619). Stark zurückgegangen ist dabei die Zahl der im Straßenverkehr Getöteten (5361, –8,2 %), Schwerverletzten (76 952, –4,6 %) und Leichtverletzten (356 491, –1 %). 2006 setzte sich dieser Trend fort: Zwischen Januar und August wurden 3260 Verkehrsteilnehmer getötet, was einem Rückgang um 7,8 % im Vergleich zum Vorjahreszeitraum entspricht. Die Zahl der Verletzten sank im gleichen Zeitraum um 5,8 %.

Entscheidend zur Reduzierung der Unfälle und Minderung der Unfallfolgen tragen aktive Sicherheitssysteme beziehungsweise Assistenzsysteme bei, die den Fahrer beim Führen seines Fahrzeugs unterstützen. Eine Studie namhafter Fahrzeughersteller zeigt zum Beispiel, dass ESP die Anzahl der Schleuderunfälle um bis zu 80 % verringert [2]. Einen ebenso wichtigen Beitrag zur Minderung der Unfallfolgen leisten die immer sichereren Fahrgastzellen und optimierten Rückhaltesysteme.

Mit dem Ziel, bis 2010 die Zahl der Verkehrstoten zu halbieren, forciert die Kfz-Branche vor allem die Weiter- und Neuentwicklung von innovativen aktiven Sicherheits- und Fahrerassistenzsystemen. Da es in diesem Zusammenhang nicht nur um das Informieren und Anweisen geht, sondern vielmehr um korrigierendes Eingreifen und Übernehmen von Fahraufgaben, kommt man ohne elektronische Schnittstellen zum Fahrwerk und zum Antrieb nicht mehr aus. Großes Potential wird der Kombination aus Brake-by-Wire- und Steer-by-Wire-Systemen zugeschrieben.

Erhöhte Anforderungen durch steigende Vernetzung

Die Realisierung von immer anspruchsvolleren Sicherheits- und Fahrerassistenzfunktionen geht einher mit einer immer intensiveren Kopplung der elektronischen Steuergeräte und erfordert deshalb sehr hohe Datenraten zur Übertragung der zunehmenden Anzahl von Steuer- und Statussignalen. Es handelt sich dabei in erster Linie um Signale, die aufgrund sehr zeitkritischer Regelungen nicht nur äußerst schnell, sondern auch absolut deterministisch zu übertragen sind. Folglich wächst die Bedeutung von Kommunikationssystemen im Automobil, die schnelle und deterministische Datenübertragung garantieren. Wegen des potentiellen Einsatzes von By-Wire-Systemen sind sie zudem mit fehlertoleranten Strukturen und Mechanismen auszulegen. Denn so vielfältig das Potential und die Vorteile von By-Wire-Systemen durch neue konstruktive Freiheiten, vereinfachte Montage oder einer Personalisierung des Fahrzeugs auch sein mögen, sie erhöhen die Anforderungen an die Datenübertragung in erheblichem Maße, weil sie zur Klasse der Fail-Operational-Systeme gehören. Diese müssen auch im Falle eines auftretenden Fehlers noch einwandfrei funktionieren.

Diesen Anforderungen wird CAN mit seinem ereignis- und prioritätengesteuerten Buszugriff der durch physikalische Randbedingungen im Automobil hervorgerufenen beschränkten Übertragungsrate von 500 Kbit/s sowie dem Mangel an fehlertoleranten Strukturen und Mechanismen nicht gerecht [3].